(57)【要約】【課題】炉室内の材料のより有効かつより精密な熱処理を可能にする高温空気炉モジュール、同様に高温空気炉を提供する。【解決手段】本発明は、壁部によって少なくとも部分的に境界付けられている炉室２０を有する高温空気炉モジュール１２であって、前記炉室が、気流を生成するための空気供給装置１４と、気流を加熱するための熱伝達装置４２とを備えている、高温空気炉モジュールに関する。本発明によれば、供給された気流を前記空気供給装置１４によって１つの流れ方向２４に導くために、前記空気供給装置１４と前記炉室２０との間に構成される流入空気管路２２が設けられており、前記導入空気管路には、前記流れ方向２４に互いにある距離で配置されかつ気流が前記炉室２０を通して流れる前に気流を滑らかにするように意図される第１及び第２の絞り手段３０、３２が設けられている。さらに、本発明によれば、高温空気炉１０は、互いに対し１８０度回転して配向されておりかつ互いに連通して接続されている、複数の高温空気炉モジュール１２で形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁部（１６、１８）によって少なくとも部分的に境界付けられている炉室（２０）を有する高温空気炉モジュール（１２）であって、前記炉室が、気流を生成するための空気供給装置（１４）と、気流を加熱するための熱伝達装置（４２）とを備えている、高温空気炉モジュールにおいて、
供給された気流を前記空気供給装置（１４）によって１つの流れ方向（２４）に導くために、前記空気供給装置（１４）と前記炉室（２０）との間に構成される流入空気管路（２２）が設けられており、前記導入空気管路には、前記流れ方向（２４）に互いにある距離で配置されかつ気流が前記炉室（２０）を通して流れる前に気流を滑らかにするように意図される第１及び第２の絞り手段（３０、３２）が設けられていることを特徴とする高温空気炉モジュール。
【請求項２】
前記流入空気管路（２２）と関連付けられている前記第２の絞り手段（３２）が、前記炉室（２０）の壁部として構成されることを特徴とする、請求項１に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項３】
少なくとも１つの絞り手段（３０、３２、３４、３６）が、壁部を通過するクリアランス（２８）を有する前記壁部として、特に有孔の板金として構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項４】
前記絞り手段（３０、３２、３４、３６）が、少なくともある場合に、異なる気流に関し流れ抵抗を有するように、互いにある距離で配置される前記絞り手段（３０、３２、３４、３６）の前記クリアランス（２８）が構成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項５】
前記第１の絞り手段が、前記流れ方向の下流に接続される前記第２の絞り手段よりも低い流れ抵抗を有することを特徴とする、請求項４に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項６】
前記第１の絞り手段（３０）が、表面積の２０〜３０％のクリア断面で構成されることを特徴とする、請求項４又は５に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項７】
前記第２の絞り手段（３０）が、表面積の５〜１０％のクリア断面で構成されることを特徴とする、請求項４、５又は６に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項８】
前記絞り手段（３０、３２、３４、３６）の少なくとも１つに空気指向手段（６０）が設けられ、空気案内手段が、前記絞り手段（３０、３２、３４、３６）の貫流可能な表面に対し直角に配向される壁部として構成されることを特徴とする、請求項３〜７のいずれか１項に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項９】
