DE10123241C1 - Gasabschluss für Reaktoren mittels Gasleitkörpern - Google Patents
Gasabschluss für Reaktoren mittels GasleitkörpernInfo
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Abstract
Gasabschluss für die Materialeingangs- (10') und die Materialausgangsöffnungen (10*) von Reaktoren (1) zum Behandeln von Materialsträngen (7) und Materialbahnen (7). Das Abdichten der Öffnungen (10) geschieht durch Gasvorhänge. Diese werden durch Gasströme, die schräg in das Ofeninnere (15) gerichtet sind und aus Gasaustrittsöffnungen (13) oder Düsen (13) austreten, erzeugt. Nach der Erfindung sind im Anschluss an die Gasaustrittsöffnungen (13) Gasleitkörper (11), die sich neben den Materialsträngen (7) oder Materialbahnen (7) im wesentlichen parallel zu den Oberflächen dieser Materialstränge (7) und Materialbahnen (7) in Richtung des Reaktorinneren (15) erstrecken, angebracht. Die aus den Gasaustrittsöffnungen (13) ausgretenden Gase werden in den Gasleiträumen (14), die zwischen den Gasleitkörpern (11) und den Materialsträngen (7) oder -Bahnen (7) entstanden sind, gezielt und unter leicht erhöhtem Druck in Richtung des Reaktorinnenraumes (15) geleitet und bewirken so einen wesentlich verbesserten Gasabschluss.
Description
Die Erfindung betrifft einen Gasabschluss für einen Reaktor
zum Behandeln von Materialsträngen oder Materialbahnen,
wobei der Reaktor folgende Merkmale aufweist:
- - Er hat eine äußere Hülle, die sich parallel zur Transportrichtung der Materialstränge oder -Bahnen erstreckt, sowie eine Front- und eine Rückwand oder eine obere und eine untere Abschlusswand, wobei entweder die Front- oder die Rückwand oder die Front- und die Rückwand oder entweder die obere oder die untere Abschlusswand oder beide Abschlusswände mindestens eine Öffnung zum Einführen mindestens eines Materialstranges oder einer Materialbahn und/oder mindestens eine Öffnung zum Herausführen mindestens eines Materialstranges oder einer Materialbahn hat;
- - er hat Vorrichtungen zum Transportieren von Material strängen oder Materialbahnen durch den Reaktor und Vorrichtungen zum Antransport von Materialsträngen oder Materialbahnen an den Reaktor und zum Abtransport von Materialsträngen oder -Bahnen von dem Reaktor weg;
- - er hat Vorrichtungen zum Heizen des Reaktorinnenraumes oder von Teilen davon oder/und zum Heizen von Material strängen oder Materialbahnen oder von Teilen davon oder zum Kühlen des Reaktorinnenraumes oder von Teilen davon oder/und von Materialsträngen oder Materialbahnen oder Teilen davon oder er hat derartige Vorrichtungen nicht;
- - er hat Vorrichtungen zum Zuführen von temperierten oder von nicht temperierten Gasen in den Reaktorraum und/oder zum Abführen von Gasen aus dem Reaktorraum;
- - er hat an den Stellen, an denen durch Öffnungen mindestens ein Materialstrang oder eine Materialbahn in den Reaktorraum eintritt oder/und an denen mindestens ein Materialstrang oder eine Materialbahn den Reaktorraum verlässt, eine Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtung mit Gasauslassöffnungen, mittels der ein Gas an diesen Öffnungen für den Materialein- oder -Austritt so ausströmt, dass dort ein Gasvorhang erzeugt wird, der das Eindringen unerwünschter Substanzen in den Reaktorraum sowie das Austreten unerwünschter Substanzen aus dem Reaktorraum verhindert.
Zum Behandeln von endlosen Materialsträngen oder Material
bahnen, beispielweise bei erhöhten Temperaturen im
kontinuierlichen Betrieb, werden Reaktoren verwendet, durch
die dieses Endlosmaterial mittels Transportvorrichtungen,
meistens mit Walzen versehenen, motorisch angetriebenen und
geschwindigkeitsgeregelten Ab- und Aufwickelvorrichtungen,
gezogen wird. Die Stränge oder Bahnen werden dabei entweder
nur einmal oder, und das ist der häufigere Fall, mehrmals
hintereinander durch den Reaktor gezogen. Beim letzteren
Fall werden die Materialstränge oder -Bahnen aus Gründen
der Verfahrensökonomie nach dem ersten Durchlaufen durch
den Reaktor, meistens mittels Umlenkwalzen, gleich wieder
in den Reaktor geleitet und noch einmal durch den Reaktor
transportiert. Dies geschieht so oft, wie es der
Verfahrensgang erfordert. In vielen Fällen sind die
Reaktoren nicht nur Einrichtungen, in denen die Stränge
oder Bahnen für das Durchführen gewünschter physikalischer
Vorgänge bestimmten Temperaturen ausgesetzt werden, sondern
es laufen parallel zu den Temperaturbehandlungen chemische
Reaktionen ab, zu deren Durchführung häufig Reaktions
partner, meistens in Gas- oder Dampfform, in den Reaktor
eingeleitet und nach einer bestimmten Verweilzeit,
gegebenenfalls zusammen mit entstandenen Reaktions
produkten, wieder aus dem Reaktor entfernt werden. Wenn der
Gasraum im Inneren des Reaktors Gase oder Dämpfe enthält,
die giftig oder korrodierend wirken oder die aus einem
anderen Grund nicht in die Atmosphäre, die den Reaktor
umgibt, gelangen dürfen, müssen alle die Ein- und Ausgänge,
an denen die Materialstränge oder -Bahnen in den Reaktor
hinein- oder aus dem Reaktor herausbefördert werden, so
abgedichtet sein, dass keine schädlichen oder negativen
Wirkungen für Menschen, Material oder die Umwelt außerhalb
des Reaktors eintreten können.
Für dieses Problem gibt es mehrere technische Lösungen.
Es können beispielsweise Schleusenkästen an den
Materialein- und -Ausgängen verwendet werden, aus denen die
aus dem Reaktor austretenden Gase und Dämpfe abgesaugt und
danach unschädlich gemacht werden. Derartige Schleusen
stören allerdings durch ihre räumliche Ausdehnung an den
Austritts- oder Eingangsöffnungen für die Materialstränge
oder -Bahnen und ein weiterer Nachteil ist, dass zum
sicheren Entfernen der schädlichen Substanzen große Mengen
an Fremd- oder Ballastgasen in die Schleuse gesaugt und
dann mit behandelt werden müssen und dass auch ein Teil der
im Reaktorinneren befindlichen Gase und Dämpfe in den
Schleusenraum gesaugt wird und dann für Wiederverwertungs-
und/oder Rückführzwecke verloren geht. Letzterer Nachteil
gilt für Schleusenräume, die mit Unterdruck betrieben
werden. Schleusen, die mit einem Gasüberdruck arbeiten,
nehmen noch mehr Platz als "Unterdruckschleusen" ein, weil
sich bei dieser Lösung die Umlenkrollen für die Material
stränge und -Bahnen innerhalb der Schleusenkammer befinden
müssen. Wäre das nicht der Fall und hätten z. B. die
Schleusenkammern hier Durchführungen für die Material
stränge und -Bahnen, träte durch diese in unerwünschter
Weise ein Teil der Schadstoffe aus. Außerdem können bei den
"Überdruckschleusen" die Materialstränge und Bahnen nicht
oder nur mangelhaft visuell kontrolliert werden und das
Bedienungspersonal kann die ordnenden, regelnden und Fehler
verhütenden Eingriffe an den Strängen oder Bahnen nicht
mehr direkt und/oder nicht schnell genug vornehmen, die bei
den in den Reaktoren ablaufenden Verfahren notwendig sind.
Bei einer anderen Vorgehensweise bedient man sich
sogenannter Gasvorhänge. Hier wird an den Öffnungen, an
denen die Materialstränge oder -Bahnen in den Reaktor
hinein- oder hinaustransportiert werden, durch geeignete
Öffnungen oder Düsen ein unschädliches Gas so in die
Ofenöffnungen und auf die Materialstränge oder -Bahnen
geblasen, dass ein Gasstrom entsteht, der im wesentlichen
in das Ofeninnere gerichtet ist und die Schadgase und
-Dämpfe wie ein dynamischer Vorhang am Austreten aus dem
Reaktor hindert.
Wie im folgenden gezeigt werden wird, arbeiten auch die bis
jetzt bekannten Abdichtungen mit Gasvorhängen nicht
befriedigend.
In US 5, 928,986 wird ein Ofen zum oxidierenden Aktivieren
der Faseroberflächen von Kohlenstofffasern oder -Garnen im
carbonisierten Zustand bei Temperaturen von 800 bis 1000°C
mit einem geeigneten Gas beschrieben. An der Eingangs- und
an der Ausgangsöffnung für den Materialstrang weist der
Ofen Schleusenkammern auf, die mit Kühl- und Saugsystemen
ausgerüstet sind. Über die Saugsysteme werden die aus dem
Ofen in die Schleusenkammern ausgetretenen Gase abgesaugt
und unschädlich gemacht. Nach einer anderen technischen
Variante kann ein inertes Gas in die Schleusenkammern
eingeblasen werden. Dieses soll dort einen Gasvorhang
erzeugen und das unkontrollierte Eindringen von Luft in den
Ofeninnenraum verhindern. Auch dieses Gas wird zum größten
Teil aus den Schleusenkammern abgesaugt. Man hat es hier
also in jedem Fall mit Schleusenkammern zu tun, deren
Gasinhalt abgesaugt wird. Im ersten Fall wird das Gas, das
aus dem Ofen austritt und im zweiten Fall wird ein Spülgas,
das in die Schleusenkammern eingebracht wird, zusammen mit
den aus dem Ofen stammenden Gasen abgesaugt. Wenn hier
überhaupt ein Gasvorhang erzeugt wird, dann liegt er in
einer Schleusenkammer und nicht am eigentlichen Eingang in
den Wirkraum des Ofens vor.
