EP2245405B1

EP2245405B1 - Toreinheit sowie hochtemperaturofen mit einer solchen

Info

Publication number: EP2245405B1
Application number: EP09714185A
Authority: EP
Inventors: Karl Berner; Peter Obstfelder
Original assignee: Eisenmann SE
Current assignee: Eisenmann SE
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2029-01-30
Also published as: EP2245405A1; PL2245405T3; WO2009106199A1; DE102008011749A1; ATE533021T1; PT2245405E; US20110008743A1; JP5727232B2; JP2011514960A; ES2375921T3; US9605903B2; DE102008011749B4; DK2245405T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Toreinheit zum gasdichten Abtrennen zweier benachbarter Hochtemperaturbereiche innerhalb eines Hochtemperaturofen, welche umfasst:

a) ein Torblatt, welches zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verfahrbar ist;
b) eine Führungsstruktur, innerhalb welcher das Torblatt entlang eines Verfahrweges verfahrbar ist;
c) wenigstens ein Dichtelement, welches von dem Torblatt mitgeführt wird.

Außerdem betrifft die Erfindung einen Hochtemperaturofen mit

a) einem Ofentunnel, welcher eine erste Hochtemperaturzone und eine zweite Hochtemperaturzone umfasst;
b) einer in einem Übergangsbereich zwischen der ersten und der zweiten Hochtemperaturzone angeordneten Toreinheit, durch welche die Hochtemperaturzonen gasdicht voneinander abtrennbar sind.

Derartige Hochtemperaturöfen werden in Form von Vakuumöfen zum Brennen von Gegenständen verwendet, die in aufeinanderfolgenden Ofenzonen in verschiedenen Gasatmosphären mit teils sehr niedrigen Gasdrücken gebrannt werden müssen. In solchen Hochtemperaturöfen können beim Brennvorgang Temperaturen von bis zu 1800 °C herrschen.
Es gibt Brenngut, welches in einer ersten Ofenzone in einer ersten Gasatmosphäre gebrannt wird und danach eine zweite Ofenzone überführt werden muss, in welcher es in einer zweiten, anderen Gasatmosphäre gebrannt werden kann. Während des Brennvorganges, bei dem in den aufeinanderfolgenden Ofenzonen unterschiedliche Gasatmosphären herrschen, sind diese beiden Ofenzonen durch das Torblatt einer eingangs erwähnten Toreinheit gasdicht voneinander getrennt.
Als Dichtelement wird bei bekannten Toreinheiten beispielsweise eine Silikondichtung verwendet, die eine Temperaturbeständigkeit von 240 °C bis maximal 300 °C aufweist. Wenn nun Brenngut von einer Ofenzone in die nächste überführt werden muss, müssen die beiden einander benachbarten Ofenzonen zunächst evakuiert werden, damit es nicht zu einer ungewollten Gasdurchmischung beim Öffnen des Torblatts kommt. Gegebenenfalls können die Ofenzonen vor Öffnen des Torblatts mit einem Inertgas geflutet werden.
Unabhängig davon, ob die Toreinheit in einem Vakuumofen verwendet wird oder nicht, müssen die beiden einander benachbarten Ofenzonen vor dem Öffnen des Torblatts auf dasselbe Druckniveau gebracht werden. Auch bei nicht unter niedrigem Druck betriebenen Öfen, bei denen zwei einander benachbarte Ofenzonen während des Brennvorgangs mit verschiedenen Betriebsgasen geflutet sind, müssen diese zwei eine Schleusenkammer einschließenden Ofenzonen dann vor dem Öffnen des Torblatts evakuiert werden; im Anschluss muss ein Druckausgleich erfolgen, wozu die Ofenzonen gegebenenfalls mit einem Inertgas gefüllt werden können.
Wird nun das Torblatt in seine Offenstellung gebracht, um den Weg zwischen den beiden aneinander angrenzenden Ofenzonen freizugeben, so durchfährt zumindest ein Abschnitt der Dichtung den heißen Ofentunnel.
Damit dieser Abschnitt der Dichtung dabei keiner für sie schädlichen Wärmestrahlung ausgesetzt wird, wird die Temperatur im Ofentunnel bekannter Hochtemperaturöfen vorher auf eine Temperatur abgesenkt, bei welcher die Silikondichtung keinen Schaden erleidet. Dabei sind beispielsweise noch Temperaturen von bis zu 550 °C möglich, wenn die Silikondichtung dieser Temperatur nur kurzzeitig ausgesetzt wird, was beim Hoch- oder Niederfahren des Torblatts der Fall ist.
Nach dem Überführen des Brennguts von der ersten Ofenzone in die zweite Ofenzone wird das Torblatt wieder geschlossen und der Ofen muss entsprechend wieder auf seine Betriebstemperatur von 1500 °C bis 1800 °C aufgeheizt werden.
Durch das Absenken der Temperatur und das sich daran anschließende Aufheizen dauert der Vorgang des Überführens von Brenngut von einer Ofenzone zur nächsten verhältnismäßig lange und ist darüber hinaus entsprechend energieaufwändig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Toreinheit und einen Hochtemperaturofen der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche bzw. bei welchem die Überführung von Brenngut von einer ersten Ofenzone in eine zweite Ofenzone schneller und unter geringerem Energiebedarf erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Toreinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass

d) Schutzmittel vorgesehen sind, welche über wenigstens einen Teil des Verfahrweges des Torblatts von diesem mitführbar sind und durch welche wenigstens ein Abschnitt des Dichtelements über wenigstens einen Teil des Verfahrwegs des Torblatts gegen einen für das Dichtelement schädliche Wärmestrahlung abschirmbar ist.

