EP2670897A1 - Oxidationsofen - Google Patents

Oxidationsofen

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EP2670897A1
EP2670897A1 EP12700930.6A EP12700930A EP2670897A1 EP 2670897 A1 EP2670897 A1 EP 2670897A1 EP 12700930 A EP12700930 A EP 12700930A EP 2670897 A1 EP2670897 A1 EP 2670897A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
deflection
air
oxidation furnace
furnace according
fibers
Prior art date
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Application number
EP12700930.6A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP2670897B1 (de
Inventor
Lars Meinecke
Karl Berner
Markus Balzer
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Eisenmann SE
Original Assignee
Eisenmann SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Eisenmann SE filed Critical Eisenmann SE
Publication of EP2670897A1 publication Critical patent/EP2670897A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2670897B1 publication Critical patent/EP2670897B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/32—Apparatus therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • 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
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/28—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity for treating continuous lengths of work

Definitions

  • the invention relates to an oxidation furnace for the oxidative treatment of fibers, in particular for the production of carbon fibers, with a housing which is gas-tight except for passage areas for the carbon fibers; a process space located in the interior of the housing; at least one air supply device with which hot air can be injected into the process space;
  • Deflection rollers which flank the process chamber (28) and the fibers as a carpet next to each other run serpentine through the process space, wherein the fiber carpet between opposite pulleys each spans a plane.
  • the pulleys can be arranged either in the interior of the housing or outside of the housing.
  • the air supply device is configured such that hot air is discharged into an area between the deflection rollers and the process space in a direction toward the process space.
  • the carbon fibers cool down somewhat on their way via a deflection roller, since they have left the process space and are no longer exposed to hot air released by the air supply device.
  • the energy required to operate the oxidation furnace can only be used to repeat the fibers to the required To heat oxidation temperature.
  • the temperature of the pulleys and the fibers guided over it is kept at a higher value until the fibers re-enter the process space.
  • the fibers also remain at their path over the pulleys at a process temperature at which the oxidation can proceed.
  • the deflection rollers are arranged in a deflection region of the housing, which is at least fluidically separated from the process space. In this way, regardless of the flow in the process space for a constant temperature be ensured at the pulleys.
  • exhaust air is discharged from the process space.
  • the hot air can be used on the one hand in addition to compensate for the volume removed.
  • the hot air helps to maintain the process temperature in the process space energy-efficient, since the area of the process space in which the hot air enters into this does not cool. If flow directing means are present between the deflection region and the process space, the hot air from the supply air device can be directed to the process space and the different levels of the fiber carpet.
  • the deflection rollers can be shielded by a housing element from the ambient atmosphere of the oxidation furnace, there is no or only a reduced heat exchange with the environment of the oxidation furnace. This can increase the effectiveness.
  • the housing element is arranged on the side of the deflection rollers remote from the process space such that a flow channel for hot air is formed between the housing element and the deflection roller.
  • the deflection can be viewed from the outside and it can always be checked visually whether the fibers run properly on the pulleys or not.
  • At least one housing element is a plate pivotably mounted about a horizontal axis.
  • At least one housing element may be a releasably attached removable panel.
  • At least one housing element may be a member placed on the side of the deflection roller, which is remote from the process space, over the guide pulley. Moreover, it may be advantageous if at least one housing element is a disk element rotatably mounted about a vertical axis.
  • the air supply device is set up in such a way that hot air can optionally be conducted to the side of one of the deflection rollers remote from the process space, or instead of hot air cooling air can be conducted to the side of one of the deflection rollers remote from the process space. If the airflow can be interrupted or if cooling air is added leads, the area that must be reached by the maintenance person, cool down and access from the outside is safely possible.
  • the air supply device comprises a plurality of Zuluft tannin which are arranged between the planes of the fiber carpet and are fed by a fresh air source.
  • Zu Kunststoff sake can then be displaced in the horizontal direction between an operating position in which they deliver hot air to the side remote from the process space of the pulleys, and a different maintenance position thereof.
  • the Zu Kunststoffhimsten work together with removable from the deflection air ducts. Hot air is only directed to the pulleys when the air ducts are present.
  • the air supply means includes a plurality of flap members disposed between the layers of fiber carpet and fed by a source of fresh air and delivering hot air through an exit slot, the flap members being disposed between an operative position in which the exit slot is proximate to a plane of the fiber carpet, and a maintenance position, in which the exit slot further from this plane, are pivotable about a horizontal axis.
  • Figure is a horizontal section through the oxidation furnace of Figure 1 according to the section line II-II there;
  • FIG. 1 shows the section of Figure 1 corresponding vertical sections of deflection at opposite ends of the oxidation furnace in an enlarged scale.
  • FIG. 4 shows a horizontal section of a lock deflection region according to FIG. 3 along the section line IV-IV there, wherein an injection box is shown partly broken away;
  • FIG. 5 shows sections corresponding to the sections according to FIG. 3 of deflection regions at opposite ends of an oxidation furnace according to a second exemplary embodiment;
  • FIG. 6 shows a horizontal section of a lock deflection region according to FIG. 5 along the section line VI - VI there, wherein blow boxes are shown partially broken away;
  • FIG. 7 shows sections corresponding to the sections according to FIG. 3 of deflection regions at opposite ends of an oxidation furnace according to a third exemplary embodiment;
  • FIG. 8 shows a horizontal section of a lock deflection area according to FIG. 7 along the section line VIII - VIII there, wherein a deflection roller is shown partially broken away;
  • Figure 9 is a partial front
  • FIG. 10 shows sections corresponding to the sections according to FIG. 3 of deflection regions at opposite ends of an oxidation furnace according to a fourth exemplary embodiment
  • Figure 11 is a horizontal section of a lock deflection area of Figure 10 along the local
  • FIG. 12 shows sections corresponding to the sections according to FIG. 3 of deflection regions at opposite ends of an oxidation furnace according to a fifth exemplary embodiment
  • FIG. 13 shows a horizontal section of a lock deflection region according to FIG. 12 along the same
  • FIG. 14 shows sections corresponding to the sections according to FIG. 3 of deflection regions at opposite ends of an oxidation furnace according to a sixth exemplary embodiment
  • Figure 15 is a horizontal section of a lock deflection area of Figure 12 along the section line XV-XV.
  • the oxidation furnace 10 includes a housing 12 having a Interior of the oxidation furnace 10 forming fürlaufhoffm 14 by means of two vertical longitudinal walls 12a, 12b, a ceiling wall 12c and a bottom wall 12d limited.
  • the housing 12 At its front ends 12e and 12f, the housing 12 in each case has an opening 16, via which the passage clearance 14 is basically accessible from the outside. Over always remaining passages 18a, 18b in the region of the left end 12e in FIGS. 1 and 2, fibers 20 are led into and out of the passage clearance 14.
  • the vertical longitudinal wall 12b separates the fürlauf syndromem 14 from a side of this lying shipsleitraum 22, whose limitation is only partially indicated in Figure 2 and there also only by dashed lines.
  • the passage chamber 14 is in turn subdivided into three regions in the longitudinal direction and comprises a first deflection region 24, which is adjacent to the front end 12e, a second deflection region 26, which is adjacent to the opposite front end 12f, and a process space 28 located between the deflection regions 24, 26.
  • the fibers 20 to be treated are fed to the passage chamber 14 of the oxidation furnace 10 in parallel running as a kind of "carpet".
  • the fibers 20 pass through a guide roller 30 mounted outside of the furnace housing 12 and pass through the passage 18a provided in a lower region of the opening 16 of the front end 12a into the first deflection region 24.
  • the fibers 20 are then returned through the process space 28 and through the second deflection region 26 and from there.
  • the fibers 20 pass through the process space 28 in a serpentine fashion from the bottom to the top following deflection rollers 32, which follow the course of the fibers from below above with 32a, 32b, 32c, 32d, 32e are designated.
  • deflection rollers 32a, 32c, 32e lying parallel one above the other with their axes are provided, and two such deflection rollers 32b, 32d are provided in the first deflection region 24.
  • the fiber carpet formed by the fibers 20 spans one plane in each case.
  • the fibers 20 leave the oxidation furnace 10 through the passage 18a, which remains in the upper region of the opening 16 of the front end 12e.
  • the fibers 20 are guided outside the oven housing 12 via a further guide roller 34.
  • the first deflection region 24 thus simultaneously forms an inlet and outlet lock for the fibers 20 in the passage clearance 14 or the process space 28.
  • the first deflection region 24 is a first Zu poverty with 36 and the second deflection region 26 is associated with a second Zu poverty with 38, which are traversed by the fibers 20 on their respective path through the first and the second deflection region 24 and 26 respectively.
  • Zu Kunststoffesten 36, 38 the process preheated fresh air is supplied; on the supply air devices 36, 38 will be discussed in more detail below.
  • louvers 40 are each located between the spanned by the fiber carpet 20 levels and extend between the longitudinal walls 12a, 12b of the furnace housing 12.
  • Each louver 40 is individually or via a linkage coupled to a respective horizontal pivoting axle 42 pivotally, which passes through the longitudinal walls 12a, 12b of the furnace housing 12 and is supported outside of this. This can be seen in FIG.
  • a blowing device 44 and in each of the two outer end regions of the process chamber 28 a suction device 46 are arranged, which are each adjacent to the louvers 40.
  • the inflator 44 and comprises a plurality of blow boxes 44a and the suction means 46 comprise a plurality of suction boxes 46a, each disposed between the planes spanned by the fiber carpet 20 and extending between the longitudinal walls 12a, 12b of the furnace housing 12, only a few of which are denoted by reference numerals are provided.
  • the air is conveyed into the air duct 22, in which it is processed and conditioned in a manner not of further interest here.
  • the air in each case passes to the injection device 44.
  • this air flows in the opposite direction to the suction means 46, whereby two circulation air circuits are closed, which are illustrated in Figure 2 by corresponding arrows.
