WO2024017601A1 - Device for thermal or thermo-chemical treatment of material - Google Patents

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WO2024017601A1
WO2024017601A1 PCT/EP2023/068059 EP2023068059W WO2024017601A1 WO 2024017601 A1 WO2024017601 A1 WO 2024017601A1 EP 2023068059 W EP2023068059 W EP 2023068059W WO 2024017601 A1 WO2024017601 A1 WO 2024017601A1
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WO
WIPO (PCT)
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housing
conveyor
contacts
transport
segments
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/068059
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German (de)
French (fr)
Inventor
Petrus Jacobus Vervoort
Christoph Redeker
Matthias Muck
Original Assignee
Onejoon Gmbh
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Publication date
Application filed by Onejoon Gmbh filed Critical Onejoon Gmbh
Publication of WO2024017601A1 publication Critical patent/WO2024017601A1/en

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/32—Apparatus therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/005—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces wherein no smelting of the charge occurs, e.g. calcining or sintering furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/02—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity of multiple-track type; of multiple-chamber type; Combinations of furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D5/00—Supports, screens, or the like for the charge within the furnace
    • F27D5/0068—Containers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D2003/0001—Positioning the charge
    • F27D2003/0012—Working with piles
    • F27D2003/0013—Unstacking or making stacks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D5/00—Supports, screens, or the like for the charge within the furnace
    • F27D5/0068—Containers
    • F27D2005/0075—Pots, e.g. slag pots, ladles

Definitions

  • the invention relates to a device for the thermal or thermo-chemical treatment of material with a) a core process section in which a process housing defines a core process space and a process space axis; b) a heating device, through which the process housing as such can be heated in such a way that a process temperature, in particular a temperature of 2,200 ° C to 3,200 ° C, preferably of 3,000 ° C, is generated at least in the core process space; c) a conveyor system which is set up in such a way that the material can be conveyed through the core process section.
  • the invention is described using the graphitization of graphitizable material in an inert gas atmosphere. It is known to produce polycrystalline graphite, which is used for anode material, in batch processes in so-called Acheson furnaces, in which graphitizable material is graphitized into graphite.
  • the process housing is constructed from housing segments which are detachably placed together and contact the material directly.
  • the housing segments are designed as housing sleeves or as material containers with a bottom wall.
  • material containers in contrast to DE 10 2019 126 394 A1, it was particularly recognized that the material containers as such can be heated as process housings and a surrounding housing that is heated can be dispensed with.
  • the risk of shafts or bridges forming due to the material being guided through the process space in the vertical direction from top to bottom as bulk material can also be prevented.
  • the housing segments made of graphite are particularly preferred.
  • the heating device comprises electrical contacts which contact the process housing, in particular outside the core process section: b) a drive system is present, which is set up in such a way that the electrical contacts can be moved in the radial direction towards or away from the process housing in relation to the process space axis.
  • the electrical contacts preferably include holding contacts and transport contacts and the drive system is set up in such a way that the transport contacts can also be moved in both directions of the process space axis.
  • Such transport contacts can, as it were, grip the process space housing or a housing segment and then move it.
  • the transport contacts are preferably arranged on the side of the holding contacts remote from the core process section.
  • the conveyor system includes a feed device for the material in an inlet zone, which can be connected to a terminal input housing element, and includes a delivery device for the produced material in an outlet zone , which can be connected to a terminal output housing segment of the process housing.
  • the dispensing device comprises at least a first discharge conveyor and a second discharge conveyor, which can be alternately coupled to the output housing segment.
  • the dispensing device advantageously comprises a movement system by means of which the discharge conveyors can be moved at least with movement components parallel and perpendicular to the process space axis.
  • the system can be implemented particularly well if the process space axis runs vertically during operation of the device and the inlet zone is at the top and the outlet zone at the bottom.
  • housing segments are designed as material containers, it is advantageous if an empty material container can be filled with material in a filling station in an inlet zone and a material container filled with material obtained after the treatment can be emptied in an outlet zone.
  • the support device comprises a cylinder unit with a movable support element.
  • Figure 1 shows a section of a first exemplary embodiment of a device for the thermal or thermo-chemical treatment of material, in which a process housing is constructed from housing segments;
  • Figure 2 shows a section of a second exemplary embodiment of such a device
  • Figures 3a and 3b five phases A, B, C, D and E of a cycle for replacing housing segments in the device according to the first exemplary embodiment
  • Figures 4a and 4b five phases A, B, C, D and E of a cycle for replacing housing segments in the device according to the second exemplary embodiment
  • Figure 5 is a perspective view of a conveyor device used in the device according to the first embodiment
  • Figure 6 is a side view of the conveyor device
  • Figure 7 is a front view of the conveyor device
  • Figures 8 to 10 sections of the conveyor device according to the section lines VIII-VIII, IX-IX and XX of Figures 5 to 7 and IX-IX of Figure 10;
  • FIG. 11 to 13 sections of a second exemplary embodiment of the conveyor device, according to the section lines XI-XI, Xll-Xll and Xlll-Xlll of Figures 5 to 7 or Xll-Xll of Figure 13.
  • Figures 1 and 2 show a first and a second exemplary embodiment of a device 10 for the thermal or thermo-chemical treatment of material 12.
  • the device 10 is described using the example of a vertical graphitization furnace 14, which is used for the production of, here polycrystalline, graphite 16 for anode material and is hereinafter referred to simply as furnace 14.
  • furnace 14 which is used for the production of, here polycrystalline, graphite 16 for anode material and is hereinafter referred to simply as furnace 14.
  • everything that has been said also applies in general or analogously to the device 10, without this necessarily having to be linked to the graphitization of material 12.
  • Particulate graphitizable material serves as the material 12, i.e. as the starting material which is treated in the graphitization furnace 14.
  • Graphitizable materials contain carbon, with graphitization converting amorphous carbon into polycrystalline graphite. Examples of materials that can be graphitized are, above all, needle coke, petroleum coke, natural graphite as well as lignite or hard coal and possibly also plastics.
  • the oven 14 includes a process housing 18 that delimits a process space 20.
  • the process space 20 defines a process space axis 22, which defines an axial process space direction, which is indicated by an arrow.
  • the process space axis 22 runs vertically.
  • the process housing 18 is made up of housing segments 24 which are detachably placed together and only some of which have a reference number.
  • the housing segments 24 are placed together along the process space axis 22.
  • the housing segments 24 are made of graphite.
  • each housing segment 24 has a circumferential housing jacket wall 26 and delimits a process space section 28 which is open on both opposite end faces of the housing segment 24.
  • the process space section 28 has a constant circular cross section, which then also applies to the process space 20.
  • cross-sections can also be provided, in particular elliptical, rectangular and especially square cross-sections.
  • the cross-sectional outer contour of a housing segment 24 follows the geometry of the inner cross-section of the process space section 28, but can also deviate from this.
  • a process space section 28 that is circular in cross section can be formed in a housing segment 24 with an outer contour that is square in cross section.
  • each housing segment 24 is designed as a housing sleeve 30, the housing jacket wall 26 of which describes a hollow cylinder, i.e. a hollow circular cylinder, and is open on both end faces.
  • the reference number 30 is only assigned to the housing segment 24a.
  • such a housing sleeve 30 can have a wall thickness between 7mm and 18mm with an outer diameter between 120mm and 240mm. Specifically, for example, a wall thickness of 10mm with an outside diameter of 120mm or 180mm and a wall thickness of 15mm with an outside diameter of 240mm implementable.
  • the axial extent of the housing sleeve 30 can be up to 1600mm. However, the relationships between wall thickness, diameter and axial extent can also deviate from this.
  • Figure 1 illustrates the conditions for housing sleeves 30 with a correspondingly shorter axial extension.
  • the process housing 18 extends through a through opening 32 of an upper ceiling wall 34 and through a through opening 36 of a lower bottom wall 38 of an insulation housing 40 made of, for example, sheet steel in such a way that the process housing 18 has an upper end section 18a upwards and a lower end section 18b downwards protrudes from the insulation housing 40.
  • Annular insulation elements 42 preferably made of hard graphite felt, are provided on the top wall 34 and the bottom wall 38 of the insulation housing 40.
  • the through openings 32 and 36 of the top wall 34 and the bottom wall 38 are flow-tight to the outside environment, which is not specifically shown here.
  • a protective housing 44 made of graphite, for example a protective tube, for the process housing 18 extends from the top wall 34 to the bottom wall 38 of the insulation housing 40 in such a way that an annular space 46 is formed between the process housing 18 and the protective housing 44, which is at the top and bottom is open to the through openings 32 and 36 of the top wall 34 and the bottom wall 38, respectively.
  • several protective housings can also be present or a protective housing can accommodate several process housings 18, so that several process housings 18 can be operated in parallel.
  • An insulating annular space 48 is formed radially on the outside next to the protective housing 44 and is delimited by the protective housing 44, the insulating housing 40 and the insulating elements 42. This insulation annular space 48 is filled with soot in the present exemplary embodiment.
  • a core process section 50 in which the process housing 18 defines a core process space 52.
  • that section of the process housing 18 that is radially surrounded by the protective housing 44 defines the core process section 50 of the device 10
  • the associated section of the process space 20 in this core process section 50 corresponds to the core process space 52.
  • the core process section 50 is independent of the protective housing 44 arranged between the two end sections 18a and 18b of the process housing 18.
  • the annular space 46, which surrounds the process space housing 18, and the insulation annular space 48 are flowed through with a protective gas.
  • the protective gas is required because the graphitization of the graphitizable material 12 takes place in an inert gas atmosphere which is present in the process space 20.
  • the same gas as the inert gas is used as the protective gas, so that the same type of gas is present on both sides of the process chamber housing 18.
  • different gases can also be used as protective gas and as inert gas, although the protective gas must also be inert.
  • argon, nitrogen or helium or a mixture thereof can be used as a protective gas and/or as an inert gas.
  • the protective gas system 54 includes protective gas inlet connections (not specifically shown) at the top and bottom of the insulation housing and one or more protective gas outlet connections so that protective gas can flow continuously through the annular spaces and be discharged as exhaust gas.
  • protective gas inlet connections not specifically shown
  • protective gas outlet connections so that protective gas can flow continuously through the annular spaces and be discharged as exhaust gas.
  • delivery components such as fans, gas pumps and the like and associated lines and control devices required for the delivery of protective gas, inert gas or exhaust gas are not specifically shown.
  • the device 10 has an inlet zone 58 and an outlet zone 60, with the inlet zone 58 being arranged vertically at the top and the outlet zone 60 being arranged vertically at the bottom in the present exemplary embodiment.
  • the housing segment 24 at the end defines an input housing segment 24.1 of the process housing 18.
  • the housing segment 24 at the end there defines an output housing segment 24.2
  • the input housing segment 24.1 can be connected or is connected to a feed device 62 for the graphitizable material 12.
  • this feed device 62 comprises a feed conveyor 64, the input side 66 of which is fed with the material 12 from a material reservoir not specifically shown and the output side 68 of which is connected to the input housing segment 24.1.
  • the input housing segment 24.1 is the vertically uppermost of the housing segments 24 of the process housing 18.
  • the output housing segment 24.2 of the process housing 18 in the outlet zone 60 is connected to a delivery device 70 with which the material produced, here the polycrystalline graphite 16, is removed from the process housing 18.
  • the dispensing device 70 comprises a first discharge conveyor 72.1 and a second discharge conveyor 72.2, which can be alternately coupled to the output housing segment 24.2.
  • the two discharge conveyors 72.1, 72.2 are operated alternately; This will be discussed again in detail below.
  • the output housing segment 24.2 is connected to the input side 74 of the first discharge conveyor 72.1.
  • An output side 76 of the discharge conveyor 72 delivers the material 16.
  • the output housing segment 24.2 is the vertically lowest housing segment 24 of the process housing 18.
  • the vertical extent of the discharge conveyor 72.1, 72.2 is equal to or smaller than the vertical extent of the housing segments 24.
  • the device 10 includes a conveyor system 80 which is set up such that the material 12 can be conveyed through the core process section 50.
  • this conveyor system 80 includes the feed device 62, here with the feed conveyor 64, and the delivery device 70, here with the discharge conveyors 72.1, 72.2.
  • the feed conveyor 64 and the two discharge conveyors 72.1, 72.2 are set up in such a way that a gas-tight connection to the process housing 18 can be formed and the conveyance can also take place with the exclusion of the ambient atmosphere.
  • Figure 1 illustrates the feed conveyor 64 and the discharge conveyors 72.1, 72.2 as screw conveyors 78, which will be discussed again below with reference to Figures 5 to 10.
  • Other conveying concepts also come into consideration, such as rotary valves, double flap systems in conjunction with, for example, a conveyor belt or a vibrating trough or the like.
  • inert gas atmosphere there is an inert gas atmosphere in the process space 20.
  • the inert gas is supplied to the process space 20 at the bottom via the outlet zone 60 by means of the delivery device 70 and is sucked off at the top via the inlet zone 56 by means of the feed device 62, so that the material guided from top to bottom through the process space 20 is flowed through in countercurrent by inert gas.
  • the process space 20 is heated, at least in the core process space 52, to approximately 2,200 ° C to approximately 3,200 ° C, preferably to approximately 3,000 ° C, for the graphitization process.
  • the process housing 18 and, in the present exemplary embodiment, the housing segments 24 are heated with the heating device 84.
  • the process housing 18 is supplied with electrical voltage from a power source 86.
  • a first contact area 88.1 At the upper end section 18a of the process housing 18 there is a first contact area 88.1 and at the lower end section 18b of the process housing 18 there is a second contact area 88.2 for the electrical contacting of the process housing 18.
  • the contact areas 88.1, 88.2 are arranged outside the core process section 50. In these contact areas 88.1 and 88.2 there are electrical contacts 90 which are connected to the power source 86 via electrical lines that are not specifically designated.
  • the heating device 84 is set up so that the process housing 18 as such can be heated. This is achieved in that the process housing 18 can be heated by heating contacts 90, which can contact the process housing 18 directly and directly. This means that the energy is supplied directly to the process housing 18 and this is not heated indirectly through heat transfer.
  • a secondary or backup heating device can be provided in a modification not specifically shown.
  • a heating pipe or heating housing made of graphite can be arranged between the process housing 18 and the protective housing 44, which is permanently electrically heated.
  • the area between the top wall 34 of the insulation housing 40 and the feed device 62 defines the first contact area 88.1 and the area between the bottom wall 38 of the insulation housing 40 and the delivery device 70 defines the second contact area 88.2.
  • each contact area 88.1, 88.2 there are two groups of contacts 90.
  • a first group defines holding contacts 92 and a second group defines transport contacts 94.
  • the holding contacts 92 and the transport contacts 94 are each radial in the circumferential direction around the process housing 18 arranged around, with two holding contacts 92 and two transport contacts 94 each being visible due to the cut.
  • two or four and possibly six holding contacts 92 and two or four and possibly six transport contacts 94 are preferably present.
  • the holding contacts 92 and transport contacts 94 are preferably designed in such a way that they lie flat against the outer lateral surface of the housing segments 24 with a contact area that is not separately provided with a reference number when they contact a housing segment 24. In the case of an outer lateral surface of the housing segments 24 that is circular in cross section, the contact area has an arcuate shape.
  • Both the holding contacts 92 and the transport contacts 94 can be moved by motor with the aid of a drive system 96, although for the sake of clarity no components necessary for the movement such as motors, guides or the like are specifically shown.
  • the drive system 96 is set up such that the electrical contacts 90, i.e. both the holding contacts 92 and the transport contacts 94, can be moved in the radial direction towards or away from the process housing 18 and thereby either into a contact position in contact with the process housing 18 brought or released from the process housing 18 in a release position.
  • the drive system 96 is set up in such a way that the transport contacts 94 can be moved toward or away from the insulation housing 40 in both directions of the process space axis 22 between an upper position and a lower position.
  • the transport contacts 94 are arranged on the side of the holding contacts 92 remote from the core process section 50, viewed in the direction of the process space axis 22.
  • the holding contacts 92 and the transport contacts 94 are cooled using a contact cooling system 98.
  • the contact cooling system 98 is designed as a fluid cooling system 100, in particular a water cooling system, for which purpose the holding contacts 92 and the transport contacts 94 have internal fluid channels, which are only generally indicated by the reference number 102 and through which a cooling fluid can flow.
  • the fluid channels 102 of the holding contacts 92 and the transport contacts 94 are fluidly connected by external fluid lines 104.
  • An inflow arrow 106 and an outflow arrow 108 illustrate in Figure 1 that a cooling fluid is supplied, for example, to a first holding contact 92 and flows through it, then reaches a transport contact 94 on the way via a fluid line and flows through it, then flows through the remaining contacts 92, 94 in order to finally flow again through a holding contact 92 and is discharged from there.
  • a cooling fluid is supplied, for example, to a first holding contact 92 and flows through it, then reaches a transport contact 94 on the way via a fluid line and flows through it, then flows through the remaining contacts 92, 94 in order to finally flow again through a holding contact 92 and is discharged from there.
  • Other flow sequences are possible.
  • the dispensing device 70 comprises a movement system 110 for the two discharge conveyors 72.1 and 72.2 present here.
  • the movement system 110 is set up in such a way that the two discharge conveyors 72.1 and 72.2 can each be moved parallel and perpendicular to the process space axis 22.
  • a movement of the two discharge conveyors 72.1, 72.2 can take place independently of one another.
  • no components necessary for the movement such as motors, guides or the like are specifically shown in connection with the movement system 110.
  • the process housing 18 wears out and must be replaced in due course after a certain period of operation. Due to the segmentation and the structure of the process housing 18 by the housing segments 24, the process housing 18 can be replaced in segments in the furnace 14 during ongoing operation. The housing segments 24 are replaced in circulation.
  • An exchange of housing segments 24 is basically understood to mean that a housing segment 24 is removed from the process housing 18 and in exchange for this a housing segment 24 is added to the process housing 18.
  • the oven 14 does not have to be shut down for this purpose and heated up again after a housing segment 24 has been replaced.
  • the housing segments 24 of the process housing 18 can be moved through the core process section 50 of the device 10, for which purpose the device 10 comprises a transport system 112.
  • the transport system 112 includes the holding contacts 92 and the transport contacts 94 with their associated drive system 96 as skin components.
  • the transport system 112 and the movement system 110 of the dispensing device 70 work with coordinated movements of the housing segments 24 on the one hand and on the other Discharge conveyors 72.1, 72.2 on the other hand together.
  • such an exchange takes place after a certain operating period, which is fixed for the housing segments 24.
  • a worn housing segment 24 in the outlet zone 60 is removed from the process housing 18 and a new housing segment 24, which generally does not yet have any operating time, is added to the process housing 18 in the inlet zone 58, as will be explained below with reference to Figures 3a, 3b .
  • Figure 2 shows a second exemplary embodiment of the device 10, in which components and components that functionally correspond to those of the device 10 in the first exemplary embodiment according to Figure 1 have the same reference numerals. What has been said so far applies accordingly.
  • the process housing 18 is designed differently than in the device 10 according to FIG also include a bottom wall 116. If necessary, the bottom wall 116 can be detachable, but in practice the bottom wall 116 is connected to the housing jacket wall 26, possibly also in one piece.
  • the material containers 114 are designed in this form as material crucibles.
  • the dimensions and geometries of the material containers 114 can vary relatively widely.
  • the housing jacket wall 26 in such material containers 114 can have a wall thickness between 7mm and 18mm, with the bottom wall 116 having a thickness can have from 10mm to 45mm.
  • Various crucible concepts have proven to be suitable.
  • a material container 114 can in particular be designed as a long crucible and, in a specific embodiment, for example have a length of 3000mm, a width of only 213mm and a height of 330mm.
