(57)【要約】【課題】本発明は、品質が改善された焼結体を製造することが可能な焼結炉を提供するという課題が根底にある。【解決手段】  本発明は、第一区域（２）及び第二区域（３）ならびに第一区域（２）と第二区域（３）の間に配置された移行区域（４）を有し、また、焼結される成形体（６）を第一区域（２）から移行区域（４）を通じて第二区域（３）へと運搬面（７）上を運搬するための運搬機構を少なくとも有し、また、少なくともガス放出装置開口部（９）をもつガス放出装置（８）を少なくとも有し、ガス放出装置（８）のガス放出装置開口部（９）が少なくとも一部分において移行区域（４）の一領域に配置された焼結炉（１）である。【選択図】図３ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一区域（２）及び第二区域（３）ならびに第一区域（２）と第二区域（３）の間に配置された移行区域（４）を有し、また、焼結される成形体（６）を第一区域（２）から移行区域（４）を通じて第二区域（３）へと運搬面（７）上を運搬するための運搬機構（５）を少なくとも有し、また、少なくともガス放出装置開口部（９）をもつガス放出装置（８）を少なくとも有し、ガス放出装置（８）のガス放出装置開口部（９）が少なくとも一部分において移行区域（４）の一領域に配置された焼結炉（１）。
【請求項２】
移行区域（４）に隣接する区域の少なくとも一つの横断面よりも小さい最少横断面をもつ一領域を移行区域（４）が少なくとも有することによって特徴付けられる請求項１に記載の焼結炉（１）。
【請求項３】
少なくとも一部分において移行区域（４）の一領域に、可能性によっては交換可能な、横断面幅狭体（１０）が運搬面（７）の上方に少なくとも配置されていることによって特徴付けられる請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の焼結炉（１）。
【請求項４】
移行区域（４）の一領域において、移行区域（４）の横断面の中へと、また、移行区域（４）の横断面から外へと稼働可能な横断面幅変更体（１１）が運搬面（７）の上方に少なくとも配置されていることによって特徴付けられる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の焼結炉（１）。
【請求項５】
横断面幅狭体（１０）が薄片（２１）として形成されており、また、少なくとも薄片の二つが焼結炉の長手方向において続きに、且つ、互いに距離を空けて配置されており、そこでは少なくとも薄片の一つが移行区域（４）内に配置されていることによって特徴付けられる請求項３又は請求項４のいずれか１項に記載の焼結炉（１）。
【請求項６】
ガス放出装置開口部（９）が完全に移行区域（４）の一領域に配置されていることによって特徴付けられる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の焼結炉（１）。
【請求項７】
ガス放出装置開口部（９）が少なくとも一部分において、好ましくは完全に運搬面（７）の水平面高さ又は運搬面（７）の水平面高さの下方に配置されていることによって特徴付けられる請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の焼結炉（１）。
【請求項８】
ガス放出装置開口部（９）が少なくとも一部分において、好ましくは完全に運搬面（７）の水平面高さの上方に配置されていることによって特徴付けられる請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の焼結炉（１）。
【請求項９】
ガス放出装置開口部（９）の運搬面（７）への平行投影がほぼ運搬面（７）総幅に少なくとも及ぶことによって特徴付けられる請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の焼結炉（１）。
【請求項１０】
ガス放出装置開口部（９）の運搬面（７）への平行投影がその広がりにおいて少なくとも運搬面（７）総幅に、好ましくはマッフル（１９）として形成された焼結炉（１）横側内壁の距離に及ぶことによって特徴付けられる請求項９に記載の焼結炉（１）。
【請求項１１】
ガス放出装置（８）を通じて流動する流量調節用の流量変更構成部品がガス放出装置（８）に少なくとも配置されていることによって特徴付けられる請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の焼結炉（１）。
【請求項１２】
ガス放出装置（８）を通じて流動する流量調節用の強制対流装置（１３）がガス放出装置（８）内に少なくとも配置されていることによって特徴付けられる請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の焼結炉（１）。
【請求項１３】
移行区域（４）の一領域において、保護ガスを流入させるために、少なくとも流入装置（２０）がガス放出装置開口部（９）に実質的に対向して配置されていることによって特徴付けられる請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の焼結炉（１）。
【請求項１４】
ガス放出装置（８）を通じて焼結炉（１）から放出されるガスの流量が調節可能である、好ましくは制御可能であることによって特徴付けられる、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の焼結炉（１）。
【請求項１５】
焼結炉（１）から熱交換器（１５）へガスを放出、そこで流動体、特に保護ガスを加熱してその続きに焼結炉（１）へ流入させるために、ガス放出装置（８）がガス放出装置開口部（９）から熱交換器（１５）へと及ぶことによって特徴付けられる、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の焼結炉（１）。
【請求項１６】
第一区域（２）が燃焼除去区域であり、第二区域（３）が焼結区域であることによって特徴付けられる請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の焼結炉（１）。
【請求項１７】
第一区域（２）と第二区域（３）の間を流動するガスが第一区域（２）と第二区域（３）の間に配置された移行区域（４）を通過し、両区域の一方から両区域の他方方向へと流動するガスの少なくとも一部分が少なくとも移行区域（４）の一領域において少なくともガス放出装置開口部（９）を通じて少なくともガス放出装置（８）へ到達し、これを通じて焼結炉（１）から放出されることによって特徴付けられる焼結炉（１）からのガス放出方法。
【請求項１８】
自然対流の結果として両ガスの温度の低い方が温度の高い方の下を底流する、また、両ガスの温度の低い方の少なくとも一部分が運搬面（７）の水平面の高さ及び／又は運搬面（７）の水平面高さ下方においてガス放出装置開口部（９）へ流入することによって特徴付けられる請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
自然対流の結果として両ガスの温度の低い方が温度の高い方の下を底流する、また、両ガスの温度の高い方の少なくとも一部分が運搬面（７）の水平面の高さ及び／又は運搬面（７）の水平面高さ上方においてガス放出装置開口部（９）へ流入することによって特徴付けられる請求項１７又は請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
両区域の一方から両区域の他方方向へと流動するガスの少なくとも一部分が自然対流の結果としてガス放出装置開口部（９）を通じてガス放出装置（８）へ到達し、自然対流の更なる結果としてガス放出装置（８）を通じて焼結炉（１）から放出されることによって特徴付けられる請求項１７から請求項１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
第一区域（２）と第二区域（３）の間を流動するガスが少なくとも一部分において、好ましくは薄片全体として少なくとも一つの薄片で形成された横断面幅狭体を通過して流動する、これにより流動方向がガス放出装置開口部（９）方向へと変更されることによって特徴付けられる請求項１７から請求項２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
両区域の一方から両区域の他方方向へと流動するガスの一部分が、移行区域（４）の一領域で本質的にガス放出装置開口部（９）に対向して流入した保護ガスによって、ガス放出装置開口部（９）方向へと加速され、それによって方向変更される、好ましくは調節される、特に好ましくは制御されることによって特徴付けられる、請求項１７から請求項２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
