EP3114261A1 - Heating device for producing carbon fibers - Google Patents

Heating device for producing carbon fibers

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EP3114261A1
EP3114261A1 EP15709412.9A EP15709412A EP3114261A1 EP 3114261 A1 EP3114261 A1 EP 3114261A1 EP 15709412 A EP15709412 A EP 15709412A EP 3114261 A1 EP3114261 A1 EP 3114261A1
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EP
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heating device
inert gas
induction heating
heating element
tubular
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EP15709412.9A
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Daniel Decker
Michael WÖLKI
Phillip Schwerdt
Horst Linn
Rudolf Linn
Jürgen Kunstmann
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Clariant International Ltd
Linn High Therm GmbH
Original Assignee
Clariant International Ltd
Linn High Therm GmbH
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Publication date
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Abstract

A heating device (10) for producing carbon fibers from a thread-shaped fiber starting material (12) is described, wherein the heating device (10) has a central tubular induction heating element (14) through which the fiber starting material (12) is moved, the tubular induction heating element (14) is surrounded by thermal insulation (18), at least one mid- to high-frequency induction coil (22) is provided outside the thermal insulation (18), and an inert gas flows through the central induction heating element (14) in particular for carbonizing and/or graphitizing the fiber starting material (12). For energy optimization, i.e. to achieve an optimal efficiency, a first and a second tube element (26, 28) are provided on the outer side of the thermal insulation (18), said elements are made of material that is transparent to the induction field of the mid- to high-frequency induction coil (22) and are spaced apart from one another by an annular gap (30) through which the inert gas flows.

Description

Heizvorrichtung zur Herstellung von Kohlenstofffasern  Heating device for the production of carbon fibers
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zur Herstellung von Kohlenstofffasern aus einem fadenförmigen Faserausgangsmaterial, wobei die Heizvorrichtung ein zentrales rohrförmiges Induktionsheizelement aufweist, durch das das The invention relates to a heating device for producing carbon fibers from a filamentary fiber starting material, wherein the heating device has a central tubular induction heating element, through which the
Faserausgangsmaterial hindurchbewegt wird, das rohrförmige  Fiber starting material is moved through, the tubular
Induktionsheizelement von einer Wärmeisolierung umgeben ist, als Heizquelle eine Induktionsspule außerhalb der Wärmeisolierung vorgesehen ist, und das zentrale Induktionsheizelement insbesondere zur Karbonisierung und/oder Grafitisierung des Faserausgangsmaterials von einem Inertgas durchströmt wird.  Induction heating element is surrounded by a heat insulation, as a heat source, an induction coil is provided outside the heat insulation, and the central induction heating element is flowed through in particular for carbonization and / or graphitization of the fiber starting material of an inert gas.
Die US 4 469 925 offenbart eine Heizvorrichtung für Werkstücke aus Karbon mit einer ersten Wärmeisolierungslage aus Karbonpulver und einer zweiten US 4,469,925 discloses a heater for carbon workpieces having a first thermal insulation layer of carbon powder and a second one
Wärmeisolierungslage aus einer Mischung aus Karbon und Siliziumpulver. Thermal insulation layer made of a mixture of carbon and silicon powder.
Aus der DE 37 87 582 T2 ist ein Karbonisierungsofen mit einer Wärmeisolierung bekannt, die aus einem Karbonfaserfilz und einem Keramikfaserfilz From DE 37 87 582 T2 a carbonization furnace with a thermal insulation is known, consisting of a carbon fiber felt and a ceramic fiber felt
zusammengesetzt ist. Der Karbonfaserfilz und der Keramikfaserfilz sind is composed. The carbon fiber felt and the ceramic fiber felt are
voneinander beabstandet. spaced apart.
Aus der DE 30 31 303 C2 ist eine Heizvorrichtung zur Herstellung von From DE 30 31 303 C2 is a heating device for the production of
Kohlenstofffasern bekannt, bei der die Heizquelle von einer Hochfrequenz- Induktionsspule gebildet ist. Die Wärmeisolierung besteht aus Kohlenstoffteilchen, die einen durchschnittlichen Korndurchmesser von 0,5 bis 1 ,5 mm und einen Schüttwinkel von < 35° aufweisen. Die Kohlenstoffteilchen werden durch Carbon fibers known in which the heat source is formed by a high-frequency induction coil. The thermal insulation consists of carbon particles with an average grain diameter of 0.5 to 1.5 mm and an angle of repose of <35 °. The carbon particles are through
Granulieren von Russpulver, das einen durchschnittlichen Korndurchmesser von etwa 50 bis 300 μιτι aufweist, mit einem Bindemittel und durch Carbonisieren des Bindemittels erhalten. Die Wärmeisolierung kann bei dieser bekannten  Granulating soot powder having an average grain diameter of about 50 to 300 μιτι obtained with a binder and by carbonizing the binder. The thermal insulation can in this known
Heizvorrichtung aus einer relativ dünnen Schicht Kohlenstofffaser-Filz und einer um diese Filzschicht herum vorgesehenen Schicht der Kohlenstoffteilchen bestehen. Die Kohlenstofffaser-Filzschicht beträgt dort bspw. 10 bis 15 mm, weil sie durch die von der Hochfrequenzspule erzeugte Hochfrequenz leicht einer Induktion unterliegt, wie in Spalte 8, Zeile 45 bis 51 ausgeführt wird. Die Heating device of a relatively thin layer of carbon fiber felt and a provided around this felt layer layer of the carbon particles are made. The carbon fiber felt layer is, for example, 10 to 15 mm because it is easily subject to induction by the high frequency generated by the high frequency coil as shown in column 8, lines 45 to 51. The
BESTÄTIGUNGSKOPIE Wärmeisolierung dieser bekannten Heizvorrichtung ist in einem Rohr aus einem wärmebeständigen Material an dieses unmittelbar angrenzend vorgesehen. Das Rohr aus dem wärmebeständigen Material ist an seinen beiden voneinander axial abgewandten Enden durch Deckelelemente hermetisch dicht verschlossen. Das eine der beiden Deckelelemente ist mit einem Gaseinlass und einem Gasauslass für das Inertgas ausgebildet. Bei dem Inertgas handelt es sich bspw. um CONFIRMATION COPY Thermal insulation of this known heating device is provided in a tube made of a heat-resistant material to this immediately adjacent. The tube made of the heat-resistant material is hermetically sealed at both its ends remote from one another by cover elements. One of the two cover elements is formed with a gas inlet and a gas outlet for the inert gas. The inert gas is, for example, to
Stickstoff, Argon, Helium o.dgl.  Nitrogen, argon, helium or the like.
