EP2264389A1 - Ofenanlage - Google Patents
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- EP2264389A1 EP2264389A1 EP10005995A EP10005995A EP2264389A1 EP 2264389 A1 EP2264389 A1 EP 2264389A1 EP 10005995 A EP10005995 A EP 10005995A EP 10005995 A EP10005995 A EP 10005995A EP 2264389 A1 EP2264389 A1 EP 2264389A1
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- lock
- installation according
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B5/00—Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated
- F27B5/06—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
- F27B5/12—Arrangement of devices for charging
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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- F27B5/00—Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated
- F27B5/06—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
- F27B5/13—Arrangement of devices for discharging
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/06—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated
- F27B9/08—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated heated through chamber walls
- F27B9/082—Muffle furnaces
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
- F27B9/38—Arrangements of devices for charging
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- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D3/06—Charging or discharging machines on travelling carriages
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- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D3/12—Travelling or movable supports or containers for the charge
Definitions
- the present invention relates to a furnace for carrying out a heat treatment for bulk or piece goods with a housing, a furnace chamber located in the housing, at least one arranged in the furnace chamber process muffle, a plurality of batch carriers for receiving the bulk material or piece goods, a conveyor for moving the batch carrier the process muffle, a lock on the inlet side of the furnace for receiving a freshly charged batch carrier and a lock on the exit side of the furnace for receiving a batch carrier with treated Good.
- Such furnace systems for carrying out an industrial heat treatment are known. They can be used for the heat treatment of a variety of products, such as the calcination, reduction or annealing of products, or combinations of these methods.
- Heat treatment may be associated with cooling processes or other processes that may be performed inside or outside the furnace.
- the oven chamber located in the housing can be divided into a plurality of compartments, in which different treatments with, for example, different temperature gradients or pressure gradients are performed.
- At least one process muffle which may be formed, for example in the form of a tube with a diameter of 100-300 mm. Normally, such a furnace has a multiplicity of process muffles arranged next to one another or one above the other.
- the furnace has a plurality of batch carriers, by means of which the bulk material or piece goods is conveyed through the at least one process muffle.
- a conveyor which may be formed in different ways, for example as a puncture device, conveyor belt, conveyor chain, etc.
- a lock On the inlet side of the furnace, a lock is provided, which serves to receive a freshly charged batch carrier. Another lock is located on the exit side of the furnace to receive a batch of treated good. With such locks it is avoided that the atmosphere located in the vicinity of the furnace can penetrate into the oven or the furnace atmosphere can escape from the oven.
- Such locks are stationary in the ovens of the prior art.
- a batch carrier can only be introduced into the lock when the previous batch carrier has been removed from it after a corresponding passivation time.
- the corresponding lock at the exit end of the furnace therefore determines the material throughput of the furnace per unit of time. Even if a shorter throughput time through the furnace itself is possible, the throughput time of the furnace is again increased by the relatively long residence time in the stationary lock, which is required for passivation.
- the present invention has for its object to provide a furnace system of the type reproduced above, which allows a particularly high material throughput in the unit time.
- This object is achieved in a furnace system of the type specified in that the lock on the inlet and / or outlet side of the furnace is designed to be movable and that on the inlet and / or outlet side of the furnace, a movement device for docking a lock to the furnace and arranged to remove the same from the oven.
- the furnace installation preferably has a passivation station arranged outside the furnace, and the movement device for the lock at the outlet end of the furnace supplies the lock to the passivation station.
- the lock is opened and the batch carrier is guided from the lock into the passivation station. After emptying the lock, it is immediately returned to the exit end of the furnace to accommodate the next batch carrier.
- Furnace has a plurality of juxtaposed process muffles.
- a single movable lock is preferably provided for the multiplicity of process muffles arranged next to one another.
- the movable lock is thereby reciprocated by its movement device between the respective furnace end and a station arranged separately therefrom, for example a passivation station, whereby the lock can dock with different process muffles.
- the lock docks onto the first process muffle, picks up the corresponding batch carrier, moves it to the passivation station, for example, delivers the batch carrier to the passivation station and then returns to the oven, docking to the second process muff, to accommodate the batch carrier of this process muffle.
- all process muffles can be operated one after the other.
- the chosen order is arbitrary, depending on the existing conditions.
- the device for moving the lock can thus move a lock on the inlet side of the furnace between a lateral pick-up point and a delivery point associated with a process muffle.
- the device for moving the lock can move a lock between a receiving point assigned to a process muffle and a lateral delivery point.
- the corresponding movements in the opposite direction are of course included.
- the furnace installation designed according to the invention is not restricted to a furnace chamber in which a heat treatment is carried out.