ガス放出装置（８）を通じて放出されるガスの流量が、それによって、両区域の一方から両区域の他方方向へと流動するガスの割合が、ガス放出装置（８）内に配置された流量変更構成部品（１２）を少なくとも用いて調節される、好ましくは制御されることによって特徴付けられる、請求項１７から請求項２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
ガス放出装置（８）を通じて放出されるガスの流量が、それによって、両区域の一方から両区域の他方方向へと流動するガスの割合が、ガス放出装置（８）内に配置された強制対流装置（１３）を少なくとも用いて調節される、好ましくは増加される、特に好ましくは制御されることによって特徴付けられる、請求項１７から請求項２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
両区域の一方から両区域の他方方向へと流動するガス割合の調節が、制御回路（１４）を用いて実施される制御として行われることによって特徴付けられる請求項２２から請求項２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
制御回路（１４）の測定構成要素が、焼結炉（１）に設けられた、好ましくは第二区域（３）の一領域に設けられた蒸気、好ましくは水蒸気の露点温度測定用センサーであることによって特徴付けられる請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
両区域の一方から両区域の他方方向へと流動するガスの少なくともガス放出装置（８）を通じて放出された一部分が熱交換器（１５）へ運ばれ、熱交換器（１５）では放出された一部分のガスからの熱エネルギー伝達により流動体の加熱が行われることによって特徴付けられる、請求項１７から請求項２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
両区域の一方から両区域の他方方向へと流動するガスの少なくともガス放出装置（８）を通じて放出された一部分が熱交換器（１５）へ運ばれ、熱交換器（１５）では放出された一部分のガスから焼結炉（１）へ流入する保護ガスへの熱エネルギー伝達により焼結炉（１）へ流入する保護ガスの加熱が行われることによって特徴付けられる、請求項１７から請求項２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
第一区域（２）が燃焼除去区域であり、第二区域（３）が焼結区域であることによって特徴付けられる、請求項１７から請求項２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
非酸化物系焼結体製造のため、請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の焼結炉（１）の利用及び／又は請求項１７から請求項２９のいずれか１項に記載の方法の利用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明はガス放出装置をもつ焼結炉に関するものであり、焼結炉からの効率的な排気ガス放出がガス放出装置によって可能となる焼結炉に関するものである。更に、焼結炉からのガス放出方法が提案される。
【背景技術】
【０００２】
焼結される成形体が通り抜ける焼結炉は周知である。焼結される成形体は先ず燃焼除去区域を通じて運搬され、燃焼除去区域では焼結温度より低い温度において焼結される成形体に存在する潤滑剤及び／又はワックスが燃焼除去によって除去される。それら焼結炉は、直接或いは間接的に燃焼除去区域の後にいわゆる焼結区域を有し、焼結区域では本来の焼結プロセスが行われる。それら焼結炉の利点は、焼結される成形体多数を短い時間で連続する又は広範囲で連続するプロセスにおいて焼結することができることである。しかし、前述した焼結炉の短所は、炉が少なくともその入口側と出口側において開口されていなければならないことである。これによって、また、焼結炉の異なった区域間の分離が欠如することによって、開口部を通じて、また、焼結炉の異なる区域間で滞留及び／又は混入異物の拡散が可能となってしまう。混入異物の拡散が成形体の表面へと到達する場合及び／又は混入異物との化学反応が成形体の表面で起こる場合、特に焼結プロセスの間に、これら混入異物が焼結された成形体の悪化を引き起こす可能性がある。そのうえ、例えば酸素といった好ましくない要素が成形体表面から成形体質量へと拡散すること及び／又は反応産物が発生することによって、成形体の材料特性の悪化を引き起こす可能性があり、好ましくない特性において材料特性が観られる可能性がある。同様に、成形体に存在する原子が成形体表面へと拡散することによって、成形体の周囲を囲む炉内雰囲気に存在する物質と場合によっては発生する反応に基づき、成形体特性の悪化を引き起こす可能性がある。最後に述べたメカニズムの例が、部分的脱炭及び脱炭である。好ましくない結果例として、硬度が下がる及び／又は脆さが増大するということが頻繁に発生する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発明は、品質が改善された焼結体を製造することが可能な焼結炉を提供するという課題が根底にある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
課題は、請求項１の特徴をもつ焼結炉ならびに請求項１５の特徴をもつ方法によって解決される。更なる有利な形態及び開発は、以下明細書に開示されている。請求項、説明、図に開示されている一つ或いは複数の特徴は、それらに開示されている一つ或いは複数の特徴と組み合わせて、更なる形態に結び付けることが可能である。特に、互いに独立した請求項に開示されている一つ或いは複数の特徴は、他の一つ或いは複数の特徴で置き換えることも可能である。提案された対象物は、発明を文言化する草案として判断されるものであり、これを限定するものではない。
【０００５】
第一区域及び第二区域ならびに第一区域と第二区域の間に移行区域を有する焼結炉が提案される。焼結炉は更に運搬機構を少なくとも有し、運搬機構を用いて焼結される成形体を第一区域から移行区域を通じて第二区域へと運搬面上を運搬することが可能である。焼結炉は更に少なくともガス放出装置開口部をもつガス放出装置を少なくとも有する。ここではガス放出装置開口部が少なくとも一部分において移行区域の一領域に配置されている。
【０００６】
前述した焼結炉において、焼結される成形体が運搬機構を用いて炉を通り抜けて運搬面上を運搬される。焼結される成形体がここでは、直接運搬面上に置かれていても良く、或いは運搬面上に置かれた運搬装置の上又は中に集められていても良い。運搬装置は例えばグラファイト或いはセラミックプレートでも良い。例えばボウル或いはボックス或いはバスケットといった一方が開口している容器が設けられていても良く、それらが例えばセラミック或いはグラファイト或いは金網或いは金属板から製造されていても良い。運搬面が運搬方向に沿って稼働するというやり方で、焼結される成形体の運搬が運搬面によって行われる形態も可能である。この例として運搬面が、例えばコンベア特に運搬コンベアとして形成されていても良い。運搬コンベアの形成には、例えば十分に高い融解温度をもつ金属或いは金属合金製の金網或いはセラミックのコンベアが考えられる。
【０００７】
運搬面をコンベアとするそのような形態においてコンベアの稼働が運搬機構によって作用される。ここでは運搬機構が回転ローラーを有しても良い。更に別の可能な運搬機構形態がいわゆるウォーキングビーム式炉に観られ、ウォーキングビーム式炉では運搬面が可動ビームによって形成され、焼結される成形体を可動ビームの上に置くことができる。ウォーキングビーム式炉においては、焼結される成形体が炉を通り抜ける運搬が、とりわけ、焼結される成形体を燃焼除去区域から焼結区域へと継続運搬させる可動ビームの伝動稼働を結果として伴う相応の持上機構を通じたウォーキングビームの移動によって行われる。更に別の焼結炉形成はプッシャー式炉としての形成が可能である。プッシャー式炉では、この形態において位置が固定された運搬面を表す台面に、焼結される成形体が直接或いは間接的に配置されている。焼結される成形体の運搬がプッシャー式炉で例えばプッシャーを用いて、例えば炉入口の一領域に配置された相応のプッシャー装置を通じて行われても良い。焼結される成形体が運搬される更に別の焼結炉形成はローラーハース式炉としての形成が可能である。ローラーハース式炉ではローラーから運搬面が形成され、焼結される成形体が直接或いは間接的にローラー上に配置されている。運搬機構としてここでは、例えばモーターを用いた駆動可能なローラーが考えられ、駆動可能なローラーを通じて焼結される成形体への衝動伝達を行うことができる、或いは、例えばプッシャー式炉の場合と似たようなプッシャー機構を通じて焼結される成形体へと行われる衝動伝達が考えられ、この場合駆動不可能なローラーを通じて焼結される成形体が運搬される。また、駆動可能なローラーと駆動不可能なローラーとの組み合わせが運搬面を形成するために設けられても良い。ローラーハース式炉の利点は例えば、ローラーハース式炉が例えばコンベア式連続焼結炉形態の焼結炉よりも通常高い温度において使用できるということである。ローラーハース式炉の更なる利点は、焼結炉も長さ方向に沿った焼結される成形体の移動速度を様々に出来ることであり、その結果、例えば焼結炉の一領域内の滞留時間を各々プロセス構想に相応して適応させることができることである。
