EP2611955A1

EP2611955A1 - Oxidationsofen

Info

Publication number: EP2611955A1
Application number: EP11752106.2A
Authority: EP
Inventors: Karl Berner
Original assignee: Eisenmann SE
Current assignee: Eisenmann SE
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2011-08-16
Publication date: 2013-07-10
Also published as: US9303921B2; RU2594415C2; US20130171578A1; JP2013542331A; BR112013005187A2; CN103080391A; DE102010044296B3; JP6034289B2; CN103080391B; BR112013005187A8; WO2012028260A1; RU2013109001A

Abstract

Es wird ein Oxidationsofen (1) zur oxidativen Behandlung von Fasern (20), insbesondere zur Herstellung von Kohlenstofffasern, beschrieben, welcher in bekannter Weise einen im Innenraum eines Gehäuses (2) befindlichen Prozessräum (6), mindestens eine Einblaseinrichtung (13), mindestens eine Absaugeinrichtung (14), mindestens einen Ventilator (21), der die heiße Luft durch die Einblaseinrichtung (13), den Prozessraum (6) und die Absaugeinrichtung (14) umwälzt, und mindestens eine im Strömungsweg der heißen umgewälzten Luft liegende Heizeinrichtung (18) besitzt. Umlenkrollen (24, 25, 26, 32) führen die Fasern (20) als Teppich nebeneinanderliegend serpentinenartig durch den Prozessraum (6), wobei der Faserteppich (20) zwischen gegenüberliegenden Umlenkrollen (24, 25, 26) jeweils eine Ebene aufspannt. Durch besondere Mittel (33) wird dafür gesorgt, dass die Luft im Prozessraum (6) die von dem Faserteppich (20) aufgespannten Ebenen unter einem Winkel kreuzt, der von 0° und 90° abweicht. Hierdurch wird ein besserer Wärmetausch zwischen der heißen oxidativen Luft und den Fasern (20) erzielt.

Description

Oxidationsöfen

Die Erfindung betrifft einen Oxidationsöfen zur oxidativen Behandlung von Fasern, insbesondere zur Herstellung von Kohlenstofffasern, mit a) einem Gehäuse, das abgesehen von Durchtrittsbereichen für die Kohlenstofffasern gasdicht ist; b) einem im Innenraum des Gehäuses befindlichen Prozessraum; c) mindestens einer Einblaseinrichtung, mit welcher

heiße Luft in den Prozessraum einblasbar ist; d) mindestens einer Absaugeinrichtung, welche heiße

Luft aus dem Prozessraum absaugt; e) mindestens einem Ventilator, der die heiße Luft

durch die Einblaseinrichtung, den Prozessraum und die Absaugeinrichtung umwälzt; f) mindestens einer im Strömungsweg der heißen umgewälzten Luft liegenden Heizeinrichtung; d) Umlenkrollen, welche die Fasern als Teppich nebeneinan- derliegend serpentinenartig durch den Prozessraum führen, wobei der Faserteppich zwischen gegenüberliegenden Umlenkrollen jeweils eine Ebene aufspannt.

Bei bekannten Oxidationsöfen dieser Art verlaufen die verschiedenen, übereinanderliegenden Ebenen des Fasertep- pichs horizontal und liegen parallel zur Strömungsrichtung der heißen, sauerstoffhaltigen Luft. Dies hat zur Folge, dass sich der Luftstrom am Aufheizen und Kühlen der

Fasern nur in seinen Randschichten, die dem Faserteppich benachbart sind, beteiligt. Durch die ParallelStrömung bildet sich an der Oberfläche der Fasern eine Grenzschicht, welche den Wärmeübergang reduziert . Der Kern des Luftstroms nimmt aufgrund der parallelen Strömung nicht an der Wärmeübertragung teil. Es stellen sich hohe Differenzen zwischen der Lufteintritts- und Luftaustrittstemperatur nahe den Fasern ein, was wiederum zu hohen Temperaturdifferenzen innerhalb des Faserteppichs führt. Der grundsätzlichen

Möglichkeit, den Wärmeübergang durch Anheben der Luftgeschwindigkeit zu erhöhen, sind Grenzen gesetzt, da durch die zunehmende Bewegung der Fasern eine Beschädigung

derselben, beispielsweise durch Zusammenstoßen, droht.

