(57)【要約】  特に炭素繊維を製造するための、繊維を酸化処理するための酸化炉が、繊維（２２）のための貫通領域（１８，２０）以外では気密であるハウジング（１２）と、ハウジング（１２）の内部空間（１４）内に位置する処理空間（２８）とを有している。雰囲気装置（４０，４２，４８）によって、高温作業雰囲気（３８）を生成することができ且つ処理空間（２８）内に吹き込むことができ、高温作業雰囲気が処理条件下で主要流れ方向に処理空間（２８）を貫流する。方向変換ローラ（３４）が、繊維（２２）を繊維カーペット（２２ａ）として相並んだ状態で蛇行状に処理空間（２８）を通るように案内し、繊維カーペット（２２ａ）が、互いに対向する方向変換ローラ（３４）の間にそれぞれ１つの平面を形成する。流れ測定システム（５２）が設けられており、流れ測定システムによって、処理条件下で作業雰囲気（３８）の流れプロフィールを作成することができ、そして流れ測定システムが、流れ速度を突き止めるための少なくとも１つのセンサ装置（５６）を有しており、センサ装置（５６）が２つの隣接する繊維カーペット（２２ａ）の間のセンサ領域（５８）内に配置されている。
2017524834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に炭素繊維を製造するための、繊維を酸化処理するための酸化炉であって、前記酸化炉が、
ａ）  繊維（２２）のための貫通領域（１８，２０）以外では気密であるハウジング（１２）と、
ｂ）  前記ハウジング（１２）の内部空間（１４）内に位置する処理空間（２８）と、
ｃ）  前記雰囲気装置（４０，４２，４８）によって、高温の作業雰囲気（３８）を生成することができ且つ前記処理空間（２８）内に吹き込むことができ、前記高温の作業雰囲気が処理条件下で主要流れ方向に前記処理空間（２８）を貫流する、雰囲気装置（４０，４２，４８）と、
ｄ）  方向変換ローラ（３４）であって、前記繊維（２２）を繊維カーペット（２２ａ）として相並んだ状態で蛇行状に前記処理空間（２８）を通るように案内し、前記繊維カーペット（２２ａ）が、互いに対向する前記方向変換ローラ（３４）の間にそれぞれ１つの平面を形成する、方向変換ローラ（３４）と
を有する形式のものにおいて、
ｅ）  流れ測定システム（５２）が設けられており、前記流れ測定システムによって、処理条件下で前記作業雰囲気（３８）の流れプロフィールを作成することができ、そして前記流れ測定システムが、流れ速度を突き止めるための少なくとも１つのセンサ装置（５６）を有しており、前記センサ装置（５６）が２つの隣接する繊維カーペット（２２ａ）の間のセンサ領域（５８）内に配置されている、
ことを特徴とする繊維を酸化処理するための酸化炉。
【請求項２】
前記センサ領域（５８）内の作業雰囲気（３８）の種々異なる流れ速度を主要流れ方向に対して横方向で検出し得るように、前記センサ装置（５６）が構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の酸化炉。
【請求項３】
前記少なくとも１つのセンサ装置（５６）が差圧センサ装置（６０，８６）として形成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の酸化炉。
【請求項４】
前記少なくとも１つの差圧センサ装置（６０）がよどみプローブ（６２）と、静圧用プローブ（６４）とを有している、ことを特徴とする請求項３に記載の酸化炉。
【請求項５】
ａ）  前記よどみプローブ（６２）が、閉じられた端部（６６ａ）と測定端部（６６ｂ）とを備えた少なくとも１つのよどみ管（６６）を有しており、前記静圧用プローブ（６４）が、閉じられた端部（７２ａ）と測定端部（７２ｂ）とを備えた少なくとも１つの基準管（７２）を有しており、前記測定端部（６６ａ，７２ｂ）では、よどみ圧（Ｐ1）及び静的基準圧（Ｐ2）が検出可能であり、
ｂ）  前記よどみ管（６６）と前記基準管（７２）とが前記センサ領域（５８）内で、前記作業雰囲気（３８）の主要流れ方向に対して横方向に、所定の測定間隔（７６）を置いて互いに平行に延びており、
ｃ）  前記よどみ管（６６）が開口（６８）を有しており、そして前記よどみ管（６６）は、前記開口（６８）が前記作業雰囲気（３８）の主要流れ方向に相対する方向に向くように配置されており、
ｄ）  前記基準管（７２）が開口（７４）を有しており、そして前記基準管（７２）は、前記開口（７４）が前記よどみ管（６６）とは離反する方向に向くように、前記作業雰囲気（３８）の主要流れ方向で見て前記よどみ管（６６）の背後に配置されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の酸化炉。
【請求項６】
前記差圧センサ装置（６０ｂ）が収容部（８４）を有しており、前記収容部が、前記よどみ管（６６）及び前記基準管（７２）を前記よどみ管及び前記基準管の開口（６８，７４）以外で包み込んでいる、
ことを特徴とする請求項５に記載の酸化炉。
【請求項７】