特に空気指向手段（６０）が設けられているいくつかの絞り手段（３０、３２、３４、３６）が、前記流れ方向に直接互いに前後に配置されて、絞りユニット（６２）を形成することを特徴とする、請求項８に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項１０】
前記流れ方向（２４）の前記炉室（２０）の下流に接続され、かつ前記炉室（２０）を通して導かれた気流を前記空気供給装置（１４）に少なくとも部分的に送り戻すために意図される使用済み空気管路（２６）が設けられていることを特徴とする、請求項２〜９のいずれか１項に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項１１】
気流用の少なくとも１つの絞り手段（３４、３６）が、前記使用済み空気管路（２６）に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項１２】
前記使用済み空気管路（２６）と関連付けられている第１の絞り手段（３４）が、前記炉室（２０）の壁部として構成されることを特徴とする、請求項１１に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項１３】
前記炉室（２０）の壁部として設計される前記絞り手段（３２、３４）が対向して配置されることを特徴とする、請求項１２に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項１４】
絞り手段（３２、３４）として設計される壁部の間に、前記炉室（２０）内の気流を切り離すための少なくとも１つの分離装置（３８）が設けられ、該分離装置が、フィラメント指向棒を通過するための特に狭いスロットを有することを特徴とする、請求項１３に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項１５】
前記絞り手段（３０、３２、３４、３６）が、前記流入空気管路（２２）及び／又は前記使用済み空気管路（２６）に、互いにある角度、特に９０度の角度で配置されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項１６】
前記空気供給装置（１４）、前記流入空気管路（２２）、及び絞り手段（３２、３４）として設計される前記壁部が、前記空気供給装置（１４）によって放出される気流が前記炉室（２０）内の気流に対し平行方向に、しかし逆方向に流れることができるように配置されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項１７】
前記空気供給装置（１４）及び前記絞り手段（３０、３２、３４、３６）が、略均一な速度分布を有する、特に前記炉室の断面にわたって１．５ｍ／秒の速度で＋／−１０％の最大速度変化を有する層状空気流を前記炉室（２０）内に発生できるように構成されることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項１８】
前記炉室（２０）内で熱処理されるべきエンドレス材料（５４）を連続的に送り込み及び／又は排出するために構成される堰装置（５６）が、前記炉室（２０）の少なくとも１つの壁部領域に設けられていることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の高温空気炉モジュール。
【請求項１９】
各々の場合に隣接して配置される高温空気炉モジュール（１２）が、互いに対し１８０度回転して配向されておりかつ互いに連通して接続されていることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の高温空気炉モジュール（１２）を有する高温空気炉（１０）。
【請求項２０】
前記高温空気炉モジュール（１２）が、共通の連続する炉室（２０）を境界付けることを特徴とする、請求項１９に記載の高温空気炉。
【請求項２１】