- the furnace system preferably has a cooling zone downstream of the furnace chamber. Any other treatment zones are possible.
- a batch emptying device which is arranged parallel to the oven chamber, is provided with a subsequent batch filling device.
- This batch emptying device is arranged in particular according to the intended passivation station.
- the batch carriers are moved with the treated material through the passivation station, wherein the desired passivation takes place.
- the batch carriers are emptied with the emptying device and fed in the empty state of the batch filling station, in which they are filled with good to be treated.
- the filled batch carriers are then successively introduced into the movable lock and fed with this to the inlet end of the furnace.
- the locks themselves are preferably tubular and are adapted to the preferably tubular muffles, so that a transfer of the batch carrier from the lock into the muffle and from the muffle into the lock is possible without problems.
- the device for moving the locks is preferably designed so that it also moves the batch carrier into and out of the lock.
- the removal of the batch carrier from the lock or the introduction of the same in the lock can be carried out for example by means of a linear drive or a robot.
- a particularly preferred embodiment of the furnace installation according to the invention has a piercing furnace, wherein the conveying device for the batch carrier is a piercing device.
- the charge carrier is preferably designed as a shell, in particular in the form of two shells arranged one above the other.
- the locks are preferably adapted to the corresponding batch carriers or product carriers.
- the docking of a lock on a process muffle is preferably carried out by pressing the lock against a arranged between muffle and lock seal device, for example in the form of O-rings.
- Sluice and muffle are expediently opened and closed with the help of slides (blade slides, vacuum valves).
- the movable or movable locks are flushable and / or evacuated, whereby the throughput per unit time further increased or the cycle times can be further reduced.
- the furnace has corresponding devices for rinsing and / or evacuation.
- the process muffles can also be provided with inlet and / or outlet flaps.
- the process space in the individual process muffles can be operated with various gases or gas mixtures, for example air, N 2 , CO, CO 2 , argon, H 2 . Operation by means of negative pressure is also possible.
- the process muffles can be formed, for example, from ceramic, graphite or steel alloys.
- electrical heating elements or gas / oil burners can be used.
- One or more process muffles can be operated independently of the other process muffles with another product or another process gas and, depending on the arrangement, also with a different temperature and different cycle time.
- the throughput of the furnace can be reduced or increased by the number of process muffles without affecting the product quality.
- furnace installation designed according to the invention are that optimum heat transfer and optimum gas guidance can be achieved by adapted process muffle diameter and charge carrier geometry.
- tubular process muffles with circular cross-section can be a back diffusion in the process chamber compared to the usual D-shaped or rectangular muffles counteract targeted at low gas velocity in the process space.
- Optimized process muffle cross-section and optimized batch carrier geometry in combination with the inlets and outlets can reduce process gas consumption, resulting in significant savings.
- the furnace system shown in the figures has a piercing furnace or blast furnace 1, which has a housing in which a furnace chamber 2 is arranged.
- This furnace chamber 2 serves as a boiler room. It is longitudinal in divided into several compartments in which different temperature and / or pressure gradients can be maintained.
- process muffles 5 arranged side by side extend, which are designed as tubes with a circular cross-section. These process muffles extend out of the actual furnace chamber 2 on the inlet side. Also on the outlet side of the furnace 1, they extend out of this and form parts of a cooling zone 3. At their ends, the process muffles 5 are provided with inlet and outlet flaps or corresponding sliders.
- the furnace further has at the inlet end and at the outlet end of the furnace depending on a lock system at the inlet end of the furnace, a movable, ie transversely to the oven movable lock 7 and an associated handling robot 8 for the lock and at the outlet end of the furnace a transversely movable lock 9 and a handling robot 10 for the movable lock comprises.
- a movable, ie transversely to the oven movable lock 7 and an associated handling robot 8 for the lock and at the outlet end of the furnace a transversely movable lock 9 and a handling robot 10 for the movable lock comprises.
- the two handling robots 8, 10 are further provided with a pull-out and / or pushing device, by means of which the charge carrier located within the movable lock can be pushed out of the lock 7 into a corresponding process muffle 5.
- a pull-out and / or pushing device By successively pushing batch carriers out of the lock 7 into a corresponding one Process muffle 5, the batch carriers are pushed through the furnace 1 and the subsequent cooling zone 3.
- the arranged at the outlet end of the furnace movable lock 9 receives the batch carrier and is moved by the associated handling robot 10 in the transverse direction to a delivery point.
- the batch carrier is pushed out of the lock 9 with the associated push device of the handling robot 10 and moved by rotation through 90 °, for example, into a calming or passivation device 13, in which the charge carriers 4 are arranged next to one another and transported through the device.