前記よどみプローブ（６２）が複数の測定部分（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ）を有しており、前記静圧用プローブ（６４）が複数の測定部分（６４ａ，６４ｂ，６４ｃ）を有している、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の酸化炉。
【請求項８】
前記測定部分（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ；６４ａ，６４ｂ，６４ｃ）が測定チャンバ（９２）によって形成されており、前記測定チャンバ（９２）の、それぞれ前記閉じられた端部（６６ａ，７２ａ）から離れて位置する端面が、中空導管（９４）を介して前記測定端部（６６ｂ）に設けられた測定接続部（９６）内に開口している、
ことを特徴とする請求項７に記載の酸化炉。
【請求項９】
前記中空導管（９４）が互いに且つ前記測定チャンバ（９２ａ，９２ｂ，９２ｃ）に対して同軸的に延びている、ことを特徴とする請求項８に記載の酸化炉。
【請求項１０】
開口（６８，７４）を有するそれぞれのよどみ管（６６）又は基準管（７２）の閉じられた端部（６６ｂ，７２ｂ）に位置するそれぞれ１つの測定部分（９８）が前記処理空間（２８）内に位置するように互いに接触した状態で配置された、異なる長さの複数のよどみ管（６６）又は基準管（７２）を設けて、前記測定部分（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ；６４ａ，６４ｂ，６４ｃ）が形成されている、
ことを特徴とする請求項７に記載の酸化炉。
【請求項１１】
前記複数のよどみ管（６６）又は基準管（７２）が直線状であるか、又は角度付きである、ことを特徴とする請求項１０に記載の酸化炉。
【請求項１２】
複数のセンサ装置（５６）を備えた少なくとも１つのセンサ配列（５４）が設けられており、前記センサ装置が、種々の隣接する繊維カーペット（２２ａ）の間の複数のセンサ領域（５８）内に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の酸化炉。
【請求項１３】
複数のセンサ装置（５６）を備えた少なくとも１つのセンサ配列（５４）が設けられており、前記センサ装置が１つのセンサ領域（５８）の隣接するセンサゾーン（５８ａ，５８ｂ）内に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の酸化炉。
【請求項１４】
複数のセンサ装置（５６）が弁装置（１０４）を介して群測定ユニット（１０２）と接続されており、前記センサ装置を順次に評価することができる、ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の酸化炉。
【請求項１５】
前記処理空間（２８）が複数の処理空間部分（２８ａ，２８ｂ）を有しており、前記処理空間部分内で、前記作業雰囲気（３８）が異なる主要流れ方向を持って流れ、前記作業雰囲気の流れプロフィールを前記流れ測定システム（５２）によってそれぞれ別々に作成することができる、
ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の酸化炉。
【請求項１６】
２つの隣接する繊維カーペット（２２ａ）の間のセンサ領域（５８）内に空気誘導エレメント（８８）が設けられており、前記空気誘導エレメントによって、前記作業雰囲気（３８）が前記センサ装置（５６）に向かって集束される、
ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の酸化炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に炭素繊維を製造するための、繊維を酸化処理するための酸化炉であって、酸化炉が、
ａ）  繊維のための貫通領域以外では気密であるハウジングと、
ｂ）  ハウジングの内部空間内に位置する処理空間と、
ｃ）  雰囲気装置によって、高温の作業雰囲気を生成することができ且つ処理空間内に吹き込むことができ、高温の作業雰囲気が処理条件下で主要流れ方向に処理空間を貫流する、雰囲気装置と、
ｄ）  前記方向変換ローラが、繊維を繊維カーペットとして相並んだ状態で蛇行状に処理空間を通るように案内し、繊維カーペットが、互いに対向する前記方向変換ローラの間にそれぞれ１つの平面を形成する、方向変換ローラとを有する形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
市場において知られているこのような種類の、炭素繊維を製造するための酸化炉の場合、得ようとする繊維の品質に主に影響を与える、実質的に２つの処理パラメータがある。一方では、これは処理空間内の温度、すなわち作業雰囲気の温度であり、他方では、これは作業雰囲気が処理空間を貫流する速度である。
不変の繊維品質及び高い処理確実性の両方を保証するために、これら両処理パラメータは全処理経過にわたって、処理仕様に基づく僅かな許容誤差内に維持されるべきである。