Der schädliche Einfluss ist bei Hochtemperaturöfen und besonders bei Vakuumöfen insbesondere durch Wärmestrahlung gegeben, welche auf das Dichtelement treffen kann. Bei bekannten Vakuumöfen werden Strahlungsleistungen von bis zu 500 kW/m² erreicht.
Dadurch, dass ein Abschnitt des Dichtelements, welcher beim Absenken oder Anheben des Torblatts der Ofenatmosphäre ausgesetzt ist, durch die Schutzmittel abgeschirmt ist, muss die Ofentemperatur nicht mehr abgesenkt werden, bevor das Torblatt zwischen seiner Offenstellung und seiner Schließstellung verfahren werden kann. Das Torblatt kann also bei normaler Betriebstemperatur des Hochtemperaturofens verfahren werden, ohne dass das Dichtelement Schaden nimmt. Dadurch ist der gesamte Zeitraum, der für die Überführung von Brenngut von einer ersten Ofenzone in eine dazu benachbarte zweite Ofenzone benötigt wird, verkürzt, da weder eine Abkühlphase noch eine Phase zum Wiederaufheizen des Ofentunnels erforderlich ist. Darüber hinaus wird insbesondere die Energie gespart, welche zum bislang notwendigen Wiederaufheizen aufgewendet werden musste.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Hinblick auf die Abschirmung gegen Wärmestrahlung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Schutzmittel als Kühlstruktur ausgebildet sind, durch welche wenigstens ein Abschnitt des Dichtelements gegen Wärmestrahlung abschirmbar ist.
Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Kühlstruktur ein von einem Kühlmedium durchströmbares Hohlprofil ist. Als Kühlmedium wird vorzugsweise Wasser verwendet.
Es kann günstig sein, wenn die Schutzmittel relativ gegenüber dem Torblatt bewegbar sind. Dies kann beispielsweise dazu dienen, dass wenigstens ein Abschnitt des Dichtelements in der Schließstellung des Torblatts von den Schutzmitteln freigebbar ist. So kann der bestreffende Abschnitt des Dichtelements in der Schließstellung des Torblatts z.B. durch stationäre bauliche Maßnahmen, wie einer gekühlten Gegenfläche, gegenüber Wärmestrahlung geschützt werden, die am Ofen vorgesehen sind, in welchem die Toreinheit verwendet wird.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Torblatt eine erste Hauptfläche und eine parallel dazu verlaufende zweite Hauptfläche hat, wobei in wenigstens dem Randbereich wenigstens einer Hauptfläche eine umlaufende Nut eingelassen ist, in welcher ein Dichtring einsitzt.
Wenn der Dichtring schlauchförmig sowie aufblasbar und entleerbar ist, kann der Dichtring in entleertem und dadurch erschlafftem Zustand unterhalb der Hauptfläche des Torblatts verlaufen, in welcher die entsprechende Nut eingelassen ist. Im aufgeblasenen Zustand drückt sich der Dichtring dann aus der Nut heraus über die entsprechende Hauptfläche des Torblatts hinaus und kann so gegen die entsprechende Gegenfläche abdichten.
Es ist baulich günstig, wenn das Dichtelement mit durch die Führungsstruktur gebildeten Gegenflächen zusammenarbeitet. Wenn die Führungsstruktur beispielsweise als Führungsschiene mit einem nach innen geöffneten U-Profil ausgebildet ist, so können die Innenflanken des U-Profils als Gegenfläche für das Dichtelement dienen.
Um auch den Abschnitt des Dichtelements, welcher beim Durchfahren des Torblatts durch den Ofentunnel hindurch mit der Ofenatmosphäre in Kontakt kommt, in der Schließstellung des Torblatts eine Gegenfläche zu bieten, ist es günstig, wenn die Führungsstrüktur einer senkrecht zu Verfahrrichtung des Torblatts verlaufende Aufnahme umfasst, von welcher das Torblatt mit wenigstens einem Abschnitt des Dichtelements aufgenommen ist, wenn es seine Schließstellung einnimmt.
Um eine Abschirmwirkung der Schutzmittel auch in der Schließstellung des Torblatts aufrecht zu erhalten, ist es günstig, wenn die Schutzmittel in der Schließstellung des Torblatts näher an der abzuschirmenden Atmosphäre angeordnet sind als der abzuschirmende Abschnitt des Dichtelements.
Im Hinblick auf den Hochtemperaturofen der eingangs genannten Art wird die oben erläuterte Aufgabe dadurch gelöst, dass

c) als Toreinheit die Toreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10 vorgesehen ist.

Die damit verbundenen Vorteile entsprechen den oben zur Toreinheit erläuterten Vorteilen.
Bei einem Hochtemperaturofen ist es vorteilhaft, wenn Führungsstruktur-Abschirmmittel, welche im Bereich des Ofentunnels verlaufende Abschnitte der Führungsstruktur gegen die Atmosphäre im Ofentunnel abschirmen, wenn das Torblatt seine Offenstellung einnimmt, und/oder Torblatt-Abschirmmittel vorgesehen sind, welche das Torblatt gegen die Atmosphäre im Ofentunnel abschirmen, wenn das Torblatt seine Offenstellung einnimmt.
Auf diese Weise kann verhindert oder zumindest vermieden werden, dass sich Abschnitte der Führungsstruktur durch Wärmestrahlung aufheizen, die nachfolgend wieder mit dem Dichtelement in Kontakt kommen und dieses zerstören würden, wenn sie zu heiß würden. Durch die Abschirmung des Torblatts kann die Gefahr verringert werden, dass sich das Torblatt durch Wärmestrahlung selbst - gegebenenfalls nur in einem Randbereich - derart aufheizt, dass die von dem Torblatt mitgeführte Dichtung zerstört wird.
Dies kann vorteilhaft verwirklicht werden, indem die Führungsstruktur-Abschirmmittel und/oder die Torblatt-Abschirmmittel verschwenkbare Abschirmklappen umfassen.
Diese Abschirmklappen können vorteilhaft so angeordnet sein, dass sie eine Stellung einnehmen, in welcher sie das Torblatt gegen die in den Ofenzonen herrschenden Atmosphären abschirmen, wenn das Torblatt seine Schließstellung einnimmt; insbesondere kann dadurch auch eine Abschirmung des Torblatts gegen Wärmestrahlung gewährleistet sein. Anders ausgedrückt liegen die Abschirmklappen und das geschlossene Torblatt in einer Art Sandwich-Ordnung entlang des Ofentunnels vor, wenn das Torblatt seine Schließstellung einnimmt. Auf diese Weise führt das gegenüber den Ofenzonen kühlere Torblatt oder die kühlere außenliegende Oberfläche einer Wärmedämmung des Torblatts zu einer geringeren Abkühlung in seiner bzw. ihrer Nachbarschaft.
Im Hinblick auf die Führungsstruktur-Abschirmmittel, welche das Torblatt flankierende Abschnitte der Führungsstruktur und auch die oben erwähnte Aufnahme abschirmen können, ist es günstig, wenn diese wenigstens eine Einrichtung mit zwei Klappen umfassen, welche jeweils um eine Drehachse verschwenkbar sind, die parallel zu von den Klappen abzuschirmenden Abschnitten der Führungsstruktur verläuft.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Figur 1: einen Längsschnitt durch einen Vakuumofen im Bereich einer Toreinheit mit einem Torblatt, mittels welchem zwei aufeinanderfolgende Ofenzonen des Vakuumofens gasdicht voneinander getrennt werden können, wobei das Torblatt in seiner Offenstellung gezeigt ist;
Figur 2: einen Schnitt durch den Vakuumofen von Figur 1 senkrecht zu dessen Längsrichtung, wobei eine Wärmedämmung des Torblatts teilweise weggebrochen gezeigt ist;
Figur 3: einen der Figur 1 entsprechenden Längsschnitt durch den Vakuumofen, wobei das Torblatt in seiner Schließstellung gezeigt ist;
Figur 4: einen Schnitt durch den Vakuumofen von Figur 3 entlang der dortigen Schnittlinie IV-IV; und
Figur 5: einen der Figur 2 entsprechenden Schnitt durch den Vakuumofen von Figur 3.