  • the wall thickness is preferably 15mm and the bottom wall 116 preferably has a thickness of 40mm.
  • Figure 2 illustrates a section transverse to the long extension of a long crucible.
  • a material container 114 may additionally include a detachable lid.
  • the core process space 52 of the process housing 18 is defined by the process space sections 28 of those material containers 114 that are located in the core process section 50 of the furnace 14.
  • the material 12 is conveyed through the core process section 50 in that the housing segments 24, ie here the material containers 114, are transported through the core process section 50 by means of the transport system 112.
  • the conveyor system 80 which is set up in such a way that the material 12 can be conveyed through the core process section 50; its function is fulfilled by the transport system 112.
  • the use of material containers avoids the formation of shafts or bridges in the process housing 18, as is generally known for bulk materials.
  • the material 12 and the material partially converted into >graphite 16 in the process housing 18 is to be understood in this sense as bulk material in the first exemplary embodiment according to FIG can be.
  • the inlet zone 58 of the device 10 is arranged vertically at the bottom and the outlet zone 60 of the device 10 is arranged vertically at the top.
  • the transport system 112 also includes the holding contacts 92 and the transport contacts 94 with their associated drive system 96 as skin components.
  • the transport system 112 includes one arranged vertically below in the inlet zone 58
  • Support device 118 which can be designed, for example, as a cylinder unit 120 with a support element which can be moved in the vertical direction between a low position and a high position, here in the form of a support plate 122, as illustrated in FIG.
  • inlet zone 58 there is a filling station 124 with which an empty material container 114 can be filled with graphitizable material 12.
  • an emptying station 126 with which obtained material, ie graphite 16, can be removed from a material container 114 after treatment.
  • the filling station 124 and the emptying station 126 are only indicated schematically; there are there Suitable lock concepts have been implemented and appropriate housing structures are in place to prevent contamination of the furnace atmosphere with foreign atmosphere.
  • Suitable cooling zones ensure that the material in the outlet zone 60 is brought to a temperature of below 1,500 ° C.
  • the housing segments 24 are also exchanged in circulation, which, however, does not only take place after a certain period of operation, but is coordinated with the length of time the material 12 remains in the oven 14. However, a worn material container 114 is simply removed from the circuit at the appropriate time and replaced by a new material container 114.
  • the process room 20 or the process room atmosphere prevailing there must first be freed of oxygen and moisture, in particular the air present.
  • the process space 20 is flushed with the inert gas and the annular space 46 and the insulation annular space 48 are flushed with protective gas.
  • Graphitizable material 12 is fed to the process space 20 by means of the feed conveyor 64 and a column of material builds up in the core process space 52 in the core process section 50 of the furnace 14. If the discharge conveyor 72.1 is then activated, it initially conveys material that has not been completely converted out of the process space 22 until graphite 16 obtained in the core process space 52 reaches the discharge conveyor 72.1.
  • graphitizable material 12 is continuously fed into the process space 20 using the feed conveyor 64 and graphite 16 obtained therefrom is first continuously removed from the process space 20 using the discharge conveyor 72.1.
  • the oven 10 is operated continuously overall in relation to the material budget.
  • the oven 10 is operated intermittently based on the material balance.
  • graphitable material 12 is continuously fed to the process space 20 with the feed conveyor 64 and graphite 16 obtained therefrom is simultaneously continuously removed from the process space 22 with the discharge conveyor 72.1 when a material exchange process is carried out in which a certain volume of Graphite 16 is removed and in exchange for this a corresponding volume of graphitizable material 12 is added.
  • the conveying speeds of the feed conveyor 64 and the discharge conveyor 72.1 are set such that the residence time of the graphitizable material 12 in the core process space 52 at approximately 3,000 ° C is approximately 30 minutes to 10 hours, in particular 2 to 3 hours.
  • Graphite 16 which is no longer mixed with graphitizable material, may already be located in a lower region of the core process space 52.
  • the residence time of the graphitizable material 12 can be approximately 10 to 20 hours.
  • the housing segments 24 can only be used for a limited time and wear out. Their exchange now works as follows:
  • Phase A in Figure 3a is used as an example as the initial configuration.
  • the holding contacts 92 contact the process housing 18 in their contact position.
  • the heating device 84 is activated, which is no longer specifically shown in FIG. 3a, the housing segments 24 and thus the process housing 18 heat up due to its electrical resistance.
  • the transport contacts 94 are detached from the process housing 18 in their release position and each assume their upper position.
  • the first discharge conveyor 72.1 is connected at its input side 74 to the output housing segment 24.2.
  • the device 10 specifies a standard operating position for the output housing segment 24.2, in which the output housing segment 24.2 is also in phase A.
  • the second discharge conveyor 72.2 is arranged in the vertical direction next to the output housing segment 24.2, to the right of it in the example shown here.
  • the discharge conveyor 72.2 is now activated.
  • the discharge conveyor 72.2 is moved to the left by means of the movement device 110 together with the vertically lowest housing segment 24.2.
  • the second discharge conveyor 72.2 slides under the housing segment designated 24.3 in phase A, which is still above the output housing segment 24.2.
  • graphite 16 consequently passes from the starting housing segment 24.2 into the first discharge conveyor 72.1 and from the housing segment 24.3 mentioned into the second discharge conveyor 72.2 until phase B according to FIG. 3a is reached.
  • the second discharge conveyor 72.2 is now fully connected to the housing segment 24.3, which thus takes over the function of the output housing segment 24.2.
  • the former replacement housing segment removed from the process housing 18 now bears the reference number 24.4.
  • phase E This is shown in phase E in Figure 3b.
  • the first discharge conveyor 72.1 was moved upwards in the vertical direction until it is next to, here now to the left of, the current output housing segment 24.2.
  • the holding contacts 92 were moved back into their contact position and the transport contacts 94 were moved back into their release position and into their upper position.
  • Phase E therefore corresponds to phase A with the difference that the positions and functions of the discharge conveyors 72.1 and 72.2 have been swapped. It is now the second discharge conveyor 72.2 that works together with the output housing segment 24.2.
  • Each exchange of a housing segment 24 defines an exchange cycle and the two discharge conveyors 72.1 and 72.2 therefore always perform a kind of back and forth movement in two successive such exchange cycles.
  • a housing segment 24, i.e. here a material container 114 is removed from the outlet zone 60 and a new housing segment 24, i.e. a new material container 114, is fed into the inlet zone 58.
  • the inlet zone 58 is arranged at the bottom.
  • phase A in Figure 4a is used as the starting configuration.
  • All material containers 114 are filled with material there.
  • the holding contacts 92 contact the process housing 18 in their contact position.
  • the heating device 84 is activated, which is also not shown in FIGS. 4a and 4b, the housing segments 24 and thus the process housing 18 heat up due to its electrical resistance.
  • the support plate 122 of the support device 118 takes its high position and supports from below against the input housing segment 24.1.
  • the transport contacts 94 are detached from the process housing 18 in their release position and assume their lower position here.
  • the lower position of the transport contacts in the inlet zone 58 is coordinated so that they can grip the input housing segment 24.1 there, i.e. the lower end housing segment of the process housing 18.
  • the transport contacts 94 are moved radially into their contact position in their lower position.
  • the transport contacts 94 thus hold the input housing segment 24.1 and also hold and support the housing segments 24 lying above it.
  • the holding contacts 92 are released in the radial direction from the process housing 18 and moved into their release position.
  • a material container designated 114a is filled with material 12 using the filling station 124 under an intergas atmosphere.
  • the support plate 122 of the support device 118 becomes moved into its low position and releases a gap and a space for a material container 114.
  • the current configuration shows phase B in Figure 4a.
  • the material container 114a is now moved by means of the transport system 112 into this gap into the space under the previous input housing segment 24.1 and added to the process housing 18, with this material container 114a now being the input housing segment 24.1 by definition Are defined.
  • the material container, now designated 114b, in the outlet zone 60, which provides the output housing segment 24.2, is moved to the emptying station 126 and thus removed from the process housing 18.
  • Figures 5 to 10 show a first exemplary embodiment of a conveyor device, designated overall by 128, for conveying material 130, which is in particular the material 12, which is fed to the graphitization furnace 14, or the graphite 16, which is fed by means of the furnace 14 is received.
  • the conveying device 128 according to Figures 5 to 13 can be used both as a feed conveyor 64 and as a discharge conveyor 72.1 or 72.2 in the first exemplary embodiment of the graphitization furnace 14 shown in Figure 1.
  • the conveying device 128 is designed to convey hot material 130, which can have a temperature of 1,500 ° C, and is used in particular to convey thermally or thermo-chemically treated material.
  • the conveying device 128 comprises a housing 132 with a first passage 134 and a second passage 136.
  • the first passage 134 is defined as the material inlet and the second passage 136 as the material outlet and will also be referred to as such below.
  • the conveyor device 128 can also be used in such a way that the first passage 134 serves as a material output and the second passage 136 serves as a material input; This is illustrated, for example, by the feed conveyor 64 in the device 10 in Figure 1.
  • the conveying device 128 From the material inlet 134 to the material outlet 136, the conveying device 128 defines a conveying path 138 for the material 130 to be conveyed.
  • the conveying device 128 comprises a conveying device 140, by means of which the material 130 is conveyed from the material inlet 134 to the material outlet 136 along the conveying path 138 .
  • the material inlet 134 and the material outlet 136 are arranged so that the material 130, during operation of the conveying device 128, both enters the conveying path 138 through the material inlet 134 due to gravity and leaves the conveying path 138 through the material outlet 136 due to gravity.
  • the material inlet 134 points upwards and the material outlet 136 points downwards during operation of the conveyor device 128.
  • a material 142 which is a graphite material or a material with graphite-like properties.
  • Hard graphite is particularly suitable as a graphite material.
  • Carbon fiber-reinforced carbon materials, so-called carbon fiber carbon composite materials or CFC materials for short, or carbide materials such as tungsten carbide, for example, can be used as materials with graphite-like properties.
  • the parts and components of the conveyor device 128 described below - in both exemplary embodiments of the conveyor device 128 - which include The surfaces that come into contact with the material 130 are, as such, made entirely of the material 142. In a modification not specifically shown, some or all of these parts and components can also only be equipped with a corresponding outer layer made of the material 142.
  • reference number 142 is only given as an example.
  • the housing 132 is made of metal and preferably of sheet steel and comprises a circumferential housing jacket 144, on the opposite end faces of which a connection plate 146 or a bearing plate 148 is attached.
  • the housing jacket 142 is lined with a protective jacket 150 made of the material 142.
  • the protective jacket 150 has a first through opening 152 and a second through opening 154, the geometry and arrangement of which are each complementary to the first passage 134 (material inlet) and the second passage 136 (material outlet) of the housing 132.
  • the through openings 152 and 154 are therefore an inlet opening 152 and an outlet opening 154.
  • the conveying path 138 of the conveying device 128 includes a conveying space 156, which is delimited by the inner surface of the protective jacket 150.
  • the conveying path 138 also includes at least the path through the passages 152 in the protective jacket 150.
  • the conveying space 156 defines a longitudinal axis 158 of the conveying device 128, which only has a reference number in FIG. 6 based on the section line IX-IX.
  • the delivery chamber 156 is cylindrical with a circular cross section.
  • the material input 134 and the material output 136 are arranged offset in the direction of this longitudinal axis 158 and do not overlap in the direction perpendicular to the longitudinal axis 158.
  • the protective jacket 150 is made up of several parts and comprises a first jacket part 150a facing the material inlet 134, which correspondingly has the inlet passage 152, and a material outlet 136 facing the material inlet 136. turned second jacket part 150b, which correspondingly has the output passage 154.
  • a third jacket part 150c which sits in a complementary manner in a through opening 160 of the protective jacket 150 and closes it, which in turn is complementary in its geometry and arrangement to a third passage 162 of the housing 132, which will be discussed again below is received.
  • the protective jacket 150 can also be formed without the through opening 160 and be continuous there.
  • the protective jacket 150 can also be made in one piece as a whole and accordingly then provide a one-piece jacket sleeve with the through openings 152 and 154 and, if necessary, the through opening 160.
  • Figures 8 to 10 show sections of the conveyor device 128, which is designed as a screw conveyor 78.
  • the conveying device 140 comprises a conveying screw 164 as a conveying element, which is arranged coaxially to the longitudinal axis 158 in the conveying space 156.
  • the screw conveyor 164 has a threaded web 166, so that a groove-shaped conveyor passage 168 is formed.
  • the screw conveyor 164 is characterized by the following parameters and dimensions:
  • Web width at the bottom of the aisle from 20 mm to 100 mm, especially from 40 mm to 60 mm;
  • Gear depth from 2 mm to 30 mm, especially from 10 mm to 20 mm;
  • Aisle width at the base of the aisle from 10 mm to 50 mm, especially from 25 mm to 40 mm; Core diameter: from 50 mm to 300 mm, especially from 80 mm to 100 mm.
  • the screw diameter is the sum of the core diameter and the flight depth.
  • the aisle gradient at the aisle base is the sum of the aisle width and the web width.
  • the threaded web 166 tapers in the radially outward direction or the conveyor passage 168 tapers in the radially inward direction.
  • the threaded web 166 or the conveyor passage 168 can also have a constant cross section in the radial direction; In this case, the web width at the aisle entrance and at the aisle bottom is identical.
  • connection plate 146 of the housing 132 rotatably supports a bearing block 170.
  • the screw conveyor 164 is connected to the bearing block 170 at a first end by means of a non-rotatable connection 172, which can be seen in FIG. 9 using a modified section in the form of a connecting screw.
  • the screw conveyor 164 is also non-rotatably connected to a coupling block 174, which in turn is non-rotatably coupled to a drive shaft 176, which is rotatably mounted by the bearing plate 148 and extends outwards through it.
  • the drive shaft 176 is connected to a drive system not specifically shown and can thereby be rotated.
  • the material 130 is conveyed from the first passage 134 to the second passage 136 or in the opposite direction. In the latter case, the second passage 136 then serves as the material input and the first passage 134 serves as the material output.
  • the bearing block 170, the coupling block 174 and the drive shaft 176 are also made of the material 142 here, but other, correspondingly heat-resistant materials can also be considered.
  • the transport direction of the material 130 is defined parallel to the longitudinal axis 158 of the conveying space 156.
  • the conveying space 156 has a length of 50 cm, with the largest distance being measured between the distant edges of the material inlet 134 and material outlet 136.
  • other lengths of the conveying space and correspondingly other lengths of the screw conveyor 164 are also possible, which can be up to 600 cm.
  • the conveyor device 128 includes a cooling system 178 with which the conveyor screw 164 and the housing 132 can be cooled. The latter is done by cooling the protective jacket 150.
  • a coaxial cooling tube 180 is provided in the screw conveyor 164, which in the present exemplary embodiment is provided coaxially to the longitudinal axis of the screw conveyor 164.
  • the bearing block 170 and the screw conveyor 164 initially have coaxial through-holes and the coupling block 174 has a coaxial blind hole, which overall form a blind channel 182 into which the coaxial cooling tube 180 is inserted, at the free end of which there is a connection unit 184 for the inflow and outflow Cooling fluid is present, which protrudes from the connection plate 146.
  • a coaxial cooling tube is double-walled with an inner tube and an annular tube surrounding it, as the figures illustrate.
  • connections for the inflow and outflow of a cooling fluid are arranged at one and the same end of the coaxial cooling pipe.
  • the inner tube and the ring tube are fluidly connected. Incoming and outgoing cooling fluid is thus guided in countercurrent.
  • a blind channel can also be formed in the screw conveyor 164 so that the coaxial cooling pipe 180 ends in front of the coupling block 174.
  • connection plate 146 thus defines a connection terminal of the conveyor device 128, on which the connection units 184, 190 of the existing coaxial cooling tubes 180, 186 are accessible from the outside.
  • coaxial cooling tubes 186 are provided in the protective jacket 150.
  • two coaxial cooling tubes 186 with connection 190 are provided with a reference number in the figures.
  • more or fewer coaxial cooling tubes can also be used
  • the protective jacket 150 can also have through channels and the inflow connection and the outflow connection for cooling fluid can be present on the opposite sides and thus on the connection plate 146 on the one hand and on the bearing plate 148 on the other.
  • FIGS 11 to 13 show a second exemplary embodiment of the conveyor device 128, which is designed as a roller conveyor 82, in which the housing 132 is identical to the material passages 134, 136 and 162.
  • the first passage 134 of the housing 132 serves as a material inlet and the third passage 162 serves as a material outlet and are also referred to as such below.
  • the conveying path 138 is thus defined from the material inlet 134 to the material outlet 162, with this material inlet 134 and this material outlet 162 overlapping in the direction perpendicular to the longitudinal axis 158.
  • the through opening 160 remains open in this case and is defined as the exit opening; the shell part 150c is not used.
  • the conveyor device 140 now includes a conveyor roller 192 as a conveyor element, which forms axially parallel conveyor grooves 194 on its outer jacket and which is arranged coaxially to the longitudinal axis 158 in the conveyor space 156.
  • the conveying grooves 194 can also have a different course, but extend at least in the direction of the longitudinal axis 158.
  • the conveying grooves 192 do not have to run parallel to one another.
  • the conveyor roller 192 is characterized by the following parameters and dimensions:
  • Groove width at the bottom of the groove from 5 mm to 95 mm, especially from 10 mm to 20 mm;
  • Groove depth from 2 mm to 30 mm, especially from 3 mm to 10 mm;
  • Distance between the grooves in the circumferential direction from 5 mm to 30 mm, in particular from 10 mm up to 20 mm;
  • Core diameter from 50 mm to 1000 mm, especially from 80 mm to 200 mm.
  • the roll diameter is the sum of the core diameter and groove depth.
  • the transport direction of the material 130 is defined perpendicular to the longitudinal axis 158 of the conveying space 156.
  • the coaxial cooling tube 180 is present in the conveyor roller 192.
  • the conveyor roller 192 has a coaxial blind bore 196 into which the coaxial cooling pipe 180 of the cooling system 178 is inserted.
  • the conveyor roller 192 is coupled to the drive shaft 176 at the end remote from the blind bore 194.
  • the conveyor device 140 can also include two parallel conveyor screws 164 or two parallel conveyor rollers 192.
  • the conveyor 128, in particular in the form of the screw conveyor 78, is used as a discharge conveyor 72.1, 72.2 in the device 10 according to FIG to cool to 100°C.
  • the relatively small pitch depth of the conveyor screw 168 or the relatively small groove depth of the conveyor roller 192 contribute to the fact that the material located there during the conveying process is on its way due to contact with the cooled conveyor screw 168 or conveyor roller 192 and the surrounding cooled protective jacket 150 can effectively cool from the material inlet 134 to the material outlet 136 or 162.

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Abstract

A device for thermal or thermo-chemical treatment of material (12) has a a core process section (50) in which a process housing (18) defines a core process chamber (52) and a process chamber axis (22). The process housing (18) as such can be heated by a heating device (84) in such a way that a process temperature, in particular a temperature of 1500°C to 3200°C, preferably 3000°C, is generated at least in the core process chamber (52). A conveying system (80) is configured in such a way that the material (12) can be conveyed through the core process section (50). The process housing (18) is formed of housing segments (24) that are detachably joined together.