【０００３】
処理空間内の作業雰囲気の流れ速度に関する流れプロフィールは今まで、酸化炉の低温運転状態、例えば酸化炉の運転開始時に作成された。このような「低温プロフィール」から出発して処理条件下の流れプロフィールが計算された。
【０００４】
処理条件下で、酸化炉の処理空間内の温度は３００℃までになり、毒性及び／又は可燃性のガスが放出され、そしてまたＳｉＯ2粒子、及び繊維粒子も放出される。さらに、処理空間内の熱分布が不均一な場合、より低温の領域において、タール凝縮物が形成されることがある。運転開始状態から走行処理へ処理空間内の条件が変化することによっても、計算された流れプロフィールと、処理条件下で実際に存在する流れプロフィールとの間に大きい偏差が生じるおそれがあるので、繊維の品質は期待のものと常に一致するわけではないことが、実地において示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、このような点を考慮した冒頭で述べた形式の酸化炉を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題は、冒頭で述べた形式の酸化炉において、
ｅ）  流れ測定システムが設けられており、流れ測定システムによって、処理条件下で作業雰囲気の流れプロフィールを作成することができ、そして流れ測定システムが、流れ速度を突き止めるための少なくとも１つのセンサ装置を有しており、センサ装置が２つの隣接する繊維カーペットの間のセンサ領域内に配置されている、
ことによって解決される。
【０００７】
本発明の根底を成す認識は、処理空間内の処理条件に耐え、そして処理条件下の走行処理時においても作業雰囲気の流れ速度に関する信頼性の高いデータを供給するセンサシステムを確立することが可能であるということである。
【０００８】
基本的には、繊維カーペットに対して垂直方向の流れプロフィール、すなわち通常は処理空間の鉛直線に関する流れプロフィールを作成するようになっている。この場合、鉛直方向に複数のセンサ領域が設けられている。しかしながら、センサ領域内の作業雰囲気の種々異なる流れ速度を主要流れ方向に対して横方向で検出し得るように、センサ装置が構成されていると有利である。複数のこのようなセンサ装置が鉛直方向に分配されていると、処理空間の断面にわたって、情報力が強固なラスタ流れプロフィールを作成することができる。
【０００９】
少なくとも１つのセンサ装置が、差圧センサ装置として形成されていると、処理条件下で特に効果的であることが判っている。
前記少なくとも１つの差圧センサ装置が、よどみプローブ（Stausonde）と、静圧用プローブとを有していると有利である。
【００１０】
以下の場合に、センサ装置の特に有利な構成が得られる。
ａ）  よどみプローブが、閉じられた端部と測定端部とを備えた少なくとも１つのよどみ管（Staurohr）を有しており、そして静圧用プローブが、閉じられた端部と測定端部とを備えた少なくとも１つの基準管を有しており、測定端部では、よどみ圧及び静的基準圧が検出可能であり、
ｂ）  よどみ管と基準管とがセンサ領域内で、作業雰囲気の主要流れ方向に対して横方向に、所定の測定間隔を置いて互いに平行に延びており、
ｃ）  よどみ管が開口を有しており、そしてよどみ管は、開口が作業雰囲気の主要流れ方向に相対する方向に向くように配置されており、
ｄ）  基準管が開口を有しており、そして基準管は、開口がよどみ管とは離反する方向に向くように、作業雰囲気の主要流れ方向で見てよどみ管の背後に配置されている
【００１１】
差圧センサ装置における乱流を低減するために、差圧センサ装置が収容部を有しており、収容部が、よどみ管及び基準管をよどみ管及び基準管の開口以外で包み込んでいると好都合である。
上述のラスタ流れプロフィールを視野に入れて、よどみプローブが複数の測定部分を有しており、静圧用プローブが複数の測定部分を有していると有利である。
【００１２】
測定部分が測定チャンバによって形成されており、測定チャンバの、それぞれ閉じられた端部から離れて位置する端面が、中空導管を介して測定端部に設けられた測定接続部内に開口していると有利である。
中空導管が互いに且つ測定チャンバに対して同軸的に延びていると、対称的な構造が得られる。
【００１３】
あるいは、開口を有するそれぞれのよどみ管又は基準管の閉じられた端部に位置するそれぞれ１つの測定部分が処理空間内に位置するように互いに接触した状態で配置された、異なる長さの複数のよどみ管又は基準管を設けることにより、測定部分が形成されていてもよい。
【００１４】
複数のよどみ管又は基準管が直線状であるか、又は角度付きであってよい。これらのよどみ管又は基準管は、角度付きである場合には、ほとんど段部又はこれに類するものなしに流れに衝突面が提供されるように重ね合わされるので、乱流が回避される。
【００１５】
複数のセンサ装置を備えた少なくとも１つのセンサ配列が設けられており、センサ装置が、種々の隣接する繊維カーペットの間の複数のセンサ領域内に配置されていると、繊維カーペットに対して垂直方向、つまり通常は鉛直方向のプロフィールを作成することができるので有利である。