Diese vertikal orientierte Heizvorrichtung weist bezüglich ihrer Energie-Bilanz Mängel auf, wobei nicht verhehlt werden soll, dass ihre Energiebilanz besser ist als die Energiebilanz einer gattungsgemäßen Heizvorrichtung, die anstelle einer Hochfrequenz-Induktionsspule eine elektrische Widerstandsheizung verwendet. This vertically oriented heater has shortcomings in its energy balance, not to be concealed that its energy balance is better than the energy balance of a generic heater, which uses an electrical resistance heater instead of a high-frequency induction coil.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Energiebilanz mit konstruktiv einfachen Mitteln wesentlich verbessert ist. The invention has for its object to provide a heater of the type mentioned, in which the energy balance is significantly improved with structurally simple means.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 , d. h. dadurch gelöst, dass die Heizquelle von mindestens einer Mittel- bis This object is achieved by the features of claim 1, d. H. achieved in that the heat source of at least one middle to
Hochfrequenz-Induktionsspule gebildet ist, und dass an der Außenseite der Wärmeisolierung ein erstes und ein zweites Rohrelement aus für das High-frequency induction coil is formed, and that on the outside of the heat insulation, a first and a second tube element for the
Induktionsfeld der Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule transparentem Induction field of medium to high frequency induction coil transparent
Material vorgesehen sind, die voneinander durch einen Ringspalt beabstandet sind, der von dem Inertgas durchströmt wird. Material are provided, which are spaced from each other by an annular gap, which is traversed by the inert gas.
Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung verwendet als Heizquelle eine Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule. Im Frequenz-Bereich der Induktionsspule ist die erfindungsgemäß angewandte Wärmeisolierung transparent, d.h. eine The heating device according to the invention uses a medium to high frequency induction coil as a heating source. In the frequency range of the induction coil, the thermal insulation used in the invention is transparent, i. a
unerwünschte Dissipation des Induktionsfeldes in die Wärmeisolierung ist vernachlässigbar gering. unwanted dissipation of the induction field in the thermal insulation is negligible.
Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung das Inertgas nicht nur das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement sondern stromaufwärts vorher den Ringspalt zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement an der Außenseite der Wärmeisolierung durchströmt, wird in vorteilhafter Weise eine Energie- Ersparnis erzielt, weil kaltes Inertgas im besagten Ringspalt erwärmt wird, so dass es in das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement mit einer erhöhten Characterized in that in the heater according to the invention, the inert gas not only the central tubular induction heating but upstream before the Annular gap flows through between the first and the second pipe element on the outside of the heat insulation, an energy saving is achieved in an advantageous manner, because cold inert gas is heated in said annular gap, so that it in the central tubular induction heating with an increased
Temperatur eintritt und hier die gewünschte hohe Temperatur insbesondere zur Karbonisierung und/oder Grafitisierung des fadenförmigen  Temperature occurs and here the desired high temperature in particular for carbonization and / or graphitization of the filamentary
Faserausgangsmaterials mit insgesamt reduziertem Energieeinsatz erreicht.  Fiber starting material achieved with a total of reduced energy consumption.
Zur gezielten Führung des Inertgases durch den Ringspalt zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement hat es sich als vorteilhaft erwiesen wenn in dem besagten Ringspalt Gasführungselemente vorgesehen sind. Bei den For targeted guidance of the inert gas through the annular gap between the first and the second pipe element, it has proved to be advantageous if gas guide elements are provided in the said annular gap. Both
Gasführungselementen kann es sich um Führungsrippen, Noppen, o.dgl. handeln. Mit Hilfe der Gasführungselemente wird die Verweildauer des Inertgases im Gas guide elements may be guide ribs, knobs, or the like. act. With the help of the gas guide elements, the residence time of the inert gas in the
Ringspalt definiert vergrößert. Zu dieser Vergrößerung der Verweildauer ist die Vor-Erwärmung bzw. Erhitzung des Inertgases an der Austrittsstelle aus dem Ringspalt proportional. Annular gap defined enlarged. To this increase in the residence time, the preheating or heating of the inert gas at the exit point from the annular gap is proportional.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn das Inertgas durch den Ringspalt zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement und durch das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement im Gegenstrom hindurchgeleitet wird, d.h. In this case, it is particularly advantageous if the inert gas is passed through the annular gap between the first and the second tubular element and through the central tubular induction heating element in countercurrent, i.
wenn das Inertgas durch den Ringspalt in der einen axialen Richtung und im zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement in der axial entgegengesetzten Richtung hindurch geleitet wird. Diese Gegenstrom-Lenkung des Inertgases ist auf konstruktiv einfache Weise realisierbar. when the inert gas is passed through the annular gap in the one axial direction and in the central tubular induction heating element in the axially opposite direction. This countercurrent steering of the inert gas can be realized in a structurally simple manner.
Eine optimale Karbonisierung und/oder Grafitisierung des fadenförmigen Optimal carbonation and / or graphitization of the thread-like
Faserausgangsmaterials ist erfindungsgemäß dadurch erreichbar, dass das Inertgas durch das zentrale Induktionsheizelement in der einen axialen Richtung durchgeleitet und gleichzeitig das fadenförmige Faserausgangsmaterial in der entgegengesetzten Richtung durch das Induktionsheizelement hindurch bewegt wird. Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung kann dazu verwendet werden, mindestens einen Faserausgangsmaterial-Faden durch das zentrale rohrförmige Fiber starting material according to the invention can be achieved by passing the inert gas through the central induction heating element in one axial direction and at the same time moving the filamentary fiber starting material in the opposite direction through the induction heating element. The heating device according to the invention may be used to feed at least one fiber feedstock thread through the central tubular one
Induktionsheizelement hindurch zu bewegen. Unter Produktivitäts- Gesichtspunkten ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Heizvorrichtung dazu vorgesehen ist, dass eine Anzahl Faserausgangsmaterial-Fäden simultan durch das zentrale Induktions-Heizelement hindurch bewegt werden, wobei die Faserausgangsmaterial-Fäden voneinander beabstandet in einer Ebene oder in mehreren Ebenen liegen. Bei einer solchen Heizvorrichtung der zuletzt genannten Art kann das Induktionsheizelement einen kreisrunden oder einen ovalen  Induction heater to move through. From the point of view of productivity, it is advantageous if the heating device according to the invention is intended to simultaneously move a number of fiber starting material yarns through the central induction heating element, the fiber starting material yarns being spaced apart in one plane or in several planes. In such a heater of the latter type, the induction heater can be a circular or an oval
Ringquerschnitt aufweisen. Dementsprechend kann die das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement umgebende Wärmeisolierung eine kreisrunde oder eine an den ovalen Ringquerschnitt angepasste ovale Außenmantelfläche aufweisen.  Have ring cross section. Accordingly, the thermal insulation surrounding the central tubular induction heating element can have a circular or an oval outer lateral surface adapted to the oval ring cross section.
