HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen oder thermo-chemischen Behandeln von Material mit a) einem Kernprozessabschnitt, in dem ein Prozessgehäuse einen Kernprozessraum und eine Prozessraumachse definiert; b) einer Heizeinrichtung, durch welche das Prozessgehäuse als solches derart aufheizbar ist, dass zumindest in dem Kernprozessraum eine Prozesstemperatur, insbesondere eine Temperatur von 2.200 °C bis 3.200 °C, bevorzugt von 3.000 °C, erzeugt wird; c) einem Fördersystem, welches derart eingerichtet ist, dass das Material durch den Kernprozessabschnitt förderbar ist.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Vorliegend wir die Erfindung anhand der Graphitierung von graphitierbarem Material in einer Inertgasatmosphäre beschrieben. Es ist bekannt, polykristallines Graphit, das für Anodenmaterial verwendet wird, in Batchprozessen in sogenannten Acheson-Öfen herzustellen, in denen graphitierbares Material zu Graphit graphitiert wird.

Aus der DE 10 2019 126 394 A1 ist es bekannt, die Graphitierung von graphitierbaren Material in einem kontinuierlichen geschlossenen Prozess durchzuführen, bei dem das Material oder mit dem Material gefüllte Materialbehälter durch ein stationäres Prozessgehäuse geführt werden, dessen Gehäusewand aus Graphit aufgeheizt wird, wodurch die Wärme unmittelbar an das Material oder auf die Wände der Materialbehälter abgegeben wird.

Durch die hohe thermische Belastung verschleißt das Prozessgehäuse im Laufe der Zeit und muss ausgetauscht werden. Dies ist mit längeren Stillstandzeiten der Vorrichtung ver- bunden, zudem muss die Vorrichtung vor dem Austausch des Prozessgehäuses heruntergefahren und abgekühlt und nach dem Austausch des Prozessgehäuses wieder hochgefahren und wieder aufgeheizt werden. Abgesehen von dem damit verbunden Energieraufwand gibt es dabei auch stets einen Verlust an Material.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche diesen Gedanken Rechnung trägt.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass d) das Prozessgehäuse aus Gehäusesegmenten aufgebaut ist, die lösbar aneinandergesetzt sind, und das Material unmittelbar kontaktiert.

Erfindungsgemäß wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, das Prozessgehäuse im laufenden Prozess auszutauschen, ohne dass es zu Stillstandzeiten kommt.

Dabei ist sind insbesondere die Alternativen günstig, dass die Gehäusesegmente als Gehäusehülsen oder als Materialbehälter mit einer Bodenwand ausgebildet sind. Mit Blick auf die Verwendung von Materialbehältern wurde im Unterschied zur der DE 10 2019 126 394 A1 insbesondere erkannt, dass die Materialbehälter als solche als Prozessgehäuse aufgeheizt werden können und auf ein umgebendes Gehäuse, das aufgeheizt wird, verzichtet werden kann. Bei der Verwendung von Materialbehältern kann zusätzlich der Gefahr von Schacht- oder Brückenbildung durch das Material verhindert werden, dass in vertikaler Richtung von oben nach unten als Schüttgut durch den Prozessraum geführt wird.

Besonders bevorzugt sind die Gehäusesegmente aus Graphit.

Damit der Austausch der Gehäusesegmente kontinuierlich erfolgen kann, ist es von Vorteil, wenn ein Transportsystem für die Gehäusesegmente vorhanden ist, mittels welchem die Gehäusesegmente durch den Kernprozessabschnitt hindurch bewegbar sind.

Damit die Gehäusesegmente ausgetauscht werden können, ist es günstig, wenn a) die Heizeinrichtung elektrische Kontakte umfasst, welche das Prozessgehäuse insbesondere außerhalb des Kernprozessabschnitts kontaktieren: b) ein Antriebssystem vorhanden ist, welches derart eingerichtet, dass die elektrischen Kontakte bezogen auf die Prozessraumachse in radialer Richtung auf das Prozessgehäuse zu oder von diesem weg bewegbar sind.

Vorzugweise umfassen dabei die elektrischen Kontakte Haltekontakte und Transportkontakte und ist das Antriebssystem derart eingerichtet, dass die Transportkontakte außerdem in beide Richtungen der Prozessraumachse bewegbar sind. Solche Transportkontakte können das Prozessraumgehäuse bzw. ein Gehäusesegment gleichsam greifen und dann bewegen.

Hierfür sind die Transportkontakte bevorzugt jeweils auf der vom Kernprozessabschnitt abliegenden Seite der Haltekontakte angeordnet.

Es ist günstig, wenn ein Kontakt-Kühlsystem vorhanden ist, mittels welchem elektrische Kontakte kühlbar sind.

Wenn die Gehäusesegmente als Gehäusehülsen ausgebildet sind, ist es besonders günstig für den Materialtransport, wenn das Fördersystem in einer Einlasszone eine Zuführeinrichtung für das Material umfasst, welche mit einem endständiges Eingangs-Gehäuseelement verbindbar ist, und in einer Auslasszone eine Abgabeeinrichtung für das hergestellte Material umfasst, welche mit einem endständiges Ausgangs-Gehäusesegment des Prozessgehäuses verbindbar ist.

Damit der Materialtransport auch bei einem Austausch der Gehäusesegmente weitergeführt werden kann, ist es günstig, wenn die Abgabeeinrichtung zumindest einen ersten Austragsförderer und einen zweiten Austragsförderer umfasst, welche im Wechsel mit dem Ausgangs-Gehäusesegment koppelbar sind.

In diesem Zusammenhang umfasst die Abgabeeinrichtung vorteilhaft ein Bewegungssystem, mittels welchem die Austragsförderer zumindest mit Bewegungskomponenten parallel und senkrecht zur Prozessraumachse bewegbar sind. Das System kann besonders gut umgesetzt werden, wenn die Prozessraumachse im Betrieb der Vorrichtung vertikal verläuft und die Einlasszone oben und die Auslasszone unten ist.

Wenn die Gehäusesegmente als Materialbehälter ausgebildet sind, ist es günstig, wenn in einer Einlasszone ein leerer Materialbehälter in einer Befüllstation mit Material gefüllt werden kann und in einer Auslasszone mit nach der Behandlung erhaltenem Material gefüllter Materialbehälter geleert werden kann.

Auch dies kann besonders gut umgesetzt werden, wenn die Prozessraumachse im Betrieb der Vorrichtung vertikal verläuft, wobei die Einlasszone dann unten und die Auslasszone dann oben ist und das Transportsystem für die Gehäusesegmente eine in der Einlasszone angeordnete Stützeinrichtung umfasst, mit welcher die Materialbehälter nach unten gesichert werden.

