WO2020030211A1 - Behälter, ofen und verfahren zur wärmebehandlung eines pulvergemisches - Google Patents

Behälter, ofen und verfahren zur wärmebehandlung eines pulvergemisches Download PDF

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WO2020030211A1
WO2020030211A1 PCT/DE2019/100614 DE2019100614W WO2020030211A1 WO 2020030211 A1 WO2020030211 A1 WO 2020030211A1 DE 2019100614 W DE2019100614 W DE 2019100614W WO 2020030211 A1 WO2020030211 A1 WO 2020030211A1
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WO
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container
spacers
foot
support
head
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PCT/DE2019/100614
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Arian Esfehanian
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Eisenmann Se
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D5/00—Supports, screens, or the like for the charge within the furnace
    • F27D5/0006—Composite supporting structures
    • F27D5/0012—Modules of the sagger or setter type; Supports built up from them
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D5/00—Supports, screens, or the like for the charge within the furnace
    • F27D5/0006—Composite supporting structures
    • F27D5/0018—Separating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D5/00—Supports, screens, or the like for the charge within the furnace
    • F27D5/0068—Containers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
    • C21D9/0025—Supports; Baskets; Containers; Covers

Definitions

  • the present invention relates to a container for storing a
  • the invention further relates to an oven and a method for the heat treatment of a powder mixture.
  • powder mixtures are heat-treated in the containers mentioned at the beginning (also called Saggar).
  • the containers are made of ceramics or mullite materials because these materials have good heat resistance and because the containers are large in the furnace
  • FIG. 1 shows a typical arrangement of three containers 1 known from the prior art, in each of which a powder bed 4 made of a powder mixture is arranged and which are stacked directly above one another in order to increase the throughput during the firing process in the furnace, so that and top edges of the container 1 contact points 2 arise. So that on the one hand the process gas necessary for the reaction can be led to the powder mixture and, on the other hand, exhaust gases arising within the container 1 can be removed and so that after the heat treatment an automatic gripping of each individual container 1 is possible, the containers 1 have recesses 3, which the
  • the object of the present invention to provide a container, an oven and a method with which the aforementioned problems are at least partially eliminated.
  • the throughput per unit of time is to be increased and the automatic removal of the containers is to be simplified.
  • Powder mixture can be increased.
  • the invention there are several receptacles for the releasable attachment of spacers
  • Contactless stacking is understood to mean that two containers arranged one above the other do not touch and do not form any direct contact points, thus avoiding the risk of sticking during the firing process in the furnace. The touching against it
  • Spacers are made of a material that is chemically more stable than the containers, so that no sticking occurs at the contact points. Because the mass of the containers is no longer carried by the lower containers due to the contactless stacking, but because the spacers each carry the load
  • the mass to be carried of each container is reduced to its own weight and the mass of the powder mixture.
  • the amount of powder mixture per container can be increased significantly, which leads to a significant increase in throughput per unit of time.
  • the lower total mass of a container to be carried leads to a lower mechanical
  • the spaced-apart storage of the containers from one another creates a comparatively larger gap between two containers, over which any reaction-related waste gases can be removed better and via which the process gas can be better guided to the powder mixture.
  • the distance also allows more effective heat transfer within the furnace. Outside the oven, the detachable connection between the container and the spacer remains until either the container or the spacer is damaged or worn. In this case, a simple manual or automatic exchange is possible through the detachable connection.
  • the container is delimited by a side wall with a lower edge and an upper edge, which has a plurality of receptacles for receiving the spacers, which pass through the wall from the lower edge to the upper edge, the container preferably being in one piece is designed.
  • a one-piece design is to be understood to mean that the container is not made of loose or
  • the container is preferably rectangular in cross section and the receptacles are introduced in the corners of the wall.
  • the receptacles can be closed in the radial direction, whereby the receptacles are completely inserted into the wall of the container and only open the wall at the upper edge and at the lower edge.
  • the receptacles can have lateral openings with an opening width in the radial direction.
  • Recordings can have any cross-section per se, in particular an angular, rectangular or round cross-section. If the receptacles are designed as bores with a round cross section, the opening widths of the lateral openings are smaller than the inside diameter of the bores.
  • the recordings allow the detachable mounting of the spacers, which are each a support and
  • the support can be inserted into a receptacle of the container.
  • the foot and / or the head of a spacer is widened compared to the associated support.
  • the foot section and / or the head section is
  • the support for forming a head section and / or a foot section is only elongated.
  • the supports are essentially cylindrical and are adapted to the receptacles within the container in cross-section and in the fleas.
  • the spacers in the assembled state on the wall of the container are provided.
  • the feet or the foot sections and the heads or the head sections are arranged on the sections of the supports projecting beyond the wall. Due to the spacers / supports that penetrate the entire wall, the containers rest exclusively on the spacers, so that the lowest spacers carry the mass of all the containers and spacers arranged above them.