Die DE 33 12 683 A1 offenbart einen vertikalen Durchlauf
ofen für das Herstellen von carbonisierten Kohlenstoff
fasern aus sogenannten voroxidierten Fasern. Es wird im
Temperaturbereich von 300 bis 1500°C gearbeitet. Die für
das Durchführen des Verfahrens benötigten voroxidierten
Fasern werden in einem vorgeschalteten Verfahrensschritt
durch Behandeln von organischen Fasern, die z. B. aus
Polyacrylnitril bestehen können, bei Temperaturen bis 300°C
hergestellt. Sie sind unschmelzbar. Das Behandeln der
Fasern im Carbonisierungsofen geschieht unter Schutzgas.
Dazu wird am unteren Materialausgang des Ofens in nicht
näher erläuterter Weise Schutzgas eingeblasen, das im Ofen
nach oben steigt. In der Nähe der Heizzonen, die in einem
größeren Abstand von den Ein- und Ausgangsöffnungen für die
Faserbahn liegen, sind Düsen vorhanden, durch die
temperiertes Schutzgas so eingeblasen wird, dass innerhalb
der Heizkammern oder Heizzonen ein Gasvorhang erzeugt wird.
Knapp unterhalb dieser Düsen sind Absaugöffnungen
angebracht, durch die ein großer Teil des eingeblasenen
Schutzgases, das jetzt mit gas- und dampfförmigen
Reaktionsprodukten aus dem Carbonisierungsprozess beladen
ist, abgeführt wird. Zweck dieses Gasvorhanges ist es hier,
das Aufsteigen schädlicher, insbesondere teerhaltiger
Zersetzungsprodukte innerhalb des vertikalen Ofens in die
kühleren, oberen Ofenzonen zu verhindern. Ein Abdichten des
Ofens nach außen soll damit nicht bewirkt werden.
Ein Gasvorhang, der an den Materialein- und -Ausgängen des
Ofens und damit nicht direkt in dessen Reaktionsraum
betrieben wird und der ohne Schleusenkammern auskommt, ist
in US 6,027,337 beschrieben worden. Der Ofen dient zum
Herstellen von Kohlenstofffasern aus Polyacrylnitrilfasern,
vorzugsweise zum Herstellen von voroxidierten und damit
unschmelzbar gemachten Fasern im Temperaturbereich von ca.
150 bis 300°C. Die Fasern werden dabei einem Luftstrom
ausgesetzt. Bei den dabei ablaufenden Reaktionen werden
neben Wasserdampf und Kohlendioxid auch sehr giftige Gase
wie Cyanwasserstoff oder Kohlenmonoxid freigesetzt, die
keinesfalls und auch nicht in geringen Mengen ungefasst in
den Raum außerhalb des Ofens gelangen dürfen. Bei der hier
verwendeten technischen Lösung ist vorgesehen, dass sich an
jeder Stelle, an der eine Materialbahn in den Ofen hinein-
oder hinaustransportiert wird, eine Luftzuleitungs- und
-Verteilvorrichtung, die mit Austrittsöffnungen für die
Luft, speziell mit breiten Schlitzdüsen, ausgerüstet ist,
befindet. Zum Erzeugen des Gasvorhangs, der den Ofen
innenraum gegen die äußere Atmosphäre abdichten soll, wird
durch diese Düsen Gas in einem bestimmten Winkel in
Richtung des Ofeninnenraumes geblasen. Dadurch entsteht an
der der Ofeninnenseite zugekehrten Seite der Öffnungen für
die Faserstränge oder Faserbahnen ein zum überwiegenden
Teil in das Innere des Ofens gerichteter Luftstrom, der als
Gasvorhang wirkt. Leider erfüllt auch diese technische
Lösung die in sie gesetzten Erwartungen nicht vollständig,
denn es hat sich im betrieblichen Alltag gezeigt, dass die
Konzentrationen an schädlichen Gasen in der Umgebung der
Ein- und Austrittsöffnungen für die Materialbahnen zu groß
waren.
Es war deshalb die Aufgabe der dieser Patentanmeldung
zugrunde liegenden Erfindung, einen Gasabschluss für die
Eingangs- und die Ausgangsöffnungen für Materialstränge
oder Materialbahnen an Reaktoren, in denen Materialstränge
oder Materialbahnen in irgendeiner Weise behandelt werden,
zu schaffen, der das unerwünschte Austreten von Gasen aus
dem Reaktionsraum des Reaktors an den genannten Öffnungen
sicher auf unbedenkliche Werte minimiert.
Die Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass
die Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtung mindestens einen
Deflektor oder Gasleitkörper aufweist, der durch folgende
Merkmale gekennzeichnet ist:
- - Er erstreckt sich in Richtung des Reaktorinnenraumes;
- - er ist, in Richtung des Reaktorinnenraumes gesehen, nach den Gasauslassöffnungen der Gaszuleitungs- und
- - Verteilvorrichtung angeordnet;
- - er ist im Abstand zu den Oberflächen der Materialstränge oder Materialbahnen angeordnet,
- - und seine, den Materialsträngen und Materialbahnen benachbarte(n) Oberfläche(n) liegt/liegen auf gleichem geometrischen Niveau wie die Gasauslassöffnungen der Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtung oder auf einem Niveau, das von dem geometrischen Niveau der Gasauslass öffnungen abweicht.
Die nachgeordneten Ansprüche stellen weitere, vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung dar. Sie werden hiermit in
die Erfindungsbeschreibung eingeführt.
Unter dem Begriff Materialstränge oder Materialbahnen wird
im Sinne dieser Erfindung jedes Material in Filament-,
Faser-, Garn-, Strick-, Gelegeform, in Form von Wirrlagen,
von nach einem textilen Verfahren miteinander verbundenen
oder verknüpften Filamenten, Fasern, Garnen wie z. B.
Gewebe, des weiteren in Form von Folien oder Laminaten oder
in Form von Platten, die durch Öffnungen in einen Reaktor
transportiert werden können, um in diesem behandelt zu
werden und die nach einer solchen Behandlung wieder aus dem
Reaktor transportiert werden können, verstanden.
Materialien dieser Art können beispielsweise aus Plastik,
Glas, Keramik, Kohlenstoff, Natur- oder Kunstfasern, Gummi
oder auch aus Verbundwerkstoffen der verschiedensten Art
bestehen. Aus Vereinfachungsgründen wird für alle diese
Materialien im Folgenden der Begriff Materialbahnen
verwendet.
Unter einem Reaktor im Sinne dieser Erfindung wird ein von
Wänden eingeschlossener Raum mit Ein- und Ausgängen für das
Material, das behandelt werden soll und Ein- und Ausgängen
für die Betriebsmittel, die für die vorgesehene Behandlung
erforderlich sind, verstanden. Dieser Reaktor verfügt
außerdem über alle für den jeweiligen Betrieb notwendigen
Einrichtungen wie z. B. Mess-, Regel- und Transportvorrichtungen,
Leit-, Förder- und Behandlungssysteme für Gase
und Dämpfe, Heiz-, Kühl- und Energieverwertungsanlagen
und/oder Einrichtungen für die Arbeitssicherheit und den
Umweltschutz. Häufig werden solche Reaktoren bei erhöhten
Temperaturen betrieben und sind damit auch als Öfen
anzusehen. Im Sinne der Erfindung können die Materialbahnen
horizontal (horizontaler Reaktor) oder vertikal
(vertikaler Reaktor) durch den Reaktor transportiert
werden. Wo dies zweckmäßig ist, kann die Transportebene für
die Materialbahnen auch geneigt oder gebogen sein. Die
Reaktoren können auch mit Vorrichtungen zum Umwälzen des
Gasinhalts des Reaktorinnenraumes versehen sein.
Unter einem Deflektor oder Gasleitkörper wird im Sinne
dieser Erfindung ein in bestimmter Weise geformter Körper
verstanden, der entweder an oder gleich neben einer
Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtung des Reaktors
angebracht ist. Aus Gründen der Vereinfachung wird im
Folgenden für die Begriffe Deflektor und Gasleitkörper nur
mehr der Begriff Gasleitkörper verwendet.
Die Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtung verteilt das
Gas, das zum Erzeugen des Gasvorhangs benötigt wird,
gleichmäßig über die gesamte Breite der Ein- und
Austrittsöffnungen für die Materialbahnen. Sie ist des
weiteren über die gesamte Breite der Ein- und der
Austrittsöffnungen für die Materialbahnen mit einer oder
mehreren Öffnungen, die vorzugsweise Düsenform haben,
ausgerüstet. Diese Düsen können jede geeignete Form haben.