Eine gute Sicherung kann erreicht werden, wenn die Stützeinrichtung eine Zylindereinheit mit einem verfahrbaren Stützelement umfasst.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Figur 1 einen Schnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur thermischen oder thermo-chemischen Behandlung von Material, bei welcher ein Prozessgehäuse aus Gehäusesegmenten aufgebaut ist;

Figur 2 einen Schnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer solchen Vorrichtung;

Figuren 3a und 3b fünf Phasen A, B, C, D und E eines Zyklus zum Austausch von Gehäusesegmenten bei der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Figuren 4a und 4b fünf Phasen A, B, C, D und E eines Zyklus zum Austausch von Gehäusesegmenten bei der Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; Figur 5 eine perspektivische Ansicht einer Fördervorrichtung, die bei der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt wird;

Figur 6 eine Seitenansicht der Fördervorrichtung;

Figur 7 eine Stirnseitenansicht der Fördervorrichtung

Figuren 8 bis 10 Schnitte der Fördervorrichtung gemäß den Schnittlinien Vlll-Vlll, IX- IX und X-X der Figuren 5 bis 7 bzw. IX-IX der Figur 10;

Figuren 11 bis 13 Schnitte eines zweiten Ausführungsbeispiels der Fördervorrichtung , gemäß den Schnittlinien XI-XI, Xll-Xll und Xlll-Xlll der Figuren 5 bis 7 bzw. Xll-Xll der Figur 13.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein erstes und ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zur thermischen oder thermo-chemischen Behandlung von Material 12.

Vorliegend wird die Vorrichtung 10 am Beispiel eines vertikalen Graphitierungsofens 14 beschrieben, welcher zur Herstellung von, hier polykristallinem, Graphit 16 für Anodenmaterial verwendet und nachfolgend lediglich als Ofen 14 bezeichnet wird. Alles dazu Gesagte gilt aber sinngemäß entsprechend auch allgemein oder sinngemäß entsprechend für die Vorrichtung 10, ohne dass dies zwingend mit der Graphitierung von Material 12 verknüpft sein muss.

Als Material 12, d.h. als Ausgangsmaterial, welches in dem Graphitierungsofen 14 behandelt wird, dient partikelförmiges graphitierbares Material. Graphitierbare Materialien enthalten Kohlenstoff, wobei es bei der Graphitierung zu einer Umwandlung von amorphem Kohlenstoff zu polykristallinen Graphit kommt. Beispiele für graphitierbare Materialen sind vor allem Nadelkoks, Petrolkoks, Naturgraphit sowie Braunkohle oder Steinkohle und gegebenenfalls auch Kunststoffe.

Zunächst wird nun Figur 1 Bezug genommen, welche ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 zeigt. Der Ofen 14 umfasst ein Prozessgehäuse 18, das einen Prozessraum 20 begrenzt. Der Prozessraum 20 definiert eine Prozessraumachse 22, die eine axiale Prozessraumrichtung festlegt, was durch einen Pfeil angedeutet ist. Bei dem hier erläuterten vertikalen Ofen 14 verläuft die Prozessraumachse 22 vertikal.

Das Prozessgehäuse 18 ist aus Gehäusesegmenten 24 aufgebaut, die lösbar aneinandergesetzt sind und von denen nur einige ein Bezugszeichen tragen. Die Gehäusesegmente 24 entlang der Prozessraumachse 22 aneinandergesetzt. Die Gehäusesegmente 24 sind aus Graphit gefertigt.

Wie anhand eines mit 24a bezeichneten Gehäusesegments 24 veranschaulicht ist, hat jedes Gehäusesegment 24 eine umlaufende Gehäusemantelwand 26 und begrenzt einen Prozessraumabschnitt 28, der an beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäusesegments 24 offen ist. In der Praxis hat der Prozessraumabschnitt 28 einen konstanten kreisförmigen Querschnitt, was dann auch für den Prozessraum 20 gilt.

Bei nicht eigens gezeigten Abwandlungen können aber auch andere Querschnitte vorgesehen sein, insbesondere auch elliptische, rechteckige und speziell quadratische Querschnitte. In der Regel folgt die Querschnitts-Außenkontur eines Gehäusesegments 24 der Geometrie des Innenquerschnitts des Prozessraumabschnitts 28, kann jedoch auch hiervon abweichen. Beispielsweise kann ein im Querschnitt kreisrunder Prozessraumabschnitt 28 in einem Gehäusesegment 24 mit im Querschnitt quadratischer Außenkontur ausgebildet sein.

Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist jedes Gehäusesegment 24 als Gehäusehülse 30 ausgebildet, deren Gehäusemantelwand 26 einen Hohlzylinder, d.h. einen Hohlkreiszylinder, beschreibt und an beiden Stirnseiten offen ist. Auch das Bezugszeichen 30 ist der Übersichtlichkeit halber nur bei dem Gehäusesegment 24a vergeben.

In der Praxis kann eine solche Gehäusehülse 30 eine Wandstärke zwischen 7mm und 18mm bei einem Außendurchmesser zwischen 120mm und 240mm haben. Konkret sind beispielsweise eine Wandstärke von 10mm bei einem Außendurchmesser von 120mm oder 180mm und eine Wandstärke von 15mm bei einem Außendurchmesser von 240mm umsetzbar. Die axiale Erstreckung der Gehäusehülse 30 kann dabei bis zu 1600mm betragen. Die Relationen von Wandstärke, Durchmesser und Axialerstreckung können jedoch auch hiervon abweichen.

Figur 1 veranschaulicht die Verhältnisse bei Gehäusehülsen 30 mit entsprechend kürzerer Axialerstreckung.

Das Prozessgehäuse 18 erstreckt sich durch eine Durchgangsöffnung 32 einer oberen Deckenwand 34 und durch eine Durchgangsöffnung 36 einer unteren Bodenwand 38 eines Isolationsgehäuses 40 aus beispielsweise Stahlblech derart hindurch, das das Prozessgehäuse 18 mit einem oberen Endabschnitt 18a nach oben und mit einem unteren Endabschnitt 18b nach unten aus dem Isolationsgehäuse 40 herausragt. An der Deckenwand 34 und der Bodenwand 38 des Isolationsgehäuses 40 sind ringförmige Isolationselemente 42, vorzugsweise aus Graphithartfilz vorgesehen.

Die Durchgangsöffnungen 32 und 36 der Deckenwand 34 bzw. der Bodenwand 38 sind gegen die Außenumgebung strömungsdicht, was hier nicht eigens gezeigt ist.

Von der Deckenwand 34 bis zur Bodenwand 38 des Isolationsgehäuses 40 erstreckt sich ein Schutzgehäuse 44 aus Graphit, beispielsweise ein Schutzrohr, für das Prozessgehäuse 18 in der Weise, dass zwischen dem Prozessgehäuse 18 und dem Schutzgehäuse 44 ein Ringraum 46 ausgebildet ist, der oben und unten zu den Durchgangsöffnungen 32 und 36 der Deckenwand 34 bzw. der Bodenwand 38 hin offen ist.

Bei nicht eigens gezeigten Abwandlungen können auch mehrere Schutzgehäuse vorhanden sein bzw. ein Schutzgehäuse mehrere Prozessgehäuse 18 aufnehmen, so dass mehrere Prozessgehäuse 18 parallel betrieben werden können.