  • the deflection regions 24, 26 and the process chamber 28 are thus fluidly separated from each other by the air guide flaps 40.
  • the deflection regions 24, 26 and in FIG. 4 the first deflection region 24 are shown on an enlarged scale.
  • 32 are arranged in the first deflection region 24 at one level below the lower guide roller 32b, between the two guide rollers 32b, 32d and above the upper guide pulley Zu Kunststoffkarsten 50 of the first air supply device 36 with a rectangular cross-section, between the longitudinal walls 12a, 12b of the furnace housing 12 and extend perpendicular to these.
  • corresponding Zu povertyurasten 50 of the second Zu poverty spur 38 are also arranged with a rectangular cross section on each level above the lower guide roller 32a, between the two guide rollers 32a, 32c and above the upper guide roller 32e.
  • Each Zu povertyurasten 50 is connected via its own channel nozzle 52 with flap valve with a fresh air source 54, from which the Zu poverty reliesten 50 can be fed with conditioned preheated fresh air.
  • the Zu povertyurasten 50 have on their pointing in the direction of the front ends 12e and 12f of the furnace housing 12 each side exit slots 50a, which extend in the longitudinal direction of the respective Zu povertykastens 50 and through which supplied fresh air exits upwards and / or downwards.
  • the Zu povertyurasten 50 are also mounted on guide rails 56 which extend horizontally and attached to the longitudinal walls 12a, 12b of the furnace housing 12. On the Füh ⁇ securing rails 56, the Zulufturasten can be moved horizontally between an operating position and a maintenance position 50th
  • the Zu poverty hosten 50 are connected to their respective duct stub 52 and arranged so that the emerging from the exit slots 50 a fresh air is directed to that side 58 of the guide rollers 32 a, 32 b, 32 c, 32 d, 32 e, which is spaced from the process space 28.
  • the hot air flows over the respective deflection roller 32 a, 32b, 32c, 32d, 32e and the fibers 20, before it enters the process space 28, and then flows further through the deflection region 24 and 26 to the louvers 40.
  • channel nozzle 52 may also be made flexible and be carried along with the respective Zu povertykasten 50.
  • each deflection roller 32b, 32d or 32a, 32c, 32e are mounted on the front ends 12e, 12f of the furnace housing 12 each about a horizontal axis 60 between an open position and a closed position pivotable glass plates 62.
  • the glass plates 62 are shown in front of the pulleys 32d and 32e in the closed position and the glass plates 62 in front of the pulleys 32a, 32b, 32c in the open position.
  • the glass plates 62 shield the deflection regions 24, 26 from the ambient atmosphere of the oxidation furnace 10.
  • the deflection regions 24, 26 can also be viewed from the outside, so that it can always be checked whether the fibers 20 are properly guided by the deflection rollers 32.
  • the supply air boxes 50 assume their operating position and the glass plates 62 are tilted into their closed position.
  • the openings 16 at the front ends 12e, 12f of the furnace housing 12 in this arrangement of Zu Kunststoffkalsten 50 and the glass plates 62 are sealed gas-tight.
  • the cooperating components so end walls of the furnace housing 12 are formed.
  • the flap valves in the channel stub 52 are open and the Zu poverty tanninsten 50 of Zu Kunststoffen 36, 38 are thus Edinburghschlagt ⁇ from the fresh air source 54 with hot fresh air.
  • This hot fresh air flows from the outlet ⁇ slots 50a of Zu Kunststoffkarsten 50 first on the remote from the process chamber 28 page 58 of the guide rollers 32a, 32b and 32c, 32d, 32e and on the inner surface of the glass plates 62 over before it to the air guiding flaps 40 and continues to flow into the process space 28.
  • the deflection rollers 32b, 32d or 32a, 32c, 32e and the fibers 20 guided thereon are completely surrounded by hot fresh air. This prevents that the deflection rollers 32b, 32d or 32a, 32c, 32e and the ge ⁇ led fibers 20 in the deflection areas 24, 26 outside of the process space 28 cool down and the latter must first warm to the process temperature when first or re-entry into the process chamber 28, which is required for the oxidation process.
  • the inner surfaces of the glass plates 62 are heated by the hot fresh air, thereby preventing that there undesirable condensate separates, which exits the carbon fibers 20.
  • the Zu povertyurasten 50 may have further correspondingly arranged outlet openings, can be passed through the hot air to these glass panes, so that there is a condensate formation is prevented.
  • each air-guiding flap 40 assumes a position in which only a small gap remains between its upper or lower edge and the fiber carpet 20 passing there, around the deflecting regions 24, 26 by the highest possible flow velocity of the incoming hot air from the process space 28 to separate. In addition, such a good contact of the fiber carpet 20 with the hot fresh air can be ensured.
  • the cracked fiber 20 can still be linked to an adjacent fiber 20 in the ongoing oxidation process since, on the one hand, the deflection regions 24 and 26 are accessible from the outside via the glass plates 62 and, on the other hand, the supply air devices 36, 38 are arranged so that the deflection rollers 32b, 32d or 32a, 32c, 32e and the fibers 20 guided thereon to a temperature cool down, where they can be safely touched and handled by a maintenance person.
  • a suction nozzle 65 is provided with a valve flap, through which the hot air located in the deflection region 24, 26 can be sucked off quickly by means of a suction not specifically shown. As a result, the cooling of the deflection rollers 32 and the carbon fibers 20 can be accelerated.
  • the location where a loose end of a ruptured carbon fiber 20 is located may be detected by known sensor techniques. From this it can be deduced, over which of the deflection rollers 32a, 32b, 32c, 32d, 32e the loose end of the broken fiber 20 is guided next. For example, assume that the loose end of the broken fiber 20 will next pass to the lowermost diverting pulley 32b in the first diverting region 24.
  • the channel nozzle 52 is closed, which leads to the lowest supply air box 50 in the first deflection region 24.
  • This supply air box 50 is then moved to its maintenance position, as shown in Figure 3.
  • the region of the passage 16, in which the respective air box 50 was arranged becomes free.
  • an access from the outside to the deflection roller 32a for a maintenance person is thus already created.
  • a flow path for cooler ambient air from the ambient atmosphere of the oxidation furnace 10 is opened.
  • an air flow upright preserver ⁇ th wherein ambient air is sucked in due to the reduced supply of fresh air, which is indicated in Figure 3 by an arrow PI.
  • the ambient air flows into the deflection region 24 and past the deflection roller 32b.
  • the deflection roller 32b and the fibers 20 guided thereon are cooled.
  • the loose end of the broken fiber 20 now reaches the deflection roller 32b, it can be picked up by a maintenance person at a moderate temperature and linked to an adjacent fiber 20.
  • the glass plate 62 is previously tilted into its open position, which is arranged in front of the deflection roller 32b.
  • this glass plate 62 is tilted back into its closed position and the lowest supply air box '50 moves back to its operating position in front of the duct nozzle 52, which is then opened again.
  • the cracked fiber 20 is associated with an adjacent fiber 20 and both fibers 20 must be placed on each subsequent guide roller 32 in a particular track, can be proceeded in the opposite deflection region 26 accordingly.
  • the underside of the middle deflection roller 32c in the second deflection region 26 must first be accessed.
  • the lowest supply air box 50 is brought into its maintenance position and the two glass plates 62 are tilted in front of the deflection rollers 32a and 32c into their open position. This can also be seen in FIG.
  • the cooler ambient air sucked in there is illustrated by an arrow P2.
  • modified deflection regions 24 and 26 of the oxidation furnace 10 are shown as a second exemplary embodiment.
  • heat insulation 68 is present, which is isolated in the operating position of Zu povertyurasten 50 against the ambient atmosphere of the oxidation furnace 10.
  • the thermal insulation 68 can be used as a holder for the glass plates 62.
  • FIGS 7 and 8 show as a third embodiment again modified deflection regions 24, 26 of the oxidation furnace 10.
  • the Zu povertyurasten 50 stationarily approximately centrally between the respective end wall 12e, 12f and the louvers 40 of the deflection regions 24, 26 are arranged.
  • the Zu povertyurasten 50 on its side facing the respective end wall 12e or 12f side an outlet beak 70 having an exit slot 70a on, which extends over the entire length of the Zu povertykastens 50.
  • box-like air duct boxes 72 are arranged in the areas above and below between the spanned by the fiber carpet 20 levels, in each case a plurality of Lucas arrangements- boxes 72 are present side by side. This can be seen in FIG.
  • the air duct boxes 72 On their in the direction of the end wall 12e and 12f of the furnace housing 12 side facing the air duct boxes 72 each have an outlet slot 72a, which corresponds to the exit slot 50a of ZuLiteklasten 50 of Figures 3 to 6 and in the longitudinal direction of the respective air duct box 72 and thus transversely to Flow direction of the fresh air flowing out of the ZuLiteklasten 50 runs.
  • This exit slot 72a supplied fresh air can escape back up and / or down, as shown in Figure 7 by corresponding arrows in the deflection regions 24, 26 and.
  • the air duct boxes 72 have an inlet 72b, which is complementary to the outlet beak 70 of the Zu poverty nosten 50 and receives this in operation, so that hot fresh air from the Zu povertyurasten 50 in the air duct boxes 72 and from there to the side 58 of the pulleys 32a, 32b, 32c, 32d, 32e flows.
  • the air duct boxes 72 and the guide rollers 32a, 32b, 32c, 32d, 32e are covered by removable glass plates 74, through which the oven housing 12, again apart from the inlet and outlet areas of the fiber carpet 20, gas-tight.
  • the glass plates 74 may extend over substantially the entire width of the oven housing 12 or segmented complementary to the air duct boxes 72 be. In the latter case, only that glass plate 74 can then be removed, which is located in front of the section of the respective deflection region 24, 26, to which access is required.