Sie sind, um eine vorgegebene gerichtete Gasströmung zu
erzielen und aufrecht zu erhalten, in bestimmter Weise
räumlich gerichtet. Ihre Gaskanäle und/oder Gasaustrittsöffnungen
können nicht eckig wie z. B. rund oder
elliptisch oder z. B. orthogonal eckig wie beispielsweise
quadratisch oder rechteckig oder auch mehr als viereckig
sein. Die Gasaustrittsöffnungen können eben oder
abgeschrägt sein oder ein spezielles Profil haben. Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform haben die Düsen
Schlitzform und erstrecken sich über die gesamte Breite der
Eingangs- oder Ausgangsöffnungen. Der Gasaustrittskanal der
Düsen kann gerade oder gekrümmt sein, je nach dem, ob der
Gasströmung noch zusätzlich eine bestimmte Richtung oder
ein bestimmter Drall gegeben werden soll oder nicht. Durch
diese Gasaustrittsöffnungen wird das Gas, mit dem der
Gasvorhang erzeugt werden soll, in einem bestimmten Winkel
und mit einer bestimmten Geschwindigkeit in den Ofen
eingeblasen. Genauere Angaben hierzu können z. B. der
US-Patentschrift Nr. 6,027,337, die hiermit in die
Beschreibung eingeführt wird, entnommen werden. Bei der
vorliegenden Erfindung liegt dieser Winkel, den der ins
Innere des Reaktors gerichtete Gasstrom je nach der
Stellung der Gasausttittsöffnungen oder Düsen entweder mit
der Oberfläche der Materialbahn oder mit der Oberfläche des
direkt benachbarten Gasleitkörpers bildet, vorzugsweise im
Bereich von 30 bis 60° und besonders bevorzugt, im Bereich
von 40 bis 50°. Vorteilhafterweise tritt der Gasstrom mit
einer Anfangsgeschwindigkeit aus, die im Bereich von 50 bis
140 m/s liegt. Die Gasleitkörper erstrecken sich im Abstand
zu den Materialbahnen über eine bestimmte Länge in den
Ofeninnenraum. Sie sind so angebracht, dass sie zusammen
mit den ihnen jeweils nächsten Materialbahnen oder, bei
mindestens teilweise gasdurchlässigen Materialbahnen, mit
den Gasleitkörpern, die sich an der jeweils anderen Seite
der betreffenden Materialbahnen an derselben Eingangs- oder
Ausgangsöffnung für die Materialbahnen im Abstand befinden,
einen Kanal oder Gasleitraum bilden. Der Gasstrom, der den
Gasvorhang erzeugen soll, ergießt sich jetzt, anders als
nach dem Stand der Technik, nicht mehr ungeführt in den
großen Reaktorinnenraum wo er sich in Wirbeln verlor, die
einen Rücktransport eines Teiles der Schadgase an die
Reaktoröffnungen mit sich brachten. Er wird jetzt in den
zwischen den Gasleitkörpern befindlichen Gasleiträumen
gefasst und in einem gerichteten Strom in den Ofen
geleitet. In den ofeninnenseitigen Zonen direkt neben den
Materialein- und -Ausgängen ist dabei der Gasdruck etwas
höher als im Ofeninnenraum. Die Höhe der Gasleiträume wird,
wenn dem nicht andere Gründe entgegenstehen, dabei gering
gehalten. Das alles hat zur Folge, dass im Ofen befindliche
Schadgase gegen die gerichtete Strömung in den
Gasleiträumen "andiffundieren" müssten, um nach außen zu
gelangen. Dies ist technisch dann nicht möglich, wenn die
Gasgeschwindigkeit in den Gasleiträumen über dessen
Querschnitt gleichmäßig verteilt und größer als die
Diffusionsgeschwindigkeit der nach außen drängenden
Gasmoleküle ist. Diese Bedingungen sind durch die
erfindungsgemäße Lösung gewährleistet.
Die Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtungen erstrecken
sich über die gesamte Breite der Ein- und Austritts
öffnungen für die Materialbahnen und sind parallel zu deren
Flachseiten so angeordnet, dass die an ihnen befindlichen
Gasaustrittsöffnungen mindestens eine Materialaustritts-
oder -Eingangsöffnung auf mindestens einer Seite mit
"Vorhanggas" versorgen können. Wenn der Reaktor mehr als
eine Öffnung für den Materialein- oder -Austritt hat, ist
vorzugsweise jede Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtung
mit zwei zueinander benachbarten, parallel verlaufenden
Reihen von Gasaustrittöffnungen oder mit zwei benachbarten,
parallel verlaufenden, sich über die gesamte Breite der
Materialein- und -Austrittsöffnungen erstreckenden Schlitz
düsen ausgerüstet. Die eine Reihe von Gasaustrittsöffnungen
oder die eine Schlitzdüse versorgt dabei an einer ersten
Materialein- oder -Austrittsöffnung den zwischen dem
Gasleitkörper und der Materialbahn befindlichen Gasleitraum
mit Gas und die dazu benachbarte Reihe von Gasaustritts
öffnungen oder die dieser entsprechende andere Schlitzdüse
versorgt an der direkt neben dieser ersten Materialein-
oder -Austrittsöffnung befindlichen zweiten Materialein-
oder -Austrittsöffnung den dort zwischen dem Gasleitkörper
und der Materialbahn befindlichen Gasleitraum mit Gas. So
versorgt eine Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtung je
zwei nebeneinanderliegende Materialein- und -Austritts
öffnungen je zur Hälfte mit Gas. Dies trifft nur für
diejenigen Materialein- und -Austrittsöffnungen nicht zu,
die als erste oder letzte an ihrer Flachseite an das
Reaktorgehäuse grenzen. Die Gasleitkörper haben die Breite
der Materialein- oder -Ausgangsöffnungen und sind entweder
an den Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtungen oder direkt
benachbart zu diesen befestigt. Sie ragen über eine gewisse
Strecke in den Reaktorinnenraum und halten dabei nach einer
besonders bevorzugten Ausführungsform den gleichen Abstand
zur Materialbahn. Ihr Abstand zur Materialbahn kann aber
auf den beiden Flachseiten der Materialbahn auch unter
schiedlich sein. Im Normalfall beträgt der Mindestabstand
der Oberflächen der Gasleitkörper von der jeweils
benachbarten Oberfläche der Materialbahn 5 mm. In
Sonderfällen kann er auch darunter liegen. Vorzugsweise
liegt dieser Abstand im Bereich zwischen 15 und 40 mm. Die
Länge der Gasleitkörper, d. h. ihre Erstreckung von den
Gasaustrittsöffnungen oder Düsen in Richtung des Reaktor
inneren kann in Grenzen variieren. Diese Grenzen sind durch
das Verhältnis dieser Länge der Gasleitkörper zu dem
Abstand definiert, den die Oberflächen der Gasleitkörper zu
den ihnen direkt benachbarten Oberflächen der Material
bahnen haben. Es beträgt höchstens 10 zu 1 und liegt
bevorzugt innerhalb der Verhältnisbereiche von 4 zu 1 bis 6
zu 1. Die Gasleitkörper haben nach einer Ausführungsform
der Erfindung eine ebene Oberfläche. Nach einer anderen
Ausführungsform ist ihre Oberfläche gebogen. Wenn ihre
Oberfläche in Querrichtung, d. h. in Richtung der Breite der
Materialein- oder -Ausgangsöffnung oder der Breite der
Materialbahn, gebogen ist, kann die Biegung auch konvex
oder konkav sein. Eine solche Biegung wird dann verwendet,
wenn die Transport- oder Umlenkwalzen für die Material
bahnen, z. B. aus Verfahrensgründen, eine Ballung haben oder
ihr Durchmesser von außen nach innen zunehmend eingeschnürt
ist. Des weiteren ist es möglich, dass die Oberfläche der
Gasleitkörper, wiederum bezogen auf die Querrichtung, d. h.
die Richtung der Breite der Materialein- oder -Ausgangs
öffnung oder der Breite der Materialbahn, auf der einen
Seite der Materialbahnen konvex und auf deren anderen Seite
konkav ist. Dies ist dann vorteilhaft, wenn die Material
bahnen entlang ihrer Breite einen gewissen Durchhang haben
und der Abstand zwischen den Oberflächen der Gasleitkörper
und den Materialbahnen konstant gehalten werden soll. Die
Oberflächen der Gasleitkörper können auch in Längsrichtung,
d. h. ausgehend von den Materialein- oder -Ausgangsöffnungen
in Richtung des Reaktorinnenraumes, gebogen sein. Auch hier
können die beiden Oberflächen der Gasleitkörper, die ein
und derselben Materialbahn zugekehrt sind, komplementär
ausgebildet sein, d. h. sie folgen der Biegung oder dem
Durchhang der Materialbahn, d. h. die obere Oberfläche ist
konvex, die untere konkav geformt. Es kann auch so sein,
dass die beiden Oberflächen der zwei Gasleitkörper, die ein
und derselben Materialbahn benachbart sind, so gebogen
sind, dass sich der von ihnen eingeschlossene Gasleitraum
zum Reaktorinnenraum hin erweitert. Eine solche bikonvexe
oder auch eine keilförmige Form der Gasleitkörper wird in
der Regel verwendet, um in diesem Gasleitraum bestimmte
Geschwindigkeitsprofile zu erzeugen. Natürlich sind auch
Kombinationen der beschriebenen Oberflächenformen der
Gasleitkörper möglich. Sie werden jedoch nur dann
verwendet, wenn dies verfahrenstechnisch sinnvoll ist und
es der dafür notwendige Aufwand rechtfertigt. Es ist im
allgemeinen vorteilhaft, die dem Reaktorinnenraum
zugekehrten Kanten oder/und Ecken der Gasleitkörper frei
von Rauheiten oder Graten zu halten oder sie ein wenig
abzurunden oder abzuwinkeln. Dies wird getan, um Abrieb an
den oder Verletzungen der Materialbahnen zu verhindern,
falls diese den Gasleitkörper berühren sollten. Ganz
allgemein sind die Oberflächen der Gasleitkörper glatt, um
Abrieb an den Materialbahnen oder deren Verletzung zu
verhindern oder aber ein Ablagern oder das Aufbauen von
Verschmutzungen zu minimieren und ein leichtes Reinigen zu
ermöglichen. Vorteilhafterweise können die Oberflächen eine
antiadhäsive Beschichtung aufweisen oder sind in geeigneter
Weise gegen Korrosion geschützt. Nach einer bevorzugten
Ausführungsform befindet sich auf jeder Seite jeder
Materialbahn ein Gasleitkörper, so dass jede Materialbahn
an jeder Materialein- und -Ausgangsöffnung in einem
Gaskanal läuft, der von den Oberflächen zweier Gasleit
körper begrenzt ist. Wo dies notwendig oder vorteilhaft
ist, kann von dieser Lösung abgewichen und nur ein
Gasleitkörper auf einer Seite der Materialbahn verwendet
werden.
Gestalt und Ausführungsform der Gasleitkörper richten sich
nach den konstruktiven und verfahrenstechnischen Gegeben
heiten des Reaktors. Die Gasleitkörper können eine
geschlossene Form haben, d. h. einen Hohlraum einschließen,
der keine oder nur geringe Verbindung zum Innenraum des
Reaktors hat oder sie können aus Leitblechen oder Leit
flächen bestehen, zwischen denen sich ein Raum befindet,
der mit dem Reaktorinnenraum in freier Verbindung steht.
Geschlossene Systeme werden bevorzugt, wenn sich im
Reaktorinnenraum Stoffe bilden können, die sich in
unerwünschter Weise in strömungsberuhigten Zonen des
Innenraumes ablagern würden.