Description

Vorrichtung zum thermischen oder thermo-chemischen Behandeln von Material Device for the thermal or thermo-chemical treatment of material
HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION
1. Gebiet der Erfindung 1. Field of the invention
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen oder thermo-chemischen Behandeln von Material mit a) einem Kernprozessabschnitt, in dem ein Prozessgehäuse einen Kernprozessraum und eine Prozessraumachse definiert; b) einer Heizeinrichtung, durch welche das Prozessgehäuse als solches derart aufheizbar ist, dass zumindest in dem Kernprozessraum eine Prozesstemperatur, insbesondere eine Temperatur von 2.200 °C bis 3.200 °C, bevorzugt von 3.000 °C, erzeugt wird; c) einem Fördersystem, welches derart eingerichtet ist, dass das Material durch den Kernprozessabschnitt förderbar ist. The invention relates to a device for the thermal or thermo-chemical treatment of material with a) a core process section in which a process housing defines a core process space and a process space axis; b) a heating device, through which the process housing as such can be heated in such a way that a process temperature, in particular a temperature of 2,200 ° C to 3,200 ° C, preferably of 3,000 ° C, is generated at least in the core process space; c) a conveyor system which is set up in such a way that the material can be conveyed through the core process section.
2. Beschreibung des Standes der Technik 2. Description of the prior art
Vorliegend wir die Erfindung anhand der Graphitierung von graphitierbarem Material in einer Inertgasatmosphäre beschrieben. Es ist bekannt, polykristallines Graphit, das für Anodenmaterial verwendet wird, in Batchprozessen in sogenannten Acheson-Öfen herzustellen, in denen graphitierbares Material zu Graphit graphitiert wird. In the present case, the invention is described using the graphitization of graphitizable material in an inert gas atmosphere. It is known to produce polycrystalline graphite, which is used for anode material, in batch processes in so-called Acheson furnaces, in which graphitizable material is graphitized into graphite.
Aus der DE 10 2019 126 394 A1 ist es bekannt, die Graphitierung von graphitierbaren Material in einem kontinuierlichen geschlossenen Prozess durchzuführen, bei dem das Material oder mit dem Material gefüllte Materialbehälter durch ein stationäres Prozessgehäuse geführt werden, dessen Gehäusewand aus Graphit aufgeheizt wird, wodurch die Wärme unmittelbar an das Material oder auf die Wände der Materialbehälter abgegeben wird. From DE 10 2019 126 394 A1 it is known to carry out the graphitization of graphitizable material in a continuous closed process in which the material or material containers filled with the material are passed through a stationary process housing, the graphite housing wall of which is heated, whereby the Heat is given off directly to the material or to the walls of the material container.
Durch die hohe thermische Belastung verschleißt das Prozessgehäuse im Laufe der Zeit und muss ausgetauscht werden. Dies ist mit längeren Stillstandzeiten der Vorrichtung ver- bunden, zudem muss die Vorrichtung vor dem Austausch des Prozessgehäuses heruntergefahren und abgekühlt und nach dem Austausch des Prozessgehäuses wieder hochgefahren und wieder aufgeheizt werden. Abgesehen von dem damit verbunden Energieraufwand gibt es dabei auch stets einen Verlust an Material. Due to the high thermal load, the process housing wears out over time and must be replaced. This is associated with longer downtimes of the device. tied, in addition, the device must be shut down and cooled down before replacing the process housing and restarted and heated up again after replacing the process housing. Apart from the associated energy expenditure, there is always a loss of material.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche diesen Gedanken Rechnung trägt. It is the object of the present invention to create a device of the type mentioned at the outset, which takes this idea into account.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass d) das Prozessgehäuse aus Gehäusesegmenten aufgebaut ist, die lösbar aneinandergesetzt sind, und das Material unmittelbar kontaktiert. This task is achieved in a device of the type mentioned in that d) the process housing is constructed from housing segments which are detachably placed together and contact the material directly.
Erfindungsgemäß wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, das Prozessgehäuse im laufenden Prozess auszutauschen, ohne dass es zu Stillstandzeiten kommt. According to the invention, this creates the possibility of replacing the process housing during the ongoing process without causing downtime.
Dabei ist sind insbesondere die Alternativen günstig, dass die Gehäusesegmente als Gehäusehülsen oder als Materialbehälter mit einer Bodenwand ausgebildet sind. Mit Blick auf die Verwendung von Materialbehältern wurde im Unterschied zur der DE 10 2019 126 394 A1 insbesondere erkannt, dass die Materialbehälter als solche als Prozessgehäuse aufgeheizt werden können und auf ein umgebendes Gehäuse, das aufgeheizt wird, verzichtet werden kann. Bei der Verwendung von Materialbehältern kann zusätzlich der Gefahr von Schacht- oder Brückenbildung durch das Material verhindert werden, dass in vertikaler Richtung von oben nach unten als Schüttgut durch den Prozessraum geführt wird. The alternatives that are particularly favorable are that the housing segments are designed as housing sleeves or as material containers with a bottom wall. With regard to the use of material containers, in contrast to DE 10 2019 126 394 A1, it was particularly recognized that the material containers as such can be heated as process housings and a surrounding housing that is heated can be dispensed with. When using material containers, the risk of shafts or bridges forming due to the material being guided through the process space in the vertical direction from top to bottom as bulk material can also be prevented.
Besonders bevorzugt sind die Gehäusesegmente aus Graphit. The housing segments made of graphite are particularly preferred.
Damit der Austausch der Gehäusesegmente kontinuierlich erfolgen kann, ist es von Vorteil, wenn ein Transportsystem für die Gehäusesegmente vorhanden ist, mittels welchem die Gehäusesegmente durch den Kernprozessabschnitt hindurch bewegbar sind. So that the exchange of the housing segments can take place continuously, it is advantageous if there is a transport system for the housing segments, by means of which the housing segments can be moved through the core process section.
Damit die Gehäusesegmente ausgetauscht werden können, ist es günstig, wenn a) die Heizeinrichtung elektrische Kontakte umfasst, welche das Prozessgehäuse insbesondere außerhalb des Kernprozessabschnitts kontaktieren: b) ein Antriebssystem vorhanden ist, welches derart eingerichtet, dass die elektrischen Kontakte bezogen auf die Prozessraumachse in radialer Richtung auf das Prozessgehäuse zu oder von diesem weg bewegbar sind. So that the housing segments can be replaced, it is convenient if a) the heating device comprises electrical contacts which contact the process housing, in particular outside the core process section: b) a drive system is present, which is set up in such a way that the electrical contacts can be moved in the radial direction towards or away from the process housing in relation to the process space axis.
Vorzugweise umfassen dabei die elektrischen Kontakte Haltekontakte und Transportkontakte und ist das Antriebssystem derart eingerichtet, dass die Transportkontakte außerdem in beide Richtungen der Prozessraumachse bewegbar sind. Solche Transportkontakte können das Prozessraumgehäuse bzw. ein Gehäusesegment gleichsam greifen und dann bewegen. The electrical contacts preferably include holding contacts and transport contacts and the drive system is set up in such a way that the transport contacts can also be moved in both directions of the process space axis. Such transport contacts can, as it were, grip the process space housing or a housing segment and then move it.
Hierfür sind die Transportkontakte bevorzugt jeweils auf der vom Kernprozessabschnitt abliegenden Seite der Haltekontakte angeordnet. For this purpose, the transport contacts are preferably arranged on the side of the holding contacts remote from the core process section.
Es ist günstig, wenn ein Kontakt-Kühlsystem vorhanden ist, mittels welchem elektrische Kontakte kühlbar sind. It is advantageous if there is a contact cooling system by means of which electrical contacts can be cooled.
Wenn die Gehäusesegmente als Gehäusehülsen ausgebildet sind, ist es besonders günstig für den Materialtransport, wenn das Fördersystem in einer Einlasszone eine Zuführeinrichtung für das Material umfasst, welche mit einem endständiges Eingangs-Gehäuseelement verbindbar ist, und in einer Auslasszone eine Abgabeeinrichtung für das hergestellte Material umfasst, welche mit einem endständiges Ausgangs-Gehäusesegment des Prozessgehäuses verbindbar ist. If the housing segments are designed as housing sleeves, it is particularly favorable for material transport if the conveyor system includes a feed device for the material in an inlet zone, which can be connected to a terminal input housing element, and includes a delivery device for the produced material in an outlet zone , which can be connected to a terminal output housing segment of the process housing.
Damit der Materialtransport auch bei einem Austausch der Gehäusesegmente weitergeführt werden kann, ist es günstig, wenn die Abgabeeinrichtung zumindest einen ersten Austragsförderer und einen zweiten Austragsförderer umfasst, welche im Wechsel mit dem Ausgangs-Gehäusesegment koppelbar sind. So that the material transport can continue even when the housing segments are replaced, it is advantageous if the dispensing device comprises at least a first discharge conveyor and a second discharge conveyor, which can be alternately coupled to the output housing segment.
In diesem Zusammenhang umfasst die Abgabeeinrichtung vorteilhaft ein Bewegungssystem, mittels welchem die Austragsförderer zumindest mit Bewegungskomponenten parallel und senkrecht zur Prozessraumachse bewegbar sind. Das System kann besonders gut umgesetzt werden, wenn die Prozessraumachse im Betrieb der Vorrichtung vertikal verläuft und die Einlasszone oben und die Auslasszone unten ist. In this context, the dispensing device advantageously comprises a movement system by means of which the discharge conveyors can be moved at least with movement components parallel and perpendicular to the process space axis. The system can be implemented particularly well if the process space axis runs vertically during operation of the device and the inlet zone is at the top and the outlet zone at the bottom.
Wenn die Gehäusesegmente als Materialbehälter ausgebildet sind, ist es günstig, wenn in einer Einlasszone ein leerer Materialbehälter in einer Befüllstation mit Material gefüllt werden kann und in einer Auslasszone mit nach der Behandlung erhaltenem Material gefüllter Materialbehälter geleert werden kann. If the housing segments are designed as material containers, it is advantageous if an empty material container can be filled with material in a filling station in an inlet zone and a material container filled with material obtained after the treatment can be emptied in an outlet zone.
Auch dies kann besonders gut umgesetzt werden, wenn die Prozessraumachse im Betrieb der Vorrichtung vertikal verläuft, wobei die Einlasszone dann unten und die Auslasszone dann oben ist und das Transportsystem für die Gehäusesegmente eine in der Einlasszone angeordnete Stützeinrichtung umfasst, mit welcher die Materialbehälter nach unten gesichert werden. This can also be implemented particularly well if the process space axis runs vertically during operation of the device, with the inlet zone then being at the bottom and the outlet zone then being at the top, and the transport system for the housing segments comprising a support device arranged in the inlet zone, with which the material containers are secured downwards become.
Eine gute Sicherung kann erreicht werden, wenn die Stützeinrichtung eine Zylindereinheit mit einem verfahrbaren Stützelement umfasst. Good security can be achieved if the support device comprises a cylinder unit with a movable support element.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen: Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Show in these:
Figur 1 einen Schnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur thermischen oder thermo-chemischen Behandlung von Material, bei welcher ein Prozessgehäuse aus Gehäusesegmenten aufgebaut ist; Figure 1 shows a section of a first exemplary embodiment of a device for the thermal or thermo-chemical treatment of material, in which a process housing is constructed from housing segments;
Figur 2 einen Schnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer solchen Vorrichtung; Figure 2 shows a section of a second exemplary embodiment of such a device;
Figuren 3a und 3b fünf Phasen A, B, C, D und E eines Zyklus zum Austausch von Gehäusesegmenten bei der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; Figures 3a and 3b five phases A, B, C, D and E of a cycle for replacing housing segments in the device according to the first exemplary embodiment;
Figuren 4a und 4b fünf Phasen A, B, C, D und E eines Zyklus zum Austausch von Gehäusesegmenten bei der Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; Figur 5 eine perspektivische Ansicht einer Fördervorrichtung, die bei der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt wird; Figures 4a and 4b five phases A, B, C, D and E of a cycle for replacing housing segments in the device according to the second exemplary embodiment; Figure 5 is a perspective view of a conveyor device used in the device according to the first embodiment;
Figur 6 eine Seitenansicht der Fördervorrichtung; Figure 6 is a side view of the conveyor device;
Figur 7 eine Stirnseitenansicht der Fördervorrichtung Figure 7 is a front view of the conveyor device
Figuren 8 bis 10 Schnitte der Fördervorrichtung gemäß den Schnittlinien Vlll-Vlll, IX- IX und X-X der Figuren 5 bis 7 bzw. IX-IX der Figur 10; Figures 8 to 10 sections of the conveyor device according to the section lines VIII-VIII, IX-IX and XX of Figures 5 to 7 and IX-IX of Figure 10;
Figuren 11 bis 13 Schnitte eines zweiten Ausführungsbeispiels der Fördervorrichtung , gemäß den Schnittlinien XI-XI, Xll-Xll und Xlll-Xlll der Figuren 5 bis 7 bzw. Xll-Xll der Figur 13. Figures 11 to 13 sections of a second exemplary embodiment of the conveyor device, according to the section lines XI-XI, Xll-Xll and Xlll-Xlll of Figures 5 to 7 or Xll-Xll of Figure 13.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein erstes und ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zur thermischen oder thermo-chemischen Behandlung von Material 12. Figures 1 and 2 show a first and a second exemplary embodiment of a device 10 for the thermal or thermo-chemical treatment of material 12.
Vorliegend wird die Vorrichtung 10 am Beispiel eines vertikalen Graphitierungsofens 14 beschrieben, welcher zur Herstellung von, hier polykristallinem, Graphit 16 für Anodenmaterial verwendet und nachfolgend lediglich als Ofen 14 bezeichnet wird. Alles dazu Gesagte gilt aber sinngemäß entsprechend auch allgemein oder sinngemäß entsprechend für die Vorrichtung 10, ohne dass dies zwingend mit der Graphitierung von Material 12 verknüpft sein muss. In the present case, the device 10 is described using the example of a vertical graphitization furnace 14, which is used for the production of, here polycrystalline, graphite 16 for anode material and is hereinafter referred to simply as furnace 14. However, everything that has been said also applies in general or analogously to the device 10, without this necessarily having to be linked to the graphitization of material 12.
Als Material 12, d.h. als Ausgangsmaterial, welches in dem Graphitierungsofen 14 behandelt wird, dient partikelförmiges graphitierbares Material. Graphitierbare Materialien enthalten Kohlenstoff, wobei es bei der Graphitierung zu einer Umwandlung von amorphem Kohlenstoff zu polykristallinen Graphit kommt. Beispiele für graphitierbare Materialen sind vor allem Nadelkoks, Petrolkoks, Naturgraphit sowie Braunkohle oder Steinkohle und gegebenenfalls auch Kunststoffe. Particulate graphitizable material serves as the material 12, i.e. as the starting material which is treated in the graphitization furnace 14. Graphitizable materials contain carbon, with graphitization converting amorphous carbon into polycrystalline graphite. Examples of materials that can be graphitized are, above all, needle coke, petroleum coke, natural graphite as well as lignite or hard coal and possibly also plastics.
Zunächst wird nun Figur 1 Bezug genommen, welche ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 zeigt. Der Ofen 14 umfasst ein Prozessgehäuse 18, das einen Prozessraum 20 begrenzt. Der Prozessraum 20 definiert eine Prozessraumachse 22, die eine axiale Prozessraumrichtung festlegt, was durch einen Pfeil angedeutet ist. Bei dem hier erläuterten vertikalen Ofen 14 verläuft die Prozessraumachse 22 vertikal. First, reference is now made to Figure 1, which shows a first exemplary embodiment of the device 10. The oven 14 includes a process housing 18 that delimits a process space 20. The process space 20 defines a process space axis 22, which defines an axial process space direction, which is indicated by an arrow. In the vertical furnace 14 explained here, the process space axis 22 runs vertically.
Das Prozessgehäuse 18 ist aus Gehäusesegmenten 24 aufgebaut, die lösbar aneinandergesetzt sind und von denen nur einige ein Bezugszeichen tragen. Die Gehäusesegmente 24 entlang der Prozessraumachse 22 aneinandergesetzt. Die Gehäusesegmente 24 sind aus Graphit gefertigt. The process housing 18 is made up of housing segments 24 which are detachably placed together and only some of which have a reference number. The housing segments 24 are placed together along the process space axis 22. The housing segments 24 are made of graphite.
Wie anhand eines mit 24a bezeichneten Gehäusesegments 24 veranschaulicht ist, hat jedes Gehäusesegment 24 eine umlaufende Gehäusemantelwand 26 und begrenzt einen Prozessraumabschnitt 28, der an beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäusesegments 24 offen ist. In der Praxis hat der Prozessraumabschnitt 28 einen konstanten kreisförmigen Querschnitt, was dann auch für den Prozessraum 20 gilt. As illustrated using a housing segment 24 designated 24a, each housing segment 24 has a circumferential housing jacket wall 26 and delimits a process space section 28 which is open on both opposite end faces of the housing segment 24. In practice, the process space section 28 has a constant circular cross section, which then also applies to the process space 20.
Bei nicht eigens gezeigten Abwandlungen können aber auch andere Querschnitte vorgesehen sein, insbesondere auch elliptische, rechteckige und speziell quadratische Querschnitte. In der Regel folgt die Querschnitts-Außenkontur eines Gehäusesegments 24 der Geometrie des Innenquerschnitts des Prozessraumabschnitts 28, kann jedoch auch hiervon abweichen. Beispielsweise kann ein im Querschnitt kreisrunder Prozessraumabschnitt 28 in einem Gehäusesegment 24 mit im Querschnitt quadratischer Außenkontur ausgebildet sein. However, in modifications not specifically shown, other cross-sections can also be provided, in particular elliptical, rectangular and especially square cross-sections. As a rule, the cross-sectional outer contour of a housing segment 24 follows the geometry of the inner cross-section of the process space section 28, but can also deviate from this. For example, a process space section 28 that is circular in cross section can be formed in a housing segment 24 with an outer contour that is square in cross section.
Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist jedes Gehäusesegment 24 als Gehäusehülse 30 ausgebildet, deren Gehäusemantelwand 26 einen Hohlzylinder, d.h. einen Hohlkreiszylinder, beschreibt und an beiden Stirnseiten offen ist. Auch das Bezugszeichen 30 ist der Übersichtlichkeit halber nur bei dem Gehäusesegment 24a vergeben. In the first exemplary embodiment according to FIG. 1, each housing segment 24 is designed as a housing sleeve 30, the housing jacket wall 26 of which describes a hollow cylinder, i.e. a hollow circular cylinder, and is open on both end faces. For the sake of clarity, the reference number 30 is only assigned to the housing segment 24a.
In der Praxis kann eine solche Gehäusehülse 30 eine Wandstärke zwischen 7mm und 18mm bei einem Außendurchmesser zwischen 120mm und 240mm haben. Konkret sind beispielsweise eine Wandstärke von 10mm bei einem Außendurchmesser von 120mm oder 180mm und eine Wandstärke von 15mm bei einem Außendurchmesser von 240mm umsetzbar. Die axiale Erstreckung der Gehäusehülse 30 kann dabei bis zu 1600mm betragen. Die Relationen von Wandstärke, Durchmesser und Axialerstreckung können jedoch auch hiervon abweichen. In practice, such a housing sleeve 30 can have a wall thickness between 7mm and 18mm with an outer diameter between 120mm and 240mm. Specifically, for example, a wall thickness of 10mm with an outside diameter of 120mm or 180mm and a wall thickness of 15mm with an outside diameter of 240mm implementable. The axial extent of the housing sleeve 30 can be up to 1600mm. However, the relationships between wall thickness, diameter and axial extent can also deviate from this.
Figur 1 veranschaulicht die Verhältnisse bei Gehäusehülsen 30 mit entsprechend kürzerer Axialerstreckung. Figure 1 illustrates the conditions for housing sleeves 30 with a correspondingly shorter axial extension.