Als vorteilhaft hat es sich bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung, die als Heizquelle eine Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule verwendet, erwiesen, wenn die Wärmeisolierung aus einem Kohlenstofffaser-Filz besteht. Desgleichen ist es erfindungsgemäß möglich, dass die Wärmeisolierung eine Innenlage aus einem Kohlenstofffaser-Filz und eine Außenlage bspw. aus Al203-Fasern oder aus Al2O3 / Si02-Fasern aufweist. It has proved to be advantageous in the heating device according to the invention, which uses a medium to high frequency induction coil as the heating source, when the heat insulation consists of a carbon fiber felt. Likewise, it is possible according to the invention that the heat insulation, for example, an inner layer made of a carbon fiber felt and an outer layer. Of Al 2 0 3 fibers, or Al 2 O 3 / Si0 2 fibers.
Der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung kann in vorteilhafter Weise weiter verbessert, d.h. erhöht werden, wenn die Wärmeisolierung von dem zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement durch einen Ringspalt beabstandet ist, der von einer Teilmenge des Inertgases durchströmt wird. Dabei verläuft die Strömung des Inertgases in dem zuletzt genannten Ringspalt und die Strömung des Inertgases im zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement The efficiency of the heating device according to the invention can be further improved in an advantageous manner, i. be increased when the heat insulation is spaced from the central tubular induction heating element by an annular gap, which is traversed by a portion of the inert gas. In this case, the flow of the inert gas in the last-mentioned annular gap and the flow of the inert gas in the central tubular induction heating element
zweckmäßigerweise in die gleiche Richtung, d.h. in zueinander parallelen conveniently in the same direction, i. in parallel to each other
Richtungen. An den beiden voneinander axial abgewandten Enden des zentralen rohrförmigen Induktionsheizelementes und des ersten und zweiten Rohrelementes der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ist jeweils ein Deckelelement vorgesehen. Die beiden Deckelelemente sind an dem außenseitigen Rohrelement hermetisch dicht angebracht. Directions. At the two mutually axially remote ends of the central tubular induction heating element and the first and second tubular element of the heating device according to the invention a cover element is provided in each case. The two lid members are hermetically sealed to the outside tube member.
Als vorteilhaft hat es sich bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung erwiesen, wenn das eine Deckelelement zum Umlenken des Inertgases vom Ringspalt zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement zum zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement und das andere Deckelelement zum Einleiten des It has proved to be advantageous in the heating device according to the invention, when the one cover element for deflecting the inert gas from the annular gap between the first and the second pipe element to the central tubular induction heating element and the other cover element for introducing the
Inertgases in den Ringspalt zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement und zum Ausleiten des Inertgases aus dem zentralen rohrförmigen  Inertgases in the annular gap between the first and the second tubular element and for discharging the inert gas from the central tubular
Induktionsheizelement vorgesehen ist. Induction heating is provided.
An jedem der beiden Deckelelemente ist außenseitig vorzugsweise jeweils eine Schleuseneinrichtung für das zu karbonisierende und/oder zu grafitisierende fadenförmige Faserausgangsmaterial vorgesehen. On each of the two cover elements, a lock device is preferably provided on the outside for the filamentary fiber starting material to be carbonized and / or to be graphitized.
Die Deckelelemente sind zweckmäßigerweise jeweils mit einer Kühlvorrichtung ausgestattet. Als Kühlmedium kann bspw. Wasser zur Anwendung gelangen. The cover elements are expediently each equipped with a cooling device. For example, water can be used as the cooling medium.
Vorteilhaft ist es, wenn das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement aus CFC (= Carbon fiber reinforced carbon) besteht. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn es sich bei den zur Verstärkung eingesetzten Karbonfasern um It is advantageous if the central tubular induction heating element consists of CFC (= carbon fiber reinforced carbon). It is particularly advantageous when it comes to the carbon fibers used for reinforcement order
Endlosfasern handelt. Continuous fibers act.
Im zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement ist an den beiden voneinander axial abgewandten Endabschnitten zweckmäßigerweise jeweils eine In the central tubular induction heating element is expediently one at the two axially remote end portions
Strahlungsschirm-Lochscheibe vorgesehen, um mögliche Wärmeverluste im zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement zu minimieren und folglich den Wirkungsgrad der Heizvorrichtung zu optimieren. Dem gleichen Zweck kann es dienlich sein, wenn zu den beiden voneinander axial abgewandten Stirnseiten der Wärmeisolierung jeweils mindestens eine Strahlungsschirm-Ringscheibe benachbart ist. Die Deckelelemente der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung können bspw. aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, aus Edelstahl o.dgl. bestehen. Bei der Kühlung der Deckelelemente kann es sich bspw. um eine Wasserkühlung handeln, wie bereits ausgeführt worden ist. Radiation shield perforated disc provided to minimize possible heat losses in the central tubular induction heating element and thus to optimize the efficiency of the heater. For the same purpose, it may be useful if at least one radiation shielding ring disk is adjacent to each of the two end faces of the thermal insulation facing away from one another. The cover elements of the heating device according to the invention can, for example. From aluminum, an aluminum alloy, stainless steel or the like. consist. When cooling the cover elements, it may, for example, be a water cooling, as has already been stated.
Vorteilhaft kann es sein, wenn bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung zumindest das zur Wärmeisolierung benachbarte erste Rohrelement innenseitig und/oder außenseitig mit einer Infrarot-Reflexionsbeschichtung versehen ist. Bei der Infrarot-Reflexionsbeschichtung kann es sich um eine vollflächige oder um eine partielle Beschichtung handeln. Im Falle einer partiellen Beschichtung kann diese streifenförmig, gitterförmig, punktuell o.dgl. ausgebildet sein. It may be advantageous if, in the heating device according to the invention, at least the first tube element adjacent to the heat insulation is provided on the inside and / or outside with an infrared reflection coating. The infrared reflection coating can be full-surface or partial coating. In the case of a partial coating, this strip-like, lattice-shaped, punctiform or the like. be educated.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Further details, features and advantages will become apparent from the following description of a schematically illustrated in the drawing
Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung. Embodiment of the heating device according to the invention.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 halbseitig geschnitten, abschnittweise eine Ausführungsform der Figure 1 cut half-side, partially an embodiment of the
Heizvorrichtung, wobei die beiden voneinander axial abgewandten Heating device, wherein the two axially facing away from each other
Deckelelemente von dem selbsttragenden Zentralkörper der Heizvorrichtung axial beabstandet, teilweise aufgeschnitten gezeichnet sind,  Cover elements are axially spaced from the self-supporting central body of the heater, partially cut open,
Figur 2 halbseitig längsgeschnitten einen Abschnitt einer anderen Figure 2 half cut longitudinally a section of another
Ausführungsform des Zentralkörpers der Heizvorrichtung, und Embodiment of the central body of the heater, and
Figur 3 eine der Figur 2 ähnliche Darstellung noch einer anderen Ausführungsform des Zentralkörpers der Heizvorrichtung. Figur 1 zeigt schematisch eine Ausbildung der Heizvorrichtung 10 zur Herstellung von Kohlenstofffasern aus einem fadenförmigen Faserausgangsmaterial 12. Bei dem fadenförmigen Faserausgangsmaterial 12 handelt es sich um ein kohlenstoffhaltiges Fasermaterial geeignet zur Herstellung von Karbonfasern, vorzugsweise um ein Fasermaterial auf der Basis von PAN (=Polyacrylnitril). Figure 3 is a similar to Figure 2 representation of yet another embodiment of the central body of the heater. Figure 1 shows schematically an embodiment of the heating device 10 for the production of carbon fibers from a filamentary fiber starting material 12. The filamentary fiber starting material 12 is a Carbonaceous fiber material suitable for the production of carbon fibers, preferably a fiber material based on PAN (= polyacrylonitrile).