Ein Gasleitkörper kann in Bezug auf die Austrittsöffnungen
für das Gas, das den Gasvorhang erzeugen soll, in unter
schiedlicher Weise positioniert sein. Zum einen kann er
sich auf der gleichen Ebene oder dem gleichen geometrischen
Niveau wie diese Austrittsöffnungen befinden und sich im
Abstand zu der benachbarten Materialbahn in Richtung des
Reaktorinnenraumes erstrecken. In diesem Fall wird der
Gasstrom zunächst auf die Materialbahn geleitet, dort
mindestens zum Teil reflektiert und dann in dem Gasleit
kanal dem Reaktorinnenraum zugeführt. Zum zweiten kann er
so angeordnet sein, dass sich die Austrittsöffnungen für
das Gas, das den Gasvorhang bilden soll, über die Fläche
des Gasleitkörpers erheben, dass also diese Öffnungen am
Reaktoreingang bis zu einem gewissen Grade in den Raum
zwischen dem Gasleitkörper und der Materialbahn hinein
ragen. Der aus den Öffnungen austretende Gasstrom kann bei
dieser Anordnung entweder auf die Materialbahn geleitet,
dann mindestens zum Teil reflektiert und dann im Gas
leitraum dem Reaktorinneren zugeführt werden oder es können
die Düsen, die in den Gasaustrittsöffnungen enden, so
abgebogen sein, dass der Gasstrom zuerst auf die Oberfläche
der Gasleitkörper trifft, von diesen reflektiert wird, dann
mit geringerem Strömungsdruck auf die Materialbahn
umgeleitet wird und danach im Gasleitraum dem Reaktorinnen
raum zufließt. Nach einer dritten Möglichkeit erhebt sich
die den Gasleitraum mit begrenzende Oberfläche der
Gasleitkörper über die Gasaustrittsöffnungen. In diesem
Fall sind die Gasaustrittsöffnungen etwas vor den Gas
leitkörpern positioniert und der Gasstrom wird zuerst auf
die Materialbahn geblasen, von dieser mindestens zum Teil
reflektiert, trifft dann mit verringerter Geschwindigkeit
auf die Oberfläche des Gasleitkörpers und strömt dann durch
den Gasleitraum in den Reaktorinnenraum. Diese Lösung kann
besonders dann verwendet werden, wenn der Abstand zwischen
der Materialbahn und dem Gasleitkörper besonders klein
gehalten werden soll. Gestalt, Ausführungsform und
Positionierung der Gasleitkörper richten sich nach den
konstruktiven und verfahrenstechnischen Gegebenheiten des
Reaktors. Sie werden vom Fachmann den Gegebenheiten
entsprechend gewählt.
Die Gasleitkörper können aus jedem Material bestehen, das
für die Verfahrensbedingungen geeignet ist, für die sie
vorgesehen sind. Wegen des geringeren Aufwandes und der
leichteren Verarbeitbarkeit bestehen sie häufig aus einem
Metall oder einer Metalllegierung wie Eisen, Stahl,
Edelstahl, Kupfer, Messing, Bronze, Aluminium oder einer
Aluminiumlegierung. Dort, wo es die Umstände erfordern,
können sie aber aus anderen als den genannten Metallen oder
Metalllegierungen, aus einem keramischen Material wie z. B.
Porzellan, Steinzeug, Siliciumcarbid, Kohlenstoff, Graphit
oder Glas bestehen. Auch Verbundwerkstoffe wie beispiels
weise mit Fasern verstärkte Kunststoffe oder mit Fasern
verstärkter Kohlenstoff oder miteinander laminierte Lagen
von Werkstoffen oder auch Natur- oder Kunststoffe aus der
Gruppe der Thermoplaste und Duroplaste wie beispielsweise
Fluorpolymere, Fluor-Chlorpolymere, Polyamide, Polyimide,
Polyvinylchlorid, Polyethylen, Phenol- oder Epoxidharze
können eingesetzt werden, wenn dies die Bedingungen
erfordern oder zulassen. Die Oberflächen der Gasleitkörper
oder diese selbst können auch aus auf textile Weise
miteinander verknüpften Fasern, Fäden, Garnen oder Drähten
bestehen. Am häufigsten wird man hier die verschiedenen
Gewebearten verwenden. Aber auch Filze und Wirrlagen können
für Sonderfälle Einsatz finden. Solche textilen Verbunde
können aus allen Materialien, die für diesen Zweck geeignet
sind, wie z. B. Kunststofffasern, natürlichen oder
synthetischen Fasermaterialien, Mineral-, Glas-,
Siliciumdioxid-, Siliciumcarbid-, Aluminiumoxid-,
Kohlenstoff-, Graphitfasern oder z. B. aus Stahl-,
Edelstahl-, Kupfer-, Messing oder Bronzedrähten bestehen.
Die Temperatur des Gases, das für das Erzeugen und
Aufrechterhalten des Gasabschlusses über die Gaszuleitungs-
und -Verteileinrichtungen und die Gasöffnungen oder die
Düsen in den Reaktor eingeblasen wird, richtet sich nach
den Gegebenheiten des Verfahrensablaufs im Reaktor. Wenn
der Verfahrensablauf keine besonderen diesbezüglichen
Vorkehrungen erfordert, hat das Gas Umgebungstemperatur.
Wenn das Einblasen eines zu kühlen Gases störte oder dazu
ein Gas von erhöhter Temperatur notwendig oder vorteilhaft
wäre, wird das Gas vorgeheizt. Dies ist beispielsweise der
Fall, wenn in dem Reaktor eine erhöhte Temperatur vorliegt.
Ein kaltes Gas würde sich nämlich beim Eintreten in den
heißen Reaktorraum erwärmen und dabei ausdehnen und dadurch
in der Nähe des Gasabschlusses einen unerwünschten
Gegendruck aufbauen. Ein vorher gekühltes Gas wird
vorteilhafter Weise eingeblasen, wenn eine Kühlung an den
Materialein- und -Ausgängen des Reaktors oder im Reaktor
notwendig ist. Gegebenenfalls muss dann aber wegen der
Gefahr der eben beschriebenen Bildung eines größeren
Gegendrucks ein entsprechend höherer Gasdruck im Gas
leitraum aufgebaut werden. Nach einer weiteren vorteil
haften Variante der Erfindung wird der Gasabschluss mit
einem Gas bewerkstelligt, das wenigstens zum Teil aus dem
Innenraum des Reaktors entnommen worden ist. Hierbei kann,
entsprechend isolierte Leitungen vorausgesetzt, der
Energieinhalt dieses Gases zweckmäßig genutzt werden.
Allerdings darf ein solches Gas keine Bestandteile
enthalten, die nicht in die Atmosphäre außerhalb des
Reaktors gelangen dürfen. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn
im Reaktor lediglich eine Temperaturbehandlung eines
Produkts unter Schutzgas durchgeführt wird oder wenn das
Gas während oder nach dem Verlassen des Reaktors von den
Schadstoffen gereinigt worden ist. Ein derartiges Reinigen
geschieht häufig auf thermischem Wege durch Verbrennen in
einer Nachverbrennungsvorrichtung. Die hierbei frei
werdende Wärmeenergie kann nach einer weiteren, ebenfalls
vorteilhaften Variante der Erfindung dazu benutzt werden,
in bekannten Wärmeübertragungsvorrichtungen Gas zu
erwärmen, das dann für den Betrieb des Gasabschlusses
verwendet wird. Das gleiche kann auch ohne Nachver
brennungseinrichtung erreicht werden, wenn Gas mit genügend
hohem Wärmeinhalt aus dem Reaktor durch einen Wärmetauscher
geleitet wird und dort das Gas mindestens teilweise
erwärmt, das für den Betrieb des Gasabschlusses gebraucht
wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dienen die
Gasleitkörper nicht nur dem Aufrechterhalten eines sicheren
Gasabschlusses an den Materialein- und -Ausgangsöffnungen
des Reaktors. Sie können auch als Heizkörper oder als
Kühlkörper ausgebildet sein, um entweder das Gas, das für
den Gasabschluss benötigt wird und das in den Reaktor
eingeblasen wird, zu erwärmen oder um es abzukühlen. Wenn
dieses Temperieren des Gases für das Geschehen im Inneren
des Reaktors genutzt werden kann, ist es durchaus sinnvoll,
auch mehr Gas auf diesem Wege in den Ofen einzubringen, als
für das Aufrechterhalten des Gasabschlusses minimal
erforderlich wäre. Ein Beispiel hierfür ist das Konstant
halten eines bestimmten Temperaturprofils auch in der Nähe
der Reaktorenden. Für solche Anwendungszwecke kann es auch
erforderlich sein, das Verhältnis der Länge der Gasleit
körper zu ihrem Abstand von der Oberfläche der benachbarten
Materialbahn mehr als es für die im Vorstehenden genannten
bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung angegeben ist,
in Richtung auf größere Längen der Gasleitkörper zu
verändern.
Im folgenden wird die Erfindung anhand lediglich
beispielhafter, schematischer Zeichnungen und Figuren
weiter erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1, einen senkrechten Schnitt entlang der Längsachse
eines Reaktors oder Ofens zum Behandeln von
Materialbahnen, in dem die Materialbahnen den
Reaktor horizontal durchlaufen;
Fig. 2, eine Draufsicht auf die hintere Stirnseite eines
Reaktors vom Typ des in Fig. 1 dargestellten
Reaktors;
Fig. 3, einen Schnitt durch einen Vertikalreaktor senkrecht
zur Breitenerstreckung der Materialbahnen und zur
Breitenerstreckung der Transport- und Umlenkwalzen;
Fig. 4, den Ausschnitt eines Querschnitts durch einen
Bereich nahe der Öffnungen eines Reaktors zum
kontinuierlichen Behandeln von Materialbahnen
senkrecht zur Quererstreckung der Materialbahnen
und der Umlenk- und Transportwalzen nach dem Stand
der Technik;
Fig. 5, einen hypothetischen Ausschnitt eines Querschnitts
durch einen Bereich nahe der Öffnungen eines
Reaktors zum kontinuierlichen Behandeln von
Materialbahnen senkrecht zur Quererstreckung der
Materialbahnen und der Umlenk- und Transportwalzen.
