EP2791606B2 - Geschlossenes transportfluidsystem zum ofeninternen wärmeaustausch zwischen glühgasen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a furnace for the heat treatment of annealing material and a method for the heat treatment of annealing material in a furnace.
- AT508776 discloses a method for preheating annealing material in a bell annealing system with annealing bases receiving the annealing material under a protective hood in a transport fluid atmosphere.
- the annealing material to be subjected to heat treatment in a protective hood is preheated with the aid of a gaseous heat carrier, which flows around the protective hoods from the outside in a circuit and absorbs heat from an annealing material that has already been heat-treated in one protective hood and transfers it to an annealing material that is to be preheated in another protective hood.
- At least one additional annealing base with a protective hood that can be heated from the outside via burners is used for the heat treatment of the annealed material.
- the hot exhaust gases from the heating of this protective hood are mixed with the heated heat transfer medium to preheat the annealing material.
- AT507423 discloses a method for preheating annealing material in a hood annealing system with two annealing bases receiving the annealing material under a protective hood.
- the annealing material to be subjected to heat treatment in a protective hood is preheated with the aid of a gaseous heat carrier, which is circulated between the two protective hoods and absorbs heat from an annealing material heat-treated in one protective hood and transfers it to the annealing material to be preheated in the other protective hood.
- the circulated flow of heat transfer fluid flows around the two protective hoods from the outside, while a transport fluid is circulated inside the protective hoods.
- AT411904 discloses a bell annealing furnace, in particular for coils of steel strip or wire, with an annealing base receiving the material to be annealed and with a protective hood fitted in a gas-tight manner. Furthermore, a radial fan mounted in the annealing base is provided, which comprises an impeller and a diffuser enclosing the impeller for circulating a transport fluid in the protective hood. A heat exchanger for cooling the transport fluid is connected on the inlet side via a flow channel to the pressure side of the radial fan and opens out on the outlet side in an annular gap between the diffuser and the protective hood.
- a deflection device that can be displaced axially into the flow path of the radial fan on the pressure side is used for the optional connection of the flow channel leading to the heat exchanger (water-cooled annular tube bundle) to the radial fan.
- the protective hood is mounted in a gas-tight manner via an annular flange, namely pressed onto the base flange.
- the heat exchanger (cooler) is below the annular flange.
- the flow channel consists of an annular channel starting from the outer circumference of the diffuser and concentric to the annular gap.
- the deflection device is designed as an annular deflection slide enclosing the diffuser on the outside.
- SU1740459A1 discloses a top hat furnace having two sealed furnace chambers.
- a heat exchanger is arranged outside the furnace chambers.
- the heat exchanger is coupled to the furnace chamber, so that thermal energy can be released from one furnace chamber to the other furnace chamber and vice versa by means of the heat exchanger.
- U.S. 2,479,102A discloses a bell annealing furnace in whose inner volume coils or sheet-like material are stacked and heated.
- a heat exchanger assembly is shown having tubes that extend in concentric loops about the central axis of the bell annealer.
- combustion gas or hot gas is flown through the heat exchange tubes to heat the gas or internal atmosphere within the bell annealer, and in a subsequent cooling mode, air is flown through the heat exchange tubes.
- a furnace for heat treating annealing material has a closable first furnace chamber, which is designed to receive and heat-treat annealed material by means of thermal interaction of the annealed material with heatable first annealing gas in the first furnace chamber.
- a first heat exchanger which is designed for thermal exchange between the first annealing gas and a transport fluid, is arranged in the first furnace chamber.
- the first heat exchanger is arranged within a housing section (for example within a protective hood, in particular within an innermost protective hood) of the first furnace chamber.
- This housing section encloses the first annealing gas inside the first furnace chamber (in particular, this housing section, which accommodates the material to be annealed, is in direct contact with the first annealing gas and seals it hermetically or gas-tight from the environment). Furthermore, a closable second furnace chamber is provided, which is designed to receive and heat-treat annealed material by means of thermal interaction of the annealed material with heatable second annealing gas in the second furnace chamber. A second heat exchanger, which is designed for thermal exchange between the second annealing gas and the transport fluid, is arranged in the second furnace chamber.
- the second heat exchanger is arranged within a housing section (for example within a protective hood, in particular within an innermost protective hood) of the second furnace chamber.
- This Housing section encloses the second annealing gas inside the second furnace space (together with annealing material) (in particular, it, which accommodates annealing material, is in direct contact with the second annealing gas and hermetically seals it from the environment).
- a closed transport fluid path is operatively connected to the first heat exchanger and to the second heat exchanger in such a way that thermal energy can be transferred between the first annealing gas and the second annealing gas by means of the transport fluid.
- a method for heat-treating annealing material in a furnace in which method annealing material is accommodated in a closable first furnace chamber and is heat-treated in the first furnace chamber by means of thermal interaction of the annealing material with heatable first annealing gas. Furthermore, a thermal exchange between the first annealing gas and a transport fluid is brought about by means of a first heat exchanger arranged in the first furnace chamber. The first heat exchanger is arranged within a housing portion of the first furnace space. This housing section encloses the first annealing gas inside the first furnace chamber.
- the material to be annealed is accommodated in a lockable second furnace chamber and heat-treated in the second furnace chamber by means of thermal interaction of the material to be annealed with heatable second annealing gas.
- a thermal exchange between the second annealing gas and the transport fluid is effected by means of a second heat exchanger arranged in the second furnace space, the second heat exchanger being arranged within a housing section of the second furnace space. This housing section encloses the second annealing gas inside the second furnace chamber.
- a closed transport fluid path which is operatively connected to the first heat exchanger and to the second heat exchanger, is controlled in such a way that thermal energy is transferred between the first annealing gas and the second annealing gas by means of the transport fluid.
- a fluidic path provided separately from the glow gas in different bases or furnace chambers of a furnace also referred to as a closed transport fluid path
- a closed transport fluid path can be provided, which is provided with respective heat exchangers (which are provided separately from protective hoods, in particular inside them).
- respective heat exchangers which are provided separately from protective hoods, in particular inside them.
- operatively connected to each other in the furnace chambers in order to exchange thermal energy between two separate annealing gases in the two furnace chambers. It is important that direct mechanical contact between the transport fluid and the annealing gas in the furnace chambers is avoided. Only a thermal exchange between these gases or fluids is made possible by means of the respective heat exchanger.
- thermal energy from a furnace chamber that is currently in a cooling phase can be used to preheat another furnace chamber that is currently in a heating-up phase.
- a separate and closed transport fluid path is provided according to the invention, which is brought into fluid connection with the heat exchangers arranged within the furnace chambers (which are thus in particular each completely flushed, ie in full flow, by the respective annealing gas).
- the annealing gas of one base e.g. 100% hydrogen
- the annealing gas of the heat-exchanging partner base e.g. also 100% hydrogen).
- the transport fluid path is fluidly but not thermally decoupled from the annealing gas in the two furnace chambers, it is also possible to design the transport fluid used specifically to meet the needs of efficient heat transfer, in particular to use a transport fluid with high thermal conductivity. For example, 100% H2, 100% He or other gases with good thermal conductivity can be used.
- a transport fluid with high thermal conductivity For example, 100% H2, 100% He or other gases with good thermal conductivity can be used.
- the transport fluid path as a high-pressure path, so that the heat transfer in the transport fluid under high pressure can be significantly increased and at the same time a particularly large amount of heat can be transported without the relatively low pressure gas ratios in the individual furnace chambers would be adversely affected as a result.
- the transport path can also be used to provide heating or cooling energy for selectively heating or cooling a respective one of the furnace chambers. It is crucial for the transport fluid path that it acts directly in the full flow. Thus, according to the configuration according to the invention, the transport fluid path can be used both for heat exchange between different furnace chambers and for heating or cooling.
- the arrangement can be made very compact. This advantage is made possible by positioning the heat exchangers as the only heat supply units for the respective annealing gas inside the annealing chamber (ie under the protective hood). Furthermore, with the elimination of heating or cooling hoods, the effort in connection with the required crane clearances for handling the individual hoods is significantly reduced. A crane is essentially only required to transport the annealing charge and the protective hoods to the furnace chambers, no longer to maneuver the cooling or heating hoods.
- the furnace can be designed as a furnace that can be operated in batches, in particular as a hood furnace or chamber furnace.
- a furnace that can be operated in batches is understood to mean a furnace into which a batch of annealing material, for example strips to be heat-treated, is introduced. The corresponding furnace chamber is then closed and the annealing material introduced in batches is subjected to the heat treatment.
- a batch furnace is a batch furnace.
- the first oven chamber can be closed with a removable first protective hood (as the above-mentioned housing section of the first oven chamber) and the second oven chamber can be closed with a removable second protective hood (as the above-mentioned housing section of the second oven chamber).
- the respective thermally insulated protective hood for the furnace chamber can be designed in such a way that it hermetically or gas-tightly seals the interior of the furnace chamber, so that an incandescent gas that can be admitted into the respective furnace chamber is reliably protected from escaping from the respective furnace chamber.
- the first protective hood can be the outermost hood, in particular the only hood, of the first furnace chamber.
- the second protective hood can be the outermost hood, in particular the only one, of the second furnace chamber.
- the furnace can be equipped with a single hood per furnace space. Compared to conventional hood furnaces, in which a protective hood and, in addition, an outer heating or cooling hood are fitted, the construction of the furnace according to the invention with a single protective hood per base is significantly simpler.
- the first protective hood and the second protective hood can each have a heat-resistant inner housing, in particular made of metal, and an insulating sleeve made of a heat-insulating material. Since the energy is no longer supplied via the protective hood according to this exemplary embodiment (for example the burner of the heating hood from the outside), the wall temperature of the protective hoods is lower, the heat-resistant material is less stressed and the wall heat losses decrease. According to this configuration, the protective hood for hood furnaces can be designed significantly differently than conventional protective hoods.
- the conventional protective hoods should all be made of a thermally highly conductive material in order to achieve thermal compensation between the glow gas under the respective protective hood and another gas between the two hoods
- the described embodiment takes into account the fact that a thermal Interaction through the protective hood is no longer necessary and no longer desired.
- the protective hood can be formed at least partially from a thermally insulating material in order to suppress heat losses to the outside.
- the protective hood and/or the further protective hood can have an outer housing that is not necessarily heat-resistant, in particular made of metal, and an inner insulating sleeve made of a heat-insulating material when the furnace is designed as a chamber furnace.
- the transport fluid path can have a heating unit for generating thermal heat.
- the heating unit can be set up for the direct heating of the transport fluid or the first heat exchanger or the second heat exchanger.
- the first furnace space can be heated by means of thermal transfer of the heat generated to the first glow gas.
- the second furnace space can be heated by means of thermal transfer of the heat generated to the second glow gas.
- the heating unit can be placed outside the furnace chambers, i.e. outside the heated area. If the transport fluid path is coupled to a separate heating unit, the transport fluid itself can not only be used for heat exchange between the annealing gas in the different furnace chambers, but can also transport thermal energy from the heating unit into the interior of the respective furnace chamber.
- the tube bundle itself can also be used or used as a transmission medium for electric current, which (preferably at low voltage and high current intensity) is caused by ohmic losses (according to the principle of electrical resistance heating ) in the respective heat exchanger can be converted into thermal energy.
- a low-impedance tube wall of the transport fluid path can be used as a corresponding coupling element, for example, to which the respective heat exchanger (in particular a tube bundle) is connected. Passing the coupling element through a floor or a furnace base of the furnace chamber allows the protective hood to be designed simply and without interruption, since it is no longer necessary to pass a supply line to the heat exchanger through the protective hood.
- a gas heating unit when using a gas heating unit, it may be preferable to heat the transport fluid itself and to cause it to thermally interact with the annealing gas inside the respective furnace space by fans along the transport fluid path via the respective heat exchanger.
- This heating unit external to the glow chamber can be, for example, a gas heating unit, an oil heating unit, a pellet heating unit or an electric heating unit.
- the heating e.g. with gas
- the heating can take place via a heat exchanger external to the annealing chamber, the tube bundle of which heats the hot compressed gas, for example using natural gas burners, which can be transported with a pressure fan to the respective annealing gas chamber heat exchanger.
- Heating with electrical energy can also be done via a transformer directly through the tube bundle of the heat exchanger external to the annealing chamber in order to transfer electrical energy to the hot compressed gas and to transport the thermal energy contained therein to the respective annealing gas chamber heat exchanger.
- the furnace can be operated in an environmentally friendly manner, for example because no carbon dioxide and no nitrogen oxides are produced with an electric heating unit (internal or external).
- an electric heating unit internal or external
- An oil heating unit can burn oil to generate thermal energy.
- a pellet heating unit can burn wood pellets to generate thermal energy.
- other types of thermal power generation units can also be used according to the invention.
- the first furnace space can be closed with a removable first heating hood, which encloses the first protective hood.
- the second furnace space can be closed with a removable second heating hood, which encloses the second protective hood.
- the first oven chamber can have a first heating unit for heating an intermediate space between the first heating hood and the first protective hood.
- the second furnace chamber can have a second heating unit for heating an intermediate space between the second heating hood and the second protective hood.
- a further heating hood is provided for each base or furnace chamber.
- the transport fluid path can be provided exclusively for exchanging thermal energy between the glow gases. It is also possible to place a cooling hood on the respective furnace chamber in order to initiate cooling of the annealing gas.
- the first heating unit and the second heating unit may each be a gas heating unit.
- a gas heating unit can be a gas burner that heats between the heating hood and the protective hood.
- the first heat exchanger and/or the second heat exchanger can be designed as a tube bundle heat exchanger made from tubes bent into a bundle.
- a tube bundle heat exchanger can be understood to mean a heat exchanger that is formed by a bundle of tubes that are wound in a circle, for example.
- the inside of the tube can be part of the transport fluid path and through which the transport fluid can flow.
- the outside of the tube can be directly connected to the respective glow gas.
- a tube bundle heat exchanger can be formed from tubes arranged parallel to one another.
- the tube wall can be gas-tight and heat-resistant.
- the arrangement can be configured in such a way that the transport fluid is pressed or conveyed through the interior of the tubes and is separated from the respective glow gas by the tube wall.
- the bundle of tubes can provide a large effective thermal exchange surface, so that the transport gas and the respective annealing gas can exchange a large amount of thermal energy.
- exemplary embodiments of the invention can be used in a fully automatic mode.
- a tube bundle can be used as a heat exchanger in the individual furnace chambers, which can be placed in the full flow. This is then used for heat exchange between a cooling batch of annealing material and a heating batch of annealing material. Furthermore, the shell and tube heat exchangers can be used to heat up to glowing temperature. Cooling to a final temperature (for example a removal temperature of the annealing material) can also be carried out using the same tube bundle heat exchanger.
- the first furnace chamber can have a first annealing gas fan and the second furnace chamber can have a second annealing gas fan, with the respective annealing gas fan being set up to direct the respective annealing gas onto the respective heat exchanger and onto the respective annealing material.
- a respective glow gas fan can be arranged in a lower area of the respective base or furnace chamber and can circulate the annealing gas in order to bring it into good thermal interaction with the annealing material in the respective furnace chamber.
- the respective glow gas fan can steer the glow gas in a certain direction by means of a diffuser.
- the transport fluid can be a transport gas with good thermal conductivity, in particular hydrogen or helium.
- the transport fluid can be a liquid or a gas.
- hydrogen or helium use can be made of their good thermal conductivity.
- these gases can also be used well under high pressure.
- the transport fluid in the transport fluid path can be under a pressure of approximately 2 bar to approximately 20 bar or higher, in particular under a pressure of approximately 5 bar to approximately 10 bar.
- a significant overpressure of the transport fluid relative to atmospheric pressure can be created, which can exceed the only slight overpressure to which annealing gas in the furnace can be subjected.
- the heat exchange can be configured particularly efficiently without the need for high-pressure capability in the first and second furnace chambers.
- the transport fluid in the transport fluid path can be brought to a temperature in a range between approximately 400°C and approximately 1100°C, in particular in a range between approximately 600°C and approximately 900°C.
- the transport fluid in the transport fluid path can be brought to a temperature in a range between 700°C and 800°C.
- the transport fluid can thus be used to generate temperatures in the furnace chambers that are required for the treatment of annealing material, such as strips or wires or profiles made of steel, aluminum or copper and/or their alloys.
- the furnace can also have at least one closable third furnace chamber, which is designed to hold and heat-treat annealing material by means of thermal interaction of the annealing material with heatable third annealing gas in the third furnace chamber, and a third heat exchanger arranged in the third furnace chamber, which for thermal exchange between the third annealing gas and the transport fluid is formed.
- the third heat exchanger can also be arranged within a housing section of the third furnace chamber, which housing section encloses the third annealing gas inside the third furnace chamber.
- the closed transport fluid path can also be operatively connected to the third heat exchanger in such a way that thermal energy can be transferred between the first annealing gas and the second annealing gas and the third annealing gas by means of the transport fluid.
- at least three furnace chambers can be coupled to one another. Then an energy-exchanging heating cycle, a heating cycle and a cooling cycle can be distinguished for each of the furnace chambers.
- two of the three furnace chambers can be thermally coupled by means of the transport fluid, for example to pre-cool one furnace and pre-heat the other.