Bei einer alternativen Bauweise der eingangs genannten bekannten Oxidationsöfen wird der gesamte Luftstrom

vertikal durch die verschiedenen übereinanderliegenden

Ebenen des Faserteppichs geführt. Dies führt zu einer besseren Wärmeübertragung. Aufrgund der Luftzuführung bzw. Luftabsaugung vergrößert sich jedoch die Bauhöhe. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Oxidations- ofen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem bei geringer Bauhöhe der Wärmeübergang zwischen der Luft und den Fasern verbessert und die Temperatur der Fasern im Prozessraum weiter vergleichmässigt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass

Mittel vorgesehen sind, welche dafür sorgen, das

die Luft im Prozessraum die von dem Faserteppich

aufgespannten Ebenen unter einem Winkel, der von 0° und 90° verschieden ist, kreuzt.

Die auf diese Weise erzielte Schrägströmung der Luft bezogen auf die Ebenen des Faserteppichs hat eine bessere Temperaturgleichmäßigkeit zur Folge, da der Faserteppich auf der gesamten Länge zwischen der Einblaseinrichtung und der Absaugeinrichtung mit gleicher Temperatur beaufschlagt wird. Dies bedeutet eine bessere Prozessführung mit einem besseren Prozessergebnis. Es wird die gesamte umgewälzte Luft zur Wärmeaufnahme bzw. Wärmeabgabe genutzt; zwischen den Ebenen des Faserteppichs gibt es keine

unbeteiligten Luftströmungen. Ein geringerer Volumenstrom reicht zum Erzielen desselben Ergebnisses aus. Dies

bedeutet nicht nur eine Einsparung an Energie sondern ermöglicht auch kleinere Abmessungen des Oxidations- ofens .

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfassen die Mittel mindestens zwei Luftleitbleche.

Besonders günstig sind mehrere Luftleitbleche, welche jeweils in den Zwischenräumen zwischen den ebenen Bereichen des serpentinenartigen Faserteppichs zwischen der Einblaseinrichtung und der Absaugeinrichtung verlaufen. Diese Luftleitbleche geben der Luftströmung nicht nur die

gewünschte Richtung. Sie wirken darüber hinaus als Strahlungsflächen, welche zur Aufheizung der Fäden sowie

zum Abführen der exothermen Wärme, die bei der Oxidation entsteht, beitragen. Auch auf diese Weise wird die Temperaturdifferenz zwischen der umgewälzten Luft und den

Fasern reduziert. Gleichzeitig übernehmen die Luftleitbleche die Funktion der Faserleitprofile, die bisher zur Verhinderung einer Berührung oder Verstrickung von Fasern bei Faserbruch verwendet wurden. Alternativ oder zusätzlich kann als Mittel zur Erzielung der gewünschten relativen Orientierungen von Luftstrom und Faserteppich-Ebenen ein zusätzlicher Luftstrom vorgesehen werden, der eine vertikale Richtungskomponente besitzt und im Prozessraum den ersten, zwischen der

Einblaseinrichtung und der Absaugeinrichtung verlaufenden Luftstrom überlagert. Der Winkel, unter welchem der durch die Überlagerung entstehende "effektive" Luftstrom die von dem Faserteppich aufgespannten Ebenen kreuzt, lässt sich bei dieser Ausführungsform der Erfindung durch das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten in den beiden Strömungen einstellen; diese Ausgestaltung ist also

insoweit variabler als diejenige, die mit Luftleitblechen arbeitet . Erneut alternativ oder zusätzlich können die fraglichen Mittel auch in Umlenkrollen bestehen, die so gegenüber der Vertikalen verkippt sind, dass die von dem zwischen ihnen verlaufenden Faserteppich aufgespannten Ebenen gegenüber der Horizontalen verkippt sind.

