用于处理材料的炉和方法
本发明涉及一种用于处理材料、尤其用于氧化处理纤维材料、尤其用于制造碳纤维的炉，其具有
a)具有壳体内部空间的壳体，所述壳体除了用于纤维的穿通区域之外是气密的；
b)位于壳体的壳体内部空间中的工艺空间；
c)气氛装置，能够借助于所述气氛装置产生热的工作气氛并且所述气氛装置包括具有流动通道的流动系统，所述流动通道设置在壳体内部空间中并且分别限定一流动空间并且具有流动通路，使得各个流动空间与工艺空间流体连接，从而热的工作气氛能够以至少一个主流动方向输送给工艺空间并且能够从工艺空间中导出。
此外，本发明涉及一种用于处理材料的方法。
在开始提到那种类型的在市场中已知的炉中，流动通道例如构成为吹入装置的吹入箱和构成为抽吸装置的抽吸箱，工作气氛通过所述吹入箱和抽吸箱穿过工艺空间循环，所述炉用于对碳纤维进行氧化处理。
随着时间的流逝，流动通道的流动空间被污染，其中纤维材料尤其沉积在这种流动通道中，工作气氛通过所述流动通道被抽吸出工艺空间。纤维材料在工艺空间中被释放，并被循环的工作气氛吸收并导出。因此，在修正的范围内，必须定期检查和清洁流动通道或其流动空间。
在从市场已知的氧化炉中，只能通过流动通路进入流动空间，所述流动通路就其而言只能从工艺空间到达。为此，这种炉具有到工艺空间的进口，工人能够通过所述进口进入工艺空间，并且在那里能够手动清洁流动通道的流动空间。流动通道的流动通路通常配备有流动翻盖，以便设定流动方向和/或流动体积。对于清洁过程，将这种流动翻盖移动到清洁位置，在所述清洁位置中，流动通路尽可能地被打开，以便为工人提供到流动通道的流动空间的大范围无障碍的进口。在清洁过程之后，流动翻盖又移回到其运行位置中。在此，始终存在不正确设定流动翻盖的风险。
然而，流动通道的流动通路大多相对较窄，使得总体上限制了到流动通道的流动空间的进口。另外，工艺空间中的空间比通常相当狭窄，并且工艺空间中的可见度相当不利，使得清洁困难并且难以检查清洁结果。工人还必须在清洁过程之前等待，直到工艺空间中温度达到可接受的水平，才能够进入所述工艺空间。
本发明的目的是提供开始所提出那种类型的用于处理材料的炉和方法，其考虑了所述构思。
所述目的在开始所提出那种类型的炉中通过如下方式实现：
d)存在修正系统，通过所述修正系统能够穿过壳体进入流动通道的流动空间。
根据本发明，由此实现工人不再必须进入工艺空间，以便获得到流动通道的流动空间的进口。在从壳体外部清洁的情况下，能够显著改善工人的空间比和能见度。如果在工艺空间中仍存在工人无法接受的较高的温度，也已经能够开始清洁。也能够弃用流动翻盖的转换，使得也消除清洁之后错误设定流动翻盖的风险。
当
a)流动通道包括到流动空间的至少一个修正进口；
b)壳体包括至少一个修正入口，所述至少一个修正入口限定朝向工艺空间的内侧，流动通道设置在所述内侧处，使得能够穿过修正入口到达流动通道的修正进口时。
是有利的。
在已知的炉中，流动通道在壳体的侧壁之间延伸。因此，在横向于主流动方向的方向上各个流动通道限定纵轴线以及第一端侧以及相对置的第二端侧，并且在第一和/或第二端侧处设有修正进口时是特别有利的。于是在流动通道的至少一个端侧处实现进入。
优选地，各个流动通道在其第一端侧处和/或其第二端侧处气密地与壳体的修正入口连接。
优选地，壳体在侧壁中包括至少一个修正入口。这同样考虑了上述流动通道在壳体的侧壁之间的布置。
当修正入口包括在壳体中的壳体通路和修正门装置，能够通过所述修正门装置开启或封闭壳体通路时，对于灵活的进入是有利的。
在此，修正门装置包括修正门，所述修正门借助支承装置支承，所述支承装置设计成，使得修正门能够围绕尤其竖直的枢转轴线枢转和/或以水平的纵向移动能够移入到壳体通路中并且还能够从其中移出。