In den Figuren ist mit 10 insgesamt ein evakuierbarer Vakuumofen mit einem Ofengehäuse 12 bezeichnet. Durch das Ofengehäuse hindurch erstreckt sich ein Ofentunnel 14. Dieser weist in der durch einen Pfeil dargestellten Förderrichtung 16 aufeinander folgende verschiedene Ofenzonen auf, in denen unterschiedliche Gasatmosphären mit teils sehr niedrigen Gasdrücken herrschen können, wie es an und für sich bekannt ist.
Von solchen verschiedenen Ofenzonen sind in den Figuren 1, 3 und 4 zwei in Förderrichtung 16 aufeinander folgende Ofenzonen in Form einer ersten Ofenzone 18 und einer zweiten Ofenzone 20 gezeigt, zwischen denen ein Übergangsbereich 22 angeordnet ist.
Mittels einer weiter unten näher erläuterten Toreinheit 24 kann der Übergangsbereich 22 zwischen den Ofenzonen 18 und 20 wahlweise freigegeben oder verschlossen werden, wobei die Ofenzonen 18 und 20 im letzteren Fall gasdicht voneinander getrennt sind.
Entlang des Ofentunnels 14 sind senkrecht zur Förderrichtung 16 und horizontal verlaufende antreibbare Rollen 26 angeordnet, welche außerhalb des Ofengehäuses 12 verdrehbar gelagert sind. Mittels der Rollen 26 wird Brenngut durch den Ofentunnel 14 gefördert, wozu das Brenngut unmittelbar auf den Rollen 26 ruhen oder in entsprechenden Brenngestellen oder -gefäßen durch den Vakuumofen 10 geführt werden kann.
Das Ofengehäuse 12 ist im Bereich des Ofentunnels 14 innen mit einem feuerfesten Material 28 ausgekleidet, welches Betriebstemperaturen des Vakuumofens 10 von bis zu 1800 °C ermöglicht. Das Bodenniveau der beiden Ofenzonen 18 und 20 liegt in einer gemeinsamen horizontalen Bodenebene 30, wogegen der Boden 32 im Übergangsbereich 22 zwischen den Ofenzonen 18 und 20 gegenüber der Bodenebene 30 abgesenkt ist.
Die Toreinheit 24 umfasst ein Torblatt 34 mit zwei gegenüberliegenden senkrecht zur Förderrichtung 16 verlaufenden Hauptflächen 36, 38, zwei Seitenrändern 40, 42 sowie einem oberen Rand 44 und einem unteren Rand 46. Das Torblatt 34 erstreckt sich durch einen dem Boden 32 im Übergangsbereich 22 gegenüberliegenden Durchlass 48 im Ofengehäuse 12 nach oben in ein Torgehäuse 50. An seinem oberen Rand 44 ist das Torblatt 34 mit einer nicht weiter interessierenden pneumatischen Hubeinrichtung 52 verbunden. Durch diese kann das Torblatt 34 vertikal zwischen seiner in den Figuren 1 und 2 gezeigten Offenstellung und seiner in den Figuren 3 bis 5 gezeigten Schließstellung verfahren werden.
In die Hauptflächen 36 und 38 des Torblatts 34 sind unter weitgehend konstantem Abstand zu dessen Außenrändern 40, 42, 44 und 46 umlaufende Nuten 54 bzw. 56 eingelassen. In die Nuten 54 und 56 ist jeweils eine elastische schlauchförmige aufblasbare Silikondichtung 58 bzw. 60 eingelegt, welche Temperaturen bis maximal etwa 300 °C standhalten kann. Die Silikondichtungen 58 und 60 werden aufgeblasen, indem sie mit Gas durchströmt werden, wozu jeweils hier nicht dargestellte Einlass- und Auslassanschlüsse vorhanden sind.
Die Silikondichtungen 58 und 60 sind so dimensioniert, dass sie im erschlafften Zustand, also ohne durch sie hindurch strömendes Gas, unterhalb der Hauptfläche 36 bzw. 38 des Torblatts 34 in der Nut 54 bzw. 56 verlaufen. Im aufgeblasenen Zustand ragen die Silikondichtungen 58 und 60 über die Hauptflächen 36 bzw. 38 des Torblatts 34 hinaus.
Das Torblatt 34 trägt an seinen Seitenrändern 40 und 42 Führungsplatten 62 und 64, welche parallel zur Förderrichtung 16 verlaufen und jeweils über die Hauptfläche 36 und die Hauptfläche 38 des Torblatts 34 überstehen, was in Figur 4 zu erkennen ist.
Mit diesen Führungsplatten 62 und 64 läuft das Torblatt 34 in einem vertikalen Abschnitt einer Führungsstruktur 66. Der vertikale Abschnitt der Führungsstruktur 66 ist im Bereich des Ofentunnels 18 durch jeweils zwei auf jeder Seite des Torblatts 34 angeordnete Führungsrippen 68, 70 ausgebildet, die das Torblatt 34 in Förderrichtung 16 gesehen vorne und hinten flankieren (vgl. Figur 4). Im Bereich des Torgehäuses 50 ist der vertikale Abschnitt der Führungsstruktur 66 als rechts und links des Torblatts 34 verlaufende Nut 72 in den hier nicht eigens mit einem Bezugszeichen versehenen, parallel zur Förderrichtung 16 verlaufenden Seitenwänden des Torgehäuses 50 ausgebildet. Die vertikal verlaufenden Abschnitte der Silikondichtungen 58 und 60 im Torblatt 34 sind von den Führungsrippen 68 bzw. 70 (vgl. Figur 4) flankiert bzw. liegen innerhalb der Nuten 72.