複数のセンサ装置を備えた少なくとも１つのセンサ配列が設けられており、センサ装置が１つのセンサ領域の隣接するセンサゾーン内に配置されていると、流れ方向の流れプロフィールを精緻化することができる。
【００１６】
複数のセンサ装置が弁装置を介して群測定ユニットと接続されており、センサ装置を順次に評価することができると、多数の圧力測定ユニット及び圧力トランスデューサを使用せずにすむ。この場合、複数のセンサ装置を時間的に相前後して呼び出し、得られた値をまとめて１つの流れプロフィールにすることにより、流れプロフィールを連続的に構築することができる。
【００１７】
現在の流れ概念を視野に入れて、処理空間が複数の処理空間部分を有しており、処理空間部分内で、作業雰囲気が異なる主要流れ方向を持って流れ、作業雰囲気の流れプロフィールを流れ測定システムによってそれぞれ別々に作成することができると好都合である。これは例えば酸化炉におけるいわゆる「センター−トゥ−エンド（center-to-end）」原理を顧慮する。
【００１８】
流動する作業雰囲気をセンサ装置へ意図的に誘導するために、２つの隣接する繊維カーペットの間のセンサ領域内に空気誘導エレメントが設けられており、空気誘導エレメントによって、作業雰囲気がセンサ装置に向かって集束されると好都合である。
【００１９】
本発明の実施例を図面に基づき以下に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】流れ測定システムを有する、炉長手方向で炭素繊維を製造するための酸化炉であって、複数の差圧センサ装置を備えたセンサ配列を有する酸化炉を示す鉛直方向断面図である。
【図２】第１実施例に基づく差圧センサ装置を備えた酸化炉のセンサ配列を示す斜視詳細部分図である。
【図３】図２の差圧センサ装置を備えた状態で図１を示す詳細拡大図である。
【図４】第２実施例に基づく差圧センサ装置を備えた酸化炉のセンサ配列を示す斜視詳細部分図である。
【図５】図４の差圧センサ装置を備えた状態で図１を示す、図３に相応する詳細拡大図である。
【図６】変更が加えられたセンサ装置を備えた状態で図１を示す、図３及び５に相応する詳細拡大図である。
【図７】センサ配列が流れ誘導エレメントを有する状態で図１を示す、図３、５及び６に相応する詳細拡大図である。
【図８】流れ方向に対して横方向で流れの差異を検出することができる差圧センサ装置を有するセンサ配列を示す、図２及び４に相応する斜視詳細部分図である。
【図９】センサ配列のための差圧センサ装置の４つの実施例の１つを示す図である。
【図１０】センサ配列のための差圧センサ装置の４つの実施例の１つを示す図である。
【図１１】センサ配列のための差圧センサ装置の４つの実施例の１つを示す図である。
【図１２】センサ配列のための差圧センサ装置の４つの実施例の１つを示す図である。
【図１３】酸化炉内の測定領域を順次検出するための制御回路を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
先ず、酸化炉の鉛直方向断面を示す図１を参照する。酸化炉は、炭素繊維を製造するために使用され、全体的に符号１０で示されている。
酸化炉１０はハウジング１２を有している。ハウジング１２は、酸化炉１０の内部空間１４を形成する通走空間を、天井壁１２ａと床壁１２ｂと２つの鉛直方向の長手方向壁とによって仕切っている。２つの長手方向壁のうち、図１では、断面平面の背後に位置する一方の長手方向壁１２ｃだけを見ることができる。
【００２２】
ハウジング１２は端部にそれぞれ１つの端壁１６ａ，１６ｂを有している。端壁１６ａには、上方から下方に向かって交互に水平方向の入口スリット１８と出口スリット２０とが設けられていて、そして端壁１６ｂには、上方から下方に向かって交互に水平方向の出口スリット２０と入口スリット１８とが設けられている。これらのスリットは、明確さのために、全てが符号を有しているわけではない。入口スリット１８及び出口スリット２０を通して繊維２２が内部空間１４内へ引き込まれ、そして再びこの内部空間から引き出される。入口スリット１８及び出口スリット２０は概ね、炭素繊維２２のためのハウジング１２の貫通領域を形成する。これらの貫通領域以外では、酸化炉１０のハウジング１２は気密である。
【００２３】
内部空間１４は長手方向で見て３つの領域に分けられており、端壁１６ａのすぐ傍らに配置された第１の前チャンバ２４と、対向する端壁１６ｂのすぐ傍らに隣接する第２前チャンバ２６と、これらの前チャンバ２４，２６の間に位置する処理空間２８とを有している。
前チャンバ２４及び２６は、内部空間１４内もしくは処理空間２８内への繊維２２のための進入・進出ロックを同時に形成する。
【００２４】