在实践中当设置在修正入口的内侧处的流动通道具有通道贯通开口并且修正系统包括密封装置，借助所述密封装置能够开启或封闭一个或多个通道贯通开口时是有利的。
替选地，当密封装置设计成，使得设置在修正入口的内侧处的流动通道的通道贯通开口仅能够全部同时地或成组彼此独立地或各自彼此独立地开启或封闭时是有利的。在壳体的不同的修正入口处能够设有不同的密封装置。
如果修正门将密封装置随同一起移动，则能够放弃单独地固定密封装置。于是，密封装置不必分开地被取下并且在清洁过程之后再次固定。
如果修正系统包括自动化的清洁装置，则能够以自动化可靠的质量清洁流动空间。
上述目的在开始提出的方法中通过如下方式实现：纤维在具有一些或全部上述特征的炉中进行处理。
下面，根据附图更详细阐述本发明的实施例。在附图中示出
图1是沿着图2中的剖面线I-I示出用于制造碳纤维的氧化炉的竖直的纵截面图，所述氧化炉包括壳体，所述壳体限定工艺空间，热的工作气氛借助于流动通道通过所述工艺空间循环，所述流动通道在壳体的侧壁之间延伸；
图2是根据图1的氧化炉沿着在那里的剖面线II-II的水平剖面图，其中示出具有壳体中的修正入口和流动通道的修正进口的修正系统，使得能够通过壳体进入一个或多个流动通道的内部的流动空间；
图3是图2中从箭头III的观察方向的竖直剖面的在图1中用III表示的部分图，其中示出修正系统，所述修正系统包括在壳体侧壁中的以修正门形式的修正门装置，所述修正门装置以透视图示出并且在所述修正门装置之后密封装置和流动通道可见；
图4是图2中水平剖面的用IV表示的部分图，其中说明修正系统的修正门的功能；
图5是图3中示出的具有修正系统的打开的修正门的部分图，其中可见密封装置，所述密封装置借助唯一的盖元件封闭全部流动通道的端侧处的通道贯通开口；
图6是根据图3和图5的具有移除的盖元件的部分图，使得流动通道的通道贯通开口可见；
图7是具有打开的修正门的对应于图5的部分图，其中示出具有密封装置的改变的修正系统，所述密封装置包括分别用于一组流动通道的多个盖元件；
图8是具有打开的修正门的对应于图5的部分图，其中示出具有密封装置的又一改变的修正系统，所述密封装置包括分别用于唯一的流动通道的多个盖元件；
图9是对应于图4的部分图，其中示出改变的修正门；
图10是对应于图4和9的部分图，其中示出改变的修正装置，其中密封装置耦联到修正门处；
图11是对应于图4、9和10的部分图，其中一方面说明经由流动通道的两个端侧的进入并且还说明手动的清洁过程；
图12是根据图11的具有改变的修正系统的部分图，所述修正系统包括自动化的清洁系统。
图1和图2示出用于处理材料的炉的纵剖面和水平剖面，所述炉示例性地作为氧化炉10说明，所述氧化炉用于制造碳纤维并在纤维材料中进行氧化处理。氧化炉10包括壳体12，所述壳体通过底壁12a、顶壁12b以及两个侧壁12c和12d限定形成氧化炉10的壳体内部空间14的连通空间。
限定壳体内部空间14的壳体12能够同时形成氧化炉的外壳体。替选地，所述壳体12能够形成内部壳体罩，并且就其而言由一个或多个外部壳体罩包围。
壳体12在其端面分别具有端壁16a、16b，其中在端壁16a中从下向上交替地存在以水平的入口缝隙18和出口缝隙20形式的贯通开口并且在相对置的端壁16b中从下向上交替地存在以水平的出口缝隙20和入口缝隙18形式的贯通开口，所述贯通开口为了概览而没有都设有附图标记。将纤维22穿过入口缝隙和出口缝隙18或20引入壳体内部空间14中并且再次从其中引出。入口缝隙和出口缝隙18、20通常形成壳体12的用于碳纤维22的穿通区域。除了所述贯通开口之外，氧化炉10的壳体12是气密的。