Am Boden 32 im Übergangsbereich 22 zwischen der ersten Ofenzone 18 und der zweiten Ofenzone 20 sind die sich jeweils auf beiden Seiten des Ofengehäuses 12 gegenüberliegenden Führungsrippen 68 und 70 durch zwischen den Seitenwänden des Ofengehäuses 12 verlaufende Bodenrippen 74 und 76 verbunden. Diese bilden eine Bodenaufnahme 78, in welche das Torblatt 34 mit seinem unteren Rand 46 voraus einfahren kann und welche die Führungsstruktur 66 komplettiert. Wenn das Torblatt 34 in die Bodenaufnahme eingefahren ist, sind die unteren vertikalen Abschnitte der Silikondichtungen 58, 60 von den Bodenrippen 74 bzw. 76 flankiert.
Das Torblatt 34 ist in an und für sich bekannter Weise wassergekühlt. Dazu ist es von einem von Kühlwasser durchströmbaren Kanalsystem durchzogen, was hier nicht näher dargestellt ist.
Damit das Torblatt 34 mit seinen hitzeempfindlichen Silikondichtungen 58 und 60 in den Ofentunnel 14 im Übergangsbereich 22 eingefahren werden kann, ohne dass die Silikondichtungen 58, 60 bei den im Ofentunnel 14 herrschenden Temperaturen von bis zu 1800 °C zerstört werden, müssen die Silikondichtungen 58 und 60 vor den hohen Temperaturen geschützt werden.
Dazu umfasst die Toreinheit 24 eine Schutzabdeckung 80 mit zwei Teilabdeckungen 82, von denen jeweils eine auf jeder Hauptflächenseite des Torblatts 34 angeordnet ist. Jede Teilabdeckung 82 umfasst als Kühlstruktur ein U-förmiges Hohlprofil 84, dessen einer Seitenabschnitt 86 an seinem freien Ende mit einem Wasserzulauf 88 und dessen anderer Seitenabschnitt 90 an seinem freien Ende mit einem Wasserablauf 92 verbunden ist, so dass das Hohlprofil 84 mit Kühlwasser durchströmt werden kann. Der Wasserzulauf 88 und der Wasserablauf 92 sind als flexible Schläuche ausgebildet, wodurch eine Relativbewegung der Schutzabdeckung 80 diesen gegenüber möglich ist.
Der die Seitenabschnitte 86 und 90 verbindende untere Abschnitt 94 des Hohlprofils 84 verläuft parallel zum unteren Rand 46 des Torblatts 34. Die Seitenabschnitte 86 und 90 des Hohlprofils 84 sind gegenüber den vertikalen Abschnitten der Silikondichtung 58 nach innen versetzt angeordnet. Das Hohlprofil 84 und der davon eingerahmte Bereich ist von einer Wärmeschutzmatte 96 aus z.B. Graphitfilz abgedeckt, welche sich in vertikaler Richtung von dem unteren Abschnitt 94 des Hohlprofils 84 bis kurz unterhalb der Verbindungsstellen zum Wasserzulauf 88 bzw. zum Wasserablauf 92 der Seitenabschnitte 86 und 90 des Hohlprofils 84 erstreckt.
An den oberen Stirnseiten der Seitenabschnitte 86 und 90 des Hohlprofils 84 ist eine sich senkrecht zur Hauptfläche 36 des Torblatts 34 erstreckende Halteplatte 98 angeordnet.
Die Wärmeschutzmatte 96 trägt an ihrem oberen Rand eine vorstehende Abdeckung 100. Die Auskleidung aus feuerfestem Material 28 weist koaxial zu dem Durchlass 48 im Ofengehäuse 12 einen Durchlass 102 auf, dessen Querschnitt so ausgewählt ist, dass nur ein geringer Abstand zu den Wärmeschutzmatten 96 der Schutzabdeckung 80 verbleibt. Die Schutzabdeckung 80 kann gemeinsam mit dem Torblatt 34 in vertikaler Richtung verfahren werden, ist jedoch ihrerseits gegenüber dem Torblatt 34 vertikal beweglich. Dazu ist für jede Teilabschirmung 82 ein der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellter Stellmotor vorgesehen.
In der in Figur 1 gezeigten Offenstellung des Torblatts 34 nimmt die Schutzabdeckung 80 eine vertikale Position ein, bei welcher der untere Abschnitt 94 des Hohlprofils 84 unten bündig mit dem unteren Rand 46 des Torblatts 34 abschließt. Der untere Abschnitt 94 des Hohlprofils 84 deckt dabei den parallel zum unteren Rand 46 des Torblatts 34 verlaufenden Abschnitt der Silikondichtung 58 ab.