被処理繊維２２は一種の繊維カーペット２２ａとして平行に延びて酸化炉１０の内部空間１４へ供給される。このために、繊維２２は、炉ハウジング１２の外部の端壁１６ａの傍らに位置する第１変更領域３０から、端壁１６ａの最も上側の入口スリット１８を通って第１の前チャンバ２４内へ進入する。繊維２２は次いで処理空間２８を通り、そして第２の前チャンバ２６を通って、炉ハウジング１２の外部の端壁１６ｂの傍らに位置する第２変更領域３２へ供給され、そしてそこから再び戻される。
【００２５】
全体的に見ると、繊維２２は、上方から下方へ向かって連続する変更ローラ３４を介して処理空間２８を蛇行状に通走する。これらの方向変換ローラのうち２つだけが符号を有している。この実施例では、各方向変換領域３０，３２内に、軸線が平行に互いに上下に位置するそれぞれ３つの方向変換ローラが設けられている。方向変換ローラ３４の間では、相並んで走行する多数の繊維２２によって形成された繊維カーペット２２ａがそれぞれ１つの平面を形成する。繊維は下方から上方へ向かって延びてもよく、また図１に示されているものよりも多い又は少ない平面が形成されていてもよい。
【００２６】
処理空間２８を全体的に通走した後、繊維２２は端壁１６ｂの最も下側の出口スリット２０を通って酸化炉１０を去る。端壁１６ａの最も上側の入口スリット１８に達する前、そして端壁１６ｂの最も下側の出口スリット２０を通って酸化炉を去った後、繊維２２はさらなるガイドローラ３６を介して炉ハウジング１２の外部で案内される。
【００２７】
処理空間２８は、処理条件下では高温作業雰囲気３８によって貫流される。この実施例では、矢印によって示されるそれぞれ１つの主要流れ方向を有する２つの反対向きの高温空気流３８ａ，３８ｂがある。これにより、処理空間２８は流れ技術的に２つの処理空間部分２８ａ，２８ｂに分けられている。このために、処理空間２８の中央領域内には吹き込み装置４０が配置されており、そして処理空間２８の外側に位置する両端部領域内にはそれぞれ１つの吸い取り装置４２が配置されている。これらの吸い取り装置は前チャンバ２４，２６に隣接している。吹き込み装置４０は複数の吹き込みボックス４４を有しており、そして吸い取り装置４２は複数の吸い取りボックス４６を有している。吹き込みボックス４４及び吸い取りボックス４６はそれぞれ、繊維カーペット２２ａによって形成された平面間に配置されており、そして炉ハウジング１２の鉛直方向の長手方向壁の間で延びている。
【００２８】
例えば、吸い取り装置４２から出て、空気は図１において図平面の背後に位置する空気誘導空間４８内へ搬送される。空気誘導空間内で空気は、ここではさほど重要ではない形式で調製されコンディショニングされる。具体的には空気の温度は、特には示されていない熱ユニットによって調節される。
【００２９】
空気誘導空間４８から、空気はそれぞれ吹き込み装置４０に達する。吹き込み装置４０は、今や循環させられてコンディショニングされた空気を、方向変換領域３０及び３２に向かって互いに反対向きに流れるように、処理空間部分２８ａ，２８ｂ内へ放出する。処理空間部分２８ａ，２８ｂ内では、空気流３８ａ，３８ｂは互いに反対方向に吸い取り装置４２へ流れる。このことは、図１において対応矢印によって示されている。全体的に見て、このように２つの循環空気循環路は閉じられており、酸化炉１０は上記の「センター−トゥ−エンド（center-to-end）」原理に従って流れ技術的に運転される。しかしながら、他のあらゆる周知の流れ原理を実現することもできる。
【００３０】
大まかに表現すれば、吹き込み装置４０及び吸い取り装置４２は空気誘導空間４８及び所定の位置に設けられたコンディショニング装置と一緒に雰囲気装置を形成する。この雰囲気装置によって、高温作業雰囲気３８を生成し、処理空間２８内へ吹き込むことができる。高温作業雰囲気３８は処理条件下では処理空間２８を貫流する。
繊維２２が処理空間２８を蛇行状に通走している間、繊維２２はこうして高温の酸素含有空気流によって取り囲まれて酸化される。吹き込み装置４０も吸い取り装置４２も、その正確な構成はここではさほど重要ではない。
【００３１】
空気誘導空間４８の領域内には、さらに２つの流出部５０が設けられている。これらの流出部を介して、酸化処理時に発生する、又は新鮮空気として特には示されていない給気装置を通って処理空間２８内に達するガス量もしくは空気量を導出し、これにより酸化炉１０内の空気バランス（Lufthaushalt）を維持することができる。毒性成分を含有することもあり得る導出されたガスは熱的後燃焼装置に供給される。この際に生じ得る回収熱は少なくとも、酸化炉１０に供給される新鮮空気の予熱のためために使用することができる。
【００３２】
酸化炉１０は流れ測定システム５２を有している。流れ測定システム５２によって、処理条件下で処理空間２８における作業雰囲気３８の流れプロフィールを作成することができる。流れ測定システム５２はこのために、流れ速度を突き止めるための複数のセンサ装置５６を備えた少なくとも１つのセンサ配列５４を有している。これらのセンサ装置５６は処理空間２８内に位置しており、処理条件下で使用することができる。
【００３３】