壳体内部空间14就其而言沿纵向方向被分成三个区域，并且包括第一前室24和第二前室26，所述第一前室直接设置在端壁16a的旁边，所述第二前室直接邻近相对置的端壁16b的旁边。在壳体内部空间14中存在工艺空间28，在本示例性实施例中，所述工艺空间位于前室24、26之间。
因此，前室24和26同时形成用于纤维22进入壳体内部空间14或工艺空间28的进入闸口和离开闸口。
将要处理的碳纤维22作为一种纤维毯30平行延伸地输送给氧化炉10的壳体内部空间14。为此，纤维22从第一偏转区域32穿过端壁16a中的最上方的入口缝隙18进入前室24中，所述第一偏转区域在壳体12之外位于端壁16a旁边。纤维22然后穿过工艺空间28并穿过相对置的前室26到达第二偏转区域34并且从那里又返回，所述第二偏转区域在壳体12之外位于端壁16b旁边。
总体上，纤维22蜿蜒状地经由从上向下彼此相随的偏转辊36穿过工艺空间28，所述偏转辊中的仅两个设有附图标记。在偏转辊36之间，由彼此相邻延伸的多根纤维22形成的纤维毯30分别展开一个平面38。在图1所示的实施例中，存在六个这样的平面38。纤维22也能够从下向上延伸并且能够展开比图1中所示更多或更少的平面38。在图2中可见从上方观察的第三平面38.3，其本身也在图1中标识，其中仅一些纤维22以大的间距示出，以便表明纤维毯30；在实践中，纤维22在纤维毯30的平面38中仅以彼此间小的间距延伸。
在完整穿过工艺空间28之后，在本实施例中，纤维22通过端壁16a中的最下方的出口缝隙20离开氧化炉10。在到达端壁16b中的最上方的入口缝隙18之前以及在通过端壁16b中的最下方的出口缝隙20离开氧化炉10之后，纤维22在壳体12之外经由另外的未详细示出的导引辊引导。
工艺空间28在工艺条件下由热的工作气氛40穿流，所述工作气氛通过气氛装置42构建。一般而言，热的工作气氛40能够借助气氛装置42产生并被引导通过工艺空间28，使得其在工艺条件下穿流工艺空间28。在实践中，工作气氛是空气，因此术语空气在下文也选择为是对氧化炉10的气氛平衡有贡献的所有气体的同义词，并且被称为工艺空气、循环空气、排气、新鲜空气等；然而，也能够将其他气体引导通过工艺空间28。
在工艺空间28中维持两个相反的空气流，这两个空气流分别具有主流动方向44。为此，气氛装置42包括具有流动通道48的流动系统46，所述流动通道设置在壳体内部空间14中，并且分别限定流动空间50并且借助所述流动通道能够将工作气氛40引导穿过工艺空间28。
为了产生相反的空气流，流动系统46在工艺空间28的中央区域中包括两个吹入装置52，并且在处理室28的端侧处的两个端部区域中分别包括一抽吸装置54。抽吸装置54分别设置为与前室24、26相邻。吹入装置52包括分别以多个吹入通道56形式的上述流动通道48，并且抽吸装置54包括分别以多个抽吸通道58形式的上述流动通道48。流动通道48、即在此吹入通道56和抽吸通道58分别设置在通过纤维毯30展开的平面38之间并且横向于主流动方向44延伸，使得在横向于主流动方向44的方向上流动通道48限定纵轴线48a和第一端侧48b和相对置的端侧48c，所述纵轴线和第一端侧和相对置的端侧仅在图2中并且在那里仅在一个流动通道48中表示。
在这里描述的实施例中，横向于主流动方向44表示与主流动方向44成直角。但是，在未示出的变型中，流动通道48也能够倾斜地且不与主流动方向44成直角地延伸。
在本实施例中，流动通道48在壳体12的侧壁12c和12d之间延伸。流动通道48沿着其纵轴线48a的该延伸方向分别具有流动通路，所述流动通路在附图中由于剖切而不可见，使得流动通道48的各个流动空间50与工艺空间28流体连接，从而将工作气氛40输送给工艺空间28或从工艺空间28导出。如开始描述的那样，可调节的流动翻盖以本身已知的方式设置在流动通路中。