- the calming or passivation device 13 is followed by an emptying device 14 with a destacking device, in which the charge carriers are emptied.
- the empty batch carriers are then fed to a subsequent filling device 15 with stacking device 16 and filled with new material to be treated.
- the filled batch carriers are then introduced into the movable lock 7, which is then moved transversely back to the entry end of the oven.
- Corresponding slide 6 ensure proper transfer of the batch carrier between lock and process muffle, without foreign gas can penetrate.
- This charge carrier 20 is cup-shaped and has two superimposed and positively interconnected shells 21, 22, each receiving the material to be treated (bulk material, general cargo).
- the individual process muffles 5 are in Adjusted to their volume and their design adapted to this batch carrier, so that optimum heat transfer and optimal gas flow can be achieved.
- FIG. 4 shows a schematic representation of a movable lock 9 with associated handling robot 8.
- the lock 9 is formed in the form of a tube with a circular cross-section and is pressed with a schematically shown Andschreibvorcardi 35 of the handling robot 8 against an associated process muffle, wherein corresponding sealing means 33 in the form of Earrings form a tight seal.
- a slide 6 causes the corresponding opening and closing of the lock chamber.
- the pull-out and push device 30 further comprises a compensator 32 and a suitable rotating device 31, with which the batch carrier 4 can be rotated.
- a traversing device for the pull-out and push device 30 is shown at 34. Further, the cross-track unit 12 of the handling robot 8 is shown.
- the individual batch carriers 4 are successively loaded with the material to be treated and introduced successively into the lock 7 at the inlet end of the furnace.
- the lock is then after closing the handling robot 8 in the transverse direction to the front Entering end of the oven procedure. There, the batch carrier is pushed out of the lock 7 and into the associated process muffle 6.
- the batch carriers 4 are successively moved (pushed) through the process muffles and then reach the cooling zone 3 and from there to the end of the muffle. Here they are pushed into the lock 9 at the outlet end of the furnace or pulled by the associated handling robot 10. After closing, the lock 9 is then moved in the transverse direction and reaches the passivation device 13. The lock is opened there, and the charge carrier is moved into the passivation device 13. The charge carriers arranged there are moved by the passivating device 13 and then reach the emptying device 14, in which the treated material is emptied from the charge carriers.
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Abstract
ES wird eine Ofenanlage zur Durchführung einer Wärmebehandlung für Schüttgut oder Stückgut beschrieben. Die Anlage weist ein Gehäuse, eine im Gehäuse befindliche Ofenkammer und mindestens eine in der Ofenkammer angeordnete Prozessmuffel auf. Eine Vielzahl von Chargenträgern zur Aufnahme des Schüttgutes oder Stückgutes wird mit Hilfe einer Fördereinrichtiung durch die Prozessmuffel bewegt. Auf der Eintrittsseite und/Austrittsseite weist der Ofen ein Schleusensystem mit einer beweglichen bzw. verfahrbaren Schleuse und einer Schleusenhandhabungseinrichtung auf. Da mit dieser Ausgestaltung die Chargenträger sehr rasch transportiert werden können, lässt sich ein hoher Durchsatz pro Zeiteinheit erreichen.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ofenanlage zur Durchführung einer Wärmebehandlung für Schüttgut oder Stückgut mit einem Gehäuse, einer im Gehäuse befindlichen Ofenkammer, mindestens einer in der Ofenkammer angeordneten Prozessmuffel, einer Vielzahl von Chargenträgern zur Aufnahme des Schüttgutes oder Stückgutes, einer Fördereinrichtung zur Bewegung der Chargenträger durch die Prozessmuffel, einer Schleuse auf der Eintrittsseite des Ofens zur Aufnahme eines frisch beschickten Chargenträgers und einer Schleuse auf der Austrittsseite des Ofens zur Aufnahme eines Chargenträgers mit behandeltem Gut.
- Derartige Ofenanlagen zur Durchführung einer industriellen Wärmebehandlung sind bekannt. Sie können für die Wärmebehandlung einer Vielzahl von Produkten eingesetzt werden, beispielsweise das Kalzinieren, Reduzieren oder Glühen von Produkten oder Kombinationen dieser Verfahren. Eine derartige Wärmebehandlung kann mit Kühlprozessen oder anderen Prozessen verbunden sein, die innerhalb oder außerhalb des Ofens durchgeführt werden können. Die im Gehäuse befindliche Ofenkammer kann in eine Vielzahl von Abteilen aufgeteilt sein, in denen unterschiedliche Behandlungen mit beispielsweise unterschiedlichen Temperaturgradienten oder Druckgradienten durchgeführt werden.