この実施態様の場合、処理空間２８の各処理空間部分２８ａ，２８ｂ内にこのようなセンサ配列５４が設けられており、そして流れ測定システム５４は、異なる主要流れ方向で処理空間部分２８ａ，２８ｂを貫流する作業雰囲気３８の流れプロフィールを、それぞれ別々に作成することができる。
【００３４】
以下では、処理空間２８の空間部分２８ａ内のセンサ配列５４についてのみ説明する。ここに述べたものは、処理空間部分２８ｂにも意味の上で相応に当てはまる。
２つの隣接する繊維カーペット２２ａの間の各間隙には、センサ領域５８が画定されており、これらのセンサ領域内にはそれぞれ１つのセンサ装置５６が配置されている。センサ装置５６によって、このようなセンサ領域５８内の空気流３８ａの流れ速度を検出することができる。センサ装置５６はそれぞれ差圧センサ装置６０として形成されている。
【００３５】
図２及び３は、差圧センサ装置６０の第１実施例に基づく差圧センサ装置６０ａを示している。それぞれ処理空間部分２８ａの一部、そして図２では流れ測定システム５２のセンサ配列５４だけが示されている。差圧センサ装置６０ａはそれぞれよどみプローブ６２と、静圧用プローブ６４とを有している。１つの差圧センサ装置６０ａだけがさらなる符号を備えている。
よどみプローブ６２はよどみ管６６として細長い中空管を有している。中空管はセンサ領域５８内で、２つの繊維カーペット２２ａの間の被測定空気流３８ａの主要流れ方向に対して横方向に延びている。
【００３６】
よどみ管６６は長手方向に規則的な間隔を置いた開口６８を有している。これらの開口は１直線上に配置されている。よどみ管６６は、これらの開口６８が空気流３８ａの主要流れ方向と相対する方向に向くように配向されている。よどみ管６６は一方の端部６６ａで閉じられている。よどみ管６６の反対側の測定端部６６ｂに加えられるよどみ圧Ｐ1は圧力測定ユニット７０によって突き止められる。圧力測定ユニット７０は測定フィーラとして概略的にのみ示唆されている。よどみ管６６の測定端部６６ａに形成される圧力は、それ自体周知の物理的理由から、よどみ管６６の長手方向の延び全体にわたる圧力の平均値である。
【００３７】
静圧用プローブ６４は基準管７２として細長い中空の圧力管を含む。この圧力管はよどみ管６６と構造的に同じであり、相応して配置された開口７４を有している。基準管７２は、よどみプローブ６２の管６６に対して平行な規定の測定間隔７６を維持しながら、ひいてはやはり水平方向に、且つ被測定空気流３８ａの主要流れ方向に対して横方向に、２つの繊維カーペット２２ａの間に延びている。基準管７２は空気流３８ａの主要流れ方向で見てよどみ管６６の背後に配置されており、基準管の開口７４がよどみ管６６とは離反するように配向されている。
両管６６及び７２は一緒に測定平面を画定している。この平面は空気流３８ａの主要流れ方向に対して平行に延びていて、図１，３及び５にだけ示唆されている。従って、この実施例では、測定平面７８は水平方向に延びている。
【００３８】
基準管７２は一方の端部７２ａで閉じられている。基準管７２の反対側の測定端部７２ｂに加えられる静的基準圧Ｐ2は圧力測定ユニット７６によって検出される。圧力測定ユニット７６もここでは測定フィーラとして概略的にのみ示されている。基準管７２の測定端部７２ｂに形成される圧力も、基準管７２の長手方向の延び全体にわたる圧力の平均値を反映する。
【００３９】
よどみ圧Ｐ1と静圧Ｐ2との差から、周知の計算アルゴリズムを用いて、空気流３８ａの、測定区間８２に関して平均の流れ速度を計算することができる。測定区間８２は、よどみ管６６及び基準管７２の長さに依存し、この実施例では、処理空間部分２８ａの幅に相当する。
鉛直方向において、このように、繊維カーペット２２ａの間のそれぞれのセンサ領域５８内の作業雰囲気３８の流れ速度を組み合わせて１つの全流れプロフィールにすることができる。
【００４０】
図１によれば、繊維カーペット２２ａの全ての平面の間に、差圧センサ装置６０を備えたセンサ領域５８が位置している。しかしながらセンサ装置の数はより少なくてもよく、例えば鉛直方向で見て、２つの隣接する繊維カーペット２２ａの間のそれぞれ第２又は第３の間隙内にのみセンサ領域５８が画定されていてもよい。
【００４１】
図４及び図５は、差圧センサ装置６０ｂを差圧センサ装置６０の第２実施例として示している。差圧センサ装置６０ａとは異なり、差圧センサ装置６０ｂは収容部８４を有しており、この収容部はよどみプローブ６２のそれぞれのよどみ管６６と、静圧用プローブ６４の基準管７２とを開口６８もしくは７４以外で包み込んでいるので、よどみ管６６と基準管７２との間隙は空気流３８ａによっては到達されない。これにより、差圧センサ装置６０ｂの流れが均一化され、乱流が低減される。このことは酸化炉１０の均質な熱挙動に貢献する。
図５から判るように、差圧センサ装置６０ｂは収容部８４によって、断面が楕円形の外輪郭を有している。
【００４２】