  • a first preferred embodiment provides that the support of a spacer is formed in two pieces and has a lower support part with one foot and can be inserted into the bore on the lower edge of the wall.
  • An upper support part has a head and can be inserted into the hole on the upper edge of the wall.
  • the lower and the upper support part can be detachably connected to one another within the bore for locking the spacer.
  • Bayonet connection may be provided.
  • the supports of the spacers can be formed in one piece and can be locked within a bore.
  • a spacer with a support, a widened foot and a head section or a spacer with a support, a widened head and a foot section can preferably be locked within the bore by a split pin, a latching connection or comparable fastening means.
  • a spacer with a one-piece support, a head and a foot can be used for detachable and captive storage in the bore
  • the bores can also have lateral openings which extend parallel to the longitudinal axis of the bores and which
  • Such bores are used for the detachable connection of spacers, the supports of which each have two parallel guide surfaces which are connected to one another via part-cylindrical sliding surfaces, so that the supports can be inserted into the bores through the lateral openings in the bores and here by rotating the supports about the longitudinal axis are positively mounted.
  • the opening width of the lateral opening of the bores is adapted to the distance between the sliding surfaces of the supports.
  • the supports are positively mounted within the bores and the part-cylindrical sliding surfaces lie against the inner walls of the bores.
  • spacers can also be used, the one-piece supports of which are permanently connected to the feet and heads.
  • such recesses and elevations can be annular or circular grooves and tongues, which form a plug connection of two spacers arranged one above the other.
  • the spacers in particular the supports and / or the heads and / or the feet, preferably consist of high-strength and dense perforated ceramic materials, in particular of aluminum oxide (Al2O3), which preferably has a porosity of less than 5%. This means that the spacers are chemically and mechanically much more stable than the containers made of ceramic or mullite material.
  • Al2O3 aluminum oxide
  • FIG. 3a, b detailed views of containers with one-piece spacers
  • Fig. 4a-e detailed views of containers with laterally open receptacles
  • Fig. 4f g cross-sectional views of a spacer
  • FIG. 4h detailed views of stacked containers
  • FIGS. 2a, b A first embodiment of the invention is shown in FIGS. 2a, b.
  • the containers 10 shown here are each designed in one piece and have a bottom 11 and a wall 12, so that the containers 10 are designed in the form of a shell for receiving a powder mixture.
  • the wall 12 has one Lower edge 13 and an upper edge 14 and is penetrated by recordings in the form of bores 15 between them.
  • the bores 15 serve to receive a spacer 16, which is formed in two pieces in the exemplary embodiment shown and a support 17 comprising a lower support part 18 and an upper one
  • the lower support part 18 is connected to a foot 20, while the upper support part 19 is connected to a head 21.
  • Spacer 16 releasably connect to the container 10, the lower
  • Support part 18 inserted from below into a bore 15.
  • the upper support part 19 is inserted at the upper edge 14 into the bore 15 until the upper and lower support parts 18, 19 abut.
  • the support parts 18, 19 can be detachably connected to one another via suitable releasable connecting means, for example via a screw connection or via a bayonet connection. After the spacers 16 have been fastened, a plurality of containers 10 can be
  • FIG. 2b shows a stack of three containers 10 according to the invention, between which a larger distance A is formed compared to the prior art for supplying process gas and for removing reaction-related gases. Furthermore, it can already be clearly seen in FIG. 2 b that the total mass of all containers 10 is borne by the spacers 16, because these hold the bores 15 in FIG. 2b
  • the bottom container 10 therefore only carries its own mass and therefore not the mass of the containers 10 arranged above it.
  • FIG. 3a and b show further alternative configurations of containers 10 with spacers 16, which are arranged in a laterally closed bore 15.
  • the spacer 16 is inserted into the bore 15 at the lower edge 13 until the foot 20 arranged on the support 17 on
  • Head section 22 because the support 17 is not connected to a separate and widened head there.
  • the spacer 16 is in this position according to FIG. 3a a split pin 23 and according to FIG. 3b fastened with a snap connection 24.
  • the head section 22 of the support 17 engages in a recess 25 in the foot 20, so that a lateral displacement is prevented by a form-fitting plug connection.
  • the cross bores for receiving the split pin 23 within the wall 12 and / or within the support 17 are so large that in the stacked state no force is exerted on the wall of the
  • Spacer 16 or the support 17 slips out of the receptacle when lifting a container 10.
  • the support 17 can also be inserted at the upper edge 14 into the bore 15 of the container 10, so that the spacer 16 has a head 21 and a foot section which is on the
  • 4a-h show an alternative to FIGS. 2a, b and 3a, b design of containers 10 with a lateral opening 35 of the receptacle designed as a bore 15.