Fadenförmiges Faserausgangsmaterial wird zur Herstellung von Kohlenstofffasern in bekannter Weise in einem ersten Verfahrensschritt bei Temperaturen bis 400 °C oxidiert, anschließend bei 400 °C bis ca. 1600 °C karbonisiert und danach bei 1600 °C bis 2800 °C grafitisiert. Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung kommt insbesondere zum Karbonisieren des fadenförmigen Faserausgangsmaterials zur Anwendung. Es versteht sich jedoch, dass die erfindungsgemäße Heizvorrichtung bei entsprechender Dimensionierung der mindestens einen Mittel- bis Filamentary fiber starting material is oxidized for the production of carbon fibers in a known manner in a first process step at temperatures up to 400 ° C, then carbonized at 400 ° C to about 1600 ° C and then graphitized at 1600 ° C to 2800 ° C. The heating device according to the invention is used in particular for carbonizing the filamentary fiber starting material. It is understood, however, that the heater according to the invention with appropriate dimensioning of at least one middle to
Hochfrequenz-Induktionsspule auch zum Grafitisieren des fadenförmigen High-frequency induction coil also for graphitizing the filamentary
Faserausgangsmaterials zur Anwendung gelangen kann. Gegebenenfalls kann eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung zum Karbonisieren mit einer weiteren erfindungsgemäßen Heizvorrichtung zum Grafitisieren in Kombination zur Fiber starting material can be used. Optionally, a heating device according to the invention for carbonizing with another heating device according to the invention for graphitizing in combination with
Anwendung gelangen. Application reach.
Noch eine andere Möglichkeit besteht darin, die erfindungsgemäße Yet another possibility is the inventive
Heizvorrichtung mehrzonig zu gestalten, d.h. die Mittel- bis Hochfrequenz- Induktionsspule mehrteilig auszubilden, wobei mindestens eine Mittel- bis Heating device multi-zone, i. the central to high frequency induction coil form multiple parts, with at least one middle to
Hochfrequenz-Induktionsspule zum Karbonisieren und mindestens eine weitere Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule zum Grafitisieren des fadenförmigen Faserausgangsmaterials vorgesehen ist. High-frequency induction coil for carbonizing and at least one further middle to high-frequency induction coil for graphitizing the filamentary fiber starting material is provided.
Die Heizvorrichtung 10 weist ein zentrales rohrförmiges Induktionsheizelement 14 auf, durch das das fadenförmige Faserausgangsmaterial hindurch bewegt wird. Die Bewegungsrichtung des fadenförmigen Faserausgangsmaterials 12 ist durch den Pfeil 16 angedeutet. The heater 10 has a central tubular induction heating element 14 through which the filamentary fiber feedstock is moved. The direction of movement of the thread-like fiber starting material 12 is indicated by the arrow 16.
Das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement 14 besteht vorzugsweise aus CFC (=Carbon fiber reinforced carbon). Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn es sich bei den zur Verstärkung eingesetzten Karbonfasern um Endlosfasern handelt. Es versteht sich, dass auch andere das Induktionsfeld der Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule induktiv ankoppelnde, hitzebeständige Materialien, wie Wolfram o.dgl. zur Anwendung gelangen könnten. Im Vergleich zu solchen Materialien der zuletzt genannten Art weist CFC jedoch den erheblichen Vorteil eines geringen Anschaffungs-Preises auf. Das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement 14 ist von einer Wärmeisolierung 18 umgeben. Die Wärmeisolierung 18 besteht aus einem Kohlenstofffaser-Filz 20. The central tubular induction heating element 14 is preferably made of CFC (= carbon fiber reinforced carbon). It is particularly advantageous in this case if the carbon fibers used for reinforcement are endless fibers. It will be appreciated that other heat-resistant materials inductively coupling the induction field of the medium to high frequency induction coil, like tungsten or the like could be used. Compared to such materials of the latter type, however, CFC has the considerable advantage of a low purchase price. The central tubular induction heating element 14 is surrounded by a heat insulation 18. The thermal insulation 18 is made of a carbon fiber felt 20.
Außerhalb der Wärmeisolierung 18 aus Kohlenstofffaser-Filz 20 ist als Heizquelle eine Induktionsspule vorgesehen, bei der es sich um eine Mittel- bis Outside the heat insulation 18 of carbon fiber felt 20 is provided as a heat source, an induction coil, which is a middle to
Hochfrequenz-Induktionsspule 22 handelt, die bspw. mit einer Frequenz von ca. 5 kHz bis ca. 40 kHz betrieben wird, wobei es sich versteht, dass auch andere Frequenzen zur Anwendung gelangen können. Im angewandten Frequenzbereich ist die Wärmeisolierung 18 aus Kohlenstofffaser-Filz 20 für das von der  High-frequency induction coil 22 is, for example, operated at a frequency of about 5 kHz to about 40 kHz, it being understood that other frequencies can be applied. In the applied frequency range, the heat insulation 18 is made of carbon fiber felt 20 for that of the
Induktionsspule 22 generierte Induktionsfeld transparent, d. h. die Einkopplung des Induktionsfeldes in die Wärmeisolierung 18 ist vernachlässigbar gering. Induction coil 22 generated induction field transparent, d. H. the coupling of the induction field in the heat insulation 18 is negligible.
Das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement 14 wird zur Karbonisierung und/oder Grafitisierung des fadenförmigen Faserausgangsmaterials 12 von einem Inertgas durchströmt. Das ist durch die Pfeile 24 angedeutet. The central tubular induction heating element 14 is traversed by an inert gas for carbonization and / or graphitization of the filamentary fiber starting material 12. This is indicated by the arrows 24.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, wird das Inertgas durch das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement 14 in der durch die Pfeile 24 angedeuteten einen axialen Richtung durchgeleitet. Gleichzeitig wird das zu karbonisierende und/oder zu grafitisierende fadenförmige Ausgangsmaterial 12 in der durch den Pfeil 6 angedeuteten entgegengesetzten Richtung durch das zentrale rohrförmige As can be seen from Figure 1, the inert gas is passed through the central tubular induction heating element 14 in the direction indicated by the arrows 24 an axial direction. At the same time, the filamentary starting material 12 to be carbonized and / or graphitized becomes opposite in direction indicated by the arrow 6 through the central tubular one
Induktionsheizelement 14 hindurch bewegt. Induktionsheizelement 14 moves through.