Das Prozessgehäuse 18 erstreckt sich durch eine Durchgangsöffnung 32 einer oberen Deckenwand 34 und durch eine Durchgangsöffnung 36 einer unteren Bodenwand 38 eines Isolationsgehäuses 40 aus beispielsweise Stahlblech derart hindurch, das das Prozessgehäuse 18 mit einem oberen Endabschnitt 18a nach oben und mit einem unteren Endabschnitt 18b nach unten aus dem Isolationsgehäuse 40 herausragt. An der Deckenwand 34 und der Bodenwand 38 des Isolationsgehäuses 40 sind ringförmige Isolationselemente 42, vorzugsweise aus Graphithartfilz vorgesehen. The process housing 18 extends through a through opening 32 of an upper ceiling wall 34 and through a through opening 36 of a lower bottom wall 38 of an insulation housing 40 made of, for example, sheet steel in such a way that the process housing 18 has an upper end section 18a upwards and a lower end section 18b downwards protrudes from the insulation housing 40. Annular insulation elements 42, preferably made of hard graphite felt, are provided on the top wall 34 and the bottom wall 38 of the insulation housing 40.
Die Durchgangsöffnungen 32 und 36 der Deckenwand 34 bzw. der Bodenwand 38 sind gegen die Außenumgebung strömungsdicht, was hier nicht eigens gezeigt ist. The through openings 32 and 36 of the top wall 34 and the bottom wall 38 are flow-tight to the outside environment, which is not specifically shown here.
Von der Deckenwand 34 bis zur Bodenwand 38 des Isolationsgehäuses 40 erstreckt sich ein Schutzgehäuse 44 aus Graphit, beispielsweise ein Schutzrohr, für das Prozessgehäuse 18 in der Weise, dass zwischen dem Prozessgehäuse 18 und dem Schutzgehäuse 44 ein Ringraum 46 ausgebildet ist, der oben und unten zu den Durchgangsöffnungen 32 und 36 der Deckenwand 34 bzw. der Bodenwand 38 hin offen ist. A protective housing 44 made of graphite, for example a protective tube, for the process housing 18 extends from the top wall 34 to the bottom wall 38 of the insulation housing 40 in such a way that an annular space 46 is formed between the process housing 18 and the protective housing 44, which is at the top and bottom is open to the through openings 32 and 36 of the top wall 34 and the bottom wall 38, respectively.
Bei nicht eigens gezeigten Abwandlungen können auch mehrere Schutzgehäuse vorhanden sein bzw. ein Schutzgehäuse mehrere Prozessgehäuse 18 aufnehmen, so dass mehrere Prozessgehäuse 18 parallel betrieben werden können. In modifications not specifically shown, several protective housings can also be present or a protective housing can accommodate several process housings 18, so that several process housings 18 can be operated in parallel.
Radial außen neben dem Schutzgehäuse 44 ist ein Isolations-Ringraum 48 ausgebildet, der durch das Schutzgehäuse 44, das Isolationsgehäuse 40 und die Isolationselemente 42 begrenzt ist. Dieser Isolations-Ringraum 48 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mit Ruß gefüllt. Bei der Vorrichtung 10 gibt es einen Kernprozessabschnitt 50, in dem das Prozessgehäuse 18 einen Kernprozessraum 52 definiert. An insulating annular space 48 is formed radially on the outside next to the protective housing 44 and is delimited by the protective housing 44, the insulating housing 40 and the insulating elements 42. This insulation annular space 48 is filled with soot in the present exemplary embodiment. In the device 10 there is a core process section 50 in which the process housing 18 defines a core process space 52.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel definiert derjenige Abschnitt des Prozessgehäuses 18, der radial von dem Schutzgehäuse 44 umgeben ist, den Kernprozessabschnitt 50 der Vorrichtung 10, der zugehörige Abschnitt des Prozessraumes 20 in diesem Kernprozessabschnitt 50 entspricht dem Kernprozessraum 52. Unabhängig von dem Schutzgehäuse 44 ist der Kernprozessabschnitt 50 zwischen den beiden Endabschnitten 18a und 18b des Prozessgehäuses 18 angeordnet. In the present exemplary embodiment, that section of the process housing 18 that is radially surrounded by the protective housing 44 defines the core process section 50 of the device 10, the associated section of the process space 20 in this core process section 50 corresponds to the core process space 52. The core process section 50 is independent of the protective housing 44 arranged between the two end sections 18a and 18b of the process housing 18.
Mit Hilfe eines Schutzgassystems 54 werden der Ringraum 46, der das Prozessraumgehäuse 18 umgibt, und der Isolations-Ringraum 48 mit einem Schutzgas durchströmt. Das Schutzgas ist erforderlich, da die Graphitierung des graphitierbaren Materials 12 in einer Inertgasatmosphäre erfolgt, die in dem Prozessraum 20 vorliegt. Als Schutzgas wird in der Regel dasselbe Gas wie das Inertgas verwendet, so dass auf beiden Seiten des Prozessraumgehäuses 18 die gleiche Gasart vorliegt. Es können jedoch auch unterschiedliche Gase als Schutzgas und als Inertgas verwendet werden, wobei auch das Schutzgas inert sein muss. Als Schutzgas und/oder als Inertgas können beispielsweise Argon, Stickstoff oder Helium oder ein Gemisch davon verwendet werden. With the help of a protective gas system 54, the annular space 46, which surrounds the process space housing 18, and the insulation annular space 48 are flowed through with a protective gas. The protective gas is required because the graphitization of the graphitizable material 12 takes place in an inert gas atmosphere which is present in the process space 20. As a rule, the same gas as the inert gas is used as the protective gas, so that the same type of gas is present on both sides of the process chamber housing 18. However, different gases can also be used as protective gas and as inert gas, although the protective gas must also be inert. For example, argon, nitrogen or helium or a mixture thereof can be used as a protective gas and/or as an inert gas.
Das Schutzgassystem 54 umfasst hierfür nicht eigens gezeigte Schutzgas-Einlassanschlüsse am oberen und unteren Ende des Isolationsgehäuses und einen oder mehrere Schutzgas-Auslassanschlüsse, so dass Schutzgas kontinuierlich durch die Ringräume strömen und als Abgas abgeführt werden kann. Für die Förderung von Schutzgas, Inertgas oder Abgas erforderlicher Förderkomponenten wie Gebläse, Gaspumpen und dergleichen und zugehörige Leitungen sowie Steuereinrichtungen sind der Einfachheit halber nicht eigens gezeigt. The protective gas system 54 includes protective gas inlet connections (not specifically shown) at the top and bottom of the insulation housing and one or more protective gas outlet connections so that protective gas can flow continuously through the annular spaces and be discharged as exhaust gas. For the sake of simplicity, delivery components such as fans, gas pumps and the like and associated lines and control devices required for the delivery of protective gas, inert gas or exhaust gas are not specifically shown.
Drüber hinaus ist eine nur allgemein mit 56 bezeichnete Gehäuse-Kühleinrichtung zum Schutz der Gehäusekomponenten vorhanden, die als Wasserkühlung konzeptioniert ist, wie es an und für sich bekannt ist. Die Vorrichtung 10 weist eine Einlasszone 58 und eine Auslasszone 60 auf, wobei bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Einlasszone 58 vertikal oben und die Auslasszone 60 vertikal unten angeordnet ist. In addition, there is a housing cooling device, generally designated 56, to protect the housing components, which is designed as water cooling, as is known per se. The device 10 has an inlet zone 58 and an outlet zone 60, with the inlet zone 58 being arranged vertically at the top and the outlet zone 60 being arranged vertically at the bottom in the present exemplary embodiment.
In der Einlasszone 58 definiert das dort endständige Gehäusesegment 24 ein Eingangs- Gehäusesegment 24.1 des Prozessgehäuses 18. In der Auslasszone 60 definiert das dort endständige Gehäusesegment 24 ein Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 In the inlet zone 58, the housing segment 24 at the end defines an input housing segment 24.1 of the process housing 18. In the outlet zone 60, the housing segment 24 at the end there defines an output housing segment 24.2
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Eingangs-Gehäusesegment 24.1 mit einer Zuführeinrichtung 62 für das graphitierbare Material 12 verbindbar bzw. verbunden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst diese Zuführeinrichtung 62 einen Zuführförderer 64, dessen Eingangsseite 66 aus einem nicht eigens gezeigten Materialreservoir mit dem Material 12 gespeist wird und dessen Ausgangsseite 68 mit dem Eingangs-Gehäusesegment 24.1 verbunden ist. Das Eingangs-Gehäusesegment 24.1 ist dabei das vertikal oberste der Gehäusesegmente 24 des Prozessgehäuses 18. In the present exemplary embodiment, the input housing segment 24.1 can be connected or is connected to a feed device 62 for the graphitizable material 12. In the present exemplary embodiment, this feed device 62 comprises a feed conveyor 64, the input side 66 of which is fed with the material 12 from a material reservoir not specifically shown and the output side 68 of which is connected to the input housing segment 24.1. The input housing segment 24.1 is the vertically uppermost of the housing segments 24 of the process housing 18.
Das Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 des Prozessgehäuses 18 in der Auslasszone 60 ist mit einer Abgabeeinrichtung 70 verbunden, mit der das hergestellte Material, hier das polykristalline Graphit 16, aus dem Prozessgehäuse 18 abgeführt wird. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Abgabeeinrichtung 70 einen ersten Austragsförderer 72.1 und einen zweiten Austragsförderer 72.2, die im Wechsel mit dem Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 gekoppelt werden können. Die beiden Austragsförderer 72.1, 72.2 werden im Wechsel betrieben; hierauf wird weiter unten nochmals im Detail eingegangen. Bei der in Figur 1 gezeigten Konfiguration ist das Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 mit der Eingangsseite 74 des ersten Austragsförderers 72.1 verbunden. Eine Ausgangsseite 76 des Aus- tragsförderers 72 gibt das Material 16 ab. Das Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 ist in dieser Konfiguration das vertikal unterste Gehäusesegment 24 des Prozessgehäuses 18. The output housing segment 24.2 of the process housing 18 in the outlet zone 60 is connected to a delivery device 70 with which the material produced, here the polycrystalline graphite 16, is removed from the process housing 18. In the present exemplary embodiment, the dispensing device 70 comprises a first discharge conveyor 72.1 and a second discharge conveyor 72.2, which can be alternately coupled to the output housing segment 24.2. The two discharge conveyors 72.1, 72.2 are operated alternately; This will be discussed again in detail below. In the configuration shown in Figure 1, the output housing segment 24.2 is connected to the input side 74 of the first discharge conveyor 72.1. An output side 76 of the discharge conveyor 72 delivers the material 16. In this configuration, the output housing segment 24.2 is the vertically lowest housing segment 24 of the process housing 18.
Die vertikale Erstreckung Austragsförderer 72.1, 72.2 ist gleich so groß wie oder kleiner als die vertikale Erstreckung der Gehäusesegmente 24. The vertical extent of the discharge conveyor 72.1, 72.2 is equal to or smaller than the vertical extent of the housing segments 24.
Allgemein ausgedrückt, umfasst die Vorrichtung 10 ein Fördersystem 80, welches derart eingerichtet ist, dass das Material 12 durch den Kernprozessabschnitt 50 förderbar ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst dieses Fördersystem 80 die Zuführeinrichtung 62, hier mit dem Zuführförderer 64, und die Abgabeeinrichtung 70, hier mit den Aus- tragsförderern 72.1, 72.2. Generally speaking, the device 10 includes a conveyor system 80 which is set up such that the material 12 can be conveyed through the core process section 50. In the present exemplary embodiment, this conveyor system 80 includes the feed device 62, here with the feed conveyor 64, and the delivery device 70, here with the discharge conveyors 72.1, 72.2.
Der Zuführförderer 64 und die beiden Austragsförderer 72.1, 72.2 sind derart eingerichtet, dass eine gasdichte Verbindung zum Prozessgehäuse 18 ausgebildet werden kann und auch die Förderung unter Ausschluss der Umgebungsatmosphäre erfolgen kann. The feed conveyor 64 and the two discharge conveyors 72.1, 72.2 are set up in such a way that a gas-tight connection to the process housing 18 can be formed and the conveyance can also take place with the exclusion of the ambient atmosphere.
Figur 1 veranschaulicht den Zuführförderer 64 und die Austragsförderer 72.1, 72.2 als Schneckenförderer 78, auf welche weiter unten mit Bezug auf die Figuren 5 bis 10 nochmals eingegangen wird. Die Figuren 11 bis 13, auf die ebenfalls weiter unten eingegangen werden wird, zeigen als Alternative einen Walzenförderer 82. Es kommen darüber hinaus noch andere Förderkonzepte in Betracht, wie beispielsweise Zellenradschleusen, Doppelklappensysteme in Verbindung mit zum Beispiel einem Förderband oder einer Vibrationsrinne oder dergleichen. Figure 1 illustrates the feed conveyor 64 and the discharge conveyors 72.1, 72.2 as screw conveyors 78, which will be discussed again below with reference to Figures 5 to 10. Figures 11 to 13, which will also be discussed further below, show a roller conveyor 82 as an alternative. Other conveying concepts also come into consideration, such as rotary valves, double flap systems in conjunction with, for example, a conveyor belt or a vibrating trough or the like.
Wie oben angesprochen, herrscht in dem Prozessraum 20 eine Inertgasatmosphäre. Das Inertgas wird dem Prozessraum 20 mittels der Abgabeeinrichtung 70 unten über die Auslasszone 60 zugeführt und mittels der Zuführeinrichtung 62 oben über die Einlasszone 56 abgesaugt, so dass das von oben nach unten durch den Prozessraum 20 geführte Material im Gegenstrom von Inertgas durchströmt wird. As mentioned above, there is an inert gas atmosphere in the process space 20. The inert gas is supplied to the process space 20 at the bottom via the outlet zone 60 by means of the delivery device 70 and is sucked off at the top via the inlet zone 56 by means of the feed device 62, so that the material guided from top to bottom through the process space 20 is flowed through in countercurrent by inert gas.
Entsprechende Inertgas-Anschlüsse bei der Abgabeeinrichtung 70 und der Zuführeinrichtung 62 sind in den Figuren 1, 3a und 3b der Einfachheit halber nicht gezeigt. Corresponding inert gas connections at the delivery device 70 and the feed device 62 are not shown in Figures 1, 3a and 3b for the sake of simplicity.
Mit Hilfe einer Heizeinrichtung 84 wird der Prozessraum 20 zumindest im Kernprozessraum 52 für den Graphitierungsvorgang auf etwa 2.200 °C bis etwa 3.200 °C, vorzugsweise auf etwa 3.000 °C erhitzt. Dabei wird mit der Heizeinrichtung 84 das Prozessgehäuse 18 und beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Gehäusesegmente 24 aufgeheizt. Für diesen Zweck wird das Prozessgehäuse 18 aus einer Stromquelle 86 mit elektrischer Spannung beaufschlagt. Am oberen Endabschnitt 18a des Prozessgehäuses 18 ist hierfür ein erster Kontaktbereich 88.1 und am unteren Endabschnitt 18b des Prozessgehäuses 18 ist ein zweiter Kontaktbereich 88.2 für die elektrische Kontaktierung des Prozessgehäuses 18 vorhanden. Allgemein ausgedrückt sind die Kontaktbereiche 88.1, 88.2 außerhalb des Kernprozessabschnitts 50 angeordnet. In diesen Kontaktbereichen 88.1 und 88.2 sind elektrische Kontakte 90 vorhanden, die über nicht gesondert bezeichnete elektrische Leitungen mit der Stromquelle 86 verbunden sind. With the help of a heating device 84, the process space 20 is heated, at least in the core process space 52, to approximately 2,200 ° C to approximately 3,200 ° C, preferably to approximately 3,000 ° C, for the graphitization process. The process housing 18 and, in the present exemplary embodiment, the housing segments 24 are heated with the heating device 84. For this purpose, the process housing 18 is supplied with electrical voltage from a power source 86. At the upper end section 18a of the process housing 18 there is a first contact area 88.1 and at the lower end section 18b of the process housing 18 there is a second contact area 88.2 for the electrical contacting of the process housing 18. Generally speaking, the contact areas 88.1, 88.2 are arranged outside the core process section 50. In these contact areas 88.1 and 88.2 there are electrical contacts 90 which are connected to the power source 86 via electrical lines that are not specifically designated.
Die Heizeinrichtung 84 ist allgemein ausgedrückt so eingerichtet, dass das Prozessgehäuse 18 als solches aufheizbar ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Prozessgehäuse 18 durch Heizkontakte 90 aufheizbar ist, die das Prozessgehäuse 18 unmittelbar und direkt kontaktieren können. Dies bedeutet, dass die Energiezufuhr unmittelbar auf das Prozessgehäuse 18 erfolgt und dieses nicht mittelbar durch Wärmeübertragung aufgeheizt wird. In general terms, the heating device 84 is set up so that the process housing 18 as such can be heated. This is achieved in that the process housing 18 can be heated by heating contacts 90, which can contact the process housing 18 directly and directly. This means that the energy is supplied directly to the process housing 18 and this is not heated indirectly through heat transfer.
Zur Unterstützung dieser Aufheizung des Prozessgehäuses 18 als solches kann bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung eine Sekundär- oder Unterstützungs-Heizeinrichtung vorgesehen sein. Beispielsweise kann hierfür ein Heizrohr bzw. Heizgehäuse aus Graphit zwischen dem Prozessgehäuse 18 und dem Schutzgehäuse 44 angeordnet sein, welches permanent elektrisch aufgeheizt wird. To support this heating of the process housing 18 as such, a secondary or backup heating device can be provided in a modification not specifically shown. For example, a heating pipe or heating housing made of graphite can be arranged between the process housing 18 and the protective housing 44, which is permanently electrically heated.
Beim vorliegend beschrieben Ausführungsbeispiel definiert der Bereich zwischen der Deckenwand 34 des Isolationsgehäuses 40 und der Zuführeinrichtung 62 den ersten Kontaktbereich 88.1 und definiert der Bereich zwischen der Bodenwand 38 des Isolationsgehäuses 40 und der Abgabeeinrichtung 70 definiert den zweiten Kontaktbereich 88.2. In the exemplary embodiment described here, the area between the top wall 34 of the insulation housing 40 and the feed device 62 defines the first contact area 88.1 and the area between the bottom wall 38 of the insulation housing 40 and the delivery device 70 defines the second contact area 88.2.
In jedem Kontaktbereich 88.1, 88.2 gibt es zwei Gruppen von Kontakten 90. Eine erste Gruppe definiert Haltekontakte 92 und eine zweite Gruppe definiert Transportkontakte 94. In beiden Kontaktbereichen 88.1, 88.2 sind die Haltekontakte 92 und die Transportkontakte 94 jeweils in Umfangsrichtung radial um das Prozessgehäuse 18 herum angerordnet, wobei auf Grund des Schnittes jeweils zwei Haltekontakte 92 und jeweils zwei Transportkontakte 94 zu erkennen sind. In der Praxis sind vorzugsweise jeweils zwei oder vier und gegebenenfalls sechs Haltekontakte 92 und zwei oder vier und gegebenenfalls sechs Transportkontakte 94 vorhanden. Die Haltekontakte 92 und Transportkontakte 94 sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie mit einem nicht gesondert mit einem Bezugszeichen versehenen Kontaktbereich flächig an der Außenmantelfläche der Gehäusesegmente 24 anliegen, wenn Sie ein Gehäusesegment 24 kontaktieren. Im Falle einer im Querschnitt kreisrunden Außenmantelfläche der Gehäusesegmente 24 hat der Kontaktbereich jeweils einen bogenförmigen Verlauf. In each contact area 88.1, 88.2 there are two groups of contacts 90. A first group defines holding contacts 92 and a second group defines transport contacts 94. In both contact areas 88.1, 88.2, the holding contacts 92 and the transport contacts 94 are each radial in the circumferential direction around the process housing 18 arranged around, with two holding contacts 92 and two transport contacts 94 each being visible due to the cut. In practice, two or four and possibly six holding contacts 92 and two or four and possibly six transport contacts 94 are preferably present. The holding contacts 92 and transport contacts 94 are preferably designed in such a way that they lie flat against the outer lateral surface of the housing segments 24 with a contact area that is not separately provided with a reference number when they contact a housing segment 24. In the case of an outer lateral surface of the housing segments 24 that is circular in cross section, the contact area has an arcuate shape.