Radial außen neben dem Schutzgehäuse 44 ist ein Isolations-Ringraum 48 ausgebildet, der durch das Schutzgehäuse 44, das Isolationsgehäuse 40 und die Isolationselemente 42 begrenzt ist. Dieser Isolations-Ringraum 48 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mit Ruß gefüllt. Bei der Vorrichtung 10 gibt es einen Kernprozessabschnitt 50, in dem das Prozessgehäuse 18 einen Kernprozessraum 52 definiert.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel definiert derjenige Abschnitt des Prozessgehäuses 18, der radial von dem Schutzgehäuse 44 umgeben ist, den Kernprozessabschnitt 50 der Vorrichtung 10, der zugehörige Abschnitt des Prozessraumes 20 in diesem Kernprozessabschnitt 50 entspricht dem Kernprozessraum 52. Unabhängig von dem Schutzgehäuse 44 ist der Kernprozessabschnitt 50 zwischen den beiden Endabschnitten 18a und 18b des Prozessgehäuses 18 angeordnet.

Mit Hilfe eines Schutzgassystems 54 werden der Ringraum 46, der das Prozessraumgehäuse 18 umgibt, und der Isolations-Ringraum 48 mit einem Schutzgas durchströmt. Das Schutzgas ist erforderlich, da die Graphitierung des graphitierbaren Materials 12 in einer Inertgasatmosphäre erfolgt, die in dem Prozessraum 20 vorliegt. Als Schutzgas wird in der Regel dasselbe Gas wie das Inertgas verwendet, so dass auf beiden Seiten des Prozessraumgehäuses 18 die gleiche Gasart vorliegt. Es können jedoch auch unterschiedliche Gase als Schutzgas und als Inertgas verwendet werden, wobei auch das Schutzgas inert sein muss. Als Schutzgas und/oder als Inertgas können beispielsweise Argon, Stickstoff oder Helium oder ein Gemisch davon verwendet werden.

Das Schutzgassystem 54 umfasst hierfür nicht eigens gezeigte Schutzgas-Einlassanschlüsse am oberen und unteren Ende des Isolationsgehäuses und einen oder mehrere Schutzgas-Auslassanschlüsse, so dass Schutzgas kontinuierlich durch die Ringräume strömen und als Abgas abgeführt werden kann. Für die Förderung von Schutzgas, Inertgas oder Abgas erforderlicher Förderkomponenten wie Gebläse, Gaspumpen und dergleichen und zugehörige Leitungen sowie Steuereinrichtungen sind der Einfachheit halber nicht eigens gezeigt.

Drüber hinaus ist eine nur allgemein mit 56 bezeichnete Gehäuse-Kühleinrichtung zum Schutz der Gehäusekomponenten vorhanden, die als Wasserkühlung konzeptioniert ist, wie es an und für sich bekannt ist. Die Vorrichtung 10 weist eine Einlasszone 58 und eine Auslasszone 60 auf, wobei bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Einlasszone 58 vertikal oben und die Auslasszone 60 vertikal unten angeordnet ist.

In der Einlasszone 58 definiert das dort endständige Gehäusesegment 24 ein Eingangs- Gehäusesegment 24.1 des Prozessgehäuses 18. In der Auslasszone 60 definiert das dort endständige Gehäusesegment 24 ein Ausgangs-Gehäusesegment 24.2

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Eingangs-Gehäusesegment 24.1 mit einer Zuführeinrichtung 62 für das graphitierbare Material 12 verbindbar bzw. verbunden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst diese Zuführeinrichtung 62 einen Zuführförderer 64, dessen Eingangsseite 66 aus einem nicht eigens gezeigten Materialreservoir mit dem Material 12 gespeist wird und dessen Ausgangsseite 68 mit dem Eingangs-Gehäusesegment 24.1 verbunden ist. Das Eingangs-Gehäusesegment 24.1 ist dabei das vertikal oberste der Gehäusesegmente 24 des Prozessgehäuses 18.

Das Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 des Prozessgehäuses 18 in der Auslasszone 60 ist mit einer Abgabeeinrichtung 70 verbunden, mit der das hergestellte Material, hier das polykristalline Graphit 16, aus dem Prozessgehäuse 18 abgeführt wird. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Abgabeeinrichtung 70 einen ersten Austragsförderer 72.1 und einen zweiten Austragsförderer 72.2, die im Wechsel mit dem Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 gekoppelt werden können. Die beiden Austragsförderer 72.1, 72.2 werden im Wechsel betrieben; hierauf wird weiter unten nochmals im Detail eingegangen. Bei der in Figur 1 gezeigten Konfiguration ist das Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 mit der Eingangsseite 74 des ersten Austragsförderers 72.1 verbunden. Eine Ausgangsseite 76 des Aus- tragsförderers 72 gibt das Material 16 ab. Das Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 ist in dieser Konfiguration das vertikal unterste Gehäusesegment 24 des Prozessgehäuses 18.

Die vertikale Erstreckung Austragsförderer 72.1, 72.2 ist gleich so groß wie oder kleiner als die vertikale Erstreckung der Gehäusesegmente 24.

Allgemein ausgedrückt, umfasst die Vorrichtung 10 ein Fördersystem 80, welches derart eingerichtet ist, dass das Material 12 durch den Kernprozessabschnitt 50 förderbar ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst dieses Fördersystem 80 die Zuführeinrichtung 62, hier mit dem Zuführförderer 64, und die Abgabeeinrichtung 70, hier mit den Aus- tragsförderern 72.1, 72.2.

Der Zuführförderer 64 und die beiden Austragsförderer 72.1, 72.2 sind derart eingerichtet, dass eine gasdichte Verbindung zum Prozessgehäuse 18 ausgebildet werden kann und auch die Förderung unter Ausschluss der Umgebungsatmosphäre erfolgen kann.

Figur 1 veranschaulicht den Zuführförderer 64 und die Austragsförderer 72.1, 72.2 als Schneckenförderer 78, auf welche weiter unten mit Bezug auf die Figuren 5 bis 10 nochmals eingegangen wird. Die Figuren 11 bis 13, auf die ebenfalls weiter unten eingegangen werden wird, zeigen als Alternative einen Walzenförderer 82. Es kommen darüber hinaus noch andere Förderkonzepte in Betracht, wie beispielsweise Zellenradschleusen, Doppelklappensysteme in Verbindung mit zum Beispiel einem Förderband oder einer Vibrationsrinne oder dergleichen.

Wie oben angesprochen, herrscht in dem Prozessraum 20 eine Inertgasatmosphäre. Das Inertgas wird dem Prozessraum 20 mittels der Abgabeeinrichtung 70 unten über die Auslasszone 60 zugeführt und mittels der Zuführeinrichtung 62 oben über die Einlasszone 56 abgesaugt, so dass das von oben nach unten durch den Prozessraum 20 geführte Material im Gegenstrom von Inertgas durchströmt wird.