- the third oven in each case can then be subjected to a heating or a cooling procedure.
- the heat exchange between the furnace chambers can be provided in one stage when using two furnace chambers, in two stages when using three furnace chambers or in multiple stages when using more than three furnace chambers.
- the furnace can have a control unit that is set up to control the transport fluid path in such a way that, by means of thermal exchange between the transport fluid and the first annealing gas and the second annealing gas, one of the first furnace chamber and the second furnace chamber is selectively in a preheating mode, a heating mode , a pre-cooling mode or a final cooling mode is operable.
- a control unit can be, for example, a microprocessor that coordinates the operation of the different furnace chambers.
- the control unit can, for example, control the heating unit, the cooling unit or valves of the fluidic system in order to carry out an operating sequence in an automated manner.
- a preheating mode can be understood to mean an operating mode of a furnace chamber in which a annealing gas is brought to an elevated intermediate temperature by thermal energy from another annealing gas being supplied to the annealing gas.
- An annealing gas can be subjected to one or more consecutive preheating phases.
- a heating unit gas, electric, etc.
- external to the furnace chamber can be switched on to an already preheated annealing gas in one or more stages in the above manner in order to bring the annealing gas to a high final temperature.
- a annealing gas can be subjected to pre-cooling (quasi the inverse process to the above preheating), in which the annealing gas is brought to a lowered intermediate temperature by the annealing gas thermal energy another annealing gas taking a detour via the transport fluid gas supplies indirectly.
- the fluid gas and thus the annealing gas can be connected to a furnace-external cooling unit (for example water cooling) in order to cool the annealing gas to a lower temperature.
- the transport fluid path can have a transport fluid fan for conveying the transport fluid through the transport fluid path.
- the transport fluid fan can thus promote the transport fluid along predetermined paths that can be predetermined by corresponding valve positions.
- the transport fluid path can have a switchable cooler for cooling the transport fluid in the transport fluid path.
- a switchable cooler for example based on the principle of water cooling of a tube bundle
- the heat exchanger in the oven can be designed to be pressure-tight or can have a pressure vessel which encloses at least part of the transport fluid path in a pressure-tight manner.
- the entire transport fluid path which can be operated under high pressure of, for example, 10 bar, can be designed with pressure-resistant pipes, valves and transport fluid fans, or housed in a pressure vessel or other pressure protection device.
- the first heat exchanger can be arranged relative to a first glow gas fan for driving the first glow gas and/or the second heat exchanger relative to a second glow gas fan for driving the second glow gas such that in every operating state of the furnace, the first glow gas fan driven by the first glow gas fan Annealing gas flows through the first heat exchanger and/or that in every operating state of the furnace or a respective furnace chamber, the second annealing gas driven by the second annealing gas fan flows through the second heat exchanger.
- a significant advantage of such an embodiment is that in every operating state (in particular for heating by means of a heating device, for cooling by means of a cooling device and for heat exchange between glow gas and heat exchange device), the glow gas conveyed by the fan is directed directly onto the respective heat exchanger.
- Such a direct or immediate flow of annealing gas driven by a fan can in particular take place in full flow, i.e. completely along a circumference (for example an imaginary circle) around the fan.
- a very efficient thermal coupling can be achieved between the glow gas and the respective heat exchanger.
- the respective heat exchanger can in particular be stationarily mounted or provided immovably on the furnace to ensure that the glow gas conveyed by the fan is directed via baffles or the like onto a roughly circular tube bundle heat exchanger or another heat exchanger.
- the respective heat exchanger should be arranged stationarily and immovably at a corresponding point of the furnace or permanently fixed there.
- the possible operating states of the furnace or a respective furnace chamber can be a heating operating state for heating using a heating unit, a cooling operating state for cooling using a cooling unit, and a heat exchange operating state for exchanging heat between different furnace chambers using the transport fluid path (for preheating or pre-cooling).
- the first annealing gas and the second annealing gas can remain in contact with the transport fluid in the furnace. In this way, it can be constructively ensured that the Glow gas does not come into contact with the transport fluid gas, so that no sooting occurs.
- a bell annealer 100 is described according to an exemplary embodiment of the invention.
- the hood furnace 100 is designed for the heat treatment of annealing material 102 .
- annealing material 102 is arranged on a first base So1 of the top hat furnace 100 and another part on a second base So2 of the top hat furnace 100 .
- the annealing material 102 which is 1 shown only schematically, it can be, for example, steel strip or wire bundles or the like (eg bulk material on floors) that are to be subjected to heat treatment.
- the hood furnace 100 has a first closable furnace chamber 104, which is assigned to the first base So1.
- the first furnace chamber 104 is used to receive and heat treat the annealing material 102, which is fed to the first base So1 in batches.
- the first furnace space 104 is sealed gas-tight with a first protective hood 120 .
- the first protective hood 120 is bell-shaped and can be maneuvered by means of a crane (not shown).
- First annealing gas 112 for example hydrogen, can then be introduced as a protective gas into first furnace space 104, which is hermetically sealed by means of first protective hood 120, and heated, as will be described in more detail below.
- a first glow gas fan 130 (or pedestal fan) in the first furnace cavity 104 may be driven in rotation to circulate the glow gas 112 in the first furnace cavity 104 .
- the heated first annealing gas 112 can be brought into active thermal contact with the annealing material 102 to be heat-treated.
- a first tube bundle heat exchanger 108 is arranged in the first furnace space 104 . This is formed from several turns of tubes, with the transport gas 116 described in more detail below having a tube inlet is supplied, flows through the interior of the tube and is discharged through a tube outlet. An outer surface of the tube bundle is in direct contact with the first annealing gas 112.
- the first tube bundle heat exchanger 108 is used for thermal interaction between the first annealing gas 112 and the transport gas 116, which, according to one embodiment, is a gas with good thermal conductivity, such as hydrogen or helium, under high pressure for example 10 bar.
- the first shell-and-tube heat exchanger 108 can be viewed as a plurality of coiled tubes, with the transport gas being able to be conducted through the interior of the tubes and via the, for example, metallic, wall of the tubes that is thermally well conductive, in thermal interaction with that around the outer wall of the tubes circulating first glow gas 112 is brought.
- the first glow gas 112 and the transport gas 116 are fluidly decoupled or immiscibly separated from one another, but a thermal interaction can take place in the full flow by means of the first tube bundle heat exchanger 108 .
- the first tube bundle heat exchanger 108 is arranged relative to the first annealing gas fan 130 for driving the annealing gas in such a way that the annealing gas driven by the first annealing gas fan 130 flows through the first tube bundle heat exchanger 108 in every operating state of the furnace 100 .
- the underlying mechanism is presented in 16 described in more detail.
- the pipes of the transport gas path 118 can be provided in small dimension, resulting in a compact structure.
- the pressure of the transport gas 116 can be selected to be significantly higher than the pressure of the annealing gas 112 and the annealing gas 114 in the respective furnace chamber 104, 106 (for example a slight overpressure of between 20 mbar and 50 mbar above atmospheric pressure).
- the second base So2 is constructed identically to the first base So1.
- This contains a second annealing gas fan 132 for circulating second annealing gas 114, for example also hydrogen, in a second furnace chamber 106.
- the second furnace chamber 106 can be sealed off hermetically from the environment by means of a second protective hood 122.
- a second tube bundle heat exchanger 110 enables a thermal, but non-contact interaction between the second annealing gas 114 and the transport gas 116.
- two sockets So1, So2 are shown, but in other exemplary embodiments two or more sockets can be operated in active coupling with one another.
- the first oven cavity 104 is bounded below by a first oven base 170 (i.e., a thermally insulated base base), while the second oven cavity 106 is bounded below by a second oven base 172 .
- first oven base 170 i.e., a thermally insulated base base
- second oven cavity 106 is bounded below by a second oven base 172 .
- the transport gas 116 can be supplied through the first furnace base 170 to the pipe interior of the first tube bundle heat exchanger 108 .
- the transport gas 116 can be supplied through the second furnace base 172 to the tube interior of the second tube bundle heat exchanger 110 .
- the fact that the transport gas 116 is introduced through the respective furnace base 170, 172 into the respective furnace space 104, 106 or discharged therefrom on the floor side means that energy is also supplied to the respective base So1 or So2 and the energy is removed from the respective base So1 or .So2 through the furnace bases 170,172.
- the transport gas 116 is circulated through a closed transport gas path 118, which can also be referred to as a closed transport circuit. Closed means that the transport gas 116 is enclosed gas-tight in the heat-resistant and pressure-resistant transport gas path 118 and is protected from leakage out of the system or from mixing with other gases and from pressure equalization with the environment. Therefore, the transport gas 116 circulates through the transport gas path 118 for many cycles before the transport gas 116 can be replaced, for example, by pump down or the like. A contact-based interaction or a mixing of the transport fluid gas 116 with the glow gas 112 or 114 is prevented due to the purely thermal coupling by means of the tube bundle heat exchanger 108, 110.
- the first tube bundle heat exchanger 108 is used functionally as a heat dissipation device or heat acceptance device which—apart from the supply and discharge lines—is located entirely inside the first oven space 104 that is closed off by the first protective hood 120 .
- the second tube bundle heat exchanger 110 is also used functionally as a heat dissipating device or heat receiving device which—apart from the supply and discharge lines—is located entirely inside the second oven space 106 closed by the second protective hood 122 .
- the heat is released to the respective annealing gas 112, 114 by means of tube bundle heat exchangers 108, 110 arranged inside the respective furnace chamber 104, 106 (which are provided separately or independently of the protective hoods 120, 122 and are covered by them) as a heat release device or heat acceptance device. Due to this supply of heat to the glow gas 112, 114 exclusively within the protective hoods 120, 122, the provision of additional hoods outside of the protective hoods 120, 122 is unnecessary according to the invention. In other words, according to the invention, the entire thermal interaction between the glow gas 112, 114 and the heat source is implemented within the respective single protective hood 120, 122 of the respective base So1, So2. This allows a compact design of the hood furnace 100 and reduces the effort with crane games.
- the closed transport gas path 118 is functionally connected to the first tube bundle heat exchanger 108 and to the second tube bundle heat exchanger 110 in such a way that thermal energy can be transferred between the first annealing gas 112 and the second annealing gas 114 by means of the transport gas 116.
- thermal energy of the still hot first glow gas 112 can be transferred to the transport gas 116 by means of a heat exchange in the first tube bundle heat exchanger 108 .
- the transport gas 116 heated in this way can be brought into thermal operative connection with the second glow gas 114 via the second tube bundle heat exchanger 110 and can thus be used to heat or preheat the second base So2.
- thermal energy may alternatively be transferred from the second glow gas 114 to the first glow gas 112 .
- the transport gas path 118 and the transport gas 116 flowing therein being strictly mechanically decoupled from the annealing gas 112 and the annealing gas 114, it is possible to keep the transport gas 116 in the transport gas path 118 under high pressure, for example 10 bar.
- This high pressure allows a high level of thermal energy to be exchanged very efficiently between the first glow gas 112 and the second glow gas 114 .
- An electrical supply unit 124 is also provided as part of the transport gas path 118 .
- the electrical supply unit 124 includes a two-socket transformer 174 operatively coupled to an electrical supply unit 176 for providing a high voltage.
- an electric current is transmitted directly to the tube bundle 108 or 110 via terminals 180 or 182 and via connecting tubes 126 of the transport gas path 118 .
- a transformer can also be provided for each base in order to switch over on the primary side at only about 1/10 of the current intensity.
- the electrical supply unit 124 can also be completely deactivated.
- the electrical current is conducted to the significantly higher-impedance tube bundle heat exchanger 108, where the electrical current is converted into heat, which is generated by ohmic losses.
- the tube wall 126 thus serves as a current conductor, while the actual heating takes place further up the tube bundle. Heat energy is thus transferred to the first tube bundle heat exchanger 108 and from there to the first glow gas 112 or from the second tube bundle heat exchanger 110 to the second glow gas 114 .
- the electrical supply unit 124 causes the tube bundle heat exchanger 108, 110 can be heated.
- a first electrical insulation device 184 in the area of the first base So1 and a second electrical insulation device 186 in the area of the second base So2 ensure electrical decoupling of the pipe wall above and below these insulation elements 184, 186.
- a transport gas fan 140 is provided, which is designed to convey the transport gas 116 through the transport gas path 118 .
- a hot-pressure blower can be used as the transport gas fan 140 .
- the transport gas path 118 also contains a switchable cooler 142 for cooling the transport gas 116 in the transport gas path 118 using a gas-water heat exchanger (alternatively, an electric cooling unit can also be used at this point).
- One-way valves 144 are arranged at various points of the transport gas path 118, which can be switched electrically or pneumatically, for example, in order to open or close a specific gas line path.
- multi-way valves 146 are attached at other points of the transport gas path 118, which can be switched electrically or pneumatically between a number of positions corresponding to a number of possible gas line paths.
- the switching of the valves 144, 146 and the switching on or off of the transport gas fan 140, heating unit 124 or cooling unit 142 can also take place by means of electrical signals.
- the system can be done either manually by an operator or by a control unit such as a microprocessor incorporated in 1 not shown, and may effect an automated cycle of operation of the bell annealer 100.
- a pressure vessel 148 may also selectively enclose the transport gas fan 140 .
- the pressure vessel 148 advantageously serves as pressure protection when the transport gas path 118 can be operated with a pressure of 10 bar, for example.
- Other components of the transport gas path 118 can be designed to be pressure-resistant or can also be arranged inside a pressure vessel.
- FIG 1 also shows a control unit 166, which is set up to control and switch the individual components of the furnace 100, as in FIG 1 is indicated schematically with arrows.
- FIG. 2 to 5 Referred to, in which different operating states of the hood furnace 100 are shown, which can be set by appropriate control (with the control unit 166) of the position of the fluidic valves 144, 146 and the electrical switch 178.
- the transport gas fan 140 is thermally coupled to the second glow gas 114, so that the transport gas 116 removes heat from the second glow gas 114 and supplies it to the first glow gas 112.
- the first furnace chamber 104 is thus preheated and the second furnace chamber 106 is precooled, in that the transport gas 116 transfers thermal energy from the first annealing gas 112 to the second annealing gas 114 .
- the charge (the annealing material) of the base So1 is heated and the charge (the annealing material) of the second base So2 is cooled.
- FIG. 3 shows a second operating state II of the hood furnace 100, which follows the first operating state I.
- the tube bundle 108 with the electrical supply unit 124 heats the first furnace chamber 104 electrically by closing a corresponding electrical path.
- the transport gas fan 140 supplies the transport gas 116 to the cooler 142 , which is now switched on, for cooling the second glow gas 114 .
- the now cooled transport gas 116 is thermally coupled to the second annealing gas 114 in order to cool the second furnace space 106 .
- the charge (the annealing material) of the first base So1 is thus further heated, whereas the charge (the annealing material) of the second base So2 is further cooled.
- the batch of annealing material 102 which has now been heat-treated and cooled down in the meantime, is removed from the second base So2.
- a crane can remove the second protective hood 122, then remove the annealing material 102 arranged in the second base So2 and introduce a new batch of annealing material 102 into the second base So2.
- a third operating state III which 4 is shown.
- the transport fluid fan 140 thermally couples the transport fluid 116 to the first glow gas 112 so that the transport gas 116 removes heat from the first glow gas 112 and supplies it to the second glow gas 114 .
- the second furnace chamber 104 is preheated and the first furnace chamber 106 is precooled.
- a subsequent fourth operating state IV is activated, which figure 5 is shown.
- the tube bundle 110 with the electrical supply unit 124 continues to heat only the second furnace space 106 electrically.
- the transport fluid fan 140 supplies the transport gas 116 to the cooler 142, which is now switched on, for cooling.
- the cooled transport gas 116 is thermally coupled with the first annealing gas 112 to further cool the first furnace space 104 .
- the charge (the annealing material) of the first base So1 is thus further cooled and the charge (the annealing material) of the second base So2 is further heated electrically.
- the batch of annealing material 102 which has now been heat-treated and cooled down in the meantime, is removed from the first base So1.
- a crane can remove the first protective hood 120, then remove the annealing material 102 arranged in the first base So1 and introduce a new batch of annealing material 102 into the first base So1.
- FIG. 6 shows an enlarged view of part of the first base So1 of the hood furnace, from which the arrangement of the tube bundle heat exchanger 108 in full flow with feed and discharge can be seen in detail.
- the thermal insulation of the protective hood 120 is marked with reference number 600 .
- the first glow gas fan 130 is a radial fan whose impeller 602 is driven by a motor 604 .
- the impeller 602 is surrounded by a diffuser 608 with guide vanes.
- the annealing material 102 resting on the annealing base which is only indicated schematically, is covered by the protective hood 120, which is supported by an annular flange 612, which ensures a gas-tight closure of the protective hood 120 via a circumferential seal 614.
- FIG. 7 12 shows a bell annealing furnace 100 according to another exemplary embodiment of the invention.
- a gas heating unit 700 arranged outside the furnace is provided instead of the electrically heated furnace-internal heat exchange bundle 108/110 with electrical supply unit 124 .
- an electric heating unit can be used as an external heating unit.
- the gas heating unit 700 is assigned a separate heating fan 704, which transports transport gas 116 heated by the gas heating unit 700 through a pipe system. According to 7 is conveyed by the gas heating unit 700 heated transport gas 116 through the shell and tube heat exchanger 108, 110.