In der in Figur 1 gezeigten Offenstellung des Torblatts 34 ragt dieses und die Schutzabdeckung 80 durch den Durchlass 48 im Ofengehäuse 12 und den Durchlass 102 im feuerfesten Material 28 ein wenig in den Übergangsbereich 22 im Ofentunnel 14 hinein. Im Übergangsbereich 22 ist eine Deckenklappe 104 vorgesehen. Diese kann mittels eines nicht dargestellten Stellmotors zwischen einer oberen Stellung, in welcher sie in einer horizontalen Ebene knapp unterhalb des Durchlasses 102 im feuerfesten Material 28 vorliegt (vgl. Figur 1) und einer herab geklappten Stellung, in welcher sie den Weg für das Torblatt 34 mit der Schutzabdeckung 80 in den Ofentunnel 14 hinein freigibt (vgl. Figur 3), verschwenkt werden. Die Drehachse der Deckenklappe 104 ist im Übergangsbereich 22 auf der Seite der ersten Ofenzone 18 angeordnet und verläuft in einer horizontalen Ebene senkrecht zur Förderrichtung 16.
Im Übergangsbereich 22 ist ferner eine zweiflügelige Tür 106 angeordnet. Deren Türklappen 106a, 106b können mittels eines Stellmotors 108 um jeweils eine vertikale Drehachse, die im Übergangsbereich 22 auf der Seite der zweiten Ofenzone 20 angeordnet ist, zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschwenkt werden. In der ersten Stellung sind die Türklappen 106a, 106b parallel zur Förderrichtung 16 angeordnet (vgl. Figur 1), wogegen diese in der zweiten Stellung senkrecht zur Förderrichtung 16 angeordnet sind (vgl. Figuren 3 und 4).
Die Bodenaufnahme 78 ist im Übergangsbereich 22 durch eine zweiflügelige Bodenklappe 110 abdeckbar bzw. freigebbar. Dazu umfasst die Bodenklappe 110 zwei gekrümmte Flügelklappen 112, 114, welche derart angeordnet sind, dass ihre nach außen gekrümmten Oberflächen ins Innere des Ofentunnels 14 weisen. Die Flügelklappen 112 und 114 erstrecken sich längs der Bodenaufnahme 78 zwischen den an jeder Seite des Ofentunnels 14 angeordneten Führungsrippen 68 und 70. Die Flügelklappen 112, 114 liegen in der Abdeckstellung der Bodenklappe 110 mit ihren sich gegenüberliegenden Längsseiten aneinander an, was in Figur 1 zu erkennen ist. Auf der der jeweiligen Anlageseite gegenüberliegenden Längsseite sind an den Flügelklappen 112, 114 nach unten weisende Führungsholme 116 angebracht. Deren von den Flügelklappen 112, 114 abliegendes Ende ist um eine horizontale Drehachse verdrehbar gelagert, die senkrecht zur Förderrichtung 16 verläuft.
Mittels eine Stellmotors 118 können die Flügelklappen 112, 114 der Bodenklappe 110 zwischen der in Figur 1 gezeigten Abdeckstellung und der in Figur 3 gezeigten Freigabestellung verschwenkt werden.
Das Torgehäuse 50 weist eine Zwischendecke 120 mit einem Durchlass 122 auf, durch welchen das Torblatt 34 hindurch läuft. Die Zwischendecke 120 ist in einer solchen Höhe angeordnet, dass, wenn das Torblatt 34 seine in Figur 3 gezeigte Schließstellung einnimmt, die längs des oberen Randes 44 des Torblatts 34 verlaufenden Abschnitte der Silikondichtungen 58 und 60 von der jeweils benachbarten Innenmantelfläche des Durchlasses 122 flankiert sind. Dabei ist der Durchlass 122 so bemessen, dass die aufgeblasenen Silikondichtungen 58, 60 gegen die Innenmantelfläche des Durchlasses 122 abdichten.
Durch die Zwischendecke 120 ist das Torgehäuse 50 in einen oberen Raum 124 und einen unteren Raum 126 unterteilt. Im unteren Raum 126 befindet sich eine Niederhalteeinrichtung 128 mit zwei mit den Halteplatten 98 der Schutzabdeckung 80 zusammenarbeitenden Druckelementen 130. Die Niederhalteeinrichtung umfasst außerdem eine Positionsabfrageeinheit 132. Die Toreinheit 24 umfasst ferner eine Sensoreinheit 134 zur Erfassung einer Mitnahmestellung des Torblatts 34. Auf die Funktion dieser Komponenten wird weiter unten nochmals eingegangen.
Der obere Raum 124 im Torgehäuse 50 kann über nur schematisch dargestellte Leitungen 136 evakuiert bzw. mit einem gasförmigen Medium beaufschlagt werden. Entsprechende Leitungen 138 führen auch zum unteren Raum 126 im Torgehäuse 50, wobei jeder den Hauptflächen 36 und 38 des Torblatts 34 benachbarte Bereich des unteren Raums 126 separat evakuiert oder geflutet werden kann. Darüber hinaus ist eine Differenzdruckeinrichtung 140 vorgesehen, welche einen Druckunterschied im unteren Raum 126 des Torgehäuses 50 auf der Seite der Hauptfläche 36 des Torblatts 34 und der ersten Ofenzone 18 messen kann. Eine entsprechende Differenzdruck-Messeinrichtung 142 ist vorhanden, um einen Druckunterschied zwischen dem unteren Raum 126 im Torgehäuse 50 auf der Seite der Hauptfläche 38 des Torblatts 34 und der zweiten Ofenzone 20 zu ermitteln.
Der oben beschriebene Vakuumofen 10 funktioniert wie folgt:

