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Title:
DEVICE AND METHOD FOR HEATING GAS FOR A HIGH-TEMPERATURE OVEN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/206666
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (10) for heating gas for a high-temperature oven (42), having a receiving block (14) which consists of a temperature-resistant nonmetal material. Two separate inlet lines (16A, 16B, 16C, 16D) and a common outlet line (20) are formed in the receiving block (14). The two inlet lines (16A, 16B, 16C, 16D) open into the common outlet line (20). The device (10) further comprises two heating elements (22A; 22B), which each have a ceramic support (26) and an electric heating conductor (28) supported thereby. Each heating element (22A; 22B) is arranged in one of the two inlet lines (16A, 16B, 16C, 16D) such that the electric heating conductor (28) is held in the holding block (14).

Inventors:
ESFEHANIAN, Arian (Heusteigstr. 13, Böblingen, 71032, DE)
Application Number:
EP2019/059288
Publication Date:
October 31, 2019
Filing Date:
April 11, 2019
Export Citation:
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Assignee:
EISENMANN SE (Tübinger Straße 81, Böblingen, 71032, DE)
International Classes:
F27D11/00; F27D11/02; F27D99/00; H05B3/00; H05B3/08; H05B3/44; H05B3/62
Foreign References:
US20070145038A12007-06-28
US20180098385A12018-04-05
JPS5376451A1978-07-06
US20080085105A12008-04-10
EP3203162A12017-08-09
EP1972853A12008-09-24
EP1972853A12008-09-24
EP2182284A12010-05-05
Attorney, Agent or Firm:
OSTERTAG & PARTNER PATENTANWÄLTE MBB (Epplestraße 14, Stuttgart, 70597, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Eine Vorrichtung (10) zum Erhitzen von Gas für einen Hochtemperaturofen (42) mit: einem Aufnahmeblock (14), der aus einem temperaturbeständigen nichtmetalli schen Material besteht und in dem zwei getrennte Einlassleitungen (16A, 16B, 16C, 16D) und eine gemeinsame Auslassleitung (20) ausgebildet sind, wobei die zwei Einlassleitungen (16A, 16B, 16C, 16D) in die gemeinsame Auslassleitung (20) münden, und mit zwei Heizelementen (22A; 22B), die jeweils einen keramischen Träger (26) und ei nen davon getragenen elektrischen Heizleiter (28) aufweisen, wobei jedes Heiz- element (22A; 22B) so in einer der beiden Einlassleitungen (16A, 16B, 16C, 16D) angeordnet ist, dass der elektrische Heizleiter (28) in dem Aufnahmeblock (14) aufgenommen ist.

2. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahme block (14) einen mehrteiligen Aufbau hat. 3. Die Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeblock

(14) einen ersten Teil (30), in dem die zwei Einlassleitungen (16A, 16B, 16C, 16D) aus gebildet sind, und einen zweiten Teil (32) hat, in dem die Auslassleitung (20) ausgebil det ist.

4. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Verteiler (34), der stromauf von dem Aufnahmeblock (14) angeordnet ist und einen Strömungs einlass (36) und zwei Strömungsauslässe (38A, 38B, 38C, 38D) aufweist, die mit den Einlassleitungen (16A, 16B, 16C, 16D) im Aufnahmeblock (14) verbunden sind.

5. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass mindestens vier Heizelemente (22A; 22B) in dem Aufnahmeblock (14) matrixartig angeordnet sind.

6. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der keramische Träger (26) einen entlang einer Längsrichtung des Heiz elements (22A; 22B) verlaufenden durchgehenden Kanal (18) aufweist.

7. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassleitun- gen (16A, 16B, 16C, 16D) so ausgebildet sind, dass das Gas den Kanal (18) der Heizele mente (22A) durchströmt und/oder den keramischen Träger (26) der Heizelemente (22A, 22B) von außen umströmt.

8. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Einlass leitung (16A, 16B, 16C, 16D) stromab hinter dem Heizelement (22A) ein weiteres Heiz- element (22B) angeordnet ist, und dass die Einlassleitungen (16A, 16B, 16C, 16D) so ausgebildet sind, dass das Gas den keramischen Träger (26) des weiteren Heizele ments (22B) von außen umströmt, aber den Kanal (18) des weiteren Heizelements (22B) nicht durchströmt.