  • 4a shows a top view of a container 10 in the wall 12 of which a bore 15 is made.
  • the bore 15 is open to the side and has an opening width B that is less than the diameter D of the bore 15.
  • a support 17 of a spacer 16 laterally
  • Spacer 16 has a head 21 and a foot 20, which are connected to one another by the support 17.
  • the support 17 has parallel guide surfaces 26 which are connected to one another via part-cylindrical sliding surfaces 27.
  • Guide surfaces 26 are spaced so far apart that they allow insertion of the support 17 into the bore 15, which is shown in particular in FIGS. 4b and 4c.
  • the spacer 16 is locked within the bore 15 by rotating the support 17 about the longitudinal axis (FIG. 4d, e).
  • Key surfaces 34 are formed, which form a contact surface for a screwing tool.
  • laterally open holes 15 allows
  • one-piece spacers 16 which not only have a one-piece support 17, but are also connected in one piece to the head 21 and the foot 20.
  • the spacers 16 can be inserted manually or automatically into the receptacles by means of a robot and locked therein.
  • 4h shows a detailed view of stacked containers 10, each of which is connected to a spacer 16 with lateral guide surfaces 26, which rest in laterally open bores 15 and are locked therein by a positive connection.
  • FIG. 5 a shows the automatic loading of a furnace 28 with containers 10 and the automatic removal of the containers 10 by a robot 29, 30 in each case.
  • a first robot 29 On the left side of the furnace 28 there is a first robot 29 which stacks several containers 10 filled with a powder mixture.
  • three containers 10 stacked one above the other are then introduced into the furnace 28 by a suitable transport device 31 in the transport direction 32.
  • the powder mixture is treated with heat in accordance with the specified processes, before each container 10 is individually picked up by a further robot 30 on the right-hand side of the furnace 28 and fed to further transport.
  • Fig. 5b shows a cross section of the furnace 28 in the transport direction 32 and illustrates the advantages of the spaced storage of the container 10, because there is a larger distance A between them by the spacer 16, so that process gases are effectively supplied and any reaction gases effectively through a corresponding opening 33 Floor or on the wall of the furnace 28 can be removed. Furthermore, the comparatively larger distance A results in a more effective one

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter zur Lagerung eines Pulvergemisches während einer Wärmebehandlung in einem Ofen. Ferner betrifft die Erfindung einen Ofen und ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Pulvergemisches. Um einen Behälter anzugeben, mit dem insbesondere der Durchsatz pro Zeiteinheit erhöht werden kann und eine automatische Entnahme der Behälter vereinfacht wird, sind erfindungsgemäß mehrere Aufnahmen zur lösbaren Befestigung von Abstandhaltern vorgesehen, die im montierten Zustand ein berührungsloses Stapeln mehrerer Behälter übereinander erlauben.

Description

Behälter, Ofen und Verfahren zur Wärmebehandlung eines Pulverqemisches
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter zur Lagerung eines
Pulvergemisches während einer Wärmebehandlung in einem Ofen.
Die Erfindung betrifft ferner einen Ofen und ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Pulvergemisches.
In vielen Bereichen der Pulverchemie und insbesondere bei der Herstellung von Kathodenmaterial für Batterien werden Pulvergemische in den eingangs genannten Behältern (auch Saggar genannt) wärmebehandelt. Die Behälter bestehen dabei aus Keramiken oder aus mullitischen Werkstoffen, weil diese Materialien eine gute Hitzebeständigkeit besitzen und weil die Behälter im Ofen großen
Temperaturgradienten ausgesetzt sind. Allerdings sind die chemische Beständigkeit und die mechanische Festigkeit von mullitischen Behältern gering, womit diese Behälter insbesondere in chemisch aggressiven Atmosphären und in Kontakt mit reaktionsfreudigen Materialien empfindlich und daher nachteilbehaftet sind.
Fig. 1 zeigt eine typische Anordnung von drei nach dem Stand der Technik bekannten Behältern 1 , in denen jeweils ein Pulverbett 4 aus einem Pulvergemisch angeordnet ist und die zur Erhöhung des Durchsatzes während des Brennprozesses im Ofen unmittelbar übereinandergestapelt werden, so dass an den Unter- und Oberkanten der Behälter 1 Kontaktstellen 2 entstehen. Damit einerseits das für die Reaktion notwendige Prozessgas zu dem Pulvergemisch geführt werden kann und andererseits innerhalb der Behälter 1 entstehende Abgase abgeführt werden können und damit nach der Wärmebehandlung ein automatisches Greifen jedes einzelnen Behälters 1 möglich ist, besitzen die Behälter 1 Ausnehmungen 3, die den
Innenraum der Behälter 1 zum Ofen hin öffnen.