  • the air duct boxes 72 are releasably secured in the deflecting regions 24, 26 as a kind of hanging boxes by means of not specifically shown attachments and can be removed from the deflecting regions 24, 26 via the passages 16, 18 ' in the end walls 12e, 12f of the oven housing 12.
  • the suction nozzle 65 is provided in the longitudinal wall 12a.
  • the Zu povertyurasten 50 may also have a plurality of juxtaposed outlet lugs in a modification, each through a complementary passage in the Air duct boxes 72 can protrude into this.
  • a closure flap can be present at these outlet lugs, which is moved by a spring in front of the outlet opening of a corresponding outlet nose when its associated air guide box 72 is removed. If this air guide box 72 is returned to its position in front of the supply air box 50, this flap is pushed aside against the spring force, so that the air path through the exit nose in the air guide box 72 is free.
  • FIGS. 10 and 11 again modified deflection regions 24, 26 of the oxidation furnace 10 are shown in FIGS. 10 and 11.
  • pulleys 32a, 32b, 32c, 32d, 32e although stored beyond the front ends 12e, 12f of the furnace housing 12, but surrounded by removable glass tubs 76 which seal against the here also stationary Zu Kunststoff Kosten 50.
  • the glass troughs 76 are each slipped over the deflection rollers 32 from the side 58 of the deflection rollers 32, which lies away from the process space 28.
  • a flow channel 78 is formed in each case.
  • a baffle plate 79 is present in each case, so that hot air from the ZuLiteklasten 50 on the fibers 20 and the baffle 79 underneath in the flow channel 78 and above to the process chamber 28 remote side 58th each deflection roller 32a, 32b, 32c, 32d, 32e passes.
  • a corresponding glass trough 76 is removed, as is the case, for example, with the deflection roller 32b in the deflection region 24 is shown.
  • the frosting diverter roller 32 may then cool in the ambient atmosphere of the oven housing 12 such that the fibers 20 may be handled by a service person.
  • the duct connection 52 is closed, ambient air is sucked into the deflection region 24 or 26 and there ensures cooling of the fibers 20 that are flowed around by the ambient air.
  • FIGS. 12 and 13 again modified deflection regions 24, 26 of the oxidation furnace 10 are shown as a fifth exemplary embodiment.
  • the fresh air source 54 feeds no displaceable or stationary Zu povertyurasten, but pivoting Klap ⁇ pen wing 80, which extend in the space between the planes of the fiber carpet 20 and between the longitudinal walls 12 a, 12 b of the furnace housing 12.
  • pivoting Klap ⁇ pen wing 80 which extend in the space between the planes of the fiber carpet 20 and between the longitudinal walls 12 a, 12 b of the furnace housing 12.
  • flap wings 80 are provided with a reference numeral.
  • the flap wings 80 have an outlet slot 80a, through which hot air is discharged onto the side 58 of the deflection rollers 32a, 32b, 32c, 32d, 32e remote from the process space 28.
  • the flap wings 80 are mounted pivotably about a horizontal axis.
  • the flap wings 80 may assume an operative position in which the respective exit slot 80a is in close proximity to an associated plane of the fiber carpet 20. *** " From this operating position, the flap wings 80 can be pivoted into a maintenance position in which the respective outlet slot 80a lies further away from the associated fiber carpet plane.
  • the passages 16 at the front ends 12e, 12f are again closed by removable glass plates 66 in this embodiment.
  • a glass plate 66 arranged in the normal operation of the oxidation furnace 10 in front of the deflection roller 32b is not shown in FIG. Again, the glass plates 66 may be segmented again, as indicated in Figure 13.
  • the corresponding glass plate 66 is removed and the flap wings 80, which flank the associated deflection roller 32 at the top and bottom, are pivoted into their maintenance position. This allows access to the fibers 20 and removes the hot air from the accessed fibers 20.
  • the supply of hot fresh air to the respective flap wings 80 may be interrupted for the duration of the access or the hot air may be replaced by cooling air.
  • the flap wings 80 can be supplied via the fresh air source 54 optionally with hot air from a channel 54a or cool air from a channel 54b.
  • the deflecting roller 32 in question can be cooled faster by cooling air than without this measure.
  • a corresponding design of the fresh air source 54 is also possible in all other described embodiments.
  • FIGS. 14 and 15 show, as a sixth exemplary embodiment, again modified deflecting regions 24, 26 of the oxidizing agent. furnace 10.
  • a supply air box 50 is arranged at a level below the uppermost level of the fiber carpet 20, which has two outlet slots 50a, so that hot air is discharged upwards and downwards.
  • Another supply air box 50 with an upwardly directed exit slot 50a is arranged in the first deflection region 24 at a level below the lowest level of the fiber carpet 20.
  • only a single supply air box 50 is located in the second deflection region 26; this is located at a level above the top level of the fiber carpet 20 and has a downwardly directed exit slot 50a.
  • the corresponding glass fin 84 is twisted. As described above, ambient air is sucked into the respective deflection region 24, 26 by the resulting opening, as a result of which the portion of the deflection rollers 32a, 32b, 32c, 32d, 32e and the fibers 20 running therefrom, cooled by this cooler ambient air, cool to a temperature at which they are manageable.
  • a folding wall 86 may be used, which may also consist of a plurality of separate folding elements, as shown in FIG 15 in a region of the passage 16 of the deflection region 24 is shown.
  • the glass plates 62, 66 and 74 and the glass troughs 76 and the glass fins 84 form in the respective embodiments housing elements of the furnace housing 12, by which the guide rollers 32 can be screened on their respective remote from the process chamber 28 side 58 relative to the ambient atmosphere of the O xidationsofens 10 ,
  • the fibers 20 can be heated by the hot air from the Zu Kunststoff Rhein 36, 38 in the deflection regions 24, 26 to a temperature above the actual process temperature in the process chamber 28.
  • two or more oxidation furnaces are frequently connected in series in the direction of the fibers, wherein the furnaces may be arranged one after the other in succession or else one above the other.
  • the exit opening for the fibers of a first furnace can be connected via a gas-tight channel to the inlet opening of a second furnace, so that cooling of the fibers is also prevented on their way from one furnace to the next furnace.

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Description

Oxidationsöfen
Die Erfindung betrifft einen Oxidationsöfen zur oxidativen Behandlung von Fasern, insbesondere zur Herstellung von Kohlenstofffasern, mit einem Gehäuse, welches abgesehen von Durchtrittsbereichen für die Kohlenstofffasern gasdicht ist; einem im Innenraum des Gehäuses befindlichen Prozessraum; mindestens einer Zulufteinrichtung, mit welcher Heißluft in den Prozessraum einblasbar ist;
Umlenkrollen, welche den Prozessraum (28) flankieren und die Fasern als Teppich nebeneinander liegend serpentinenartig durch den Prozessraum führen, wobei der Faserteppich zwischen gegenüber liegenden Umlenkrollen jeweils eine Ebene aufspannt.
Bei bekannten derartigen Oxidationsöfen können die Umlenkrollen entweder im Innenraum des Gehäuses oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Die Zulufteinrichtung ist dabei so konfiguriert, dass Heißluft in einen Bereich zwischen den Umlenkrollen und dem Prozessraum in einer Richtung auf den Prozessraum zu abgegeben wird. Hierdurch kommt es dazu, dass die Kohlenfasern auf ihrem Weg über eine Umlenkrolle etwas auskühlen, da sie den Prozessraum verlassen haben und auch nicht mehr mit Heißluft beaufschlagt werden, die von der Zu- lufteinrichtung abgegeben wird.
Nachdem die Fasern von einer Umlenkrolle umgelenkt wurden und wieder in den Prozessraum eintreten, muss daher zunächst ein Teil der Ofenenergie darauf verwandt werden, die Fasern wieder auf die Temperatur zu erhitzen, die für den Oxidati- onsvorgang benötigt wird.
Insbesondere wenn sich die Umlenkrollen außerhalb des Ofengehäuses in der Umgebungsatmosphäre des Oxidationsofens befinden, kann so ein hoher Prozentsatz, der im Extremfall bis zu 80% betragen kann, der zum Betrieb des Oxidationsofens erforderlichen Energie nur dafür verbraucht werden, um die Fasern wiederholt auf die erforderliche Oxidationstemperatur zu erhitzen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Oxidationsofen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Energiebilanz positiver ausfällt.
Diese Aufgabe wird bei einem Oxidationsofen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass e) die Zulufteinrichtung so eingerichtet ist, dass Heißluft zur vom Prozessraum abliegenden Seite der Umlenkrollen geleitet wird, so dass Heißluft dort die jeweilige Umlenkrolle und die Fasern überströmt, bevor sie in den Prozessraum eintritt.
Durch diese gerichtete Strömung der Heißluft wird die Temperatur der Umlenkrollen und der darüber geführten Fasern bei einem höheren Wert gehalten, bis die Fasern wieder in den Prozessraum eintreten. Im Idealfall bleiben die Fasern auch bei ihrem Weg über die Umlenkrollen bei einer Prozesstemperatur, bei der die Oxidation ablaufen kann.
Dabei ist es günstig, wenn die Umlenkrollen in einem Umlenkbereich des Gehäuses angeordnet sind, der zumindest strömungstechnisch vom Prozessraum getrennt ist. Auf diese Weise kann unabhängig von der Strömung im Prozessraum für eine gleich bleibende Temperatur an den Umlenkrollen gesorgt werden .
Während des Oxidationsprozesses wird aus dem Prozessraum Abluft abgeführt. Die Heißluft kann einerseits zusätzlich genutzt werden, um das abgeführte Volumen auszugleichen. Andererseits trägt die Heißluft dazu bei, die Prozesstemperatur im Prozessraum energieeffizient aufrechtzuerhalten, da der Bereich des Prozessraums, in dem die Heißluft in diesen eintritt, nicht abkühlt. Wenn zwischen dem Umlenkbereich und dem Prozessraum Strömungsleitmittel vorhanden sind, kann die Heißluft aus der Zulufteinrichtung gezielt zu dem Prozessraum und den verschiedenen Ebenen des Faserteppichs geleitet werden .