- a control unit 702 is provided, which is designed via various control lines 720 to switch the various valves 144, 146 and to switch the cooler 142, the gas heating unit 700 or the fans 140, 704 on or off.
- the fan 140 can be designed as a cold pressure fan, whereas the fan 704 is a hot pressure fan.
- the gas heating unit 700 functions as a heater and is designed as a gas-heated heat exchanger for transferring thermal energy to the transport gas 116 .
- the area below the furnace bases 170, 172 in 7 may be mounted in whole or in part inside a high pressure vessel to provide protection against the high pressure in the transport gas system 118.
- Figures 8 to 11 show four operating states of the bell annealer 100 according to FIG 7 , which are functionally in accordance with the operating states I to IV Figures 2 to 5 correspond.
- the cooler 142 is isolated from the rest of the system.
- the gas heating unit 700 is switched off. Heat is transferred from the second glow gas 114 of the second socket So2 to the first glow gas 112 in the first socket So1.
- the first base So1 is further heated by the gas heating unit 700 that is now switched on, while the cooler 142 is now activated in a separate other gas path and the second glow gas 114 in the second base So2 is actively further cooled.
- the annealing material 102 can be removed from the second base So2 and replaced by a new batch of annealing material 102 to be heat-treated.
- FIG. 10 shows the third operating state III, in which thermal energy is now transferred from the first glow gas 112 in the first base So1 to the second glow gas 114 in the second base So2.
- the cooler 142 and the gas heating unit 700 are switched off in this state.
- Operating state III will then be replaced by operating state IV, which in 11 is shown.
- the cooler 142 is activated and actively cools the first base So1 further.
- the second base So2 is actively heated further in a separate fluid path by means of the gas heating unit 700 .
- the annealing material 102 can be removed from the first base So1 and replaced by a new batch of annealing material 102 .
- the first diagram 1200 has an abscissa 1202 along which the time during the implementation of the operating states I to IV is plotted.
- the temperature of the respective annealing gas or annealing material while operating states I to IV are being carried out is plotted along an ordinate 1204 .
- the abscissa 1202 and the ordinate 1204 are also chosen accordingly in the second diagram 1250 .
- the first diagram 1200 relates to a temperature profile of the first glow gas 112 or the material to be heated in the first base So1 while passing through the individual operating states I to IV
- the second diagram 1250 relates to a temperature profile of the second glow gas 114 or the material to be glowed in the second Base So2 according to the operating states I to IV 1 or 7 relates.
- first operating state I thermal energy is transferred from the second glow gas 114 in base So2 to the first glow gas 112 in base So1 (first heat exchange WT1 with energy transfer E).
- the first base So1 with annealing material is actively further heated (H)
- the second base So2 with annealing material is actively further cooled (K).
- thermal energy is now transferred from the first annealing gas 112 or the annealing material in the first base So1 to the second annealing gas 114 or the annealing material in the second base So2 (second heat exchange WT2 with energy transfer E).
- second heat exchange WT2 with energy transfer E second heat exchange WT2 with energy transfer E.
- the fourth operating state IV the first base So1 with annealing material continues to be actively cooled, whereas the second base So2 with annealing material continues to be actively heated.
- Such a one-stage heat exchange ie a one-stage preheating of a base with annealing material by supplying heat from the other base before active further heating by means of a heating unit
- Such an embodiment is simple and reduces the energy by 40% as a result of the reuse of waste heat from a base to be cooled in each case with annealing material.
- FIG. 13 13 shows a first diagram 1300, a second diagram 1320, a third diagram 1340 and a fourth diagram 1360 of a two-stage heat exchange system in which, unlike in FIG 1 and 7 two bases, but three bases are provided in a hood furnace.
- a base with annealing material is preheated in two stages by supplying annealing gas heat to the other two bases with annealing material (successively, ie in two stages) before active further heating by means of a heating unit.
- a third base So3 is pre-cooled and, by means of the transport gas, transfers thermal energy from the third annealing gas to the first annealing gas in order to preheat a base So1.
- a second base So2 which is separate from the first and the third base in this operating state, is heated to a final temperature by means of a heating device.
- the base So3 is actively cooled by means of a cooler, while the base So2, which is now to be pre-cooled, transfers thermal energy from its second glow gas to the first glow gas of the first base So1. As a result, the first base So1 is further preheated.
- a third operating state III the third base So3 is heated again by thermal energy being transferred from the second base So2 to the third base So3 by means of the transport gas. As a result, the third base So3 is preheated. Since the second base So2 transfers thermal energy from its second glow gas to the third glow gas of the third base So3, its energy drops in the third operating state III. The first base So1 is now isolated from the other bases So2 and So3 and is heated by means of a heating device heated to a final temperature.
- the first base So1 is pre-cooled by thermal energy being transferred from the first glow gas to the third glow gas of the base So3.
- the third base So3 is further preheated.
- the second base So2 is separated from the other two bases So1, So3 and is actively further cooled with a cooler in order to then reach its lower final temperature at the end of the fourth operating mode IV.
- the third base So3 becomes active and is connected to the heating unit separately from the other bases So1, So2 in order to be brought to the final temperature.
- the base So1 to be further cooled transfers thermal energy from its glow gas to the second glow gas of the second base So2. The latter is thus subjected to a first preheating phase.
- a subsequent sixth operating mode VI thermal energy is transferred from the third base So3, which is now to be pre-cooled, to the second base So2.
- the second base So2 is subjected to a second preheating and the third base So3 is precooled.
- the first base So1 is isolated from bases So2, So3 and is cooled down to a final temperature by a cooler.
- the cycle begins again with the first operating state I.
- 14 16 shows a schematic view of an oven 1600 with generally n sockets according to another exemplary embodiment.
- a first socket So1 1602, a second socket So2 1604 and an nth socket SoN 1606 are shown schematically.
- the architecture according to 16 can be applied to any number of sockets.
- a variety of one-way valves 144 are also in 14 shown.
- a cooling unit 142 and an external heating unit 700 in this case a gas heating unit, although this could alternatively be an electrical resistance heater). If the tube bundle heat exchanger is used directly, i.e. internally as electrical resistance heating, one electrical supply unit is provided for each base (1241, 1242, ..., 124n).
- a fan unit is provided for WT1 and WT2 for a two-stage heat exchange.
- the protective hood 1700 has a continuous inner housing made of a heat-resistant material 1702 and a thermal insulation 1704 on the outside in order to protect the respective base from heat loss through the protective hood 1700.
- the configuration shown can be used advantageously for a hood furnace.
- a chamber furnace on the other hand, it can be advantageous to combine an inner wall made of a thermally insulating material with an outer wall of steel, ie to illustrate reference numbers 1702 and 1704 to be exchanged.
- FIG. 16 shows a plan view of a bell annealer in 6 shown type, in which a tube bundle heat exchanger 108 directed by means of a annealing gas fan 130 (and preferably substantially over the entire circumference) is flown with heated annealing gas.
- a tube bundle heat exchanger 108 directed by means of a annealing gas fan 130 (and preferably substantially over the entire circumference) is flown with heated annealing gas.
- Good thermal coupling between the glow gas fan 130 and the tube bundle heat exchanger 108 can thus be ensured for all operating states of the top hat furnace, ie for heating a base, for cooling a base or for exchanging heat between bases.
- an impeller 602 of the glow gas fan 130 is driven in rotation, see reference number 1642.
- the glow gas from the glow gas fan 130 is circulated.
- the glow gas therefore moves outwardly, directed under the influence of the stationary airfoils 1640 of a nozzle.
- the annealing gas comes into thermal interaction with the tube bundle heat exchanger 108 and on to the charge (annealing material) in a targeted manner.
- the tube bundle heat exchanger 108 is therefore in full flow.
- an oven 1800 is shown in accordance with yet another exemplary embodiment of the invention.
- the 1800 oven is similar to that in 1 formed, but has on its first base, in addition to the first protective hood 120, a removable first heating hood 1802 enclosing this.
- the second protective hood 122 of the second base is covered by a second heating hood 1804.
- the first heating burners 1806 are provided in a space 1810 between the first heating hood 120 and the first protective hood 1802 for heating the protective gas inside the protective hood.
- the second heating burners 1808 for heating an intermediate space 1812 between the second heating hood 122 and the second protective hood 1804 are correspondingly provided in the second furnace chamber 106 . It is possible to provide electrical resistance heating elements in place of the heating burners 1806,1808.
- the electrical supply unit 124 according to 1 is in 17 omitted.
- the switchable gas-water heat exchanger 142 is retained.
- the main heating of the first annealing gas 112 or the second annealing gas 114 is thus effected by the thermal interaction between the heated gas in the intermediate space 1810 and the first annealing gas 112 or the heated gas in the intermediate space 1812 and the second annealing gas 114 (or an electrical resistance heater) accomplished.
- the transport fluid path 118 is used for thermal compensation between the first glow gas 112 and the second glow gas 114 in order to pre-cool or pre-heat and thus save energy.
- a final cooling can be carried out by a cooling unit 142 which is assigned to the transport gas path 118 .
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Ofen zum Wärmebehandeln von Glühgut und ein Verfahren zum Wärmebehandeln von Glühgut in einem Ofen.
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AT 508776 -
AT 507423 -
AT 411904 -
SU 1740459 A1 -
US 2,479,102 A offenbart einen Haubenglühofen, in dessen inneren Volumen Spulen oder blechförmiges Material gestapelt und beheizt werden. In dem oberen Bereich des Haubenglühofens ist eine Wärmetauscheranordnung dargestellt, welche Rohre aufweist, die in konzentrischen Schleifen um die Mittelachse des Haubenglühofens verlaufen. In einem Heizmodus wird Verbrennungsgas bzw. Heißgas durch die Wärmetauscherrohre geströmt, um das Gas bzw. die innere Atmosphäre innerhalb des Haubenglühofens aufzuheizen und in einem anschließenden Kühlmodus wird Luft durch die Wärmetauscherrohre geströmt. - Herkömmliche satzweise arbeitende Öfen haben einen relativ hohen Energieverbrauch.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen satzweise arbeitenden Ofen energieeffizient zu betreiben.
- Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Ofen zum Wärmebehandeln von Glühgut geschaffen. Der Ofen weist einen verschließbaren ersten Ofenraum auf, der zum Aufnehmen und zum Wärmebehandeln von Glühgut mittels thermischen Wechselwirkens des Glühguts mit heizbarem erstem Glühgas in dem ersten Ofenraum ausgebildet ist. In dem ersten Ofenraum ist ein erster Wärmetauscher angeordnet, der zum thermischen Austausch zwischen dem ersten Glühgas und einem Transportfluid ausgebildet ist. Der erste Wärmetauscher ist innerhalb eines Gehäuseabschnitts (zum Beispiel innerhalb einer Schutzhaube, insbesondere innerhalb einer innersten Schutzhaube) des ersten Ofenraums angeordnet. Dieser Gehäuseabschnitt schließt das erste Glühgas im Inneren des ersten Ofenraums ein (insbesondere steht dieser Gehäuseabschnitt, der Glühgut aufnimmt, in direktem Kontakt mit dem ersten Glühgas und dichtet dieses gegenüber der Umgebung hermetisch oder gasdicht ab). Ferner ist ein verschließbarer zweiter Ofenraum vorgesehen, der zum Aufnehmen und zum Wärmebehandeln von Glühgut mittels thermischen Wechselwirkens des Glühguts mit heizbarem zweitem Glühgas in dem zweiten Ofenraum ausgebildet ist. In dem zweiten Ofenraum ist ein zweiter Wärmetauscher angeordnet, der zum thermischen Austausch zwischen dem zweiten Glühgas und dem Transportfluid ausgebildet ist. Der zweite Wärmetauscher ist innerhalb eines Gehäuseabschnitts (zum Beispiel innerhalb einer Schutzhaube, insbesondere innerhalb einer innersten Schutzhaube) des zweiten Ofenraums angeordnet. Dieser Gehäuseabschnitt schließt das zweite Glühgas im Inneren des zweiten Ofenraums (gemeinsam mit Glühgut) ein (insbesondere steht er, der Glühgut aufnimmt, in direktem Kontakt mit dem zweiten Glühgas und dichtet dieses gegenüber der Umgebung hermetisch ab). Ein geschlossener Transportfluidpfad ist mit dem ersten Wärmetauscher und mit dem zweiten Wärmetauscher derart wirkverbunden, dass mittels des Transportfluids thermische Energie zwischen dem ersten Glühgas und dem zweiten Glühgas übertragbar ist. - Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zum Wärmebehandeln von Glühgut in einem Ofen bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren Glühgut in einem verschließbaren ersten Ofenraum aufgenommen und mittels thermischen Wechselwirkens des Glühguts mit heizbarem ersten Glühgas in dem ersten Ofenraum wärmebehandelt wird. Ferner wird ein thermischer Austausch zwischen dem ersten Glühgas und einem Transportfluid mittels eines in dem ersten Ofenraum angeordneten ersten Wärmetauscher bewirkt. Der erste Wärmetauscher ist innerhalb eines Gehäuseabschnitts des ersten Ofenraums angeordnet. Dieser Gehäuseabschnitt schließt das erste Glühgas im Inneren des ersten Ofenraums ein. Glühgut wird in einem verschließbaren zweiten Ofenraum aufgenommen und mittels thermischen Wechselwirkens des Glühguts mit heizbarem zweitem Glühgas in dem zweiten Ofenraum wärmebehandelt. Darüber hinaus wird ein thermischer Austausch zwischen dem zweiten Glühgas und dem Transportfluid mittels eines in dem zweiten Ofenraum angeordneten zweiten Wärmetauscher bewirkt, wobei der zweite Wärmetauscher innerhalb eines Gehäuseabschnitts des zweiten Ofenraums angeordnet ist. Dieser Gehäuseabschnitt schließt das zweite Glühgas im Inneren des zweiten Ofenraums ein. Ein geschlossener Transportfluidpfad, der mit dem ersten Wärmetauscher und mit dem zweiten Wärmetauscher wirkverbunden ist, wird derart gesteuert, dass mittels des Transportfluids thermische Energie zwischen dem ersten Glühgas und dem zweiten Glühgas übertragen wird.
- Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein separat von dem Glühgas in verschiedenen Sockeln oder Ofenräumen eines Ofens vorgesehener fluidischer Pfad, auch als geschlossener Transportfluidpfad bezeichnet, vorgesehen werden, der mit jeweiligen Wärmetauschern (die getrennt von Schutzhauben, insbesondere in deren Inneren, vorgesehen werden) in den Ofenräumen miteinander wirkverbunden, um thermische Energie zwischen zwei getrennten Glühgasen in den beiden Ofenräumen auszutauschen. Dabei ist wichtig, dass ein direkter mechanischer Kontakt zwischen dem Transportfluid und dem Glühgas in den Ofenräumen vermieden ist. Lediglich ein thermischer Austausch zwischen diesen Gasen bzw. Fluiden ist mittels der jeweiligen Wärmetauscher ermöglicht. Auf diese Weise kann bei einem Ofen mit mehreren Ofenräumen bzw. Sockeln zum Beispiel thermische Energie eines gerade in einer Abkühlphase befindlichen Ofenraums dazu verwendet werden, einen gerade in einer Aufheizphase befindlichen anderen Ofenraum vorzuheizen. Hierfür wird erfindungsgemäß ein separater und abgeschlossener Transportfluidpfad bereitgestellt, der mit den innerhalb der Ofenräume angeordneten Wärmetauschern (die somit insbesondere jeweils vollumfänglich, d.h. im Vollstrom, von dem jeweiligen Glühgas umspült werden) in Fluidverbindung gebracht wird. Dies führt zu einer effizienten Nutzung der aufgewendeten Energie. Dabei kommt das Glühgas eines Sockels (zum Beispiel 100 % Wasserstoff) mit dem Glühgas des wärmetauschenden Partnersockels (zum Beispiel ebenfalls 100 % Wasserstoff) nicht in Kontakt. Somit ist auch eine unerwünschte Qualitätseinbuße wegen Verrußung (durch abdampfende Walzöle oder Ziehmittel) oder der unerwünschten Zufuhr von Spuren von Sauerstoff (O2) und Wasser (H2O) beim Anwärmen des Wärmetauschers zuverlässig vermieden. Ferner ist die Sicherheit des erfindungsgemäßen Ofens sehr hoch, da das Wechselwirken zwischen Glühgas unterschiedlicher Ofenräume bzw. zwischen Glühgas einerseits und Transportfluid (zum Beispiel 100% Wasserstoff oder 100% Helium) andererseits trotz des Vorsehens der Wärmetauscher unterbunden ist.
- Indem der Transportfluidpfad zwar fluidisch, nicht aber thermisch, von dem Glühgas in den beiden Ofenräumen entkoppelt ist, ist es auch möglich, das verwendete Transportfluid speziell auf die Bedürfnisse einer effizienten Wärmeübertragung hin auszulegen, insbesondere ein Transportfluid einer hohen Wärmeleitfähigkeit zu verwenden. Z.B. können 100 % H2, 100 % He oder andere gut wärmeleitende Gase eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es bei einer derartigen fluidischen Entkopplung von Glühgas und Transportfluid möglich, den Transportfluidpfad als einen Hochdruckpfad auszugestalten, so dass in dem unter Hockdruck stehenden Transportfluid die Wärmeübertragung erheblich gesteigert und gleichzeitig eine besonders hohe Wärmemenge transportiert werden kann, ohne dass die relativ niedrigen Druckgasverhältnisse in den einzelnen Ofenräumen dadurch unerwünscht beeinträchtigt würden.