因此，在吹入通道56中，所述流动通路形成吹入开口，来自吹入通道56的各个流动空间50的工艺空气通过所述吹入开口到达工艺空间28中。在抽吸通道58中，所述流动通路以相应的方式形成抽吸开口，气氛通过所述抽吸开口从工艺空间28流入抽吸通道58的各个流动空间50中。
在此处所示的氧化炉10中，吹入通道56和抽吸通道58构成为吹入箱或抽吸箱，进而构成为箱形的流动通道。但是，与此偏差的几何形状是容易可行的。
对于通过气氛装置42进行的空气调节，工作气氛40在抽吸装置54和吹入装置52之间使用鼓风机62输送通过循环管路60并且在此穿流空气调节装置64。空气调节装置64示例性地作为换热器66说明，因为特别将工作气氛40的温度设定为空气调节。在空气调节装置64的上游，排气管路68借助未本身示出的阀从循环管路60分支，经由所述循环管路能够导出循环的工作气氛40的一部分。
为了维持氧化炉10的空气平衡，按比例流出的排气体积通过新鲜空气输送装置70补偿，借助于新鲜空气输送装置能够将新鲜空气输送给吹入装置52。
总体上，两个循环的空气回路被闭合，并且氧化炉10在流动方面根据所谓的“中心到末端”原理运行。但是也能够实施所有其他已知的流动原理，特别是“端到中心”或“端到端”原理。
如在开始时所提及的那样，流动系统46的流动通道48的流动空间50，以及在此特别是抽吸装置54的抽吸通道58的流动空间50必须以规则的间隔清洁。
为此目的，氧化炉10包括修正系统72，通过所述修正系统能够穿过壳体12进入流动通道48的流动空间50。
为此，流动通道48包括到流动空间50的修正进口74并且壳体包括修正入口76，所述修正进口和修正入口分别限定朝向壳体内部空间14的内侧76a和指向壳体12的周围环境的外侧76b。流动通道48设置在壳体12的修正入口76的相应的内侧76a处，使得能够通过修正入口76到达其修正进口74。
流动通道48的修正进口74分开地设置并且补充于不可识别的流动通道设置。在端侧48a和48b之一或两个处存在流动通道48的修正进口74。根据流动通道48在其端侧48c、48d之一或两个处是否具有修正进口74，壳体12在侧壁12c和12d之一或两个中包括修正入口76，所述修正入口分别在所属的流动通道48的纵轴线48a的延长中设置为与其相应的修正进口74相对置。
首先，描述了如下实施例，其中，每个流动通道48在指向侧壁12c的端侧48c处分别仅具有一个修正进口74，并且壳体12相应地在该侧壁12c中仅包括修正入口76。然而，在图2中，已经用虚线表明壳体12在相对置的侧壁12d中的修正入口76。
对于壳体12的每个修正入口76，修正系统72包括壳体12中的壳体通路78和修正门装置80，借助所述修正门装置能够开启或封闭所述壳体通路78。对于流动通道48的每个修正进口74，修正系统72还包括通道贯通开口82和密封装置84，借助所述密封装置能够开启或封闭一个或多个这种通道贯通开口82。通道贯通开口82仅在图6中在移除密封装置84的情况下可见。密封装置84防止工艺空气从所属的流动通道48的流动空间50中通过修正进口74流出到工艺空间28中或从工艺空间28流入流动空间50中，这会导致工艺空间28中不期望的涡流和湍流。
密封装置84能够但不是必须设计成以流动密封的方式封闭通道贯通开口82。然而，原则上，各个通道通道开口82的结构覆盖是足够的。