Entsprechende Inertgas-Anschlüsse bei der Abgabeeinrichtung 70 und der Zuführeinrichtung 62 sind in den Figuren 1, 3a und 3b der Einfachheit halber nicht gezeigt.

Mit Hilfe einer Heizeinrichtung 84 wird der Prozessraum 20 zumindest im Kernprozessraum 52 für den Graphitierungsvorgang auf etwa 2.200 °C bis etwa 3.200 °C, vorzugsweise auf etwa 3.000 °C erhitzt. Dabei wird mit der Heizeinrichtung 84 das Prozessgehäuse 18 und beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Gehäusesegmente 24 aufgeheizt. Für diesen Zweck wird das Prozessgehäuse 18 aus einer Stromquelle 86 mit elektrischer Spannung beaufschlagt. Am oberen Endabschnitt 18a des Prozessgehäuses 18 ist hierfür ein erster Kontaktbereich 88.1 und am unteren Endabschnitt 18b des Prozessgehäuses 18 ist ein zweiter Kontaktbereich 88.2 für die elektrische Kontaktierung des Prozessgehäuses 18 vorhanden. Allgemein ausgedrückt sind die Kontaktbereiche 88.1, 88.2 außerhalb des Kernprozessabschnitts 50 angeordnet. In diesen Kontaktbereichen 88.1 und 88.2 sind elektrische Kontakte 90 vorhanden, die über nicht gesondert bezeichnete elektrische Leitungen mit der Stromquelle 86 verbunden sind.

Die Heizeinrichtung 84 ist allgemein ausgedrückt so eingerichtet, dass das Prozessgehäuse 18 als solches aufheizbar ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Prozessgehäuse 18 durch Heizkontakte 90 aufheizbar ist, die das Prozessgehäuse 18 unmittelbar und direkt kontaktieren können. Dies bedeutet, dass die Energiezufuhr unmittelbar auf das Prozessgehäuse 18 erfolgt und dieses nicht mittelbar durch Wärmeübertragung aufgeheizt wird.

Zur Unterstützung dieser Aufheizung des Prozessgehäuses 18 als solches kann bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung eine Sekundär- oder Unterstützungs-Heizeinrichtung vorgesehen sein. Beispielsweise kann hierfür ein Heizrohr bzw. Heizgehäuse aus Graphit zwischen dem Prozessgehäuse 18 und dem Schutzgehäuse 44 angeordnet sein, welches permanent elektrisch aufgeheizt wird.

Beim vorliegend beschrieben Ausführungsbeispiel definiert der Bereich zwischen der Deckenwand 34 des Isolationsgehäuses 40 und der Zuführeinrichtung 62 den ersten Kontaktbereich 88.1 und definiert der Bereich zwischen der Bodenwand 38 des Isolationsgehäuses 40 und der Abgabeeinrichtung 70 definiert den zweiten Kontaktbereich 88.2.

In jedem Kontaktbereich 88.1, 88.2 gibt es zwei Gruppen von Kontakten 90. Eine erste Gruppe definiert Haltekontakte 92 und eine zweite Gruppe definiert Transportkontakte 94. In beiden Kontaktbereichen 88.1, 88.2 sind die Haltekontakte 92 und die Transportkontakte 94 jeweils in Umfangsrichtung radial um das Prozessgehäuse 18 herum angerordnet, wobei auf Grund des Schnittes jeweils zwei Haltekontakte 92 und jeweils zwei Transportkontakte 94 zu erkennen sind. In der Praxis sind vorzugsweise jeweils zwei oder vier und gegebenenfalls sechs Haltekontakte 92 und zwei oder vier und gegebenenfalls sechs Transportkontakte 94 vorhanden. Die Haltekontakte 92 und Transportkontakte 94 sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie mit einem nicht gesondert mit einem Bezugszeichen versehenen Kontaktbereich flächig an der Außenmantelfläche der Gehäusesegmente 24 anliegen, wenn Sie ein Gehäusesegment 24 kontaktieren. Im Falle einer im Querschnitt kreisrunden Außenmantelfläche der Gehäusesegmente 24 hat der Kontaktbereich jeweils einen bogenförmigen Verlauf.

Sowohl die Haltekontakte 92 als auch die Transportkontakte 94 können mit Hilfe eines Antriebssystems 96 motorisch bewegt werden, wobei der Übersicht halber keine für die Bewegung notwendigen Komponenten wie Motoren, Führungen oder dergleichen eigens gezeigt sind.

Das Antriebssystem 96 ist derart eingerichtet, dass die elektrischen Kontakte 90, d.h. sowohl die Haltekontakte 92 als auch die Transportkontakte 94, in radialer Richtung auf das Prozessgehäuse 18 zu oder von diesem weg bewegt werden können und hierdurch entweder in eine Kontaktposition in Kontakt mit dem Prozessgehäuse 18 gebracht oder in einer Freigabeposition von dem Prozessgehäuse 18 gelöst werden.

Außerdem ist das Antriebssystem 96 derart eingerichtet, dass die Transportkontakte 94 in beide Richtungen der Prozessraumachse 22 zwischen jeweils einer oberen Stellung und einer unteren Stellung auf das Isolationsgehäuse 40 zu oder von diesem weg bewegt werden können.

In beiden Kontaktbereichen 88.1, 88.2 sind die Transportkontakte 94 in Richtung der Prozessraumachse 22 betrachtet jeweils auf der vom Kernprozessabschnitt 50 abliegenden Seite der Haltekontakte 92 angeordnet.

Die Haltekontakte 92 und die Transportkontakte 94 werden mit Hilfe eines Kontakt-Kühlsystems 98 gekühlt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Kontakt-Kühlsystem 98 als Fluidkühlung 100, insbesondere eine Wasserkühlung, konzeptioniert, wozu die Haltekontakte 92 und die Transportkontakte 94 innere Fluidkanäle aufweisen, die nur allgemein durch das Bezugszeichen 102 angedeutet sind und die von einem Kühlfluid durchströmt werden können. Die Fluidkanäle 102 der Haltekontakte 92 und der Transportkontakte 94 sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel durch externe Fluidleitungen 104 fluidisch verbunden. Durch einen Zufluss-Pfeil 106 und einen Abfluss-Pfeil 108 ist in Figur 1 veranschaulicht, dass ein Kühlfluid beispielsweise einem ersten Haltekontakt 92 zugeführt wird und dieses durch- ström, hiernach auf dem Weg über eine Fluidleitung zu einem Transportkontakt 94 gelangt und diese durchströmt, dann die übrigen Kontakte 92, 94 durchströmt, um final wieder durch einen Haltekontakt 92 zu fließen und von dort abgeführt wird. Andere Durchströmungsabfolgen sind möglich.

Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Abgabeeinrichtung 70 ein Bewegungssystem 110 für die beiden hier vorhandenen Austragsförderer 72.1 und 72.2. Das Bewegungssystem 110 ist derart eingerichtet, dass die beiden Austragsförderer 72.1 und 72.2 jeweils parallel sowie senkrecht zur Prozessraumachse 22 bewegt werden können. Eine Bewegung der beiden Austragsförderer 72.1, 72.2 kann dabei unabhängig voneinander erfolgen. Auch im Zusammenhang mit dem Bewegungsystem 110 sind der Übersicht halber keine für die Bewegung notwendigen Komponenten wie Motoren, Führungen oder dergleichen eigens gezeigt.