9. Ein Hochtemperaturofen (42) zur Wärmebehandlung von Werkstücken (1 1 ) mit einem Prozessraum (46), einem den Prozessraum (46) definierenden Gehäuse (48) und einer

Vorrichtung (10) zum Erhitzen von Gas für einen Hochtemperaturofen (42) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

10. Der Hochtemperaturofen (42) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des erhitzten Gases im Prozessraum (46) zwischen 600° C und 1200° C be- trägt.

1 1. Der Hochtemperaturofen (42) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeblock (14) Teil des Gehäuses (48) des Hochtemperaturofens (42) ist.

12. Der Hochtemperaturofen (42) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass meh rere Aufnahmeblöcke (14) Teile des Gehäuses (48) des Hochtemperaturofens (42) sind. 13. Ein Verfahren zum Erhitzen von Gas für einen Hochtemperaturofen (42) mit folgenden

Schritten: a) zwei Gasströme strömen in zwei getrennten Einlassleitungen (16A, 16B, 16C, 16D) eines temperaturbeständigen nichtmetallischen Aufnahmeblocks (14); b) in jedem der Einlassleitungen (16A, 16B, 16C, 16D) wird der jeweilige Gasstrom von einem in jeder Einlassleitung (16A, 16B, 16C, 16D) angeordneten Heizelement (22A; 22B) aufgeheizt, wobei die Heizelemente einen keramischen Träger (26) und einen davon getragenen elektrischen Heizleiter (28) aufweisen, und wobei der kerami sche Träger (26) einen entlang einer Längsrichtung des Heizelements (22A; 22B) verlaufenden durchgehenden Kanal (18) aufweist; c) die Gasströme in den zwei getrennten Einlassleitungen (16A, 16B, 16C, 16D) mün den in eine gemeinsame Auslassleitung (20) des Aufnahmeblocks (14) zu einem Gesamtgasstrom zusammen; und d) der Gesamtgasstrom wird in einen Prozessraum (46) eines Hochtemperaturofens (42) geleitet.

14. Das Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) das Gas den Kanal (18) der Heizelemente (22A; 22B) durchströmt und/oder den keramischen Träger (26) der Heizelemente (22A, 22B) von außen umströmt.

15. Das Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) der Gesamtgasstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen 2 und 3 m/s auf ein im Prozessraum (46) angeordnetes Werkstück auftrifft.

Description:
Vorrichtung und Verfahren zum Erhitzen von Gas für einen Hochtemperaturofen

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erhitzen von Gas, das zur Wärmebehandlung von Werkstücken und Materialien in einem Hochtemperaturofen ver wendet wird.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Werkstücke und Materialien werden häufig in einem Hochtemperaturofen wärmebehan- delt, um die Härte der Werkstücke und Materialien zu verändern oder um die Werkstücke für einen anschließenden Umformprozess vorzubereiten. Zum Erhitzen des Gases werden häufig Heizelemente aus Silizium-Karbid eingesetzt, die elektrisch leitend sind. Da der elektrische Widerstand der Heizelemente temperaturabhängig ist, können sich Tempera turgradienten verstärken, die zu mechanischen Spannungen in den Heizelementen führen Bei hohen Heizleistungen sind deswegen Brüche der Heizelemente nicht auszuschließen.

Bekannt sind ferner Heizelemente aus Metall. Solche Heizelemente können jedoch auf Grund des Wärmeeintrags metallische Partikel emittieren, welche die zu behandelnden Werkstücke und Materialien verunreinigen können. Für zu behandelnde Materialien, bei denen solche Verunreinigungen nicht toleriert werden können, z.B. bei Elektrodenmaterial für Batterien und Akkumulatoren, können derartige metallische Heizelemente deswegen nicht eingesetzt werden.

Vor allem zum Zünden von Gas, Öl oder Pellets sind Platinheizelemente bekannt, die in ei nem keramischen Gehäuse angeordnet sind. Dadurch wird der direkte Kontakt zwischen dem aufzuheizenden Gas und den metallischen Heizelementen vermieden. Nachteilig an einem solchen Platinheizelement ist jedoch die geringe Heizleistung. Für den industriellen Einsatz in Hochtemperaturöfen, bei dem große Gasmengen erhitzt werden müssen, ist ein solches Platinheizelement deswegen nicht ausreichend.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es deswegen, eine Vorrichtung zum Erhitzen von Gas zum Wär- mebehandeln von Werkstücken und Materialien in einem Hochtemperaturofen anzuge ben, bei der die Gefahr von Verunreinigungen der Werkstücke und Materialien herabge setzt ist und gleichzeitig eine hohe Wärmebehandlungstemperatur erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Erhitzen von Gas mit: einem Aufnahmeblock, der aus einem temperaturbeständigen nichtmetallischen Material besteht und in dem zwei getrennte Einlassleitungen und eine gemein same Auslassleitung ausgebildet sind, wobei die zwei Einlassleitungen in die ge meinsame Auslassleitung münden, und mit zwei Heizelementen, die jeweils einen keramischen Träger und einen davon ge tragenen elektrischen Heizleiter aufweisen, wobei jedes Heizelement so in einer der beiden Einlassleitungen angeordnet ist, dass der elektrische Heizleiter in dem

Aufnahmeblock aufgenommen ist.