在图3至图6中示出一个实施例，其中，修正门装置80在壳体12的修正入口76处构成为修正门86，所述修正门借助支承装置88固定在壳体12的侧壁12c处。支承装置88设计成，使得修正门86能够围绕枢转轴线90枢转。为此，支承装置88例如能够构成为简单的枢转铰链。枢转轴线90竖直定向，但是其中枢转轴线90水平定向的方案也是可行的。
壳体通路78的尺寸设计成，使得沿流动通道48的纵轴线48a的方向观察，所述壳体通路覆盖所有的流动通道48，所述流动通道在壳体内部空间14中在修正门86之后设置在修正入口76的内侧76a处。修正门86是热绝缘的，并且在规格上对应于氧化炉10的壳体12。
密封装置84设置成，使得所有通道贯通开口82仅能同时开或封闭。为此，密封装置84包括覆盖板形式的覆盖元件92，所述覆盖元件覆盖全部存在于修正入口76的内侧76a处的流动通道48的端侧48b，并覆盖流动通道48的现有的通道贯通开口82。
通道贯通开口82由支承框架94包围，使得一个通道贯通开口82的横截面小于所属的流动通道48的流动空间50的横截面。密封装置84、即在此覆盖元件92借助固定机构96可脱开地固定在一个或多个这种支承框架94处。在本实施例中，固定机构96作为螺钉说明，然而，所有其他已知的固定技术也可用于合适的可脱开的固定，例如锁定连接或夹紧连接。覆盖元件也能够构成为枢转元件并且经由相应的铰链支承在流动通道48处。
也能够弃用支承框架94。在这种情况下，通道贯通开口82具有与所属的流动通道48的流动空间50相同的横截面。然后，能够例如经由法兰连接在流动通道48的外侧进行密封装置84、即在此覆盖元件92的固定。
如果现在应执行流动通道48、即吹入通道56和/或抽吸通道58的修正，则打开壳体12的这种修正入口76的修正门86，在所述修正门后存在待清洁或待维护的流动通道48。然后手动移除或移动密封装置84，使得能够从壳体10的外部通过现在露出的通道贯通开口82进入并到达流动通道48的流动空间50。
现在，工人能够执行清洁或维护流动空间50，如其本身是已知的。在进行清洁或维护之后，将密封装置84再次固定在其密封位置中，并且封闭壳体12的修正门86。
图7示出了一种变型，其中密封装置84设计成，使得各组通道贯通开口82能够彼此独立地开启或封闭。在图7所示的实施例中，总体上存在于修正入口76之后的七个流动通道48限定具有三个流动通道48的第一组98a以及分别具有两个流动通道48的第二组和第三组98b、98c。对于这些组98a、98b和98c，密封装置84包括三个覆盖元件92a、92b、92c，所述覆盖元件覆盖存在于修正入口76的内侧76a处的流动通道48的相应组98a、98b和98c的端侧48b，并覆盖流动通道48的现有的通道贯通开口82。
图8示出了另一种变型，其中，密封装置84设计成，使得各个通道贯通开口82能够独立地开启或封闭。因此，对于每个通道贯通开口82，存在一个所属的且分开地固定在相关的流动通道48的支承框架94处的覆盖元件92。
在根据图3至图8的支承装置88中，其中修正门86仅能绕枢转轴线90枢转，修正门86必须在其竖直纵向边缘处沿朝向工艺空间28的方向逐渐变细，以便获得对于枢转运动所需的运动自由度。当修正门86关闭时，由此在修正门86的纵向边缘和侧壁12c之间留下中间空间。这在图8以及后续阐述的图10中可见。
然而，在所述中间空间的区域中，壳体12的绝缘作用降低并且会造成向外的泄漏。尽管原则上也能够在该门设计中确保密封性，但是图9中所示的变型的支承装置88提供了一种替代方案，其中能够确保更高的密封性。
在那里的支承装置88设计成，使得修正门86能够以水平的纵向运动移入到壳体通路78中并且能够再次从其中移出。当修正门86从壳体通路78中移出时，所述修正门能够枢转进而移离壳体通路78。在此，所述修正门能够绕竖直的枢转轴线枢转或以平行移动方式运动；后者如图9所说明。支承装置88在图9中表示为一种平行四边形引导装置，所描述的运动流程借助于所述平行四边形引导装置是可行的。