Sie zeigt einige vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung;
Fig. 6, eine Draufsicht auf eine Frontseite eines Reaktors,
bei dem die Materialbahnen konvex gebogen sind;
Fig. 7, eine Draufsicht auf eine Frontseite eines Reaktors,
bei dem die Materialbahn konkav gebogen ist;
Fig. 8, einen Ausschnitt aus einem senkrecht zur Quer
erstreckung der Transport- und Umlenkwalzen für die
Materialbahnen und zur Quererstreckung der
Materialbahnen geführten Schnitt mit durchhängenden
Materialbahnen;
Fig. 9, einen Ausschnitt aus einem senkrecht zur
Quererstreckung der Transport- und Umlenkwalzen für
die Materialbahnen und zur Quererstreckung der
Materialbahnen geführten Schnitt mit der
Veranschaulichung des Auftreffwinkels des
Gasstromes.
Der Reaktor (1) in Fig. 1 ist von einem Gehäuse (2)
umgeben, das auf einem Fundament (3) steht. Durch die
Gaszuleitung (4) und ein Heizregister (5) wird der
Reaktorinnenraum (15) mit geheiztem Gas beaufschlagt.
Verbrauchtes und gegebenenfalls mit Reaktionsprodukten
beladenes Gas tritt über den Gasauslass (6) aus dem Reaktor
(1) aus und kann einer nicht dargestellten stofflichen
oder/und thermischen Wiederverwertung oder einer ebenfalls
nicht wiedergegebenen Gasreinigung zugeführt werden. Eine
Materialbahn (7) wird von einer nicht dargestellten
Abwickelvorrichtung kommend über die vor dem Reaktorraum
liegende Walze (8') durch eine mit einem Gasvorhang (9)
abgedichtete Öffnung (10) in den Reaktor (1) transportiert.
Die Materialbahn (7) durchläuft den Reaktor (1) und tritt
zum ersten Mal an der ebenfalls mit einem Gasvorhang 9*
abgedichteten Öffnung (10*) aus dem Reaktor (1) aus. Sie
(7) wird dann mittels der ebenfalls außerhalb des Reaktors
(1) liegenden Walze (8) umgelenkt und tritt durch die
wiederum mit einem Gasvorhang (9') abgedichtete Öffnung
(10') wieder in den Reaktor ein. In dieser Weise durchläuft
die Materialbahn (7) den Reaktor (1) insgesamt acht mal,
wobei sie immer wieder durch Rollen (8; 8*) umgelenkt wird
und danach durch Öffnungen (10') in den Reaktor (1) ein-
und durch Öffnungen (10*) aus dem Reaktor (1) austritt.
Alle Öffnungen (10; 10'; 10"; 10*; 10**) sind durch
Gasvorhänge (9; 9'; 9"; 9*; 9**) abgedichtet. Nach dem
Beenden der Reaktion tritt die Materialbahn (7) an der mit
dem Gasvorhang (9**) gedichteten Öffnung (10**) aus dem
Reaktor (1) zum letzten Mal aus und läuft über die Walze
(8") zu einer nicht dargestellten Aufwickelvorrichtung.
Ein solcher Reaktor kann beispielsweise ein Ofen zum
Unschmelzbarmachen von Materialbahnen aus Polyacrylnitril
in Luftatmosphäre sein, der im Temperaturbereich von ca.
180 bis 320°C betrieben wird. Er kann z. B. auch bei
höheren Temperaturen zum Carbonisieren von unschmelzbar
gemachten Fasern, die beispielsweise in Form von Faser-,
Gewebe- oder Filzbahnen vorliegen können, verwendet werden.
Das muss dann allerdings in nicht oxidierender Atmosphäre
geschehen. An den Öffnungen des Reaktors (1) für den
Materialein- (10; 10'; 10") und -Ausgang (10*; 10**)
befinden sich die erfinderischen Gasleitkörper (11; 11')
oder Deflektoren (11; 11'). Es ist jede dieser Öffnungen
(10; 10'; 10"; 10*; 10**) mit einem Paar solcher
Gasleitkörper (11) oder (11; 11') ausgerüstet, damit die
Materialbahnen (7) stets von zwei Seiten mit Gas beströmt
werden können und so ein sicherer Gasabschluss des
Reaktorinneren gegen die äußere Umgebungsatmosphäre
gewährleistet ist. In hier nicht dargestellten Sonder
fällen, z. B. wo die Materialbahn auf einer Seite an einer
Materialein- oder -Austrittsöffnung über eine längere Zone
schleifend, gegebenenfalls auf einem Flüssigkeitsfilm
aufliegt, kann auf eine beidseitige Beströmung verzichtet
werden. Dann ist nur auf einer Seite der Materialbahn ein
Gasleitkörper angeordnet. Das Gas, das zum Aufrechterhalten
der Gasvorhänge (9; 9'; 9"; 9*; 9**) benötigt wird, wird
über Gaszuleitungs- und Verteilvorrichtungen (12), die als
Rohrleitungen ausgebildet sind, an die Materialein- (10;
10'; 10") und -Austrittsöffnungen (10*; 10**) geleitet,
dort gleichmäßig über deren Breite verteilt und es tritt
dann an diesen (10, 10'; 10"; 10*; 10**) über räumlich
gerichtete Düsen (13) aus und wird unter einem bestimmten
Winkel (siehe auch Fig. 9) gegen die Materialbahnen (7)
geblasen. Von diesen (7) wird es mindestens zum Teil
reflektiert und es strömt dann unter einem gegenüber dem
Reaktorinnenraum (15) erhöhten Gasdruck in den Gas
leiträumen (14), die entweder von den Gasleitkörpern (11)
und den Materialbahnen (7) oder bei sehr gasdurchlässigen
Bahnen (7), von zwei gegenüberliegenden Gasleitflächen
benachbarter Gasleitkörper (11) gebildet werden, in den
Reaktorinnenraum (15). Die Gasleitkörper (11') an den
obersten und untersten Materialein- (10; 10") und Aus
trittsöffnungen (10*; 10**), d. h. die Gasleitkörper, die
auf ihrer der Reaktorwand zugekehrten Seite keine Material
bahn haben, haben nur auf der den Materialbahnen (7)
zugekehrten Seite Gasaustrittsöffnungen (13) oder -Düsen
(13), da nur dort ein Gasvorhang (9; 9"; 9*; 9**) erzeugt
werden muss.
Fig. 2 gibt eine Draufsicht auf die hintere Stirnseite
eines Reaktors (1) des unter Fig. 1 beschriebenen Typs
wieder. Auch er (1) verfügt über ein Reaktorgehäuse (2),
ein Reaktorfundament (3), eine Gaszuleitung (4) für das
Prozessgas, einen Erhitzer (5) für das Prozessgas und einen
Gasauslass (6) für das Prozessgas. Ferner sind rechts und
links des Ofenkörpers die Walzenwellen (16) und die Säulen
(17; 17') zu erkennen, in denen sich die Lager, die
Getriebe und der Antrieb für die Walzen (8; 8*) befinden.
Die Materialbahnen (7) werden an den Ein- (10'; 10") und
den Austrittsöffnungen (10*) über die Walzen (8; 8*) in den
Reaktor hinein- und hinausbefördert. Das Gas zum Erzeugen
des hier nicht sichtbaren Gasvorhangs ((9) in Fig. 1) wird
über die Gaszuleitungs- und Verteilvorrichtungen (12) in
die Gasaustrittsöffnungen (13), die hier als Schlitzdüsen,
die sich über die gesamte Breite der Materialein- und
-Austrittsöffnungen (10'; 10"; 10*) erstrecken,
ausgebildet sind, gedrückt. Dort tritt es räumlich
gerichtet aus und bildet in den Gasleiträumen (14) den
verbesserten Gasvorhang.
Der in Fig. 3 wiedergegebene Reaktor (1') ähnelt in seinem
Aufbau dem Reaktor (1) in Fig. 1. Der wichtigste Unter
schied zu letzterem (1) besteht darin, dass dieser Reaktor
(1') ein Vertikalreaktor ist, in dem die Materialbahnen
entweder, was nicht dargestellt ist, in einem einmaligen
Durchlauf durch den Reaktor (1') von unten nach oben
transportiert und behandelt werden oder, was in Fig. 3
wiedergegeben ist, mehrmals von unten nach oben und von
oben nach unten durch den Reaktor geführt und dabei
behandelt werden, ehe sie den Reaktor (1') wieder ver
lassen. Dabei ist es dem Fachmann überlassen, ob er die
Materialbahnen am Reaktor (1') unten einführt und wie in
Fig. 3 gezeigt, unten wieder herausführt, ob er sie, was
nicht dargestellt ist, oben in den Reaktor (1') ein- und
auch auf dieser Seite wieder herausführt oder ob er sie,
was ebenfalls nicht abgebildet ist, unten ein- und oben
herausführt oder das umgekehrt bewerkstelligt. Der Reaktor
(1') hat, abweichend vom Reaktor (1) der Fig. 1 zusätzlich
eine thermische Isolierung (18) und er ist in einem Gestell
oder Rahmen (19) montiert und aufgestellt. Die anderen
Merkmale gleichen denen des Reaktors (1) in Fig. 1. Für die
Beschreibung wird auf die Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen,
die hierbei sinngemäß anzupassen und auszulegen sind.
In Fig. 4 sind ausschnittsweise das Reaktorfundament (3),
ein Teil des Reaktorgehäuses (2) in Form einer Frontseite,
die Materialbahn (7) und die Transport- und Umlenkwalzen
(8) für die Materialbahn (7) zu sehen. Die Materialbahn (7)
wird durch die Öffnungen (10') in den Reaktor hinein- und
durch die Öffnungen (10*) aus dem Reaktor herausbefördert.