Demnach verfolgt die Erfindung dem Prinzip, mehrere Gasströme mittels Heizelementen getrennt voneinander aufzuheizen und die Gasströme stromab von den Heizelementen zusammenzuführen, um so einen hohen Gesamtgasvolumenstrom mit einer hohen Tem- peratur realisieren zu können. Das Gas hat bei seinem Weg durch die Vorrichtung keinen direkten Kontakt zu einer metallischen Oberfläche, sodass die Abgabe von metallischen Partikeln an das Gas vermieden wird. Damit können Werkstücke mit einer hohen Tempera tur wärmebehandelt und gleichzeitig eine hohe Reinheit des Materials beibehalten wer den. Der Aufnahmeblock ist vorzugsweise aus einer Keramik hergestellt, die eine geringe Wär meleitfähigkeit hat. Dadurch wird nur wenig Wärme vom Aufnahmeblock an die Umge bung abgegeben. Vorzugsweise hat die Keramik deswegen eine Wärmeleitfähigkeit bei 1000 °C von weniger als 5 W/mK, wie sie mit mullitischen oder aluminiumoxidhaltigen Steinen erreichbar ist, und weiter vorzugsweise von weniger als 1 W/mK, wie sie mit isolie renden Keramiksteinen wie Feuerleichtsteinen erreichbar ist. Unter eine Keramik wird in diesem Zusammenhang jeder nicht-metallische anorganische Werkstoff verstanden. Be sonders geeignet als Material für den Aufnahmeblock sind mullitische Steine, gesinterter Korund und Feuerleichtsteine. Die Heizelemente, und damit auch die elektrischen Heizleiter, können unterschiedliche Einbautiefen in den Einlassleitungen aufweisen. Insbesondere können die Heizelemente vollständig oder nur mit demjenigen Abschnitt in den Einlassleitungen angeordnet sein, in dem sich Heizleiter befinden.

Bei einem Ausführungsbeispiel hat der Aufnahmeblock einen mehrteiligen Aufbau. Damit kann der Aufnahmeblock modular aufgebaut werden, um unterschiedliche Materialien miteinander zu paaren und eine einfache Fertigung des Aufnahmeblocks zu ermöglichen.

Bevorzugt hat der Aufnahmeblock einen ersten Teil, in dem die zwei Einlassleitungen aus gebildet sind, und einen zweiten Teil, in dem die Auslassleitung ausgebildet ist. Dies er möglicht es, unterschiedlich ausgebildete erste und zweite Teile baukastenartig miteinan- der zu kombinieren und auf diese Weise mit nur wenigen Grundformen viele unterschied lich geformte Aufnahmeblöcke zu realisieren.

In einer Ausführungsform ist ein Verteiler vorgesehen, der stromauf von dem Aufnahme block angeordnet ist und einen Strömungseinlass und zwei Strömungsauslässe aufweist, die mit den Einlassleitungen im Aufnahmeblock verbunden sind. Dadurch wird der zu er- hitzende Gasstrom in mehrere Einzelströme aufgeteilt, um die Einzelströme mittels Heiz elementen getrennt voneinander aufzuheizen. Alternativ kann die Strömung in dem Auf nahmeblock selbst aufgeteilt werden. In einem Ausführungsbeispiel sind mindestens vier Heizelemente in dem Aufnahmeblock matrixartig angeordnet. Die matrixartige Anordnung ermöglicht eine platzsparende An ordnung der Heizelemente in dem Aufnahmeblock, um eine hohe Anzahl von Heizelemen ten bei gegebener Fläche einzusetzen. Eine Anordnung der Heizelemente in einer einzigen Reihe ist jedoch auch möglich.