Das Übereinanderstapeln der Behälter führt bei den unteren Behältern zu hohen mechanischen Druckspannungen und zu einer limitierten Lebensdauer der Behälter, weil sich diese verformen und gelegentlich reißen. Die Menge an Pulver pro Behälter und mithin der Durchsatz pro Zeiteinheit ist daher begrenzt. Ferner führt die
Kombination aus Druck, Temperatur und chemischen Einflüssen auf die Behälter gelegentlich zu einem zumindest partiellen Verkleben an den Kontaktstellen, was die Entnahme der Behälter insbesondere mit einem Roboter vor große Probleme stellt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Behälter, einen Ofen und ein Verfahren anzugeben, mit dem die vorgenannten Probleme zumindest teilweise behoben werden. Insbesondere soll der Durchsatz pro Zeiteinheit erhöht werden und es soll die automatische Entnahme der Behälter vereinfacht werden. Ferner soll die Lebensdauer der Behälter und die Effektivität bei der Wärmebehandlung des
Pulvergemisches erhöht werden.
Diese Aufgabe wird durch den Behälter nach Anspruch 1 , den Ofen nach
Anspruch 1 1 und das Verfahren nach Anspruch 12 gelöst. Erfindungsgemäß sind hierzu mehrere Aufnahmen zur lösbaren Befestigung von Abstandhaltern
vorgesehen, die im montierten Zustand ein berührungsloses Stapeln mehrerer Behälter übereinander erlauben. Unter berührungslosem Stapeln ist dabei zu verstehen, dass sich zwei übereinander angeordnete Behälter nicht berühren und keine unmittelbaren Kontaktstellen bilden, womit die Gefahr des Verklebens beim Brennprozess im Ofen vermieden ist. Die sich demgegenüber berührenden
Abstandhalter sind aus einem Material gefertigt, das chemisch stabiler ist als die Behälter, so dass an den Kontaktstellen keine Verklebungen auftreten. Weil die Masse der Behälter durch das berührungslose Stapeln nicht mehr von den unteren Behältern getragen wird, sondern weil die Abstandhalter jeweils die tragende
Funktion übernehmen, reduziert sich die zu tragende Masse jedes Behälters auf das Eigengewicht und die Masse der Pulvermischung. Flierdurch kann die Menge an Pulvergemisch pro Behälter deutlich erhöht werden, was zu einer signifikanten Erhöhung des Durchsatzes pro Zeiteinheit führt. Ferner führt die geringere zu tragende Gesamtmasse eines Behälters zu einer geringeren mechanischen
Belastung und mithin zu einer deutlichen Steigerung der Lebensdauer des Behälters. Schließlich entsteht durch die beabstandete Lagerung der Behälter zueinander ein vergleichsweise größerer Spalt zwischen jeweils zwei Behältern, über den etwaige reaktionsbedingte Abgase besser abgeführt werden können und über den das Prozessgas besser zu dem Pulvergemisch geführt werden kann. Zudem erlaubt der Abstand eine effektivere Wärmeübertragung innerhalb des Ofens. Außerhalb des Ofens bleibt die lösbare Verbindung zwischen Behälter und Abstandhalter solange bestehen, bis entweder die Behälter oder der Abstandhalter beschädigt oder verschlissen ist. In diesem Fall ist ein einfacher manueller oder automatischer Austausch durch die lösbare Verbindung möglich.
Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden sowie in den Unteransprüchen beschrieben.
Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Behälter durch eine seitliche Wandung mit einer Unterkante und einer Oberkante begrenzt ist, die zur Aufnahme der Abstandhalter mehrere Aufnahmen aufweist, die die Wandung von der Unterkante zur Oberkante durchgreifen, wobei der Behälter vorzugsweise einstückig ausgestaltet ist. Unter einer einstückigen Ausgestaltung ist im vorliegenden Fall zu verstehen, dass der Behälter nicht aus losen bzw.