- In der Ofenkammer befindet sich mindestens eine Prozessmuffel, die beispielsweise in der Form eines Rohres mit einem Durchmesser von 100-300 mm ausgebildet sein kann. Normalerweise besitzt ein derartiger Ofen eine Vielzahl von nebeneinander oder übereinander angeordneten Prozessmuffeln.
- Zur Förderung des behandelnden Schüttgutes oder Stückgutes weist der Ofen eine Vielzahl von Chargenträgern auf, mittels denen das Schüttgut oder Stückgut durch die mindestens eine Prozessmuffel gefördert wird. Hierzu dient eine Fördereinrichtung, die auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein kann, beispielsweise als Durchstoßeinrichtung, Förderband, Förderkette etc.
- Auf der Eintrittsseite des Ofens ist eine Schleuse vorgesehen, die zur Aufnahme eines frisch beschickten Chargenträgers dient. Eine andere Schleuse befindet sich auf der Austrittsseite des Ofens zur Aufnahme eines Chargenträgers mit behandeltem Gut. Mit derartigen Schleusen wird vermieden, dass die in der Umgebung des Ofens befindliche Atmosphäre in den Ofen eindringen bzw. die Ofenatmosphäre aus dem Ofen austreten kann.
- Derartige Schleusen sind bei den Öfen des Standes der Technik stationär angeordnet. Hierbei kann ein Chargenträger erst dann in die Schleuse eingeführt werden, wenn der vorhergehende Chargenträger nach einer entsprechenden Passivierungszeit aus dieser entfernt worden ist. Die entsprechende Schleuse am Austrittsende des Ofens bestimmt daher den Materialdurchsatz des Ofens pro Zeiteinheit. Auch wenn eine kürzere Durchlaufzeit durch den Ofen selbst möglich ist, wird durch die relativ lange Verweildauer in der stationären Schleuse, die zur Passivierung erforderlich ist, die Durchlaufzeit des Ofens wieder erhöht.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ofenanlage der eingangs wiedergegebenen Art zu schaffen, der einen besonders hohen Materialdurchsatz in der Zeiteinheit ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Ofenanlage der angegebenen Art dadurch gelöst, dass die Schleuse auf der Eintritts- und/oder Austrittsseite des Ofens beweglich ausgebildet ist und dass auf der Eintritts- und/oder Austrittsseite des Ofens eine Bewegungseinrichtung zum Andocken einer Schleuse an den Ofen und zur Entfernung derselben vom Ofen angeordnet ist.
- Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, die Schleuse sehr rasch vom Austrittsende des Ofens zu entfernen und einer Stelle zuzuführen, an der beispielsweise der Chargenträger aus der Schleuse entfernt und das darin befindliche Gut in einer getrennten Station beispielsweise einer Passivierung unterzogen werden kann, während die leere Schleuse zum Austrittsende des Ofens zurückbewegt werden und bereits einen neuen Chargenträger aufnehmen kann. Hierdurch steht am Austrittsende des Ofens früher als beim Stand der Technik mit stationär angeordneter Schleuse eine leere Schleuse zur Aufnahme eines neuen Chargenträgers zur Verfügung, so dass insgesamt der Durchsatz der Ofenanlage pro Zeiteinheit erhöht werden kann. Eine entsprechende Ausgestaltung kann auf der Eintrittsseite der Ofenanlage vorgenommen werden, d. h. auch hier können die Chargenträger in einer vom Ofen getrennten Station angeordnet werden, um die Verweilzeit innerhalb der Schleuse zu verkürzen.
- Erfindungsgemäß findet somit am Eintrittsende und/oder Austrittsende des Ofens so schnell wie möglich eine Bewegung der Schleuse vom Ofenende weg statt, insbesondere eine Querförderung der Schleuse, um die Schleuse rasch zu entleeren und zur Aufnahme des nächsten Chargenträgers bereitzustellen.
- Vorzugsweise weist die Ofenanlage eine außerhalb des Ofens angeordnete Passivierungsstation auf und führt die Bewegungseinrichtung für die Schleuse am Austrittsende des Ofens die Schleuse der Passivierungsstation zu. In bzw. an dieser Passivierungsstation wird die Schleuse geöffnet und der Chargenträger aus der Schleuse in die Passivierungsstation geführt. Nach dem Entleeren der Schleuse wird diese sofort zum Austrittsende des Ofens zurückgeführt, um den nächsten Chargenträger aufzunehmen.