Bevorzugt weist der keramische Träger einen entlang einer Längsrichtung des Heizele ments verlaufenden durchgehenden Kanal auf. Dadurch ist es möglich, den Kanal mit dem aufzuheizenden Gas zu durchströmen. Es ist vorteilhaft, die Querschnittsform des Kanals so zu gestalten, dass die dem Kanal zugewandte Oberfläche des keramischen Trägers groß ist im Vergleich zur Strömungsfläche des Kanals, um möglichst viel Wärme von dem Heiz element an das Gas zu übertragen. Ein sternförmiger, schlitzförmiger oder kreuzförmiger Querschnitt des Kanals ist in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft.

In einem Ausführungsbeispiel sind die Einlassleitungen so ausgebildet, dass das Gas den Kanal der Heizelemente durchströmt oder den keramischen Träger der Heizelemente von außen umströmt. Ebenso ist es möglich, dass der Gasstrom zuerst das Heizelement im Wesentlich entlang einer Längsachse des Heizelements durchströmt und anschließend nach Umlenkung um 180° den keramischen Träger des Heizelements von außen in Gegen richtung umströmt. Dadurch kann eine besonders hohe Wärmeübertragung von dem Heizelement an den Gasstrom realisiert werden. Dies ist beispielsweise dann wichtig, wenn das Gas auf eine besonders hohe Temperatur erhitzt werden soll. Eine umgekehrte Rei henfolge des Durch- und Umströmens des Heizelements ist auch denkbar, jedoch kon struktiv nachteilig. In diesem Fall wären nämlich zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um zu verhindern, dass erhitztes Gas mit elektrischen Anschlüssen oder anderen wärmeemp findlichen Teilen der Heizelemente in Berührung kommt. In einem Ausführungsbeispiel ist in jeder Einlassleitung stromab hinter dem Heizelement ein weiteres Heizelement angeordnet. Die Einlassleitungen sind so ausgebildet, dass das Gas den keramischen Träger des weiteren Heizelements von außen umströmt, aber den Kanal des weiteren Heizelements nicht durchströmt. Bei einer seriellen Anordnung der Heizelemente können weniger Einlassleitungen vorgesehen werden, da die innerhalb einer Einlassleitung an das Gas übertragene Wärmemenge höher ist und somit der Volumen strom des Gasstroms in der Einlassleitung höher eingestellt werden kann. Damit wird mit weniger Einlassleitungen ein hoher Volumenstrom realisiert. Jedoch sollten die in Serie hinter dem ersten Heizelement angeordneten Heizelemente nicht durchströmt werden, um die elektrischen Anschlüsse an der Stirnseite des Heizelements nicht zu überhitzen.

Bei der Wärmebehandlung von pulverförmigem Material, z.B. bei der Kalzinierung eines pulverförmigen Elektrodenmaterials zur Herstellung von Batterien und Akkumulatoren, ist es vorteilhaft, die Gasgeschwindigkeit beim Eintritt in den Hochtemperaturofen niedrig zu halten, um ein Verblasen des pulverförmigen Werkstoffs zu vermeiden. Bevorzugt trifft der Gesamtgasstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen 2 und 3 m/s auf ein im Prozessraum angeordnetes Werkstück. Erreicht werden kann dies beispielsweise durch ei nen geeigneten Querschnitt der gemeinsamen Auslassleitung.

Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Hochtemperaturofen zur Wärmebehandlung von Werkstücken mit einem Prozessraum, einem den Prozessraum definierenden Gehäuse und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wie oben beschrieben.