前記使用済み空気管路（２６）が、前記流れ方向（２４）の前記炉室（２０）の下流に配置される分配器室（４０）を形成し、該分配器室が、前記炉室（２０）から、隣接して配置された前記少なくとも２つの高温空気炉モジュール（１２）の前記空気供給装置（１４）に、好ましくは等しい気流分布を提供するように意図されることを特徴とする、請求項１９又は２０に記載の高温空気炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、壁部によって少なくとも部分的に境界付けられている炉室を有する高温空気炉モジュールであって、前記炉室に、気流を生成するための空気供給装置及び気流を加熱するための熱伝達装置も関連付けられている高温空気炉モジュールに関し、本発明はまた、高温空気炉モジュールから形成される高温空気炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業用途用、例えばプラスチック繊維の熱酸化用の市場から知られている高温空気炉は、送風機として設計されかつ気流を生成するように意図される空気供給装置を有する。気流は、熱伝達装置、例えば電気式に操作される加熱棒又は間接的に熱オイルで加熱された熱交換器を通過して案内され、加熱される。次に、加熱された気流は、壁部によって境界付けられている炉室に導かれ、この炉室に、熱処理されるべき材料が配置される。炉室の壁部は、加熱された気流が通過して流れることができる断面の制限をもたらし、したがって、処理されるべき材料内への集中した熱導入を確実にする。公知の高温空気炉は、サブアセンブリとして予め製作可能な複数の高温空気炉モジュールからモジュール式の構成方法によって組み立てることができ、高温空気炉モジュールは高温空気炉を使用すべき地点で互いに接続される。ある場合には、例えば、特にプラスチック繊維を酸化することによって炭素繊維を製造する際には、処理されるべき材料に対する均一な作用が決定的に重要であり、次に、このことは精密な規定の空気流が前提とされる。基本的に、空気流分布がより良ければ、それだけ優れた結果が得られることが当てはまる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、炉室内の材料のより有効かつより精密な熱処理を可能にする高温空気炉モジュール、同様に高温空気炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、請求項１の特徴を有する高温空気炉モジュールによって、同様に、請求項１９の特徴を有する高温空気炉によって達成される。
【０００５】
本発明の第１の形態によれば、空気供給装置によって供給された気流を１つの流れ方向に導くために空気供給装置と炉室との間に構成される流入空気管路が設けられ、導入空気管路に、流れ方向に互いにある距離で配置されかつ気流が炉室（２０）を通して流れる前に気流を滑らかにするように意図される第１及び第２の絞り手段が設けられている。空気供給装置と炉室との間の送入管路によって、気流の安定化を達成することができる。空気供給装置の領域にある乱流の気流は、前記装置からの間隔の増大により、また流入空気管路の適切な構造により、乱流が弱くなる。気流の追加の安定化を達成するため、貫流可能な流入空気管路の当該断面に互いに前後にある距離に位置する少なくとも２つの絞り手段が設けられ、したがって、適切に構成された場合、流れ方向に絞り装置の前よりも特定の絞り装置の背後に、はるかに弱い乱流が存在するようにすることができる。
【０００６】
２つの絞り手段の本発明による直列接続の結果、空気流の著しい安定化を達成することができる。弱い乱流の空気流によって、炉室内で熱処理されるべき材料への特に均一な熱伝達を達成することができる。炉室内の材料の望ましくない不均一な熱処理をもたらすであろうより大きな温度勾配が回避される。
【０００７】
炉室内の空気流の弱い乱流のため、炉室に配置された材料内の振動励起が回避され、この結果、破損の危険なしに、小さな断面を有する繊細な特に脆性の材料さえも熱処理することができる。
【０００８】
本発明の改良において、流入空気管路と関連付けられている第２の絞り手段は、炉室の壁部として構成される。この手段によって、第２の絞り手段は、気流の安定化機能に加えて境界付けの機能も獲得する。前記絞り手段は、炉室の断面全体に張られることが好ましく、したがって、前記炉室の典型的に平坦な設計の壁部の一方に完全に取って代わる。炉室の断面に対応する表面積で絞り手段を構成することによって、さらに、前記炉室内の特に均質な気流分布を獲得することができる。このことは、炉室内の所望の弱い乱流又は乱流のない気流に寄与する。