图10示出根据图3至图8的支承装置88的又一变型，其中，密封装置84由修正门86随同一起移动。无论修正门86的支承设计如何，这都是可行的。
在一个具体的实施例中，根据图3至图6的覆盖元件92在修正门86的指向流动通道48的内侧与所述修正门连接。当修正门86封闭壳体通路78时，覆盖元件92覆盖流动通道48的通道贯通开口82。当修正门86打开时，覆盖元件92与修正门86一起移动并且移离流动通道48，由此可进入其通道贯通开口82。
图11和图12示出一个实施例的变型，其中，流动通道48在两个端侧48b和48c处均设有通道贯通开口82，并且氧化炉10的壳体12在两个侧壁12c、12d中在相应位置中具有所属的修正入口76，所述修正入口的修正门未被示出。此外，关于上述实施例所作的陈述意义上相应地适用。
如图11所示，在开启壳体通路78和通道贯通开口82时，能够借助修正系统72的手动清洁设备100由一个或多个工人来清洁流动空间50；在图11中示例性地示出两个扫帚，在实践中，还使用吸尘器，借助所述吸尘器将纤维材料吸走。
替代地，修正系统72还能够包括自动化的清洁装置102。这在图12中示出，其示出作为这种清洁装置102的实例的喷射和抽吸装置104。所述清洁装置包括喷头106，所述喷头定位在流动通道48的第一端侧48b处。能够经由连接单元108将诸如电能、压缩空气、清洁剂等的运行介质输送给喷头106。
借助于喷头106，能够在高压下将纯的清洁剂、压缩空气或清洁剂/压缩空气混合物作为清洁介质吹入流动空间50中，流动空间50的内壁处的污物由此溶解并由吹入的清洁介质吸收并携带。
喷射和抽吸装置104的抽吸头110位于相关的流动通道48的相对置的端侧48c处，所述抽吸头抽吸并导出载有污物的清洁介质；为了简单起见，未示出相应的管路。
在流动通道48的端侧48b、48c处和/或在壳体通路78中的相应的区域处设有用于喷头106或抽吸头110的相应的固定机构。
在根据图3至图12的上述实施例中，待清洁的流动通道48由抽吸通道58形成。在所述流动通道中污物主要通过溶解的纤维材料形成，所述溶解的纤维材料在纤维22穿过工艺空间28时被释放。
但是，随着时间的流逝，用作吹入通道56的流动通道48也被污染，使得在那里也需要以规则的间隔进行清洁和/或维护。
在上述实施例中，在壳体12的端侧48b、48c和分别相对置的侧壁12c、12d之间保留窄的中间空间。在这种情况下，工艺空间28在修正门86打开和修正入口76开启的情况下与壳体12的外部环境流体连接。
然而，这在侵蚀性和/或危害环境或健康的工作气氛中会是不希望的。因此，在在附图中未示出的变型中，流动通道48能够延伸到达壳体通路78或也进入所述壳体通路中，其中各个过渡区域是气密的。换句话说，流动通道48在其第一端侧48b处和/或在其第二端侧48c处以气密方式与壳体12的修正入口76连接。
在这种构成方案中，也能够在持续运行中至少在吹入通道56处，但必要时也在吹出通道58处执行流动通道48的清洁或维护。然后能够通过附加的加热装置补偿温度差，所述加热装置被临时引入到待清洁的流动通道48中。
氧化炉10还能够包括监控系统，所述监控系统借助传感器装置和所属的控制装置来监控壳体12的修正入口76是否应被打开或者是否开启修正入口76。为了防止在氧化炉10运行中发生这种情况，能够在修正入口76处设有锁定装置，所述锁定装置在没有通过监控系统的控制装置事先授权的情况下防止开启相应的修正入口76。