【０００８】
前述した焼結炉において、少なくとも一部分において移行区域の一領域に少なくともガス放出装置開口部をもつガス放出装置が少なくとも配置されている。移行区域の一領域に少なくとも一部分において配置されている結果、ここでは、少なくともガス放出装置開口部の全体が第一区域内或いは第二区域内に配置されているわけではない。
【０００９】
焼結炉、特に工業生産に使用される焼結炉において、通常、異なる機能性をもつ区域が相前後して配置されている。焼結される成形体の通過方向を考えた場合、実際全ての焼結炉形態において、少なくとも燃焼除去区域及び焼結区域が焼結炉の構成部分である。更に、焼結炉には、例えば調整区域及び／又は浸炭区域及び／又は硬化プロセス実施のための急激冷却区域及び／又は焼戻区域及び／又は冷却区域が配置されていても良く、その際この場合においても異なる区域類型を典型的配置に相応して考えた通過方向で列挙している。ただし、例えば、相応する機能性を様々な温度及び／又は様々な炉内雰囲気において実施するために、個々の区域類型を焼結炉に複数回配置しても良い。更に、列挙した区域類型のいずれもが焼結炉に存在する必要はない。列挙した順序は、相応する区域類型が典型的に配置された典型的な順序であり、必要な場合、例えば硬化プロセスと焼戻プロセスとが相前後して臨機応変に繋げられても良いように、順序の逆が配置されていても良い。全ての場合で異なる区域間に移行区域が設けられていても良い。移行区域がここでは、とりわけ、少なくとも或る程度において、相前後して配置された区域において優勢である炉内雰囲気を互いに分離するという目的を果たす。ガス放出装置使用は少なくとも一部分において、列挙した区域或いは更なる区域の任意区域間の移行区域内で行われても良い。
【００１０】
焼結炉の形態において、移行区域が少なくとも一領域を有し、その最少横断面が移行区域へ隣接する少なくとも一区域の横断面よりも小さい。この形態において、例えば燃焼除去区域と焼結区域との間に配置された移行区域を観ると、それによって、例えば焼結される成形体の燃焼除去区域の終端部から移行区域を通じて焼結区域までの稼働方向を観ると、焼結炉長さに沿った観察において移行区域へと直接隣接する区域の横断面よりも移行区域内の横断面が少なくとも部分領域において小さい、或いは、少なくとも移行区域の一領域において幅狭の横断面をもつ一領域が存在するということが達成される。形態に応じては移行区域の一領域又は移行区域内において焼結炉の最少横断面を有する焼結炉領域が存在しても良い。これによって、とりわけ、第一区域から第二区域へと流動するガス及び／又は第二区域から第一区域へと流動するガスは、移行区域に隣接する領域に比較して幅狭の横断面通過を強制されるということが達成される。これによって作用され移行区域の一領域に存在する流動比率は、焼結された成形体の品質にとって有利であることが多くの場合において証明されている。
【００１１】
更に別の形態では、移行区域の一領域に少なくとも一部分において、可能性によっては交換可能な横断面幅狭体が運搬面の上方に少なくとも配置されている。交換可能な横断面幅狭体の利点は、焼結炉構築時に横断面大きさならびに移行区域長さを合わせた横断面形状が既知である必要がなく、プロセス構想に応じてこれらを変えられることである。ただし、固定して組み付けられた、それによって交換不可能な横断面幅狭体が一つ或いは複数設けられていても良い。横断面幅狭体は原則的に任意の幾何形状及び任意の材質から成る立体であり、その際に、各々のプロセスに適した材質選択が使用可能となる条件である。例えば、移行区域で優勢である各々温度において、横断面幅狭体は熱力学上安定していることが必要である。更に、プロセス時炉内雰囲気に好ましくない材料の本質的ガス掃出が発生しない、各々使用されるプロセス時炉内雰囲気と化学反応が場合によっても発生しないような横断面幅狭体の材質選択が有利である。この要求事項を顧慮して、例えば、多くの場合においてセラミック体を横断面幅狭体として使用しても良く、セラミック体はプレートとして形成されていても良い。ここでは横断面幅狭体が移行区域内において一つ或いは複数の内壁及び／又は天壁に固定されていても良い。
【００１２】
固定は、例えばネジ接合或いは他接合要素を用いた分離不可又は分離可能な接合、或いは相応の引掛装置中への引掛によって行われても良く、そこでは、引掛装置中への引掛が、例えば、横断面幅狭体に設けられた一つ或いは複数の引掛穴を移行区域の一領域に相応に設けられたフックへ引っ掛けることによって行われても良い。更に、例えば複数の横断面幅狭体が第一区域と第二区域間の異なる位置において配置されていても良い。全ての場合において、一つ或いは複数の横断面幅狭体が少なくとも一部分において第一区域及び／又は第二区域の中へと突き出ていても良く、そこでは、隣接する区域の一つのみ或いは両方の中へと一つ或いは複数の横断面幅狭体が突き出ていても良い。
【００１３】
更に別の形態では、移行区域の一領域において、移行区域の中へ稼働可能な、また、移行区域の横断面から外へ稼働可能な横断面幅変更体が運搬面の上方に少なくとも配置されている。ここでは設けられた横断面幅変更体が中へ稼働した状態において交換可能な横断面幅狭体に相応して配置されていても良い。場合によっては交換可能であっても、配置された状態において稼働不可な横断面幅変更体としての形態に対して、中へと外へと稼働可能な横断面幅変更体としての形態の利点は、中への稼働及び外への稼働が簡単にできることである。これによって、或るパラメーター領域内では移行区域の一領域における焼結炉の形態によるプロセス特性に関して焼結プロセス変更が時間労力を要する改造措置なしでも可能ということが達成される。横断面幅変更体は、例えば移行区域の横断面の中へと稼働可能なセラミックプレートであっても良い。
【００１４】
更に別の形態では、横断面幅狭体が薄片として形成されており、また、少なくとも薄片の二つが焼結炉の縦方向において続きに、且つ、互いに距離を空けて配置されており、そこでは少なくとも薄片の一つが移行区域内に配置されている。
【００１５】
例えばマッフルとして形成された焼結炉内壁の距離に相応する又は概ね相応する幅を薄片が例えば有することでも良い。また、薄片が焼結炉内壁の距離よりも幅狭であっても良く、焼結される成形体の運搬方向へ観て互いに続きに配置されていても良い。更に、焼結される成形体の運搬方向を垂直に観て薄片が互いに近くへとずれて位置していても良い。更には、一つ或いは複数の薄片が異なる幅及び／又は厚さ及び／又は長さを有していても良い。同様に、平行投影で運搬面を観て一つ或いは複数の薄片が平行とは他の整列で相対して位置していても良い。薄片は、例えば金属合金或いはセラミックといった任意の材質から構成されていても良い。有利な形態において薄片が相対して平行な整列で配置されていても良い。更に、特には概ね１００ｍｍから２００ｍｍ、好ましくは概ね１３０ｍｍから１７０ｍｍある距離をもって薄片が互いに距離をおかれていても良い。薄片として、又は、焼結炉内に薄片が複数配置されている場合は薄片全体としての横断面幅狭体の形態の利点は、薄片が備え付けられている焼結炉の領域においてはガス流動が安定化されていることである。このことは、とりわけ、流動を安定させるガス流動の乱気流が薄片によって引き起こされるまでに薄片がガス流動に影響を及ぼすことによって、作用される。また更に、幾つか或いは複数の薄片が一つ或いは複数の区域内に配置されていても良い。ここでは、例えば、薄片全体が移行区域の一領域から境界を越えて移行区域へ隣接する区域の一領域にまで及んでも良い。更には薄片全体が一区域の一領域から他の区域の一領域へと及び、その際これら両区域間の更なる区域及び／又は移行区域に薄片が配置されていても良い。また、薄片全体が単に一区域或いは複数区域内に配置されているが、隣接する移行区域内には配置されていないということでも良い。