Sowohl die Haltekontakte 92 als auch die Transportkontakte 94 können mit Hilfe eines Antriebssystems 96 motorisch bewegt werden, wobei der Übersicht halber keine für die Bewegung notwendigen Komponenten wie Motoren, Führungen oder dergleichen eigens gezeigt sind. Both the holding contacts 92 and the transport contacts 94 can be moved by motor with the aid of a drive system 96, although for the sake of clarity no components necessary for the movement such as motors, guides or the like are specifically shown.
Das Antriebssystem 96 ist derart eingerichtet, dass die elektrischen Kontakte 90, d.h. sowohl die Haltekontakte 92 als auch die Transportkontakte 94, in radialer Richtung auf das Prozessgehäuse 18 zu oder von diesem weg bewegt werden können und hierdurch entweder in eine Kontaktposition in Kontakt mit dem Prozessgehäuse 18 gebracht oder in einer Freigabeposition von dem Prozessgehäuse 18 gelöst werden. The drive system 96 is set up such that the electrical contacts 90, i.e. both the holding contacts 92 and the transport contacts 94, can be moved in the radial direction towards or away from the process housing 18 and thereby either into a contact position in contact with the process housing 18 brought or released from the process housing 18 in a release position.
Außerdem ist das Antriebssystem 96 derart eingerichtet, dass die Transportkontakte 94 in beide Richtungen der Prozessraumachse 22 zwischen jeweils einer oberen Stellung und einer unteren Stellung auf das Isolationsgehäuse 40 zu oder von diesem weg bewegt werden können. In addition, the drive system 96 is set up in such a way that the transport contacts 94 can be moved toward or away from the insulation housing 40 in both directions of the process space axis 22 between an upper position and a lower position.
In beiden Kontaktbereichen 88.1, 88.2 sind die Transportkontakte 94 in Richtung der Prozessraumachse 22 betrachtet jeweils auf der vom Kernprozessabschnitt 50 abliegenden Seite der Haltekontakte 92 angeordnet. In both contact areas 88.1, 88.2, the transport contacts 94 are arranged on the side of the holding contacts 92 remote from the core process section 50, viewed in the direction of the process space axis 22.
Die Haltekontakte 92 und die Transportkontakte 94 werden mit Hilfe eines Kontakt-Kühlsystems 98 gekühlt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Kontakt-Kühlsystem 98 als Fluidkühlung 100, insbesondere eine Wasserkühlung, konzeptioniert, wozu die Haltekontakte 92 und die Transportkontakte 94 innere Fluidkanäle aufweisen, die nur allgemein durch das Bezugszeichen 102 angedeutet sind und die von einem Kühlfluid durchströmt werden können. Die Fluidkanäle 102 der Haltekontakte 92 und der Transportkontakte 94 sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel durch externe Fluidleitungen 104 fluidisch verbunden. Durch einen Zufluss-Pfeil 106 und einen Abfluss-Pfeil 108 ist in Figur 1 veranschaulicht, dass ein Kühlfluid beispielsweise einem ersten Haltekontakt 92 zugeführt wird und dieses durch- ström, hiernach auf dem Weg über eine Fluidleitung zu einem Transportkontakt 94 gelangt und diese durchströmt, dann die übrigen Kontakte 92, 94 durchströmt, um final wieder durch einen Haltekontakt 92 zu fließen und von dort abgeführt wird. Andere Durchströmungsabfolgen sind möglich. The holding contacts 92 and the transport contacts 94 are cooled using a contact cooling system 98. In the present exemplary embodiment, the contact cooling system 98 is designed as a fluid cooling system 100, in particular a water cooling system, for which purpose the holding contacts 92 and the transport contacts 94 have internal fluid channels, which are only generally indicated by the reference number 102 and through which a cooling fluid can flow. In the present exemplary embodiment, the fluid channels 102 of the holding contacts 92 and the transport contacts 94 are fluidly connected by external fluid lines 104. An inflow arrow 106 and an outflow arrow 108 illustrate in Figure 1 that a cooling fluid is supplied, for example, to a first holding contact 92 and flows through it, then reaches a transport contact 94 on the way via a fluid line and flows through it, then flows through the remaining contacts 92, 94 in order to finally flow again through a holding contact 92 and is discharged from there. Other flow sequences are possible.
Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Abgabeeinrichtung 70 ein Bewegungssystem 110 für die beiden hier vorhandenen Austragsförderer 72.1 und 72.2. Das Bewegungssystem 110 ist derart eingerichtet, dass die beiden Austragsförderer 72.1 und 72.2 jeweils parallel sowie senkrecht zur Prozessraumachse 22 bewegt werden können. Eine Bewegung der beiden Austragsförderer 72.1, 72.2 kann dabei unabhängig voneinander erfolgen. Auch im Zusammenhang mit dem Bewegungsystem 110 sind der Übersicht halber keine für die Bewegung notwendigen Komponenten wie Motoren, Führungen oder dergleichen eigens gezeigt. In the exemplary embodiment shown in Figure 1, the dispensing device 70 comprises a movement system 110 for the two discharge conveyors 72.1 and 72.2 present here. The movement system 110 is set up in such a way that the two discharge conveyors 72.1 and 72.2 can each be moved parallel and perpendicular to the process space axis 22. A movement of the two discharge conveyors 72.1, 72.2 can take place independently of one another. For the sake of clarity, no components necessary for the movement such as motors, guides or the like are specifically shown in connection with the movement system 110.
Im Laufe der Betriebszeit verschleißt das Prozessgehäuse 18 und muss zu gegebener Zeit nach einer bestimmten Betriebsdauer ausgetauscht werden. Auf Grund der Segmentierung und den Aufbau des Prozessgehäuses 18 durch die Gehäusesegmente 24 kann das Prozessgehäuse 18 bei dem Ofen 14 segmentweise im laufenden Betrieb ausgetaucht werden. Dabei werden die Gehäusesegmente 24 im Umlauf ausgetauscht. Over the course of operation, the process housing 18 wears out and must be replaced in due course after a certain period of operation. Due to the segmentation and the structure of the process housing 18 by the housing segments 24, the process housing 18 can be replaced in segments in the furnace 14 during ongoing operation. The housing segments 24 are replaced in circulation.
Unter einem Austausch von Gehäusesegmenten 24 ist dabei grundsätzlich zu verstehen, dass ein Gehäusesegment 24 von dem Prozessgehäuse 18 entfernt und im Austausch dafür ein Gehäusesegment 24 dem Prozessgehäuse 18 hinzugefügt wird. An exchange of housing segments 24 is basically understood to mean that a housing segment 24 is removed from the process housing 18 and in exchange for this a housing segment 24 is added to the process housing 18.
Insbesondere muss der Ofen 14 zu diesem Zweck nicht heruntergefahren und nach dem Austausch eines Gehäusesegmentes 24 wieder aufgeheizt werden. Für diesen Zweck können die Gehäusesegmente 24 des Prozessgehäuses 18 durch den Kernprozessabschnitt 50 der Vorrichtung 10 hindurch bewegt werden, wozu die Vorrichtung 10 ein Transportsystem 112 umfasst. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Transportsystem 112 als Hautkomponenten die Haltekontakte 92 und die Transportkontakte 94 mit deren zugehörigem Antriebssystem 96. Wie weiter unten noch erläutert wird, arbeiten das Transportsystem 112 und das Bewegungssystem 110 der Abgabeeinrichtung 70 mit aufeinander abgestimmten Bewegungen der Gehäusesegmente 24 einerseits und der Austragsförderer 72.1, 72.2 andererseits zusammen. In particular, the oven 14 does not have to be shut down for this purpose and heated up again after a housing segment 24 has been replaced. For this purpose, the housing segments 24 of the process housing 18 can be moved through the core process section 50 of the device 10, for which purpose the device 10 comprises a transport system 112. In the present exemplary embodiment, the transport system 112 includes the holding contacts 92 and the transport contacts 94 with their associated drive system 96 as skin components. As will be explained further below, the transport system 112 and the movement system 110 of the dispensing device 70 work with coordinated movements of the housing segments 24 on the one hand and on the other Discharge conveyors 72.1, 72.2 on the other hand together.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel des Ofens 14 nach Figur 1 erfolgt solch ein Austausch nach einer bestimmten Betriebsdauer, die für die Gehäusesegmente 24 festgelegt ist. Dabei wird ein verschlissenes Gehäusesegment 24 in der Auslasszone 60 von dem Prozessgehäuse 18 entnommen und ein neues Gehäusesegment 24, das in der Regel noch keine Betriebszeit hat, in der Einlasszone 58 dem Prozessgehäuse 18 hinzugefügt, wie es unten anhand der Figuren 3a, 3b erläutert wird. In the first exemplary embodiment of the oven 14 according to FIG. 1, such an exchange takes place after a certain operating period, which is fixed for the housing segments 24. A worn housing segment 24 in the outlet zone 60 is removed from the process housing 18 and a new housing segment 24, which generally does not yet have any operating time, is added to the process housing 18 in the inlet zone 58, as will be explained below with reference to Figures 3a, 3b .
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10, bei dem Komponenten und Bauteile, die denjenigen der Vorrichtung 10 beim ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 funktionsgemäß entsprechen, dieselben Bezugszeichen tragen. Es gilt das bislang Gesagte sinngemäß entsprechend. Figure 2 shows a second exemplary embodiment of the device 10, in which components and components that functionally correspond to those of the device 10 in the first exemplary embodiment according to Figure 1 have the same reference numerals. What has been said so far applies accordingly.
Bei dieser Vorrichtung 10 ist das Prozessgehäuse 18 anders ausgebildet als bei der Vorrichtung 10 gemäß Figur 1. Konkret sind die Gehäusesegmente 24 nicht als an beiden Stirnseiten offene Gehäusehülsen 30, sondern als Materialbehälter 114 ausgebildet, die zwar ebenfalls eine umlaufenden Gehäusemantelwand 26 aufweisen, außerdem aber noch eine Bodenwand 116 umfassen. Gegebenenfalls kann die Bodenwand 116 lösbar sein, in der Praxis ist aber die Bodenwand 116 mit der Gehäusemantelwand 26, gegebenenfalls auch einstückig, verbunden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Materialbehälter 114 in dieser Form als Materialtiegel ausgebildet. In this device 10, the process housing 18 is designed differently than in the device 10 according to FIG also include a bottom wall 116. If necessary, the bottom wall 116 can be detachable, but in practice the bottom wall 116 is connected to the housing jacket wall 26, possibly also in one piece. In the present exemplary embodiment, the material containers 114 are designed in this form as material crucibles.
Die Abmessungen und Geometrien der Materialbehälter 114 können verhältnismäßig stark variieren. In der Praxis kann die Gehäusemantelwand 26 bei solchen Materialbehältern 114 eine Wandstärke zwischen 7mm und 18mm haben, wobei die Bodenwand 116 ein Dicke von 10mm bis 45mm haben kann. Es haben sich verschiedenen Tiegelkonzepte als geeignet erwiesen. Hierbei kann ein Materialbehälter 114 insbesondere auch als Langtiegel ausgebildet sein und bei einer konkreten Ausführungsform beispielsweise eine Länge von 3000mm, eine Breite von demgegenüber nur 213mm und eine Höhe von 330mm haben.The dimensions and geometries of the material containers 114 can vary relatively widely. In practice, the housing jacket wall 26 in such material containers 114 can have a wall thickness between 7mm and 18mm, with the bottom wall 116 having a thickness can have from 10mm to 45mm. Various crucible concepts have proven to be suitable. Here, a material container 114 can in particular be designed as a long crucible and, in a specific embodiment, for example have a length of 3000mm, a width of only 213mm and a height of 330mm.
In diesem Fall beträgt die Wandstärke vorzugsweise 15mm und hat die Bodenwand 116 vorzugsweise eine Dicke von 40mm. Figur 2 veranschaulicht bei einem Langtiegel entsprechend einen Schnitt quer zu dessen Langerstreckung. In this case, the wall thickness is preferably 15mm and the bottom wall 116 preferably has a thickness of 40mm. Figure 2 illustrates a section transverse to the long extension of a long crucible.
Bei Konzepten mit einer eher quadratischen Bodenwand 116 bzw. Grundfläche konnten mit Abmessungen von Länge und Breite von jeweils 500mm und einer Höhe von 100mm gute Ergebnisse erzielt werden, wobei eine Unterteilung in vier Quadranten-Teilräume durch innere Zwischenwände vorgesehen ist. Hierbei ist eine verhältnismäßig dünne Bodenwand 116 mit einer Dicke von 15mm einsetzbar. Bei einem alternativen Ansatz wurde durch innere Zwischenwände eine Matrix von zum Beispiel 5x5 Teilräumen aufgebaut und bei gleicher Grundfläche eine Höhe von 1.000mm realisiert. In diesem Fall sollte die Bodenwand eine Dicke von 30m haben. In concepts with a more square floor wall 116 or base area, good results could be achieved with dimensions of length and width of 500mm each and a height of 100mm, with a division into four quadrant sub-spaces using internal partition walls. A relatively thin bottom wall 116 with a thickness of 15mm can be used here. In an alternative approach, a matrix of, for example, 5x5 sub-rooms was built up through internal partition walls and a height of 1,000mm was achieved with the same floor area. In this case the bottom wall should have a thickness of 30m.
Es sei betont, dass diese Abmessungen und Geometrien - ebenso wie oben bei den Gehäusehülsen 30 - nur exemplarisch die Variabilität der Abmessungen und Geometrien der Gehäusesegmente 24 veranschaulichen sollen. It should be emphasized that these dimensions and geometries - just as above with the housing sleeves 30 - are only intended to illustrate the variability of the dimensions and geometries of the housing segments 24 by way of example.
Bei einen solchen Materialbehälter 114 ist der zugehörige Prozessraumabschnitt 28 somit sowohl durch die umlaufende Gehäusewand 26 als auch durch die Bodenwand 116 begrenzt. Bei zwei entlang der Prozessraumachse 22 unmittelbar benachbarten Gehäusesegmente 24 sind die Prozessraumabschnitte 28 somit durch die Bodenwand 116 des oberen der beiden Gehäusesegmente 24 voneinander getrennt. Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann ein Materialbehälter 114 ergänzend einen lösbaren Deckel umfassen. In the case of such a material container 114, the associated process space section 28 is thus delimited both by the circumferential housing wall 26 and by the bottom wall 116. In the case of two housing segments 24 that are immediately adjacent along the process space axis 22, the process space sections 28 are thus separated from one another by the bottom wall 116 of the upper of the two housing segments 24. In a modification not specifically shown, a material container 114 may additionally include a detachable lid.
Der Kern prozess raum 52 des Prozessgehäuses 18 ist durch die Prozessraumabschnitte 28 derjenigen Materialbehälter 114 definiert, die sich im Kernprozessabschnitt 50 des Ofens 14 befinden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Material 12 dadurch durch den Kernprozessabschnitt 50 gefördert, dass die Gehäusesegmente 24, d.h. hier die Materialbehälter 114, mittels des Transportsystems 112 durch den Kernprozessabschnitt 50 transportiert werden. In diesem Sinne gibt es also auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 allgemein ausgedrückt das Fördersystem 80, welches derart eingerichtet ist, dass das Material 12 durch den Kernprozessabschnitt 50 förderbar ist; dessen Funktion wird dabei durch das Transportsystem 112 erfüllt. The core process space 52 of the process housing 18 is defined by the process space sections 28 of those material containers 114 that are located in the core process section 50 of the furnace 14. In this exemplary embodiment, the material 12 is conveyed through the core process section 50 in that the housing segments 24, ie here the material containers 114, are transported through the core process section 50 by means of the transport system 112. In this sense, in the second exemplary embodiment of the device 10, generally speaking, there is also the conveyor system 80, which is set up in such a way that the material 12 can be conveyed through the core process section 50; its function is fulfilled by the transport system 112.
Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist bei der Verwendung von Materialbehältern vermieden, dass es in dem Prozessgehäuse 18 zu einer Schachtbildung oder Brückenbildung kommt, wie es bei Schüttgütern allgemein bekannt ist. Das Material 12 und das teilweise zu >Graphit 16 umgesetzte Material in dem Prozessgehäuse 18 ist beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 in diesem Sinne als Schüttgut zu verstehen und kann solche Schacht- und Brückenstrukturen ausbilden, wodurch der gleichmäßige Durchgang des Materials durch den Prozessraum 20 gehindert sein kann. Compared to the first exemplary embodiment according to FIG. 1, the use of material containers avoids the formation of shafts or bridges in the process housing 18, as is generally known for bulk materials. The material 12 and the material partially converted into >graphite 16 in the process housing 18 is to be understood in this sense as bulk material in the first exemplary embodiment according to FIG can be.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist die Einlasszone 58 der Vorrichtung 10 vertikal unten und die Auslasszone 60 der Vorrichtung 10 vertikal oben angeordnet. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the inlet zone 58 of the device 10 is arranged vertically at the bottom and the outlet zone 60 of the device 10 is arranged vertically at the top.
Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 umfasst das Transportsystem 112 als Hautkomponenten die Haltekontakte 92 und die Transportkontakte 94 mit deren zugehörigem Antriebssystem 96. Um die Materialbehälter 114 in Richtung nach unten zu sichern, umfasst das Transportsystem 112 eine in der Einlasszone 58 vertikal unten angeordnete Stützeinrichtung 118, die beispielsweise als Zylindereinheit 120 mit einem in vertikaler Richtung zwischen einer Tieflage und einer Hochlage verfahrbaren Stützelement, hier in Form einer Stützplatte 122, ausgebildet sein kann, wie es Figur 2 veranschaulicht. 2, the transport system 112 also includes the holding contacts 92 and the transport contacts 94 with their associated drive system 96 as skin components. In order to secure the material containers 114 in the downward direction, the transport system 112 includes one arranged vertically below in the inlet zone 58 Support device 118, which can be designed, for example, as a cylinder unit 120 with a support element which can be moved in the vertical direction between a low position and a high position, here in the form of a support plate 122, as illustrated in FIG.
In der Einlasszone 58 gibt es eine Befüllstation 124, mit welcher ein leerer Materialbehälter 114 mit graphitierbaren Material 12 gefüllt werden kann. Außerdem gibt es in der Auslasszone 60 eine Entleerstation 126, mit welcher erhaltenes Material, d.h. Graphit 16, aus einem Materialbehälter 114 nach der Behandlung entnommen werden kann. Die Befüllstation 124 und die Entleerstation 126 sind nur stark schematisch angedeutet; es sind dabei geeignete Schleusenkonzepte umgesetzt und entsprechende Gehäusestrukturen vorhanden, um eine Kontamination der Ofenatmosphäre mit Fremdatmosphäre zu verhindern. In the inlet zone 58 there is a filling station 124 with which an empty material container 114 can be filled with graphitizable material 12. In addition, in the outlet zone 60 there is an emptying station 126 with which obtained material, ie graphite 16, can be removed from a material container 114 after treatment. The filling station 124 and the emptying station 126 are only indicated schematically; there are there Suitable lock concepts have been implemented and appropriate housing structures are in place to prevent contamination of the furnace atmosphere with foreign atmosphere.