Im Laufe der Betriebszeit verschleißt das Prozessgehäuse 18 und muss zu gegebener Zeit nach einer bestimmten Betriebsdauer ausgetauscht werden. Auf Grund der Segmentierung und den Aufbau des Prozessgehäuses 18 durch die Gehäusesegmente 24 kann das Prozessgehäuse 18 bei dem Ofen 14 segmentweise im laufenden Betrieb ausgetaucht werden. Dabei werden die Gehäusesegmente 24 im Umlauf ausgetauscht.

Unter einem Austausch von Gehäusesegmenten 24 ist dabei grundsätzlich zu verstehen, dass ein Gehäusesegment 24 von dem Prozessgehäuse 18 entfernt und im Austausch dafür ein Gehäusesegment 24 dem Prozessgehäuse 18 hinzugefügt wird.

Insbesondere muss der Ofen 14 zu diesem Zweck nicht heruntergefahren und nach dem Austausch eines Gehäusesegmentes 24 wieder aufgeheizt werden. Für diesen Zweck können die Gehäusesegmente 24 des Prozessgehäuses 18 durch den Kernprozessabschnitt 50 der Vorrichtung 10 hindurch bewegt werden, wozu die Vorrichtung 10 ein Transportsystem 112 umfasst. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Transportsystem 112 als Hautkomponenten die Haltekontakte 92 und die Transportkontakte 94 mit deren zugehörigem Antriebssystem 96. Wie weiter unten noch erläutert wird, arbeiten das Transportsystem 112 und das Bewegungssystem 110 der Abgabeeinrichtung 70 mit aufeinander abgestimmten Bewegungen der Gehäusesegmente 24 einerseits und der Austragsförderer 72.1, 72.2 andererseits zusammen.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel des Ofens 14 nach Figur 1 erfolgt solch ein Austausch nach einer bestimmten Betriebsdauer, die für die Gehäusesegmente 24 festgelegt ist. Dabei wird ein verschlissenes Gehäusesegment 24 in der Auslasszone 60 von dem Prozessgehäuse 18 entnommen und ein neues Gehäusesegment 24, das in der Regel noch keine Betriebszeit hat, in der Einlasszone 58 dem Prozessgehäuse 18 hinzugefügt, wie es unten anhand der Figuren 3a, 3b erläutert wird.

Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10, bei dem Komponenten und Bauteile, die denjenigen der Vorrichtung 10 beim ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 funktionsgemäß entsprechen, dieselben Bezugszeichen tragen. Es gilt das bislang Gesagte sinngemäß entsprechend.

Bei dieser Vorrichtung 10 ist das Prozessgehäuse 18 anders ausgebildet als bei der Vorrichtung 10 gemäß Figur 1. Konkret sind die Gehäusesegmente 24 nicht als an beiden Stirnseiten offene Gehäusehülsen 30, sondern als Materialbehälter 114 ausgebildet, die zwar ebenfalls eine umlaufenden Gehäusemantelwand 26 aufweisen, außerdem aber noch eine Bodenwand 116 umfassen. Gegebenenfalls kann die Bodenwand 116 lösbar sein, in der Praxis ist aber die Bodenwand 116 mit der Gehäusemantelwand 26, gegebenenfalls auch einstückig, verbunden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Materialbehälter 114 in dieser Form als Materialtiegel ausgebildet.

Die Abmessungen und Geometrien der Materialbehälter 114 können verhältnismäßig stark variieren. In der Praxis kann die Gehäusemantelwand 26 bei solchen Materialbehältern 114 eine Wandstärke zwischen 7mm und 18mm haben, wobei die Bodenwand 116 ein Dicke von 10mm bis 45mm haben kann. Es haben sich verschiedenen Tiegelkonzepte als geeignet erwiesen. Hierbei kann ein Materialbehälter 114 insbesondere auch als Langtiegel ausgebildet sein und bei einer konkreten Ausführungsform beispielsweise eine Länge von 3000mm, eine Breite von demgegenüber nur 213mm und eine Höhe von 330mm haben.

In diesem Fall beträgt die Wandstärke vorzugsweise 15mm und hat die Bodenwand 116 vorzugsweise eine Dicke von 40mm. Figur 2 veranschaulicht bei einem Langtiegel entsprechend einen Schnitt quer zu dessen Langerstreckung.

Bei Konzepten mit einer eher quadratischen Bodenwand 116 bzw. Grundfläche konnten mit Abmessungen von Länge und Breite von jeweils 500mm und einer Höhe von 100mm gute Ergebnisse erzielt werden, wobei eine Unterteilung in vier Quadranten-Teilräume durch innere Zwischenwände vorgesehen ist. Hierbei ist eine verhältnismäßig dünne Bodenwand 116 mit einer Dicke von 15mm einsetzbar. Bei einem alternativen Ansatz wurde durch innere Zwischenwände eine Matrix von zum Beispiel 5x5 Teilräumen aufgebaut und bei gleicher Grundfläche eine Höhe von 1.000mm realisiert. In diesem Fall sollte die Bodenwand eine Dicke von 30m haben.

Es sei betont, dass diese Abmessungen und Geometrien - ebenso wie oben bei den Gehäusehülsen 30 - nur exemplarisch die Variabilität der Abmessungen und Geometrien der Gehäusesegmente 24 veranschaulichen sollen.

Bei einen solchen Materialbehälter 114 ist der zugehörige Prozessraumabschnitt 28 somit sowohl durch die umlaufende Gehäusewand 26 als auch durch die Bodenwand 116 begrenzt. Bei zwei entlang der Prozessraumachse 22 unmittelbar benachbarten Gehäusesegmente 24 sind die Prozessraumabschnitte 28 somit durch die Bodenwand 116 des oberen der beiden Gehäusesegmente 24 voneinander getrennt. Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann ein Materialbehälter 114 ergänzend einen lösbaren Deckel umfassen.

Der Kern prozess raum 52 des Prozessgehäuses 18 ist durch die Prozessraumabschnitte 28 derjenigen Materialbehälter 114 definiert, die sich im Kernprozessabschnitt 50 des Ofens 14 befinden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Material 12 dadurch durch den Kernprozessabschnitt 50 gefördert, dass die Gehäusesegmente 24, d.h. hier die Materialbehälter 114, mittels des Transportsystems 112 durch den Kernprozessabschnitt 50 transportiert werden. In diesem Sinne gibt es also auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 allgemein ausgedrückt das Fördersystem 80, welches derart eingerichtet ist, dass das Material 12 durch den Kernprozessabschnitt 50 förderbar ist; dessen Funktion wird dabei durch das Transportsystem 112 erfüllt.

Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist bei der Verwendung von Materialbehältern vermieden, dass es in dem Prozessgehäuse 18 zu einer Schachtbildung oder Brückenbildung kommt, wie es bei Schüttgütern allgemein bekannt ist. Das Material 12 und das teilweise zu >Graphit 16 umgesetzte Material in dem Prozessgehäuse 18 ist beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 in diesem Sinne als Schüttgut zu verstehen und kann solche Schacht- und Brückenstrukturen ausbilden, wodurch der gleichmäßige Durchgang des Materials durch den Prozessraum 20 gehindert sein kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist die Einlasszone 58 der Vorrichtung 10 vertikal unten und die Auslasszone 60 der Vorrichtung 10 vertikal oben angeordnet.

Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 umfasst das Transportsystem 112 als Hautkomponenten die Haltekontakte 92 und die Transportkontakte 94 mit deren zugehörigem Antriebssystem 96. Um die Materialbehälter 114 in Richtung nach unten zu sichern, umfasst das Transportsystem 112 eine in der Einlasszone 58 vertikal unten angeordnete Stützeinrichtung 118, die beispielsweise als Zylindereinheit 120 mit einem in vertikaler Richtung zwischen einer Tieflage und einer Hochlage verfahrbaren Stützelement, hier in Form einer Stützplatte 122, ausgebildet sein kann, wie es Figur 2 veranschaulicht.

In der Einlasszone 58 gibt es eine Befüllstation 124, mit welcher ein leerer Materialbehälter 114 mit graphitierbaren Material 12 gefüllt werden kann. Außerdem gibt es in der Auslasszone 60 eine Entleerstation 126, mit welcher erhaltenes Material, d.h. Graphit 16, aus einem Materialbehälter 114 nach der Behandlung entnommen werden kann. Die Befüllstation 124 und die Entleerstation 126 sind nur stark schematisch angedeutet; es sind dabei geeignete Schleusenkonzepte umgesetzt und entsprechende Gehäusestrukturen vorhanden, um eine Kontamination der Ofenatmosphäre mit Fremdatmosphäre zu verhindern.

Durch geeignete Kühlzonen wird dafür gesorgt, dass das Material in der Auslasszone 60 auf eine Temperatur von unter 1.500°C gebracht wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Gehäusesegmente 24 ebenfalls im Umlauf ausgetauscht, was allerdings nicht nur nach einer bestimmten Betriebsdauer erfolgt, sondern auf die Verweildauer des Material 12 im Ofen 14 abgestimmt ist. Ein verschlissener Materialbehälter 114 wird hierbei aber zu gegebener Zeit einfach aus dem Kreislauf ausgesondert und durch einen neuen Materialbehälter 114 ersetzt.

Anhand der Figuren 3a und 3b wird nun der Betrieb des Ofen 14 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 erläutert, wobei der Einfachheit halber nur noch die nachfolgend erwähnten Bezugszeichen vergeben sind.

Vor der ersten Inbetriebnahme muss der Prozessraum 20 bzw. die dort herrschende Prozessraumatmosphäre zunächst von Sauerstoff und Feuchtigkeit, insbesondere durch vorhandene Luft, befreit werden. Hierfür wird der Prozessraum 20 mit dem Inertgas und der Ringraum 46 sowie der Isolations-Ringraum 48 mit Schutzgas gespült.

Dem Prozessraum 20 wird graphitierbares Material 12 mittels des Zuführförderers 64 zugeführt und in dem Kern prozess raum 52 im Kernprozessabschnitt 50 des Ofens 14 baut sich eine Materialsäule auf. Wenn hiernach der Austragsförderer 72.1 aktiviert wird, fördert dieser zunächst nicht vollständig umgesetztes Material aus dem Prozessraum 22 heraus, bis in dem Kern prozess raum 52 erhaltenes Graphit 16 zu dem Austragsförderer 72.1 gelangt.

Im laufenden Graphitierungsprozess wird dem Prozessraum 20 graphitierbares Material 12 mit dem Zuführförderer 64 kontinuierlich zugeführt und daraus erhaltenes Graphit 16 zunächst mit dem Austragsförderer 72.1 aus dem Prozessraum 20 kontinuierlich entfernt. Dabei wird so viel Volumen an graphitierbarem Material 12 pro Zeiteinheit, beispielsweise pro Minute, zugeführt, wie Volumen an Graphit 16 pro Zeiteinheit, also gegebenenfalls pro Minute, abgeführt wird, so dass der Füllstand im Prozessgehäuse 18 weitgehend konstant bleibt. Hierbei wird der Ofen 10 also insgesamt bezogen auf den Materialhaushalt kontinuierlich betrieben.

Bei einer Abwandlung wird der Ofen 10 bezogen auf den Materialhaushalt intermittierend betrieben. In diesem Fall wird bei zeitgleicher Zufuhr und Abfuhr graphitierbares Material 12 dem Prozessraum 20 mit dem Zuführförderer 64 kontinuierlich zugeführt und daraus erhaltenes Graphit 16 mit dem Austragsförderer 72.1 aus dem Prozessraum 22 gleichzeitig kontinuierlich entfernt, wenn ein Materialaustauschvorgang durchgeführt wird, bei dem ein bestimmtes Volumen an Graphit 16 entnommen und im Austausch hierfür ein entsprechendes Volumen graphitierbares Material 12 nachgelegt wird.

Bei dem kontinuierlichen Ofenbetrieb jedenfalls sind die Fördergeschwindigkeiten des Zuführförderers 64 und des Austragsförderers 72.1 derart eingestellt, dass die Verweildauer des graphitierbaren Materials 12 in dem Kernprozessraum 52 bei etwa 3.000 °C etwa 30 Minuten bis 10 Stunden, insbesondere 2 bis 3 Stunden beträgt. Dabei kann sich gegebenenfalls in einem unteren Bereich des Kernprozessraumes 52 bereits Graphit 16 befinden, das nicht mehr mit graphitierbarem Material durchmischt ist. Bei einer Temperatur in dem Kern prozess raum 52 von etwa 2.700 °C kann die Verweildauer des graphitierbaren Materials 12 etwa 10 bis 20 Stunden betragen.

Wie oben erläutert, können die Gehäusesegmente 24 nur eine begrenzte Zeit genutzt werden und verschleißen. Deren Austausch funktioniert nun wie folgt:

Als Ausgangskonfiguration wird exemplarisch von der Phase A in Figur 3a ausgegangen. Die Haltekontakte 92 kontaktieren das Prozessgehäuse 18 in ihrer Kontaktposition. Bei aktivierter Heizeinrichtung 84, die in Figur 3a nicht mehr eigens gezeigt ist, heizen sich die Gehäusesegmente 24 und somit das Prozessgehäuse 18 auf Grund dessen elektrischen Widerstandes auf. Die Transportkontakte 94 sind in ihrer Freigabeposition von dem Prozessgehäuse 18 gelöst und nehmen jeweils ihre obere Stellung ein.