Wie eingangs erwähnt kann der Vakuumofen 10 bei einer Temperatur von bis zu 1800 °C betrieben werden. Bei der in Figur 1 gezeigten Offenstellung des Torblatts 34 ist der Weg im Übergangsbereich 22 zwischen der ersten Ofenzone 18 und der zweiten Ofenzone 20 frei. Zu brennendes Gut kann so mittels der Rollen 26 aus der ersten Ofenzone 18 in die zweite Ofenzone 20 verfahren werden. Die dem Ofentunnel 14 zugewandten Außenflächen der Deckenklappe 104, der zweiflügeligen Tür 106 sowie der Bodenklappe 110 sind der im Ofentunnel 14 erzeugten Wärmestrahlung ausgesetzt und weisen eine entsprechend hohe Temperatur auf. Die Deckenklappe 104 schirmt in ihrer oberen Stellung die von kaltem Wasser durchströmten unteren Abschnitte 94 der Hohlprofile 84 der Schutzabdeckung 80 weitgehend vom heißen Inneren des Ofentunnels 14 ab, so dass ein Wärmeverlust durch die kalten Hohlprofile 84 weitgehend vermieden ist.

Damit die Ofenzonen 18 und 20 mit unterschiedlichen Gasen beaufschlagt werden können, müssen die Ofenzonen 18 und 20 gasdicht voneinander getrennt werden.
Zunächst wird dazu die Deckenklappe 104 mittels des zugehörigen Stellmotors in ihre in Figur 3 gezeigte herabgeklappte Stellung gebracht, wodurch der Durchlass 48 im Ofengehäuse 12 und der Durchlass 102 in dem feuerfesten Material 28 freigegeben sind. Die Türklappen 106a, 106b der zweiflügeligen Tür 106 werden mittels der.Stellmotoren 108 in ihre ebenfalls in Figur 3 gezeigte Stellung verschwenkt, in der sie senkrecht zur Förderrichtung 16 stehen.
Nun wird das Torblatt 34 durch die pneumatische Hubeinrichtung 52 nach unten gefahren. Dabei wird die Schutzabdeckung 80 derart mitgeführt, dass der untere Abschnitt 94 des von Kühlwasser durchströmten Hohlprofils 84 stets auf einer Höhe mit und vor dem Abschnitt der Silikondichtung 58 bzw. 60 angeordnet ist, welcher parallel zum unteren Rand 46 des Torblatts 34 verläuft.
Die Flügelklappen 112, 114 der Bodenklappe 110 werden mittels des Stellmotors 118 verschwenkt, so dass die Bodenaufnahme 78 im Übergangsbereich 22 des Ofentunnels 14 freigegeben wird.
Das Torblatt 34 und die Schutzabdeckung 80 fahren so lange gemeinsam in der oben erläuterten Relativposition in den Ofentunnel 14 ein, bis die unteren Abschnitte 94 der Hohlprofile 84 der Schutzabdeckung 80 auf den Bodenrippen 74 bzw. 76 der Bodenaufnahme 78 zu liegen kommen, wodurch die Bewegung der Schutzabdeckung 80 gestoppt wird. Das Torblatt 34 wird jedoch noch ein wenig weiter nach unten gefahren, bis die parallel zum unteren Rand 46 des Torblatts 34 verlaufenden Abschnitte der Silikondichtungen 58 und 60 von den Bodenrippen 74 bzw. 76 der Bodenaufnahme 78 flankiert sind.
Wie bereits oben erwähnt, liegen die Abschnitte der Silikondichtungen 58 und 60, welche parallel zu den Seitenrändern 40 und 42 des Torblatts 34 verlaufen, jeweils zwischen den Führungsrippen 68 und 70 der Führungsstruktur 66. Die nach innen versetzten Seitenabschnitte 86 und 90 des Hohlprofils 84 bieten eine Abschirmung gegen die Hitzestrahlung aus dem Ofentunnel 14, wodurch die Temperatur der Silikondichtungen 58 und 60 in ihren vertikalen Abschnitten stets unter der für sie maximalen Höchsttemperatur gehalten wird.
Der gleiche Effekt wird durch die unteren Abschnitte 94 des Hohlprofils 84 für die horizontalen Abschnitte der Silikondichtungen 58 und 60 beim Durchfahren des Ofentunnels 14 bewirkt.
Durch die herabgeklappte Deckenklappe 104 und die geschlossene zweiflügelige Tür 106 werden die Ofenzonen 18 und 20 gegenüber dem wassergekühlten Torblatt 34 sowie der ebenfalls wassergekühlten Schutzabdeckung 80 abgeschirmt, so dass zu brennende Gegenstände, welche dem Übergangsbereich 22 benachbart in den Ofenzonen 18, 20 angeordnet sind, keine oder nur eine geringe Abkühlung erfahren.
Diese Abschirmung ist insbesondere aus dem Grund effektiv, da sowohl die Deckenklappe 104 als auch die Türen der zweiflügeligen Tür 106 Brenngut im Innenraum des Ofentunnels 14 stets die gleiche Außenoberfläche zuwenden, unabhängig davon, welche Stellung sie einnehmen. Auf diese Weise werden kalte oder kältere Flächen im Ofentunnel 14 weitgehend vermieden.
Wenn das Torblatt 34 seine in Figur 3 gezeigte unterste Position einnimmt, in welcher es mit seinem unteren Randabschnitt in die Bodenaufnahme 78 eingefahren ist, werden die Silikondichtungen 58 und 60 aufgeblasen, so dass sie gegen die durch die Bodenrippen 74, 76, die Führungsrippen 78, 70 und die Innenwandflächen der Nuten 72 im Torgehäuse 50 und die betreffenden Innenflächen des Durchlasses 122 der Zwischendecke 120 des Torgehäuses 50 gebildeten Gegenflächen presst.
Dadurch, dass die Silikondichtungen 58 und 60 so auch den Durchlass 122 in der Zwischendecke 120 des Torgehäuses 50 abdichten, sind dessen oberer Raum 124 und dessen unterer Raum 126 gasdicht voneinander getrennt. Auch sind so die Teilbereiche des unteren Raums 126 des Torgehäuses 50, die jeweils auf der Seite der Hauptfläche 36 bzw. der Hauptfläche 38 des Torblatts 34 liegen, voneinander isoliert.
Beim Herunterfahren des Torblatts 34 wird im Torgehäuse 50 ein Unterdruck erzeugt, wodurch heißes Gas aus dem Ofentunnel 14 durch die Durchlässe 48 und 102 im Ofengehäuse 12 in das Torgehäuse 50 eingezogen werden könnten. Dabei würde jedoch heißes Gas an den Silikondichtungen 58 und 60 vorbeiströmen, was diese zerstören könnte.
Aus diesem Grund sind die Differenzdruck-Messeinrichtungen 140, 142 vorgesehen, welche den im Torgehäuse 50 herrschenden Druck mit dem in der ersten Ofenzone 18 bzw. in der zweiten Ofenzone 20 herrschenden Druck vergleichen. Mittels einer hier nicht eigens gezeigten Steuerung kann durch die Leitungen 136 bzw. 138 ein Druckausgleich erfolgen, so dass im entsprechenden Bereich des Torgehäuses 50 kein geringerer oder höherer Druck herrscht als in den Ofenzonen 18 bzw. 20.