【０００９】
好ましい一実施形態では、少なくとも１つの絞り手段は、壁部を通過するクリアランスを有する当該壁部として、特に有孔の板金として構成される。孔及び／又はスロットをクリアランスとして設けることができることが好ましい。クリアランスは、等しいか又は等しくない間隔で表面積に配置され、均一又は様々な形状を有する。この種類の絞り手段は、格子状に配置された多数のワイヤから構成される特にワイヤメッシュ繊維の形態で、あるいは多数の孔を有する有孔の板金形態で構成可能である。
【００１０】
前記絞り手段が、少なくともある場合に、異なる気流に関し流れ抵抗を有するように、互いにある距離で配置される絞り手段のクリアランスが構成される場合、適切である。この手段によって、全体として炉室内に供給される空気体積流に対し負の効果を有するであろう過度に高い流れ抵抗を形成することなく、第１の絞り手段において部分的にのみ空気流を最初に安定化させることができる。下流に直列に接続される第２の絞り手段では、第１の絞り手段及び送入管路によってすでに大部分安定化された気流は、さらに安定化され、次に、弱い乱流の又は乱流のない又は層状の空気流として炉室内に通過する。
【００１１】
第１の絞り手段は、流れ方向の下流に接続される第２の絞り手段よりも低い流れ抵抗を有することが好ましい。選択的に強い乱流であることが可能な空気体積流は、先ず第一に、より低い流れ抵抗を有する第１の絞り手段によって相当程度安定させられる。第２の絞り手段によって、空気体積流が炉室内に通過する前にさらなる安定化が行われる。これらの状況下では、弱い乱流又は乱流のない空気体積流は、前記空気体積流の可能な限り最も完全な安定化を達成するために、第２の絞り手段のより高い流れ抵抗を受け入れることが必要である。
【００１２】
好ましい一実施形態では、第１の絞り手段は、表面積の２０〜３０％のクリア断面で構成される。ここで、「クリア断面」とは、気流が通過できる絞り手段におけるクリアランスの表面積と、気流に対する障害を構成する絞り手段の閉鎖表面積との間の関係を示す。したがって、少なくとも２０％のクリア断面の場合、例えば、長方形の板金パネルとして設計可能な絞り手段の表面積全体に関し、表面積の２０％がクリアランスだけ穿孔される。これらの状況下で、前記クリアランスは、固定間隔及び固定形状で均一に分布可能である。しかし、絞り手段の縁部領域のクリアランスは、前記絞り手段の表面積の中心のクリアランスとは異なる形状及び／又は間隔を有することが可能である。
【００１３】
好ましい一実施形態では、第２の絞り手段は、表面積の５〜１０％のクリア断面で構成される。これによって、気流が炉室内に通過する直前に、乱流の集中的な安定化を達成することができ、この結果、弱い乱流、好ましくは乱流のない層流を前記炉室内で発生することができる。
【００１４】
本発明の別の改良では、絞り手段の少なくとも１つに空気指向手段が設けられ、この空気案内手段は、貫流可能な前記絞り手段の表面に対し直角に配向される壁部として構成される。これによって、少なくともある流路にわたって、流れ方向に関し絞り手段に設けられたクリアランスの背後で、個々の流れに気流を分割することが維持される。絞り手段の壁部のため、個々の流れは絞り手段の直後で混合しない。反対に、個々の流れは互いに分離されたままであり、その結果、空気流の有利な安定化を達成することができる。空気指向手段の壁部は、絞り手段の厚さよりも複数倍大きい高さを有することが可能である。壁部は、絞り手段のクリアランスを通過して出る各々の空気流が隣接するクリアランスからの空気流から分離されるように配置されることが好ましい。壁部は、特に、薄壁の板金から製造してもよく、絞り手段に溶接することができる。
【００１５】
本発明の好ましい一実施形態では、特に空気指向手段が設けられているいくつかの絞り手段が、流れ方向に直接互いに前後に配置されて、絞りユニットを形成する。いくつかの絞り手段を直接互いに前後に配置することによって、空気流の有利な安定化をもたらすことが可能なコンパクトな絞りユニットを設けることができる。これらの状況下では、直接互いに前後に配置される絞り手段の少なくとも１つに、空気指向手段を設けることが考慮されることが好ましい。
【００１６】