Zum Herstellen und Aufrechterhalten der Gasvorhänge (9';
9*) dienen die Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtungen
(12) mit den Düsen (13), durch die das Gas für die
Gasvorhänge (9'; 9*) austritt. Die erfindungsgemäßen
Gasleitkörper oder Deflektoren fehlen hier. Man kann
unschwer erkennen, dass das aus den Düsen (13) austretende
Gas nicht in einem Gasleitraum geführt wird, in diesem
keinen erhöhten Druck aufbauen und damit auch keine
wirksame Gasbarriere bilden kann. Es verteilt sich dagegen,
von Wirbeln begleitet, regellos sehr schnell im großen
Reaktorinnenraum (15), ohne dass der auf diese Weise
erzeugte Gasvorhang eine wirklich effektive Dichtwirkung
gegen einen Austritt von Teilen der Reaktoratmosphäre böte.
Die Darstellung in Fig. 5 ist derjenigen von Fig. 4 ähnlich.
Der wesentliche Unterschied zu Fig. 4 liegt darin, dass hier
die erfinderischen Gasleitkörper (11; 11a; 11b; 11c)
vorhanden sind, mit Hilfe derer (11; 11a; 11b; 11c)
zusammen mit den Materialbahnen (7) definierte Gasleiträume
(14; 14'; 14") erzeugt werden, die ein unerwünschtes
Austreten von Gasen aus dem Reaktorinneren weitestgehend
verhindern. Man erkennt wieder einen Teil der Reaktorwand
(2) in Form einer Stirnseite, das Reaktorfundament (3), die
Transport- und Umlenkwalzen (8), die Materialbahn (7) sowie
die Teilstücke (7a; 7b; 7c; 7d; 7e) der Materialbahn (7),
die Reaktoröffnungen (10'; 10*) und die Gaszuleitungs- und
Verteilvorrichtungen (12), über die die Gasaustritts
öffnungen oder Düsen (13; 13a; 13b) mit "Vorhanggas"
versorgt werden. Lediglich aus Gründen der Darstellung sind
hier verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten für Gasleit
körper, für Gasleiträume und für Düsenpositionen in einer
Figur wiedergegeben worden. Das heißt nicht, dass diese
Anmeldeschrift lehrt, an einem Reaktor eine solche Vielfalt
von Möglichkeiten tatsächlich realisieren zu müssen. Die
Gasleitkörper (11; 11*) sind allseits geschlossen und ihre
der Materialbahn (7) und dem Teilstück (7c) der
Materialbahn zugewandten Oberflächen sind eben und so
angeordnet, dass sich Gasleiträume (14; 14') ergeben, in
denen zwischen den Gasleitkörpern (11) und den
Materialbahnen (7; 7c) über die gesamte Länge und Breite
der Gasleitkörper konstante Abstände ergeben. Dabei ist der
Gasleitraum (14') größer als der Gasleitraum (14). Die
Gasleitkörper (11a) sind als Platten, die zwischen sich
einen Raum einschließen, der dem Reaktorinneren zu offen
ist, konstruiert. Auch hier sind die den Material
bahnstücken (7e und 7d) zugekehrten Oberflächen eben und so
angeordnet, dass sich Gasleiträume (14) ergeben, in denen
zwischen den Gasleitkörpern (11) und den Materialbahn
stücken (7e und 7d) über die gesamte Länge und Breite der
Gasleitkörper konstante und gleiche Abstände ergeben. Eine
andere Ausführungsform ist an dem Materialbahnstück (7a)
dargestellt. Dieses (7a) wird beidseitig von zwei
Gasleitkörpern (11b; 11c) flankiert, deren Oberflächen sich
konvex in Richtung des Reaktorinnenraumes krümmen, so daß
sich dem Reaktorinnenraum zunehmend öffnende Gasleiträume
von gleicher Geometrie (14") vorliegen. Der Gasleitkörper
(11b) ist als gebogene Platte ausgebildet. Er schließt
zusammen mit dem benachbarten Gasleitkörper (11a) einen
Raum ein, der dem Reaktorinneren zu offen, der aber kein
Gasleitraum ist. Der Gasleitkörper 11c hat dagegen auf
seinen beiden Flachseiten die gleichen konvex gekrümmten
Oberflächen und schließt einen abgeschlossenen Raum ein.
Das Stück Materialbahn (7b) wird beidseitig von zwei
verschieden geformten Gasleitkörpern (11c; 11) flankiert.
Auf einer Seite des Materialbahnstücks (7b) erzeugt der
Gasleitkörper (11c) einen sich zunehmend zum Reaktorinneren
hin öffnenden Gasleitraum (14"), während der Gasleitkörper
(11) auf der anderen Seite mit dem Materialbahnstück (7b)
einen Gasraum (14) von konstanter Höhe über die Länge und
die Breite des Gasleitkörpers (11) bildet. Ein anderes
Beispiel für ungleiche Gasleiträume ist an dem Stück der
Materialbahn (7c) dargestellt. Die das Materialbahnstück
(7c) flankierenden Gasleitkörper (11; 11*) haben die
gleiche Form aber jeder von ihnen hat einen unter
schiedlichen, jedoch über ihre Breiten- und Längen
erstreckung konstanten Abstand zum Materialbahnstück (7c).
Gasabschlüsse mit unterschiedlichen Gasleiträumen an einer
Materialbahn (7) sind im allgemeinen auf Sonderfälle
beschränkt. Alle Gasleitkörper (11; 11*; 11a; 11b; 11c)
sind an ihrem reaktorinnenseitigen Ende vorzugsweise frei
von scharfen Kanten und Graten. Diese Enden sind ein wenig
von der Materialbahn (7) weggebogen.
In Fig. 5 sind auch verschiedene Formen und Anordnungen von
Gasaustrittsdüsen (13; 13a; 13b) dargestellt. Entweder die
Düsen (13) stehen ein wenig über die Oberfläche der
Gasleitkörper (11) heraus, wie dies bei dem Stück der
Materialbahn (7c) zu sehen ist oder sie (13a) ragen über
die Oberfläche der Gasleitkörper (11a) heraus und sind
zusätzlich so umgebogen, dass der sie verlassende Gasstrom
zuerst auf die Oberfläche der Gasleitkörper (11a) trifft,
dort reflektiert wird und dann erst mit einem geringeren
Gasdruck und damit wesentlich schonender die Oberfläche der
Materialbahn (7d) erreicht. Wenn beispielsweise, wie dies
an Materialbahn (7b) gezeigt ist, ein sehr geringer Abstand
zwischen den Gasleitkörpern (11c; 11) eingehalten werden
soll, hinderten hervorstehende Düsen. In diesem Fall werden
die Düsen (13b) in den Gaszuleitungs- und -Verteilvor
richtungen (12) versenkt angebracht. Vorzugsweise sind die
Düsen (13; 13a; 13b) Schlitzdüsen, die sich über die
gesamte Breite der Materialein- und -Austrittsöffnungen
erstrecken. Es können aber auch andere Düsenformen
angewandt werden.
In manchen Fällen sind die Materialbahnen durchgebogen,
z. B. weil sie mit Walzen transportiert und umgelenkt
werden, die entweder eine konvexe oder eine konkave
Oberfläche haben. In Fig. 6 ist ein Beispiel für Material
bahnen mit konvex gebogenen Oberflächen abgebildet. Der
Reaktor ist durch die Seiten des Reaktorgehäuses (2)
angedeutet. Ferner sind zwei Transport- und Umlenkwalzen
(8) mit ihren Wellenstümpfen (16) zu sehen. Die Material
bahn (7) ist mindestens im Bereich der Reaktoröffnungen
(10) wie die Walzen (8) gebogen und infolgedessen müssen
auch die Anlagenteile, die den Gasvorhang erzeugen und
aufrechterhalten müssen, dieser Krümmung angepasst sein. Es
sind demzufolge die Gaszuleitungs- und -Verteilervor
richtungen (12), die Düsen (13) und auch die hier nicht
sichtbaren Flächen, die die Gasleiträume (14) hinter den
Materialein- und -Austrittsöffnungen (10) begrenzen, so
gekrümmt ausgebildet, dass die Erfordernisse für die
Funktionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Gasabschlusses
erfüllt sind.
Fig. 7 zeigt ein der Fig. 6 entsprechendes Bild für den
Fall, dass die Materialbahnen (7) konkav gebogen sind.
Bezüglich der Beschreibung wird auf den Text zu Fig. 6
verwiesen. Bei dessen Interpretation muss lediglich
sinngemäß von konvex auf konkav umgedacht werden.
Materialbahnen können häufig nicht so straff geführt
werden, dass sie nicht zwischen ihren Auflagezonen,
beispielsweise den Transport- und Umlenkwalzen (8)
durchhängen. Das führt jedoch dazu, dass sich an den
Gasabschlüssen ungleiche Abstände zwischen den Material
bahnen und den Gasleitkörpern einstellen, woraus ungleiche
Gasleiträume auf beiden Seiten der Materialbahnen resul
tieren. Dadurch kann die Wirksamkeit der Gasabschlüsse
reduziert werden. Um dem entgegenzuwirken, werden, was
nicht dargestellt ist, die Oberflächen der Gasleitkörper
(11) entsprechend der durchhangbedingten Krümmung der
Materialbahnen (7) mit einer Biegung versehen oder/und sie
(11) werden, wie dies aus Fig. 8 zu entnehmen ist,
entsprechend geneigt angebracht, so dass wieder auf beiden
Seiten der Materialbahnen (7) die gewünschten, meistens
konstanten Abstände hergestellt sind.
In Fig. 9 ist ein Ausschnitt, der den Winkel (20; 20'),
unter dem der Gasstrom, von den Gasaustrittsöffnungen (13)
oder Düsen (13; 13a) kommend auf die Materialbahn (7) oder,
bei umgebogenen Düsen (13a), auf die Oberflächen der
benachbarten Gasleitkörper (11a) trifft, veranschaulicht.
Es sind außerdem die Materialbahn (7) und die Gaszu
leitungs- und -Verteilvorrichtungen (12) zu sehen. Der
Gasstrom (21) trifft nach dem Austreten aus den geraden
Düsen (13) unter einem Winkel (20) von 40° auf die
Materialbahn (7) und nach dem Austreten aus den gebogenen
Düsen (13a) in einem Winkel (20') von 45° auf die
Oberflächen der Gasleitkörper (11a) auf.