Wenn die Umlenkrollen durch ein Gehäuseelement von der Umgebungsatmosphäre des Oxidationsofens abschirmbar sind, erfolgt kein oder nur ein reduzierter Wärmeaustausch mit der Umgebung des Oxidationsofens . Hierdurch kann die Effektivität gesteigert werden.
Es ist günstig, wenn das Gehäuseelement derart auf der vom Prozessraum abliegenden Seite der Umlenkrollen angeordnet ist, dass zwischen Gehäuseelement und Umlenkrolle ein Strömungskanal für Heißluft gebildet ist.
Wenn das Gehäuseelement aus Glas gefertigt ist, kann der Umlenkbereich von außen eingesehen werden und es kann stets auf Sicht überprüft werden, ob die Fasern ordnungsgemäß auf den Umlenkrollen laufen oder nicht.
Es ist besonders von Vorteil, wenn mittels des Gehäuseelements ein Zugang von außen zu zumindest einer Umlenkrolle freigebbar ist. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass einzelne Kohlenstofffasern beim Durchlauf durch den Oxidations- ofen reißen können. Üblicherweise wird das lose Ende einer gerissenen Faser im Bereich der Umlenkrollen mit einer daneben laufenden Faser verknüpft, durch welche die geriss ne Faser durch den Ofen mitgeschleppt wird. Hierzu ist es jedoch erforderlich, dass die Umlenkrollen von außen zugän lieh sind.
Hierfür hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn wenigstens ein Gehäuseelement eine um eine horizontale Achse verschwenkbar gelagerte Platte ist.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Gehäuseelement eine lösbar befestigte abnehmbare Platte sein.
Erneut alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Gehau seelement ein von der Seite der Umlenkrolle, die vom Prozessraum abliegt, über die Umlenkrolle gestülptes annenele ment sein. Darüber hinaus kann es von Vorteil sein, wenn wenigstens ein Gehäuseelement ein um eine vertikale Achse verdrehbar gelagertes Lamellenelement ist.
Wenn ein loses Ende einer gerissenen Faser von einer War- tungsperson gefasst und mit einer anderen Faser verknüpft werden soll, darf die Temperatur im Bereich der Umlenkrollen und auch die Temperatur der Umlenkrollen selbst und der darauf laufenden Fasern nicht so hoch sein, dass die Wartungsperson sich verletzen könnte. Aus diesem Grund ist es güns- tig, wenn die Zulufteinrichtung derart eingerichtet ist, dass Heißluft wahlweise zur vom Prozessraum abliegenden Seite einer der Umlenkrollen geleitet werden kann oder nicht, oder statt Heißluft Kühlluft zur vom Prozessraum abliegenden Seite einer der Umlenkrollen geleitet werden kann. Wenn der Luftstrom unterbrochen werden kann oder indem Kühlluft zuge- führt wird, kann der Bereich, der von der Wartungsperson erreicht werden muss, abkühlen und ein Zugriff von außen ist gefahrlos möglich. Hierzu ist es günstig, wenn die Zulufteinrichtung mehrere Zuluftkästen umfasst, die zwischen den Ebenen des Faserteppichs angeordnet sind und von einer Frischluftquelle gespeist werden.
Derartige Zuluftkästen können dann in horizontaler Richtung zwischen einer Betriebsstellung, in welcher sie Heißluft zur vom Prozessraum abliegenden Seite der Umlenkrollen abgeben, und einer davon verschiedenen Wartungsstellung verschiebbar sein .
Alternativ können die Zuluftkästen mit aus dem Umlenkbereich entnehmbaren Luftführungskästen zusammenarbeiten. Heißluft wird nur dann zu den Umlenkrollen geleitet, wenn die Luftführungskästen vorhanden sind.
Bei einer Abwandlung umfasst die Zulufteinrichtung mehrere Klappenelemente, die zwischen den Ebenen des Faserteppichs angeordnet sind und von einer Frischluftquelle gespeist werden und Heißluft durch einen Austrittsschlitz abgeben, wobei die Klappenelemente zwischen einer Betriebsstellung, in der der Austrittschlitz nahe einer Ebene des Faserteppichs angeordnet ist, und einer Wartungsstellung, in der der Austrittschlitz weiter von dieser Ebene abliegt, um eine horizontale Achse verschwenkbar sind.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Figur 1 einen Vertikalschnitt durch einen Oxidationsofen zur Herstellung von Kohlenstofffasern in Ofenlängs- riehtung;
Figur einen Horizontalschnitt durch den Oxidationsofen von Figur 1 gemäß der dortigen Schnittlinie II-II;
Figur dem Schnitt nach Figur 1 entsprechende Vertikalschnitte von Umlenkbereichen an gegenüberliegenden Enden des Oxidationsofens in vergrößertem Maßstab; Figur 4 einen Horizontalschnitt eines Schleusen-Umlenkbereichs nach Figur 3 entlang der dortigen Schnittlinie IV-IV, wobei ein Einblaskasten teilweise weggebrochen gezeigt ist; Figur 5 den Schnitten nach Figur 3 entsprechende Vertikalschnitte von Umlenkbereichen an gegenüberliegenden Enden eines Oxidationsofens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ; Figur 6 einen Horizontalschnitt eines Schleusen-Umlenkbereichs nach Figur 5 entlang der dortigen Schnittlinie VI-VI, wobei Einblaskästen teilweise weggebrochen gezeigt sind; Figur 7 den Schnitten nach Figur 3 entsprechende Vertikalschnitte von Umlenkbereichen an gegenüberliegenden Enden eines Oxidationsofens gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ; Figur 8 einen Horizontalschnitt eines Schleusen-Umlenkbereichs nach Figur 7 entlang der dortigen Schnittlinie VIII-VIII, wobei eine Umlenkrolle teilweise weggebrochen gezeigt ist; Figur 9 eine Teil-Frontansicht des Umlenkbereichs von Figur 8;
Figur 10 den Schnitten nach Figur 3 entsprechende Vertikalschnitte von Umlenkbereichen an gegenüberliegenden Enden eines Oxidationsofens gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
Figur 11 einen Horizontalschnitt eines Schleusen-Umlenkbereichs nach Figur 10 entlang der dortigen
Schnittlinie XI-XI;
Figur 12 den Schnitten nach Figur 3 entsprechende Vertikalschnitte von Umlenkbereichen an gegenüberliegenden Enden eines Oxidationsofens gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel ;
Figur 13 einen Horizontalschnitt eines Schleusen-Umlenkbereichs nach Figur 12 entlang der dortigen
Schnittlinie XIII-XIII;
Figur 14 den Schnitten nach Figur 3 entsprechende Vertikalschnitte von Umlenkbereichen an gegenüberliegenden Enden eines Oxidationsofens gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel ;
Figur 15 einen Horizontalschnitt eines Schleusen-Umlenkbereichs nach Figur 12 entlang der dortigen Schnittlinie XV-XV. Zunächst wird auf die Figuren 1 bis 4 Bezug genommen. Diese zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Oxidationsofens 10, der zur Herstellung von Kohlenstofffasern eingesetzt wird . Der Oxidationsofen 10 umfasst ein Gehäuse 12, das einen den Innenraum des Oxidationsofens 10 bildenden Durchlaufräum 14 mittels zweier vertikaler Längswände 12a, 12b, einer Deckenwand 12c und einer Bodenwand 12d begrenzt. An seinen Stirnenden 12e bzw. 12f weist das Gehäuse 12 jeweils eine Öffnung 16 auf, über welche der Durchlaufräum 14 grundsätzlich von außen her zugänglich ist. Über stets verbleibende Durchgänge 18a, 18b im Bereich des in den Figuren 1 und 2 linken Stirnendes 12e werden Fasern 20 in den Durchlaufräum 14 hinein und wieder aus diesem herausgeführt.
Die vertikale Längswand 12b trennt den Durchlaufräum 14 von einem seitlich von diesem liegenden Luftleitraum 22, dessen Begrenzung lediglich teilweise in Figur 2 und dort auch nur gestrichelt angedeutet ist.
Der Durchlaufräum 14 ist seinerseits in Längsrichtung in drei Bereiche unterteilt und umfasst einen ersten Umlenkbereich 24, welcher dem Stirnende 12e benachbart ist, einen zweiten Umlenkbereich 26, welcher dem gegenüberliegenden Stirnende 12f benachbart ist, sowie einen zwischen den Umlenkbereichen 24, 26 angesiedelten Prozessraum 28.
Die zu behandelnden Fasern 20 werden dem Durchlaufräum 14 des Oxidationsofen 10 parallel verlaufend als Art "Teppich" zugeführt. Hierzu treten die Fasern 20 über eine außerhalb des Ofengehäuses 12 gelagerte Führungsrolle 30 geführt durch den in einem unteren Bereich der Öffnung 16 des Stirnendes 12e vorhandenen Durchgang 18a in den ersten Umlenkbereich 24 ein. Die Fasern 20 werden sodann durch den Prozessraum 28 und durch den zweiten Umlenkbereich 26 und von dort wieder zurückgeführt .
Insgesamt durchlaufen die Fasern 20 den Prozessraum 28 serpentinenartig über von unten nach oben aufeinander folgende Umlenkrollen 32, die dem Verlauf der Fasern von unten nach oben folgend mit 32a, 32b, 32c, 32d, 32e bezeichnet sind. Hierbei sind im zweiten Umlenkbereich 26 des Oxidationsofens 10 drei mit ihren Achsen parallel übereinander liegende Umlenkrollen 32a, 32c, 32e und im ersten Umlenkbereich 24 zwei solche Umlenkrollen 32b, 32d vorgesehen. Zwischen den Umlenkrollen 32a, 32b, 32c, 32d, 32e spannt der durch die Fasern 20 gebildete Faserteppich jeweils eine Ebene auf.