- Über den Wärmeaustausch von thermischer Energie hinaus, die in dem Glühgas der einzelnen Ofenräume gespeichert ist, kann der Transportpfad auch zum Bereitstellen von Heiz- oder Kühlenergie zum selektiven Heizen oder Kühlen eines jeweiligen der Ofenräume verwendet werden. Entscheidend für den Transportfluidpfad ist, dass dieser direkt im Vollstrom wirkt. Somit kann der Transportfluidpfad gemäß der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sowohl zum Wärmeaustausch zwischen verschiedenen Ofenräumen, als auch zum Heizen oder zum Kühlen verwendet werden.
- Wenn gemäß einem Ausführungsbeispiel genau jeweils nur eine wärmeisolierte Schutzhaube (ohne das zwingende Erfordernis des Vorsehens weiterer Heiz- oder Kühlhauben) auf den jeweiligen Sockel aufgesetzt wird, kann die Anordnung sehr kompakt ausgebildet werden. Dieser Vorteil wird durch das Positionieren der Wärmetauscher als einzige Wärmezuführeinheiten für das jeweilige Glühgas im Inneren des Glühraums (d.h. unter der Schutzhaube) ermöglicht. Ferner ist bei Wegfall von Heiz- oder Kühlhauben der Aufwand im Zusammenhang mit den benötigten Kranspielen zum Handhaben der einzelnen Hauben signifikant reduziert. Ein Kran wird im Wesentlichen nur noch zum Befördern von Glühgutchargen sowie der Schutzhauben zu den Ofenräumen benötigt, nicht mehr zum Manövrieren von Kühl- oder Heizhauben.
- Im Weiteren werden zusätzliche exemplarische Ausführungsbeispiele des Ofens beschrieben. Diese gelten auch für das Verfahren.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Ofen als satzweise betreibbarer Ofen, insbesondere als Haubenofen oder Kammerofen, ausgestaltet sein. Unter einem satzweise betreibbaren Ofen wird ein Ofen verstanden, in den ein Satz Glühgut, zum Beispiel wärmezubehandelnde Bänder, eingeführt wird. Dann wird der entsprechende Ofenraum geschlossen und das satzweise eingebrachte Glühgut der Wärmebehandlung unterzogen. Anders ausgedrückt ist ein satzweise betreibbarer Ofen ein diskontinuierlich betreibbarer Ofen.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der erste Ofenraum mit einer abnehmbaren ersten Schutzhaube (als dem oben genannten Gehäuseabschnitt des ersten Ofenraums) verschließbar sein und der zweite Ofenraum mit einer abnehmbaren zweiten Schutzhaube (als dem oben genannten Gehäuseabschnitt des zweiten Ofenraums) verschließbar sein. Die jeweilige wärmeisolierte Schutzhaube für den Ofenraum kann so ausgebildet sein, dass diese das Innere des Ofenraums hermetisch oder gasdicht abschließt, so dass ein in den jeweiligen Ofenraum einlassbares Glühgas vor einem Ausströmen aus dem jeweiligen Ofenraum sicher geschützt ist.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die erste Schutzhaube die äußerste, insbesondere die einzige, Haube des ersten Ofenraums sein. Die zweite Schutzhaube kann die äußerste, insbesondere die einzige, Haube des zweiten Ofenraums sein. Gemäß dieser bevorzugten Ausgestaltung kann der Ofen mit einer einzigen Haube pro Ofenraum ausgestattet werden. Gegenüber herkömmlichen Haubenöfen, in denen eine Schutzhaube und zusätzlich eine äußere Heiz- oder Kühlhaube aufgesetzt wird, ist die erfindungsgemäße Konstruktion des Ofens mit einer einzigen Schutzhaube pro Sockel wesentlich einfacher. Diese Vereinfachung der Konstruktion resultiert aus dem Positionieren des jeweiligen Wärmetauschers in dem Ofenraum und in Fluidverbindung mit dem Transportfluidpfad, da dieser Wärmetauscher die gesamte thermische Kopplung zwischen dem Glühgas und dem Transportfluid und somit alle Heiz- und Kühlaufgaben übernehmen kann. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind somit mit kleinstem Platzbedarf realisierbar, da keine Heizhaube, keine Kühlhaube, keine Tauschhaube erforderlich ist, und je Sockel eine einzige wärmeisolierte Schutzhaube ausreichend sein kann.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die erste Schutzhaube und die zweite Schutzhaube jeweils ein hitzebeständiges Innengehäuse, insbesondere aus einem Metall, und eine Isolationshülle aus einem wärmeisolierenden Material aufweisen. Da die Energiezufuhr gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht mehr über die Schutzhaube erfolgt (zum Beispiel Brenner der Heizhaube von außen), ist die Wandtemperatur der Schutzhauben niedriger, das hitzebeständige Material wird weniger beansprucht und die Wandwärmeverluste sinken. Gemäß dieser Ausgestaltung kann die Schutzhaube für Haubenöfen signifikant anders ausgebildet werden als herkömmliche Schutzhauben. Während die herkömmlichen Schutzhauben durchweg aus einem thermisch gut leitfähigen Material ausgebildet sein sollen, um einen thermischen Ausgleich zwischen dem Glühgas unter der jeweiligen Schutzhaube und einem anderen Gas zwischen den beiden Hauben zu bewerkstelligen, ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Tatsache Rechnung getragen, dass eine thermische Wechselwirkung durch die Schutzhaube hindurch nicht mehr erforderlich und auch nicht mehr gewünscht ist. Aus diesem Grund kann die Schutzhaube zumindest teilweise aus einem thermisch isolierenden Material gebildet sein, um Wärmeverluste nach außen hin zu unterdrücken.
- Dagegen kann/können die Schutzhaube und/oder die weitere Schutzhaube bei einer Ausgestaltung des Ofens als Kammerofen jeweils ein nicht notwendigerweise hitzebeständiges Außengehäuse, insbesondere aus einem Metall, und eine innere Isolationshülle aus einem wärmeisolierenden Material aufweisen.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Transportfluidpfad eine Heizeinheit zum Generieren von Heizwärme aufweisen. Die Heizeinheit kann zum direkten Heizen des Transportfluids oder des ersten Wärmetauschers oder des zweiten Wärmetauschers eingerichtet sein. Mittels thermischer Übertragung der generierten Heizwärme auf das erste Glühgas kann der erste Ofenraum heizbar sein. Alternativ oder ergänzend kann mittels thermischer Übertragung der generierten Heizwärme auf das zweite Glühgas der zweite Ofenraum heizbar sein. Die Heizeinheit kann außerhalb der Ofenräume, d.h. außerhalb des geheizten Bereichs, angeordnet sein. Wenn der Transportfluidpfad mit einer separaten Heizeinheit gekoppelt ist, so kann das Transportfluid selbst nicht nur für den Wärmeaustausch zwischen dem Glühgas in den unterschiedlichen Ofenräumen dienen, sondern kann auch von der Heizeinheit thermische Energie ins Innere des jeweiligen Ofenraums transportieren.
- In einer anderen Ausgestaltung kann mit einer elektrischen Versorgungseinheit (zum Beispiel aufweisend einen Transformator) auch das Rohrbündel selbst als Übertragungsmedium für elektrischen Strom verwendet oder mitverwendet werden, welches (vorzugsweise bei niedriger Spannung und hoher Stromstärke) durch ohmsche Verluste (gemäß dem Prinzip einer elektrischen Widerstandsheizung) in dem jeweiligen Wärmetauscher in Wärmeenergie umgewandelt werden kann. Als ein entsprechendes Kopplungselement kann zum Beispiel eine niederohmige Rohrwandung des Transportfluidpfads eingesetzt werden, an die sich der jeweilige Wärmetauscher (insbesondere ein Rohrbündel) anschließt. Ein Durchführen des Kopplungselements durch einen Boden oder eine Ofenbasis des Ofenraums erlaubt es, die Schutzhaube einfach und unterbrechungsfrei auszubilden, da ein Hindurchführen einer Zuleitung zu dem Wärmetauscher durch die Schutzhaube hindurch entbehrlich wird.
- Bei Einsatz einer Gasheizeinheit kann es dagegen bevorzugt sein, das Transportfluid selbst zu heizen und durch Ventilatoren entlang des Transportfluidpfads zur thermischen Wechselwirkung über den jeweiligen Wärmetauscher mit dem Glühgas im Inneren des jeweiligen Ofenraums zu bringen.
- Diese Glühkammer-externe Heizeinheit kann zum Beispiel eine Gasheizeinheit, eine Ölheizeinheit, eine Pelletheizeinheit oder auch eine elektrische Heizeinheit sein. Die Beheizung z.B. mit Gas kann über einen glühkammerexternen Wärmetauscher erfolgen, dessen Rohrbündel zum Beispiel unter Einsatz von Erdgasbrennern das Heißdruckgas erhitzen, welches mit einem Druckventilator zum jeweiligen Glühgaskammerwärmetauscher transportiert werden kann. Das Heizen mit elektrischer Energie kann über einen Transformator auch direkt durch das Rohrbündel des glühkammerexternen Wärmetauschers erfolgen, um elektrische Energie auf das Heißdruckgas zu übertragen und die darin enthaltene thermische Energie zum jeweiligen Glühgaskammerwärmetauscher zu befördern.
- Ferner ist der Ofen umweltfreundlich betreibbar, zum Beispiel weil bei einer elektrischen Heizeinheit (intern oder extern) kein Kohlendioxid und keine Stickoxide erzeugt werden. Mit dem beschriebenen sehr effektiven Wärmeaustausch ist bei einer Gasheizung der Methanverbrauch gering, sodass nur geringe Mengen CO2 und NOx entstehen. Eine Ölheizeinheit kann Öl verbrennen, um thermische Energie zu erzeugen. Eine Pelletheizeinheit kann Holzpellets verfeuern, um thermische Energie zu erzeugen. Natürlich sind noch andere Arten von thermischen Energieerzeugungseinheiten erfindungsgemäß einsetzbar.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der erste Ofenraum mit einer abnehmbaren ersten Heizhaube verschließbar sein, welche die erste Schutzhaube umschließt. Der zweite Ofenraum kann mit einer abnehmbaren zweiten Heizhaube verschließbar sein, der die zweite Schutzhaube umschließt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der erste Ofenraum eine erste Heizeinheit zum Heizen eines Zwischenraums zwischen der ersten Heizhaube und der ersten Schutzhaube aufweisen. Entsprechend kann der zweite Ofenraum eine zweite Heizeinheit zum Heizen eines Zwischenraums zwischen der zweiten Heizhaube und der zweiten Schutzhaube aufweisen. Gemäß dieser Ausgestaltung ist zusätzlich zu der Schutzhaube eine weitere Heizhaube pro Sockel oder Ofenraum vorgesehen. Diese dient zum Heizen eines Zwischenraums zwischen der Heizhaube und der Schutzhaube, wobei dann ein thermischer Ausgleich durch die Schutzhaube hindurch zu einem Heizen des Glühgases führt. Bei dieser Ausgestaltung kann der Transportfluidpfad ausschließlich zum Austausch von thermischer Energie zwischen den Glühgasen vorgesehen sein. Es ist auch möglich, eine Kühlhaube auf den jeweiligen Ofenraum aufzusetzen, um dadurch eine Kühlung des Glühgases zu initiieren.
- Gemäß diesem Ausführungsbeispiel können die erste Heizeinheit und die zweite Heizeinheit jeweils eine Gasheizeinheit sein. Eine solche Gasheizeinheit kann ein Gasbrenner sein, der zwischen Heiz- und Schutzhaube heizt.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann oder können der erste Wärmetauscher und/oder der zweite Wärmetauscher als Rohrbündelwärmetauscher aus zu einem Bündel gebogenen Rohren ausgebildet sein. Unter einem Rohrbündelwärmetauscher kann dabei ein Wärmetauscher verstanden werden, der durch ein Bündel von Rohren gebildet ist, die zum Beispiel kreisförmig gewickelt sind. Das Rohrinnere kann Teil des Transportfluidpfads und von dem Transportfluid durchströmbar sein. Das Rohräußere kann mit dem jeweiligen Glühgas direkt in Verbindung gebracht sein. Insbesondere kann ein Rohrbündelwärmetauscher aus zueinander parallel verlaufend angeordneten Rohren ausgebildet sein. Die Rohrwandung kann gasdicht und hitzebeständig ausgebildet sein. Die Anordnung kann derart konfiguriert sein, dass das Transportfluid durch das Innere der Rohre gedrückt oder gefördert wird und durch die Rohrwandung von dem jeweiligen Glühgas getrennt ist. Durch das Bündel von Rohren kann eine große effektive thermische Austauschfläche bereitgestellt sein, so dass das Transportgas und das jeweilige Glühgas eine hohe Menge an thermischer Energie austauschen können. Ferner sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in einem Vollautomatikbetrieb einsetzbar.