【００１６】
発明の形態において、ガス放出装置開口部が完全に移行区域の一領域に配置されている。これによって、第一区域及び／又は第二区域への突き出し又は少なくとも一部分における突き出しが回避されている。これによって、第一区域を移行区域によって第二区域と完全に構想上で分離することが可能となる。
【００１７】
焼結炉の形態において、ガス放出装置開口部が少なくとも一部分において運搬面の水平面高さ又は運搬面水平面高さの下方に配置されている。そのような配置の利点は、焼結炉にある物体の周囲を環流する或いはその下を底流するガスの放出にガス放出装置開口部が適しているということである。
【００１８】
更に別の形態において、ガス放出装置開口部が、少なくとも一部分において、好ましくは完全に運搬面水平面高さの上方に配置されている。そのような配置の利点は、移行区域に隣接する両区域の一方でガス放出装置開口部が配置されている区域から移行区域へと流動して、隣接する両区域のもう一方から出てくるガスによってその下を底流されるガスの放出にガス放出装置開口部が適しているということである。
【００１９】
更に、ガス放出装置開口部が少なくとも一部分において、好ましくは完全に運搬面の水平面高さ又は運搬面の水平面高さの下方に少なくとも配置され、そのうえ更なるガス放出装置開口部が少なくとも一部分において、好ましくは完全に運搬面の水平面高さの上方に少なくとも配置されていても良い。そのような場合において、第一に称したガス放出装置開口部から出て、これに属するガス放出装置が本質的に下方へ向いた形状を描く一方で、第二に称したガス放出装置開口部から出て、これに属するガス放出装置が本質的に上方へ向いた形状を描くことは、特に目的に適っている。
【００２０】
第一区域及び第二区域、特にガス温度といった支配的炉内雰囲気条件、支配的流動割合の形態に応じて、それによって一つないしは複数のガス放出装置及びガス放出装置開口部を相応に配置することにより、対流によって移行区域の一領域で上方へ流動するガス及び／又は移行区域内で下方へ流動するガスが焼結炉から放出されるということが達成される。
【００２１】
意図した放出によって、それによって支配的流動割合に相応して、特に、存在する対流に相応して、ガス流動を少なくとも或る割合において互いに分離することが可能である。
【００２２】
発明の形態において、ガス放出装置開口部の平行投影が、少なくとも概ね運搬面の総幅において運搬面へ及ぶ。好ましい形態においては、ガス放出装置開口部の平行投影が少なくとも運搬面の総幅において運搬面へ及ぶ。運搬面の総幅がここでは、運搬面が物体の稼働方向に対して垂直に有する長さを表す。例えば、ガス放出装置開口部が移行区域の領域において、例えばマッフルとして形成された焼結炉内壁の幅に沿って及んでも良い。ガス放出装置が少なくとも運搬面の総幅又は概ね総幅において運搬面へ及ぶ利点は、大幅に均質なガス環流或いはガス底流が引き起こされて運搬面上にある焼結される成形体全てに作用するということである。このためには、ガス放出装置の幅が運搬面の幅よりも大きく、運搬面へのガス放出装置開口部の平行投影がその広がりにおいて少なくとも運搬経路の総幅を凌駕することでも良い。更に別の形態においてはガス放出装置開口部の平行投影が焼結炉の側面境界壁の総距離において及ぶ。この様式によって形成されたガス放出装置開口部を用いて、第一区域から第二区域方向へと流動するガスがガス放出装置の広がり領域外において側面を通過流動することが回避されることにより、ガス放出装置開口部を通じて放出されるガスの割合が最大になるということが達成される。
【００２３】
発明の形態においてガス放出装置内に配置された流量変更構成部品を焼結炉が少なくとも有する。流量変更構成部品を用いて、ガス放出装置を通じて流動するガスの流量の調節を作用させることができる。流量変更構成部品がここでは例えばバルブのことである。そのようなバルブは、例えば、手動バルブ、作動媒体によるバルブ、機械作動バルブ、電磁バルブ、電動バルブ、空圧バルブ、液圧バルブ、スプリング荷重式バルブ・ウェート荷重式バルブとして形成されていても良い。
【００２４】
発明の更に別の形態においてガス放出装置内に配置された強制対流装置を焼結炉が少なくとも有する。強制対流装置を用いてガス放出装置を通じて流動するガス流量を増加させることができる。強制対流装置がここでは、例えば吸入側と圧縮側との間に約１から１．１の低い比率をもつ強制対流ファン、或いは、吸入側と圧縮側との間に前述値と比較して高い比率をもつ送風装置といった、例えば更に広義における圧縮装置として形成されていても良い。
【００２５】
形態において、移行区域の一領域において保護ガスを流入させるために、少なくとも流入装置が本質的にガス放出装置開口部に対向して配置されている。保護ガスの定義がここでは全般的に、間接的或いは直接的に焼結区域へと流入するために、例えば焼結区域の一領域にある及び／又は炉出口から出てくる、焼結プロセス時に設けられているガスのことである。保護ガスがここでは、アルゴン、クリプトン、キセノン、或いはこれらの混合物といった、例えば不活性ガスのことである。また、他のガス及び／又はガス混合物のことであっても良く、その際、各々使用される焼結温度において保護ガスと焼結される成形体との間の化学反応性が低い場合が有利である。多くの場合において、例えば、保護ガスとして窒素Ｎ２と水素Ｈ２の混合物を使用することが通常であり、その際典型的なガス混合物は例えば体積百分率でＮ２が７０％とＨ２が３０％或いはＮ２が９５％とＨ２が５％によって組成されている、又は、これら組成率の間にある領域内で組成されている。
【００２６】
流入装置は、例えば一つ或いは複数の噴射口であって、噴射口を通じて薄層ベールに比較し得る保護ガスが、特に焼結炉総幅において及び／又は長さの一部分又は移行区域の総長さにおいて、焼結炉へと流入しても良い。流入装置を通じての保護ガス流入がここでは、流入したガスが高い動的エネルギーを有するよう、比較的高い圧力において行われる。
【００２７】
更に別の形態においてガス放出装置を通じて焼結炉から放出されるガスの流量が調節可能である。好ましくは、ガス放出装置を通じて焼結炉から放出されるガスの流量が制御可能である。流量の制御がここでは例えば二点式制御器又は三点式制御器を用いて行われる。そこでは流量の変更が、例えば、流量変更構成部品及び／又は強制対流装置を用いた調節及び／又は流入装置を用いて焼結炉へと流入する保護ガスの速度を用いた調節によって、各々別々に又はこれらを組み合わせて、行われても良い。
【００２８】
更に別の形態においてガス放出装置がガス放出装置開口部から熱交換器へと及ぶ。それによって、焼結炉で流動体を加熱するために、焼結炉から熱交換器へとガスを放出することができる。特に続いて焼結炉へ流入させるために保護ガスを加熱しても良い。この利点は、焼結炉へ流入させるために予め温めておいたガスを使用でき、それによって、例えば焼結区域及び／又は冷却区域といった焼結炉の一区域内で初めて保護ガスの加熱が行われる場合と比較して、相応の区域に設けられた温度の維持或いは到達に費やされるべきエネルギー労力時間を削減できることにある。更に、熱交換器内で他使用目的のために流動体の温度を上昇させても良い。例えば、燃焼除去区域で使用するための燃焼空気、燃焼除去区域で使用するバーナー及び／又はガス駆動式炉のガス加熱器を使用するための燃料ガスといったガスを予め温めても良い。熱交換器としては、例えばプレート式熱交換器、スパイラル式熱交換器、チューブ式熱交換器、Ｕ字型チューブ式熱交換器、ケーシンングチューブ式熱交換器、熱交換エレメント、積層式熱交換器といった復熱器が考えられる。
【００２９】
発明の形態において例えば第一区域が燃焼除去区域であり、第二区域が焼結区域である。そのような場合、第一区域と第二区域は相前後して配置されており、両方の区域は互いに移行区域によって分離されている。
【００３０】