Um erfindungsgemäß eine Heizvorrichtung 10 mit einem vergleichsweise hohen Wirkungsgrad zu erzielen, sind an der Außenseite der Wärmeisolierung 18 ein erstes Rohrelement 26 und ein davon radial beabstandetes zweites Rohrelement 28 vorgesehen, die aus einem für das Induktionsfeld der Induktionsspule 22 transparenten Material bestehen. Bei diesem Material handelt es sich bspw. um Quarzglas. Es ist auch möglich, dass das erste Rohrelement 26 bspw. aus Quarzglas und das zwei Rohrelement 28 aus Borosilikatglas besteht. In order to achieve a heating device 10 according to the invention with a comparatively high degree of efficiency, a first tube element 26 and a second tube element 28 radially spaced therefrom are provided on the outside of the heat insulation 18, which consist of a material transparent to the induction field of the induction coil 22. This material is, for example, to Quartz glass. It is also possible for the first tubular element 26 to consist, for example, of quartz glass and the two tubular element 28 to consist of borosilicate glass.
Die beiden Rohrelemente 26 und 28 sind voneinander durch einen Ringspalt 30 beabstandet. Der Ringspalt 30 wird von dem Inertgas durchströmt. Um die The two tube elements 26 and 28 are spaced from each other by an annular gap 30. The annular gap 30 is traversed by the inert gas. To the
Inertgas-Strömung im Ringspalt 30 definiert zu lenken und auf diese Weise die Verweildauer des Inertgases im Ringspalt 30 zu verlängern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im Ringspalt 30 eine Anzahl Gasführungselemente 32 vorgesehen sind. Die Gasführungselemente 32 bestehen zweckmäßigerweise aus demselben Material wie das erste und/oder zweite Rohrelement 28.  Inert gas flow defined in the annular gap 30 and in this way to extend the residence time of the inert gas in the annular gap 30, it has proved to be advantageous if a number of gas guide elements 32 are provided in the annular gap 30. The gas routing elements 32 are expediently made of the same material as the first and / or second tubular element 28.
Im Ringspalt 30 wird das Inertgas durch das Induktionsfeld der Mittel- bis In the annular gap 30, the inert gas through the induction field of the middle to
Hochfrequenz-Induktionsspule 22 erwärmt. Das erwärmte Inertgas wird dann in den Zentralraum 34 des rohrförmigen Induktionsheizelementes 14 eingeleitet. Das ist in Figur 1 durch den bogenförmigen Pfeil 36 angedeutet. Wie deutlich ersichtlich ist, wird das Inertgas durch den Ringspalt 30 zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement 26 und 28 in der durch den Pfeil 38 angedeuteten einen Richtung und anschließend durch das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement 14 in der durch die Pfeile 24 angedeuteten entgegengesetzten Richtung, d. h. im Gegenstrom, hindurch geleitet. High frequency induction coil 22 is heated. The heated inert gas is then introduced into the central space 34 of the tubular induction heating element 14. This is indicated in Figure 1 by the arcuate arrow 36. As can be clearly seen, the inert gas is introduced through the annular gap 30 between the first and second tubular members 26 and 28 in the one direction indicated by the arrow 38 and then through the central tubular induction heater 14 in the opposite direction indicated by the arrows 24, i , H. in countercurrent, passed through.
Insbesondere wenn es sich bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 0 um eine Heizvorrichtung bspw. für eine Laboranlage o.dgl. handelt, ist die In particular, when it comes to the heating device according to the invention 0 to a heater bspw. For a laboratory plant or the like. is the
Heizvorrichtung 10 für einen Faserausgangsmaterial-Faden 12 vorgesehen. Im industriellen Einsatz ist die Heizvorrichtung 10 vorzugsweise derartig ausgebildet, dass eine Anzahl Faserausgangsmaterial-Fäden 12 simultan durch das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement 14 hindurch bewegt werden können, wobei die Faserausgangsmaterial-Fäden 12 vorzugsweise voneinander beabstandet in mindestens einer gemeinsamen Ebene oder in mehreren voneinander geringfügig beabstandeten Ebenen liegen. Diese Ebene bzw. Ebenen sind zur Heater 10 for a fiber starting material yarn 12 is provided. In industrial use, the heater 10 is preferably configured such that a number of fiber feedstock filaments 12 can be simultaneously moved through the central tubular induction heating element 14, with the fibrous feedstock filaments 12 preferably spaced apart in at least one common plane or slightly spaced apart from one another Layers lie. These levels are to
Zeichnungsebene der Figur 1 senkrecht. Das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement 14 mit der Wärmeisolierung 18, dem ersten und den zweiten Rohrelement 26 und 28 und der Mittel- bis Drawing plane of Figure 1 perpendicular. The central tubular induction heating element 14 with the thermal insulation 18, the first and second tubular elements 26 and 28 and the middle to
Hochfrequenz-Induktionsspule 22 bilden einen selbsttragenden Zentralkörper 40 der Heizvorrichtung 10, an dessen voneinander axial abgewandten Enden 42, 44 jeweils ein Deckelelement 46, 48 vorgesehen ist. Die Deckelelemente 46 und 48 sind in Figur 1 nur sehr schematisch und vom Zentralkörper 40 beabstandet gezeichnet. Im zusammengebauten Zustand der Heizvorrichtung 10 sind die Deckelelemente 46, 48 an den Endabschnitten 50, 52 des außenseitigen zweiten Rohrelementes 28 hermetisch abdichtend angebracht. Das ist bspw. durch Dichtungswülste 54, 56 angedeutet, mit welchen die Deckelelemente 46, 48 versehen sind.  High-frequency induction coil 22 form a self-supporting central body 40 of the heating device 10, at whose mutually axially opposite ends 42, 44 each have a cover element 46, 48 is provided. The cover elements 46 and 48 are shown in Figure 1 only very schematically and spaced from the central body 40. In the assembled state of the heating device 10, the cover elements 46, 48 attached to the end portions 50, 52 of the outer side second tube member 28 hermetically sealing. This is, for example, indicated by sealing beads 54, 56, with which the cover elements 46, 48 are provided.