Das erfindungsgemäße Konzept lässt sich sowohl dort

verwenden, wo die Hauptströmungsrichtung der Luft diejenige der Längsrichtung des Oxidationsofens zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich ist, als auch dort, wo die HauptStrömungsrichtung der Luft senkrecht auf der

Längsrichtung des Oxidationsofens steht. Im ersten Falle sollte der Winkel, unterdem die Luft die Ebenen des

Faserteppichs kreuzt, zwischen 0,8° und 2 °, vorzugsweise 1°, im zweiten Falle zwischen 2° und 20°, vorzugsweise 4°, betragen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen Figur 1 einen Vertikalschnitt durch einen Oxidationsofen zur Herstellung von Kohlenstofffasern in Ofen^¬ längsrichtung ;

Figur 2 einen horizontalen Schnitt durch den Oxidations- ofen von Figur 1 gemäß der dortigen Linie II -II,

(Faserteppich nicht gezeichnet) ;

Figur 3 einen Vertikalschnitt durch den Oxidationsofen der Figuren 1 und 2 gemäß der Linie III -III von Figur 1;

Figur 4 den in Figur 1 links eingekreisten Bereich

eines abgewandelten Ausführungsbeispieles eines Oxidationsofens ;

Figur 5 einen Vertikalschnitt, ähnlich der Figur 1

durch einen Oxidationsofen mit Querströmung der Luft ; Figur 6 einen Horizontalschnitt durch den Oxidationsofen von Figur 5 gemäß der dortigen Linie VI -VI,

(Faserteppich und Umlenkrollen nicht gezeichnet) ;

Figur 7 einen Vertikalschnitt durch den Oxidationsofen der Figur 5 gemäß der dortigen Linie VII-VII;

Figuren 8 bis 10

in stärkerer Schematisierung Schnitte durch alternative Ausführungsbeispiele eines Oxida- tionsofens, ähnlich der Figur 7.

Zunächst wird auf die Figuren 1 bis 3 Bezug genommen, in denen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Oxidationsofens dargestellt ist, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet ist und zur Herstellung von Kohlenstoff- fasern eingesetzt wird. Der Oxidationsofen 1 umfasst ein Gehäuse 2, das seinerseits aus zwei vertikalen Längswänden 2a, 2b, zwei vertikalen Stirnwänden 2c, 2d, einer Deckwand 2e und einer Bodenwand 2f zusammengesetzt ist. Das Gehäuse 2 ist mit Ausnahme zweier Bereiche 3 , 4 in den Stirnwänden 2c und 2d, in denen die zu behandelnden

Fasern 20 ein- und ausgeführt werden und die mit besonderen Schleuseneinrichtungen versehen sind, gasdicht. Wie insbesondere der Figur 2 zu entnehmen ist, ist der Innenraum des Gehäuses 2 durch eine vertikale Trennwand 5 in den eigentlichen Prozessraum 6 und seitlich von diesem liegende Luftleiträume 7, 8, 9, 10, 11, 12 unterteilt. Insgesamt ist der Innenraum des Oxidationsofens 1 im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu der in Figur

2 angedeuteten Mittelebene S-S ausgebildet.