Die Fig. 1 bis 9 geben nur einen Teil der nach der
Grundidee der Erfindung möglichen Ausgestaltungen der
Erfindung wieder. Es sollen jedoch auch alle anderen, dem
Fachmann naheliegenden Abwandlungen der Erfindung, die hier
nicht zeichnerisch dargestellt werden konnten, als Bestand
teil dieser Anmeldung angesehen werden.
Im Folgenden wird die verbesserte Wirksamkeit des Gas
verschlusses gemäß der Erfindung durch zwei Reihen von
Messungen an einem Reaktor zum kontinuierlichen Oxidieren,
d. h. Unschmelzbarmachen von Faserbahnen aus Polyacrylnitril
gezeigt:
Die Materialbahnen wurden horizontal durch den Reaktor geführt und bei beiden Messreihen einer steigenden Temperatur von 180 bis 265°C ausgesetzt. Oxidationsmittel war Luft. Bei der im Reaktor ablaufenden Reaktion wurde unter anderem auch gasförmiger Cyanwasserstoff (HCN), ein hoch toxisches Gas, freigesetzt. Die Wirksamkeit der Gasabschlüsse an den Materialeintritts- und -Ausgangs öffnungen wurde durch Messung der HCN-Konzentration in der Mitte der obersten Materialeintrittsöffnung im Abstand von 10 cm vom Eintrittsspalt gemessen. Dieser Messort wurde gewählt, weil sich dort eine besonders große Konzentration an HCN einstellen müsste, weil sich an der Ofenfrontseite eine nach oben gerichtete Konvektionsbewegung ausbildet, die die gegebenenfalls aus den Materialein- und -Austrittsöffnungen entweichenden Gase und auch die Schadgase, mitführt. Die Materialbahnen wurden mittels außerhalb des geheizten Reaktorinnenraumes liegender Transport- und Umlenkwalzen insgesamt 23 mal horizontal durch den Reaktor transportiert. Der Reaktor hatte demnach insgesamt, d. h. die Materialein- und -Austrittsöffnungen an der Front- und an der Rückseite des Reaktors zusammengenommen, 46 derartige Öffnungen, von denen jede durch einen Gasvorhang abgedichtet wurde. Als Mittel zum Erzeugen des Gasvorhangs an den Materialein- und -Austrittsöffnungen diente ebenfalls Luft, die Raumtemperatur hatte. Das "Vorhanggas" trat mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 105 m/s aus den Düsen, die als Schlitzdüsen ausgebildet waren, aus und strömte direkt gegen die Materialbahnen. Dabei schloss der aus den Düsen kommende, flächige Gasstrahl mit den Materialbahnen einen Winkel von 45° ein.
Die Materialbahnen wurden horizontal durch den Reaktor geführt und bei beiden Messreihen einer steigenden Temperatur von 180 bis 265°C ausgesetzt. Oxidationsmittel war Luft. Bei der im Reaktor ablaufenden Reaktion wurde unter anderem auch gasförmiger Cyanwasserstoff (HCN), ein hoch toxisches Gas, freigesetzt. Die Wirksamkeit der Gasabschlüsse an den Materialeintritts- und -Ausgangs öffnungen wurde durch Messung der HCN-Konzentration in der Mitte der obersten Materialeintrittsöffnung im Abstand von 10 cm vom Eintrittsspalt gemessen. Dieser Messort wurde gewählt, weil sich dort eine besonders große Konzentration an HCN einstellen müsste, weil sich an der Ofenfrontseite eine nach oben gerichtete Konvektionsbewegung ausbildet, die die gegebenenfalls aus den Materialein- und -Austrittsöffnungen entweichenden Gase und auch die Schadgase, mitführt. Die Materialbahnen wurden mittels außerhalb des geheizten Reaktorinnenraumes liegender Transport- und Umlenkwalzen insgesamt 23 mal horizontal durch den Reaktor transportiert. Der Reaktor hatte demnach insgesamt, d. h. die Materialein- und -Austrittsöffnungen an der Front- und an der Rückseite des Reaktors zusammengenommen, 46 derartige Öffnungen, von denen jede durch einen Gasvorhang abgedichtet wurde. Als Mittel zum Erzeugen des Gasvorhangs an den Materialein- und -Austrittsöffnungen diente ebenfalls Luft, die Raumtemperatur hatte. Das "Vorhanggas" trat mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 105 m/s aus den Düsen, die als Schlitzdüsen ausgebildet waren, aus und strömte direkt gegen die Materialbahnen. Dabei schloss der aus den Düsen kommende, flächige Gasstrahl mit den Materialbahnen einen Winkel von 45° ein.
In einem ersten Betriebsversuch wurden die Materialein- und
-Austrittsöffnungen des Reaktors mit Gasvorhängen nach dem
Stand der Technik abgedichtet. Dabei wurde eine mittlere
HCN-Konzentration von 15 ppm gemessen (Mittelwert aus 15
Messungen).
Da die bei dem ersten Versuch ermittelten HCN-Werte aus
Gründen des Arbeits- und Umweltschutzes viel zu hoch lagen,
wurden alle Gasabschlüsse des Reaktors gemäß der Erfindung
umgerüstet. Es wurden geschlossene Gasleitkörper eingebaut,
wie sie in Fig. 5 unter der Bezugsziffer 11 dargestellt
sind. Die Länge der Gasleitkörper betrug 120 mm, der
Abstand ihrer Oberflächen zu den Materialbahnen 25 mm. Dann
wurde ein zweiter Betriebsversuch durchgeführt. Dabei
wurden alle Betriebsbedingungen wie beim ersten Versuch
eingestellt. Der einzige Unterschied zum ersten Versuch lag
im Vorhandensein der Gasleitkörper an den Gasvorhängen. Es
wurde nunmehr am gleichen Messort unter gleichen Mess
bedingungen eine HCN-Konzentration von 2 ppm gemessen,
wobei dieser Messwert aus insgesamt 16 Einzelmessungen
gemittelt wurde.
Durch den Vergleich der Messergebnisse des ersten (15 ppm
HCN) mit denen des zweiten Betriebsversuches (2 ppm HCN)
erkennt man, dass durch die erfindungsgemäße Lösung eine
sehr wesentliche Verbesserung der Wirkung von Gasab
schlüssen der beschriebenen Art erreicht wird. Die
Konzentration der Gase, die an diesen mit Gasvorhängen
ausgerüsteten Abschlüssen aus dem Reaktorinnenraum in die
Umgebungsatmosphäre austraten, konnte um eine ganze
Zehnerpotenz gesenkt werden.
1
Reaktor, Ofen, horizontaler Materialbahntransport
1
' Reaktor, Ofen, vertikaler Materialbahntransport
2
Reaktorgehäuse
3
Reaktorfundament
4
Gaszuleitung für Prozessgas
5
Erhitzer für Prozessgas
6
Gasauslass für Prozessgas
7
Materialbahnen
7
a bis
7
e Teile von Materialbahnen in
Fig.
5
(zur
Positionsbestimmung in
Fig.
5
)
8
Walzen oder Rollen für Materialbahnen (
7
)
8
' Walze am ersten Eingang der Materialbahn (
7
)
8
" Walze am letzten Ausgang der Materialbahn (
7
)
8
* Walze am letzten Wiedereintritt der Materialbahn (
7
) in
den Reaktor (
1
;
1
')
9
Gasvorhänge an Öffnungen (
10
) + Gasvorhang am ersten
Eingang der Materialbahn (
7
) in den Reaktor (
1
;
1
')
9
' Gasvorhänge an Eingangsöffnungen (
10
') für Materialbahnen
9
" Gasvorhang an letzter Eintrittsöffnung (
10
") für
Materialbahn (
7
) in den Reaktor (
1
;
1
')
9
* Gasvorhänge an Materialaustrittsöffnungen (
10
*)
9
** Gasvorhang an letzter Austrittsöffnung (
10
**) für
Materialbahnen (
7
) aus dem Reaktor (
1
;
1
')
10
Öffnungen für Ein- oder Austreten von Materialbahnen (
7
)
+ erste Eingangsöffnung für Materialbahn (
7
)
10
' Öffnungen für den Eintritt von Materialbahnen (
7
)
10
" Letzte Öffnung für den Eintritt der Materialbahn (
7
) in
den Reaktor (
1
;
1
')
10
* Öffnungen für den Austritt der Materialbahnen + Öffnung
für den ersten Austritt der Materialbahn aus dem Reaktor
(
1
;
1
')
10
** Letzte Öffnung für den Austritt der Materialbahn (
7
) aus
dem Reaktor (
1
;
1
')
11
Gasleitkörper oder Deflektoren + in
Fig.
5
, geschlossene
Form, ebene Oberflächen
11
* Gasleitkörper in
Fig.
5
; geschlossene Form, ebene
Oberflächen aber mit kleinerem Abstand der Gas
leitflächen voneinander als bei (
11
)
11
' Gasleitkörper an den Wandpositionen des Reaktors (
1
;
1
')
11
a Gasleitkörper,
Fig.
5
. plattenförmig, eben
11
b Gasleitkörper,
Fig.
5
, plattenförmig, konvex
11
c Gasleitkörper,
Fig.
5
, geschlossene Form, konvex
12
Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtungen
13
Gasaustrittsöffnungen, Düsen + in
Fig.
5
. über
Gasleitkörper (
11
) herausstehende Düsen
13
a Gasaustrittsöffnungen,
Fig.
5
. abgebogene Form
13
b Gasaustrittsöffnungen,
Fig.
5
. innenliegende, nicht
überstehende Ausführung
14
Gasleiträume
14
' Gasleitraum,
Fig.
5
, große Höhe
14
" Gasleitraum,
Fig.
5
, zunehmende Höhe
15
Reaktorinnenraum
16
Walzenwellen
17
Hohlsäulen, in denen sich die Lagergestelle, Getriebe und
der Antrieb der Walzen (
8
) befinden
18
Thermische Isolierung
19
Gestell oder Tragrahmen für Reaktor (
1
')
20
Winkel, unter dem der Gasstrom auf die Materialbahn (
7
)
auftrifft
20
' Winkel, unter dem der Gasstrom auf die Flächen des
Gasleitkörpers (
11
a) auftrifft.