Das Deckelelement 46 ist zum Umlenken des Inertgases vom Ringspalt 30 zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement 26, 28 zum zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement 14, d.h. zum Umlenken in dessen The lid member 46 is for diverting the inert gas from the annular gap 30 between the first and second tube members 26, 28 to the central tubular induction heating element 14, i. to redirect in its
Zentralraum 34, wie es durch den bogenförmigen Pfeil 36 angedeutet ist, vorgesehen. Zu diesem Zwecke ist das Deckelelement 46 vorzugsweise mit einem (nicht gezeichneten) Umlenk-Hohlraum für das Inertgas ausgebildet. Das gegenüberliegende andere Deckelelement 48 ist zum Einleiten des Inertgases in den Ringspalt 30 zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement 26, 28 und zum Ausleiten des Inertgases aus dem Zentralraum 34 des zentralen rohrförmigen Induktionsheizelementes 14 vorgesehen. Zu diesem Zwecke ist das ebenfalls nur sehr schematisch gezeichnete Deckelelement 48 mit einem Einlass 58 für das Inertgas und Auslass 60 zum Ausleiten desselben versehen, wobei das Central space 34, as indicated by the arcuate arrow 36, is provided. For this purpose, the cover member 46 is preferably formed with a (not shown) deflection cavity for the inert gas. The opposite other lid member 48 is provided for introducing the inert gas into the annular gap 30 between the first and the second tube member 26, 28 and for discharging the inert gas from the central space 34 of the central tubular induction heating element 14. For this purpose, the cover element 48, which is also drawn only very schematically, is provided with an inlet 58 for the inert gas and outlet 60 for discharging the same, wherein the
Deckelelement 48 ebenfalls mit (nicht gezeichneten) Teilhohlräumen ausgebildet ist, welchen der Einlass 58 und der Auslass 60 zugeordnet sind. Cover member 48 is also formed with (not shown) partial cavities, which the inlet 58 and the outlet 60 are assigned.
Das Einleiten des Inertgases in das Deckelelement 48 ist durch den Pfeil 62 und das Ausleiten des Inertgases aus dem Deckelelement 48 ist durch den Pfeil 64 angedeutet. The introduction of the inert gas into the cover element 48 is indicated by the arrow 62 and the discharge of the inert gas from the cover element 48 is indicated by the arrow 64.
An das Deckelelement 46 ist außenseitig eine Schleuseneinrichtung 66 und am Deckelelement 48 ist außenseitig eine Schleuseneinrichtung 68 für das zu karbonisierende und/oder zu grafitisierende bzw. karbonisierte und/oder grafitisierte fadenförmige Faserausgangsmaterial 12 vorgesehen. Jedes To the cover member 46 is on the outside a lock device 66 and the cover member 48 is on the outside a lock device 68 for the carbonizing and / or to be graphitized or carbonized and / or graphitized filamentary fiber starting material 12 is provided. each
Deckelelement 46, 48 ist jeweils mit einer Kühlung 70 ausgebildet, bei der es sich bspw. um eine Wasserkühlung handelt. Mit der Bezugsziffer 72 ist jeweils ein Kühlmedium-Einlass und mit der Bezugsziffer 74 ein zum jeweiligen Kühlmedium- Einlass 72 zugehöriger Kühlmedium-Auslass bezeichnet.  Cover element 46, 48 is each formed with a cooling 70, which is, for example, is a water cooling. Reference numeral 72 denotes a cooling medium inlet and reference numeral 74 denotes a cooling medium outlet associated with the respective cooling medium inlet 72.
Das jeweilige Deckelelement 46, 48 ist innenseitig mit geringfügig The respective cover element 46, 48 is slightly on the inside
kegelstumpfförmig verjüngten Positionier- und Zentrierzapfen 76 versehen, die im zusammengebauten Zustand der Deckelelemente 46, 48 mit dem Zentralkörper 40 in den Ringspalt 30 zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement 26, 28 quasi spielfrei hineinragen. Die Deckelelemente 46, 48 sind innenseitig außerdem mit Positionier- und Zentrierzapfen 78 versehen, die gleichsam spielfrei mit dem zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement 14 im zusammengebauten Zustand der Heizvorrichtung 10 zusammenwirken. Truncated cone-shaped tapered positioning and centering 76, which protrude in the assembled state of the cover elements 46, 48 with the central body 40 in the annular gap 30 between the first and second tubular element 26, 28 quasi clearance. The cover elements 46, 48 are on the inside also provided with positioning and centering pins 78, which interact as it were without play with the central tubular induction heating element 14 in the assembled state of the heater 10.
Im zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement 14 ist an den beiden In the central tubular induction heating element 14 is at the two
voneinander axial abgewandten Endabschnitten jeweils eine Strahlungsschirm- Lochscheibe 80 vorgesehen, um die vom Induktionsheizelement 14 generierte Wärme im Zentralraum 34 zu lokalisieren. Zu den beiden voneinander axial abgewandten Stirnseiten 82 der Wärmeisolierung 18 ist jeweils mindestens eine Strahlungsschirm-Ringscheibe 84 benachbart. In Figur 1 sind jeweils zwei A radiation shield perforated disk 80 is provided in each case in each case in an axially opposite end section in order to localize the heat generated by the induction heating element 14 in the central space 34. At least one radiation screen ring disk 84 is adjacent to each of the two end faces 82 of the heat insulation 18, which faces away from one another axially. In FIG. 1, two are each
Strahlungsschirm-Ringscheiben 84 voneinander axial geringfügig beabstandet gezeichnet. Radiation shield washers 84 are axially spaced from each other axially.
Zumindest das zur Wärmeisolierung 18 benachbarte erste Rohrelement 26 kann innenseitig und oder außenseitig mit einer Infrarot-Reflexionsbeschichtung 86 versehen sein. Die Reflexionsbeschichtungen können vollflächig oder teilflächig ausgebildet sein. Im Falle einer partiellen Beschichtung kann diese bspw. At least the first pipe element 26 adjacent to the heat insulation 18 may be provided on the inside and / or on the outside with an infrared reflection coating 86. The reflection coatings can be formed over the whole area or part of the area. In the case of a partial coating, this example.
streifenförmig, gitterförmig, punktuell chaotisch oder in einem Rastergitter angeordnet ausgebildet sein. Mit der Bezugsziffer 88 sind axial orientierte Leistenelemente bezeichnet, mittels welchen die Windungen der Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule 22 miteinander verbunden und voneinander definiert beabstandet sind. In Figur 1 ist eine Ausbildung der Heizvorrichtung 10 schematisch gezeichnet, bei welcher die Wärmeisolierung 18 - wie erwähnt worden ist - aus einem be strip-shaped, grid-shaped, punctiform chaotic or arranged in a grid. The reference numeral 88 denotes axially oriented strip elements, by means of which the turns of the medium to high-frequency induction coil 22 are connected to each other and spaced apart from each other. In Figure 1, an embodiment of the heating device 10 is shown schematically, in which the heat insulation 18 - as has been mentioned - from a
Kohlenstofffaser-Filz 20 besteht. Demgegenüber verdeutlicht die Figur 2 halbseitig längsgeschnitten abschnittweise eine Ausbildung des Zentralkörpers 40, wobei die Wärmeisolierung 18 eine Innenlage 90 und eine Außenlage 92 aufweist. Die Innenlage 90 besteht aus einem Kohlenstofffaser-Filz 20 und die Außenlage 92 bspw. aus AI2O3-Fasem. Carbon fiber felt 20 exists. In contrast, Figure 2 illustrates half-side longitudinally sectionally a portion of the central body 40, wherein the heat insulation 18 has an inner layer 90 and an outer layer 92. The inner layer 90 consists of a carbon fiber felt 20 and the outer layer 92, for example. Al 2 O 3 -Fasem.