In der unteren Position des Torblatts 34 und der Schutzabdeckung 80 liegt die Abdeckung 100 auf den Wärmeschutzmatten 96 der Schutzabdeckung 80 von außen auf dem feuerfesten Material 28 im Bereich des Durchlasses 48 im Ofengehäuse 12 auf. Dadurch ist eine ergänzende Abschirmung des Torgehäuses 50 gegenüber dem Ofentunnel 14 gebildet.
Wie in Figur 3 zu erkennen ist, sind in der unteren Position des Torblatts 34 und der Schutzabdeckung 80 die Druckelemente 130 der Niederhalteeinrichtung 128 derart angeordnet, dass sie von oben gegen die Halteplatten 98 der Schutzabdeckung 80 drücken, wodurch beide Teilabdeckungen 82 in ihrer unteren Position gehalten werden. Wenn das Torblatt 34 zu gegebener Zeit durch die pneumatische Hubeinrichtung 52 wieder nach oben gezogen wird, bewegt sich die Schutzabdeckung 80 zunächst auf keinen Fall mit.
So wird verhindert, dass sich die Schutzabdeckung 80 im Falle beispielsweise einer Verkantung mit dem Torblatt 34 sofort nach oben bewegt. In diesem Fall wären nämlich die unteren Abschnitte 94 der Hohlprofile 84 oberhalb der parallel zum unteren Rand 46 des Torblatts 34 verlaufenden Abschnitte der Silikondichtungen 58 und 60 angeordnet. Dadurch wären die Silikondichtungen 58 und 60 beim Hochfahren des Torblatts 34 der heißen Ofenatmosphäre und der Wärmestrahlung unmittelbar ausgesetzt und würden zerstört werden. Erst nachdem das Torblatt 34 soweit nach oben gefahren ist, dass die entsprechenden Abschnitte der Silikondichtungen 58 und 60 von den unteren Abschnitten 94 der Hohlprofile 84 der Schutzabdeckung 80 flankiert sind, spricht der entsprechend positionierte Sensor 134 zur Ermittlung der Mitnahmestellung des Torblatts 34 an. Aufgrund eines Ausgangssignals desselben wird die Niederhalteeinrichtung 128 derart angesteuert, dass die Druckelemente 130 ihre in Figur 1 gezeigte Position einnehmen und die Halteplatten 98 der Schutzabdeckung 80 freigeben. Im weiteren Verlauf wird die Schutzabdeckung 80 gemeinsam mit dem Torblatt 34 nach oben gefahren, wobei die unteren Abschnitte 94 des Hohlprofils 84 die Silikondichtungen 58 und 60 stets vor der heißen Ofenatmosphäre und dadurch vor der im Ofentunnel 14 erzeugten Wärmestrahlung abschirmen.
Bevor das Torblatt 34 zusammen mit der Schutzabdeckung 80 wieder nach oben in seine Freigabestellung verfahren wird, damit der Weg von der ersten Ofenzone 18 zur zweiten Ofenzone 20 für Brenngut frei wird, wird jedoch zunächst die Gasströmung durch die schlauchförmigen Silikondichtungen 58 und 60 unterbrochen. Die Dichtungen 58, 60 erschlaffen und ragen nicht mehr über die Hauptflächen 36, 38 des Torblatts 34 heraus.
Wenn das Torblatt 34 in seine Offenstellung verfahren worden ist, wird die Deckenklappe 104 wieder nach oben geklappt, so dass der Durchlass 102 im feuerfesten Material 28 und damit der untere Rand 46 und die kühlen unteren Abschnitte 94 der Hohlprofile 84 gegen die Wärmestrahlung abgeschirmt sind. Auch die Tür 106 zwischen dem Übergangsbereich 22 und der Ofenzone 24 wird wieder geöffnet. Die Türklappen 106a und 106b der Tür 106 schirmen in der in Figur 1 gezeigten Position die Führungsrippen 68 und 70 der Führungsstruktur 66 gegen die heiße Ofenatmosphäre und die im Ofentunnel 14 erzeugte Wärmestrahlung ab. Dies ist notwendig, damit sich die Führungsrippen 68 und 70 nicht aufheizen können, solange das Torblatt 34 seine Offenstellung einnimmt. Ansonsten könnte sich in dem Bereich zwischen den Führungsrippen 68 und 70 eine Temperatur aufbauen, bei welcher die Silikondichtungen 58 und 60 des Torblatts 34 zerstört würden, wenn sie beim Herabfahren des Torblatts 34 wieder in die Führungsrippen 68 und 70 einfahren würden. Aus dem gleichen Grund wird die Bodenklappe 110 geschlossen, damit sie die Bodenaufnahme 78 vor der heißen Ofenatmosphäre und der Wärmestrahlung geschützt.
Durch die Bodenklappe 110 wird zudem über diese hinweg bewegtes Brenngut gegen eine zu starke Abkühlung durch den darunter liegenden kälteren Bereich abgeschirmt, wenn das Brenngut von der ersten Ofenzone 18 in die zweite Ofenzone 20 überführt wird.
Durch die sich mit dem Torblatt 34 mitbewegende Schutzabdeckung 80 können die Silikondichtungen 58 und 60 des Torblatts 34 durch den Ofentunnel 14 hindurch gefahren werden, obwohl die Temperatur darin beträchtlich höher ist, als es die maximale Arbeitstemperatur der Silikondichtungen 58 und 60 eigentlich zulässt. Auf diese Weise kann der Weg zwischen den Ofenzonen 18 und 20 freigegeben werden, ohne dass dazu vorher die Atmosphäre im Ofentunnel 14 abgekühlt werden muss.
Bei Ausfall nur einer der beiden aufblasbaren Dichtungen 58, 60 kann der Ofen dennoch weiter betrieben werden. Eine derartige Betriebsstörung führt nicht zwangsläufig zu einem sofortigen Produktionsausfall.
In einer nicht gezeigten Abwandlung kann das Torblatt 34 auch nur auf einer seiner Hauptflächen 36 oder 38 mit einer Dichtung 58 oder 60 versehen und dort entsprechend einer Teilabschirmung 82 vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Toreinheit 24 beispielsweise am Eingang oder Ausgang des Vakuumofens 10 verwendet werden.
In einer ebenfalls nicht gezeigten Abwandlung kann anstelle der aufblasbaren Dichtungen 58, 60 auch jeweils eine nicht aufblasbare Dichtung vorgesehen sein. Dazu kann ergänzend eine Andrückvorrichtung in das Torblatt 34 integriert sein, mittels welcher die Dichtung in der Schließstellung des Torblatts 34 an die entsprechenden Gegenflächen der Führungsstruktur 66 gedrückt wird, um eine Dichtwirkung zu erzielen.