Im mittleren Bereich des Prozessraumes 6 befindet sich eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 13 versehene Einblas- einrichtung, die weiter unten ausführlicher erläutert wird. In den beiden außenliegenden Endbereichen des

Prozessraumes 6, jeweils den Durchtrittsbereichen 3, 4 benachbart, befinden sich Absaugeinrichtungen 14, 15. Im Inneren des Gehäuses 2 werden zwei gegenläufige Luftkreisläufe aufrecht erhalten: Ausgehend beispielsweise von den Absaugeinrichtungen 14, 15 wird die Luft im

Sinne der in Figur 2 erkennbaren Pfeile durch die Luftleiträume 7 bzw. 12 zu einem Filter 16 bzw. 17 und sodann durch ein Heizaggregat 18a bzw. 18b in den Luftleitraum 8 bzw. 11 geführt. Aus dem Luftleitraum 8 bzw. 11 wird die erwärmte Luft von einem Ventilator 21a bzw. 21b

abgesaugt und in die Luftleiträume 9 bzw. 10 eingeblasen. Von dort gelangt die Luft jeweils in eine Hälfte der weiter unten genauer beschriebenen Einblaseinrichtung 13, von dort gegensinnig strömend in den Prozessraum

6 und von dort in nachfolgend noch näher erläuterter

Weise zur Absaugeinrichtung 14 bzw. 15, womit die beiden Luftkreisläufe geschlossen sind.

In der Wand des Gehäuses 2 sind im Bereich der Luftleiträume 8, 11 zwei Auslässe 30a, 30b vorgesehen. Über diese können diejenigen Gas- bzw. Luftvolumina abgeführt werden, die entweder bei dem Oxidationsprozess entstehen oder als Frischluft über die Durchtrittsbereiche 3, 4 in den

Prozessraum 6 gelangen, um so den Lufthaushalt im Oxida- tionsofen 1 aufrecht zu erhalten. Die abgeführten Gase, die auch giftige Bestandteile enthalten können, werden einer thermischen Nachverbrennung zugeführt. Die dabei gewonnene Wärme kann zumindest zur Vorerwärmung der dem Oxidationsofen 1 zugeführten Frischluft verwendet werden.

Die Einblaseinrichtung 13 ist im Detail wie folgt aufge- baut:

Sie umfasst zwei "Stapel" von Einblaskästen 31. Jeder dieser Einblaskästen 31 hat die Form eines hohlen Quaders, wobei die längere Dimension sich quer zur Längsrichtung des Prozessraumes 6 über dessen gesamte Breite erstreckt. Die jeweils zum Prozessraum 6 zeigenden Schmalseiten der Einblaskästen 31 sind als Lochbleche 31a ausgebildet. Eine Ausnahme bilden hier die untersten Einblaskästen 31, deren jeweils von der Mitte des Oxidationsofens

1 wegzeigende Schmalseite aus weiter unten deutlich werdenden Gründen verschlossen ist.

Jeweils eine Stirnseite jedes Einblaskastens 31 steht mit dem Luftleitraum 9 bzw. Luftleitraum 10 so in Verbin- dung, dass die vom Ventilator 21a bzw. 21b geförderte Luft in den Innenraum des jeweiligen Einblaskastens

31 eingeblasen wird und von dort über die Lochbleche

31a austreten kann. Die verschiedenen Einblaskästen 31 in jedem der beiden Stapel sind mit einem geringfügigen Abstand übereinander angeordnet. Die beiden Stapel von Einblaskästen 31 wiederum sind, in Längsrichtung des Ofens bzw. in Bewegungsrichtung der Fäden 20 gesehen, ebenfalls voneinander beabstandet.

Die beiden Absaugeinrichtungen 14, 15 werden im Wesentlichen von jeweils einem Stapel von Absaugkästen 19 gebildet, die in ähnlicher Weise wie die Einblaskästen 31 sich in Querrichtung durch den gesamten Prozessraum 6 erstrecken und an ihren quer zur Längserstreckung des Prozessraumes 6 verlaufenden Schmalseiten als Lochbleche 19a ausgebildet sind. Eine Ausnahme bilden hier aus unten verständlich werdenden Gründen die zur Ofenmitte hinweisende Schmalseite der jeweils obersten Absaugkästen 19 im Stapel.