- Die erfindungsgemäß ausgebildete Ofenanlage weist besonders große Vorteile bei einer Ausführungsform auf, bei der die
- Ofenanlage eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Prozessmuffeln besitzt. Hierbei ist vorzugsweise eine einzige bewegliche Schleuse für die Vielzahl der nebeneinander angeordneten Prozessmuffeln vorgesehen. Die bewegliche Schleuse wird dabei von Ihrer Bewegungseinrichtung zwischen dem jeweiligen Ofenende und einer hiervon getrennt angeordneten Station, beispielsweise einer Passivierungsstation, hin- und herbewegt, wobei die Schleuse an unterschiedliche Prozessmuffeln andocken kann. Sind beispielsweise vier Prozessmuffeln nebeneinander vorgesehen, dockt die Schleuse an die erste Prozessmuffel an, nimmt den entsprechenden Chargenträger auf, bewegt diesen beispielsweise zur Passivierungsstation, gibt den Chargenträger an die Passivierungsstation ab und kehrt dann zum Ofen zurück, wobei sie an die zweite Prozessmuffel andockt, um den Chargenträger dieser Prozessmuffel aufzunehmen. In dieser Reihenfolge können nacheinander sämtliche Prozessmuffeln bedient werden. Natürlich ist die gewählte Reihenfolge beliebig, je nach den vorhandenen Gegebenheiten.
- Die Einrichtung zur Bewegung der Schleuse kann somit eine Schleuse auf der Eintrittsseite des Ofens zwischen einem seitlichen Aufnahmepunkt und einem einer Prozessmuffel zugeordneten Abgabepunkt bewegen. Auf der Austrittsseite des Ofens kann die Einrichtung zur Bewegung der Schleuse eine Schleuse zwischen einem einer Prozessmuffel zugeordneten Aufnahmepunkt und einem seitlichen Abgabepunkt bewegen. Die entsprechenden Bewegungen in entgegengesetzter Richtung sind natürlich eingeschlossen.
- Wie bereits erwähnt, ist die erfindungsgemäß ausgebildete Ofenanlage nicht auf eine Ofenkammer beschränkt, in der eine Wärmebehandlung durchgeführt wird. So weist die Ofenanlage vorzugsweise eine der Ofenkammer nachgeordnete Kühlzone auf. Beliebige andere Behandlungszonen sind möglich. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine parallel zur Ofenkammer angeordnete Chargenentleerungseinrichtung mit darauffolgender Chargenfülleinrichtung vorgesehen. Diese Chargenentleerungseinrichtung ist insbesondere nach der vorgesehenen Passivierungsstation angeordnet. Hierbei werden die Chargenträger mit dem behandelten Gut durch die Passivierungsstation bewegt, wobei die gewünschte Passivierung stattfindet. Danach werden die Chargenträger mit der Entleerungseinrichtung entleert und im leeren Zustand der Chargenfüllstation zugeführt, in der sie mit zu behandelndem Gut gefüllt werden. Die gefüllten Chargenträger werden dann nacheinander in die bewegliche Schleuse eingeführt und mit dieser dem Eintrittsende des Ofens zugeführt.
- Die Schleusen selbst sind vorzugsweise rohrförmig ausgebildet und sind an die vorzugsweise rohrförmig ausgebildeten Muffeln angepasst, so dass eine Überführung der Chargenträger von der Schleuse in die Muffel und aus der Muffel in die Schleuse ohne Probleme möglich ist. Die Einrichtung zur Bewegung der Schleusen ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie den Chargenträger auch in die Schleuse hinein und/oder aus der Schleuse herausbewegt. Die Entnahme des Chargenträgers aus der Schleuse oder die Einführung desselben in die Schleuse kann beispielsweise mit Hilfe eines Linearantriebes oder eines Roboters durchgeführt werden. Bei der Überführung des Chargenträgers zwischen Muffel und Schleuse bzw. Schleuse und Muffel finden geeignete Anpresseinrichtungen, Abdichtungseinrichtungen und Schiebereinrichtungen (Blattschieber, Vakuumschieber) Verwendung.
- Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ofenanlage weist einen Durchstoßofen auf, wobei die Fördereinrichtung für die Chargenträger eine Durchstoßeinrichtung ist.
- Was den Chargenträger anbetrifft, so ist dieser vorzugsweise als Schale, insbesondere in der Form von zwei übereinander angeordneten Schalen, ausgebildet. Die Schleusen sind vorzugsweise an die entsprechenden Chargenträger bzw. Produktträger angepasst.