voneinander lösbaren Wandelementen und einem Bodenelement besteht, sondern dass der Behälter mit den Wandungen und einem Boden aus einem Stück gefertigt ist. Vorzugsweise ist der Behälter im Querschnitt rechteckig ausgebildet und die Aufnahmen sind in den Ecken der Wandung eingebracht. Dabei sind im
Wesentlichen zwei verschiedene Arten von Aufnahmen vorgesehen. Zunächst können die Aufnahmen in radialer Richtung geschlossen sein, womit die Aufnahmen vollständig in die Wandung der Behälter eingebracht sind und die Wandung nur an der Oberkante und an der Unterkante öffnen. Alternativ können die Aufnahmen in radialer Richtung seitliche Öffnungen mit einer Öffnungsbreite besitzen. Die
Aufnahmen können einen an sich beliebigen Querschnitt aufweisen, insbesondere einen eckigen, rechteckigen oder runden Querschnitt. Sofern die Aufnahmen als Bohrungen mit einem runden Querschnitt ausgebildet sind, sind die Öffnungsbreiten der seitlichen Öffnungen kleiner als der Innendurchmesser der Bohrungen. Die Aufnahmen erlauben die lösbare Aufnahme der Abstandhalter, die jeweils eine Stütze und
a) einen Fuß oder einen Fußabschnitt und/oder
b) einen Kopf oder einen Kopfabschnitt besitzen,
wobei die Stütze in jeweils eine Aufnahme des Behälters einführbar ist. Der Fuß und/oder der Kopf eines Abstandhalters ist gegenüber der zugehörigen Stütze verbreitert ausgestaltet. Der Fußabschnitt und/oder der Kopfabschnitt ist
demgegenüber nicht verbreitert ausgestaltet und geht vorzugsweise stufenlos in die Stütze über. Im einfachsten Fall ist die Stütze zur Bildung eines Kopfabschnitts und/oder eines Fußabschnitts lediglich verlängert ausgebildet. Die Stützen sind im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und im Querschnitt und in der Flöhe den Aufnahmen innerhalb des Behälters angepasst. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Abstandhalter im montierten Zustand die Wandung des Behälters an der
Oberkante und an der Unterkante überragen und innerhalb der Aufnahmen arretierbar sind.
An den die Wandung überragenden Abschnitten der Stützen sind die Füße oder die Fußabschnitte und die Köpfe oder die Kopfabschnitte angeordnet. Durch die die gesamte Wandung durchgreifenden Abstandhalter/Stützen liegen die Behälter ausschließlich auf den Abstandhaltern auf, so dass die untersten Abstandhalter die Masse aller darüber angeordneter Behälter und Abstandhalter tragen.
Es sind verschiedene bevorzugte Ausführungsformen von Abstandhaltern
vorgesehen. Eine erste bevorzugte Ausgestaltung sieht dabei vor, dass die Stütze eines Abstandhalters zweistückig ausgebildet ist und ein unteres Stützenteil mit einem Fuß besitzt und an der Unterkante der Wandung in die Bohrung einführbar ist. Ein oberes Stützenteil besitzt einen Kopf und ist an der Oberkante der Wandung in die Bohrung einführbar. Das untere und das obere Stützenteil sind innerhalb der Bohrung zur Arretierung des Abstandhalters miteinander lösbar verbindbar. Zur Verbindung der Stützenteile innerhalb der Bohrung kann beispielsweise eine
Gewindeverbindung mit korrespondierenden Gewindeabschnitten oder eine
Bajonettverbindung vorgesehen sein. Alternativ zu einer zweistückigen Ausgestaltung der Abstandhalter können die Stützen der Abstandhalter einstückig ausgebildet und innerhalb einer Bohrung arretierbar sein. Ein Abstandhalter mit einer Stütze, einem verbreiterten Fuß und einem Kopfabschnitt oder ein Abstandhalter mit einer Stütze, einem verbreiterten Kopf und einem Fußabschnitt kann innerhalb der Bohrung vorzugsweise durch einen Splint, eine Rastverbindung oder vergleichbare Befestigungsmittel arretiert sein.
Ein Abstandhalter mit einer einstückigen Stütze, einem Kopf und einem Fuß kann zur lösbaren und gleichzeitig verliersicheren Lagerung in der Bohrung eine
Schraubverbindung über korrespondierende Gewindeabschnitte an der Stütze und am Kopf und/oder am Fuß aufweisen.
Alle beschriebenen Ausführungsvarianten erlauben ein einfaches und problemloses Einführen der Stützen in die Bohrungen und eine einfache Arretierung hierin.
Es wurde bereits erwähnt, dass die Bohrungen auch seitliche Öffnungen aufweisen können, die sich parallel zur Längsachse der Bohrungen erstrecken und die
Wandung der Bohrung durchgehend seitlich öffnen. Solche Bohrungen dienen zur lösbaren Verbindung von Abstandhaltern, deren Stützen jeweils zwei parallele Führungsflächen besitzen, die über teilzylinderförmige Gleitflächen miteinander verbunden sind, so dass die Stützen durch die seitlichen Öffnungen der Bohrungen in die Bohrungen einführbar sind und hierin durch eine Verdrehung der Stützen um die Längsachse formschlüssig gelagert sind. Hierzu ist die Öffnungsbreite der seitlichen Öffnung der Bohrungen an den Abstand der Gleitflächen der Stützen angepasst. Im zusammengesetzten Zustand sind die Stützen formschlüssig innerhalb der Bohrungen gelagert und die teilzylinderförmigen Gleitflächen liegen an den Innenwänden der Bohrungen an. Mit dieser Befestigungsvariante können auch Abstandhalter verwendet werden, deren einstückige Stützen unlösbar mit den Füßen und Köpfen verbunden sind. Zugunsten einer stabilen Lagerung der Behälter im gestapelten Zustand ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass
a) der Kopf oder der Kopfabschnitt der Abstandhalter und
b) der Fuß oder der Fußabschnitt der Abstandhalter
an den Stirnseiten korrespondierende Ausnehmungen und Erhebungen aufweisen, so dass im gestapelten Zustand eine seitliche Verschiebung der Behälter blockiert ist. Im einfachsten Fall können solche Ausnehmungen und Erhebungen ring- oder kreisförmige Nuten und Federn sein, die eine Steckverbindung zweier übereinander angeordneter Abstandhalter bilden.