本発明の別の改良では、流れ方向の炉室の下流に接続され、かつ炉室を通して導かれた気流を空気供給装置に少なくとも部分的に送り戻すために意図される使用済み空気管路を設けてもよい。これによって、それぞれ空気供給装置及び熱伝達装置によって気流に導入される運動エネルギ及び内部エネルギの効率的な使用を達成することができる。これらの状況下で、すでに加熱されて、運動している気流は、炉室を通して流れ、円運動して再び空気供給装置に送られる。これによって、炉室内の一定の温度が、炉室及び流入空気管路と使用済み空気管路の壁部を通して放射された熱に取って代わることが必要である。さらに、堰を通して送り込まれた新鮮空気を加熱すること、及び酸化されるべきプラスチック繊維を加熱することが必要であり、この状況下で、プラスチック繊維に含まれた水は酸化操作の開始時に蒸発されなければならない。
【００１７】
気流用の少なくとも１つの絞り手段が使用済み空気管路に設けられるならば、適切である。これによって、気流が炉室を通して流れた後の気流の規定された流れ抵抗が確実にされる。これにより、炉室内においても、最少の抵抗の方向に各々が離れて流れる２つ以上の流れに気流が分割することが防止され、この分割の現象は、気流の望ましくない外乱を生じさせるであろう。
【００１８】
好ましい一実施形態では、使用済み空気管路と関連付けられている第１の絞り手段が炉室の壁部として構成される。これにより、炉室の断面全体にわたる一定の流れ抵抗が確実にされ、この結果、前記炉室に送られる気流の局所的な流れ去りを少なくとも実質的に回避することができる。
【００１９】
炉室の壁部として設計される絞り手段が対向して配置されるならば、適切である。これにより、炉室内の弱い乱流又は層流が促進されるが、この理由は、前記炉室内に通過する気流は、それが炉室を通過して出るまで方向転換される必要がないからである。すなわち、炉室内に通過する空気粒子の運動ベクトルは、前記炉室から通過して出る際に前記空気粒子の運動ベクトルに対し略平行である。
【００２０】
本発明の別の改良では、炉室内の気流を切り離すための少なくとも１つの分離装置が、絞り手段として設計される壁部の間に設けられている。分離装置は、対向して配置される絞り手段の面に対し垂直の方向に延び、かつフィラメント指向棒を通過させるための狭いスロットによってのみ穿孔され、したがって、平行に位置しかつフルイディクスに関し実質的に無関係である２つの領域に炉室を広範囲に分離することを可能にする。熱処理されるべき材料が、例えば連続処理工程中に炉室内で移動されるならば、このことは特に有利である。分離装置によって、例えば、互いに作用する空気流なしに炉室を通して異なる方向に材料を搬送することができる。
【００２１】
好ましい一実施形態では、絞り手段は、流入空気管路及び／又は使用済み空気管路に、互いにある角度、特に９０度の角度で配置される。このような気流の方向転換の結果、気流の著しい外乱を受け入れる必要なしに、高温空気炉モジュールのコンパクトな構造を達成することができる。このことはまた、空気供給装置、流入空気管路及び絞り手段として設計された壁部の配置に当てはまり、これらは、空気供給装置によって放出される気流が炉室内の気流に対し平行方向に、しかし逆方向に流れることができるように有利に配向される。
【００２２】
好ましい一実施形態では、空気供給装置及び絞り手段は、略均一な速度分布を有する、特に炉室の断面にわたって１．５ｍ／秒の速度で＋／−１０％の最大速度変化を有する層状空気流を炉室内に発生できるように構成されることが考慮される。これによって、例えば、炉室内で、炭素繊維を形成するために薄いプラスチック繊維が熱酸化によって酸化される酸化工程を実施することができ、この状況下では、プラスチック繊維の著しい脆化が生じる。乱流が存在する場合、炉室を通して一定速度で典型的に搬送されるプラスチック繊維は、振動するように誘発される可能性があり、破損する可能性がある。炉室内の気流の層流により、プラスチック繊維の破損の危険性が著しく低減される。材料の特に均一な熱処理を確実にするために、炉室の全領域における気流の速度変化は、＋／−１０％に制限される。これにより、気流内の異なる速度の場合におそらく当てはまるように、材料を通過して流れる気流が、材料内への不均一な分布のエネルギ導入を引き起こさないことが確実にされる。