- Das Andocken einer Schleuse an eine Prozessmuffel erfolgt vorzugsweise durch Anpressen der Schleuse gegen eine zwischen Muffel und Schleuse angeordnete Dichtungseinrichtung, beispielsweise in der Form von O-Ringen. Schleuse und Muffel werden zweckmäßigerweise mit Hilfe von Schiebern (Blattschiebern, Vakuumschiebern) geöffnet und geschlossen.
- Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Ofenanlage lassen sich geringe Taktzeiten verwirklichen.
- In Weiterbildung der Erfindung sind die beweglichen bzw. verfahrbaren Schleusen spülbar und/oder evakuierbar, wodurch der Durchsatz pro Zeiteinheit weiter erhöht bzw. die Taktzeiten weiter verringert werden können. Hierzu weist die Ofenanlage entsprechende Einrichtungen zum Spülen und/oder Evakuieren auf.
- Anstelle von Schiebern können die Prozessmuffeln auch mit Ein- und/oder Auslaufklappen versehen sein.
- Der Prozessraum in den einzelnen Prozessmuffeln kann mit verschiedenartigen Gasen bzw. Gasmischungen betrieben werden, beispielsweise Luft, N2, CO, CO2, Argon, H2. Ein Betrieb mittels Unterdruck ist ebenfalls möglich.
- Die Übergabe der Chargenträger zwischen den einzelnen Stationen, insbesondere zwischen Schleuse und Ofen, erfolgt unter Ausschluss von Fremdgas. Die Prozessmuffeln können je nach Temperatur- und Atmosphärenanforderungen beispielsweise aus Keramik, Graphit oder Stahllegierungen ausgebildet sein. Zur Beheizung der Ofenanlage können insbesondere elektrische Heizelemente oder Gas/Ölbrenner Verwendung finden.
- Eine oder mehrere Prozessmuffeln können unabhängig von den anderen Prozessmuffeln mit anderem Produkt oder anderem Prozessgas sowie in Abhängigkeit der Anordnung auch mit anderer Temperatur und abweichender Taktzeit betrieben werden. Die Durchsatzleistung des Ofens kann durch die Anzahl der Prozessmuffeln reduziert bzw. angehoben werden, ohne einen Einfluss auf die Produktqualität zu nehmen.
- Weitere Vorteile der erfindungsgemäß ausgebildeten Ofenanlage bestehen darin, dass sich durch angepasste Prozessmuffeldurchmesser und Chargenträgergeometrie eine optimale Wärmeübertragung und optimale Gasführung erreichen lässt. Durch die Verwendung von rohrförmigen Prozessmuffeln mit kreisförmigem Querschnitt lässt sich einer Rückdiffusion im Prozessraum gegenüber den sonst üblichen D-förmigen oder rechteckförmigen Muffeln bei geringer Gasgeschwindigkeit im Prozessraum gezielter entgegenwirken.
- Durch optimierten Prozessmuffelquerschnitt und optimierte Chargenträgergeometrie in Kombination mit den ein- und auslaufseitigen Schleusen kann der Prozessgasverbrauch verringert werden, wobei sich eine erhebliche Ersparnis ergeben hat.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine Seitenansicht einer mit einem Stoßofen ver- sehenen Ofenanlage;
- Figur 2
- eine Draufsicht auf die Ofenanlage der
Figur 1 ; - Figur 3
- eine Vorderansicht und eine Seitenansicht eines Chargenträgers; und
- Figur 4
- eine schematische Darstellung einer beweglichen bzw. verfahrbaren Schleuse mit zugehörigen Ein- richtungen.
- Die in den Figuren dargestellte Ofenanlage besitzt einen Durchstoßofen bzw. Stoßofen 1, der ein Gehäuse aufweist, in dem eine Ofenkammer 2 angeordnet ist. Diese Ofenkammer 2 dient hierbei als Heizraum. Sie ist in Längsrichtung in mehrere Abteile unterteilt, in denen unterschiedliche Temperatur- und/oder Druckgradienten aufrechterhalten werden können.
- Durch die Ofenkammer 2 erstrecken sich sechs nebeneinander angeordnete Prozessmuffeln 5, die als Rohre mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind. Diese Prozessmuffeln erstrecken sich auf der Eintrittsseite aus der eigentlichen Ofenkammer 2 heraus. Auch auf der Austrittsseite des Ofens 1 erstrecken sie sich aus diesem heraus und bilden dort Teile einer Kühlzone 3. An ihren Enden sind die Prozessmuffeln 5 mit Ein- und Auslaufklappen oder entsprechenden Schiebern versehen.