Durch geeignete Kühlzonen wird dafür gesorgt, dass das Material in der Auslasszone 60 auf eine Temperatur von unter 1.500°C gebracht wird. Suitable cooling zones ensure that the material in the outlet zone 60 is brought to a temperature of below 1,500 ° C.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Gehäusesegmente 24 ebenfalls im Umlauf ausgetauscht, was allerdings nicht nur nach einer bestimmten Betriebsdauer erfolgt, sondern auf die Verweildauer des Material 12 im Ofen 14 abgestimmt ist. Ein verschlissener Materialbehälter 114 wird hierbei aber zu gegebener Zeit einfach aus dem Kreislauf ausgesondert und durch einen neuen Materialbehälter 114 ersetzt. In this exemplary embodiment, the housing segments 24 are also exchanged in circulation, which, however, does not only take place after a certain period of operation, but is coordinated with the length of time the material 12 remains in the oven 14. However, a worn material container 114 is simply removed from the circuit at the appropriate time and replaced by a new material container 114.
Anhand der Figuren 3a und 3b wird nun der Betrieb des Ofen 14 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 erläutert, wobei der Einfachheit halber nur noch die nachfolgend erwähnten Bezugszeichen vergeben sind. The operation of the oven 14 according to the first exemplary embodiment according to FIG. 1 will now be explained with reference to FIGS. 3a and 3b, for the sake of simplicity only the reference numbers mentioned below are assigned.
Vor der ersten Inbetriebnahme muss der Prozessraum 20 bzw. die dort herrschende Prozessraumatmosphäre zunächst von Sauerstoff und Feuchtigkeit, insbesondere durch vorhandene Luft, befreit werden. Hierfür wird der Prozessraum 20 mit dem Inertgas und der Ringraum 46 sowie der Isolations-Ringraum 48 mit Schutzgas gespült. Before the first start-up, the process room 20 or the process room atmosphere prevailing there must first be freed of oxygen and moisture, in particular the air present. For this purpose, the process space 20 is flushed with the inert gas and the annular space 46 and the insulation annular space 48 are flushed with protective gas.
Dem Prozessraum 20 wird graphitierbares Material 12 mittels des Zuführförderers 64 zugeführt und in dem Kern prozess raum 52 im Kernprozessabschnitt 50 des Ofens 14 baut sich eine Materialsäule auf. Wenn hiernach der Austragsförderer 72.1 aktiviert wird, fördert dieser zunächst nicht vollständig umgesetztes Material aus dem Prozessraum 22 heraus, bis in dem Kern prozess raum 52 erhaltenes Graphit 16 zu dem Austragsförderer 72.1 gelangt. Graphitizable material 12 is fed to the process space 20 by means of the feed conveyor 64 and a column of material builds up in the core process space 52 in the core process section 50 of the furnace 14. If the discharge conveyor 72.1 is then activated, it initially conveys material that has not been completely converted out of the process space 22 until graphite 16 obtained in the core process space 52 reaches the discharge conveyor 72.1.
Im laufenden Graphitierungsprozess wird dem Prozessraum 20 graphitierbares Material 12 mit dem Zuführförderer 64 kontinuierlich zugeführt und daraus erhaltenes Graphit 16 zunächst mit dem Austragsförderer 72.1 aus dem Prozessraum 20 kontinuierlich entfernt. Dabei wird so viel Volumen an graphitierbarem Material 12 pro Zeiteinheit, beispielsweise pro Minute, zugeführt, wie Volumen an Graphit 16 pro Zeiteinheit, also gegebenenfalls pro Minute, abgeführt wird, so dass der Füllstand im Prozessgehäuse 18 weitgehend konstant bleibt. Hierbei wird der Ofen 10 also insgesamt bezogen auf den Materialhaushalt kontinuierlich betrieben. During the ongoing graphitization process, graphitizable material 12 is continuously fed into the process space 20 using the feed conveyor 64 and graphite 16 obtained therefrom is first continuously removed from the process space 20 using the discharge conveyor 72.1. As much volume of graphitable material 12 is supplied per unit of time, for example per minute, as the volume of graphite 16 is removed per unit of time, i.e. optionally per minute, so that the fill level in the process housing 18 remains largely constant remains. Here, the oven 10 is operated continuously overall in relation to the material budget.
Bei einer Abwandlung wird der Ofen 10 bezogen auf den Materialhaushalt intermittierend betrieben. In diesem Fall wird bei zeitgleicher Zufuhr und Abfuhr graphitierbares Material 12 dem Prozessraum 20 mit dem Zuführförderer 64 kontinuierlich zugeführt und daraus erhaltenes Graphit 16 mit dem Austragsförderer 72.1 aus dem Prozessraum 22 gleichzeitig kontinuierlich entfernt, wenn ein Materialaustauschvorgang durchgeführt wird, bei dem ein bestimmtes Volumen an Graphit 16 entnommen und im Austausch hierfür ein entsprechendes Volumen graphitierbares Material 12 nachgelegt wird. In a modification, the oven 10 is operated intermittently based on the material balance. In this case, with simultaneous supply and removal, graphitable material 12 is continuously fed to the process space 20 with the feed conveyor 64 and graphite 16 obtained therefrom is simultaneously continuously removed from the process space 22 with the discharge conveyor 72.1 when a material exchange process is carried out in which a certain volume of Graphite 16 is removed and in exchange for this a corresponding volume of graphitizable material 12 is added.
Bei dem kontinuierlichen Ofenbetrieb jedenfalls sind die Fördergeschwindigkeiten des Zuführförderers 64 und des Austragsförderers 72.1 derart eingestellt, dass die Verweildauer des graphitierbaren Materials 12 in dem Kernprozessraum 52 bei etwa 3.000 °C etwa 30 Minuten bis 10 Stunden, insbesondere 2 bis 3 Stunden beträgt. Dabei kann sich gegebenenfalls in einem unteren Bereich des Kernprozessraumes 52 bereits Graphit 16 befinden, das nicht mehr mit graphitierbarem Material durchmischt ist. Bei einer Temperatur in dem Kern prozess raum 52 von etwa 2.700 °C kann die Verweildauer des graphitierbaren Materials 12 etwa 10 bis 20 Stunden betragen. In the continuous furnace operation, the conveying speeds of the feed conveyor 64 and the discharge conveyor 72.1 are set such that the residence time of the graphitizable material 12 in the core process space 52 at approximately 3,000 ° C is approximately 30 minutes to 10 hours, in particular 2 to 3 hours. Graphite 16, which is no longer mixed with graphitizable material, may already be located in a lower region of the core process space 52. At a temperature in the core process room 52 of approximately 2,700 ° C, the residence time of the graphitizable material 12 can be approximately 10 to 20 hours.
Wie oben erläutert, können die Gehäusesegmente 24 nur eine begrenzte Zeit genutzt werden und verschleißen. Deren Austausch funktioniert nun wie folgt: As explained above, the housing segments 24 can only be used for a limited time and wear out. Their exchange now works as follows:
Als Ausgangskonfiguration wird exemplarisch von der Phase A in Figur 3a ausgegangen. Die Haltekontakte 92 kontaktieren das Prozessgehäuse 18 in ihrer Kontaktposition. Bei aktivierter Heizeinrichtung 84, die in Figur 3a nicht mehr eigens gezeigt ist, heizen sich die Gehäusesegmente 24 und somit das Prozessgehäuse 18 auf Grund dessen elektrischen Widerstandes auf. Die Transportkontakte 94 sind in ihrer Freigabeposition von dem Prozessgehäuse 18 gelöst und nehmen jeweils ihre obere Stellung ein. Phase A in Figure 3a is used as an example as the initial configuration. The holding contacts 92 contact the process housing 18 in their contact position. When the heating device 84 is activated, which is no longer specifically shown in FIG. 3a, the housing segments 24 and thus the process housing 18 heat up due to its electrical resistance. The transport contacts 94 are detached from the process housing 18 in their release position and each assume their upper position.
Der erste Austragsförderer 72.1 ist, wie oben beschrieben, mit seiner Eingangsseite 74 mit dem Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 verbunden. In vertikaler Richtung gibt die Vorrichtung 10 für das Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 eine Standard-Betriebsposition vor, in welcher sich das Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 in der Phase A auch befindet. Der zweite Austragsförderer 72.2 ist in vertikaler Richtung neben dem Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 angeordnet, bei dem vorliegend gezeigten Beispiel rechts davon. As described above, the first discharge conveyor 72.1 is connected at its input side 74 to the output housing segment 24.2. In the vertical direction, the device 10 specifies a standard operating position for the output housing segment 24.2, in which the output housing segment 24.2 is also in phase A. The second discharge conveyor 72.2 is arranged in the vertical direction next to the output housing segment 24.2, to the right of it in the example shown here.
Zusätzlich zu dem Austragförderer 72.1 wird nun der Austragsförderer 72.2 aktiviert. Außerdem wird der Austragsförderer 72.2 mittels der Bewegungseinrichtung 110 zusammen mit dem vertikal untersten Gehäusesegment 24.2 nach links bewegt. In addition to the discharge conveyor 72.1, the discharge conveyor 72.2 is now activated. In addition, the discharge conveyor 72.2 is moved to the left by means of the movement device 110 together with the vertically lowest housing segment 24.2.
Dabei schiebt sich der zweite Austragsförderer 72.2 unter das in Phase A mit 24.3 bezeichnete Gehäusesegment, das sich noch über dem Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 befindet.. The second discharge conveyor 72.2 slides under the housing segment designated 24.3 in phase A, which is still above the output housing segment 24.2.
Bei einer nicht gezeigten Zwischenphase gelangt folglich Graphit 16 aus dem Ausgangs- Gehäusesegment 24.2 in den ersten Austragsförderer 72.1 und aus dem genannten Gehäusesegment 24.3 in den zweiten Austragsförderer 72.2, bis Phase B nach Figur 3a erreicht ist. In dieser Phase B ist nun der zweite Austragsförderer 72.2 voll mit dem Gehäusesegment 24.3 verbunden, welches somit die Funktion des Ausgangs-Gehäusesegments 24.2 übernimmt. Das von dem Prozessgehäuse 18 entfernte, ehemalige Austausch-Gehäusesegment trägt nun das Bezugszeichen 24.4. In an intermediate phase, not shown, graphite 16 consequently passes from the starting housing segment 24.2 into the first discharge conveyor 72.1 and from the housing segment 24.3 mentioned into the second discharge conveyor 72.2 until phase B according to FIG. 3a is reached. In this phase B, the second discharge conveyor 72.2 is now fully connected to the housing segment 24.3, which thus takes over the function of the output housing segment 24.2. The former replacement housing segment removed from the process housing 18 now bears the reference number 24.4.
Nun wird das vom Prozessgehäuse 18 entfernte Gehäusesegment 24.4 ist aus dem Prozess entnommen. Die Transportkontakte 94 werden in ihrer jeweils oberen Stellung radial in ihre Kontaktposition bewegt. Die Haltekontakte 92 werden dagegen in radialer Richtung von dem Prozessgehäuse 18 gelöst und in ihre Freigabeposition bewegt. Diese Konfiguration zeigt Phase C in Figur 3a. Now the housing segment 24.4 removed from the process housing 18 is removed from the process. The transport contacts 94 are moved radially into their contact position in their upper position. The holding contacts 92, on the other hand, are released from the process housing 18 in the radial direction and moved into their release position. This configuration is shown in phase C in Figure 3a.
Jetzt wird die Zuführförderer 64 deaktiviert und mit Hilfe des Antriebssystems 96 und des Bewegungssystems 110 sowohl die Transportkontakte 94 als auch der zweite Austragsförderer 72.2 in vertikaler Richtung nach unten bewegt, bis das jetzt definierte Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 seine Standard-Betriebsposition erreicht; dies zeigt Phase D in Figur 3b. Wie dort zu erkennen ist, ist nun zwischen dem bisherigen Eingangs-Gehäusesegment 24.1 und dem Zuführförderer 64 eine Lücke. In diese Lücke wird nun ein Austausch-Gehäusesegment, das mit 24.5 bezeichnet ist, hineinbewegt, bis es einerseits mit der Ausgangsseite 68 des Zuführförderers 64 und andererseits mit dem benachbarten, bisherigen Eingangs-Gehäusesegment 24.1 verbunden ist; diese Funktion übernimmt nun das Austausch-Gehäusesegment 24.5. Der Zuführförderer 64 wird nun wieder aktiviert. Now the feed conveyor 64 is deactivated and with the help of the drive system 96 and the movement system 110 both the transport contacts 94 and the second discharge conveyor 72.2 are moved downwards in the vertical direction until the now defined output housing segment 24.2 reaches its standard operating position; this is shown by phase D in Figure 3b. As can be seen there, there is now a gap between the previous input housing segment 24.1 and the feed conveyor 64. A replacement housing segment, designated 24.5, is now moved into this gap until it is connected on the one hand to the output side 68 of the feed conveyor 64 and on the other hand to the adjacent, previous input housing segment 24.1; This function is now taken over by the replacement housing segment 24.5. The feed conveyor 64 is now activated again.
Dies zeigt Phase E in Figur 3b. Wie dort ebenfalls zu erkennen ist, wurde ergänzend noch ausgehend von Phase D der erste Austragsförderer 72.1 in vertikaler Richtung nach oben bewegt, bis er sich neben, hier nun links neben, dem jetzigen Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 befindet. Außerdem wurden die Haltekontakte 92 wieder in ihre Kontaktposition und die Transportkontakte 94 wieder in ihre Freigabeposition sowie in ihre obere Stellung bewegt. This is shown in phase E in Figure 3b. As can also be seen there, starting from phase D, the first discharge conveyor 72.1 was moved upwards in the vertical direction until it is next to, here now to the left of, the current output housing segment 24.2. In addition, the holding contacts 92 were moved back into their contact position and the transport contacts 94 were moved back into their release position and into their upper position.
Phase E entspricht somit Phase A mit dem Unterschied, dass die Positionen und Funktionen der Austragsförderer 72.1 und 72.2 vertauscht wurden. Es ist nun der zweite Austragsförderer 72.2, der mit dem Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 zusammenarbeitet. Phase E therefore corresponds to phase A with the difference that the positions and functions of the discharge conveyors 72.1 and 72.2 have been swapped. It is now the second discharge conveyor 72.2 that works together with the output housing segment 24.2.
Wenn nun das jetzt vorhandene Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 ausgetauscht werden soll, wird wie oben beschrieben vorgegangen, mit dem Unterschied, dass nun der erste Austragsförderer 72.1 zusammen mit dem Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 nach rechts bewegt wird und im weiteren Verlauf dann der zweite Austragsförderer 72.2 nach rechts und oben bewegt wird und die übrigen Bewegungen durchgeführt werden, bis wieder die Konfiguration gemäß Phase A nach Figur 3a erreicht ist. If the now existing output housing segment 24.2 is to be replaced, the procedure is as described above, with the difference that the first discharge conveyor 72.1 is now moved to the right together with the output housing segment 24.2 and then the second discharge conveyor 72.2 follows is moved to the right and up and the remaining movements are carried out until the configuration according to phase A according to Figure 3a is reached again.
Jeder Austausch eines Gehäusesegmentes 24 definiert einen Austauschzyklus und die beiden Austragsförderer 72.1 und 72.2 vollziehen bei zwei aufeinanderfolgenden solchen Austauschzyklen somit immer eine Art Hin- und Herbewegung. Each exchange of a housing segment 24 defines an exchange cycle and the two discharge conveyors 72.1 and 72.2 therefore always perform a kind of back and forth movement in two successive such exchange cycles.
Dadurch, dass die Gehäusesegmente 24 im Umlauf an den entgegengesetzten Enden 18a und 18b des Prozessgehäuses 18 (siehe Figur 1) entfernt bzw. eingefügt werden, ist sichergestellt, dass alle Gehäusesegmente 24 über dieselbe Betriebsdauer betrieben werden oder betrieben werden können, indem die Austauschzyklen nach jeweils derselben Zeitspanne durchgeführt werden. Anhand der Figuren 4a und 4b wird nun der Betrieb des Ofen 14 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 erläutert, wobei auch dort der Einfachheit halber nur noch die nachfolgend erwähnten Bezugszeichen vergeben sind. The fact that the housing segments 24 are removed or inserted in rotation at the opposite ends 18a and 18b of the process housing 18 (see Figure 1) ensures that all housing segments 24 are or can be operated for the same operating period by repeating the replacement cycles carried out over the same period of time. The operation of the oven 14 according to the second exemplary embodiment according to FIG. 2 will now be explained with reference to FIGS. 4a and 4b, whereby for the sake of simplicity only the reference numbers mentioned below are assigned there.
Auch beim zweiten Ausführungsbeispiel des Ofens 14 nach Figur 2 wird bei einem Austausch von Gehäusesegmenten 24 ein Gehäusesegment 24, d.h. hier ein Materialbehälter 114, in der Auslasszone 60 entnommen und ein neues Gehäusesegment 24, also ein neuer Materialbehälter 114, in der Einlasszone 58 zugeführt. Wie erwähnt, ist hier allerding die Einlasszone 58 unten angeordnet. 2, when housing segments 24 are replaced, a housing segment 24, i.e. here a material container 114, is removed from the outlet zone 60 and a new housing segment 24, i.e. a new material container 114, is fed into the inlet zone 58. As mentioned, however, the inlet zone 58 is arranged at the bottom.
Als Ausgangskonfiguration wird exemplarisch von der Phase A in Figur 4a ausgegangen. As an example, phase A in Figure 4a is used as the starting configuration.
Alle Materialbehälter 114 sind dort mit Material gefüllt. Die Haltekontakte 92 kontaktieren das Prozessgehäuse 18 in ihrer Kontaktposition. Bei aktivierter Heizeinrichtung 84, die in den Figuren 4a und 4b ebenfalls nicht gezeigt ist, heizen sich die Gehäusesegmente 24 und somit das Prozessgehäuse 18 auf Grund dessen elektrischen Widerstandes auf. Die Stützplatte 122 der Stützeinrichtung 118 nimmt ihre Hochlage und stützt von unten gegen das Eingangs-Gehäusesegment 24.1 ab. All material containers 114 are filled with material there. The holding contacts 92 contact the process housing 18 in their contact position. When the heating device 84 is activated, which is also not shown in FIGS. 4a and 4b, the housing segments 24 and thus the process housing 18 heat up due to its electrical resistance. The support plate 122 of the support device 118 takes its high position and supports from below against the input housing segment 24.1.
Die Transportkontakte 94 sind in ihrer Freigabeposition von dem Prozessgehäuse 18 gelöst und nehmen hier jeweils ihre untere Stellung ein. Dabei ist die untere Stellung der Transportkontakte in der Einlasszone 58 so abgestimmt, dass sie das dortige Eingangs-Gehäusesegment 24.1, also das untere endständige Gehäusesegment des Prozessgehäuses 18, greifen können. The transport contacts 94 are detached from the process housing 18 in their release position and assume their lower position here. The lower position of the transport contacts in the inlet zone 58 is coordinated so that they can grip the input housing segment 24.1 there, i.e. the lower end housing segment of the process housing 18.
Dies wird nun umgesetzt und die Transportkontakte 94 werden in ihrer jeweils unteren Stellung radial in ihre Kontaktposition bewegt. In der Einlasszone 58 halten die Transportkontakte 94 somit das Eingangs-Gehäusesegment 24.1 und halten und tragen so auch die darüber liegenden Gehäusesegmente 24. Die Haltekontakte 92 werden dagegen in radialer Richtung von dem Prozessgehäuse 18 gelöst und in ihre Freigabeposition bewegt. This is now implemented and the transport contacts 94 are moved radially into their contact position in their lower position. In the inlet zone 58, the transport contacts 94 thus hold the input housing segment 24.1 and also hold and support the housing segments 24 lying above it. The holding contacts 92, on the other hand, are released in the radial direction from the process housing 18 and moved into their release position.