Die Abstandhalter, insbesondere die Stützen und/oder die Köpfe und/oder die Füße bestehen vorzugsweise aus hochfesten und dichten Flochleistungskeramiken, insbesondere aus Aluminiumoxid (AI2O3), das vorzugsweise eine Porosität von weniger als 5 % besitzt. Hiermit sind die Abstandhalter chemisch und mechanisch deutlich stabiler ausgestaltet als die aus Keramik oder mullitischem Werkstoff hergestellten Behälter.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen und konkrete Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden und anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Stapel aus drei Behältern nach dem Stand der Technik,
Fig. 2a, b Behälter mit zweistückigen Abstandhaltern,
Fig. 3a, b Detailansichten von Behältern mit einstückigen Abstandhaltern, Fig. 4a-e Detailansichten von Behältern mit seitlich geöffneten Aufnahmen, Fig. 4f, g Querschnittsdarstellungen eines Abstandhalters,
Fig. 4h Detailansichten von gestapelten Behältern und
Fig. 5a, b Querschnittsdarstellungen eines Ofens mit Behältern.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 2a, b dargestellt. Die hierin gezeigten Behälter 10 sind jeweils einstückig ausgestaltet und weisen einen Boden 11 und eine Wandung 12 auf, so dass die Behälter 10 zur Aufnahme eines Pulvergemisches schalenförmig ausgebildet sind. Die Wandung 12 besitzt eine Unterkante 13 und eine Oberkante 14 und ist hierzwischen von Aufnahmen in Form von Bohrungen 15 durchgriffen. Die Bohrungen 15 dienen zur Aufnahme eines Abstandhalters 16, der im gezeigten Ausführungsbeispiel zweistückig ausgebildet ist und eine Stütze 17 aus einem unteren Stützenteil 18 und einem oberen
Stützenteil 19 besitzt. Das untere Stützenteil 18 ist mit einem Fuß 20 verbunden, während das obere Stützenteil 19 mit einem Kopf 21 verbunden ist. Um den
Abstandhalter 16 lösbar mit dem Behälter 10 zu verbinden, wird das untere
Stützenteil 18 von unten in eine Bohrung 15 eingeführt. Das obere Stützenteil 19 wird an der Oberkante 14 in die Bohrung 15 soweit eingeführt, bis die oberen und unteren Stützenteile 18, 19 aneinanderstoßen. Dort können die Stützenteile 18, 19 über geeignete lösbare Verbindungsmittel, beispielsweise über eine Schraubverbindung oder über eine Bajonettverbindung miteinander lösbar verbunden werden. Nach der Befestigung der Abstandhalter 16 können mehrere Behälter 10
übereinandergestapelt werden, ohne dass sich die Behälter 10 dabei berühren und Kontaktstellen bilden.
Fig. 2b zeigt einen Stapel aus drei erfindungsgemäßen Behältern 10, zwischen denen gegenüber dem Stand der Technik ein größerer Abstand A zur Zufuhr von Prozessgas und zur Abfuhr von reaktionsbedingten Gasen ausgebildet ist. Ferner ist bereits in Fig. 2b deutlich zu erkennen, dass die Gesamtmasse aller Behälter 10 von den Abstandhaltern 16 getragen werden, weil diese die Bohrungen 15 der
Behälter 10 komplett durchgreifen. Der unterste Behälter 10 trägt mithin nur seine eigene Masse und mithin nicht die Masse der darüber angeordneten Behälter 10.
Die Fig. 3a und b zeigen weitere alternative Ausgestaltungen von Behältern 10 mit Abstandhaltern 16, die in einer seitlich geschlossenen Bohrung 15 angeordnet sind.