【００２３】
本発明の別の改良では、炉室内で熱処理されるべきエンドレス材料を連続的に送り込み及び／又は排出するために構成される堰装置が、炉室の少なくとも１つの壁部領域に設けられている。前記堰装置は、ストランド又はフィラメントの形態の材料を炉室に送り込み又はそれから排出できるように構成される。これらの状況下で、その後に、新鮮空気が堰装置を通して炉室に流入できることが考慮される。このため、炉室に存在する空気量の部分が使用済み空気装置によって前記炉室から排出され、その後に流れる新鮮空気によって置き換えられる。これによって、炉室は、高温空気炉の環境と比較してより低い圧力で操作され、その結果、高温空気炉からの制御しがたい空気の流れ去りを回避することができる。このことは、使用済み空気は、炉室内で行われる酸化工程のために汚染物質で汚染されている可能性があるので、特に重要である。したがって、使用済み空気から汚染物質を取り除くために、使用済み空気装置には、１つ以上の洗浄段、特に使用済み熱ガスの後処理装置が装備される。
【００２４】
好ましい一実施形態では、流れ込む新鮮空気を堰の領域で、特に熱交換工程で吸引された使用済み空気で予熱することが考慮される。こにより、高温空気炉モジュールの特に効率的な操作が可能になる。
【００２５】
本発明の他の形態によれば、請求項１〜１８による高温空気炉モジュールを有する高温空気炉が提供され、この高温空気炉では、各々の場合に隣接して配置される高温空気炉モジュールが、互いに対し１８０度回転して配向されかつ互いに連通して接続される。高温空気炉を組み立てるモジュール式の方法により、個々の高温空気炉モジュールが組み立てられる個々の部品の費用効果的な連続生産を達成することが可能になる。高温空気炉モジュールのこの構成により、有利な気流をもたらすことが可能になるが、この理由は、対向して配置される空気供給装置により、吸引による炉室からの気流の片側の抽出が防止されるからである。
【００２６】
本発明による高温空気炉の一実施形態では、前記炉は、６つの高温空気炉モジュールから組み立てられること、及び１５ｍｘ８．６ｍｘ４．６ｍの辺の長さを有することが考慮される。高温空気炉モジュールは、２．５ｍｘ８．６ｍｘ４．６ｍの側面の長さを有し、このように、特別な重量輸送車両を使用することなく輸送することができる。
【００２７】
好ましい一実施形態では、高温空気炉モジュールは、共通の連続する炉室を境界付ける。これによって、いくつかの高温空気炉モジュールを一列に配置することによって、ほとんど任意の所望の長さの炉室を有する高温空気炉を設置することができる。本発明の上述の一実施形態では、炉室の長さ１５ｍ、炉室の高さ２ｍ及び炉室の幅４．７ｍが考慮される。各々の場合に、端部の炉室の長手方向側面に、材料の連続的な装入及び放出を可能にする堰装置が設けられている。これらの状況下で、熱処理工程用の材料に１５ｍの全長が利用可能である。
【００２８】
使用済み空気管路が、流れ方向の炉室の下流に配置される分配器室を形成し、この分配器室が、炉室から、隣接して配置された少なくとも２つの高温空気炉モジュールの空気供給装置に、好ましくは等しい気流分布を提供するように意図されるならば、適切である。共通の分配器室により、炉室を通して流れる気流を少なくとも２つの気流分岐に分割することを実現できる。これらの気流の分岐管は、隣接して配置された高温空気炉モジュールの熱伝達装置を通過して案内され、それぞれの空気供給装置によって再びそれぞれの流入空気管路及び共通の炉室内に供給される。この結果、熱伝達装置又は空気供給装置が異なる程度の効率を有するとしても、均一な温度が全体として炉室で支配することを確実にすることができる。
【００２９】
本発明の他の利点及び特徴は、特許請求の範囲から、また図面を用いて表される好ましい例示の実施形態の次の説明からも理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】いくつかの高温空気炉モジュールから組み立てられている本発明による高温空気炉の概略平面図である。
【図２】図１による高温空気炉モジュールの１つの概略側面図である。