- Erfindungsgemäß kann ein Rohrbündel als Wärmetauscher in den einzelnen Ofenräumen eingesetzt werden, der in den Vollstrom gesetzt werden kann. Dies dient dann zum Wärmeaustausch zwischen einer abkühlenden Charge von Glühgut und einer anheizenden Charge von Glühgut. Ferner kann mit den Rohrbündelwärmetauschern auf Glühtemperatur geheizt werden. Auch ein Kühlen auf eine Endtemperatur (zum Beispiel eine Entnahmetemperatur des Glühguts) kann mittels desselben Rohrbündelwärmetauschers durchgeführt werden.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der erste Ofenraum einen ersten Glühgasventilator und der zweite Ofenraum einen zweiten Glühgasventilator aufweisen, wobei der jeweilige Glühgasventilator eingerichtet ist, das jeweilige Glühgas auf den jeweiligen Wärmetauscher und auf das jeweilige Glühgut zu richten. Ein jeweiliger Glühgasventilator kann in einem unteren Bereich des jeweiligen Sockels oder Ofenraums angeordnet sein und kann das Glühgas umwälzen, um es in gute thermische Wechselwirkung mit Glühgut in dem jeweiligen Ofenraum zu bringen. Der jeweilige Glühgasventilator kann zu diesem Zweck das Glühgas mittels eines Leitapparats in eine bestimmte Richtung lenken.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Transportfluid ein gut wärmeleitfähiges Transportgas sein, insbesondere Wasserstoff oder Helium. Generell kann das Transportfluid eine Flüssigkeit oder ein Gas sein. Bei Verwendung von Wasserstoff oder Helium kann von deren guter Wärmeleitfähigkeit Gebrauch gemacht werden. Außerdem sind diese Gase auch unter Hochdruck gut einsetzbar.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Transportfluid in dem Transportfluidpfad unter einem Druck von ungefähr 2 bar bis ungefähr 20 bar oder höher stehen, insbesondere unter einem Druck von ungefähr 5 bar bis ungefähr 10 bar. Somit kann ein erheblicher Überdruck des Transportfluids gegenüber Atmosphärendruck erzeugt werden, der über den nur leichten Überdruck hinausgehen kann, dem Glühgas in dem Ofen ausgesetzt sein kann. Durch den Einsatz hohen Drucks im Wärmetauscher kann der Wärmeaustausch besonders effizient gestaltet werden, ohne dass eine Hochdruckfähigkeit im ersten und zweiten Ofenraum erforderlich wäre.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Transportfluid in dem Transportfluidpfad auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen ungefähr 400°C und ungefähr 1100°C gebracht werden, insbesondere in einem Bereich zwischen ungefähr 600°C und ungefähr 900°C. Zum Beispiel kann das Transportfluid in dem Transportfluidpfad auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen 700°C und 800°C gebracht werden. Somit können mittels des Transportfluids Temperaturen in den Ofenräumen erzeugt werden, die für die Behandlung von Glühgut, wie zum Beispiel Bänder oder Drähte oder Profile aus Stahl, Aluminium oder Kupfer und/oder deren Legierungen, erforderlich sind.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Ofen ferner mindestens einen verschließbaren dritten Ofenraum, der zum Aufnehmen und zum Wärmebehandeln von Glühgut mittels thermischen Wechselwirkens des Glühguts mit heizbarem drittem Glühgas in dem dritten Ofenraum ausgebildet ist, und einen in dem dritten Ofenraum angeordneten dritten Wärmetauscher aufweisen, der zum thermischen Austausch zwischen dem dritten Glühgas und dem Transportfluid ausgebildet ist. Auch der dritte Wärmetauscher kann innerhalb eines Gehäuseabschnitts des dritten Ofenraums angeordnet sein, welcher Gehäuseabschnitt das dritte Glühgas im Inneren des dritten Ofenraums einschließt. Der geschlossene Transportfluidpfad kann auch mit dem dritten Wärmetauscher derart wirkverbunden sein, dass mittels des Transportfluids thermische Energie zwischen dem ersten Glühgas und dem zweiten Glühgas und dem dritten Glühgas übertragbar ist. Gemäß dieser Ausgestaltung können mindestens drei Ofenräume miteinander gekoppelt werden. Dann kann ein energietauschender Erwärmungs-, ein Erhitzungs- und ein Kühlzyklus für jeden einzelnen der Ofenräume unterschieden werden. Zyklisch können zwei der drei Ofenräume mittels des Transportfluids thermisch gekoppelt werden, zum Beispiel um einen Ofen vorzukühlen und den anderen vorzuwärmen. Der jeweils dritte Ofen kann dann einer Heiz- oder einer Kühlprozedur unterworfen werden. Der Wärmetausch zwischen den Ofenräumen kann bei Einsatz von zwei Ofenräumen einstufig, bei Einsatz von drei Ofenräumen zweistufig oder bei Einsatz von mehr als drei Ofenräumen mehrstufig vorgesehen sein.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Ofen eine Steuereinheit aufweisen, die eingerichtet ist, den Transportfluidpfad derart zu steuern, dass mittels thermischen Austauschs zwischen dem Transportfluid und dem ersten Glühgas und dem zweiten Glühgas selektiv einer des ersten Ofenraums und des zweiten Ofenraums in einem Vorwärmmodus, einem Heizmodus, einem Vorkühlmodus oder einem Finalkühlmodus betreibbar ist. Eine solche Steuereinheit kann zum Beispiel ein Mikroprozessor sein, der die Betriebsweise der unterschiedlichen Ofenräume koordiniert. Dabei kann die Steuereinheit zum Beispiel die Heizeinheit, die Kühleinheit bzw. Ventile des fluidischen Systems steuern, um einen Betriebsablauf automatisiert durchzuführen. Unter einem Vorwärmmodus kann ein Betriebsmodus eines Ofenraums verstanden werden, bei dem ein Glühgas auf eine erhöhte Zwischentemperatur gebracht, indem dem Glühgas thermische Energie eines anderen Glühgases zugeführt wird. Ein Glühgas kann einer oder mehreren aufeinanderfolgenden Vorwärmphasen unterzogen werden. In einem Heizmodus kann einem bereits in obiger Weise ein- oder mehrstufig vorgewärmten Glühgas eine ofenraumexterne Heizeinheit (Gas, Elektro, etc.) zugeschaltet werden, um das Glühgas auf eine hohe Endtemperatur zu bringen. Nach Beendigung des Heizmodus und vor Beginn eines Kühlmodus kann ein Glühgas einer Vorkühlung (quasi der inverse Prozess zu obiger Vorheizung) unterzogen werden, bei dem das Glühgas auf eine abgesenkte Zwischentemperatur gebracht wird, indem das Glühgas thermische Energie einem anderen Glühgas am Umweg über das Transportfluidgas indirekt zuführt. In einem Finalkühlmodus kann dem Fluidgas und damit dem Glühgas eine ofenraumexterne Kühleinheit (zum Beispiel Wasserkühlung) zugeschaltet werden, um das Glühgas auf eine niedrigere Temperatur abzukühlen.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Transportfluidpfad einen Transportfluidventilator zum Fördern des Transportfluids durch den Transportfluidpfad aufweisen. Der Transportfluidventilator kann somit das Transportfluid entlang vorgegebener Pfade fördern, die durch entsprechende Ventilstellungen vorgebbar sind.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Transportfluidpfad einen zuschaltbaren Kühler zum Kühlen des Transportfluids in dem Transportfluidpfad aufweisen. Ein solcher zuschaltbarer Kühler (zum Beispiel basierend auf dem Prinzip der Wasserkühlung eines Rohrbündels) erlaubt es, das Transportfluid mit Kühlenergie zu beaufschlagen, die über die jeweiligen Wärmetauscher in die einzelnen Ofenräume eingekoppelt werden können.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Transportfluidpfad eine Mehrzahl von Ventilen aufweisen. Die Ventile können zum Beispiel pneumatische Ventile oder Magnetventile sein, die mittels elektrischer Signale geschaltet werden können. Wenn die Ventile auf geeignete Weise in dem fluidischen Pfad angeordnet werden, können unterschiedliche Betriebsmodi eingestellt werden. Die Ventile können (zum Beispiel unter Kontrolle einer Steuereinheit) derart schaltbar sein, dass der Ofen selektiv in einem der folgenden Betriebsmodi betreibbar ist:
- a) einem ersten Betriebsmodus, bei dem der Transportfluidventilator das Transportfluid mit dem zweiten Glühgas thermisch koppelt, so dass das Transportfluid dem zweiten Glühgas Wärme entnimmt und dem ersten Glühgas zuführt, um den ersten Ofenraum vorzuheizen und den zweiten Ofenraum vorzukühlen;
- b) einem nachfolgenden zweiten Betriebsmodus, bei dem eine Heizeinheit den ersten Ofenraum weiterheizt, und bei dem in einem davon getrennten Pfad der Transportfluidventilator das Transportfluid dem zugeschalteten Kühler zum Kühlen zuführt und das gekühlte Transportfluid mit dem zweiten Glühgas thermisch koppelt, um den zweiten Ofenraum weiterzukühlen;
- c) einem nachfolgenden dritten Betriebsmodus, bei dem der Transportfluidventilator das Transportfluid mit dem ersten Glühgas thermisch koppelt, so dass das Transportfluid dem ersten Glühgas Wärme entnimmt und dem zweiten Glühgas zuführt, um den zweiten Ofenraum vorzuheizen und den ersten Ofenraum vorzukühlen;
- d) einem nachfolgenden vierten Betriebsmodus, bei dem die Heizeinheit den zweiten Ofenraum weiterheizt, und bei dem in einem davon getrennten Pfad der Transportfluidventilator das Transportfluid dem zugeschalteten Kühler zum Kühlen zuführt und das gekühlte Transportfluid mit dem ersten Glühgas thermisch koppelt, um den ersten Ofenraum weiterzukühlen.
- Diese vier Betriebsmodi können sukzessive wiederholt werden, so dass ein zyklischer Prozess durchgefahren werden kann.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Wärmetauscher im Ofen druckfest ausgeführt sein oder einen Druckbehälter aufweisen, der zumindest einen Teil des Transportfluidpfads druckdicht umschließt. Zum Beispiel kann der gesamte Transportfluidpfad, der unter hohem Druck von zum Beispiel 10 bar betrieben werden kann, mit druckfesten Rohren, Ventilen und Transportfluidventilatoren ausgeführt sein oder in einem Druckbehälter oder einer anderen Druckschutzeinrichtung untergebracht werden. Es ist aber auch möglich, besonders druckbelastete Komponenten, insbesondere den Transportfluidventilator, mit einem Druckbehälter zu ummanteln.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der erste Wärmetauscher relativ zu einem ersten Glühgasventilator zum Antreiben des ersten Glühgases und/oder der zweite Wärmetauscher relativ zu einem zweiten Glühgasventilator zum Antreiben des zweiten Glühgases derart angeordnet sein, dass in jedem Betriebszustand des Ofens das von dem ersten Glühgasventilator angetriebene erste Glühgas den ersten Wärmetauscher beströmt und/oder dass in jedem Betriebszustand des Ofens bzw. eines jeweiligen Ofenraums das von dem zweiten Glühgasventilator angetriebene zweite Glühgas den zweiten Wärmetauscher beströmt.
- Ein signifikanter Vorteil eines solchen Ausführungsbeispiels besteht darin, dass in jedem Betriebszustand (insbesondere zum Heizen mittels einer Heizeinrichtung, zum Kühlen mittels einer Kühleinrichtung und zum Wärmeaustauschen zwischen Glühgas und Wärmeaustauschgerät) das von dem Ventilator beförderte Glühgas direkt auf den jeweiligen Wärmetauscher gerichtet wird. Eine solche direkte oder unmittelbare Beströmung mit von einem Ventilator angetriebenem Glühgas kann insbesondere im Vollstrom erfolgen, d.h. vollumfänglich entlang eines Umfangs (zum Beispiel eines gedachten Kreises) um den Ventilator herum. Dadurch kann eine sehr effiziente Wärmekopplung zwischen Glühgas und dem jeweiligen Wärmetauscher erreicht werden. Der jeweilige Wärmetauscher kann insbesondere ortsfest montiert bzw. unbeweglich an dem Ofen vorgesehen sein, damit sichergestellt ist, dass von dem Ventilator gefördertes Glühgas über Leitbleche oder dergleichen auf einen etwa kreisförmig angeordneten Rohrbündelwärmetauscher oder einen anderes Wärmetauscher gerichtet wird. Um sicherzustellen, dass in jedem Betriebszustand des Ofens bzw. eines jeweiligen Ofenraums das von dem jeweiligen Glühgasventilator angetriebene jeweilige Glühgas den jeweiligen Wärmetauscher beströmt, soll der jeweilige Wärmetauscher ortsfest und unverschiebbar an einer entsprechenden Stelle des Ofens angeordnet bzw. dort dauerhaft fixiert sein. Als die möglichen Betriebszustände des Ofens bzw. eines jeweiligen Ofenraums können ein Heiz-Betriebszustand zum Heizen mittels einer Heizeinheit, ein Kühl-Betriebszustand zum Kühlen mittels einer Kühleinheit, sowie ein Wärmetausch-Betriebszustand zum Wärmetauschen zwischen unterschiedlichen Ofenräumen unter Einsatz des Transportfluidpfads (zum Vorheizen oder Vorkühlen) angesehen werden.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel können bei dem Ofen das erste Glühgas und das zweite Glühgas gegenüber dem Transportfluid kontaktfrei verbleiben. Somit kann konstruktiv sichergestellt werden, dass das Glühgas nicht mit dem Transportfluidgas in Kontakt kommt, sodass kein Verrußen entsteht.
- Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert beschrieben.
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Fig. 1 zeigt einen Haubenofen zum Wärmebehandeln von Glühgut mit einer Mehrzahl von Sockeln gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Glühgas mittels eines Wärmetauschers erwärmt oder gekühlt werden kann. Die Beheizung des Wärmetauschers erfolgt anfangs durch Transportgas von einem anderen Wärmetauscher (eines abkühlenden Sockels) und anschließend mit einer elektrischen Versorgungseinheit. Die Kühlung des Wärmetauschers erfolgt anfangs durch Transportgas eines anderen Wärmetauschers (eines anheizenden Sockels) und anschließend durch eine zuschaltbare Kühleinrichtung. -
Fig. 2 bis Fig. 5 sind schematische Darstellungen von unterschiedlichen Betriebszuständen während eines Kreisprozesses zum Betreiben des Haubenofens gemäßFig. 1 . -
Fig. 6 ist eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Glühsockels des Haubenofens gemäßFig. 1 . -
Fig. 7 zeigt einen Haubenofen zum Wärmebehandeln von Glühgut mit einer Mehrzahl von Sockeln gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Glühgas mittels eines Wärmetauschers erwärmt oder gekühlt werden kann. Die Beheizung des Wärmetauschers erfolgt anfangs durch Transportgas von einem anderen Wärmetauscher (eines abkühlenden Sockels) und anschließend mit einer externen Gasheizeinheit. Die Kühlung des Wärmetauschers erfolgt anfangs durch Transportgas eines anderen Wärmetauschers (eines anheizenden Sockels) und anschließend durch eine zuschaltbare Kühleinrichtung. -
Fig. 8 bis Fig. 11 sind schematische Darstellungen von unterschiedlichen Betriebszuständen während eines Kreisprozesses zum Betreiben des Haubenofens gemäßFig. 7 . -
Fig. 12 zeigt Temperatur-Zeit-Verläufe des inFig. 1 bzw.Fig. 7 gezeigten Haubenofens, der für die verschiedenen Betriebszustände die jeweiligen Temperaturverläufe der einzelnen Sockel zeigt. -
Fig. 13 zeigt Temperatur-Zeit-Verläufe bei einem zweistufigen Betrieb eines erfindungsgemäßen Haubenofens mit zweistufiger Vorwärmphase, Heizphase, zweistufiger Vorkühlphase und Finalkühlphase, wobei drei Sockel mittels eines Transportgaspfads thermisch koppelbar sind. -
Fig. 14 zeigt eine schematische Ansicht eines Multisockelofens mit zweistufigem Wärmetausch gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. -
Fig. 15 zeigt eine thermisch isolierte Schutzhaube, die mit einem Ofen gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung eingesetzt werden kann. -
Fig. 16 zeigt eine Draufsicht eines Haubenofens des inFig. 6 gezeigten Typs, bei dem ein Rohrbündelwärmetauscher betriebszustandsunabhängig von einem Umwälzaggregat mit einer Ofenatmosphäre im Wesentlichen im Vollstrom beströmt wird, um zum Heizen, zum Kühlen bzw. zum Wärmetauschen jeweils eine gute Wärmekopplung zwischen Umwälzaggregat und Rohrbündelwärmetauscher zu gewährleisten. -
Fig. 17 zeigt einen Ofen gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem nur der Wärmetausch von abkühlendem zu aufheizendem Glühgut genützt wird und daher zusätzlich zu Schutzhauben pro Sockel jeweils eine Heizhaube vorgesehen ist. Die Finalkühlung erfolgt über den Gas-/Wasser-Kühler, wie inFig. 1 Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. - Im Weiteren wird Bezug nehmend auf
Fig. 1 ein Haubenofen 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. - Der Haubenofen 100 ist zum Wärmebehandeln von Glühgut 102 ausgebildet. Dieses Glühgut ist zum Teil an einem ersten Sockel So1 des Haubenofens 100 und zu einem anderen Teil an einem zweiten Sockel So2 des Haubenofens 100 angeordnet. Bei dem Glühgut 102, das in
Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt ist, kann es sich zum Beispiel um Stahlband- oder Drahtbunde oder dergleichen (z.B. Schüttgut auf Etagen) handeln, die einer Wärmebehandlung unterzogen werden sollen. - Der Haubenofen 100 hat einen ersten verschließbaren Ofenraum 104, der dem ersten Sockel So1 zugeordnet ist. Der erste Ofenraum 104 dient dem Aufnehmen und Wärmebehandeln des Glühguts 102, das dem ersten Sockel So1 satzweise zugeführt ist. Zum Wärmebehandeln wird der erste Ofenraum 104 mit einer ersten Schutzhaube 120 gasdicht verschlossen. Die erste Schutzhaube 120 ist glockenartig ausgebildet und kann mittels eines Krans manövriert werden (nicht gezeigt). Erstes Glühgas 112, zum Beispiel Wasserstoff, kann dann als Schutzgas in den mittels der ersten Schutzhaube 120 hermetisch abgedichteten ersten Ofenraum 104 eingelassen und erhitzt werden, wie dies unten näher beschrieben wird. Ein erster Glühgasventilator 130 (oder Sockelventilator) in dem ersten Ofenraum 104 kann rotierend angetrieben werden, um das Glühgas 112 in dem ersten Ofenraum 104 umzuwälzen. Dadurch kann das erhitzte erste Glühgas 112 in thermischen Wirckontakt mit dem wärmezubehandelnden Glühgut 102 gebracht werden.
- In dem ersten Ofenraum 104 ist ein erster Rohrbündelwärmetauscher 108 angeordnet. Dieser ist aus mehreren Windungen von Rohren gebildet, wobei unten näher beschriebenes Transportgas 116 einem Rohreingang zugeführt wird, durch das Rohrinnere strömt und durch einen Rohrausgang abgeführt wird. Eine Außenfläche des Rohrbündels steht in direktem Kontakt mit dem ersten Glühgas 112. Der erste Rohrbündelwärmetauscher 108 dient der thermischen Wechselwirkung zwischen dem ersten Glühgas 112 und dem Transportgas 116, das gemäß einem Ausführungsbeispiel ein gut wärmeleitfähiges Gas wie zum Beispiel Wasserstoff oder Helium unter hohem Druck von zum Beispiel 10 bar ist. Der erste Rohrbündelwärmetauscher 108 kann anschaulich als Mehrzahl von aufgewickelten Rohren angesehen werden, wobei das Transportgas durch das Innere der Rohre geleitet werden kann und über die thermisch gut zu leitende, zum Beispiel metallische, Wand der Rohre in thermische Wechselwirkung mit dem um die Außenwand der Rohre zirkulierenden ersten Glühgas 112 gebracht wird. Anders ausgedrückt sind das erste Glühgas 112 und das Transportgas 116 zwar fluidisch entkoppelt bzw. unvermischbar voneinander getrennt, aber es kann mittels des ersten Rohrbündelwärmetauschers 108 im Vollstrom eine thermische Wechselwirkung erfolgen.
- Der erste Rohrbündelwärmetauscher 108 ist relativ zu dem ersten Glühgasventilator 130 zum Antreiben des Glühgases derart angeordnet, dass in jedem Betriebszustand des Ofens 100 das von dem ersten Glühgasventilator 130 angetriebene Glühgas den ersten Rohrbündelwärmetauscher 108 beströmt. Der zugrundeliegende Mechanismus wird in
Fig. 16 näher beschrieben. - Wenn ein hoher Druck zum Transportieren des Transportgases 116, zum Beispiel 10 bar, verwendet wird, können die Rohre des Transportgaspfads 118 in kleiner Dimension vorgesehen werden, was zu einer kompakten Bauweise führt. Der Druck des Transportgases 116 kann wesentlich höher als der Druck des Glühgases 112 und des Glühgases 114 in dem jeweiligen Ofenraum 104, 106 gewählt werden (zum Beispiel ein leichter Überdruck von zwischen 20 mbar bis 50 mbar über Atmosphärendruck).