In beiden Ausführungsbeispielen wird der Abstandhalter 16 an der Unterkante 13 in die Bohrung 15 eingeführt, bis der an der Stütze 17 angeordnete Fuß 20 am
Boden 11 der Behälter 10 anschlägt. In dieser Position überragt die Stütze 17 des Abstandshalters 16 die Oberkante 14 der Behälter 10 und bildet mithin einen
Kopfabschnitt 22, weil die Stütze 17 dort nicht mit einem separaten und verbreiterten Kopf verbunden ist. Der Abstandhalter 16 wird in dieser Position gemäß Fig. 3a mit einem Splint 23 und gemäß Fig. 3b mit einer Rastverbindung 24 befestigt. Im gestapelten Zustand der Behältern 10 greift der Kopfabschnitt 22 der Stütze 17 in eine Ausnehmung 25 im Fuß 20 ein, so dass eine seitliche Verschiebung durch eine formschlüssige Steckverbindung verhindert wird. Die Querbohrungen zur Aufnahme des Splints 23 innerhalb der Wandung 12 und/oder innerhalb der Stütze 17 sind dabei so groß, dass im gestapelten Zustand keine Kraft auf die Wandung der
Behälter 10 ausgeübt wird. Der Splint 23 verhindert lediglich, dass der
Abstandhalter 16 bzw. die Stütze 17 beim Flochheben eines Behälters 10 aus der Aufnahme herausrutscht.
Alternativ zu der Ausgestaltung gemäß Fig. 3a, b kann die Stütze 17 auch an der Oberkante 14 in die Bohrung 15 der Behälter 10 eingeführt werden, so dass der Abstandhalter 16 einen Kopf 21 und einen Fußabschnitt aufweist, der an der
Unterkante 13 der Behälter 10 herausragt. Im Übrigen ist die Funktionsweise dieser alternativen Ausgestaltung analog zu der Funktionsweise gemäß den Fig. 3a und 3b.
Die Fig. 4a-h zeigen eine zu den Fig. 2a, b und 3a, b alternative Ausgestaltung von Behältern 10 mit einer seitlichen Öffnung 35 der als Bohrung 15 ausgebildeten Aufnahme. Die Fig. 4a zeigt in Draufsicht einen Behälter 10 in dessen Wandung 12 eine Bohrung 15 eingebracht ist. Die Bohrung 15 ist zur Seite hin geöffnet und besitzt eine Öffnungsbreite B, die geringer als der Durchmesser D der Bohrung 15 ist. In eine solche Bohrung 15 ist eine Stütze 17 eines Abstandhalters 16 seitlich
einführbar, wie sie in den Fig. 4f und 4g dargestellt ist. Der dargestellte
Abstandhalter 16 weist einen Kopf 21 und einen Fuß 20 auf, die von der Stütze 17 miteinander verbunden sind. Die Stütze 17 besitzt parallele Führungsflächen 26, die über teilzylinderförmige Gleitflächen 27 miteinander verbunden sind. Die
Führungsflächen 26 sind dabei so weit voneinander beabstandet, dass sie das Einführen der Stütze 17 in die Bohrung 15 erlauben, was insbesondere in den Fig. 4b und 4c dargestellt ist. Sobald die Stütze 17 vollständig innerhalb der Bohrung 15 angelangt ist (Fig. 4c), erfolgt die Arretierung des Abstandhalters 16 innerhalb der Bohrung 15 durch eine Drehung der Stütze 17 um die Längsachse (Fig. 4d, e). Um die Abstandhalter 16 drehen zu können, sind an dem Kopf 21 parallele Schlüsselflächen 34 ausgebildet, die eine Anlagefläche für ein Schraubwerkzeug bilden. Die Verwendung von seitlich geöffneten Bohrungen 15 erlaubt die
Verwendung von einstückigen Abstandhaltern 16, die nicht nur eine einstückige Stütze 17 aufweisen, sondern auch einstückig mit dem Kopf 21 und dem Fuß 20 verbunden sind.
Die Abstandhalter 16 lassen sich manuell oder automatisch mittels eines Roboters in die Aufnahmen einführen und hierin arretieren.
Fig. 4h zeigt eine Detailansicht von gestapelten Behältern 10, die jeweils mit einem Abstandhalter 16 mit seitlichen Führungsflächen 26 verbunden sind, die in seitlich geöffneten Bohrungen 15 ruhen und hierin durch einen Formschluss arretiert sind.
In Fig. 5a ist die automatische Bestückung eines Ofens 28 mit Behältern 10 und die automatische Entnahme der Behälter 10 durch jeweils einen Roboter 29, 30 dargestellt. Auf der linken Seite des Ofens 28 befindet sich ein erster Roboter 29, der mehrere mit einem Pulvergemisch gefüllte Behälter 10 übereinanderstapelt. Jeweils drei übereinandergestapelte Behälter 10 werden anschließend von einer geeigneten Transportvorrichtung 31 in Transportrichtung 32 in den Ofen 28 eingebracht. Dort wird die Pulvermischung den vorgegebenen Prozessen entsprechend mit Wärme behandelt, bevor auf der rechten Seite des Ofens 28 jede Behälter 10 einzeln von einem weiteren Roboter 30 aufgenommen und dem Weitertransport zugeführt wird.