Claims

Toreinheit zum gasdichten Abtrennen zweier benachbarter Hochtemperaturzonen innerhalb eines Hochtemperaturofens, welche umfasst:
a) ein Torblatt (34), welches zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verfahrbar ist;

b) eine Führungsstruktur (66), innerhalb welcher das Torblatt (34) entlang eines Verfahrweges verfahrbar ist;

c) wenigstens ein Dichtelement (58, 60), welches von dem Torblatt (34) mitgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass

d) Schutzmittel (84) vorgesehen sind, welche über wenigstens einen Teil des Verfahrweges des Torblatts (34) von diesem mitführbar sind und durch welche wenigstens ein Abschnitt des Dichtelements (58, 60) über wenigstens einen Teil des Verfahrwegs des Torblatts (34) gegen eine für das Dichtelement (58, 60) schädliche Wärmestrahlung abschirmbar ist.
Toreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzmittel (84) als Kühlstruktur (84) ausgebildet sind, durch welche wenigstens ein Abschnitt des Dichtelements (58, 60) gegen Wärmestrahlung abschirmbar ist.
Toreinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstruktur (84) ein von einem Kühlmedium durchströmbares Hohlprofil (84) ist.
Toreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzmittel (84) relativ gegenüber dem Torblatt (34) bewegbar sind.
Toreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abschnitt des Dichtelements (58, 60) in der Schließstellung des Torblatts (34) von den Schutzmitteln (84) freigebbar ist.
Toreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Torblatt (34) eine erste Hauptfläche (36) und eine parallel dazu verlaufende zweite Hauptfläche (38) hat, wobei wenigstens in dem Randbereich wenigstens einer Hauptfläche (36, 38) eine umlaufende Nut (54, 56) eingelassen ist, in welcher ein Dichtring (58, 60) angeordnet ist.
Toreinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (58, 60) schlauchförmig sowie aufblasbar und entleerbar ist.
Toreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (58, 60) mit durch die Führungsstruktur (66) gebildeten Gegenflächen zusammenarbeitet.
Toreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstruktur (66) eine senkrecht zur Verfahrrichtung des Torblatts (34) verlaufende Aufnahme (78) umfasst, von welcher das Torblatt (34) mit wenigstens einem Abschnitt des Dichtelements (58, 60) aufgenommen ist, wenn es seine Schließstellung einnimmt.
Toreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart eingerichtet ist, dass die Schutzmittel (84) in der Schließstellung des Torblatts (34) näher an der abzuschirmenden Atmosphäre angeordnet sind als der abzuschirmende Abschnitt des Dichtelements (58, 60).
Hochtemperaturofen mit
a) einem Ofentunnel (14), welcher eine erste Hochtemperaturzone (18) und eine zweite Hochtemperaturzone (20) umfasst;

b) einer in einem Übergangsbereich (22) zwischen der ersten und der zweiten Hochtemperaturzone (18, 20) angeordneten Toreinheit (24), durch welche die Hochtemperaturzonen (18, 20) gasdicht voneinander abtrennbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass

c) als Toreinheit (24) die Toreinheit (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 vorgesehen ist.
Hochtemperaturofen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsstruktur-Abschirmmittel (106, 110), welche im Bereich des Ofentunnels (14) verlaufende Abschnitte (68, 70, 78) der Führungsstruktur (66) gegen die Atmosphäre im Ofentunnel (14) abschirmen, wenn das Torblatt (34) seine Offenstellung einnimmt, und/oder Torblatt-Abschirmmittel (104) vorgesehen sind, welche das Torblatt (34) gegen die Atmosphäre im Ofentunnel (14) abschirmen, wenn das Torblatt (34) seine Offenstellung einnimmt.
Hochtemperaturofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstruktur-Abschirmmittel (106, 110) und/oder die Torblatt-Abschirmmittel (104) verschwenkbare Abschirmklappen (104; 106a, 106b; 112, 114) umfassen.
Hochtemperaturofen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Abschirmklappen (106a, 106b; 104) der Führungsstruktur-Abschirmmittel (106) und/oder der Torblatt-Abschirmmittel (104) eine Stellung einnehmen, in welcher sie das Torblatt (34) gegen die in den Ofenzonen (18, 20) herrschenden Atmosphären abschirmen, wenn das Torblatt (34) seine Schließstellung einnimmt.
Hochtemperaturofen nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstruktur-Abschirmmittel (106, 110) wenigstens eine Einrichtung mit zwei Klappen (106a, 106b; 112, 114) umfassen, welche jeweils um eine Drehachse verschwenkbar sind, die parallel zu von den Klappen (106a, 106b; 112, 114) abzuschirmenden Abschnitten (68, 70; 78) der Führungsstruktur (66) verläuft.