Gleiche Einzelheiten sind in Figur 2 mit denselben Bezugsziffern wie in Figur 1 bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit Figur 2 alle Einzelheiten noch einmal detailliert zu beschreiben. The same details are indicated in FIG. 2 with the same reference numerals as in FIG. 1, so that it is not necessary to describe all details in detail again in connection with FIG.
Figur 3 verdeutlicht in einer der Figur 2 ähnlichen halbseitigen FIG. 3 illustrates in a half-side similar to FIG
Längsschnittdarstellung einen Abschnitt des selbsttragenden Zentralkörpers 40 der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 2 schematisch verdeutlichten Ausführungsform dadurch, dass die Wärmeisolierung 18 von dem zentralen rohrförmigen Longitudinal sectional view of a portion of the self-supporting central body 40 of the heating device according to the invention. This embodiment differs from the embodiment schematically illustrated in FIG. 2 in that the heat insulation 18 differs from the central tubular one
Induktionsheizelement 14 durch einen Ringspalt 94 beabstandet ist, der von dem Inertgas durchströmt wird. Das ist durch den Pfeil 96 angedeutet. Gleiche Einzelheiten sind auch in Figur 3 mit denselben Bezugsziffern wie in den Figuren 1 und 2 bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit Figur 3 alle Einzelheiten noch einmal detailliert zu beschreiben. Induction heating element 14 is spaced by an annular gap 94, which is traversed by the inert gas. This is indicated by the arrow 96. The same details are also indicated in Figure 3 with the same reference numerals as in Figures 1 and 2, so that it is unnecessary, in conjunction with Figure 3, to describe all the details again in detail.
Bezugszifferliste: Reference number list:
10 Heizvorrichtung (für 12)  10 heating device (for 12)
12 fadenförmiges Faserausgangsmaterial  12 filamentary fiber starting material
14 zentrales rohrförmiges Induktionsheizelement (von 10) 16 Pfeil/ Bewegungsrichtung (von 12) 14 central tubular induction heating element (out of 10) 16 arrow / direction (of 12)
18 Wärmeisolierung (von 10 für 14)  18 heat insulation (from 10 for 14)
20 Kohlenstofffaser-Filz (von 18)  20 carbon fiber felt (from 18)
22 Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule (von 10 für 14) 22 medium to high frequency induction coil (from 10 to 14)
24 Pfeil/ Inertgas (für 12) 24 arrow / inert gas (for 12)
26 erstes Rohrelement (von 10)  26 first pipe element (of 10)
28 zweites Rohrelement (von 10)  28 second pipe element (of 10)
30 Ringspalt (zwischen 26 und 28)  30 annular gap (between 26 and 28)
32 Gasführungselemente (in 30)  32 gas guide elements (in 30)
34 Zentralraum (von 14)  34 central room (out of 14)
36 bogenförmiger Pfeil (zwischen 30 und 34)  36 arcuate arrow (between 30 and 34)
38 Pfeil (in 30)  38 arrow (in 30)
40 selbsttragender Zentralkörper (von 10)  40 self-supporting central body (out of 10)
42 Ende (von 40)  42 finish (out of 40)
44 Ende (von 40)  44 end (from 40)
46 Deckelelement (bei 42)  46 cover element (at 42)
48 Deckelelement (bei 44)  48 cover element (at 44)
50 Endabschnitt (von 28)  50 end section (from 28)
52 Endabschnitt (von 28)  52 end section (from 28)
54 Dichtungswulst (von 46 für 50)  54 sealing bead (from 46 for 50)
56 Dichtungswulst (von 48 für 52)  56 sealing bead (from 48 for 52)
58 Einlass (an 48)  58 inlets (at 48)
60 Auslass (an 48)  60 outlet (at 48)
62 Pfeil (zwischen 58 und 30 bei 52)  62 arrow (between 58 and 30 at 52)
64 Pfeil (zwischen 34 und 60)  64 arrow (between 34 and 60)
66 Schleuseneinrichtung (an 46, 48)  66 lock device (at 46, 48)
68 Schleuseneinrichtung (an 48, 48)  68 lock device (at 48, 48)
70 Kühlvorrichtung (von 46, 48)  70 cooling device (from 46, 48)
72 Kühlmedium-Einlass (an 46 für 70)  72 cooling medium inlet (at 46 for 70)
74 Kühlmedium-Auslass (an 46 für 70)  74 cooling medium outlet (at 46 for 70)
76 Positionier- und Zentrierzapfen (an 46, 48 für 32)  76 positioning and centering pins (at 46, 48 for 32)
78 Positionier- und Zentrierzapfen (an 46, 48 für 14)  78 positioning and centering pins (at 46, 48 for 14)
80 Strahlungsschirm-Lochscheibe (in 34) Stirnseite (von 18) 80 radiant screen perforated disc (in 34) Front side (from 18)
Strahlungsschirm-Ringscheibe (bei 82)  Radiation shield washer (at 82)
Infrarot-Reflexionsbeschichtung (von 26 und/oder 28) Infrared reflection coating (from 26 and / or 28)
Leistenelement (von 22) Strip element (from 22)
Innenlage (von 18)  Inner layer (from 18)
Außenlage (von 18)  Outer layer (from 18)
Ringspalt (zwischen 14 und 18)  Annular gap (between 14 and 18)
Pfeil (in 94)  Arrow (in 94)

Claims

Patentansprüche . Heizvorrichtung zur Herstellung von Kohlenstofffasern aus einem fadenförmigen Faserausgangsmaterial (12), wobei die Heizvorrichtung (10) ein zentrales rohrförmiges Induktionsheizelement (14) aufweist, durch das das Faserausgangsmaterial (12) hindurchbewegt wird, das rohrförmige Claims. A heating device for producing carbon fibers from a filamentary fiber starting material (12), the heating device (10) having a central tubular induction heating element (14) through which the fiber starting material (12) is moved, the tubular one
Induktionsheizelement (14) von einer Wärmeisolierung (18) umgeben ist, als Heizvorrichtung eine Induktionsspule außerhalb der Wärmeisolierung (18) vorgesehen ist, und das zentrale Induktionsheizelement (14) insbesondere zur Karbonisierung und/oder Grafitisierung des Faserausgangsmaterials (12) von einem Inertgas durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet,  Induction heating element (14) is surrounded by a heat insulation (18), is provided as a heating device, an induction coil outside the heat insulation (18), and the central induction heating element (14) in particular for carbonization and / or graphitization of the fiber starting material (12) is flowed through by an inert gas , characterized,
dass die Heizquelle von mindestens einer Mittel- bis Hochfrequenz- Induktionsspule (22) gebildet ist, und dass an der Außenseite der in that the heating source is formed by at least one medium to high frequency induction coil (22), and in that on the outside of the
Wärmeisolierung (18) ein erstes und ein zweites Rohrelement (26, 28) aus für das Induktionsfeld der Induktionsspule (22) transparentem Material vorgesehen sind, die voneinander durch einen Ringspalt (30) beabstandet sind, der von dem Heat insulation (18) a first and a second tubular element (26, 28) are provided for the induction field of the induction coil (22) transparent material, which are spaced from each other by an annular gap (30), of the
Inertgas durchströmt wird. Inert gas is flowed through.