- Die Ofenanlage besitzt ferner am Eintrittsende und am Austrittsende des Ofens je ein Schleusensystem, das am Eintrittsende des Ofens eine bewegliche, d.h. in Querrichtung zum Ofen verfahrbare, Schleuse 7 und einen zugehörigen Handhabungsroboter 8 für die Schleuse und am Austrittsende des Ofens eine in Querrichtung verfahrbare Schleuse 9 und einen Handhabungsroboter 10 für die bewegliche Schleuse umfasst. Mit Hilfe der Handhabungsroboter 8, 10 ist die Schleuse 7, 9 entlang einer Bahn 12 in Querrichtung verfahrbar, an eine entsprechende Prozessmuffel 6 andockbar und von dieser wieder lösbar und öffenbar und schließbar. Die beiden Handhabungsroboter 8, 10 sind ferner mit einer Auszieh- und/oder Stoßeinrichtung versehen, mittels der der innerhalb der beweglichen Schleuse befindliche Chargenträger aus der Schleuse 7 in eine entsprechende Prozessmuffel 5 stoßbar ist. Durch das aufeinanderfolgende Hineinstoßen von Chargenträgern aus der Schleuse 7 in eine entsprechende Prozessmuffel 5 werden die Chargenträger durch den Ofen 1 und die darauffolgende Kühlzone 3 gestoßen. Die am Austrittsende des Ofens angeordnete bewegliche Schleuse 9 nimmt den Chargenträger auf und wird vom zugehörigen Handhabungsroboter 10 in Querrichtung bis zu einem Abgabepunkt verfahren. An diesem Abgabepunkt wird mit der zugehörigen Stoßeinrichtung des Handhabungsroboters 10 der Chargenträger aus der Schleuse 9 herausgestoßen und unter Drehung um 90° z.B. in eine Beruhigungs- bzw. Passivierungseinrichtung 13 bewegt, in der die Chargenträger 4 nebeneinander angeordnet und durch die Einrichtung transportiert werden.
- Der Beruhigungs- bzw. Passivierungseinrichtung 13 ist eine Entleerungseinrichtung 14 mit Entstapelungseinrichtung nachgeschaltet, in der die Chargenträger entleert werden. Die leeren Chargenträger werden dann einer nachfolgenden Fülleinrichtung 15 mit Stapeleinrichtung 16 zugeführt und mit neuem zu behandelndem Gut gefüllt. Die gefüllten Chargenträger werden dann in die bewegliche Schleuse 7 eingeführt, die dann in Querrichtung wieder zum Eintrittsende des Ofens bewegt wird. Entsprechende Schieber 6 sorgen für eine einwandfreie Übertragung der Chargenträger zwischen Schleuse und Prozessmuffel, ohne dass Fremdgas eindringen kann.
-
Figur 3 zeigt links eine Vorderansicht und rechts eine Seitenansicht eines Chargenträgers 20. Dieser Chargenträger 20 ist schalenförmig ausgebildet und besitzt zwei übereinander angeordnete und formschlüssig miteinander verbundene Schalen 21, 22, die jeweils das zu behandelnde Gut (Schüttgut, Stückgut) aufnehmen. Die einzelnen Prozessmuffeln 5 sind in Bezug auf ihr Volumen und ihre Ausgestaltung an diesen Chargenträger angepasst, so dass eine optimale Wärmeübertragung und optimale Gasführung erreicht werden kann. -
Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung eine bewegbare Schleuse 9 mit zugehörigem Handhabungsroboter 8. Die Schleuse 9 ist in der Form eines Rohres mit Kreisquerschnitt ausgebildet und wird mit einer schematisch dargestellten Andrückvorrichtung 35 des Handhabungsroboters 8 gegen eine zugehörige Prozessmuffel gepresst, wobei entsprechende Dichtungseinrichtungen 33 in der Form von Ohrringen einen dichten Abschluss bilden. Ein Schieber 6 bewirkt das entsprechende Öffnen und Schließen der Schleusenkammer. Mit Hilfe einer Auszieh- und Stoßvorrichtung 30 wird der in der Schleuse 9 befindliche Chargenträger aus der Schleuse herausgestoßen bzw. in diese hineingezogen. Die Auszieh- und Stoßvorrichtung 30 weist ferner einen Kompensator 32 und eine geeignete Drehvorrichtung 31 auf, mit der der Chargenträger 4 gedreht werden kann. Eine Verfahreinrichtung für die Auszieh- und Stoßvorrichtung 30 ist bei 34 dargestellt. Ferner ist die Querverfahreinheit 12 des Handhabungsroboters 8 gezeigt. - Die vorstehend beschriebene Ofenanlage funktioniert in der folgenden Weise:
- In der Fülleinrichtung 15 werden die einzelnen Chargenträger 4 nacheinander mit dem zu behandelnden Gut beladen und nacheinander in die Schleuse 7 am Eintrittsende des Ofens eingeführt. Die Schleuse wird dann nach dem Verschließen vom Handhabungsroboter 8 in Querrichtung bis vor das Eintrittsende des Ofens verfahren. Dort wird der Chargenträger aus der Schleuse 7 heraus und in die zugehörige Prozessmuffel 6 gestoßen.