Ein mit 114a bezeichneter Materialbehälter wird mittels der Befüllstation 124 unter Intergasatmosphäre mit Material 12 befüllt. Die Stützplatte 122 der Stützeinrichtung 118 wird in ihre Tieflage bewegt und gibt eine Lücke und einen Platz für einen Materialbehälter 114 frei. A material container designated 114a is filled with material 12 using the filling station 124 under an intergas atmosphere. The support plate 122 of the support device 118 becomes moved into its low position and releases a gap and a space for a material container 114.
Die nun vorliegende Konfiguration zeigt Phase B in Figur 4a. The current configuration shows phase B in Figure 4a.
Wie Phase C in Figur 4a veranschaulicht, wird nun der Materialbehälter 114a mittels des Transportsystems 112 in diese Lücke auf den Platz unter dem bisherigen Eingangs-Gehäusesegment 24.1 bewegt und dem Prozessgehäuse 18 hinzugefügt, wobei dieser Materialbehälter 114a nun entsprechend per Definition das Eingangs-Gehäusesegment 24.1 definiert. Zugleich wird der nun mit 114b bezeichnete Materialbehälter in der Auslasszone 60, der das Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 bereitstellt, zur Entleerstation 126 bewegt und so von dem Prozessgehäuse 18 entfernt. As phase C in Figure 4a illustrates, the material container 114a is now moved by means of the transport system 112 into this gap into the space under the previous input housing segment 24.1 and added to the process housing 18, with this material container 114a now being the input housing segment 24.1 by definition Are defined. At the same time, the material container, now designated 114b, in the outlet zone 60, which provides the output housing segment 24.2, is moved to the emptying station 126 and thus removed from the process housing 18.
Es liegt nun eine Konfiguration gemäß Phase D in Figur 4b vor. There is now a configuration according to phase D in Figure 4b.
Hiernach werden nur die Transportkontakte 94 in ihre obere Stellung und die Stützplatte 122 der Stützeinrichtung 118 in ihre Hochlage nach oben bewegt, so dass sich das Prozessgehäuse 18 insgesamt um einen Gehäusesegment-Platz nach oben bewegt, was Phase E zeigt. After this, only the transport contacts 94 are moved up into their upper position and the support plate 122 of the support device 118 into their high position, so that the process housing 18 moves up a total of one housing segment space, which shows phase E.
Schließlich werden die Haltekontakte 92 wieder in ihre Kontaktposition und die Transportkontakte 94 in ihre Freigabeposition in der unteren Stellung bewegt, so dass ein Zyklus durchgeführt und wieder eine Konfiguration erreicht ist, die der Phase A in Figur 3a entspricht. Finally, the holding contacts 92 are moved back into their contact position and the transport contacts 94 into their release position in the lower position, so that a cycle is carried out and a configuration is again achieved which corresponds to phase A in Figure 3a.
Die Figuren 5 bis 10 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer insgesamt mit 128 bezeichneten Fördervorrichtung zum Fördern von Material 130, bei dem es sich insbesondere um das Material 12, welches dem Graphitierungsofen 14 zugeführt wird, oder um das Graphit 16 handelt, das mittels des Ofens 14 erhalten wird. Die Fördervorrichtung 128 nach den Figuren 5 bis 13 kann bei dem in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel des Graphitierungsofen 14 sowohl als Zuführförderer 64 als auch als Austragsförderer 72.1 bzw. 72.2 verwendet werden. Vor allem ist die Fördervorrichtung 128 dafür ausgelegt, heißes Material 130 zu fördern, welches eine Temperatur von 1.500°C haben kann, und dient insbesondere zum Fördern von thermisch oder thermo-chemisch behandeltem Material. Die Fördervorrichtung 128 umfasst ein Gehäuse 132 mit einem ersten Durchgang 134 und einem zweiten Durchgang 136. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel seien der erste Durchgang 134 als Materialeingang und der zweite Durchgang 136 als Materialausgang definiert und werden im Weiteren auch so bezeichnet. Die Fördervorrichtung 128 kann jedoch auch derart verwendet werden, dass der erste Durchgang 134 als Materialausgang und der zweite Durchgang 136 als Materialeingang dient; dies veranschaulicht beispielsweise der Zuführförderer 64 bei der Vorrichtung 10 in Figur 1. Figures 5 to 10 show a first exemplary embodiment of a conveyor device, designated overall by 128, for conveying material 130, which is in particular the material 12, which is fed to the graphitization furnace 14, or the graphite 16, which is fed by means of the furnace 14 is received. The conveying device 128 according to Figures 5 to 13 can be used both as a feed conveyor 64 and as a discharge conveyor 72.1 or 72.2 in the first exemplary embodiment of the graphitization furnace 14 shown in Figure 1. Above all, the conveying device 128 is designed to convey hot material 130, which can have a temperature of 1,500 ° C, and is used in particular to convey thermally or thermo-chemically treated material. The conveying device 128 comprises a housing 132 with a first passage 134 and a second passage 136. In the present exemplary embodiment, the first passage 134 is defined as the material inlet and the second passage 136 as the material outlet and will also be referred to as such below. However, the conveyor device 128 can also be used in such a way that the first passage 134 serves as a material output and the second passage 136 serves as a material input; This is illustrated, for example, by the feed conveyor 64 in the device 10 in Figure 1.
Von dem Materialeingang 134 bis zu dem Materialausgang 136 definiert die Fördervorrichtung 128 einen Förderweg 138 für das zu fördernder Material 130. Die Fördervorrichtung 128 umfasst eine Fördereinrichtung 140, mittels welcher das Material 130 von dem Materialeingang 134 zu dem Materialausgang 136 entlang des Förderweges 138 gefördert wird. From the material inlet 134 to the material outlet 136, the conveying device 128 defines a conveying path 138 for the material 130 to be conveyed. The conveying device 128 comprises a conveying device 140, by means of which the material 130 is conveyed from the material inlet 134 to the material outlet 136 along the conveying path 138 .
Der Materialeingang 134 und der Materialausgang 136 sind so angeordnet, dass das Material 130 im Betrieb der Fördervorrichtung 128 sowohl auf Grund der Schwerkraft durch den Materialeingang 134 in den Förderweg 138 eintritt als auch auf Grund der Schwerkraft durch den Materialausgang 136 den Förderweg 138 verlässt. In der Praxis weist der Materialeingang 134 im Betrieb der Fördervorrichtung 128 nach oben und der Materialausgang 136 nach unten. The material inlet 134 and the material outlet 136 are arranged so that the material 130, during operation of the conveying device 128, both enters the conveying path 138 through the material inlet 134 due to gravity and leaves the conveying path 138 through the material outlet 136 due to gravity. In practice, the material inlet 134 points upwards and the material outlet 136 points downwards during operation of the conveyor device 128.
Entlang des Förderweges 138 sind Flächen, die in Kontakt mit dem zu fördernden Material 130 kommen, zumindest bereichsweise durch einen Werkstoff 142 bereitgestellt, bei dem es sich um ein Graphitmaterial oder um ein Material mit graphitähnlichen Eigenschaften handelt. Als Graphitmaterial kommt insbesondere Hartgraphit in Betracht. Als Material mit graphitähnlichen Eigenschaften können beispielsweise kohlenstofffaserverstärkte Kohlenstoffmaterialien, sogenannte carbon fiber carbon composite-Materialien oder kurz CFC- Materialen, oder auch Carbid-Materialien, wie zum Beispiel Wolframcarbid, verwendet werden. Along the conveying path 138, surfaces that come into contact with the material 130 to be conveyed are at least partially provided by a material 142, which is a graphite material or a material with graphite-like properties. Hard graphite is particularly suitable as a graphite material. Carbon fiber-reinforced carbon materials, so-called carbon fiber carbon composite materials or CFC materials for short, or carbide materials such as tungsten carbide, for example, can be used as materials with graphite-like properties.
Die nachfolgend - bei beiden Ausführungsbeispielen der Fördervorrichtung 128 - beschriebenen Bauteile und Komponenten der Fördervorrichtung 128, welche solche mit dem Material 130 in Kontakt kommende Flächen aufweisen, sind hierfür als solche vollständig aus dem Werkstoff 142 gefertigt. Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung können einige oder alle dieser Bauteile und Komponenten auch lediglich mit einer entsprechenden Außenschicht aus dem Werkstoff 142 ausgestattet sein. The parts and components of the conveyor device 128 described below - in both exemplary embodiments of the conveyor device 128 - which include The surfaces that come into contact with the material 130 are, as such, made entirely of the material 142. In a modification not specifically shown, some or all of these parts and components can also only be equipped with a corresponding outer layer made of the material 142.
In den Figuren 8 bis 13 ist das Bezugszeichen 142 nur exemplarisch vergeben. In Figures 8 to 13, reference number 142 is only given as an example.
Das Gehäuse 132 ist aus Metall und vorzugsweise aus Stahlblech gefertigt, umfasst einen umlaufenden Gehäusemantel 144, an dessen gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils eine Anschlussplatte 146 bzw. eine Lagerplatte 148 befestigt ist. The housing 132 is made of metal and preferably of sheet steel and comprises a circumferential housing jacket 144, on the opposite end faces of which a connection plate 146 or a bearing plate 148 is attached.
Der Gehäusemantel 142 ist mit einem Schutzmantel 150 aus dem Werkstoff 142 ausgekleidet. Der Schutzmantel 150 weist eine erste Durchgangsöffnung 152 und eine zweite Durchgangsöffnung 154 auf, deren Geometrie und Anordnung jeweils komplementär zu dem ersten Durchgang 134 (Materialeingang) bzw. dem zweiten Durchgang 136 (Materialausgang) des Gehäuses 132 ist. In Zuordnung zu dem Materialeingang 134 und dem Materialausgang 136 sind die Durchgangsöffnungen 152 und 154 also eine Eingangsöffnung 152 und eine Ausgangsöffnung 154. The housing jacket 142 is lined with a protective jacket 150 made of the material 142. The protective jacket 150 has a first through opening 152 and a second through opening 154, the geometry and arrangement of which are each complementary to the first passage 134 (material inlet) and the second passage 136 (material outlet) of the housing 132. In association with the material inlet 134 and the material outlet 136, the through openings 152 and 154 are therefore an inlet opening 152 and an outlet opening 154.
Der Förderweg 138 der Fördervorrichtung 128 umfasst einen Förderraum 156, der von der Innenmantelfläche des Schutzmantels 150 begrenzt ist. Der Förderweg 138 umfasst darüber hinaus zumindest auch noch den Weg durch die Durchgänge 152 im Schutzmantel 150. The conveying path 138 of the conveying device 128 includes a conveying space 156, which is delimited by the inner surface of the protective jacket 150. The conveying path 138 also includes at least the path through the passages 152 in the protective jacket 150.
Der Förderraum 156 definiert eine Längsachse 158 der Fördervorrichtung 128, die nur in Figur 6 anhand der Schnittlinie IX-IX ein Bezugszeichen trägt. Der Förderraum 156 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zylindrisch mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Der Materialeingang 134 und der Materialausgang 136 sind in Richtung dieser Längsachse 158 versetzt angeordnet und überlappen in Richtung senkrecht zur Längsachse 158 nicht. The conveying space 156 defines a longitudinal axis 158 of the conveying device 128, which only has a reference number in FIG. 6 based on the section line IX-IX. In the present exemplary embodiment, the delivery chamber 156 is cylindrical with a circular cross section. The material input 134 and the material output 136 are arranged offset in the direction of this longitudinal axis 158 and do not overlap in the direction perpendicular to the longitudinal axis 158.
Wie in den Figuren 8 bis 10 zu erkennen ist, ist der Schutzmantel 150 mehrteilig und umfasst ein dem Materialeingang 134 zugewandtes erstes Mantelteil 150a, welches entsprechend den Eingangsdurchgang 152 aufweist, und ein dem Materialausgang 136 zuge- wandtes zweites Mantelteil 150b, welches entsprechend den Ausgangsdurchgang 154 aufweist. Darüber hinaus gibt es beim vorliegenden Ausführungsbeispiel noch ein drittes Mantelteil 150c, welche komplementär in einer Durchgangsöffnung 160 des Schutzmantels 150 einsitzt und diesen verschließt, der seinerseits in seiner Geometrie und Anordnung komplementär zu einem dritten Durchgang 162 des Gehäuses 132 ist, auf den weiter unten nochmals eingegangen wird. As can be seen in Figures 8 to 10, the protective jacket 150 is made up of several parts and comprises a first jacket part 150a facing the material inlet 134, which correspondingly has the inlet passage 152, and a material outlet 136 facing the material inlet 136. turned second jacket part 150b, which correspondingly has the output passage 154. In addition, in the present exemplary embodiment there is also a third jacket part 150c, which sits in a complementary manner in a through opening 160 of the protective jacket 150 and closes it, which in turn is complementary in its geometry and arrangement to a third passage 162 of the housing 132, which will be discussed again below is received.
Wenn dieser dritte Durchgang 162 des Gehäuses nicht vorhanden ist, kann der Schutzmantel 150 auch ohne die Durchgangsöffnung 160 ausgebildet und dort durchgängig sein. Bei einer Abwandlung kann der Schutzmantel 150 auch insgesamt einteilig sein und entsprechend dann eine einstückige Mantelhülse mit den Durchgangsöffnungen 152 und 154 und gegebenenfalls der Durchgangsöffnung 160 vorgeben. If this third passage 162 of the housing is not present, the protective jacket 150 can also be formed without the through opening 160 and be continuous there. In a modification, the protective jacket 150 can also be made in one piece as a whole and accordingly then provide a one-piece jacket sleeve with the through openings 152 and 154 and, if necessary, the through opening 160.
Die Figuren 8 bis 10 zeigen Schnitte der Fördervorrichtung 128, die als Schneckenförderer 78 ausgebildet ist. Figures 8 to 10 show sections of the conveyor device 128, which is designed as a screw conveyor 78.
Um dabei das Material 130 von dem Materialeingang 134 zum Materialausgang 136 der Fördervorrichtung 128 zu fördern, umfasst die Fördereinrichtung 140 als Förderelement eine Förderschnecke 164, die koaxial zur Längsachse 158 in dem Förderraum 156 angeordnet ist. Die Förderschnecke 164 weist einen Gewindesteg 166 auf, so dass ein nutförmiger Fördergang 168 ausgebildet ist. In order to convey the material 130 from the material inlet 134 to the material outlet 136 of the conveying device 128, the conveying device 140 comprises a conveying screw 164 as a conveying element, which is arranged coaxially to the longitudinal axis 158 in the conveying space 156. The screw conveyor 164 has a threaded web 166, so that a groove-shaped conveyor passage 168 is formed.
Die Förderschnecke 164 zeichnet sich durch folgende Parameter und Abmessungen aus : The screw conveyor 164 is characterized by the following parameters and dimensions:
Stegbreite am Gangeingang (außen): von 10 mm bis 50 mm, insbesondere von 20 mm bis 30 mm; Web width at the aisle entrance (outside): from 10 mm to 50 mm, especially from 20 mm to 30 mm;
Stegbreite am Ganggrund: von 20 mm bis 100 mm, insbesondere von 40 mm bis 60 mm; Gangtiefe: von 2 mm bis 30 mm, insbesondere von 10 mm bis 20 mm; Web width at the bottom of the aisle: from 20 mm to 100 mm, especially from 40 mm to 60 mm; Gear depth: from 2 mm to 30 mm, especially from 10 mm to 20 mm;
Gangbreite am Ganggrund: von 10 mm bis 50 mm, insbesondere von 25 mm bis 40 mm; Kerndurchmesser: von 50 mm bis 300 mm, insbesondere von 80 mm bis 100 mm. Aisle width at the base of the aisle: from 10 mm to 50 mm, especially from 25 mm to 40 mm; Core diameter: from 50 mm to 300 mm, especially from 80 mm to 100 mm.
Der Schneckendurchmesser ist die Summe aus Kerndurchmesser und Gangtiefe. Die Gangsteigung am Ganggrund ist die Summe aus Gangbreite und Stegbreite. Beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel verjüngt sich der Gewindesteg 166 in Richtung nach radial außen bzw. verjüngt sich der Fördergang 168 in Richtung nach radial innen. Bei eine Abwandlung können der Gewindesteg 166 bzw. der Fördergang 168 in radiale Richtung aber auch einen konstanten Querschnitt haben; in diesem Fall ist also die Stegbreite am Gangeingang und am Ganggrund identisch. The screw diameter is the sum of the core diameter and the flight depth. The aisle gradient at the aisle base is the sum of the aisle width and the web width. In the exemplary embodiment shown here, the threaded web 166 tapers in the radially outward direction or the conveyor passage 168 tapers in the radially inward direction. In a modification, the threaded web 166 or the conveyor passage 168 can also have a constant cross section in the radial direction; In this case, the web width at the aisle entrance and at the aisle bottom is identical.
Die Anschlussplatte 146 des Gehäuses 132 lagert drehbar einen Lagerblock 170. Die Förderschnecke 164 ist an einem ersten Ende mittels einer drehfesten Verbindung 172, die in Figur 9 anhand eines dort modifizierten Schnittes in Form einer Verbindungsschraube erkennbar ist, mit dem Lagerblock 170 verbunden. The connection plate 146 of the housing 132 rotatably supports a bearing block 170. The screw conveyor 164 is connected to the bearing block 170 at a first end by means of a non-rotatable connection 172, which can be seen in FIG. 9 using a modified section in the form of a connecting screw.
Am gegenüberliegenden Ende ist die Förderschnecke 164 ebenfalls drehfest mit einem Koppelblock 174 verbunden, der seinerseits drehfest mit einer Antriebswelle 176 gekoppelt ist, die durch die Lagerplatte 148 drehbar gelagert ist und sich durch diese hindurch nach außen erstreckt. Dort ist die Antriebswelle 176 mit einem nicht eigens gezeigten Antriebssystem verbunden und kann dadurch gedreht werden. Abhängig von der Drehrichtung der Antriebswelle 176 und der Förderschnecke 164 wird das Material 130 von dem ersten Durchgang 134 zum zweiten Durchgang 136 oder in die entgegengesetzte Richtung gefördert. In letzterem Fall dient dann der zweite Durchgang 136 als Materialeingang und der erste Durchgang 134 als Materialausgang. At the opposite end, the screw conveyor 164 is also non-rotatably connected to a coupling block 174, which in turn is non-rotatably coupled to a drive shaft 176, which is rotatably mounted by the bearing plate 148 and extends outwards through it. There the drive shaft 176 is connected to a drive system not specifically shown and can thereby be rotated. Depending on the direction of rotation of the drive shaft 176 and the conveyor screw 164, the material 130 is conveyed from the first passage 134 to the second passage 136 or in the opposite direction. In the latter case, the second passage 136 then serves as the material input and the first passage 134 serves as the material output.
Der Lagerblock 170, der Koppelblock 174 und die Antriebswelle 176 sind hier ebenfalls aus dem Werkstoff 142 gefertigt, es kommen jedoch auch andere, entsprechend wärmeresistente Materialien in Betracht. The bearing block 170, the coupling block 174 and the drive shaft 176 are also made of the material 142 here, but other, correspondingly heat-resistant materials can also be considered.
Mit der Förderschnecke 164 ist die Transportrichtung des Materials 130 parallel zur Längsachse 158 des Förderraums 156 definiert. With the screw conveyor 164, the transport direction of the material 130 is defined parallel to the longitudinal axis 158 of the conveying space 156.