Nach dem obersten Durchgang durch den Prozessraum 28 und den ersten Umlenkbereich 24 verlassen die Fasern 20 den Oxidati- onsofen 10 durch den Durchgang 18a, der im oberen Bereich der Öffnung 16 des Stirnendes 12e verbleibt. Die Fasern 20 werden außerhalb des Ofengehäuses 12 über eine weitere Führungsrolle 34 geführt.
Der erste Umlenkbereich 24 bildet somit zugleich eine Ein- und Austrittsschleuse für die Fasern 20 in den Durchlaufräum 14 bzw. den Prozessraum 28.
Dem ersten Umlenkbereich 24 ist eine erste Zulufteinrichtung 36 und dem zweiten Umlenkbereich 26 ist eine zweite Zulufteinrichtung 38 zugeordnet, welche von den Fasern 20 auf ihrem jeweiligen Weg durch den ersten bzw. den zweiten Umlenkbereich 24 bzw. 26 durchlaufen werden. Durch die Zulufteinrichtungen 36, 38 wird dem Prozess vorgewärmte Frischluft zugeführt; auf die Zulufteinrichtungen 36, 38 wird weiter unten nochmals detaillierter eingegangen.
Zwischen den Umlenkbereichen 24, 26 und dem Prozessraum 28 befinden sich als Strömungsleitmittel übereinander angeordnete Luftleitklappen 40, die jeweils zwischen den durch den Faserteppich 20 aufgespannten Ebenen angesiedelt sind und sich zwischen den Längswänden 12a, 12b des Ofengehäuses 12 erstrecken. Jede Luftleitklappe 40 ist individuell oder über ein Gestänge gekoppelt um jeweils eine horizontale Schwenk- achse 42 verschwenkbar, die durch die Längswände 12a, 12b des Ofengehäuses 12 hindurch tritt und außerhalb von diesem gelagert ist. Dies ist in Figur 2 zu erkennen.
Im Prozessraum 28 werden zwei gegenläufige Luftströme aufrechterhalten. Hierzu sind im mittleren Bereich des Prozessraumes 28 eine Einblaseinrichtung 44 und in den beiden außen liegenden Endbereichen des Prozessraumes 28 jeweils eine Absaugeinrichtung 46 angeordnet, die jeweils den Luftleitklappen 40 benachbart sind. Die Einblaseinrichtung 44 und um- fasst mehrere Einblaskästen 44a und die Absaugeinrichtungen 46 umfassen mehrere Absaugkästen 46a, die jeweils zwischen den durch den Faserteppich 20 aufgespannten Ebenen angeordnet sind und sich zwischen den Längswänden 12a, 12b des Ofengehäuses 12 erstrecken und von denen nur einige mit Bezugszeichen versehen sind.
Ausgehend beispielsweise von den Absaugeinrichtungen 46 wird die Luft in den Luftleitraum 22 gefördert, in dem sie auf hier nicht weiter interessierende Weise aufbereitet und konditioniert wird. Von dem Luftleitraum 22 gelangt die Luft jeweils zu der Einblaseinrichtung 44. Diese gibt die konditionierte Luft gegensinnig strömend in Richtung auf die Umlenkbereiche 24 und 28 in den Prozessraum 28 ab. In diesem strömt die Luft gegensinnig zu den Absaugeinrichtungen 46, wodurch zwei Umwälz-Luftkreisläufe geschlossen sind, die in Figur 2 durch entsprechende Pfeile veranschaulicht sind.
Während des serpentinenartigen Durchgangs der Fasern 20 durch den Prozessraum 28 werden diese so von heißer, sauerstoffhaltiger Luft umspült und dabei oxidiert . Die genaue Ausbildung sowohl der Einblaseinrichtung 44 als auch der Absaugeinrichtungen 46 sowie der Strömungsweg der Luft von der Einblaseinrichtung 44 zu den Absaugeinrichtungen 46 sind dabei vorliegend nicht weiter von Belang. Im Bereich des Luftleitraumes 22 sind außerdem zwei Auslässe 48 vorgesehen. Über diese können diejenigen Gas- bzw. Luftvolumina abgeführt werden, die entweder bei dem Oxidations- prozess entstehen oder als Frischluft durch die Zulufteinrichtungen 36, 38 in den Prozessraum 28 gelangen, um so den Lufthaushalt im Oxidationsofen 10 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 10 zugeführten Frischluft verwendet werden .
Bezogen auf die Zulufteinrichtungen 36, 38 und die Einblaseinrichtung 44 im Zusammenspiel mit den Absaugeinrichtungen 46 und dem Luftleitraum 22 sind die Umlenkbereiche 24, 26 und der Prozessraum 28 somit durch die Luftleitklappen 40 strömungstechnisch voneinander getrennt.
In Figur 3 sind nun die Umlenkbereiche 24, 26 und in Figur 4 der erste Umlenkbereich 24 in vergrößertem Maßstab gezeigt.
Wie in Figur 3 zu erkennen ist, sind im ersten Umlenkbereich 24 auf jeweils einem Niveau unterhalb der unteren Umlenkrolle 32b, zwischen den beiden Umlenkrollen 32b, 32d und oberhalb der oberen Umlenkrolle 32d Zuluftkästen 50 der ersten Zulufteinrichtung 36 mit rechteckigem Querschnitt angeordnet, die sich zwischen den Längswänden 12a, 12b des Ofengehäuses 12 und senkrecht zu diesen erstrecken.
Im zweiten Umlenkbereich 26 sind auf jeweils einem Niveau oberhalb der unteren Umlenkrolle 32a, zwischen den beiden Umlenkrollen 32a, 32c und oberhalb der oberen Umlenkrolle 32e entsprechende Zuluftkästen 50 der zweiten Zulufteinrichtung 38 mit ebenfalls rechteckigem Querschnitt angeordnet. Jeder Zuluftkästen 50 ist über einen eigenen Kanalstutzen 52 mit Klappenventil mit einer Frischluftquelle 54 verbunden, aus denen die Zuluftkästen 50 mit konditionierter vorgewärmter Frischluft gespeist werden können. Die Zuluftkästen 50 haben auf ihrer in Richtung auf die Stirnenden 12e bzw. 12f des Ofengehäuses 12 weisenden Seite jeweils Austrittschlitze 50a, die in Längsrichtung des jeweiligen Zuluftkastens 50 verlaufen und durch welche zugeführte Frischluft nach oben und/oder unten austritt.
Dabei hat nur der im ersten Umlenkbereich 24 unterhalb der obersten Ebene des Faserteppichs 20 angeordnete Zuluftkasten zwei Austrittschlitze 50a, so dass Heißluft sowohl nach oben als auch nach unten austritt. Alle übrigen Zuluftkästen 50 haben nur einen Austrittsschlitz 50a, durch den Heißluft in Richtung nach unten auf die unterhalb des jeweiligen Zuluftkastens 50 verlaufende Ebene des Faserteppich 20 abgegeben wird. Dies ist in Figur 3 durch entsprechende Pfeile in den Umlenkbereichen 24, 26 veranschaulicht, die jedoch nicht gesondert gekennzeichnet sind.
Die Zuluftkästen 50 sind außerdem auf Führungsschienen 56 gelagert, die horizontal verlaufen und an den Längswänden 12a, 12b des Ofengehäuses 12 angebracht sind. Auf den Füh¬ rungsschienen 56 können die Zuluftkästen 50 zwischen einer Betriebsstellung und einer Wartungsstellung horizontal verschoben werden.
In ihrer Betriebsstellung sind die Zuluftkästen 50 mit ihrem jeweiligen Kanalstutzen 52 verbunden und so eingerichtet, dass die aus den Austrittschlitzen 50a austretende Frischluft zu derjenigen Seite 58 der Umlenkrollen 32a, 32b, 32c, 32d, 32e geleitet wird, die von dem Prozessraum 28 abliegt. Dort überströmt die Heißluft die jeweilige Umlenkrolle 32a, 32b, 32c, 32d, 32e und die Fasern 20, bevor sie in den Prozessraum 28 eintritt, und strömt dann weiter durch den Umlenkbereich 24 bzw. 26 zu den Luftleitklappen 40. Dies ist am Beispiel der in Figur 3 jeweils beiden oberen Zuluftkästen 50 in den Umlenkbereichen 24, 26 gezeigt.
In ihrer Wartungsstellung sind die Zuluftkästen 50 in Richtung von den Umlenkrollen 32b, 32d bzw. 32a, 32c, 32e weg und auf die Luftleitklappen 40 zu verschoben, wobei sie von dem zugehörigen Kanalstutzen 52 getrennt sind, wie es am Beispiel der in Figur jeweils untersten Zuluftkästen 50 in den Umlenkbereichen 24, 26 veranschaulicht ist. In der Wartungsstellung werden die Zuluftkästen 50 somit nicht mehr mit heißer Frischluft beaufschlagt.
Bei einer Abwandlung kann der Kanalstutzen 52 auch flexibel ausgeführt sein und mit dem jeweiligen Zuluftkasten 50 mitgeführt werden.
Vor jeder Umlenkrolle 32b, 32d bzw. 32a, 32c, 32e sind an den Stirnenden 12e, 12f des Ofengehäuses 12 jeweils um eine horizontale Achse 60 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verschwenkbare Glasplatten 62 gelagert. In Figur 3 sind die Glasplatten 62 vor den Umlenkrollen 32d und 32e in der Schließstellung und die Glasplatten 62 vor den Umlenkrollen 32a, 32b, 32c in der Offenstellung gezeigt.
Die Glasplatten 62 schirmen die Umlenkbereiche 24, 26 gegenüber der Umgebungsatmosphäre des Oxidationsofens 10 ab.
Durch die Glasplatten 62 sind die Umlenkbereiche 24, 26 außerdem von außen einsehbar, so dass stets überprüft werden kann, ob die Fasern 20 ordnungsgemäß von den Umlenkrollen 32 geführt werden.