Bevorzugt beträgt die Temperatur des erhitzten Gases im Prozessraum zwischen 600 °C und 1200 °C. Im Gegensatz zu einzelnen Heizelementen kann mit einer parallelen Anord nung von zwei Einlassleitungen zur Führung zweier zu erhitzenden Gasströme eine höhere Temperatur bis zu 1200 °C im Prozessraum des Hochtemperaturofens erreicht werden. Je- doch kann die Temperatur mittels einer Temperaturregelung eingestellt werden. Denkbar ist z.B. eine Änderung der elektrischen Spannung und/oder des Stroms eines, mehrerer oder aller Heizelemente. Mit der Änderung der elektrischen Spannung und/oder des Stroms eines einzelnen Heizelements lässt sich z.B. erreichen, dass bestimmte Bereiche des Prozessraums stärker erwärmt werden als andere Bereiche. Bei Hochtemperaturöfen, in denen Werkstücke entlang einer Förderrichtung gefördert werden, können die unter schiedlich erwärmten Bereiche insbesondere in Förderrichtung hintereinander angeordnet sein. Alternativ kann die Regelung über die Änderung des Gasvolumenstroms erfolgen, welcher der Vorrichtung zugeführt wird. In einem Ausführungsbeispiel ist der Aufnahmeblock Teil des Gehäuses des Hochtempera turofens. Damit werden Wärmeverluste auf Grund längerer Warmluftzuleitungen an den Hochtemperaturofen minimiert. Der Aufnahmeblock kann jedoch auch in der Nähe des Gehäuses des Hochtemperaturofens angeordnet sein, ohne Teil des Gehäuses zu sein. Wenn mehrere Aufnahmeblöcke Teile des Gehäuses des Hochtemperaturofens sind, las sen sich besonders hohe Temperaturen und hohe Volumenströme des zu erhitzenden Gasstroms realisieren. Außerdem kann die erforderliche Temperatur im Prozessraum des Hochtemperaturofens schnell erreicht werden, um Stillstandzeiten der Wärmebehandlung zu minimieren. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Hochtemperaturofen eine in dem Pro zessraum angeordnete Injektionsleistenreihe mit mehreren Auslässen aufweisen, wobei die mehreren Auslässe der Injektionsleistenreihe das aufgeheizte Gas auf die zu behandelnden Werkstücke verteilt abgeben. Dadurch kann das Werkstück über dessen gesamte Oberflä che hinweg mit einer gleichmäßigen Temperatur wärmebehandelt werden. Gemäß einem anderen, derzeit nicht beanspruchten Aspekt der Erfindung kann der Auf nahmeblock auch aus temperaturbeständigen metallischen Materialien hergestellt sein.

Um einen direkten Kontakt des Gases zur Oberfläche eines metallischen Materials zu ver meiden, sollte das Material an dessen der Gasströmung zugewandten Oberfläche eine nicht-metallische Beschichtung aufweisen. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zum Erhitzen von Gas zum Wärmebe handeln von Werkstücken und Materialien in einem Hochtemperaturofen anzugeben, bei dem die Gefahr von Verunreinigungen der Werkstücke und Materialien herabgesetzt ist und gleichzeitig eine hohe Wärmebehandlungstemperatur erreicht werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Erhitzen von Gas für einen Hochtemperaturofen mit folgenden Schritten: a) zwei Gasströme strömen in zwei getrennten Einlassleitungen eines temperaturbestän digen nichtmetallischen Aufnahmeblocks; b) in jedem der Einlassleitungen wird der jeweilige Gasstrom von einem in jeder Einlass leitung angeordneten Heizelement aufgeheizt, wobei die Heizelemente einen kerami schen Träger und einen davon getragenen elektrischen Heizleiter aufweisen, und wo bei der keramische Träger einen entlang einer Längsrichtung des Heizelements ver- laufenden durchgehenden Kanal aufweist; c) die Gasströme in den zwei getrennten Einlassleitungen münden in eine gemeinsame Auslassleitung des Aufnahmeblocks zu einem Gesamtgasstrom zusammen; und d) der Gesamtgasstrom wird in einen Prozessraum eines Hochtemperaturofens geleitet

Damit können wie bereits beschrieben Werkstücke mit einer hohen Temperatur wärmebe- handelt werden und gleichzeitig eine hohe Reinheit des Materials beibehalten werden.

Bevorzugt durchströmt in Schritt b) das Gas den Kanal der Heizelemente und/oder um strömt den keramischen Träger der Heizelemente von außen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen: Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Heizen eines Gases für einen Hoch temperaturofen in einem vertikalen Schnitt;

Figur 2 verschiedene Ausführungen der Querschnittsform des Kanals der Heizelemente;

Figur 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Heizen eines Gases für einen Hoch temperaturofen in einem vertikalen Schnitt, wobei das Gas die Heizelemente se riell durchströmt und umströmt;

Figur 4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Heizen eines Gases für einen Hoch temperaturofen in einer perspektivischen Ansicht mit einer matrixförmigen An ordnung der Heizelemente; Figur 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Heizen eines Gases für einen Hoch temperaturofen in einem vertikalen Schnitt, wobei das Gas seriell von Heizele menten aufgeheizt wird;

Figur 6 einen Hochtemperaturofen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei mehrere Aufnahmeblöcke gemäß den Figuren 1 oder 2 Teile des Gehäuses des Prozessraums sind;

Figur 7 einen Hochtemperaturofen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der Aufnahmeblock aus den Figuren 1 oder 2 Teil des Gehäuses des Prozess raums ist und eine Injektionsleistenreihe das aufgeheizte Gas verteilt an die Werkstücke abgibt.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFUHRUNGSBEISPIELE

1 . Erstes Ausführungsbeispiel

Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Erhitzen von Gas mit einem Aufnahmeblock 14. Der Aufnahmeblock 14 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei- teilig aufgebaut und besteht aus einem ersten Teil 30, in dem vier Einlassleitungen 16A, 1 6B, 16C, 1 6D ausgebildet sind, und einem zweiten Teil 32, in dem eine gemeinsame Aus lassleitung 20 ausgebildet ist. Diese umfasst den gesamten in Figur 1 im Wesentlichen ho rizontal verlaufenden Leitungsabschnitt. Jeder der Einlassleitungen 1 6A, 1 6B, 1 6C, 16D mündet in einem Winkel von 90° in die Auslassleitung 20. Jedoch ist auch eine von diesem Winkel abweichende Einmündung der Einlassleitungen 1 6A, 1 6B, 1 6C, 1 6D in die Auslass leitung 20 denkbar, insbesondere um Strömungsverluste zu minimieren.

Da die Einlassleitungen 1 6A, 16B, 1 6C, 1 6D in Strömungsrichtung der Auslassleitung 20 nacheinander in die Auslassleitung 20 münden, steigt der Gasvolumenstrom in der Aus lassleitung 20 mit jedem Einmünden der einzelnen Einlassleitungen 1 6A, 1 6B, 1 6C, 16D. Der Strömungsquerschnitt der Auslassleitung 20 nimmt deswegen in Strömungsrichtung des Gases kontinuierlich zu. Dadurch nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Gases nicht zu, sondern bleibt annähernd konstant. In den Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D sind Heizelemente 22A angeordnet. Der Innen durchmesser jeder der Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D ist etwas größer als der Außen durchmesser des jeweiligen in jeder Einlassleitung 16A, 16B, 16C, 16D angeordneten Heiz elements 22A. Die Heizelemente 22A weisen jeweils einen keramischen Träger 26 und ei- nen von dem Träger 26 getragenen elektrischen Heizleiter 28 auf. Die Träger 26 haben die Form eines langgestreckten Hohlkörpers, in dem ein durchgehender, sich entlang einer Längsrichtung der Träger 26 erstreckender Kanal 18 ausgebildet ist. Figur 2 zeigt verschie dene Beispiele für die Querschnittsform des Kanals 18. Es ist vorteilhaft, die Querschnitts form des Kanals 18 so zu gestalten, dass die der Strömung zugewandte Oberfläche des keramischen Trägers 26 groß ist relativ zur Querschnittsfläche des Kanals 18, um möglichst viel Wärme von dem Heizelement 22A an das Gas zu übertragen. Trotzdem kann der Querschnitt des Kanals 18 natürlich auch kreisförmig sein.

Beispiele für geeignete Heizelemente 22A sind in der EP 1 972 853 A1 und der EP 2 182 284 A1 beschrieben. Die elektrischen Heizleiter 28 sind in dem ersten Teil 30 des Aufnahmeblocks 14 vollstän dig aufgenommen. Ein Aufnahmesockel 56, der elektrische Anschlüsse 54 aufweist, ist an jedem Heizelement 22A befestigt und dient zur Fixierung der Heizelemente 22 an dem ersten Teil 30 des Aufnahmeblocks 14.

Ein Verteiler 34 ist stromauf von dem Aufnahmeblock 14 angeordnet und weist einen Strömungseinlass 36 und vier Strömungsauslässe 38A, 38B, 38C und 38D auf, die mit den Heizelementen 22A verbunden sind. Die Vorrichtung 10 weist ferner ein Gebläse 50 strom auf von dem Verteiler 34 auf.

Die Vorrichtung 10 funktioniert wie folgt:

Das Gebläse 50 treibt das zu erhitzende Gas durch den Verteiler 34. Der Verteiler 34 teilt einen Gesamtgasstrom in vier Gasströme auf und leitet diese in die Kanäle 18 der Heizele mente 22A. Die Gasströme durchströme die Kanäle 18 der Heizelemente 22A und nehmen dabei über die innere Oberfläche der keramischen Träger 26 Wärme auf, die von den elektrischen Heizleitern 28 erzeugt wird. Die aufgeheizten Gasströme münden aus den Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D in die gemeinsame Auslassleitung 20 und werden anschließend in der Auslassleitung 20 zum Hochtemperaturofen 42 geleitet.