- Die Chargenträger 4 werden nacheinander durch die Prozessmuffeln bewegt (gestoßen) und gelangen dann in die Kühlzone 3 und von dort bis zum Muffelende. Hier werden sie in die Schleuse 9 am Austrittsende des Ofens gestoßen bzw. vom zugehörigen Handhabungsroboter 10 gezogen. Nach dem Schließen wird die Schleuse 9 dann in Querrichtung verfahren und gelangt vor die Passiviereinrichtung 13. Die Schleuse wird dort geöffnet, und der Chargenträger wird in die Passiviereinrichtung 13 hineinbewegt. Die dort angeordneten Chargenträger werden durch die Passiviereinrichtung 13 bewegt und gelangen dann in die Entleerungseinrichtung 14, in der das behandelte Gut aus den Chargenträgern entleert wird.
Claims (12)
- Ofenanlage zur Durchführung einer Wärmebehandlung für Schüttgut oder Stückgut mit einem Gehäuse, einer im Gehäuse befindliche Ofenkammer, mindestens einer in der Ofenkammer angeordneten Prozessmuffel, einer Vielzahl von Chargenträgern zur Aufnahme des Schüttgutes oder Stückgutes, einer Fördereinrichtung zur Bewegung der Chargenträger durch die Prozessmuffel, einer Schleuse auf der Eintrittsseite des Ofens zur Aufnahme eines frisch beschickten Chargenträgers und einer Schleuse auf der Austrittsseite des Ofens zur Aufnahme eines Chargenträgers mit behandeltem Gut, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuse (7, 9) auf der Eintritts- und/oder Austrittsseite des Ofens (1) beweglich ausgebildet ist und dass auf der Eintritts- und/oder Austrittsseite des Ofens (1) eine Bewegungseinrichtung (8, 10) zum Andocken einer Schleuse (7, 9) an den Ofen (1) und zur Entfernung derselben vom Ofen (1) angeordnet ist.
- Ofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine außerhalb des Ofens (1) angeordnete Beruhigungs- bzw. Passivierungseinrichtung (13) aufweist und dass die Bewegungseinrichtung (10) für die Schleuse (9) am Austrittsende des Ofens (1) die Schleuse (9) der Passivierungsstation (13) zuführt.
- Ofenanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vielzahl von nebeneinander und/oder übereinander angeordneten Prozessmuffeln (5) aufweist.
- Ofenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass je eine einzige bewegliche Schleuse (7, 9) für die Vielzahl der nebeneinander angeordneten Prozessmuffeln (5) am Eintritts- und Austrittsende des Ofens (1) vorgesehen ist.
- Ofenanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (8) zur Bewegung der Schleuse (7) eine Schleuse (7) auf der Eintrittsseite des Ofens (1) zwischen einem seitlichen Aufnahmepunkt und einem einer Prozessmuffel (5) zugeordneten Abgabepunkt bewegt.
- Ofenanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (10) zur Bewegung der Schleuse (9) auf der Austrittsseite des Ofens (1) eine Schleuse (9) zwischen einem einer Prozessmuffel (5) zugeordneten Aufnahmepunkt und einem seitlichen Abgabepunkt bewegt.
- Ofenanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine der Ofenkammer (2) nachgeordnete Kühlzone (3) aufweist.
- Ofenanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine parallel zur Ofenkammer (2) angeordnete Chargenentleerungseinrichtung (14) mit darauffolgender Chargenfülleinrichtung (15) aufweist.
- Ofenanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleusen (7, 9) rohrförmig ausgebildet sind.
- Ofenanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (8, 10) zur Bewegung der Schleuse (7, 9) eine Einrichtung (30) zur Bewegung eines Chargenträgers (4, 20) in die Schleuse (7, 9) hinein und/oder aus der Schleuse (7, 9) heraus aufweist.
- Ofenanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Durchstoßofen (1) aufweist und dass die Fördereinrichtung für die Chargenträger (4, 20) eine Durchstoßeinrichtung ist.
- Ofenanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Chargenträger (4) als Schale (20), insbesondere in der Form von einer Schale oder von mehreren übereinander angeordneten Schalen (21, 22), ausgebildet ist.
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