- Der zweite Sockel So2 ist identisch aufgebaut wie der erste Sockel So1. Dieser enthält einen zweiten Glühgasventilator 132 zum Umwalzen von zweitem Glühgas 114, zum Beispiel ebenfalls Wasserstoff, in einem zweiten Ofenraum 106. Der zweite Ofenraum 106 ist mittels einer zweiten Schutzhaube 122 hermetisch gegenüber der Umgebung abdichtbar. Ein zweiter Rohrbündelwärmetauscher 110 ermöglicht eine thermische, nicht aber kontaktnehmende Wechselwirkung zwischen dem zweiten Glühgas 114 und dem Transportgas 116.
- Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 1 sind zwei Sockel So1, So2 gezeigt, bei anderen Ausführungsbeispielen können jedoch zwei oder mehr Sockel in Wirckopplung miteinander betrieben werden. - Der erste Ofenraum 104 ist nach unten hin durch eine erste Ofenbasis 170 (d.h. ein wärmeisolierter Sockelunterteil) begrenzt, wohingegen der zweite Ofenraum 106 nach unten hin durch eine zweite Ofenbasis 172 begrenzt ist. Um eine fluidische Wechselwirkung zwischen dem in einem Transportgasrohrsystem zirkulierenden Transportgas 116 und dem ersten Glühgas 112 zu ermöglichen, ist eine Zufuhr des Transportgases 116 durch die erste Ofenbasis 170 hindurch zum Rohrinneren des ersten Rohrbündelwärmetauschers 108 ermöglicht. In ähnlicher Weise ist eine Zufuhr des Transportgases 116 durch die zweite Ofenbasis 172 hindurch zum Rohrinneren des zweiten Rohrbündelwärmetauschers 110 ermöglicht. Dadurch, dass das Transportgas 116 durch die jeweilige Ofenbasis 170, 172 hindurch bodenseitig in den jeweiligen Ofenraum 104, 106 eingeführt bzw. daraus abgeführt wird, erfolgt auch die Energiezufuhr in den jeweiligen Sockel So1 bzw. So2 und die Energieabfuhr aus dem jeweiligen Sockel So1 bzw. So2 durch die Ofenbasen 170, 172 hindurch.
- Das Transportgas 116 wird durch einen geschlossenen Transportgaspfad 118, der auch als geschlossener Transportkreislauf bezeichnet werden kann, zirkuliert. Geschlossen bedeutet dabei, dass das Transportgas 116 gasdicht in dem hitzebeständigen und druckfesten Transportgaspfad 118 eingeschlossen ist und vor einer Leckage aus dem System heraus bzw. vor einer Vermischung mit anderen Gasen und vor einem Druckausgleich mit der Umgebung geschützt ist. Daher zirkuliert das Transportgas 116 viele Zyklen lang durch den Transportgaspfad 118, bevor das Transportgas 116 zum Beispiel durch Abpumpen oder dergleichen ausgetauscht werden kann. Eine kontaktbehaftete Wechselwirkung oder eine Vermischung des Transportfluidgases 116 mit dem Glühgas 112 oder 114 ist aufgrund der rein thermischen Kopplung mittels der Rohrbündelwärmetauscher 108, 110 unterbunden.
- Der erste Rohrbündelwärmetauscher 108 dient funktionell als Wärmeabgabegerät bzw. Wärmeannahmegerät, das sich - von Zu- und Ableitungen abgesehen - vollständig im Inneren des durch die erste Schutzhaube 120 verschlossenen ersten Ofenraums 104 befindet. Der zweite Rohrbündelwärmetauscher 110 dient ebenfalls funktionell als Wärmeabgabegerät bzw. Wärmeannahmegerät, das sich - von Zu- und Ableitungen abgesehen - vollständig im Inneren des durch die zweite Schutzhaube 122 verschlossenen zweiten Ofenraums 106 befindet. Somit ist bei dem Haubenofen 100 die Wärmeabgabe an das jeweilige Glühgas 112, 114 mittels im Inneren des jeweiligen Ofenraums 104, 106 angeordneten Rohrbündelwärmetauschern 108, 110 (die getrennt bzw. unabhängig von den Schutzhauben 120, 122 und von diesen bedeckt vorgesehen sind) als Wärmeabgabegerät bzw. Wärmeannahmegerät realisiert. Aufgrund dieser Wärmezufuhr an das Glühgas 112, 114 ausschließlich innerhalb der Schutzhauben 120, 122 ist das Vorsehen von weiteren Hauben außerhalb der Schutzhauben 120, 122 erfindungsgemäß entbehrlich. Anders ausgedrückt ist erfindungsgemäß die gesamte thermische Wechselwirkung zwischen Glühgas 112, 114 und Wärmequelle innerhalb der jeweils einzigen Schutzhaube 120, 122 des jeweiligen Sockels So1, So2 realisiert. Dies erlaubt eine kompakte Ausgestaltung des Haubenofens 100 und reduziert den Aufwand mit Kranspielen.
- Wie im Weiteren näher beschrieben wird, ist der geschlossene Transportgaspfad 118 mit dem ersten Rohrbündelwärmetauscher 108 und mit dem zweiten Rohrbündelwärmetauscher 110 derart wirkverbunden, dass mittels des Transportgases 116 thermische Energie zwischen dem ersten Glühgas 112 und dem zweiten Glühgas 114 übertragbar ist. Wenn zum Beispiel der erste Sockel So1 in einer Abkühlphase befindlich ist, kann thermische Energie des noch heißen ersten Glühgases 112 mittels eines Wärmetauschs in dem ersten Rohrbündelwärmetauscher 108 auf das Transportgas 116 übertragen werden. Das dadurch erhitzte Transportgas 116 kann über den zweiten Rohrbündelwärmetauscher 110 in thermische Wirkverbindung mit dem zweiten Glühgas 114 gebracht werden und somit zum Heizen oder Vorwärmen des zweiten Sockels So2 dienen. In ähnlicher Weise kann alternativ thermische Energie von dem zweiten Glühgas 114 auf das erste Glühgas 112 übertragen werden.
- Indem der Transportgaspfad 118 und das darin strömende Transportgas 116 von den Glühgas 112 und dem Glühgas 114 strikt mechanisch entkoppelt ist, ist es möglich, das Transportgas 116 in dem Transportgaspfad 118 unter hohem Druck zu halten, zum Beispiel von 10 bar. Durch diesen hohen Druck kann eine hohe Wärmeenergie zwischen dem ersten Glühgas 112 und dem zweiten Glühgas 114 sehr effizient ausgetauscht werden. Ferner ist es möglich, aufgrund dieser Entkopplung von Glühgaspfad und Transportgaspfad das Transportgas 116 unterschiedlich von dem Glühgas 112, 114 zu wählen, so dass beide Gasarten unabhängig voneinander auf die jeweilige Funktion hin optimiert werden können. Auch ist ein Verrußen oder sonstiges Verunreinigen im Inneren des ersten Ofenraums 104 und des zweiten Ofenraums 106 unterbunden, da kein Austausch von darin befindlichem Glühgas 112, 114 mit Transportgas 116 erfolgt.
- Als Teil des Transportgaspfads 118 ist ferner eine elektrische Versorgungseinheit 124 vorgesehen. Die elektrische Versorgungseinheit 124 weist einen Transformator 174 für zwei Sockel auf, der mit einer elektrischen Versorgungseinheit 176 zum Bereitstellen einer hohen Spannung wirkgekoppelt ist. Je nach Schaltzustand eines Schalters 178 (sekundärseitig) wird ein elektrischer Strom über Klemmen 180 bzw. 182 und über Anschlussrohre 126 des Transportgaspfads 118 direkt auf die Rohrbündel 108 oder 110 übertragen. Es kann aber auch je Sockel ein Transformator vorgesehen sein, um primärseitig bei nur ca. 1/10 der Stromstärke umzuschalten. Die elektrische Versorgungseinheit 124 kann auch vollständig deaktiviert werden. Von der niederohmigen Rohrwandung 126 aus wird der elektrische Strom bis zu dem wesentlich hochohmigeren Rohrbündelwärmetauscher 108 geleitet, wo der elektrische Strom in Wärme umgewandelt wird, die durch ohmsche Verluste erzeugt wird. Somit dient die Rohrwandung 126 als Stromführer, während die eigentliche Heizung weiter oben am Rohrbündel erfolgt. Somit wird Heizenergie auf den ersten Rohrbündelwärmetauscher 108 und von dort auf das erste Glühgas 112 bzw. vom zweiten Rohrbündelwärmetauscher 110 auf das zweite Glühgas 114 übertragen. Die elektrische Versorgungseinheit 124 bewirkt, dass die Rohrbündelwärmetauscher 108, 110 beheizt werden können. Eine erste elektrische Isolationseinrichtung 184 im Bereich des ersten Sockels So1 und eine zweite elektrische Isolationseinrichtung 186 im Bereich des zweiten Sockels So2 sorgen für eine elektrische Entkopplung der Rohrwandung oberhalb bzw. unterhalb dieser Isolationselemente 184, 186.
- Darüber hinaus ist ein Transportgasventilator 140 vorgesehen, der zum Fördern des Transportgases 116 durch den Transportgaspfad 118 ausgebildet ist. Als Transportgasventilator 140 kann ein Heißdruckgebläse eingesetzt werden. Der Transportgaspfad 118 enthält darüber hinaus einen zuschaltbaren Kühler 142 zum Kühlen des Transportgases 116 in dem Transportgaspfad 118 unter Einsatz eines Gas-Wasser-Wärmetauschers (alternativ kann an dieser Stelle auch eine elektrische Kühleinheit eingesetzt werden). An verschiedenen Stellen des Transportgaspfads 118 sind Einwegventile 144 angeordnet, die zum Beispiel elektrisch oder pneumatisch schaltbar sind, um einen bestimmten Gasleitungsweg zu öffnen oder zu schließen. Ferner sind Mehrwegventile 146 an anderen Stellen des Transportgaspfads 118 angebracht, die zwischen mehreren Stellungen entsprechend mehreren möglichen Gasleitungswegen elektrisch oder pneumatisch schaltbar sind. Das Schalten der Ventile 144, 146 sowie das Zu- oder Abschalten von Transportgasventilator 140, Heizeinheit 124 bzw. Kühlereinheit 142 kann ebenfalls mittels elektrischer Signale erfolgen. Das System kann entweder händisch durch einen Betreiber oder durch eine Steuereinheit wie zum Beispiel einen Mikroprozessor erfolgen, der in
Fig. 1 nicht gezeigt ist und einen automatisierten Zyklus des Betriebs des Haubenofens 100 bewirken kann. - Wie in
Fig. 1 gezeigt ist, kann auch ein Druckbehälter 148 selektiv den Transportgasventilator 140 umschließen. Der Druckbehälter 148 dient vorteilhaft als Druckschutz, wenn der Transportgaspfad 118 mit einem Druck von zum Beispiel 10 bar betrieben werden kann. Andere Komponenten des Transportgaspfads 118 können druckfest ausgeführt sein oder ebenfalls im Inneren eines Druckbehälters angeordnet sein. -
Fig. 1 zeigt ferner eine Steuereinheit 166, die zum Steuern und Schalten der Einzelkomponenten des Ofens 100 eingerichtet ist, wie inFig. 1 schematisch mit Pfeilen angedeutet ist. - Im Weiteren wird auf
Fig. 2 bis Fig. 5 Bezug genommen, in denen unterschiedliche Betriebszustände des Haubenofens 100 gezeigt sind, die durch entsprechende Steuerung (mit der Steuereinheit 166) der Stellung der fluidischen Ventile 144, 146 sowie des elektrischen Schalters 178 einstellbar sind. - In einem in
Fig. 2 gezeigten ersten Betriebszustand I ist der Transportgasventilator 140 mit dem zweiten Glühgas 114 thermisch gekoppelt, so dass das Transportgas 116 dem zweiten Glühgas 114 Wärme entnimmt und dem ersten Glühgas 112 zuführt. In dem Betriebszustand I wird somit der erste Ofenraum 104 vorgeheizt und der zweite Ofenraum 106 vorgekühlt, indem das Transportgas 116 thermische Energie von dem ersten Glühgas 112 auf das zweite Glühgas 114 transferiert. Dadurch wird die Charge (das Glühgut) des Sockels So1 aufgeheizt und die Charge (das Glühgut) des zweiten Sockels So2 abgekühlt. -
Fig. 3 zeigt einen zweiten Betriebszustand II des Haubenofens 100, der dem ersten Betriebszustand I nachfolgt. In dem zweiten Betriebszustand II heizt das Rohrbündel 108 mit der elektrischen Versorgungseinheit 124 den ersten Ofenraum 104 elektrisch, indem ein entsprechender elektrischer Pfad geschlossen wird. In einem davon getrennten fluidischen Pfad führt der Transportgasventilator 140 das Transportgas 116 dem nun zugeschalteten Kühler 142 zum Kühlen des zweiten Glühgases 114 zu. Das nun gekühlte Transportgas 116 ist mit dem zweiten Glühgas 114 thermisch gekoppelt, um den zweiten Ofenraum 106 zu kühlen. GemäßFig. 3 wird somit die Charge (das Glühgut) des ersten Sockels So1 weiter aufgeheizt, wohingegen die Charge (das Glühgut) des zweiten Sockels So2 weiter abgekühlt wird. - Nach dem zweiten Betriebszustand II wird die nun hitzebehandelte und mittlerweile abgekühlte Charge von Glühgut 102 aus dem zweiten Sockel So2 entnommen. Hierfür kann ein Kran die zweite Schutzhaube 122 abnehmen, dann das in dem zweiten Sockel So2 angeordnete Glühgut 102 entnehmen und eine neue Charge von Glühgut 102 in den zweiten Sockel So2 einführen.
- Danach folgt ein dritter Betriebszustand III, der in
Fig. 4 gezeigt ist. In diesem dritten Betriebszustand III koppelt der Transportfluidventilator 140 das Transportfluid 116 thermisch mit dem ersten Glühgas 112, so dass das Transportgas 116 dem ersten Glühgas 112 Wärme entnimmt und dem zweiten Glühgas 114 zuführt. Dadurch wird der zweite Ofenraum 104 vorgeheizt und der erste Ofenraum 106 vorgekühlt. - Nach diesem dritten Betriebszustand III wird ein nachfolgender vierter Betriebszustand IV aktiviert, der in
Fig. 5 gezeigt ist. Bei dem vierten Betriebszustand IV heizt das Rohrbündel 110 mit der elektrischen Versorgungseinheit 124 nur den zweiten Ofenraum 106 elektrisch weiter. In einem davon getrennten fluidischen Pfad führt der Transportfluidventilator 140 das Transportgas 116 dem nun zugeschalteten Kühler 142 zum Kühlen zu. Das gekühlte Transportgas 116 wird mit dem ersten Glühgas 112 thermisch gekoppelt, um den ersten Ofenraum 104 weiter zu kühlen. Somit wird nun die Charge (das Glühgut) des ersten Sockels So1 weiter abgekühlt und die Charge (das Glühgut) des zweiten Sockel So2 elektrisch weiter aufgeheizt. - Nach dem vierten Betriebszustand IV wird die nun wärmebehandelte und mittlerweile abgekühlte Charge von Glühgut 102 aus dem ersten Sockel So1 entnommen. Hierfür kann ein Kran die erste Schutzhaube 120 abnehmen, dann das in dem ersten Sockel So1 angeordnete Glühgut 102 entnehmen und eine neue Charge von Glühgut 102 in den ersten Sockel So1 einführen.
- Nun kann der Zyklus von Betriebszuständen I bis IV von neuem beginnen, d.h. der Haubenofen 100 wird als nächstes wieder gemäß
Fig. 2 betrieben. -
Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Teils des ersten Sockels So1 des Haubenofens, aus dem die Anordnung des Rohrbündelwärmetauschers 108 im Vollstrom mit Zu- und Abführung im Detail hervorgeht. Die thermische Isolation der Schutzhaube 120 ist mit Bezugszeichen 600 gekennzeichnet. - Der erste Glühgasventilator 130 ist ein Radialgebläse, dessen Laufrad 602 von einem Motor 604 angetrieben wird. Das Laufrad 602 ist von einem Leitapparat 608 mit Leitschaufeln umschlossen. Das auf dem Glühsockel ruhende Glühgut 102, das lediglich schematisch angedeutet ist, wird von der Schutzhaube 120 abgedeckt, die über einen Ringflansch 612 abgestützt ist, der über eine umlaufende Dichtung 614 für einen gasdichten Abschluss der Schutzhaube 120 sorgt.