2. Zweites Ausführungsbeispiel Die Figur 3 zeigt im Wesentlichen den Aufbau der Vorrichtung aus Figur 1. In einem ersten Bereich 8 weisen die Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D einen Innendurchmesser auf, der wie in Figur 1 etwas größer als der Außendurchmesser des jeweiligen in jeder Einlasslei tung 16A, 16B, 16C, 16D angeordneten Heizelements 22A ist. In einem zweiten Bereich 9 weisen die Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D einen deutlich vergrößerten Innendurch- messer auf.

Der vergrößerte Innendurchmesser des zweiten Bereichs 9 dient dazu, die Gasströme nach Austritt aus den Kanälen 18 der Heizelemente 22A um 180° umzulenken, sodass anschlie ßend die Gasströme die Heizelemente 22A im zweiten Bereich 9 an der äußeren Oberflä che des keramischen Trägers 26 umströmen. Ebenso kann ein gleichzeitiges, paralleles Durchströmen und Umströmen der Heizelemente 22A in Betracht kommen.

Anschließend münden die Gasströme der Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D durch eine Öffnung 7 in die gemeinsame Auslassleitung 20, die den zusammengeführten Gesamt gasstrom zum Hochtemperaturofen 42 leitet.

3. Drittes Ausführungsbeispiel Die Figur 4 zeigt im Wesentlichen den Aufbau der Vorrichtung aus Figur 1 , wobei jedoch die Heizelemente 22A matrixartig in dem Aufnahmeblock 14 angeordnet sind. Im Gegen satz zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 stimmt die Strömungsrichtung des Gesamt gasstroms in der Auslassleitung 20 im Wesentlichen mit der Strömungsrichtung der Gas ströme in den Einlassleitungen überein. Damit weicht auch der Winkel, in dem die Einlass- leitungen in die Auslassleitung 20 einmünden, im Gegensatz zur Figur 1 von 90° ab. Damit können große Strömungsumlenkungen vermieden und somit Strömungsverluste reduziert werden. 4. Viertes Ausführungsbeispiel

Die Figur 5 zeigt einen dreiteiligen Aufnahmeblock 14. Der Aufnahmeblock 14 weist den in Figur 1 gezeigten ersten 30 und zweiten Teil 32 auf. Zusätzlich ist ein dritter Teil 52 zwi schen dem ersten Teil 30 und dem zweiten Teil 32 angeordnet. In dem ersten Teil 30 und dem dritten Teil 52 sind zwei Einlassleitungen 16A, 16B ausgebildet, in denen Fleizele- mente 22A angeordnet sind.

Zusätzlich zu den in Figur 1 beschriebenen Fleizelementen 22A ist stromab von dem jewei ligen Fleizelement 22A ein zweites Fleizelement 22B in den Einlassleitung 16A, 16B ange ordnet. Die Gasströme der Einlassleitungen 16A, 16B durchströmen wie zu Figur 1 be- schrieben die Fleizelemente 22A und werden dabei erhitzt. Die Gasströme werden an schließend in den Einlassleitungen 16A, 16B zweimal um 90° umgelenkt und umströmen anschließend die seriell hinter dem ersten Fleizelement 22A angeordneten zweiten Fleiz elemente 22B. Insbesondere werden die Fleizelemente 22B nur umströmt und nicht durch strömt. Dadurch können höhere Gasstromtemperaturen im Vergleich zu einer rein paralle- len Anordnung der Fleizelemente 22A erreicht werden, ohne dass die Aufnahmesockel 56 und die elektrischen Anschlüsse 54 überhitzt werden.

Die Fleizelemente 22B weisen im Wesentlichen den Aufbau der Fleizelemente 22A auf. Zur Montage der Fleizelemente 22B weist der erste Teil 30 Stufenbohrungen 60 auf, in denen die Fleizelemente 22B angeordnet sind. Die Aufnahmesockel 56 der Fleizelemente 22B sind in Figur 2 kleiner dimensioniert als die Aufnahmesockel 56 der Fleizelemente 22A. Da mit können Stufenbohrungen 60 mit einem kleineren Durchmesser realisiert werden.

Anschließend münden die aufgeheizten Gasströme der Einlassleitungen 16A, 16B in die gemeinsame Auslassleitung 20 und werden in der Auslassleitung 20 zum Flochtemperatu- rofen 42 geleitet. Der Vorteil des dreiteiligen Aufbaus des Aufnahmeblocks 14 ist die modular Zusammen setzbarkeit einzelner Teile des Aufnahmeblocks 14. Um z.B. die serielle Anordnung von zwei hintereinander angeordneten Fleizelementen 22A, 22B auf drei hintereinander ange ordnete Fleizelemente 22A, 22B zu erweitern, wird ein weiteres drittes Teil 52 zwischen dem in Figur 2 dargestellten dritten Teil 52 und dem zweiten Teil 32 eingesetzt. Damit kann die übertragene Wärme an das Gas erhöht werden.