Zwischen den oberen Rändern der nach außen weisenden

Schmalseiten 31a der Einblaskästen 31 und den unteren

Rändern der zur Ofenmitte zeigenden Schmalseiten der

Absaugkästen 19 verlaufen jeweils ebene Luftleitbleche 33.

Die zu behandelnden Fasern 20 werden dem Oxidationsofen 1 parallel verlaufend als Art "Teppich" über eine Umlenkrolle 32 zugeführt und durchtreten dabei eine Zuluft- einrichtung 22, die im vorliegenden Zusammenhang nicht interessant ist und dazu dient, vorgewärmte Frischluft dem Prozess zuzuführen. Die Fasern 20 werden sodann durch die Zwischenräume zwischen übereinanderliegenden Absaugkästen 19, durch den Prozessraum 6, durch die Zwischenräume zwischen übereinanderliegenden Einblaskästen 31 in der Einblaseinrichtung 13, durch den Zwischenraum zwischen übereinanderliegenden Absaugkästen 19 am gegenüberliegenden Ende des Prozessraumes 6 und durch eine weitere Zuluft - einrichtung 23 geführt.

Der geschilderte Durchgang der Fasern 20 durch den Prozessraum 6 wird serpentinenartig mehrfach wiederholt, wozu in beiden Endbereichen des Oxidationsofens 1 mehrere

mit ihren Achsen parallel übereinanderliegende Umlenkrol- len 24, 25 vorgesehen sind. Zwischen den Umlenkrollen 32, 25, 24, 26 spannt der Faserteppich 20 jeweils eine Ebene auf . Nachdem obersten Durchgang durch den Prozessraum 6 verlassen die Fasern 20 den Oxidationsofen 1 und werden

dabei über eine weitere Umlenkrolle 26 geführt.

Während des serpentinenartigen Durchgangs der Fasern

20 durch den Prozessraum 6 werden diese von heißer,

sauerstoffhaltiger Luft umspült und dabei oxidiert .

Diese Luft tritt jeweils aus den Schmalseiten 31a der

Einblaskästen 31 in den Zwischenraum zwischen zwei parallelen Luftleitblechen 33 und gelangt jeweils zu einer zur Ofenmitte zeigenden Schmalseite 19a eines Absaugkastens 19, und zwar zu derjenigen Schmalseite 19a desjenigen

Absaugkastens 19, der um eine "Etage" tiefer als der

Einblaskasten 31 ist.

Die auf diese Weise erzeugte Strömung der heißen, sauerstoffhaltigen Luft kreuzt auf diesem Wege die Ebene des "Faserteppichs", ist also nicht mehr exakt horizontal sondern hat eine Vertikalkomponente der Strömungsrichtung.

Dies hat zur Folge, dass die bei Oxidationsofen bekannter Bauweise durch die Parallelströmung von Luft und Fasern eintretende Grenzschicht vermieden wird. Die strömende

Luft durchdringt vielmehr den Teppich von Fasern 20 und erreicht auch die Fasern 20, die im Inneren des Faser- teppiches 20 liegen. Folge ist ein besserer Wärmeübergang, hauptsächlich zu den im Teppich innenliegenden Fasern 20, der wiederum eine kürzere verfahrenstechnische Behandlungszeit, eine geringere Temperaturdifferenz zwischen Lufttemperatur und Fasertemperatur, eine Vergleichmäßigung der Fasertemperatur innerhalb des Faserteppiches 20 und damit letztendlich eine bessere Faserqualität zur Folge hat . Die Fasern 20 werden zudem aufgrund der Schrägströmung mit Luft beaufschlagt, die direkt aus einem Einblaskasten 31 kommt und deshalb auf der gesamten Länge zwischen dem jeweiligen Einblaskasten 31 und dem zugehörigen

Absaugkasten 19 im Wesentlichen dieselbe Temperatur

besitzt.