焼結炉の燃焼除去区域では、典型的な場合５００°Ｃから８００°Ｃの間であっても良い温度において、焼結される成形体から潤滑剤及び／又はワックスが除去される。燃焼除去区域を通過後、焼結される成形体は焼結区域へと到達し、典型的にはケルビンで表現される焼結される成形体の絶対融解温度の８０％から９０％の領域にある温度において焼結プロセスが焼結区域で行われる。これらの温度において先ず成形体中にある酸化物の減少が起こる。更に同時に既にこの段階において成形体の焼結が行われる。成形体は焼結区域を通り抜けた後、典型的には続きに存在する冷却区域へと到達し、冷却区域では、例えば熱後処理といった一つ或いは複数の後処理を場合によっては続いて行う前に、既に焼結された成形体を冷却することができる。冷却区域は同様に、焼結された成形体にそこで熱後処理を行うために使用することができる。ここでは前述した区域が直接相前後して配置されていても良く、また、各々区域間に配置された更なる区域によって互いに分離されていても良い。例えば燃焼除去区域と焼結区域の間に少なくとも移行区域が配置されていても良い。例えばこの移行区域は、構造上、例えば燃焼除去区域及び／又は焼結区域といった隣接する区域に対して幅の変わった横断面を移行区域が有することによって特徴付けられていても良い。ここでは、多くの場合において、移行区域が燃焼除去区域及び焼結区域に対して幅狭の横断面を有する。ただし、隣接する区域の一つ或いは両方に対して幅の変わらない横断面を設けても良い。また、他のパラメーターによって移行区域へと隣接する区域とは移行区域が異なっていても良い。移行区域は、例えば、隣接する区域に優勢である条件とは異なる条件をもつ一領域、例えば隣接する区域の一つ或いは両方とは異なる温度及び／又は異なる炉内雰囲気が優勢である一領域及び／又は異なる壁内張が焼結炉に設けられている一領域であっても良い。
【００３１】
発明の思想は、ガスを焼結炉から放出するための方法を意図している。方法は、焼結炉の第一区域と焼結炉の第二区域との間を流動するガスが第一区域と第二区域との間に配置された移行区域を通過することを意図する。移行区域を通過する間に、両区域の一方から両区域のもう一方の方向へ流動するガスの少なくとも一部分が少なくとも移行区域の一領域において少なくともガス放出装置開口部を通じて少なくともガス放出装置へと到達して、続いてガス放出装置を通じて焼結炉から放出される。ガスの定義がここでは、ガス形状の凝集状態にある物質の他に、例えば燃焼除去プロセスの間に気相で分散されるそのような状態で分散された粒子を含む。
【００３２】
方法形成において、自然対流の結果として両ガスの温度の低い方が両ガスの温度の高い方の下を底流する。また、両ガスの温度の低い方の少なくとも一部分が運搬面の水平面高さ及び／又は運搬面の水平面高さ下方においてガス放出装置開口部へ流入する。両ガスの温度の低い方が運搬面の水平面高さ及び／又は運搬面の水平面高さ下方においてガス放出装置開口部へ流入する利点は、例えば、既に単に自然対流に基づき両ガスの温度の低い方を焼結炉から放出することが可能であることである。第一区域を燃焼除去区域とし第二区域を焼結区域とする形成例において、燃焼除去区域と比較して焼結区域の一領域で全般的に高い温度が優勢であることに基づき、燃焼除去区域を通過流動後の燃焼除去区域ガスの相当な部分よりも、焼結区域を通じて流動する焼結区域ガスの大部分が更に高い温度に加熱されるという作動原理に方法は基づく。これによって、そのような形成例では、焼結区域ガスの少なくとも一部分が運搬面の水平面高さ及び／又は運搬面の水平面高さ下方においてガス放出装置開口部へ流入するということが達成される。焼結区域ガスの定義がここでは、焼結区域にあり焼結区域から出てくるガス全体のことである。ガスの定義及び焼結区域ガスの定義がここでは、ガス形状の凝集状態にある物質の他に、例えば燃焼除去プロセスの間に気相で分散されるそのような状態で分散された粒子を含む。
【００３３】
前述した燃焼除去区域ガスがガス放出装置を通じて焼結炉から放出される利点としては、焼結区域ガスが原因となる混入異物が、焼結区域ガスを放出しない場合よりも結果的に少ない程度で焼結区域へ到達することである。それによって、焼結炉から放出される焼結区域ガスの割合が十分高い場合においては、焼結区域に存在する混入異物を削減するための更なる措置がより少ない程度においてのみ必要となる。例えば、焼結区域出口で焼結炉へと流入してそこから燃焼除去区域方向へと流動し、燃焼除去区域ガスの焼結炉への流入を削減する保護ガスの流量を減らすことができる。また、燃焼除去区域と焼結区域間の一領域においてエアロックの使用を止めることも可能となり、それによって結果的に、エアロック使用が原因となって時間を要する減速を回避することが可能である。これに相応する利点が、例えば焼結区域と浸炭区域間といった燃焼除去区域と焼結区域間以外の移行区域において前述の方法を相応に使用した場合に、結果的に生じる。
【００３４】
第一区域及び第二区域を別に形成する場合、一方の区域から他方の区域へと到達する混入異物の割合を削減できるという利点が、相応の様式において結果的に生じる。
【００３５】
更に別の方法形成において、自然対流の結果として両ガスの温度の低い方が温度の高い方の下を底流する、また、両ガスの温度の高い方の少なくとも一部分が運搬面の水平面の高さ及び／又は運搬面の水平面高さ上方においてガス放出装置開口部へ流入する。
【００３６】
更に別の方法形成に基づき、自然対流の結果として両区域の一方から両区域のもう一方の方向へ流動するガスの少なくとも一部分がガス放出装置開口部を通じてガス放出装置へと到達し、自然対流の更なる結果としてガス放出装置を通じて焼結炉から放出される。この目的のために、ガス放出装置は、両ガスの温度の低い方が本質的に下方へ、両ガスの温度の高い方が本質的に上方へ向けて焼結炉から放出されるよう、形状形成されている。
【００３７】
それによって、一方或いは両方のガスが焼結炉から放出されるという本質的貢献が、既存のガス温度に基づき引き起こされた自然対流の結果として行われ、その結果、強制対流のための追加手段を広範囲において止める或いは完全に止めることが可能となるということが達成される。そのような方法の利点は、例えば圧縮装置といった、そのため相応に設けられた装置を用いたガスの加速が不要であるということである。それによって、例えば圧縮装置といった更なる装置を止めることができる場合、例えばこれらが原因となる不都合を回避することができるという利点が結果的に生じる。圧縮装置を止めることによって、或いは、少なくとも圧縮装置の使用数を減らせることによって、例えば、焼結炉において発生する焼結炉にあるガスの乱気流を削減する或いは完全に回避することが可能となり、それによって、例えば第一区域から第二区域及び／又は第二区域から第一区域へといった一方の区域からもう一方の区域へと好ましからざる程度において発生するガス流動を防止することが可能となる。
【００３８】
更に別の方法形成に基づき、第一区域と第二区域の間を流動するガスが少なくとも一部分において、少なくとも横断面幅狭体を通過して流動する、また、これによって流動方向がガス放出装置開口部方向へと変更される。ここでは、例えば、横断面幅狭体が薄片全体として形成されている。
【００３９】
更に別の方法形成において、両区域の一方から両区域の他方方向へと流動するガスの一部分が、移行区域の一領域で本質的にガス放出装置開口部に対向して流入した保護ガスによって、ガス放出装置開口部方向へと加速され、これによって方向変更される、好ましくは調節される、特に好ましくは制御される。例えば、高い圧力において行われる流入の結果として高い動的エネルギーを有する保護ガスの流入が比較的高い圧力において行われた際に、隣接する区域から移行区域の領域へと到達するガスが、ガス放出装置開口部方向へと加速される。それによって作用される稼働要素がここでは、例えば自然対流の結果として既に存在するような既存の稼働要素と重なる。
【００４０】
方法形成において、ガス放出装置を通じて放出されるガスの流量が、それによって両区域の一方から両区域の他方方向へと流動するガスの割合が、ガス放出装置内に配置された流量変更構成部品を少なくとも用いて調節される、好ましくは制御される。これによって、既存のプロセスパラメーターに相応して、例えば優勢である温度ないしは調節された温度に基づき、流量変更構成部品を用いて第一区域から第二区域方向へと流動するガス割合の調節を作用させることができるということが達成される。そのような方法の利点は、例えば第一区域を燃焼除去区域として第二区域を焼結区域とする形態において、好ましくない可能性もあるが焼結区域ガスが燃焼除去区域ガスと同時に放出される場合、或いは、同様に好ましくない乱気流の例えば発生時、或いは、例えば障害の甚だしい作用といった更に好ましくない作用の際に、対流によってガス放出装置へと放出されるガスの流量の変更、特に減少によって、それら影響を削減或いは回避できることである。
【００４１】
更に別の方法実施において、ガス放出装置を通じて放出されるガス流量が、それによって両区域の一方から両区域の他方方向へと流動するガス割合が、ガス放出装置内に配置された強制対流装置を少なくとも用いて調節される、好ましくは増加される、特に好ましくは制御されることが可能である。
【００４２】