2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, 2. Heating device according to claim 1, characterized in that
dass im Ringspalt (30) zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement (26, 28) Gasführungselemente (32) vorgesehen sind. in that gas guide elements (32) are provided in the annular gap (30) between the first and the second tubular element (26, 28).
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, 3. Heating device according to claim 1, characterized in that
dass das Inertgas durch den Ringspalt (30) zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement (26, 28) und durch das zentrale rohrförmige that the inert gas passes through the annular gap (30) between the first and second tubular members (26, 28) and through the central tubular one
Induktionsheizelement (14) im Gegenstrom hindurchgeleitet wird. Induction heating element (14) is passed in countercurrent.
4. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, 4. Heating device according to claim 1, characterized in that
dass das Inertgas durch das zentrale Induktionsheizelement (14) in der einen axialen Richtung durchgeleitet und gleichzeitig das insbesondere zu that the inert gas is passed through the central induction heating element (14) in the one axial direction and at the same time the particular
grafitisierende fadenförmige Faserausgangsmaterial (12) in der graphitizing filamentary fiber starting material (12) in the
entgegengesetzten Richtung durch das Induktionsheizelement (14) hindurch bewegt wird. opposite direction through the induction heating (14) is moved therethrough.
5. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Faserausgangsmaterial-Faden (12) durch das zentrale Induktionsheizelement (14) hindurch bewegt wird. 5. Heating device according to claim 1, characterized in that at least one fiber starting material thread (12) through the central induction heating element (14) is moved therethrough.
6. Heizvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, 6. Heating device according to claim 5, characterized in that
dass eine Anzahl Faserausgangsmaterial-Fäden (12) simultan durch das zentrale Induktionsheizelement (14) hindurch bewegt werden, wobei die  a number of fiber source filaments (12) are simultaneously moved through the central induction heating element (14), the
Faserausgangsmaterial-Fäden (12) voneinander beabstandet in einer Ebene oder in mehreren Ebenen liegen. Fiber starting material threads (12) are spaced apart in one plane or in multiple planes.
7. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, 7. Heating device according to claim 1, characterized in that
dass die Wärmeisolierung (18) aus einem Kohlenstofffaser-Filz (20) besteht. in that the thermal insulation (18) consists of a carbon fiber felt (20).
8. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, 8. Heating device according to claim 1, characterized in that
dass die Wärmeisolierung (18) eine Innenlage (90) aus einem Kohlenstofffaser- Filz (20) und eine Außenlage (92) aus AI2O3-Fasem oder aus Al203 / SiO2-Fasern aufweist. in that the thermal insulation (18) has an inner layer (90) of a carbon fiber felt (20) and an outer layer (92) of Al 2 O 3 fibers or of Al 2 O 3 / SiO 2 fibers.
9. Heizvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolierung (18) von dem zentralen rohrförmigen 9. Heating device according to claim 7 or 8, characterized in that the heat insulation (18) of the central tubular
Induktionsheizelement (14) durch einen Ringspalt (94) beabstandet ist, der von dem Inertgas durchströmt wird. Induction heating element (14) is spaced by an annular gap (94), which is traversed by the inert gas.
10. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, 10. Heating device according to claim 1, characterized in that
dass an den beiden voneinander axial abgewandten Enden (42, 44) des zentralen rohrförmigen Induktionsheizelementes (14) und des ersten und zweiten that at the two mutually axially opposite ends (42, 44) of the central tubular induction heating element (14) and the first and second
Rohrelementes (26, 28) jeweils ein Deckelelement (46, 48) vorgesehen ist. Pipe element (26, 28) each have a cover element (46, 48) is provided.
11. Heizvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, 11. Heating device according to claim 10, characterized in that
dass das eine Deckelelement (46) zum Umlenken des Inertgases vom Ringspalt (30) zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement (26, 28) zum zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement (14) und das andere Deckelelement (48) zum Einleiten des Inertgases in den Ringspalt (30) zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement (26, 28) und zum Ausleiten des Inertgases aus dem zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement (14) vorgesehen ist. in that the one cover element (46) for diverting the inert gas from the annular gap (30) between the first and the second tubular element (26, 28) to the central tubular induction heating element (14) and the other cover element (48) Introducing the inert gas into the annular gap (30) between the first and second tubular elements (26, 28) and for discharging the inert gas from the central tubular induction heating element (14).
12. Heizvorrichtung nach Anspruch 10 oder 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an jedem der beiden Deckelelemente (46, 48) außenseitig jeweils eine Schleuseneinrichtung (66, 68) für das fadenförmige Faserausgangsmaterial (12) vorgesehen ist. 12. Heating device according to claim 10 or 1, characterized in that on each of the two cover elements (46, 48) on the outside in each case a lock device (66, 68) is provided for the filamentary fiber starting material (12).
13. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch 13. Heating device according to one of claims 10 to 12, characterized
gekennzeichnet, in
dass die Deckelelemente (46, 48) jeweils mit einer Kühlvorrichtung (70) ausgebildet sind. in that the cover elements (46, 48) are each formed with a cooling device (70).
14. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, 14. Heating device according to claim 1, characterized in that
dass das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement (14) aus CFC (= Carbon fiber reinforced carbon) besteht, wobei die zur Verstärkung eingesetzten that the central tubular induction heating element (14) consists of CFC (= carbon fiber reinforced carbon), the reinforcement used for reinforcement
Karbonfasern von Endlosfasern gebildet sind. 5. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, Carbon fibers are formed by continuous fibers. 5. Heating device according to claim 1, characterized in that
dass im zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement (14) an den beiden voneinander axial abgewandten Endabschnitten jeweils eine Strahlungsschirm- Lochscheibe (80) vorgesehen ist. 16. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, a radiation shield perforated disc (80) is provided in each case in the central tubular induction heating element (14) at the two mutually axially remote end sections. 16. Heating device according to claim 1, characterized in that
dass zu den beiden voneinander axial abgewandten Stirnseiten (82) der that the two axially facing away from each other end faces (82) of the
Wärmeisolierung (18) jeweils mindestens eine Strahlungsschirm-Ringscheibe (84) benachbart ist. 17. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, Heat insulation (18) each at least one radiation shield ring disk (84) is adjacent. 17. Heating device according to claim 1, characterized in that
dass zumindest das zur Wärmeisolierung (18) benachbarte erste Rohrelement (26) innenseitig und/oder außenseitig mit einer Infrarot-Reflexionsbeschichtung (86) versehen ist. in that at least the first tube element (26) adjacent to the heat insulation (18) is provided on the inside and / or outside with an infrared reflection coating (86).
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