Die Luftleitbleche 33 haben noch weitere Funktionen:

So dienen sie einerseits beim Aufheizen der Fäden als Strahlenflächen und führen andererseits die exotherme Wärme, die bei der Oxidation der Fasern 20 entsteht, durch

Absorption der Wärmestrahlung ab. Auf diese Weise wird die Temperaturdifferenz zwischen den Fasern 20 und der umgewälzten Luft reduziert, was eine genauere Prozessführung ermöglicht.

Schließlich übernehmen die Luftleitbleche 33 die Funktion von Faserleitprofilen. Derartige gesonderte Leitprofile waren bei bekannten Oxidationsöfen erforderlich. Sie verhindern beim Bruch einer Faser vollständig die Berührung und Verstrickung mit anderen Fasern. Gebrochene Fasern werden von den Luftleitblechen 33 vollständig aufgefangen.

Figur 4 zeigt den in Figur 1 links durch einen Kreis umgebenden Bereich eines Oxidationsöfens bei einer alter- nativen Ausführungsform. Entsprechende Teile dieser alternativen Ausführungsform sind mit denselben Bezugszeichen wie in Figur 1, jedoch um 100 erhöht, gekennzeichnet und werden nicht mehr im Einzelnen beschrieben. Entsprechendes gilt für die weiter unten beschriebenen

Ausführungsformen, wo von Ausführungsform zu Ausführungsform die Bezugszeichen jeweils um 100 erhöht werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 wird die Vertikal - komponente der Luftströmung nicht durch Luftleitbleche sondern dadurch erzielt, dass zusätzlich eine vertikale Luftströmung überlagert wird. Hierzu wird in den Prozess- raum 106 Luft im Sinne der Pfeile 134 eingeblasen und im unteren Bereich des Prozessraumes 106 im Sinne der Pfeile 135 abgesaugt. Die Luft kann beim Eintritt in den Prozess- räum 106 und beim Austritt aus dem Prozessraum 106 Lochbleche 136, 137 durchtreten, welche bei der Erzeugung eines schräg gegenüber der Horizontalen verlaufenden

Luftstromes hilfreich sind. Während bei den oben anhand der Figuren 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsbeispielen eines Oxidationsofens 1 bzw. 101 die heiße, sauerstoffhaltige Luft eine Strömung hatte, deren größere Richtungskomponente in Bewegungsrichtung der Fäden 20 zeigte, ist dies bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren 7 bis 10 dargestellt sind, anders. Hier ist die Hauptströmungsrichtung der

Luft im Wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung der Fäden.

Zunächst wird auf die Figuren 5 bis 7 Bezug genommen, in denen ein erstes, mit LuftquerStrömung arbeitendes

Ausführungsbeispiels eines Oxidationsofens 201 dargestellt ist .

Beim Vergleich der Figur 5 mit Figur 1 fällt zunächst auf, dass die mittlere Einblaseinrichtung 31 beim Ausfüh- rungsbeispiel der Figur 5 fehlt. Dies ist eine unmittelbare Konsequenz der Tatsache, dass die Hauptströmungsrichtung der Luft nicht in Längsrichtung des Oxidationsofens 201 sondern in dessen Querrichtung verläuft. Wenn gleich- wohl in beiden Endbereichen des Gehäuses 202 Absaugkästen 219 vorgesehen sind, so dient dies der Sicherheit, um ein Entweichen von möglicherweise giftige Gase enthaltender Luft über die Durchtrittsbereiche 203, 204 zu unterbinden .