Der Förderraum 156 hat in Praxis eine Länge von 50 cm, wobei der größte Abstand zwischen den voneinander abliegenden Rändern des Materialeingangs 134 und Materialausgangs 136 gemessen wird. Es sind aber auch andere Längen des Förderraums und entsprechend andere Längen Förderschnecke 164 möglich, die bis zu 600 cm betragen kön- nen. Die Fördervorrichtung 128 umfasst ein Kühlsystem 178, mit dem die Förderschnecke 164 und das Gehäuse 132 gekühlt werden können. Letzteres erfolgt, indem der Schutzmantel 150 gekühlt wird. In practice, the conveying space 156 has a length of 50 cm, with the largest distance being measured between the distant edges of the material inlet 134 and material outlet 136. However, other lengths of the conveying space and correspondingly other lengths of the screw conveyor 164 are also possible, which can be up to 600 cm. The conveyor device 128 includes a cooling system 178 with which the conveyor screw 164 and the housing 132 can be cooled. The latter is done by cooling the protective jacket 150.
Für die Kühlung der Förderschnecke 164 ist in der Förderschnecke 164 ein Koaxialkühlrohr 180 vorgesehen, das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel koaxial zur Längsachse der Förderschnecke 164 vorgesehen ist. Hierfür weisen zunächst der Lagerblock 170 und die Förderschnecke 164 koaxiale Durchgangsbohrungen und der Koppelblock 174 eine koaxiale Sackbohrung auf, die insgesamt einen Sackkanal 182 ausbilden, in den das Koaxialkühlrohr 180 eingeschoben ist, an dessen freiem Ende eine Anschlusseinheit 184 für den Zufluss und den Abfluss eines Kühlfluids vorhanden ist, die von der Anschlussplatte 146 abragt. Ein Koaxialkühlrohr ist Doppelwandig mit einem Innenrohr und einem dieses umgebenden Ringrohr ausgebildet, wie es die Figuren veranschaulichen. Es zeichnet sich dadurch aus, dass die Anschlüsse für den Zufluss und den Abfluss eines Kühlfluids an ein und demselben Ende des Koaxialkühlrohres angeordnet sind. Am gegenüberliegenden Ende sind Innenrohr und Ringrohr strömungstechnisch verbunden. Zufließendes und abfließendes Kühlfluid wird somit im Gegenstrom geführt. For cooling the screw conveyor 164, a coaxial cooling tube 180 is provided in the screw conveyor 164, which in the present exemplary embodiment is provided coaxially to the longitudinal axis of the screw conveyor 164. For this purpose, the bearing block 170 and the screw conveyor 164 initially have coaxial through-holes and the coupling block 174 has a coaxial blind hole, which overall form a blind channel 182 into which the coaxial cooling tube 180 is inserted, at the free end of which there is a connection unit 184 for the inflow and outflow Cooling fluid is present, which protrudes from the connection plate 146. A coaxial cooling tube is double-walled with an inner tube and an annular tube surrounding it, as the figures illustrate. It is characterized in that the connections for the inflow and outflow of a cooling fluid are arranged at one and the same end of the coaxial cooling pipe. At the opposite end, the inner tube and the ring tube are fluidly connected. Incoming and outgoing cooling fluid is thus guided in countercurrent.
Bei einer Abwandlung kann auch ein Sackkanal in der Förderschnecke 164 ausgebildet sein, so dass das Koaxialkühlrohr 180 vor dem Koppelblock 174 endet. In a modification, a blind channel can also be formed in the screw conveyor 164 so that the coaxial cooling pipe 180 ends in front of the coupling block 174.
Für die Kühlung sind im Schutzmantes 150 weitere Koaxialkühlrohre 186 vorgesehen. Hierfür weist der Schutzmantel 150 zum Sackkanal 182 parallele Sackkanäle 188 auf, die lediglich im Schnitt nach Figur 10 zu erkennen sind. In jeden dieser Sackkanäle 188 ist entsprechend eines der Koaxialkühlrohre 186 eingeschoben, an deren freie Enden jeweils eine Anschlusseinheit 190 vorhanden ist, die ebenfalls an der Anschlussplatte 146 zugänglich sind. Die Anschlussplatte 146 definiert so ein Anschlussterminal der Fördervorrichtung 128, an dem die Anschlusseinheiten 184, 190 der vorhandenen Koaxialkühlrohre 180, 186 von außen zugänglich sind. Additional coaxial cooling tubes 186 are provided in the protective jacket 150 for cooling. For this purpose, the protective jacket 150 has bag channels 188 parallel to the bag channel 182, which can only be seen in the section according to FIG. One of the coaxial cooling tubes 186 is inserted into each of these bag channels 188, at the free ends of which there is a connection unit 190, which is also accessible on the connection plate 146. The connection plate 146 thus defines a connection terminal of the conveyor device 128, on which the connection units 184, 190 of the existing coaxial cooling tubes 180, 186 are accessible from the outside.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier Koaxialkühlrohre 186 in dem Schutzmantel 150 vorgesehen. In den Figuren sind der Übersichtlichkeit halber immer nur zwei Koaxialkühlrohre 186 mit Anschluss 190 mit einem Bezugszeichen versehen. Abhängig von den Abmessungen und der Geometrie des Gehäuses 136 und des Schutzmantels 150 können auch mehr oder weniger Koaxialkühlrohre In the present exemplary embodiment, four coaxial cooling tubes 186 are provided in the protective jacket 150. For the sake of clarity, only two coaxial cooling tubes 186 with connection 190 are provided with a reference number in the figures. Depending on the dimensions and geometry of the housing 136 and the protective jacket 150, more or fewer coaxial cooling tubes can also be used
Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann der Schutzmantel 150 auch Durchgangskanäle aufweisen und der Zuflussanschluss und der Abflussanschluss für Kühlfluid auf den gegenüberliegenden Seiten und damit an der Anschlussplatte 146 einerseits und an der Lagerplatte 148 andererseits vorhanden sein. In a modification not specifically shown, the protective jacket 150 can also have through channels and the inflow connection and the outflow connection for cooling fluid can be present on the opposite sides and thus on the connection plate 146 on the one hand and on the bearing plate 148 on the other.
Die Figuren 11 bis 13 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Fördervorrichtung 128, die als Walzenförderer 82 ausgebildet ist, bei welchem das Gehäuse 132 mit den Materialdurchgängen 134, 136 und 162 identisch vorliegt. Figures 11 to 13 show a second exemplary embodiment of the conveyor device 128, which is designed as a roller conveyor 82, in which the housing 132 is identical to the material passages 134, 136 and 162.
Bei diesem Ausführungsbeispiel dient allerdings der erste Durchgang 134 des Gehäuses 132 als Materialeingang und der dritte Durchgang 162 als Materialausgang und werden im Weiteren auch so bezeichnet. Der Förderweg 138 ist somit von dem Materialeingang 134 bis zum dem Materialausgang 162 definiert, wobei dieser Materialeingang 134 und dieser Materialausgang 162 in Richtung senkrecht zur Längsachse 158 überlappen. In this exemplary embodiment, however, the first passage 134 of the housing 132 serves as a material inlet and the third passage 162 serves as a material outlet and are also referred to as such below. The conveying path 138 is thus defined from the material inlet 134 to the material outlet 162, with this material inlet 134 and this material outlet 162 overlapping in the direction perpendicular to the longitudinal axis 158.
Bei dem Schutzmantel 150 bleibt in diesem Fall die Durchgangsöffnung 160 offen und ist als Ausgangsöffnung festgelegt; das Mantelteil 150c wird nicht verwendet. In the case of the protective jacket 150, the through opening 160 remains open in this case and is defined as the exit opening; the shell part 150c is not used.
Die Fördereinrichtung 140 umfasst nun als Förderelement eine Förderwalze 192, welche an ihrem Außenmantel achsparallele Fördernuten 194 ausbildet und die koaxial zur Längsachse 158 in dem Förderraum 156 angeordnet ist. Die Fördernuten 194 können auch einen anderen Verlauf haben, erstrecken sich jedoch zumindest in Richtung der Längsachse 158. Die Fördernuten 192 müssen auch nicht zueinander parallel verlaufen. The conveyor device 140 now includes a conveyor roller 192 as a conveyor element, which forms axially parallel conveyor grooves 194 on its outer jacket and which is arranged coaxially to the longitudinal axis 158 in the conveyor space 156. The conveying grooves 194 can also have a different course, but extend at least in the direction of the longitudinal axis 158. The conveying grooves 192 do not have to run parallel to one another.
Die Förderwalze 192 zeichnet sich durch folgende Parameter und Abmessungen aus : The conveyor roller 192 is characterized by the following parameters and dimensions:
Nutbreite am Nuteingang (außen): von 10 mm bis 100 mm, insbesondere von 15 mm bis 25 mm; Groove width at the groove entrance (outside): from 10 mm to 100 mm, in particular from 15 mm to 25 mm;
Nutbreite am Nutgrund: von 5 mm bis 95 mm, insbesondere von 10 mm bis 20 mm; Nuttiefe: von 2 mm bis 30 mm, insbesondere von 3 mm bis 10 mm; Groove width at the bottom of the groove: from 5 mm to 95 mm, especially from 10 mm to 20 mm; Groove depth: from 2 mm to 30 mm, especially from 3 mm to 10 mm;
Abstand der Nuten in Umfangsrichtung: von 5 mm bis 30 mm, insbesondere von 10 mm bis 20 mm; Distance between the grooves in the circumferential direction: from 5 mm to 30 mm, in particular from 10 mm up to 20 mm;
Kerndurchmesser: von 50 mm bis 1000 mm, insbesondere von 80 mm bis 200 mm. Core diameter: from 50 mm to 1000 mm, especially from 80 mm to 200 mm.
Der Walzendurchmesser ist die Summe aus Kerndurchmesser und Nuttiefe. The roll diameter is the sum of the core diameter and groove depth.
Mit der Förderwalze 192 ist die Transportrichtung des Materials 130 senkrecht zur Längsachse 158 des Förderraums 156 definiert. With the conveyor roller 192, the transport direction of the material 130 is defined perpendicular to the longitudinal axis 158 of the conveying space 156.
In der Förderwalze 192 ist das Koaxialkühlrohr 180 vorhanden. Die Förderwalze 192 weist eine koaxiale Sackbohrung 196 auf, in welche das Koaxialkühlrohr 180 des Kühlsystems 178 eingeschoben ist. Die Förderwalze 192 ist am von der Sackbohrung 194 abliegenden Ende mit der Antriebswelle 176 gekoppelt. The coaxial cooling tube 180 is present in the conveyor roller 192. The conveyor roller 192 has a coaxial blind bore 196 into which the coaxial cooling pipe 180 of the cooling system 178 is inserted. The conveyor roller 192 is coupled to the drive shaft 176 at the end remote from the blind bore 194.
Bei nicht eigens gezeigten Abwandlungen kann die Fördereinrichtung 140 auch zwei parallel laufende Förderschnecken 164 oder zwei parallel laufende Förderwalzen 192 umfassen. In modifications not specifically shown, the conveyor device 140 can also include two parallel conveyor screws 164 or two parallel conveyor rollers 192.
Wenn die Fördereinrichtung 128, insbesondere in Form des Schneckenförderers 78, bei der Vorrichtung 10 gemäß Figur 1 als Austragsförderer 72.1, 72.2 verwendet wird, ist es möglich, das bei einer Temperatur von etwa 3.000°C gewonnene Graphit 16 während des Austrags auf Temperaturen von unter 100°C abzukühlen. If the conveyor 128, in particular in the form of the screw conveyor 78, is used as a discharge conveyor 72.1, 72.2 in the device 10 according to FIG to cool to 100°C.
Insbesondere die verhältnismäßig geringe Gangtiefe der Förderschnecke 168 bzw. die verhältnismäßig geringe Nuttiefe der Förderwalze 192 tragen dazu bei, dass das dort während des Fördervorgangs befindliche Material aufgrund des Kontakts mit der gekühlten Förderschnecke 168 bzw. Förderwalze 192 und dem umgebenden gekühlten Schutzmantel 150 auf seinem Weg vom Materialeingang 134 zum Materialausgang 136 bzw. 162 effektiv durchkühlen kann. In particular, the relatively small pitch depth of the conveyor screw 168 or the relatively small groove depth of the conveyor roller 192 contribute to the fact that the material located there during the conveying process is on its way due to contact with the cooled conveyor screw 168 or conveyor roller 192 and the surrounding cooled protective jacket 150 can effectively cool from the material inlet 134 to the material outlet 136 or 162.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Vorrichtung zum thermischen oder thermo-chemischen Behandeln von Material (12) mit a) einem Kernprozessabschnitt (50), in dem ein Prozessgehäuse (18) einen Kernprozessraum (52) und eine Prozessraumachse (22) definiert; b) einer Heizeinrichtung (84), durch welche das Prozessgehäuse (18) als solches derart aufheizbar ist, dass zumindest in dem Kern prozess raum (52) eine Prozesstemperatur, insbesondere eine Temperatur von 1.500°C bis 3.200°C, bevorzugt von 3.000°C, erzeugt wird; c) einem Fördersystem (80), welches derart eingerichtet ist, dass das Material (12) durch den Kernprozessabschnitt (50) förderbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass d) das Prozessgehäuse (18) aus Gehäusesegmenten (24) aufgebaut ist, die lösbar aneinandergesetzt sind. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusesegmente (24) als Gehäusehülsen (30) oder als Materialbehälter (114) mit einer Bodenwand (116) ausgebildet sind. Vorrichtung nach Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusesegmente (24) aus Graphit sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transportsystem (112) für die Gehäusesegmente (24) vorhanden ist, mittels welchem die Gehäusesegmente (24) durch den Kernprozessabschnitt (50) hindurch bewegbar sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Heizeinrichtung (84) elektrische Kontakte (90) umfasst, welche das Prozessgehäuse (18) insbesondere außerhalb des Kernprozessabschnitts (50) kontaktieren: b) ein Antriebssystem (96) vorhanden ist, welches derart eingerichtet, dass die elektrischen Kontakte (90) bezogen auf die Prozessraumachse (22) in radialer Richtung auf das Prozessgehäuse (18) zu oder von diesem weg bewegbar sind. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kontakte (90) Haltekontakte (92) und Transportkontakte (94) umfassen und das Antriebssystems (96) derart eingerichtet ist, dass die Transportkontakte (94) außerdem in beide Richtungen der Prozessraumachse (22) bewegbar sind. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportkontakte (94) jeweils auf der vom Kernprozessabschnitt (50) abliegenden Seite der Haltekontakte (92) angeordnet sind. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontakt-Kühlsystem (98) vorhanden ist, mittels welchem elektrische Kontakte (90) kühlbar sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusesegmente (24) als Gehäusehülsen (30) ausgebildet sind und das Fördersystem (80) in einer Einlasszone (58) eine Zuführeinrichtung (62) für das Material (12) umfasst, welche mit einem endständiges Eingangs-Gehäuseelement (24) verbindbar ist, und in einer Auslasszone (60) eine Abgabeeinrichtung (70) für das hergestellte Material (16) umfasst, welche mit einem endständiges Ausgangs-Gehäusesegment (24.2) des Prozessgehäuses (18) verbindbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabeeinrichtung (70) zumindest einen ersten Austragsförderer (72.1) und einen zweiten Austragsförde- rer (72.2) umfasst, welche im Wechsel mit dem Ausgangs-Gehäusesegment (24.2) koppelbar sind. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabeeinrichtung (70) ein Bewegungssystem (110) umfasst, mittels welchem die Austragsförderer (72.1, PATENT CLAIMS Device for the thermal or thermo-chemical treatment of material (12) with a) a core process section (50), in which a process housing (18) defines a core process space (52) and a process space axis (22); b) a heating device (84), through which the process housing (18) as such can be heated in such a way that at least in the core process space (52) a process temperature, in particular a temperature of 1,500 ° C to 3,200 ° C, preferably of 3,000 ° C, is generated; c) a conveyor system (80) which is set up in such a way that the material (12) can be conveyed through the core process section (50); characterized in that d) the process housing (18) is constructed from housing segments (24) which are detachably placed together. Device according to claim 1, characterized in that the housing segments (24) are designed as housing sleeves (30) or as material containers (114) with a bottom wall (116). Device according to claims 1 or 2, characterized in that the housing segments (24) are made of graphite. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a transport system (112) for the housing segments (24) is present, by means of which the housing segments (24) can be moved through the core process section (50). Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a) the heating device (84) comprises electrical contacts (90) which contact the process housing (18), in particular outside the core process section (50): b) a drive system (96) is present, which is set up in such a way that the electrical contacts (90) can be moved towards or away from the process housing (18) in the radial direction relative to the process space axis (22). Device according to claim 5, characterized in that the electrical contacts (90) include holding contacts (92) and transport contacts (94) and the drive system (96) is set up in such a way that the transport contacts (94) also point in both directions of the process space axis (22). are movable. Device according to claim 6, characterized in that the transport contacts (94) are each arranged on the side of the holding contacts (92) remote from the core process section (50). Device according to claim 7, characterized in that a contact cooling system (98) is present, by means of which electrical contacts (90) can be cooled. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the housing segments (24) are designed as housing sleeves (30) and the conveying system (80) comprises a feed device (62) for the material (12) in an inlet zone (58), which can be connected to a terminal input housing element (24), and in an outlet zone (60) comprises a dispensing device (70) for the produced material (16), which can be connected to a terminal output housing segment (24.2) of the process housing (18). is. Device according to claim 9, characterized in that the dispensing device (70) comprises at least a first discharge conveyor (72.1) and a second discharge conveyor (72.2), which can be coupled alternately to the output housing segment (24.2). Device according to claim 10, characterized in that the dispensing device (70) comprises a movement system (110) by means of which the discharge conveyors (72.1,
72.2) zumindest mit Bewegungskomponenten parallel und senkrecht zur Prozessraumachse (22) bewegbar sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessraumachse (22) im Betrieb der Vorrichtung (10) vertikal verläuft und die Ein- lasszone (58) oben und die Auslasszone (60) unten ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusesegmente (24) als Materialbehälter (114) ausgebildet sind und in einer Einlasszone (58) ein leerer Materialbehälter (114a) in einer Befüllstation (124) mit Material (12) gefüllt werden kann und in einer Auslasszone (60) mit nach der Behandlung er- haltenem Material (16) gefüllter Materialbehälter (114b) geleert werden kann. Vorrichtung nach Anspruch 13 unter Rückbezug auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessraumachse (22) im Betrieb der Vorrichtung (10) vertikal verläuft, wobei die Einlasszone (58) unten und die Auslasszone (60) oben ist und das Transportsystem (112) für die Gehäusesegmente (24) eine in der Einlasszone (58) an- geordnete Stützeinrichtung (118) umfasst, mit welcher die Materialbehälter (114) nach unten gesichert werden. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützeinrichtung (118) eine Zylindereinheit (120) mit einem verfahrbaren Stützelement umfasst. 72.2) can be moved at least with movement components parallel and perpendicular to the process space axis (22). Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the process space axis (22) runs vertically during operation of the device (10) and the inlet zone (58) is at the top and the outlet zone (60) is at the bottom. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the housing segments (24) are designed as material containers (114) and in an inlet zone (58) an empty material container (114a) is filled with material (12) in a filling station (124). and material container (114b) filled with material (16) obtained after the treatment can be emptied in an outlet zone (60). Device according to claim 13 with reference to claim 4, characterized in that the process space axis (22) runs vertically during operation of the device (10), with the inlet zone (58) at the bottom and the outlet zone (60) at the top and the transport system (112) for the housing segments (24) comprises a support device (118) arranged in the inlet zone (58), with which the material containers (114) are secured downwards. Device according to claim 14, characterized in that the support device (118) comprises a cylinder unit (120) with a movable support element.
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