Wenn die Glasplatten 62 an den Stirnenden 12e, 12f ihre Schließstellung einnehmen, verbleibt zwischen zwei in vertikaler Richtung benachbarten Glasplatten 62 jeweils ein Abstand 64, der etwa in der Größenordnung der Höhe der Zuluftkästen 50 liegt. In diesen Zwischenraum 64 greifen die Zuluftkästen 50 dichtend ein, wenn sie ihre Betriebsstellung einnehmen. Hierzu sind die Konturen der Glasplatten 62 und der Zuluftkästen 50 in den zusammenarbeitenden Bereichen zueinander komplementär ausgebildet und mit Dichtmitteln versehen, wie es an und für sich bekannt ist.
Im normalen Betrieb des Oxidationsofens 10 nehmen die Zuluftkästen 50 ihre Betriebstellung ein und sind die Glasplatten 62 in ihre Schließstellung verkippt. Abgesehen von den erwähnten Durchgängen 18a, 18b für die Fasern 20 sind die Öffnungen 16 an den Stirnenden 12e, 12f des Ofengehäuses 12 bei dieser Anordnung der Zuluftkästen 50 und der Glasplatten 62 damit gasdicht verschlossen. Durch die zusammenarbeitenden Komponenten sind so Stirnwände des Ofengehäuses 12 ausgebildet.
Die Klappenventile in den Kanalstutzen 52 sind geöffnet und die Zuluftkästen 50 der Zulufteinrichtungen 36, 38 werden somit aus der Frischluftquelle 54 mit heißer Frischluft be¬ aufschlagt. Diese heiße Frischluft strömt aus den Austritt¬ schlitzen 50a der Zuluftkästen 50 zunächst auf die von dem Prozessraum 28 abliegende Seite 58 der Umlenkrollen 32a, 32b bzw. 32c, 32d, 32e und an der Innenfläche der Glasplatten 62 vorbei, bevor sie zu den Luftleitklappen 40 und weiter in den Prozessraum 28 strömt.
Dabei werden die Umlenkrollen 32b, 32d bzw. 32a, 32c, 32e und die darauf geführten Fasern 20 vollständig von heißer Frischluft umströmt. Dadurch wird verhindert, dass die Umlenkrollen 32b, 32d bzw. 32a, 32c, 32e und die darauf ge¬ führten Fasern 20 in den Umlenkbereichen 24, 26 außerhalb des Prozessraumes 28 abkühlen und letztere sich beim Erstoder Wiedereintritt in den Prozessraum 28 zunächst auf die Prozesstemperatur erwärmen müssen, die für den Oxidations- vorgang erforderlich ist.
Zudem werden die Innenflächen der Glasplatten 62 durch die heiße Frischluft erwärmt, wodurch verhindert wird, dass sich dort unerwünschtes Kondensat abscheidet, das aus den Kohlenstofffasern 20 austritt.
Wenn das Ofengehäuse 12 zusätzliche, z.B. seitlich angeordnete Glasscheiben aufweist, um einen Blick oder einen Zugang zu den Umlenkbereichen 24, 26 zu ermöglichen, können die Zuluftkästen 50 weitere entsprechend angeordnete Auslassöffnungen aufweisen, durch die Heißluft auf diese Glasscheiben geleitet werden kann, so dass auch dort eine Kondensatbildung verhindert ist.
Jede Luftleitklappe 40 nimmt im Betrieb des Oxidationsofens 10 eine Stellung ein, in welcher nur ein kleiner Spalt zwischen deren oberen bzw. unteren Rand und dem dort vorbeilaufenden Faserteppich 20 verbleibt, um die Umlenkbereiche 24, 26 durch eine möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeit der einströmenden Heißluft vom Prozessraum 28 zu trennen. Zusätzlich kann so ein guter Kontakt des Faserteppichs 20 mit der heißen Frischluft gewährleistet werden.
Wenn nun der eingangs erörterte Fall eintritt, dass eine Kohlenstofffaser 20 reißt, kann die gerissene Faser 20 dennoch im laufenden Oxidationsprozess mit einer benachbarten Faser 20 verknüpft werden, da einerseits die Umlenkbereiche 24 und 26 über die Glasplatten 62 von außen zugänglich sind und andererseits die Zulufteinrichtungen 36, 38 so eingerichtet sind, dass die Umlenkrollen 32b, 32d bzw. 32a, 32c, 32e und die darauf geführten Fasern 20 auf eine Temperatur abkühlen können, bei der sie von einer Wartungsperson gefahrlos berührt und gehandhabt werden können.
Im oberen Abschnitt der Umlenkbereiche 24, 26 ist jeweils noch ein Absaugstutzen 65 mit einer Ventilklappe vorgesehen, durch welchen die im Umlenkbereich 24, 26 befindliche Heißluft mittels einer nicht eigens gezeigten Absaugeinrichtung rasch abgesaugt werden kann. Hierdurch kann die Abkühlung der Umlenkrollen 32 und der Kohlenfasern 20 beschleunigt werden .
Der Ort, an dem sich ein loses Ende einer gerissenen Kohlenstofffaser 20 befindet, kann mittels bekannter Sensortechniken erfasst werden. Hieraus kann abgeleitet werden, über welche der Umlenkrollen 32a, 32b, 32c, 32d, 32e das lose Ende der gerissenen Faser 20 als nächstes geführt wird. Beispielsweise sei angenommen, dass das lose Ende der gerissenen Faser 20 als nächstes zur untersten Umlenkrolle 32b im ersten Umlenkbereich 24 gelangen wird.
In diesem Fall wird der Kanalstutzen 52 geschlossen, der zum untersten Zuluftkasten 50 im ersten Umlenkbereich 24 führt. Dieser Zuluftkasten 50 wird sodann in seine Wartungsstellung verschoben, wie es in Figur 3 gezeigt ist. Hierdurch wird der Bereich des Durchgangs 16, in dem der betreffende Zu- luftkasten 50 angeordnet war, frei. Zum einen wird so bereits ein Zugang von außen zur Umlenkrolle 32a für eine Wartungsperson geschaffen. Zum anderen wird ein Strömungsweg für kühlere Umgebungsluft aus der Umgebungsatmosphäre des Oxidationsofens 10 geöffnet. Durch die übrigen Zuluftkästen 50 wird im Umlenkbereich 24 eine Luftströmung aufrechterhal¬ ten, wobei auf Grund der reduzierten Frischluftzufuhr Umgebungsluft angesaugt wird, was in Figur 3 durch einen Pfeil PI angedeutet ist. Die Umgebungsluft strömt in den Umlenkbereich 24 hinein und an der Umlenkrolle 32b vorbei. Hierdurch wird die Umlenkrolle 32b und die darauf geführten Fasern 20 abgekühlt. Wenn das lose Ende der gerissenen Faser 20 nun zur Umlenkrolle 32b gelangt, kann dieses bei einer moderaten Temperatur von einer Wartungsperson aufgenommen und mit einer benachbarten Faser 20 verknüpft werden.
Um den Zugang in den Umlenkbereich 24 zusätzlich zu erleichtern, wird zuvor die Glasplatte 62 in ihre Offenstellung verkippt, die vor der Umlenkrolle 32b angeordnet ist.
Nachdem die gerissene Faser 20 mit einer intakten Faser 20 verknüpft worden ist, wird diese Glasplatte 62 wieder in ihre Schließstellung verkippt und der unterste Zuluftkasten' 50 wieder in seine Betriebstellung vor den Kanalstutzen 52 bewegt, der hierauf wieder geöffnet wird.
Wenn die gerissene Faser 20 mit einer benachbarten Faser 20 verknüpft ist und beide Fasern 20 an jeder folgenden Umlenkrolle 32 in eine bestimmte Spur gelegt werden müssen, kann im gegenüberliegenden Umlenkbereich 26 entsprechend vorgegangen werden. Im vorliegenden Fall muss also zunächst auf die Unterseite der mittleren Umlenkrolle 32c im zweiten Umlenkbereich 26 zugegriffen werden. Hierzu wird im nächsten Schritt der dort unterste Zuluftkasten 50 in seine Wartungsstellung verbracht und die beiden Glasplatten 62 vor den Umlenkrollen 32a und 32c in ihre Offenstellung verkippt. Dies ist ebenfalls in Figur 3 zu erkennen. Die dort nun angesaugte kühlere Umgebungsluft ist durch einen Pfeil P2 veranschaulicht .
Dieses Vorgehen kann nun analog hintereinander für die beiden in Laufrichtung der Fasern 20 noch folgenden Umlenkrollen 32d im ersten Umlenkbereich 24 und 32e im zweiten Umlenkbereich 26 erfolgen. Nachfolgend werden nun weitere Ausführungsbeispiele des Oxi- dationsofens 10 erläutert, wobei dieselben Komponenten auch dieselben Bezugszeichen tragen. Sofern nicht ausdrücklich etwas anderes beschrieben wird, gelten die obigen Erläuterungen zu dem Oxidationsofen 10 gemäß den Figuren 1 bis 4 für alle nun folgenden Ausführungsbeispiele sinngemäß ent¬ sprechend.
In den Figuren 5 und 6 sind als zweites Ausführungsbeispiel abgewandelte Umlenkbereiche 24 und 26 des Oxidationsofens 10 gezeigt. Dort sind anstelle der verkippbaren Glasplatten 62 abnehmbare Glasplatten 66 vorhanden, die in nicht eigens gezeigten Halterahmen gelagert sind. An den Zuluftkästen 50 ist eine in Figur 5 zu erkennende Wärmeisolierung 68 vorhanden, die in der Betriebsstellung der Zuluftkästen 50 gegen die Umgebungsatmosphäre des Oxidationsofens 10 isoliert. Gleichzeitig kann die Wärmeisolierung 68 als Halterung für die Glasplatten 62 verwendet werden.