Wie die Strömung der heißen, sauerstoffhaltigen Luft beim Ausführungsbeispiel der Figur 5 verläuft, ist am besten den Figuren 6 und 7 zu entnehmen. Zur Beschreibung der Luftkreisläufe sei von der Absaugeinrichtung 214a ausge- gangen, die aus nachfolgend deutlich werdenden Gründen hier "Nebenabsaugeinrichtung" genannt wird. Von dieser gelangt die abgesaugte Luft zunächst in den Luftleitraum 207 und vermischt sich hier mit einem weiteren Luftstrom, wie weiter unten beschrieben wird. Die vereinigten Luft- ströme durchtreten sodann ein Filter 216 und eine Heizeinrichtung 218, wodurch sie in den Luftleitraum 208 gelangt. Ein Teil der Luft kann, ähnlich wie beim Ausführungsbei- spiel der Figur 1, durch einen Auslass 230a abgezogen werden. Ein Ventilator 221 saugt die Luft aus dem Luft- leitraum 208 an und drückt diese in einen Luftkanal 209. Dieser führt über den Prozessraum 206 hinweg zu einem seitlichen, sich keilförmig nach unten verjüngenden

Luftverteilraum 238, der hier als Einblaseinrichtung 213 dient. Der Prozessraum 206 ist an dieser Seite durch ein Lochblech begrenzt, so dass die in den Luftverteilraum 238 geführte Luft in den Prozessraum 206 eintreten kann.

Der Prozessraum 206 ist durch mehrere parallele Luftleitbleche 233 unterteilt. Diese Luftleitbleche 233 sind anders als die Luftleitbleche 33 des Ausführungsbeispie- les der Figur 1 nicht in Längsrichtung des Oxidationsofens 201 sondern in Querrichtung geneigt. Dies hat zur Folge, dass die über den Luftverteilraum 238 in die Zwischenräume zwischen den Luftleitblechen 233 eintretende Luft schräg nach unten geleitet wird, wobei sie die horizontalen Teppiche von Fasern 220 kreuzen und dabei in ähnlicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 für einen guten Wärmeübergang sorgen. Auch sonst sind die Effekte, die mit der Luftführung und mit den Luftleitblechen

233 verbunden sind, dieselben wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 1.

An der gegenüberliegenden Seite stehen die Zwischenräume zwischen den Luftleitblechen 233 über ein weiteres Loch- blech mit dem Luftleitraum 207 in Verbindung, wo sich die Luft, wie oben erwähnt, mit der von den Nebenabsaugein- richtungen 214a, 215a kommenden Luft vermischt. Der Luftleitraum 207 wiederum kommuniziert nach dem oben Gesagten mit der Saugseite des Ventilators 221, sodass der Luftleit- räum 207 die "Hauptabsaugeinrichtung" 214 dieses Ausführungsbeispiels bildet .

Bei dem in Figur 8 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel eines Oxidationsofens 301 wird ähnlich wie

beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 auf schräg gerichtete Luftleitbleche zwischen den verschiedenen Serpentinen des Faserteppichs 320 verzichtet und stattdessen eine zusätzliche Luftströmung eingesetzt. Diese zusätzliche Luft wird im Sinne der Pfeile 334 von oben her in den Prozess- räum 306 eingeblasen, durchtritt dabei ein Lochblech

336, durchquert am unteren Ende des Prozessraumes 306 ein weiteres Lochblech 337 und wird sodann im Sinne

der Pfeile 335 abgesaugt. Durch die Überlagerung der aus dem Luftverteilraum 338, der die Einblaseinrichtung 313 darstellt, in den Prozessraum 306 eingebrachten und in den Absaugkanal 339, der die Hauptabsaugeinrichtung 314 darstellt, strömenden Luft einerseits und der im Sinne der Pfeile 334, 335 durch den Prozessraum 306 geführten zweiten Luftströmung entsteht im Ergebnis eine schräg gerichtete Luftströmung, welche den Teppich von Fasern

320 mit den oben schon mehrfach erwähnten Vorteilen kreuzt.

Eine weitere Möglichkeit, eine Luftströmung zu erzeugen, welche den Teppich von Fasern nicht parallel oder senkrecht anströmt, ist in Figur 9 gezeigt. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel werden wiederum Luftleitbleche 433 eingesetzt, die jedoch horizontal verlaufen. Was schräg gestellt ist, ist der Teppich von Fasern 420, was beispielsweise dadurch erzielt werden kann, dass die verschiedenen Umlenkrollen an den gegenüberliegenden

Durchtrittsbereichen des Oxidationsofens 401 entsprechend schräg gestellt werden.