図６に示された変形例の場合、２つの隣接する繊維カーペット２２ａの各間隙内に、センサ領域５８の２つの隣接するセンサゾーン５８ａ，５８ｂが画定されている。センサゾーン内にはそれぞれ１つのセンサ装置５６が配置されている。これはセンサ装置６０ａ又は６０ｂであってよいが、しかし、図９〜１２に示された変形例を伴う、図８に関して下述される差圧センサ装置８６の別の実施例であってもよい。このことは図６及び図７では、収容部を破線でのみ示唆することによっても示されている。
【００４３】
一般に、２つの隣接する繊維カーペット２２ａの間には、空気流３８ａの主要流れ方向に３つ以上のセンサ装置５６が配置されていてもよい。設けられるセンサ装置５６の数が多ければ多いほど、より精緻な解像度で空気流３８ａの主要流れ方向の流れプロフィールを作成することができる。
【００４４】
図７に示された変形例の場合、２つの隣接する繊維カーペット２２ａの間のセンサ領域５８内には、空気誘導エレメント８８が設けられており、空気誘導エレメントによって、空気流３８ａがセンサ装置５６に向かって集束される。
空気誘導エレメント８８は流入路９０を規定する。流入路はセンサ装置５６に向かって先細になり、断面が漏斗状である。これにより、それぞれのよどみ管６６における乱流、そして基準管７２の背後の乱流が低減される。
【００４５】
差圧センサ装置６０ａ又は６０ｂを備えた上述のセンサ配列５６によって、処理空間部分２８ａ及び２８ｂ内の作業雰囲気３８もしくは空気流３８ａ及び３９ｂの鉛直方向の流れプロフィールを作成することができる。そこでは水平方向には、空気流３８ａ，３８ｂの異なる流れ速度間を区別することはできない。
【００４６】
図８にセンサ装置５６のさらなる変形例として示された複数の差圧センサ装置８６の場合、これらの差圧センサ装置８６によって、主要流れ方向に対して横方向でも、センサ領域５８内の作業雰囲気３８の種々異なる流れ速度を検出することができるので、このような方向においても流れプロフィールを作成することができる。全体的に見て、これらのセンサ領域５８を横切って、酸化炉１０の断面にわたる流れラスタープロフィールを作成することができる。
【００４７】
よどみプローブ６２はここでは３つの測定部分６２ａ，６２ｂ，６２ｃを有しており、これらの測定部分は静圧用プローブ６４の測定部分６４ａ，６４ｂ，６４ｂと協働し、このような差圧センサ装置８６の４つの実施例は図９〜１１に示されており、符号８６ａ，８６ｂ，８６ｃもしくは８６ｃで示されている。それぞれの事例におけるよどみプローブ６２のそれぞれのよどみ管６６については以下にその都度説明する。それぞれの静圧用プローブ６４の基準管７２はそれぞれ構造上同一に構成されている。その他の点において、酸化炉１０の処理空間２８内の差圧センサ装置８６のよどみ管６６もしくは基準管７２の配列、位置決め、及び配向については、差圧センサ装置６０に関して述べたことが意味の上で相応に当てはまる。
【００４８】
図９に示された差圧センサ装置８６ａの場合、よどみ管６６は閉じられた端部６６ａから測定端部６６ｂまで複数の測定チャンバ９２に分けられている。この実施例では３つの測定チャンバ９２ａ，９２ｂ，９２ｃが設けられている。これらの測定チャンバはそれぞれ、閉じられた端部６６ａとは反対側の端面で、中空導管９４ａ，９４ｂ，９４ｃを介して、よどみ管６６の測定端部６６ｂに設けられた、ここでは３つの測定接続部９６ａ，９６ｂ，９６ｃの形態を成す測定接続部９６内へ開口している。これらの測定接続部にはそれぞれ１つの圧力測定ユニット７０を接続することができる。
【００４９】
中空導管９４ａ，９４ｂ，９４ｃは互いに且つ測定チャンバ９２ａ，９２ｂ，９２ｃに対して同軸的に配置されているので、第１測定チャンバ９２ａの中空導管９４ａは第２測定チャンバ９２ｂ及び第３測定チャンバ９２ｃを通って延び、第２測定チャンバ９２ｂの中空導管９４ｂは第３測定チャンバ９２ｃを通って延びて、そこで第１測定チャンバ９２ａの中空導管９４ａによって取り囲まれている。第３測定チャンバ９２ｃの中空導管９４ｃは最終的に、互いに内外に延びる中空導管９４ａ及び９４ｂを取り囲む。
【００５０】
各測定チャンバ９２ａ，９２ｂ，９２ｃに沿って、複数の開口６８が設けられている。各測定接続部９６ａ，９６ｂ，９６ｃにおける測定圧力は、それぞれの測定チャンバ９２ａ，９２ｂもしくは９２ｃの延び全体にわたる作業雰囲気３８の平均圧力である。よどみ管６６及び基準管７２の、作業雰囲気３８の主要流れ方向で見て互いに前後に配置された２つの測定チャンバ９２が測定チャンバ対を形成し、測定チャンバ対のそれぞれの測定接続部９６で測定された圧力が相応に相関される。
【００５１】
従って、こうして主要流れ方向に対して横方向でも作業雰囲気３８の流れプロフィールを検出することができる。設けられる測定チャンバ９２の数が多ければ多いほど、より精緻に流れプロフィールは主要流れ方向に対して横方向の、センサ領域５８内の流れ挙動を解像する。
【００５２】
図１０〜図１２では、よどみ管６６及び基準管７２は別の尺度もしくは別の断面で示されている。
図１０に示された差圧センサ装置８６ｂの場合、複数の直線状のよどみ管６６が設けられている。これらのよどみ管６６は、開口６８を有するそれぞれのよどみ管６６の閉じられた端部６６ｂに位置するそれぞれ１つの測定部分９８が処理空間２８内に位置するように互いに接触した状態で異なる長さを有して測定平面７８内に配置されている。