5. Fünftes Ausführungsbeispiel

Die Figur 6 zeigt einen Hochtemperaturofen 42 mit der Vorrichtung aus den Figuren 1 , 3, 4 oder 5. Der Hochtemperaturofen wird von einer Aufnahmeplatte 53 getragen. Dabei sind mehrere Aufnahmeblöcke 14 in dem Gehäuse 48 des Hochtemperaturofens 42 angeord net und bilden somit einen Teil des Gehäuses 48.

Werkstücke 1 1 , die von dem aus den Auslassleitungen 20 abgegebenen Gasstrom erwärmt werden, sind im Prozessraum 46 auf mehreren Auflageböden 13 angeordnet. Die Auflage- böden 13 können z.B. mittels eines Schubfördersystems durch den Prozessraum 46 ge schoben werden. Das Abgas wird über eine Absaugöffnung 17, die in dem Gehäuse 48 ausgebildet ist, abgesaugt. Die Strömungsgeschwindigkeit und die Ausrichtung der Aus- blasung des Gases aus den Vorrichtungen 10 bestimmen im Wesentlichen die Strömungs verhältnisse im Prozessraum 46. Die in Figur 6 gezeigte Anordnung der Absaugöffnung 17 gegenüber von den Aufnahmeblöcken 14 hat den Vorteil, dass die Strömungsverhältnisse in dem Prozessraum 46 zusätzlich so beeinflusst werden können, dass sich eine homogene Temperaturverteilung um die Werkstücke 1 1 einstellt.

6. Sechstes Ausführungsbeispiel

Die Figur 7 zeigt einen Hochtemperaturofen 42 mit der Vorrichtung aus der Figur 1. Ein Aufnahmeblock 14 ist in dem Gehäuse 48 des Hochtemperaturofens 42 angeordnet und bildet somit einen Teil des Gehäuses 48. Der aus der Auslassleitung 20 des Aufnahme blocks 14 abgegebene Gasstrom wird in eine Injektionsleistenreihe 58 geleitet, die den Gasstrom auf die Werkstücke 1 1 richtet und verteilt abgibt. Zusätzliche Heizelemente 64 sind im Prozessraum 46 angeordnet. Diese zusätzlichen Heizelemente 64 können insbe- sondere elektrisch oder mit Gas beheizbar sein und erhöhen die Homogenität der Tempe ratur im Prozessraum 46. Des Weiteren ermöglichen sie ein schnelleres Aufheizen des Pro zessraums 46. Die zusätzlichen Heizelemente 64 können außerdem die Werkstücke 1 1 an einzelnen Stellen lokal begrenzt beheizen, das z.B. auf Grund der Anordnung der Aufnah meblöcke durch das aus dem Aufnahmeblock 14 austretende Gas nicht realisierbar wäre. Der Temperaturofen 42 kann jedoch auch ohne zusätzliche Heizelemente 64 mit der Vor richtung 10 mit hohen Wärmebehandlungstemperaturen betrieben werden. 7. Bezugszeichenliste

7 Öffnung

8 erster Bereich der Einlassleitung

9 zweiter Bereich der Einlassleitung

10 Vorrichtung

1 1 Werkstück

13 Auflageboden

14 Aufnahmeblock

16A Einlassleitung des Aufnahmeblocks

16B Einlassleitung des Aufnahmeblocks

16C Einlassleitung des Aufnahmeblocks

16D Einlassleitung des Aufnahmeblocks

17 Absaugöffnung

18 Kanal

20 Auslassleitung des Aufnahmeblocks

22A Heizelement

22B Heizelement

26 keramischer Träger des Heizelements

28 elektrischer Heizleiter des Heizelements

30 erster Teil des Aufnahmeblocks

32 zweiter Teil des Aufnahmeblocks

34 Verteiler

36 Strömungseinlass des Verteilers

38A Strömungsauslass des Verteilers

38B Strömungsauslass des Verteilers

38C Strömungsauslass des Verteilers D Strömungsauslass des Verteilers Prozessraum des Hochtemperaturofens Gehäuse des Hochtemperaturofens Gebläse

dritter Teil des Aufnahmeblocks

Aufnahmeplatte

elektrische Anschlüsse

Aufnahmesockel

Injektionsleistenreihe

Stufenbohrung

zusätzliches Heizelement