方法形成において、両区域の一方から両区域の他方方向へと流動するガス割合の調節が、制御回路を用いて実施される制御として行われても良い。この制御回路は、例えば、プロセスパラメーター測定後、流量の変更を作用させることができる。そのために例えば流量変更構成部品及び／又は強制対流装置を用いて、第一区域と第二区域の間を流動するガスがガス放出装置を通じて放出される割合の変更を作用させることが可能である。
【００４３】
方法形成において、燃焼除去区域ガスが放出される割合を制御するための制御回路には焼結炉に存在する蒸気の露点温度測定用センサーが少なくとも測定構成要素として設けられている。好ましくは水蒸気の露点温度測定用センサーである。センサーとして、例えば鏡面露点湿度計を使用しても良い。ここでは、隣接する区域からのガス流入がガス放出装置を用いて回避されるべく一領域内に露点温度測定用センサーが配置されている場合、特に有利である。
【００４４】
そのような方法の利点は、例えば、適度な測定上の時間労力を用いて、両区域の一方から元来出てくる好ましくないガス構成要素及び／又は分散された構成要素の、好ましくない可能性がある高い濃度を測定することが可能であることである。限界値を超える場合は、限界値より上方では焼結された成形体の悪化が想定されるが、流量変更構成部品が少なくとも一部分においてガス放出装置の横断面から突き出る及び／又は強制対流装置を用いてガス放出装置を通じてガス放出装置開口部から放出されるガス流量を増加させることによって、ガス放出装置を通じて放出されるガス割合の増加を続きに行うことができる。第一区域を燃焼除去区域として第二区域を焼結区域とする形成例において、例えば、燃焼除去プロセスの間に燃焼除去区域の炉内雰囲気へ到達し、燃焼除去ガスと共に及び／又は燃焼除去ガスの構成要素として焼結区域へ運搬される、好ましくない物質の好ましくない高い濃度を著しく削減することが可能である。
【００４５】
更に、方法形成として、その間に両区域の一方から両区域の他方方向へと流動するガスの少なくともガス放出装置を通じて放出された一部分が熱交換器へ運ばれて、熱交換器では放出された一部分のガスからの熱エネルギー伝達によって流動体の加熱が行われる。
【００４６】
更に、方法形成として、その間に両区域の一方から両区域の他方方向へと流動するガスの少なくともガス放出装置を通じて放出された一部分が熱交換器へ運ばれる。熱交換器では、熱エネルギー伝達によって焼結炉へ流入する保護ガスを加熱するために、温度が高いガスの熱エネルギーが使われる。焼結炉へ流入する保護ガスを焼結炉へ流入する前に加熱する利点は、保護ガスが流入する焼結炉の一領域で優勢である温度を維持するために焼結区域内で行われるべく熱供給を削減できることである。焼結区域の一領域における保護ガスの流入は、保護ガスが焼結炉へ流入する一例である。焼結区域の一領域において予め熱を加えられた保護ガスが流入する場合、それによって少なくとも、焼結温度を維持するために焼結区域の一領域において必要な熱供給が削減されている。
【００４７】
熱交換器は、例えば、並流式及び／又は直交流式及び／又は対向流式及び／又は本流式で或いはこれらの組み合わせで形成された復熱器であっても良い。
【００４８】
方法形成において、第一区域が燃焼除去区域、第二区域が焼結区域である。この方法形成を使用する利点は、結果的に、燃焼除去区域の目的に適って、燃焼除去区域で焼結される成形体から構成要素がガス掃出することである。そのうえ、燃焼除去区域では、例えば、プレス成形体に存在するプレス成形助剤の燃焼時及び／又は燃料ガスの燃焼時に発生する可能性がある、例えばＣＯ及び／又はＣＯ２及び／又はＨ２Ｏ及び／又は煤といった燃焼産物が発生する。これら構成要素の一つ或いは複数が焼結区域へと到達する限りにおいて、焼結区域で典型的に優勢である高い温度においては、例えば、先にガス掃出した構成要素及び焼結される成形体の表面から生じる反応産物の形成及び／又は先にガス掃出した構成要素の焼結される成形体の質量への拡散といった好ましくないプロセスが引き起こされる可能性がある。
【００４９】
前述した焼結炉及び／又は前述した方法が非酸化物系焼結体製造のための使用されることを特に意図している。利点がここでは、ガス放出装置を通じて例えば燃焼除去区域である第一区域から例えば焼結区域である第二区域方向へ流動するガスを放出する結果として、焼結区域での燃焼除去区域ガスの割合が削減されることである。これによって、第一区域を燃焼除去区域として第二区域を焼結区域とする形成例においては、燃焼除去の間に排出された及び／又は産み出された掃出ガスが調節ないしは制御に応じて部分的或いは大部分においてガス放出装置を通じて移行区域から放出され、それによって、僅かな程度でしか焼結区域へ到達できない、或いは、殆ど到達できない、或いは、最善の場合では到達することが全くできないという利点が結果的に生じる。その結果、それら構成要素と反応する傾向がある特に非酸化物系焼結体は、例えば高い表面品質といった結果的に得られる高い品質をもって製造することが可能である。
【００５０】
以下において、詳細図を参照しながら発明の更なる形態を詳細に説明する。図及びそれに属する、結果的に生じる特徴に関する説明は、各々の形態に限定されず、形態例の説明がその役割である。各々特徴は更に、可能性ある発明の更なる発展及び改善のために、特にここでは詳細説明されていない追加の形態において、各々特徴自体で、また、前述説明の特徴と合わせて利用することが可能である。
【００５１】
各々、図は以下を示す。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１ａ】公知技術に基づくコンベア式連続焼結炉の形態における焼結炉の俯瞰図
【図１ｂ】公知技術に基づくコンベア式連続焼結炉の形態における焼結炉の側面図
【図２ａ】公知技術に基づくコンベア式連続焼結炉の形態における焼結炉部分図の側面図
【図２ｂ】図２ａに図示された焼結炉でその作動中優勢であるガス流動のスキーム図示の側面図
【図３ａ】移行区域の一領域に配置されたガス放出装置を有するコンベア式連続焼結炉の形態における焼結炉部分図の側面図
【図３ｂ】図３ａに図示された焼結炉の部分図でその作動中優勢であるガス流動のスキーム図示の側面図
【図３ｃ】焼結炉の更に別形態のスキーム図示側面図
【図３ｄ】移行区域内に配置されたガス放出装置を有する焼結炉の部分図スキーム図示の俯瞰図
【図３ｅ】移行区域の一領域に配置されたガス放出装置を有するコンベア式連続焼結炉の形態における焼結炉部分図の側面図の更に別形態
【図３ｆ】図３ｅに図示された焼結炉の部分図でその作動中優勢であるガス流動のスキーム図示の側面図
【図４ａ】焼結炉の更に別形態部分図の側面図
【図４ｂ】焼結炉の更に別形態部分図の側面図
【図４ｃ】焼結炉の更に別形態部分図の側面図
【図４ｄ】焼結炉の更に別形態部分図の側面図
【図４ｅ】薄片全体として形成された横断面幅狭体の相対流動抵抗を図示したグラフ
【図４ｆ】薄片全体として形成された横断面幅狭体の相対流動抵抗を図示したグラフ
【図５ａ】焼結炉の更に別形態部分図の側面図
【図５ｂ】焼結炉の更に別形態部分図の側面図
【図５ｃ】焼結炉の更に別形態部分図の側面図
【図６】ガス放出装置に後続させた熱交換器を有するコンベア式連続焼結炉の形態における焼結炉部分図の側面図
【発明を実施するための形態】
【００５３】
図１ａでは公知技術に基づくコンベア式連続焼結炉の形態における焼結炉１を俯瞰図にて示す。焼結炉１はここでは、矢印で表記されて設けられた運搬方向の方向において、炉入口１６、燃焼除去区域として形成された第一区域２、移行区域４、焼結区域として形成された第二区域３、冷却区域１７、焼結炉出口１８を有する。焼結される成形体６は、図示された焼結炉１では焼結コンベアとして形成された運搬面７上にある。更に、図示された焼結炉１では運搬面７の両側に各々マッフル１９が配置されており、マッフル１９は運搬面７の境界線に平行して、設けられた運搬方向から観て、移行区域４の起点部から焼結区域３に沿って冷却区域１７の終端部にまで及ぶ。
【００５４】
図１ｂでは公知技術に基づくコンベア式連続焼結炉の形態における焼結炉１を側面図にて示す。図１ａ説明において挙げた特徴は図１ｂからも同様に参照されるため、名称は図１ａ説明を参照のこと。その他、側面図では運搬面７の終端部には、運搬コンベアの終端部に配置されている焼結コンベアローラーとして形成された運搬機構５を図示した。更に図１ｂからは、マッフル１９が及ぶ三区域、移行区域４、焼結区域３、冷却区域１７において各々高さが異なっても良いようなマッフル１９の可能な形態が参照される。
【００５５】
図２ａでは公知技術に基づくコンベア式連続焼結炉の形態における焼結炉１部分図を側面図にて示す。本図からは、燃焼除去区域２及び焼結区域３ならびにこれら両区域の間に配置された移行区域４の領域が参照される。焼結される成形体６は運搬面７上にあり、矢印で表記された運搬方向へ運搬面７上を運搬される。移行区域４の長さに沿って、また、焼結区域（３）の可視長さに沿って、運搬面７を囲むマッフル１９が配置されている。