Wenn ein Zugang von außen zu einem oder beiden der Umlenkbereiche 24, 26 notwendig wird, wird eine entsprechende Glasplatte 66 aus dem Halterahmen genommen. Der Zugangsweg ist in diesem Fall größer als bei den verkippbaren Glasplatten bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 3 und 4.
Die Figuren 7 und 8 zeigen als drittes Ausführungsbeispiel nochmals abgewandelte Umlenkbereiche 24, 26 des Oxidationsofens 10. Dort sind die Zuluftkästen 50 stationär etwa mittig zwischen der jeweiligen Stirnwand 12e, 12f und den Luftleitklappen 40 der Umlenkbereiche 24, 26 angeordnet. Anstelle der Austrittschlitze 50a weisen die Zuluftkästen 50 auf ihrer der jeweiligen Stirnwand 12e oder 12f zugewandten Seite einen Austrittsschnabel 70 mit einem Austrittschlitz 70a auf, der sich über die gesamte Länge des Zuluftkastens 50 erstreckt .
Jeweils neben den Zuluftkästen 50 sind in den Bereichen oberhalb und unterhalb zwischen den durch den Faserteppich 20 aufgespannten Ebenen boxartige Luftführungskästen 72 angeordnet, wobei in einer Ebene jeweils mehrere Luftführungs- kästen 72 nebeneinander vorhanden sind. Dies ist in Figur 9 zu erkennen.
Auf ihrer in Richtung auf die Stirnwand 12e bzw. 12f des Ofengehäuses 12 weisenden Seite haben die Luftführungskästen 72 jeweils einen Austrittsschlitz 72a, der dem Austrittschlitz 50a der Zuluftkästen 50 nach den Figuren 3 bis 6 entspricht und in Längsrichtung des jeweiligen Luftführungskastens 72 und damit quer zur Strömungsrichtung der aus den Zuluftkästen 50 ausströmenden Frischluft verläuft. Durch diesen Austrittsschlitz 72a kann zugeführte Frischluft wieder nach oben und/oder unten austreten, wie es in Figur 7 durch entsprechende Pfeile in den Umlenkbereichen 24, 26 und veranschaulicht ist. Auf der gegenüberliegenden Seite haben die Luftführungskästen 72 einen Einlass 72b, der komplementär zum Austrittsschnabel 70 der Zuluftkästen 50 ist und diesen im Betrieb aufnimmt, so dass heiße Frischluft aus den Zuluftkästen 50 in die Luftführungskästen 72 und von dort auf die Seite 58 der Umlenkrollen 32a, 32b, 32c, 32d, 32e strömt .
Die Luftführungskästen 72 und die Umlenkrollen 32a, 32b, 32c, 32d, 32e sind mittels abnehmbarer Glasplatten 74 abgedeckt, durch welche das Ofengehäuse 12, erneut abgesehen von den Ein- und Austrittsbereichen des Faserteppichs 20, gasdicht verschlossen ist. Die Glasplatten 74 können sich über weitgehend die Gesamtbreite des Ofengehäuses 12 erstrecken oder komplementär zu den Luftführungskästen 72 segmentiert sein. In letzterem Fall kann dann jeweils nur diejenige Glasplatte 74 abgenommen werden, die sich vor dem Abschnitt des jeweiligen Umlenkbereichs 24, 26 befindet, zu dem ein Zugang erforderlich ist .
Wenn ein Zugang zu einem der Umlenkbereiche 24, 26 notwendig wird, wird zunächst die entsprechende Glasplatte 74 abgenommen. Die Luftführungskästen 72 sind als eine Art Einhängekästen mittels nicht eigens gezeigter Befestigungen lösbar in den Umlenkbereichen 24, 26 befestigt und können über die Durchgänge 16 bzw. 18' in den Stirnwänden 12e, 12f des Ofengehäuses 12 aus den Umlenkbereichen 24, 26 entnommen werden. Dadurch, dass mehrere Luftführungskästen 72 nebeneinander angeordnet sind und nur ein einziger Luftführungkasten 72 entnommen werden kann, kann nur ein lokal begrenzter Zugangsbereich zu den Umlenkbereichen 24, 26 freigemacht werden, der sich nicht über die gesamte Breite der jeweiligen Durchgangsöffnung 16 bzw. 18 in den Stirnwänden 12e, 12f er¬ streckt, sondern nur dort, wo des lose Ende der gerissenen Faser 20 vorbeilaufen wird.
Auf diese Weise kann die Temperatur der Fasern 20 neben so¬ wie über und unter dem von außen zugänglichen Abschnitt der Umlenkbereiche 24, 26 aufrechterhalten werden, wogegen die Umlenkrollen 32 und die darauf laufenden Fasern 20 in diesem Abschnitt abkühlen können.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Absaugstutzen 65 in der Längswand 12a vorgesehen.
Anstelle des Austrittsschnabels 70, der sich jeweils über weitgehend die gesamte Länge der Zuluftkästen 50 erstreckt, können die Zuluftkästen 50 bei einer Abwandlung auch mehrere nebeneinander angeordnete Austrittsnasen aufweisen, die durch jeweils einen dazu komplementären Durchgang in den Luftführungskästen 72 in diese hinein ragen können. An diesen Austrittnasen kann jeweils eine Verschlussklappe vorhanden sein, welche durch eine Feder vor die Austrittsöffnung einer entsprechenden Austrittsnase bewegt wird, wenn deren zugehörige Luftführungskasten 72 entnommen wird. Wird dieser Luftführungskasten 72 wieder in seine Position vor dem Zuluftkasten 50 gebracht, wird diese Verschlussklappe gegen die Federkraft beiseite geschoben, so dass der Luftweg durch die Austrittsnase in den Luftführungskasten 72 frei ist.
Als viertes Ausführungsbeispiel sind in den Figuren 10 und 11 nochmals abgewandelte Umlenkbereiche 24, 26 des Oxidati- onsofens 10 gezeigt.
Dort sind die Umlenkrollen 32a, 32b, 32c, 32d, 32e zwar jenseits der Stirnenden 12e, 12f des Ofengehäuses 12 gelagert, jedoch von abnehmbaren Glaswannen 76 umgeben, die gegen die hier ebenfalls stationären Zuluftkästen 50 abdichten.
Die Glaswannen 76 sind jeweils von der Seite 58 der Umlenkrollen 32, die vom Prozessraum 28 abliegt, über die Umlenkrollen 32 gestülpt.
Zwischen den Glaswannen 76 und den Umlenkrollen 32a, 32b, 32c, 32d, 32e sowie den darauf laufenden Fasern 20 ist jeweils ein Strömungskanal 78 gebildet. Auf der von einem Zuluftkasten 50 abliegenden Seite einer Ebene des Faserteppichs 20 ist jeweils ein Prallblech 79 vorhanden, so dass Heißluft aus den Zuluftkästen 50 auf die Fasern 20 und das darunter liegende Prallblech 79 in den Strömungskanal 78 und darüber zur vom Prozessraum 28 abliegenden Seite 58 jeder Umlenkrolle 32a, 32b, 32c, 32d, 32e gelangt.
Wenn ein Zugang zu einem der Umlenkbereiche 24, 26 benötigt wird, wird eine entsprechende Glaswanne 76 abgenommen, wie es beispielhaft bei der Umlenkrolle 32b im Umlenkbereich 24 gezeigt ist. Die bereffende Umlenkrolle 32 kann dann in der Umgebungsatmosphäre des Ofengehäuses 12 abkühlen, so dass die Fasern 20 von einer Wartungsperson gehandhabt werden können. Zudem wird, wenn der Kanalstutzen 52 verschlossen wird, Umgebungsluft in den Umlenkbereich 24 oder 26 hineingesaugt und sorgt dort für eine Abkühlung der von der Umgebungsluft umströmten Fasern 20.
In den Figuren 12 und 13 sind als fünftes Ausführungsbeispiel erneut abgewandelte Umlenkbereiche 24, 26 des Oxidati- onsofens 10 gezeigt.
Dort speist die Frischluftquelle 54 keine verschiebbaren oder stationären Zuluftkästen, sondern verschwenkbare Klap¬ penflügel 80, die sich im Raum zwischen den Ebenen des Faserteppichs 20 und zwischen den Längswänden 12a, 12b des Ofengehäuses 12 erstrecken. In Figur 12 sind der Übersichtlichkeit halber nur einige Klappenflügel 80 mit einem Bezugszeichen versehen.
Die Klappenflügel 80 haben einen Austrittsschlitz 80a, durch welchen Heißluft auf der vom Prozessraum 28 abliegenden Seite 58 der Umlenkrollen 32a, 32b, 32c, 32d, 32e abgegeben wird. Auf der vom Austrittschlitz 80a abliegenden Seite sind die Klappenflügel 80 um eine horizontale Achse verschwenkbar gelagert. Die Klappenflügel 80 können eine Betriebsstellung einnehmen, in der sich der jeweilige Austrittschlitz 80a in enger Nachbarschaft zu einer zugeordneten Ebene des Faserteppichs 20 befindet. Aus dieser Betriebsstellung können die Klappenflügel 80 in eine Wartungsstellung geschwenkt werden, in welcher der jeweilige Austrittsschlitz 80a weiter von der zugeordneten Faserteppichebene abliegt.
Am Beispiel der beiden Klappenflügel 80, welche die von der Umlenkrolle 32a geführten Faserteppiche 20 flankieren, sind in Figur 12 beide Stellungen veranschaulicht. Die übrigen in Figur 12 gezeigten Klappenflügel 80 nehmen ihre Betriebsstellung ein.
Die Durchgänge 16 an den Stirnenden 12e, 12f sind bei diesem Ausführungsbeispiel wieder durch abnehmbare Glasplatten 66 verschlossen. Eine im Normalbetrieb des Oxidationsofens 10 vor der Umlenkrolle 32b angeordnete Glasplatte 66 ist in Figur 12 nicht gezeigt. Auch hier können die Glasplatten 66 wieder segmentiert sein, wie es in Figur 13 angedeutet ist.