Der erste Austragsförderer 72.1 ist, wie oben beschrieben, mit seiner Eingangsseite 74 mit dem Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 verbunden. In vertikaler Richtung gibt die Vorrichtung 10 für das Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 eine Standard-Betriebsposition vor, in welcher sich das Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 in der Phase A auch befindet. Der zweite Austragsförderer 72.2 ist in vertikaler Richtung neben dem Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 angeordnet, bei dem vorliegend gezeigten Beispiel rechts davon.

Zusätzlich zu dem Austragförderer 72.1 wird nun der Austragsförderer 72.2 aktiviert. Außerdem wird der Austragsförderer 72.2 mittels der Bewegungseinrichtung 110 zusammen mit dem vertikal untersten Gehäusesegment 24.2 nach links bewegt.

Dabei schiebt sich der zweite Austragsförderer 72.2 unter das in Phase A mit 24.3 bezeichnete Gehäusesegment, das sich noch über dem Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 befindet..

Bei einer nicht gezeigten Zwischenphase gelangt folglich Graphit 16 aus dem Ausgangs- Gehäusesegment 24.2 in den ersten Austragsförderer 72.1 und aus dem genannten Gehäusesegment 24.3 in den zweiten Austragsförderer 72.2, bis Phase B nach Figur 3a erreicht ist. In dieser Phase B ist nun der zweite Austragsförderer 72.2 voll mit dem Gehäusesegment 24.3 verbunden, welches somit die Funktion des Ausgangs-Gehäusesegments 24.2 übernimmt. Das von dem Prozessgehäuse 18 entfernte, ehemalige Austausch-Gehäusesegment trägt nun das Bezugszeichen 24.4.

Nun wird das vom Prozessgehäuse 18 entfernte Gehäusesegment 24.4 ist aus dem Prozess entnommen. Die Transportkontakte 94 werden in ihrer jeweils oberen Stellung radial in ihre Kontaktposition bewegt. Die Haltekontakte 92 werden dagegen in radialer Richtung von dem Prozessgehäuse 18 gelöst und in ihre Freigabeposition bewegt. Diese Konfiguration zeigt Phase C in Figur 3a.

Jetzt wird die Zuführförderer 64 deaktiviert und mit Hilfe des Antriebssystems 96 und des Bewegungssystems 110 sowohl die Transportkontakte 94 als auch der zweite Austragsförderer 72.2 in vertikaler Richtung nach unten bewegt, bis das jetzt definierte Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 seine Standard-Betriebsposition erreicht; dies zeigt Phase D in Figur 3b. Wie dort zu erkennen ist, ist nun zwischen dem bisherigen Eingangs-Gehäusesegment 24.1 und dem Zuführförderer 64 eine Lücke. In diese Lücke wird nun ein Austausch-Gehäusesegment, das mit 24.5 bezeichnet ist, hineinbewegt, bis es einerseits mit der Ausgangsseite 68 des Zuführförderers 64 und andererseits mit dem benachbarten, bisherigen Eingangs-Gehäusesegment 24.1 verbunden ist; diese Funktion übernimmt nun das Austausch-Gehäusesegment 24.5. Der Zuführförderer 64 wird nun wieder aktiviert.

Dies zeigt Phase E in Figur 3b. Wie dort ebenfalls zu erkennen ist, wurde ergänzend noch ausgehend von Phase D der erste Austragsförderer 72.1 in vertikaler Richtung nach oben bewegt, bis er sich neben, hier nun links neben, dem jetzigen Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 befindet. Außerdem wurden die Haltekontakte 92 wieder in ihre Kontaktposition und die Transportkontakte 94 wieder in ihre Freigabeposition sowie in ihre obere Stellung bewegt.

Phase E entspricht somit Phase A mit dem Unterschied, dass die Positionen und Funktionen der Austragsförderer 72.1 und 72.2 vertauscht wurden. Es ist nun der zweite Austragsförderer 72.2, der mit dem Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 zusammenarbeitet.

Wenn nun das jetzt vorhandene Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 ausgetauscht werden soll, wird wie oben beschrieben vorgegangen, mit dem Unterschied, dass nun der erste Austragsförderer 72.1 zusammen mit dem Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 nach rechts bewegt wird und im weiteren Verlauf dann der zweite Austragsförderer 72.2 nach rechts und oben bewegt wird und die übrigen Bewegungen durchgeführt werden, bis wieder die Konfiguration gemäß Phase A nach Figur 3a erreicht ist.

Jeder Austausch eines Gehäusesegmentes 24 definiert einen Austauschzyklus und die beiden Austragsförderer 72.1 und 72.2 vollziehen bei zwei aufeinanderfolgenden solchen Austauschzyklen somit immer eine Art Hin- und Herbewegung.

Dadurch, dass die Gehäusesegmente 24 im Umlauf an den entgegengesetzten Enden 18a und 18b des Prozessgehäuses 18 (siehe Figur 1) entfernt bzw. eingefügt werden, ist sichergestellt, dass alle Gehäusesegmente 24 über dieselbe Betriebsdauer betrieben werden oder betrieben werden können, indem die Austauschzyklen nach jeweils derselben Zeitspanne durchgeführt werden. Anhand der Figuren 4a und 4b wird nun der Betrieb des Ofen 14 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 erläutert, wobei auch dort der Einfachheit halber nur noch die nachfolgend erwähnten Bezugszeichen vergeben sind.

Auch beim zweiten Ausführungsbeispiel des Ofens 14 nach Figur 2 wird bei einem Austausch von Gehäusesegmenten 24 ein Gehäusesegment 24, d.h. hier ein Materialbehälter 114, in der Auslasszone 60 entnommen und ein neues Gehäusesegment 24, also ein neuer Materialbehälter 114, in der Einlasszone 58 zugeführt. Wie erwähnt, ist hier allerding die Einlasszone 58 unten angeordnet.

Als Ausgangskonfiguration wird exemplarisch von der Phase A in Figur 4a ausgegangen.

Alle Materialbehälter 114 sind dort mit Material gefüllt. Die Haltekontakte 92 kontaktieren das Prozessgehäuse 18 in ihrer Kontaktposition. Bei aktivierter Heizeinrichtung 84, die in den Figuren 4a und 4b ebenfalls nicht gezeigt ist, heizen sich die Gehäusesegmente 24 und somit das Prozessgehäuse 18 auf Grund dessen elektrischen Widerstandes auf. Die Stützplatte 122 der Stützeinrichtung 118 nimmt ihre Hochlage und stützt von unten gegen das Eingangs-Gehäusesegment 24.1 ab.

Die Transportkontakte 94 sind in ihrer Freigabeposition von dem Prozessgehäuse 18 gelöst und nehmen hier jeweils ihre untere Stellung ein. Dabei ist die untere Stellung der Transportkontakte in der Einlasszone 58 so abgestimmt, dass sie das dortige Eingangs-Gehäusesegment 24.1, also das untere endständige Gehäusesegment des Prozessgehäuses 18, greifen können.