-
Fig. 7 zeigt einen Haubenglühofen 100 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. - Bei dem Haubenofen 100 gemäß
Fig. 7 ist anstelle der elektrisch beheizten ofeninternen Wärmetauschbündel 108/110 mit elektrischer Versorgungseinheit 124 eine ofenextern angeordnete Gasheizeinheit 700 bereitgestellt. Als ofenexterne Heizeinheit kann alternativ auch eine elektrische Heizeinheit eingesetzt werden. Der Gasheizeinheit 700 ist ein separater Heizungsventilator 704 zugeordnet, der von der Gasheizeinheit 700 geheiztes Transportgas 116 durch ein Rohrsystem transportiert. GemäßFig. 7 wird von der Gasheizeinheit 700 erhitztes Transportgas 116 durch die Rohrbündelwärmetauscher 108, 110 gefördert. - Ferner ist eine Steuereinheit 702 vorgesehen, die über diverse Steuerleitungen 720 zum Schalten der diversen Ventile 144, 146 sowie zum Ein- oder Ausschalten des Kühlers 142, der Gasheizeinheit 700 bzw. der Ventilatoren 140, 704 ausgebildet ist. Der Ventilator 140 kann als Kaltdruckventilator ausgebildet werden, wohingegen der Ventilator 704 ein Heißdruckventilator ist.
- Die Gasheizeinheit 700 fungiert als Erhitzer und ist als gasgeheizter Wärmetauscher zum Übertragen thermischer Energie an das Transportgas 116 ausgebildet.
- Der Bereich unterhalb der Ofenbasen 170, 172 in
Fig. 7 kann ganz oder teilweise im Inneren eines Hochdruckbehälters angebracht werden, um einen Schutz gegenüber dem Hochdruck in dem Transportgassystem 118 bereitzustellen. -
Fig. 8 bis Fig. 11 zeigen vier Betriebszustände des Haubenofens 100 gemäßFig. 7 , die funktional den Betriebszuständen I bis IV gemäßFig. 2 bis Fig. 5 entsprechen. - Gemäß dem Betriebszustand I in
Fig. 8 ist der Kühler 142 von dem Rest des Systems abgetrennt. Die Gasheizeinheit 700 ist ausgeschaltet. Es wird Wärme von dem zweiten Glühgas 114 des zweiten Sockels So2 an das erste Glühgas 112 in dem ersten Sockel So1 transferiert. - Gemäß Betriebszustand II in
Fig. 9 wird der erste Sockel So1 von der nun eingeschalteten Gasheizeinheit 700 weiter geheizt, während in einem separaten anderen Gaspfad der Kühler 142 nun aktiviert ist und das zweite Glühgas 114 in dem zweiten Sockel So2 aktiv weiter abgekühlt. - Nach Ablauf von Betriebszustand II kann das Glühgut 102 aus dem zweiten Sockel So2 entnommen und durch eine neue, wärmezubehandelnde Charge Glühgut 102 ersetzt werden.
-
Fig. 10 zeigt den dritten Betriebszustand III, bei dem nun thermische Energie von dem ersten Glühgas 112 in dem ersten Sockel So1 auf das zweite Glühgas 114 in dem zweiten Sockel So2 übertragen wird. Der Kühler 142 und die Gasheizeinheit 700 sind in diesem Zustand abgeschaltet. - Betriebszustand III wird dann durch Betriebszustand IV abgelöst, der in
Fig. 11 dargestellt ist. Gemäß diesem Betriebszustand ist der Kühler 142 aktiviert und kühlt aktiv den ersten Sockel So1 weiter ab. In einem separaten Fluidpfad wird mittels der Gasheizeinheit 700 der zweite Sockel So2 aktiv weiter geheizt. - Nach Durchführung der Prozedur gemäß dem vierten Betriebszustand IV kann das Glühgut 102 aus dem ersten Sockel So1 entnommen werden und durch eine neue Charge Glühgut 102 ersetzt werden.
- Im Weiteren werden Bezug nehmend auf
Fig. 12 ein erstes Diagramm 1200 und ein zweites Diagramm 1250 beschrieben. Das erste Diagramm 1200 hat eine Abszisse 1202, entlang welcher die Zeit während Durchführens der Betriebszustände I bis IV aufgetragen ist. Entlang einer Ordinate 1204 ist die Temperatur des jeweiligen Glühgases bzw. des Glühguts während Durchführens der Betriebszustände I bis IV aufgetragen. Die Abszisse 1202 und die Ordinate 1204 sind auch in dem zweiten Diagramm 1250 entsprechend gewählt. - Das erste Diagramm 1200 bezieht sich auf einen Temperaturverlauf des ersten Glühgases 112 bzw. des Glühguts des ersten Sockels So1 während des Durchfahrens der einzelnen Betriebszustände I bis IV, wohingegen das zweite Diagramm 1250 sich auf einen Temperaturverlauf des zweiten Glühgases 114 bzw. des Glühguts des zweiten Sockels So2 während der Betriebszustände I bis IV gemäß
Fig. 1 oderFig. 7 bezieht. In dem ersten Betriebszustand I wird thermische Energie von dem zweiten Glühgas 114 in Sockel So2 auf das erste Glühgas 112 in Sockel So1 übertragen (erster Wärmetausch WT1 mit Energieübertrag E). In dem zweiten Betriebszustand II wird der erste Sockel So1 mit Glühgut aktiv weiter geheizt (H), wohingegen der zweite Sockel So2 mit Glühgut aktiv weiter abgekühlt wird (K). In dem nachfolgenden dritten Betriebszustand III wird nun thermische Energie von dem ersten Glühgas 112 bzw. dem Glühgut in dem ersten Sockel So1 auf das zweite Glühgas 114 bzw. das Glühgut in dem zweiten Sockel So2 übertragen (zweiter Wärmetausch WT2 mit Energieübertrag E). In dem vierten Betriebszustand IV wird der erste Sockel So1 mit Glühgut weiter aktiv abgekühlt, wohingegen der zweite Sockel So2 mit Glühgut aktiv weitergeheizt wird. - Somit zeigt
Fig. 12 den Temperaturverlauf in einem Zweisockelbetrieb gemäßFig. 1 oder gemäßFig. 7 . Durch einen solchen einstufigen Wärmeaustausch (d.h. ein einstufiges Vorheizen eines Sockels mit Glühgut durch Zufuhr von Glühgaswärme des jeweils anderen Sockels vor dem aktiven Weiterheizen mittels einer Heizeinheit) kann der Energieverbrauch auf ca. 60 % reduziert werden. Ein solches Ausführungsbeispiel ist einfach und reduziert infolge der Wiederverwendung von Abwärme eines jeweils zu kühlenden Sockels mit Glühgut die Energie um 40 %. -
Fig. 13 zeigt ein erstes Diagramm 1300, ein zweites Diagramm 1320, ein drittes Diagramm 1340 und ein viertes Diagramm 1360 eines zweistufigen Wärmetauschsystems, bei dem nicht wie inFig. 1 undFig. 7 zwei Sockel, sondern drei Sockel in einem Haubenofen vorgesehen werden. Bei einem solchen zweistufigen Wärmeaustausch erfolgt ein zweistufiges Vorheizen eines Sockels mit Glühgut durch Zufuhr von Glühgaswärme der jeweils anderen beiden Sockel mit Glühgut (nacheinander, d.h. zweistufig) vor dem aktiven Weiterheizen mittels einer Heizeinheit. - In diesem Wärmetauschsystems sind sechs unterschiedliche Betriebszustände unterscheidbar:
In einem ersten Betriebszustand I wird ein dritter Sockel So3 vorgekühlt und überträgt mittels des Transportgases thermische Energie von dem dritten Glühgas auf das erste Glühgas, um einen Sockel So1 vorzuwärmen. Gleichzeitig wird ein von dem ersten und dem dritten Sockel in diesem Betriebszustand getrennter zweiter Sockel So2 mittels einer Heizeinrichtung auf eine Endtemperatur geheizt. - In einem nachfolgenden zweiten Betriebszustand II wird der Sockel So3 aktiv mittels eines Kühlers gekühlt, während der nun vorzukühlende Sockel So2 thermische Energie von seinem zweiten Glühgas auf das erste Glühgas des ersten Sockels So1 überträgt. Dadurch wird der erste Sockel So1 weiter vorgewärmt.
- In einem dritten Betriebszustand III wird der dritte Sockel So3 wieder geheizt, indem thermische Energie von dem zweiten Sockel So2 an den dritten Sockel So3 mittels des Transportgases transferiert wird. Dadurch wird der dritte Sockel So3 vorgewärmt. Da der zweite Sockel So2 thermische Energie seines zweiten Glühgases auf das dritte Glühgas des dritten Sockels So3 überträgt, sinkt dessen Energie in dem dritten Betriebszustand III. Der erste Sockel So1 ist nun isoliert von den anderen Sockeln So2 und So3 und wird mittels einer Heizeinrichtung auf eine Endtemperatur geheizt.
- In einem nachfolgenden vierten Betriebszustand IV wird der erste Sockel So1 vorgekühlt, indem thermische Energie von dem ersten Glühgas auf das dritte Glühgas des Sockels So3 transferiert wird. Dadurch wird der dritte Sockel So3 weiter vorgewärmt. Der zweite Sockel So2 ist in einem vierten Betriebszustand von den anderen beiden Sockeln So1, So3 getrennt und wird mit einem Kühler aktiv weiter gekühlt, um dann am Ende des vierten Betriebsmodus IV dessen untere Endtemperatur zu erreichen.
- In einem nachfolgenden fünften Betriebszustand V wird der dritte Sockel So3 aktiv und von den anderen Sockeln So1, So2 getrennt mit der Heizeinheit verbunden, um auf die Endtemperatur gebracht zu werden. Der weiter zu kühlende Sockel So1 überträgt thermische Energie von seinem Glühgas auf das zweite Glühgas des zweiten Sockels So2. Letzterer wird damit einer ersten Vorwärmphase unterzogen.
- In einem nachfolgenden sechsten Betriebsmodus VI wird thermische Energie von dem dritten Sockel So3, der nun vorgekühlt werden soll, auf den zweiten Sockel So2 übertragen. Dadurch wird der zweite Sockel So2 einer zweiten Vorwärmung unterzogen und der dritte Sockel So3 vorgekühlt. Der erste Sockel So1 befindet sich in diesem Betriebszustand in Isolation von Sockeln So2, So3 und wird durch einen Kühler auf eine Endtemperatur herunter gekühlt. Nach Beendigung von Betriebszustand VI beginnt der Zyklus wieder mit dem ersten Betriebszustand I.
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Fig. 13 bezieht sich somit auf einen zweistufigen Wärmeaustausch in einem Dreisockelbetrieb. Der Energieverbrauch kann auf 40 % gesenkt werden. Der Aufbau eines entsprechenden erfindungsgemäßen Ofens ist immer noch einfach, und es kann dennoch ein hohes Maß an Energiegewinn von ca. 60 % erreicht werden. -
Fig. 14 zeigt eine schematische Ansicht eines Ofens 1600 mit allgemein n Sockeln gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel. Dort sind schematisch ein erster Sockel So1 1602, ein zweiter Sockel So2 1604 und ein n-ter Sockel SoN 1606 gezeigt. Die Architektur gemäßFig. 16 lässt sich auf eine beliebige Anzahl von Sockeln anwenden. Eine Vielzahl von Einwegventilen 144 sind ebenfalls inFig. 14 gezeigt. Ferner sind eine Kühleinheit 142 und eine externe Heizeinheit 700 (in diesem Fall eine Gasheizeinheit, wobei diese alternativ als eine elektrische Widerstandsheizung möglich ist) gezeigt. Wird der Rohrbündelwärmetauscher direkt, also intern als elektrische Widerstandsheizung verwendet, ist je Sockel je eine elektrische Versorgungseinheit vorgesehen (1241, 1242, ..., 124n). Für einen zweistufigen Wärmetausch ist jeweils eine Ventilatoreinheit für WT1 bzw. WT2 vorgesehen. -
Fig. 15 zeigt eine glockenförmige Schutzhaube 1700, wie sie zum Beispiel inFig. 1 mit Bezugszeichen 120, 122 gezeigt ist. Die Schutzhaube 1700 hat ein durchgehendes Innengehäuse aus einem hitzebeständigen Material 1702 und außen eine Wärmeisolation 1704, um den jeweiligen Sockel vor einem Wärmeverlust durch die Schutzhaube 1700 hindurch zu bewahren. Die gezeigte Konfiguration ist vorteilhaft für einen Haubenofen einsetzbar. Für einen Kammerofen dagegen kann vorteilhaft sein, eine Innenwandung aus einem thermisch isolierenden Material mit einer Stahlaußenwandung zu kombinieren, d.h. anschaulich Bezugszeichen 1702 und 1704 auszutauschen. -
Fig. 16 zeigt eine Draufsicht eines Haubenofens des inFig. 6 gezeigten Typs, bei dem ein Rohrbündelwärmetauscher 108 mittels eines Glühgasventilators 130 gerichtet (und vorzugsweise im Wesentlichen vollumfänglich) mit beheiztem Glühgas beströmt wird. Somit kann für alle Betriebszustände des Haubenofens, d.h. zum Heizen eines Sockels, zum Kühlen eines Sockels bzw. zum Wärmetauschen zwischen Sockeln, eine gute thermische Kopplung zwischen dem Glühgasventilator 130 und dem Rohrbündelwärmetauscher 108 gewährleistet werden. - Genauer gesagt wird ein Laufrad 602 des Glühgasventilators 130 rotierend angetrieben, siehe Bezugszeichen 1642. Dadurch wird das Glühgas vom Glühgasventilator 130 umgewälzt. Das Glühgas bewegt sich daher nach außen, und zwar gerichtet unter dem Einfluss der ruhenden Schaufelbleche 1640 eines Leitapparats. Dadurch gelangt das Glühgas gezielt in thermische Wechselwirkung mit dem Rohrbündelwärmetauscher 108 und weiter zur Charge (Glühgut). Der Rohrbündelwärmetauscher 108 befindet sich daher im Vollstrom.
- In
Fig. 17 ist ein Ofen 1800 gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Der Ofen 1800 ist ähnlich wie inFig. 1 ausgebildet, hat aber an seinem ersten Sockel zusätzlich zu der ersten Schutzhaube 120 eine diese einschließende abnehmbare erste Heizhaube 1802. Entsprechend ist die zweite Schutzhaube 122 des zweiten Sockels von einer zweiten Heizhaube 1804 überdeckt. Die ersten Heizbrenner 1806 sind in einem Zwischenraum 1810 zwischen der ersten Heizhaube 120 und der ersten Schutzhaube 1802 zum Heizen des Schutzgases innerhalb der Schutzhaube vorgesehen. Entsprechend sind in dem zweiten Ofenraum 106 die zweiten Heizbrenner 1808 zum Heizen eines Zwischenraums 1812 zwischen der zweiten Heizhaube 122 und der zweiten Schutzhaube 1804 vorgesehen. Es ist möglich, anstelle der Heizbrenner 1806, 1808 elektrische Widerstands-Heizelemente vorzusehen. Die elektrische Versorgungseinheit 124 gemäßFig. 1 ist inFig. 17 weggelassen. Der zuschaltbare Gas-Wasser-Wärmetauscher 142 bleibt erhalten. - Gemäß dem Ausführungsbeispiel von
Fig. 17 wird somit das Hauptheizen des ersten Glühgases 112 bzw. des zweiten Glühgases 114 durch die thermische Wechselwirkung zwischen dem erhitzten Gas in dem Zwischenraum 1810 und dem ersten Glühgas 112 bzw. dem erhitzten Gas im Zwischenraum 1812 und dem zweiten Glühgas 114 (oder einer elektrischen Widerstandsheizung) bewerkstelligt. Der Transportfluidpfad 118 wird bei diesem Ausführungsbeispiel zum thermischen Ausgleich zwischen dem ersten Glühgas 112 und dem zweiten Glühgas 114 eingesetzt, um vorzukühlen bzw. vorzuheizen und damit Energie einzusparen. Ferner kann ein Final-Kühlen durch eine Kühleinheit 142 erfolgen, die dem Transportgaspfad 118 zugeordnet ist. - Es ist ferner anzumerken, dass bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 17 auch eine Kühlhaube aufgesetzt werden kann. - Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
Claims (14)
- Ofen (100) zum Wärmebehandeln von Glühgut (102), wobei der Ofen (100) aufweist:einen verschließbaren ersten Ofenraum (104), der zum Aufnehmen und zum Wärmebehandeln von Glühgut (102) mittels thermischen Wechselwirkens des Glühguts (102) mit heizbarem oder kühlbarem erstem Glühgas (112) in dem ersten Ofenraum (104) ausgebildet ist;einen in dem ersten Ofenraum (104) angeordneten ersten Wärmetauscher (108), der zum thermischen Austausch zwischen dem ersten Glühgas (112) und einem Transportfluid (116) ausgebildet ist, wobei der erste Wärmetauscher (108) innerhalb eines Gehäuseabschnitts (120) des ersten Ofenraums (104) angeordnet ist, welcher Gehäuseabschnitt (120) das erste Glühgas (112) im Inneren des ersten Ofenraums (104) einschließt und welcher Gehäuseabschnitt (120) in direktem Kontakt mit dem ersten Glühgas (112) steht;einen verschließbaren zweiten Ofenraum (106), der zum Aufnehmen und zum Wärmebehandeln von Glühgut (102) mittels thermischen Wechselwirkens des Glühguts (102) mit heizbarem oder kühlbarem zweitem Glühgas in dem zweiten Ofenraum (106) ausgebildet ist;einen in dem zweiten Ofenraum (106) angeordneten zweiten Wärmetauscher (110), der zum thermischen Austausch zwischen dem zweiten Glühgas (114) und dem Transportfluid (116) ausgebildet ist, wobei der zweite Wärmetauscher (110) innerhalb eines Gehäuseabschnitts (122) des zweiten Ofenraums (106) angeordnet ist, welcher Gehäuseabschnitt (122) das zweite Glühgas (114) im Inneren des zweiten Ofenraums (106) einschließt;einen geschlossenen Transportfluidpfad (118), der mit dem ersten Wärmetauscher (108) und mit dem zweiten Wärmetauscher (110) derart wirkverbunden ist, dass mittels des Transportfluids (116) thermische Energie kontaktfrei zwischen dem ersten Glühgas (112) und dem zweiten Glühgas (114) übertragbar ist.