Wenn auf eine Umlenkrolle 32 und die darüber geführten Fasern 20 zugegriffen werden muss, wird die entsprechende Glasplatte 66 abgenommen und die Klappenflügel 80, welche die zugehörige Umlenkrolle 32 oben und unten flankieren, in ihre Wartungsstellung verschwenkt. So wird der Zugang zu den Fasern 20 ermöglicht und die Heißluft von den zugänglich gemachten Fasern 20 weggeführt. Gegebenenfalls kann auch die Zufuhr von heißer Frischluft zu den betreffenden Klappenflügeln 80 für die Dauer des Zugriffs unterbrochen oder die Heißluft durch Kühlluft ersetzt werden.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 12 und 13 kann den Klappenflügeln 80 über die Frischluftquelle 54 wahlweise Heißluft aus einem Kanal 54a oder kühle Luft aus einem Kanal 54b zugeführt werden. Bei einem Zugriff von außen kann die betreffende Umlenkwalze 32 durch Kühlluft schneller abgekühlt werden als ohne diese Maßnahme.
Eine entsprechende Ausbildung der Frischluftquelle 54 ist auch bei allen anderen beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich .
Die Figuren 14 und 15 zeigen als sechstes Ausführungsbei- spiel nochmals abgewandelte Umlenkbereiche 24, 26 des Oxida- tionsofens 10.
Wie in Figur 14 zu erkennen ist, sind dort insgesamt nur drei Zuluftkästen 50 vorhanden. Im ersten Umlenkbereich 24 ist auf einem Niveau unterhalb der obersten Ebene des Faserteppichs 20 ein Zuluftkasten 50 angeordnet, der zwei Austrittschlitze 50a aufweist, so dass Heißluft nach oben und unten abgegeben wird. Ein weiterer Zuluftkasten 50 mit einem nach oben gerichteten Austrittschlitz 50a ist im ersten Umlenkbereich 24 auf einem Niveau unterhalb der untersten Ebene des Faserteppichs 20 angeordnet. Im zweiten Umlenkbereich 26 befindet sich dagegen nur ein einziger Zuluftkasten 50; dieser ist auf einem Niveau über der obersten Ebene des Faserteppichs 20 angeordnet und weist einen nach unten gerichteten Austrittsschlitz 50a.
Die Durchgänge 16 und 18 in den Stirnwänden 12e, 12f des Ofengehäuses 12 sind bei dieser Variante durch vertikal verlaufende und um eine vertikale Drehachse 82 verdrehbare Lamellen 84 aus Glas verschlossen, die unabhängig von einander bewegt werden können. In Figur 15 sind nur zwei dieser Glaslamellen mit einem Bezugszeichen versehen.
Wenn ein Zugang zu einem der Umlenkbereiche 24, 26 erforderlich wird, wird die entsprechende Glaslamelle 84 verdreht. Durch die entstehende Öffnung wird wie oben beschrieben Umgebungsluft in den jeweiligen Umlenkbereich 24, 26 gesaugt, wodurch der von dieser kühleren Umgebungsluft umströmte Abschnitt der Umlenkrollen 32a, 32b, 32c, 32d, 32e und die darauf laufenden Fasern 20 auf eine Temperatur abkühlen, bei der sie handhabbar sind.
Alternativ kann anstelle von einzelnen gelagerten Lamellen 84 auch eine Faltwand 86 verwendet werden, die auch aus mehreren separaten Faltelementen bestehen kann, wie es in Figur 15 in einem Bereich des Durchgangs 16 des Umlenkbereichs 24 gezeigt ist.
Die Glasplatten 62, 66 und 74 sowie die Glaswannen 76 und die Glaslamellen 84 bilden bei den jeweiligen Ausführungsbeispielen Gehäuseelemente des Ofengehäuses 12, durch welche die Umlenkrollen 32 auf ihrer jeweils vom Prozessraum 28 abliegenden Seite 58 gegenüber der Umgebungsatmosphäre des 0- xidationsofens 10 abgeschirmt werden können.
Anstelle von Glas kann auch ein anderes, gegebenenfalls auch blickdichtes Material für entsprechende Platten, Wannen und Lamellen verwendet werden.
Sofern die Prozessführung es verlangt, können die Fasern 20 durch die Heißluft aus den Zulufteinrichtung 36, 38 in den Umlenkbereichen 24, 26 auch auf eine Temperatur erhitzt werden, die über der eigentlichen Prozesstemperatur im Prozessraum 28 liegt.
Bei der Oxidation von Kohlenstofffasern werden häufig zwei oder mehrere Oxidationsöfen in Laufrichtung der Fasern hintereinander geschaltet, wobei die Öfen in einer Ebene aufeinander folgend oder auch übereinander angeordnet sein können. In diesem Fall kann die Austrittsöffnung für die Fasern eines ersten Ofens über einen gasdichten Kanal mit der Eintrittsöffnung eines zweiten Ofens verbunden sein, so dass ein Abkühlen der Fasern auch auf ihrem Weg von einem Ofen zum nächsten Ofen verhindert ist.

Claims

Patentansprüche
Oxidationsofen zur oxidativen Behandlung von Fasern, insbesondere zur Herstellung von Kohlenstofffasern, mit a) einem Gehäuse (12), welches abgesehen von Durchtrittsbereichen (18a, 18b) für die Kohlenstofffasern (20) gasdicht ist; b) einem im Innenraum (14) des Gehäuses (12) befindlichen Prozessraum (28); c) wenigstens einer Zulufteinrichtung (36, 38), mit welcher Heißluft in den Prozessraum (28) einblasbar ist; d) Umlenkrollen (32), welche den Prozessraum (28) flankieren und die Fasern (20) als Teppich nebeneinander liegend serpentinenartig durch den Prozessraum (28) führen, wobei der Faserteppich zwischen gegenüber liegenden Umlenkrollen (32) jeweils eine Ebene aufspannt , dadurch gekennzeichnet, dass e) die Zulufteinrichtung (36, 38) derart eingerichtet ist, dass Heißluft zur vom Prozessraum (28) abliegenden Seite (58) der Umlenkrollen (32) leitbar ist, so dass Heißluft dort die jeweilige Umlenkrolle (32) und die Fasern (20) überströmt, bevor sie in den Prozessraum (28) eintritt.
Oxidationsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkrollen (32) in einem Umlenkbereich (24, 26) des Gehäuses (12) angeordnet sind, der zumindest strömungstechnisch vom Prozessraum (28) getrennt ist.
3. Oxidationsofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Umlenkbereich (24, 26) und dem Pro- zessraum (28) Strömungsleitmittel (40) vorhanden sind.
4. Oxidationsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkrollen (32) durch ein Gehäuseelement (62, 66, 74, 76, 84) von der Umgebungsatmosphäre des Oxidationsofens (10) abschirmbar sind.
5. Oxidationsofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (62, 66, 74, 76, 84) derart auf der vom Prozessraum (28) abliegenden Seite (58) der Umlenkrollen (32) angeordnet ist, dass zwischen Gehäuseelement (62, 66, 74, 76, 84) und Umlenkrolle ein Strömungskanal für Heißluft gebildet ist.
6. Oxidationsofen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (62, 66, 74, 76, 84) aus Glas gefertigt ist.
7. Oxidationsofen nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Gehäuseelements (62, 66, 74, 76, 84) ein Zugang von außen zu zumindest einer Umlenkrolle (32) freigebbar ist.
8. Oxidationsofen nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gehäuseelement (62) eine um eine horizontale Achse (60) verschwenkbar gelagerte Platte ist.
9. Oxidationsofen nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gehäuseelement (66, 74) eine lösbar befestigte abnehmbare Platte ist. Oxidationsofen nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gehäuseelement (76) ein von der Seite (58) der Umlenkrolle (32), die vom Prozessraum (28) abliegt, über die Umlenkrolle (32) gestülptes Wannenelement ist.
Oxidationsofen nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gehäuseelement (84) ein um eine vertikale Achse (82) verdrehbar gelagertes Lamellenelement ist.
Oxidationsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulufteinrichtung (36, 38) derart eingerichtet ist, dass Heißluft wahlweise zur vom Prozessraum (28) abliegenden Seite (58) einer der Umlenkrollen (32) geleitet werden kann oder nicht, oder statt Heißluft Kühlluft zur vom Prozessraum (28) abliegenden Seite (58) einer der Umlenkrollen (32) geleitet werden kann.
Oxidationsofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulufteinrichtung (36, 38) mehrere Zuluftkästen (50) umfasst, die zwischen den Ebenen des Faserteppichs (20) angeordnet sind und von einer Frischluftquelle (54) gespeist werden.-
Oxidationsofen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluftkästen (50) in horizontaler Richtung zwischen einer Betriebsstellung, in welcher sie Heißluft zur vom Prozessraum (28) abliegenden Seite (58) der Umlenkrollen (32) abgeben, und einer davon verschiedenen Wartungsstellung verschiebbar sind.
Oxidationsofen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluftkästen (50) mit aus dem Umlenkbereich (24, 26) entnehmbaren Luftführungskästen (72) zusammenarbeiten .
Oxidationsofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulufteinrichtung (36, 38) mehrere Klappenelemente (80) umfasst, die zwischen den Ebenen des Faserteppichs (20) angeordnet sind und von einer Frischluftquelle (54) gespeist werden und Heißluft durch einen Austrittsschlitz (80a) abgeben, wobei die Klappenelemente (80) zwischen einer Betriebsstellung, in der der Austrittschlitz (80a) nahe einer Ebene des Faserteppichs (20) angeordnet ist, und einer Wartungsstellung, in der der Austrittschlitz (80a) weiter von dieser Ebene abliegt, um eine horizontale Achse verschwenkbar sind.
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