【００５６】
図２ｂでは、図２ａで図示した形態における焼結炉１内でその作動中でのガス流動が実施実験に基づき本質的にどのように発生するか、矢印を用いて示す。ここでは、名称は図２ａの名称と同じである。図２ｂでは焼結区域３領域から出てくる焼結区域ガスの流動方向を破線矢印が示す。この焼結区域ガスは、焼結区域と冷却区域間の移行領域で保護ガスとして恒常的に流入する。実線矢印は、燃焼除去区域２の領域にあって燃焼除去区域２の領域から焼結区域３方向へ流動する燃焼除去区域ガスを示す。対流の結果として焼結区域３の領域から燃焼除去区域２の領域へ流動する焼結区域ガスの下を燃焼除去区域２の領域から焼結区域３の領域へ流動する燃焼除去区域ガスが概ね楔形に底流することが特に明白である。そのうえ、燃焼除去区域２内では、運搬面７を貫流する燃焼除去区域ガスの循環流動が発生する。これは、図示した形態において、少なくとも一部分においてガス透過性の運搬コンベアとして運搬面７が形成されているからである。
【００５７】
次の表１から、図２ａに基づく形態での焼結炉において移行区域の領域に配置されたガス放出装置なしで算出された測定データが、表に挙げた形で参照できる。そこでは実施実験時、運搬方向での焼結区域及び冷却区域の長さが各々６ｍであった。保護ガスを焼結炉に流入させる入口としては焼結区域と冷却区域間の領域に相応のガス入口が配置された。値を二つ有する表中の欄で、上側の値は燃焼除去区域にあるバーナーがスイッチを切られていた間に算出された測定結果を表す一方、下側の値は、燃焼除去区域にあるバーナーがスイッチを入れられており、それによって燃焼除去区域ガスの加熱を引き起こし、また、バーナーガスならびにバーナーから出てくる分散質が燃焼除去区域ガスに加えられた間の測定結果を表す。
【００５８】
値が一つのみ記入された欄は、燃焼除去区域にあるバーナーがスイッチを入れられず算出された測定結果を表す。記載された温度は焼結炉で測定された測定値であり、その一方、流量及び質量流量は計算シミュレーションを用いて算出された測定結果を表す。計算シミュレーションには、焼結区域を通じて燃焼除去区域方向へと流動する保護ガス量が、冷却区域を通じてガス入口から出て燃焼除去区域から離脱する方向へと流動する保護ガス量と同一であると仮定している。圧力差及び速度に記載された値は、焼結炉の各区域において実験で測定された流動抵抗を使用して、同様に計算シミュレーションを用いて算出された測定結果を表す。圧力差及び速度に算出された値の説得性は、実際の焼結炉を用いて作動条件において実施された比較実験によって立証することができた。
【００５９】
表１：図２ａに基づく焼結炉において、それに伴い、ガス放出装置なしで算出された値
【００６０】
【表１】
2015513659.tif 000003
【００６１】
入力値として、実験によって算出された平均ガス温度が、炉入口領域、燃焼除去区域内、移行区域内、使用された炉においては６ｍの長さを有した焼結区域内、同様に使用された炉においては６ｍの長さを有した冷却区域内、炉出口領域において測定された。平均温度がここでは算術平均として、各区域が完全に及ぶ長さに沿って算出された各々温度値から計算された。記載の温度がここでは、放射熱から特別に遮断された温度計で測定された平均ガス温度である。表１から参照されるとおり、焼結炉にあるガスは燃焼除去区域内において平均温度７００°Ｃを有する一方、燃焼除去区域と焼結区域間の移行区域の領域においては焼結炉にあるガスの平均温度が１０５０°Ｃに上昇していた。これら条件をもち、また、「平均ガス温度／°Ｃ」欄に挙げられた温度特性、各々区域を貫流する際の圧力損失として「Ｃｅｔａ」欄に記載された圧力損失係数をもって、「横断面／ｍ２」欄に挙げられた焼結炉横断面において、表に挙げられた質量流量、流量、速度、ガス密度、圧力差の各値が算出された。これら値は焼結炉にあるガスの特性を各々表す。これら値はスイッチを入れたバーナー及び入れなかったバーナーに関して計算された。
【００６２】
ガス圧力差が、炉入口と焼結区域終端部に配置されたガス入口間の領域ならびにガス入口と炉出口間の領域においてスイッチを入れたバーナーを用いた場合、各々０．５１２Ｐａに達し、スイッチを入れなかったバーナーを用いた場合に得られた値の概ね２．５倍であることが表より参照される。その結果、燃焼除去区域からのガス及び／又は分散質が、例えば拡散、特に対流によって焼結区域へ到達することが期待できる。このことは、作動条件における実際の焼結炉において、測定によって立証された。
【００６３】
図３ａは焼結炉１の更に別形態を側面図で示す。ここに図示された形態は特に、焼結炉１内側から周囲へ導く配管の形態においてガス放出装置８が移行区域内に配置されている点まで、図２ａに図示された形態とは異なる。図示された形態ではガス放出装置８がガス透過性に形成されたガス放出装置開口部９へと焼結炉内で合流する。他名称の意味及び運搬方向を表す矢印の意味は、図２ａと同様に選択している。
【００６４】
図３ｂでは、図３ａに図示された焼結炉１内におけるその作動時のガス流動が実施実験に基づいて本質的にどのように発生するか、矢印を用いてスキームで図示している。ここでの名称は図３ａでの名称に相応する。点線矢印がここでは、焼結区域３の領域から出てくる焼結区域ガスの流動方向を表す。実線矢印は、燃焼除去区域２にあり、燃焼除去区域２から出る、焼結区域３方向へと流動する燃焼除去区域ガスの流動方向を表す。焼結区域３の領域から燃焼除去区域２の領域へ流動する焼結区域ガスの下を燃焼除去区域２の領域から焼結区域３方向へと流動する燃焼除去区域ガスが燃焼除去区域２内及び移行区域４の一領域内において概ね楔形に底流することが特に明白である。
【００６５】
そのうえ、燃焼除去区域２内においては、運搬面７を貫流する燃焼除去区域ガスの循環流動が発生する。これは、図示された形態では運搬面が少なくとも一部分においてガス透過性に形成されているために可能である。更に、燃焼除去区域２の領域から焼結区域３方向へと流動するガスが移行区域４の一領域内でガス放出装置開口部９を通じてガス放出装置８へと到達し、最終的にガス放出装置８を通じて焼結炉１から放出されることが図３ｂより参照される。これに相応して、焼結区域３から燃焼除去区域２方向へと流動するガスが移行区域を通過時にガス放出装置開口部９を通じてガス放出装置８へと到達し、最終的にガス放出装置８を通じて焼結炉１から放出される。
【００６６】
次の表２から、図３ａに基づく移行区域に配置されたガス放出装置をもつ形態での焼結炉で算出された測定データが、表に挙げた形で参照される。そこでは実施実験時、運搬方向での焼結区域及び冷却区域の長さが各々６ｍであった。挙げた値の決定に関しては、表１に関する説明に記載した大枠条件が適用される。しかし、表１との相違では、表２に追加欄「ガス吸引」が付加され、そこにガス放出装置開口部の一領域で得られる値が記入されている。
【００６７】
表２：図３ａに基づく焼結炉において、それに伴い、ガス放出装置付きで算出された値
【００６８】
【表２】
2015513659.tif 000004
【００６９】
表２で括弧内に挙げた測定結果は全体圧力差の計算時に考慮しなかった。炉入口とガス入口間の圧力差ならびにガス入口と炉出口間の圧力差が、スイッチを入れたバーナーを用いてもスイッチを切ったバーナーを用いても、表１でガス放出装置なしの焼結炉に関して挙げた測定結果よりも著しく小さいことが表２から特に参照される。その結果、図２ａで図示された試験的配置に比較して大幅に程度を下げて、図３ａで図示された試験的配置が燃焼除去区域から焼結区域へのガス及び／又は分散質の拡散及び／又は対流を引き起こすことが期待される。更に、表２で挙げられた測定結果で重要なことは、ここで行われたガス吸引によって流量バランスの調節がバーナーのスイッチを入れたか切ったかに左右されない、ということである。
【００７０】
図３ｃより焼結炉１の更に別形態が側面図で参照できる。本図３ｃに図示された焼結炉１は、噴射口として形成されたガス流入装置２０が移行区域４内及びガス放出装置開口部９上方に配置されている点まで、図３ｂに図示された形態とは本質的に異なる。
【００７１】
これらガス流入装置を用いた保護ガスの流入によって、特に移行区域の一領域において、第一区域から出てくるガスならびに第二区域から出てくるガスの加速が少なくとも一つの方向要素をもってガス放出装置開口部方向へと作用させられる。これは矢印の軌道で略図的に図示されており、その意味は図３ｂで図示された矢印に相応する。
【００７２】