Das Ausführungsbeispiel der Figur 10 schließlich verzich- tet wiederum auf Luftleitbleche vollständig und ersetzt diese durch eine zusätzliche Luftströmung, die im Sinne der Pfeile 534 von oben her in den Prozessraum 506 eingebracht wird, dabei ein Lochblech 536 durchtritt, die parallelen, schräg gestellten Teppiche von Fasern 520 durchtritt und über ein weiteres Lochblech 537 im Sinne der Pfeile 535 abgesaugt wird. Die Ergebnisse sind ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 8.

Claims

Patentansprüche

1. Oxidationsofen zur oxidativen Behandlung von Fasern, insbesondere zur Herstellung von Kohlenstofffasern, mit a) einem Gehäuse, das abgesehen von Durchtrittsbereichen für die Kohlenstofffasern gasdicht ist; b) einem im Innenraum des Gehäuses befindlichen Prozessraum; c) mindestens einer Einblaseinrichtung, mit welcher

Heißluft in den Prozessraum einblasbar ist; d) mindestens einer Absaugeinrichtung, welche heiße

durch die Einblaseinrichtung, den Prozessraum und die Absaugeinrichtung umwälzt; f) mindestens einer im Strömungsweg der heißen umgewälzten

Luft liegenden Heizeinrichtung; g) Umlenkrollen, welche die Fasern als Teppich nebeneinanderliegend serpentinenartig durch den Prozessraum führen, wobei der Faserteppich zwischen gegenüberliegenden Umlenkrollen jeweils eine Ebene aufspannt; dadurch gekennzeichnet, dass h) Mittel (33; 134, 135; 233; 334, 335; 433; 534, 535) vorgesehen sind, welche dafür sorgen, dass die Luft im Prozessraum (6; 106; 206; 306; 406; 506) die

von dem Faserteppich (20; 120; 220; 320; 420; 520) aufgespannten Ebenen unter einem Winkel, der von 0° und von 90° abweicht, kreuzt.

2. Oxidat onsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel mindestens zwei Luftleitbleche (33;

233; 433) umfassen.

3. Oxidationsofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel Luftleitbleche (33; 233; 433) umfassen, welche jeweils in den Zwischenräumen zwischen den ebenen Bereichen des serpentinenartigen Faserteppichs (20; 220; 420) zwischen der Einblaseinrichtung (13; 213; 413)

und der Absaugeinrichtung (14; 214; 414) verlaufen.

4. Oxidationsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen zusätz- liehen Luftstrom (134, 135; 334, 335; 534, 535) umfassen, der eine vertikale Richtungskomponente besitzt und im

Prozessraum (106; 306; 506) den ersten, zwischen der

Einblaseinrichtung (113; 313; 513) und der Absaugeinrichtung (114; 314; 514) verlaufenden Luftstrom überlagert.

5. Oxidationsofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel Umlenkrollen

(424, 425, 426, 432; 524, 525, 526, 532) umfassen, die so gegenüber der Horizontalen verkippt sind, dass die von dem zwischen Ihnen verlaufenden Faserteppich (420; 520) aufgespannten Ebenen gegenüber der Horizontalen verkippt sind .

6. Oxidationsofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptströmungsrichtung der Luft diejenige der Längsrichtung des Oxidationsofens (1; 101) zwischen den gegenüberliegenden Durchtrittsbereichen (3, 4; 103, 104) ist.

7. Oxidationsofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen 0,8° und 3°, vorzugsweise

1°, beträgt.

8. Oxidationsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptströmungsrichtung der Luft senkrecht auf der Längsrichtung des Oxidations- ofens (201; 301; 401; 501) steht.

9. Oxidationsofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen 2° und 20°, vorzugsweise 4°, beträgt .