21
Gasstrom, der aus den Düsen (
13
;
13
a) ausgetreten ist.
Claims (32)
1. Die Erfindung betrifft einen Gasabschluss für einen
Reaktor (1) zum Behandeln von Materialsträngen (7) oder
Materialbahnen (7), wobei der Reaktor (1) folgende
Merkmale aufweist:
die Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtung (12) mindestens einen Deflektor (11) oder Gasleitkörper (11) aufweist, der durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:
- - Er hat eine äußere Hülle (2), die sich parallel zur Transportrichtung der Materialstränge (7) oder -Bahnen (7) erstreckt, sowie eine Front- und eine Rückwand oder eine obere und eine untere Abschlusswand, wobei entweder die Front- oder die Rückwand oder die Front- und die Rückwand oder entweder die obere oder die untere Abschlusswand oder beide Abschlusswände mindestens eine Öffnung (10; 10') zum Einführen mindestens eines Materialstranges (7) oder einer Materialbahn (7) und/oder mindestens eine Öffnung (10; 10') zum Herausführen mindestens eines Materialstranges (7) oder einer Materialbahn (7) hat/haben;
- - er hat Vorrichtungen (8) zum Transportieren von Materialsträngen (7) oder Materialbahnen (7) durch den Reaktor (1) und Vorrichtungen zum Antransport von Materialsträngen (7) oder Materialbahnen (7) an den Reaktor (1) und zum Abtransport von Materialsträngen (7) oder -Bahnen (7) von dem Reaktor (1) weg;
- - er hat Vorrichtungen (5) zum Heizen des Reaktorinnen raumes (15) oder von Teilen davon oder/und zum Heizen von Materialsträngen (7) oder Materialbahnen (7) oder von Teilen davon oder zum Kühlen des Reaktorinnenraumes (15) oder von Teilen davon oder/und von Material strängen (7) oder Materialbahnen (7) oder Teilen davon oder er hat derartige Vorrichtungen nicht;
- - er hat Vorrichtungen (4) zum Zuführen von temperierten oder von nicht temperierten Gasen in den Reaktorraum und/oder (6) zum Abführen von Gasen aus dem Reaktorraum (15);
- - er hat an den Stellen, an denen durch Öffnungen (10) mindestens ein Materialstrang (7) oder eine Material bahn (7) in den Reaktorraum (15) eintritt oder/und an denen mindestens ein Materialstrang (7) oder eine Materialbahn (7) den Reaktorraum (15) verlässt, eine Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtung (12) mit Gasauslassöffnungen (13), mittels der ein Gas an diesen Öffnungen (13) für den Materialein- (10'; 10") oder
- - Austritt (10*; 10**) so ausströmt, dass dort ein Gasvorhang (9) erzeugt wird, der das Eindringen unerwünschter Substanzen in den Reaktorraum (15) sowie das Austreten unerwünschter Substanzen aus dem Reaktor raum (15) verhindert,
die Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtung (12) mindestens einen Deflektor (11) oder Gasleitkörper (11) aufweist, der durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:
- - Er erstreckt sich in Richtung des Reaktorinnenraumes (15);
- - er ist, in Richtung des Reaktorinnenraumes (15) gesehen, hinter den Gasaustrittsöffnungen (13) der Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtung (12) angeordnet;
- - er ist im Abstand zu den Oberflächen der Material stränge (7) oder Materialbahnen (7) angeordnet,
- - und seine, den Materialsträngen (7) oder Material bahnen (7) benachbarte(n) Oberfläche(n) liegt/liegen auf gleichem geometrischen Niveau wie die Gasaustritts öffnungen (13) der Gaszuleitungs- und -Verteilvor richtung (12) oder auf einem Niveau, das von dem geometrischen Niveau der Gasaustrittsöffnungen abweicht.
2. Gasabschluss nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
er Bestandteil eines horizontal betriebenen Reaktors
(1) ist.
3. Gasabschluss nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
er Bestandteil eines vertikal betriebenen Reaktors (1)
ist.
4. Gasabschluss nach einem der Patentansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Reaktor (1) Vorrichtungen zum Umwälzen des
Gasinhalts des Reaktorinnenraumes (15) aufweist.
5. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Reaktor (1) ein Ofen ist.
6. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder der Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11)
parallel zur Gaszuleitungs- und -Verteilvorrichtung
(12) so angeordnet ist, dass er über seine gesamte
Fläche den gleichen Abstand zum Materialstrang (7) oder
zur Materialbahn (7) hält.
7. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11) aus einem
Material aus der Gruppe Metall, Metalllegierung,
Keramik, Glas, Verbundmaterial, Kunststoff bestehen.
8. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11) aus einem
textilen Verbund bestehen, der aus Fasern, Fäden,
Garnen oder Drähten hergestellt worden ist.
9. Gasabschluss nach Patentanspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11) aus einem
Gewebe aus Fasern, Fäden oder Drähten aus der Gruppe
Stahl, Edelstahl, Kupfer, Messing, Bronze, Silicium
dioxid, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Glas, Mineral
faser bestehen.
10. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11) entweder
nur auf einer Flachseite oder auf beiden Flachseiten
des jeweiligen Materialstranges (7) oder der jeweiligen
Materialbahn (7) angeordnet sind.
11. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich an beiden Flachseiten des jeweiligen Material
stranges (7) oder der jeweiligen Materialbahn (7)
Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11) befinden.
12. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11) eine ebene
Oberfläche haben und dass die dem Ofeninnenraum (15)
zugekehrten Enden und Kanten gerundet und frei von
Graten sind.
13. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11) eine
gebogene Oberfläche haben, und dass die dem Ofen
innenraum (15) zugekehrten Enden und Kanten gerundet
und frei von Graten sind.
14. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11) eine
glatte Oberfläche haben.
15. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11) eine
antiadhäsive Beschichtung aufweisen.
16. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11) gegen
Korrosion geschützt sind.
17. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11) zusätzlich
als Heizkörper ausgebildet sind.
18. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11) zusätzlich
als Kühlkörper ausgebildet sind.
19. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstand der Deflektoren (11) oder Gasleitkörper
(11) von der Oberfläche des direkt benachbarten
Materialstranges (7) oder der direkt benachbarten
Materialbahn (7) mindestens 5 mm beträgt.
20. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstand der Deflektoren (11) oder Gasleitkörper
(11) von der Oberfläche des direkt benachbarten
Materialstranges (7) oder der direkt benachbarten
Materialbahn (7) im Bereich von 15 bis 40 mm liegt.
21. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich der Abstand der Deflektoren (11) oder Gasleit
körper (11) von der Oberfläche des Materialstrangs (7)
oder der Materialbahn (7) auf der einen Seite des
Materialstranges (7) oder der Materialbahn (7) von dem
Abstand der Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11)
von der Oberfläche des Materialstrangs (7) oder der
Materialbahn (7) auf der anderen Seite des Material
stranges (7) oder der Materialbahn (7) unterscheidet.
22. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die Länge der Deflektoren (11) oder Gasleitkörper
(11) zu ihrem Abstand von der Oberfläche des direkt
benachbarten Materialstranges (7) oder der direkt
benachbarten Materialbahn (7) wie höchstens 10 zu 1
verhält.
23. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Länge der Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11)
zu ihrem Abstand von der Oberfläche des direkt
benachbarten Materialstranges (7) oder der direkt
benachbarten Materialbahn (7) im Verhältnisbereich von
4 zu 1 bis 6 zu 1 liegt.
24. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deflektoren (11) oder Gasleitkörper (11) so
angebracht und gestaltet sind, dass der gewünschte
Abstand zwischen der Materialbahn (7) oder dem
Materialstrang (7) einerseits und den dieser/diesem
direkt benachbarten Deflektoren (11) oder Gasleit
körpern (11) andererseits auch dann weitgehend
eingehalten ist, wenn der Materialstrang (7) oder die
Materialbahn (7) durchhängt.
25. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gas aus der Gasverteilervorrichtung (12) aus
gerichteten Düsen (13) austritt.
26. Gasabschluss nach Patentanspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Düsen (13) so angeordnet sind, dass der aus ihnen
austretende Gasstrom im Winkel (20) zum Reaktorinneren
(15) gerichtet ist und mit der Oberfläche des direkt
benachbarten Materialstrangs (7) oder der direkt
benachbarten Materialbahn (7) oder, bei abgebogenen
Gasaustrittsöffnungen (13a), mit der Oberfläche des
direkt benachbarten Deflektors (11) oder Gasleitkörpers
(11) einen Winkel (20) einschließt, der im Bereich von
30° bis 60° liegt.
27. Gasabschluss nach einem der Patentansprüche 25 und 26,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Düsen (13) so angeordnet sind, dass der aus ihnen
austretende Gasstrom im Winkel (20) zum Reaktorinneren
(15) gerichtet ist und mit der Oberfläche des direkt
benachbarten Materialstrangs (7) oder der direkt
benachbarten Materialbahn (7) oder, bei abgebogenen
Gasaustrittsöffnungen (13a), mit der Oberfläche des
direkt benachbarten Deflektors (11) oder Gasleitkörpers
(11) einen Winkel (20) einschließt, der im Bereich von
40° bis 50° liegt.
28. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 27,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gasstrom mit einer Anfangsgeschwindigkeit von
50 bis 140 m/s aus den Düsen (13) oder Gasaustritts
öffnungen (13) austritt.
29. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, dass
er mit temperiertem Gas betrieben wird.
30. Gasabschluss nach Patentanspruch 29,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Temperieren des Gases durch Ausnutzen des
Wärmeinhalts der Gase und Dämpfe, die den Reaktor (1)
verlassen, geschieht.
31. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, dass
er mit Gas von Normaltemperatur betrieben wird.
32. Gasabschluss nach einem oder mehreren der Patent
ansprüche 1 bis 29 und 31,
dadurch gekennzeichnet, dass
er mit einem Gas betrieben wird, das wenigstens
teilweise aus dem Ofeninnenraum (15) stammt.
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