【図３】互いに結合される２つの高温空気炉モジュールの等価回路の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１に示されている高温空気炉１０は、一列に並設される複数の高温空気炉モジュール１２から組み立てられ、高温空気炉モジュールは、それらが前記一列に配置される方向に連続する共通の炉室２０を形成する。高温空気炉モジュール１２は、図示しないが、図１の面に対し直角の対称軸に対し互いに各々が１８０度回転されるように互いに対し配向される。高温空気炉モジュール１２の各々は、２．５ｍｘ８．６ｍの基部表面積、及び図２に示される４．６ｍの高さを有する。
【００３２】
壁部１６、１８によって境界付けられている炉室２０は立方構造である。これらの状況下では、垂直に配向された壁部１６は閉鎖構造であり、一方、水平に配向された壁部１８は、規則的に配置されかつ同一の形状が設けられている多数のクリアランス２８を有する有孔の板金として設計される。クリアランス２８のため、水平に配向された壁部１８は、気流の通過が可能である。これらの状況下では、通過する気流に対する流れ抵抗は、クリア断面によって、すなわち、クリアランス２８の表面積の壁部１８全体の合計表面積に対する比率によって決定される。水平に配向された壁部１８の場合、１０％のクリア断面が有利に選択され、この結果、クリアランス２８は壁部１８の合計表面積の１／１０のみを占めるに過ぎない。
【００３３】
各々の場合に、高温空気炉モジュール１２の端面に、送風機１４として設計されかつ高温空気炉モジュール１２に含まれる空気の供給を可能にする空気供給装置が設けられている。
【００３４】
図２により詳細に示されているように、送風機１４は、高温空気炉モジュール１２の上方領域の端面に取り付けられ、また送風機モータを有し、同様に、送風機モータに付設されるモータシャフトの適所に固定されかつ送風機ボックス４４に配置されるロータを有する。モータシャフトの回転運動の結果、送風機は、以下により詳細に説明する高温空気炉モジュール１２の下方の領域から空気を吸い込むことができ、また予め決定可能な流れ速度を有する気流の形態で送風機ボックス４４から上方に空気を放出することができる。これらの状況下で、送風機ボックス４４は、送風機１４によって供給される気流を一定の方向に向けるように機能する。送風機ボックス４４の背後で、流れ方向２４に対し、前記気流は、実質的に高温空気炉モジュール１２の外壁４６によって、同様に金属バッフルプレート４８によって境界付けられている流入空気管路２２で案内される。約３０％のクリア断面を有する第１の絞り装置３０は、第１の絞り手段として流入空気管路２２に設けられている。気流は、第１の絞り装置３０でせき止められて、クリアランス２８を通して、クリアランスの背後に位置する流入空気管路２２の領域内に進入する。気流のせき止め及び第１の絞り装置３０の整然とした通過の結果、送風機１４によって発生された乱流は、ほぼ完全に除去される。気流が第１の絞り装置３０を通過するときに新しい乱流が生じることが可能であるが、にもかかわらず、乱流は、気流の流れ速度又は体積流が適切に選択された場合、第１の絞り装置３０の前の流入空気管路２２の領域におけるよりも著しく弱い。
【００３５】
次に、気流は、第２の絞り装置３２として設計される炉室２０の覆いを貫通し、炉室の覆いは第２の絞り手段として設計される。第２の絞り装置３２は、約１０％のクリア断面を有するので、第１及び第２の絞り装置３０、３２の間の前記気流のせき止めのため、気流に含まれる空気分子の均一な分布が行われ、この結果、第２の絞り装置３２のすべての点において同一の空気量がクリアランス２８を通過できる。今や、気流は炉室２０を貫通しており、第２の絞り装置３２から、第３の絞り手段として設計される第３の絞り装置３４に向かって、層状に垂直方向に流れる。炉室２０は、第２及び第３の絞り装置３２、３４の間に延びる分離装置３８によって、第１の炉室領域５０と第２の炉室領域５２とに分割される。フィラメント指向棒を通過するための狭いスロットによって中断される分離装置３８は、第１及び第２の炉室領域５０、５２の間の空気流の望ましくない相互作用を防止する。このことは、炉室領域５０、５２の相互作用に起因する層状気流内の望ましくない乱流を回避するために重要である。
【００３６】