- Ofen (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Ofen (100) als satzweise betreibbarer Ofen ausgestaltet ist.
- Ofen (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Ofenraum (104) mit einer abnehmbaren ersten Schutzhaube (120) als dem Gehäuseabschnitt (120) des ersten Ofenraums (104) verschließbar ist und der zweite Ofenraum (106) mit einer abnehmbaren zweiten Schutzhaube (122) als dem Gehäuseabschnitt (122) des zweiten Ofenraums (106) verschließbar ist, und wobei die erste Schutzhaube (120) die äußerste Haube des ersten Ofenraums (104) ist und die zweite Schutzhaube (122) die äußerste Haube des zweiten Ofenraums (106) ist, und/oder
wobei der Gehäuseabschnitt (122) des zweiten Ofenraums (106) in direktem Kontakt mit dem zweiten Glühgas (114) steht. - Ofen (100) gemäß Anspruch 3, wobei die erste Schutzhaube (120, 1700) und die zweite Schutzhaube (122, 1700) jeweils ein hitzebeständiges Innengehäuse (1702) und eine Isolationshülle (1704) aus einem wärmeisolierenden Material aufweist.
- Ofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine externe Heizeinheit (700) zum direkten Heizen des Transportfluids (116) zum ersten Wärmetauscher (108) oder zum zweiten Wärmetauscher (110) derart eingerichtet ist, dass mittels thermischer Übertragung von Heizwärme auf das erste Glühgas (112) der erste Ofenraum (104) heizbar ist und/oder mittels thermischer Übertragung von Heizwärme auf das zweite Glühgas (114) der zweite Ofenraum (106) heizbar ist, wobei die externe Heizeinheit (700) mit Gas, Öl oder Pellets betrieben werden kann oder eine elektrische Widerstandsheizung aufweist.
- Ofen (100) gemäß Anspruch 5, wobei eine elektrische Versorgungseinheit (124) der Heizeinheit den ersten Wärmetauscher (108) oder den zweiten Wärmetauscher (110) als elektrische Widerstandsheizung und damit intern und direkt mit elektrischer Energie versorgt.
- Ofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Wärmetauscher (108) und/oder der zweite Wärmetauscher (110) als Rohrbündelwärmetauscher aus zu einem Bündel gebogenen Rohren ausgebildet ist, wobei das Rohrinnere Teil eines Transportfluidpfads (118) und von einem Transportfluid (116) durchströmbar ist und das Rohräußere mit dem jeweiligen Glühgas (112, 114) direkt in Verbindung gebracht ist, und/oder wobei der erste Ofenraum (104) einen ersten Glühgasantrieb (130) und der zweite Ofenraum (106) einen zweiten Glühgasantrieb (132) aufweist, wobei der jeweilige Glühgasantrieb (130, 132) eingerichtet ist, das jeweilige Glühgas (112, 114) auf den jeweiligen Wärmetauscher (108, 110) und auf das jeweilige Glühgut (102) zu richten.
- Ofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend:einen verschließbaren dritten Ofenraum, der zum Aufnehmen und zum Wärmebehandeln von Glühgut (102) mittels thermischen Wechselwirkens des Glühguts (102) mit heizbarem drittem Glühgas in dem dritten Ofenraum ausgebildet ist;einen in dem dritten Ofenraum angeordneten dritten Wärmetauscher, der zum thermischen Austausch zwischen dem dritten Glühgas und dem Transportfluid (116) ausgebildet ist, wobei der dritte Wärmetauscher innerhalb eines Gehäuseabschnitts des dritten Ofenraums angeordnet ist, welcher Gehäuseabschnitt das dritte Glühgas im Inneren des dritten Ofenraums einschließt;wobei der geschlossene Transportfluidpfad (118) auch mit dem dritten Wärmetauscher derart wirkverbunden ist, dass mittels des Transportfluids thermische Energie zwischen einerseits dem dritten Glühgas und andererseits dem ersten Glühgas (112) und/oder dem zweiten Glühgas (114) übertragbar ist.
- Ofen (700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend eine Steuereinheit (702), die eingerichtet ist, den Transportfluidpfad (118) derart zu steuern, dass mittels thermischen Austauschs zwischen dem Transportfluid (116) und dem ersten Glühgas (112) und dem zweiten Glühgas (114) selektiv jeweils einer des ersten Ofenraums (104) und des zweiten Ofenraums (106) in einem Vorwärmmodus, einem Heizmodus oder einem Kühlmodus betreibbar ist, und/oderwobei der Transportfluidpfad (118) einen Transportfluidantrieb (140) zum Antreiben des Transportfluids (116) durch den Transportfluidpfad (118) aufweist, und/oderwobei der Transportfluidpfad (118) einen zuschaltbaren Kühler (142) zum Kühlen des Transportfluids (116) in dem Transportfluidpfad (118) aufweist.
- Ofen (100) gemäß Anspruch 9, wobei der Transportfluidpfad (118) eine Mehrzahl von Ventilen (144, 146) aufweist, die derart schaltbar sind, dass der Ofen (100) selektiv in einem der folgenden Betriebsmodi betreibbar ist:einem ersten Betriebsmodus, bei dem der Transportfluidantrieb das Transportfluid (116) mit dem zweiten Glühgas (114) thermisch koppelt, so dass das Transportfluid (116) dem zweiten Glühgas (114) Wärme entnimmt und dem ersten Glühgas (112) zuführt, um den ersten Ofenraum (104) zu heizen und den zweiten Ofenraum (106) zu kühlen;einem nachfolgenden zweiten Betriebsmodus, bei dem eine Heizeinheit (124, 700) den ersten Ofenraum (104) weiter heizt, und bei dem in einem davon getrennten Pfad der Transportfluidantrieb (140) das Transportfluid (116) dem zugeschalteten Kühler (142) zum Kühlen zuführt und das gekühlte Transportfluid (116) mit dem zweiten Glühgas (114) thermisch koppelt, um den zweiten Ofenraum (106) weiter zu kühlen;einem nachfolgenden dritten Betriebsmodus, bei dem der Transportfluidantrieb (140) das Transportfluid (116) mit dem ersten Glühgas (112) thermisch koppelt, so dass das Transportfluid (116) dem ersten Glühgas (112) Wärme entnimmt und dem zweiten Glühgas (114) zuführt, um den zweiten Ofenraum (106) zu heizen und den ersten Ofenraum (104) zu kühlen;einem nachfolgenden vierten Betriebsmodus, bei dem die Heizeinheit (124, 700) den zweiten Ofenraum (106) heizt, und bei dem in einem davon getrennten Pfad der Transportfluidantrieb (140) das Transportfluid (116) dem zugeschalteten Kühler (142) zum Kühlen zuführt und das gekühlte Transportfluid (116) mit dem ersten Glühgas (112) thermisch koppelt, um den ersten Ofenraum (104) zu kühlen.
- Ofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend ein Mittel zum Druckstabilisieren des Transportfluidpfads (118) der zumindest einen Teil des Transportfluidpfads (118) druckdicht umschließt.
- Ofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der erste Wärmetauscher (108) relativ zu einem ersten Glühgasventilator (130) zum Antreiben des ersten Glühgases und/oder der zweite Wärmetauscher (110) relativ zu einem zweiten Glühgasventilator (132) zum Antreiben des zweiten Glühgases derart angeordnet ist, dass in jedem Betriebszustand des Ofens (100) das von dem ersten Glühgasventilator (130) angetriebene erste Glühgas den ersten Wärmetauscher (108) beströmt und/oder dass in jedem Betriebszustand des Ofens (100) das von dem zweiten Glühgasventilator (132) angetriebene zweite Glühgas den zweiten Wärmetauscher (110) beströmt.
- Ofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, der derart konfiguriert ist, dass das erste Glühgas (112) und das zweite Glühgas (114) gegenüber dem Transportfluid (116) kontaktfrei verbleiben.
- Verfahren zum Wärmebehandeln von Glühgut (102) in einem Ofen (100), wobei das Verfahren aufweist:Aufnehmen und Wärmebehandeln von Glühgut (102) in einem verschließbaren ersten Ofenraum (104) mittels thermischen Wechselwirkens des Glühguts (102) mit heizbarem bzw. kühlbarem erstem Glühgas (112) in dem ersten Ofenraum (104);Bewirken eines thermischen Austauschs zwischen dem ersten Glühgas (112) und einem Transportfluid (116) mittels eines in dem ersten Ofenraum (104) angeordneten ersten Wärmetauschers (108), wobei der erste Wärmetauscher (108) innerhalb eines Gehäuseabschnitts (120) des ersten Ofenraums (104) angeordnet ist, welcher Gehäuseabschnitt (120) das erste Glühgas (112) im Inneren des ersten Ofenraums (104) einschließt und welcher Gehäuseabschnitt (120) in direktem Kontakt mit dem ersten Glühgas (112) steht;Aufnehmen und Wärmebehandeln von Glühgut (102) in einem verschließbaren zweiten Ofenraum (106) mittels thermischen Wechselwirkens des Glühguts (102) mit heizbarem bzw. kühlbarem zweitem Glühgas (114) in dem zweiten Ofenraum (106)Bewirken eines thermischen Austauschs zwischen dem zweiten Glühgas (114) und dem Transportfluid (116) mittels eines in dem zweiten Ofenraum (106) angeordneten zweiten Wärmetauschers (110) , wobei der zweite Wärmetauscher (110) innerhalb eines Gehäuseabschnitts (122) des zweiten Ofenraums (106) angeordnet ist, welcher Gehäuseabschnitt (122) das zweite Glühgas (114) im Inneren des zweiten Ofenraums (106) einschließt;Steuern eines geschlossenen Transportfluidpfads, der mit dem ersten Wärmetauscher (108) und mit dem zweiten Wärmetauscher (110) wirkverbunden ist derart, dass mittels des Transportfluids (116) thermische Energie zwischen dem ersten Glühgas (112) und dem zweiten Glühgas (114) übertragen wird.
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Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011088633A1 (de) * | 2011-12-14 | 2013-06-20 | Ebner Industrieofenbau Gmbh | Haubenofen mit innerhalb einer Schutzhaube positioniertem Wärmeabgabegerät, insbesondere gespeist von einer ofenraumexternen Energiequelle, zum Abgeben von Wärme an Glühgas |
DE102011088634B4 (de) * | 2011-12-14 | 2014-07-31 | Ebner Industrieofenbau Gmbh | Geschlossenes Transportfluidsystem zum ofeninternen Wärmeaustausch zwischen Glühgasen |
CN105953584B (zh) * | 2016-05-19 | 2017-12-15 | 海宁华悦电子有限公司 | 一种改进的磁芯烧结炉 |
US10403124B1 (en) | 2018-03-26 | 2019-09-03 | Motorola Solutions, Inc. | Stun gun detect |
CN115446311B (zh) * | 2022-09-19 | 2023-07-25 | 株洲坤锐硬质合金有限公司 | 一种硬质合金生产用真空脱脂烧结炉 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB497480A (en) † | 1937-04-15 | 1938-12-15 | James Macdonald | Improvements in or relating to furnaces for the heat treatment of materials or of articles |
US2479102A (en) † | 1946-02-23 | 1949-08-16 | Carnegie Illinois Steel Corp | Coil annealing furnace |
US4247284A (en) † | 1978-12-13 | 1981-01-27 | Midland-Ross Corporation | Internal cooling of heat exchanger tubes |
US4480822A (en) † | 1981-02-13 | 1984-11-06 | Luigi Mauratelli | Annealing furnace system |
AT411904B (de) † | 2003-03-24 | 2004-07-26 | Ebner Ind Ofenbau | Haubenglühofen, insbesondere für stahlband- oder drahtbunde |
DE102008005259A1 (de) † | 2008-01-18 | 2009-07-30 | Kramer, Carl, Prof. Dr.- Ing. | Verfahren zur Energieeinsparung bei Wärmebehandlungsanlagen mit durch Heizteil und Kühlteil bewegtem Gut |
AT507423B1 (de) † | 2009-03-25 | 2010-05-15 | Ebner Ind Ofenbau | Verfahren zum vorwärmen von glühgut in einer haubenglühanlage |
AT508776B1 (de) † | 2010-04-14 | 2011-04-15 | Ebner Ind Ofenbau | Verfahren zum vorwärmen von glühgut in einer haubenglühanlage |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1518100A (en) * | 1975-10-31 | 1978-07-19 | British Steel Corp | Annealing process |
SU1740459A1 (ru) * | 1989-04-18 | 1992-06-15 | Харьковский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского, Проектно-Конструкторского И Технологического Института Электротермического Оборудования | Отделение колпаковых печей и способ нагрева и охлаждени садки в отделении колпаковых печей |
DE112010000762A5 (de) * | 2009-02-04 | 2012-07-26 | Loi Thermprocess Gmbh | Verfahren und anlage zum wärmebehandeln von blechen |
CN101956061B (zh) | 2010-07-27 | 2012-07-25 | 苏州品源气体设备有限公司 | 钟罩式光亮退火炉保护气回收循环利用工艺及其装置 |
DE102011088634B4 (de) * | 2011-12-14 | 2014-07-31 | Ebner Industrieofenbau Gmbh | Geschlossenes Transportfluidsystem zum ofeninternen Wärmeaustausch zwischen Glühgasen |
DE102011088633A1 (de) * | 2011-12-14 | 2013-06-20 | Ebner Industrieofenbau Gmbh | Haubenofen mit innerhalb einer Schutzhaube positioniertem Wärmeabgabegerät, insbesondere gespeist von einer ofenraumexternen Energiequelle, zum Abgeben von Wärme an Glühgas |
-
2011
- 2011-12-14 DE DE102011088634.6A patent/DE102011088634B4/de not_active Withdrawn - After Issue
-
2012
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- 2012-12-11 CN CN201280069541.9A patent/CN104114968B/zh active Active
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- 2012-12-11 US US14/365,516 patent/US9528166B2/en active Active
- 2012-12-11 BR BR112014014216A patent/BR112014014216A2/pt not_active Application Discontinuation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB497480A (en) † | 1937-04-15 | 1938-12-15 | James Macdonald | Improvements in or relating to furnaces for the heat treatment of materials or of articles |
US2479102A (en) † | 1946-02-23 | 1949-08-16 | Carnegie Illinois Steel Corp | Coil annealing furnace |
US4247284A (en) † | 1978-12-13 | 1981-01-27 | Midland-Ross Corporation | Internal cooling of heat exchanger tubes |
US4480822A (en) † | 1981-02-13 | 1984-11-06 | Luigi Mauratelli | Annealing furnace system |
AT411904B (de) † | 2003-03-24 | 2004-07-26 | Ebner Ind Ofenbau | Haubenglühofen, insbesondere für stahlband- oder drahtbunde |
DE102008005259A1 (de) † | 2008-01-18 | 2009-07-30 | Kramer, Carl, Prof. Dr.- Ing. | Verfahren zur Energieeinsparung bei Wärmebehandlungsanlagen mit durch Heizteil und Kühlteil bewegtem Gut |
AT507423B1 (de) † | 2009-03-25 | 2010-05-15 | Ebner Ind Ofenbau | Verfahren zum vorwärmen von glühgut in einer haubenglühanlage |
AT508776B1 (de) † | 2010-04-14 | 2011-04-15 | Ebner Ind Ofenbau | Verfahren zum vorwärmen von glühgut in einer haubenglühanlage |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
"Industrielle Thermoprozessanlagen - Teil 3: Sicherheitsanforderungen für die Erzeugung und Anwendung von Schutz- und Reaktionsgasen", NORM DIN EN 746-3: 1997 D, March 1997 (1997-03-01), pages 1 und 12 † |
"Sicherheitstechnische Empfehlungen für den Betrieb von Industrieöfen mit Schutzgasatmosphäre", ATW, April 1999 (1999-04-01), pages 1 und 2 † |
.Taschenbuch für Wärmeprozess Technik", 5. Auflage, Vulkan-Verlag, Essen, ISBN 3-8027-2901-3, 1999, Seiten 24, 25 und 30 bis 33 † |
Axel von Starck et al., Praxisbuch - Thermoprozess-Technik", Band II, „Prozesse -Komponenten - Sicherheit", Vulkan-Verlag GmbH, Essen, ISBN 3-8027-2923-4, 2003, Seiten 258 bis 263 † |
Peter Wendt und Udo Dengel, Wasserstoffrecycling - Eine Maßnahme zur Steigerung der Effizienz von HPH®-Haubenglühanlagen". Sonderdruck aus der Zeitschrift GASWÄRME International, Nr. 3/2009, 8 Seiten † |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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