図３ｄでは、図３ａで焼結炉１の部分図を側面図で示したように、焼結炉１の形態の部分図を俯瞰図で示す。図示した形態では、ガス放出装置開口部９の平行投影が、焼結される成形体の運搬方向に対して横方向で、焼結炉内壁を意味する両方のマッフル１９の距離において運搬面７に及ぶ。
【００７３】
図３ｅからは焼結炉１の更に別形態が側面図で参照される。図３ａに図示された形態と類似して、図３ｅに図示された焼結炉１は、移行区域４の一領域において焼結炉１内側から周囲へ完全に導く配管として形成されたガス放出装置開口部９をもつガス放出装置８を有する。そこでは、図示された例において移行区域４が、この例では急激冷却区域として形成された隣接する第一区域２と、移行区域４のもう一方でこの例では焼戻区域として形成された隣接する第二区域３の間に配置されている。図３ｅに図示された例との違いとして、ガス放出装置開口部が図３ｅの実施例において運搬面７水平面高さの下方ではなく、運搬面７水平面高さの上方に配置されている。
【００７４】
図３ｆでは、図３ｆに図示された形態の焼結炉内におけるその作動時のガス流動が実施実験に基づいて本質的にどのように経過したかが観察されたか、矢印を用いてスキームで図示している。図示された例においては、第一区域２が急激冷却区域として形成される一方、第二区域３が焼戻区域として形成されている。それに従って、破線矢印が本質的に急激冷却区域方向へと流動するガスを表す一方、実線矢印が焼結炉１内で急激冷却区域から本質的に焼戻区域方向へと流動するガスを表す。急激冷却区域と比較して明らかに高い温度が焼戻区域において優勢であるために、急激冷却区域から焼戻区域方向へと流動するガスの平均ガス温度の方が、焼戻区域から出てくるガスの平均ガス温度よりも低い。
【００７５】
図示された例ではガス放出装置開口部９が運搬面７水平面の上方に配置されていることによって、図３ｂに図示された流動比率に比較して図示例で優勢な流動比率が運搬面７と平行な面において概ね反映されているということが可能となる。それによって、図示例では、焼戻区域から出てくるガス、例えば空気の急激冷却区域へと到達する割合を削減できるということが達成される。
【００７６】
図４ａでは焼結炉１の更に別の形態を示す。ここでは図示された形態が図３ａに図示された形態と本質的に相応する。後者との違いとしては、移行区域の一領域において横断面幅狭体１０が運搬面の上方に配置されていることが、図４ａより参照される。横断面幅狭体１０は、ここでは直方体形状に形成され、場合によっては取り外し可能であり、マッフルの上側に固定されている。他名称は図３ａに相応して付与している。
【００７７】
図４ｂでは焼結炉１の更に別の形態を示し、ここでは、移行区域４の横断面の中へとまた外へと稼働可能な横断面幅変更体１１が移行区域４内に配置されている。図示された形態で横断面幅変更体１１は、ガイドに収められ牽引システムによって上げ下げが可能なプレートとして形成されている。他名称は図３ａに相応して付与している。
【００７８】
図４ｃでは焼結炉１の更に別の形態を示す。ここで図示された形態は図４ａに図示された形態と本質的に相応するが、僅かながら、横断面幅狭体１０が薄片２１として形成されている点で本質的には異なる。図示された形態では三つの薄片が移行区域内に配置されている。薄片は焼結される成形体の運搬方向において互いに続きに等距離に配置されている。ただし、例えば図示された形態よりも多い数の薄片が配置されていても良く、また、隣接する両区域の一つ或いは両方へと薄片全体が及んでも良い。
【００７９】
図４ｄでは、図４ｃに図示された形態の焼結炉内におけるその作動時のガス流動が実施実験に基づいて本質的にどのような経過が発生するか、矢印を用いてスキームで図示している。ここでの名称は図２ｂに使用された名称に相応する。ここでは点線矢印が焼結区域３から出てくる焼結区域ガスを表す。実線矢印は、燃焼除去区域２の一領域にあって燃焼除去区域２の領域から出て焼結区域３方向へと流動する燃焼除去区域ガスを示す。そのうえ、燃焼除去区域２内においては、運搬面７を貫流する燃焼除去区域ガスの循環流動が発生する。これは、図示された形態では運搬面が少なくとも一部分においてガス透過性に形成されているために可能である。更に、燃焼除去区域２から焼結区域３方向へと流動するガスが移行区域４の一領域においてガス放出装置開口部９を通じてガス放出装置８へと到達し、最終的にガス放出装置８を通じて焼結炉１から放出されることが図４ｄより参照される。更に、隣接する二つの薄片間の一領域において各々循環流動が調節されることが判る。薄片全体を通じて観ると、薄片が互いに続きの配置は、二つの隣接する薄片間に各々形成される半室が共に作用して、流動抵抗を著しく上昇させる。それによって得られた、図４ｄに矢印を用いてスキームで図示された効果が特に顕著に形成される。二つの薄片間で各々形成される循環流動がこの好都合な反応の原因であることは証明されている。
【００８０】
図４ｅでは、図４ｃに図示された形態の焼結炉１において実施された測定を基にして、ｍｍ単位での薄片間の距離に依ってパーセントで相対流動抵抗がどのように変わるかを示す。二つの薄片は０ｍｍから３００ｍｍ互いに距離をおいて焼結炉の移行区域に掛けられた。図示されたグラフでは、薄片間の距離に依って変わる両薄片全体の相対流動抵抗を示し、そこでは、同一位置に位置する塊体として形成された横断面幅狭体１０の流動抵抗が参照値として選択されたが、その流動抵抗が１００％に匹敵する。
【００８１】
図４ｆで図示されたグラフに記載された結果は、薄片数を変えたというやり方で算出し、そこでは焼結される成形体の運搬方向を指し示す方向に沿って薄片が互いに等距離に配置されていた。図示されたグラフでは、薄片間の距離に依って変わる両薄片全体の相対流動抵抗を示し、そこでは、同一位置に位置する塊体として形成された横断面幅狭体１０の流動抵抗が参照値として選択されたが、その流動抵抗が１００％に匹敵する。
【００８２】
当然、薄片全体がここで図示されたような横断面幅狭体としてではなく、横断面幅変更体として形成されていても良く、また、薄片が例えば移行区域横断面の中へと、また、移行区域横断面の外へと稼働可能であっても良い。そこでは、薄片全体が薄片全体として中へとまた外へと稼働可能であっても良く、また、薄片が互いに独立して稼働可能でも良い。
【００８３】
図４ｅ及び図４ｆから参照されるとおり、流動抵抗低減に最善の値を達成することができ、それは図４ｅ及び図４ｆに図示されたグラフが基とする両実験では約１５０ｍｍである。
【００８４】
図５ａでは焼結炉１の更に別の形態を側面図で図示する。図５ａよりガス放出装置８内に配置された流量変更構成部品１２が設けられていることが参照される。図示された形態において流量変更構成部品１２は、ガス放出装置８の横断面の中へとまた外へと稼働可能なプレートとして形成されている。他名称は図３ａに相応して付与している。
【００８５】
図５ｂでは焼結炉１の更に別の形態を側面図で図示する。示した図からはガス放出装置８内に強制対流装置１３が配置されていることが参照される。焼結炉１の図示形態では強制対流装置１３は、構造、回転速度、更なるパラメーターに応じて、既存の自然対流と合わせて強制対流を作動させる軸流ファンとして形成されている。
【００８６】
他名称は図３ａに相応して付与している。
【００８７】
図５ｃでは焼結炉１の更に別の形態を側面図で図示する。図示した形態において焼結炉は流量変更構成部品１２及び強制対流装置１３を有する。焼結炉１は更に、流量変更構成部品１２及び強制対流装置１３の調整を制御するための制御回路１４を有する。図示された形態においては焼結区域にある水蒸気の露点温度Ｔｔａｕ測定用のセンサーが制御回路１４の測定構成要素として配置されている。
【００８８】
図６では焼結炉１の更に別の形態をコンベア式連続焼結炉としての形態において側面図で図示する。焼結炉１の図示形態ではガス放出装置８が熱交換器１５へと通じ、熱交換器１５で焼結炉１から放出されたガスからの熱を流動体の加熱に使用することが可能である
【符号の説明】
【００８９】
１  焼結炉
２  第一区域
３  第二区域
４  移行区域
５  運搬機構
６  成形体
７  運搬面
８  ガス放出装置
９  ガス放出装置開口部
１０  横断面幅狭体
１１  横断面幅変更体
１３  強制対流装置
１４  制御回路
１５  熱交換器
１９  マッフル
２０  流入装置
２１  薄片
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図３ｆ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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