上述の絞り装置３０〜３４、同様に第４の絞り装置３６は、本発明の好ましい一実施形態では、絞り装置３４を用いて典型的に図２の細部拡大図に示される絞りユニット６２として設計することが可能である。絞りユニット６２は、流れ方向２４に対し直接互いに前後に配置されるいくつかの有孔の板金６４から組み立てられ、空気指向手段６０は、上方の有孔の２つの板金６４と関連付けられている。空気指向手段６０は、流れ方向２４に対し、有孔の板金６４の背後に配置される。断面Ａ−Ａにより詳細に示されているように、空気案内手段は、有孔の板金６４の個々のクリアランス２８の周りに格子状に配置され、前記板金６４の厚さの倍数に対応する高さを有する。空気指向手段６０は、狭い板金ストリップから製造され、板金の各々には、クリアランスの格子寸法で、スロット状のノッチが設けられており、このノッチにより、板金ストリップを両方向に共に接合し、したがって、格子状の配置を達成することが可能である。
【００３７】
図２の輪郭に、炉室領域５０、５２の各々の中で搬送されるストランド形状の材料５４が示されている。図３により詳細に示されているように、材料５４は、堰装置５６によって炉室２０に導入され、方向転換システム５８によって数回方向転換され、この結果、炉室２０の体積を有利に完全に利用することができ、材料５４の熱処理のためのドエル持続時間が増大される。次に、材料５４は、第２の堰装置５６によって炉室２０から取り除かれ、他の処理システムに送ることができる。
【００３８】
下側では、炉室２０は、図２に示したように、第３の絞り装置３４によって境界付けられ、この絞り装置は、示されている高温空気炉モジュール１２の当該の実施形態で、第２の絞り装置３２と同一のクリア断面を有する。第３の絞り装置３４は、制御しがたい気流の流れ去りを防止し、これによって、炉室２０の下方領域においてさえも弱い乱流又は層状気流が確実にされる。第３の絞り装置３４の下で、気流を送風機１４に送り戻すために意図される使用済み空気管路２６が始まる。図２に示されている高温空気炉モジュール１２の当該の実施形態では、送風機１４、及び１８０度回転して配置される、しかし図示していない高温空気炉モジュールに付設される送風機の両方に気流を案内する可能性が考慮される。第３の有孔の板金３４の下の使用済み空気管路２６の領域は、これによって、気流用の分配器室として機能する。気流がどの送風機に流れ去るかに関わらず、前記気流は、前記送風機に到達する前に第４の絞り装置３６を通過しなければならない。第４の絞り装置３６は、気流が整然としてそれぞれの送風機に流れるようにさせるように機能する。
【００３９】
送風機１４への行程で、気流は熱伝達装置４２を通過し、この装置は、熱オイルで間接的に加熱される熱交換器として設計されかつ炉室２０にとって望ましい目標温度に気流を加熱する。本発明の高温空気炉モジュール１０の場合、例えば、２００℃から特に２８０℃の炉室２０の目標温度を予設定することができる。
【００４０】
図３に示した等価回路図から推定できるように、隣接して配置された高温空気炉モジュール１２は、空気圧システムとして表すことが可能である。送風機１４は、空気圧式ポンプとして働き、第１及び第２の絞り装置を３０、３２が設けられている流入空気管路２２に開く。次に、気流は、２つの高温空気炉モジュール１２によって形成される炉室２０内に流れる。炉室２０を通して、プラスチック製のエンドレスフィラメント５４が案内され、このフィラメントは熱酸化され、第１の堰装置５６を通して前記炉室２０内に通過して、第２の堰装置５６を通して前記室２０を通過して出る。炉室２０内で、フィラメント５４は、気流によって熱酸化されるために、方向転換システム５８によって数回方向転換される。炉室２０を通して流れた後、前記気流は、第３の絞り装置３４を通して使用済み空気管路２６内に通過し、第４の絞り装置３６を通して流れた後、加熱が行われる熱伝達装置４２を通過する。次に、気流は送風機１４によって送風機ボックスに吸引され、流入空気管路２２に再び送られる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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