Fig. 5b zeigt einen Querschnitt des Ofens 28 in Transportrichtung 32 und verdeutlicht die Vorteile der beabstandeten Lagerung der Behälter 10, weil hierzwischen durch den Abstandhalter 16 ein größerer Abstand A besteht, so dass Prozessgase effektiv zugeführt und etwaige Reaktionsgase effektiv durch eine entsprechende Öffnung 33 am Boden oder an der Wand des Ofens 28 abgeführt werden können. Ferner ergibt sich durch den vergleichsweise größeren Abstand A eine effektivere
Wärmebehandlung. Bezuaszeichenliste
1 Behälter 31 T ransportvorrichtung
2 Ausnehmung 32 Transportrichtung
3 Kontaktstelle 33 Öffnung
4 Pulverbett 34 Schlüsselfläche
35 seitliche Öffnung
10 Behälter
1 1 Boden A Abstand
12 Wandung B Öffnungsbreite
13 Unterkante D Durchmesser
14 Oberkante
15 Bohrung
16 Abstandhalter
17 Stütze
18 unteres Stützenteil
19 oberes Stützenteil
20 Fuß
21 Kopf
22 Kopfabschnitt
23 Splint
24 Rastverbindung
25 Ausnehmung
26 Führungsflächen
27 Gleitflächen
28 Ofen
29 Roboter
30 Roboter

Claims

Ansprüche
1. Behälter zur Lagerung eines Pulvergemisches während einer
Wärmebehandlung in einem Ofen (28),
gekennzeichnet durch
mehrere Aufnahmen zur lösbaren Befestigung von Abstandhaltern (16), die im montierten Zustand ein berührungsloses Stapeln mehrerer Behälter (10) übereinander erlauben.
2. Behälter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) durch eine seitliche Wandung (12) mit einer Unterkante (13) und einer
Oberkante (14) begrenzt ist, die zur Aufnahme der Abstandhalter (16) mehrere Aufnahmen aufweist, die die Wandung (12) von der Unterkante (13) zur Oberkante (14) durchgreifen, wobei der Behälter (10) vorzugsweise einstückig ausgestaltet ist.
3. Behälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen in radialer Richtung geschlossen ausgebildet sind oder in radialer Richtung seitliche Öffnungen (35) mit einer Öffnungsbreite B besitzen.
4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalter (16) jeweils eine Stütze (17) und
a) einen Fuß (20) oder einen Fußabschnitt und/oder
b) einen Kopf (21 ) oder einen Kopfabschnitt (22) besitzen,
wobei die Stütze (17) in jeweils eine Aufnahme des Behälters (10) einführbar ist.
5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalter (16) im montierten Zustand die Wandung (12) des
Behälters (10) an der Oberkante (14) und an der Unterkante (13) überragen und innerhalb der Aufnahme arretierbar sind.
6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (17) zweistückig ausgebildet ist und
a) ein unteres Stützenteil (18) mit einem Fuß (20) besitzt, das an der
Unterkante (13) der Wandung (12) in die Aufnahme einführbar ist, sowie b) ein oberes Stützenteil (19) mit einem Kopf (21 ), das an der
Oberkante (14) der Wandung (12) in Aufnahme einführbar ist, wobei das untere und das obere Stützenteil (18, 19) innerhalb der Aufnahme zur Arretierung des Abstandhalters (16) miteinander lösbar verbindbar sind.
7. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützen (17) der Abstandhalter (16) einstückig ausgebildet sind und innerhalb der Aufnahmen arretierbar sind, wobei zur Arretierung vorzugsweise ein Splint (23), eine Rastverbindung (24) oder eine Schraubverbindung von der Stütze (17) zum Fuß (20) oder zum Kopf (21 ) vorgesehen ist.
8. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützen (17) jeweils zwei parallele Führungsflächen (26) besitzen, die über teilzylinderförmige Gleitflächen (27) miteinander verbunden sind, so dass die Stützen (17) in die seitlichen Öffnungen (35) der Aufnahmen einführbar sind und hierin durch eine Verdrehung der Stützen (17) um die Längsachse formschlüssig gelagert sind.
9. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Kopf (21 ) oder der Kopfabschnitt (22) der Abstandhalter (16) und b) der Fuß (20) oder der Fußabschnitt der Abstandhalter (16) an den Stirnseiten korrespondierende Ausnehmungen (25) und Erhebungen aufweisen, so dass eine seitliche Verschiebung des Behälters (10) im gestapelten Zustand blockiert ist.
10. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalter (16), insbesondere die Stützen (17) und/oder die Köpfe und/oder die Füße, aus Aluminiumoxid bestehen, das vorzugsweise eine Porosität von weniger als 5 % besitzt.
1 1. Ofen zur Wärmebehandlung eines Pulvergemisches in einem Behälter (10), wobei der Behälter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
12. Verfahren zur Wärmebehandlung eines Pulvergemisches in einem
Behälter (10), wobei der Behälter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
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