【００５３】
同様に、このような測定部分９８を備えた異なる長さの複数の基準管７２が設けられている。よどみ管６６及び基準管７２の、作業雰囲気３８の主要流れ方向で見て互いに前後に配置された２つの測定チャンバ９８が測定部分対を形成し、測定部分対のそれぞれの測定接続部６６ａもしくは７２ａで測定された圧力が相応に相関される。
１つのよどみ管６６から次のよどみ管への移行個所では、１つのよどみ管６６の閉じられた端部６６ａがそれぞれ１つの段部を形成している。このことは図１０からよく判る。
【００５４】
図１１に示された差圧センサ装置８６ｃの実施例では、直線状のよどみ管６６及び基準管７２の代わりに、やはり異なる長さの、しかし段部１００及び段部分１０２を備えた段状に延びる管が設けられている。これらの管の場合、それぞれ閉じられた端部６６ａもしくは７２ａに、測定部分９８が形成されている。
図１１から明らかなように、管６６もしくは７２が段状に形成されていることに基づき、空気流３８ａに単一の衝突面が充分に提供されるように互いに接触した状態で配置することができる。この衝突面は種々の管６６もしくは７２の個々の測定部分９８によって規定されている。
【００５５】
図１２には、別の変形例として、測定チャンバ９２及び中空導管９４を備えた差圧センサ装置８６ｄが示されている。ここでは中空導管９４は端面で測定チャンバ９２から離れるのではなく、また互いに同軸的に位置するのでもない。むしろ中空導管９４はよどみ管６６もしくは基準管７２に対して平行に延びており、側方からそれぞれの測定チャンバ９２内へ開口している。
【００５６】
差圧センサ装置６０の各よどみ管６６及び各基準管７２の各測定端部６６ｂ，７２ｂが固有の圧力測定ユニット７０もしくは８０と接続されていると、酸化炉１０の酸化運転中に作業雰囲気３８をリアルタイムで監視することができる。
しかしながら、所要の圧力測定ユニット７０，８０の構造的な手間及び数は相応に多大である。図１３に示された流れ測定システム５２の場合、群測定ユニット１０２が弁装置１０４を介して複数の差圧センサ装置６０もしくは８６と接続されており、差圧センサ装置は群測定ユニット１０２によって順次に評価することができる。こうして酸化炉１０内の作業雰囲気３８の流れプロフィールを周期的に作成することができる。流れ画像の変化を迅速に認識し、そして所望の流れプロフィールが構築されるまで、ただちに吹き込み装置４０と吸い取り装置４２とを相応に調節するためには、通常これで充分である。
【００５７】
弁装置１０４は、よどみ管群１０８のよどみ管６６の測定端部６６ｂを、弁１１０を介してよどみ圧力導管１１２と接続し、そして基準管群１１４の基準管７２の測定端部７２ｂを、弁１１６を介して基準圧力導管１１８と接続している。
よどみ圧力導管１１２及び基準圧力導管１１８はトランスデューサ１２０に通じている。トランスデューサ１２０は、検出された圧力を電気信号に変換し、そして信号ライン１２２を介して制御装置１２４へこれを伝達する。制御装置１２４は、酸化炉１０内の作業雰囲気３８の流れプロフィールを計算し、そして測定された実際流れプロフィールを、記憶された目標流れプロフィールと比較する。目標流れプロフィールからの偏差がある場合には、制御装置１２４は酸化炉１０の空気供給を制御する。このことは一例としてブロワ１２６によって示されている。ブロワ１２６は、制御ライン１２８を介して制御装置に接続されている。こうして調整回路が形成される。この調整回路によって、認識された目標流れプロフィールからの偏差に直接に応答して、作業雰囲気３８の流れを調節することができる。
【００５８】
さらに、制御装置１２４はデータライン１３０を介してディスプレイ１３２に接続されている。ディスプレイ１３２上で、酸化炉１０内の作業雰囲気３８の監視を視覚化することができる。このために、例えば測定された流れプロフィールと規定された目標流れプロフィールとをグラフィックとして再現し、ひいては作業者によって比較することができる。
【００５９】
１つの差圧センサ装置６０又は８６のよどみ管／基準管対の弁１１０及び１１６が今やそれぞれ相前後して開かれ、他の弁１１０，１１６はそれぞれ閉じられている。次いで所属のよどみ管６６もしくは基準管７２の測定端部６６ｂ，７２ｂの圧力を検出することができる。
【００６０】
特には図示されていない変形例の場合、制御信号は、処理空間の内部又は外部の給気又は排気開口を自動的に調節するために利用することもできる。突き止められた流れプロフィールに応じて、給気又は排気開口を、例えば調節フラップによって局所的に狭くし、又は拡張することができるので、炉の断面全体にわたって均質な流れ画像が維持される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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