Dies wird nun umgesetzt und die Transportkontakte 94 werden in ihrer jeweils unteren Stellung radial in ihre Kontaktposition bewegt. In der Einlasszone 58 halten die Transportkontakte 94 somit das Eingangs-Gehäusesegment 24.1 und halten und tragen so auch die darüber liegenden Gehäusesegmente 24. Die Haltekontakte 92 werden dagegen in radialer Richtung von dem Prozessgehäuse 18 gelöst und in ihre Freigabeposition bewegt.

Ein mit 114a bezeichneter Materialbehälter wird mittels der Befüllstation 124 unter Intergasatmosphäre mit Material 12 befüllt. Die Stützplatte 122 der Stützeinrichtung 118 wird in ihre Tieflage bewegt und gibt eine Lücke und einen Platz für einen Materialbehälter 114 frei.

Die nun vorliegende Konfiguration zeigt Phase B in Figur 4a.

Wie Phase C in Figur 4a veranschaulicht, wird nun der Materialbehälter 114a mittels des Transportsystems 112 in diese Lücke auf den Platz unter dem bisherigen Eingangs-Gehäusesegment 24.1 bewegt und dem Prozessgehäuse 18 hinzugefügt, wobei dieser Materialbehälter 114a nun entsprechend per Definition das Eingangs-Gehäusesegment 24.1 definiert. Zugleich wird der nun mit 114b bezeichnete Materialbehälter in der Auslasszone 60, der das Ausgangs-Gehäusesegment 24.2 bereitstellt, zur Entleerstation 126 bewegt und so von dem Prozessgehäuse 18 entfernt.

Es liegt nun eine Konfiguration gemäß Phase D in Figur 4b vor.

Hiernach werden nur die Transportkontakte 94 in ihre obere Stellung und die Stützplatte 122 der Stützeinrichtung 118 in ihre Hochlage nach oben bewegt, so dass sich das Prozessgehäuse 18 insgesamt um einen Gehäusesegment-Platz nach oben bewegt, was Phase E zeigt.

Schließlich werden die Haltekontakte 92 wieder in ihre Kontaktposition und die Transportkontakte 94 in ihre Freigabeposition in der unteren Stellung bewegt, so dass ein Zyklus durchgeführt und wieder eine Konfiguration erreicht ist, die der Phase A in Figur 3a entspricht.

Die Figuren 5 bis 10 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer insgesamt mit 128 bezeichneten Fördervorrichtung zum Fördern von Material 130, bei dem es sich insbesondere um das Material 12, welches dem Graphitierungsofen 14 zugeführt wird, oder um das Graphit 16 handelt, das mittels des Ofens 14 erhalten wird. Die Fördervorrichtung 128 nach den Figuren 5 bis 13 kann bei dem in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel des Graphitierungsofen 14 sowohl als Zuführförderer 64 als auch als Austragsförderer 72.1 bzw. 72.2 verwendet werden. Vor allem ist die Fördervorrichtung 128 dafür ausgelegt, heißes Material 130 zu fördern, welches eine Temperatur von 1.500°C haben kann, und dient insbesondere zum Fördern von thermisch oder thermo-chemisch behandeltem Material. Die Fördervorrichtung 128 umfasst ein Gehäuse 132 mit einem ersten Durchgang 134 und einem zweiten Durchgang 136. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel seien der erste Durchgang 134 als Materialeingang und der zweite Durchgang 136 als Materialausgang definiert und werden im Weiteren auch so bezeichnet. Die Fördervorrichtung 128 kann jedoch auch derart verwendet werden, dass der erste Durchgang 134 als Materialausgang und der zweite Durchgang 136 als Materialeingang dient; dies veranschaulicht beispielsweise der Zuführförderer 64 bei der Vorrichtung 10 in Figur 1.

Von dem Materialeingang 134 bis zu dem Materialausgang 136 definiert die Fördervorrichtung 128 einen Förderweg 138 für das zu fördernder Material 130. Die Fördervorrichtung 128 umfasst eine Fördereinrichtung 140, mittels welcher das Material 130 von dem Materialeingang 134 zu dem Materialausgang 136 entlang des Förderweges 138 gefördert wird.

Der Materialeingang 134 und der Materialausgang 136 sind so angeordnet, dass das Material 130 im Betrieb der Fördervorrichtung 128 sowohl auf Grund der Schwerkraft durch den Materialeingang 134 in den Förderweg 138 eintritt als auch auf Grund der Schwerkraft durch den Materialausgang 136 den Förderweg 138 verlässt. In der Praxis weist der Materialeingang 134 im Betrieb der Fördervorrichtung 128 nach oben und der Materialausgang 136 nach unten.

Entlang des Förderweges 138 sind Flächen, die in Kontakt mit dem zu fördernden Material 130 kommen, zumindest bereichsweise durch einen Werkstoff 142 bereitgestellt, bei dem es sich um ein Graphitmaterial oder um ein Material mit graphitähnlichen Eigenschaften handelt. Als Graphitmaterial kommt insbesondere Hartgraphit in Betracht. Als Material mit graphitähnlichen Eigenschaften können beispielsweise kohlenstofffaserverstärkte Kohlenstoffmaterialien, sogenannte carbon fiber carbon composite-Materialien oder kurz CFC- Materialen, oder auch Carbid-Materialien, wie zum Beispiel Wolframcarbid, verwendet werden.

Die nachfolgend - bei beiden Ausführungsbeispielen der Fördervorrichtung 128 - beschriebenen Bauteile und Komponenten der Fördervorrichtung 128, welche solche mit dem Material 130 in Kontakt kommende Flächen aufweisen, sind hierfür als solche vollständig aus dem Werkstoff 142 gefertigt. Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung können einige oder alle dieser Bauteile und Komponenten auch lediglich mit einer entsprechenden Außenschicht aus dem Werkstoff 142 ausgestattet sein.

In den Figuren 8 bis 13 ist das Bezugszeichen 142 nur exemplarisch vergeben.

Das Gehäuse 132 ist aus Metall und vorzugsweise aus Stahlblech gefertigt, umfasst einen umlaufenden Gehäusemantel 144, an dessen gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils eine Anschlussplatte 146 bzw. eine Lagerplatte 148 befestigt ist.

Der Gehäusemantel 142 ist mit einem Schutzmantel 150 aus dem Werkstoff 142 ausgekleidet. Der Schutzmantel 150 weist eine erste Durchgangsöffnung 152 und eine zweite Durchgangsöffnung 154 auf, deren Geometrie und Anordnung jeweils komplementär zu dem ersten Durchgang 134 (Materialeingang) bzw. dem zweiten Durchgang 136 (Materialausgang) des Gehäuses 132 ist. In Zuordnung zu dem Materialeingang 134 und dem Materialausgang 136 sind die Durchgangsöffnungen 152 und 154 also eine Eingangsöffnung 152 und eine Ausgangsöffnung 154.

Der Förderweg 138 der Fördervorrichtung 128 umfasst einen Förderraum 156, der von der Innenmantelfläche des Schutzmantels 150 begrenzt ist. Der Förderweg 138 umfasst darüber hinaus zumindest auch noch den Weg durch die Durchgänge 152 im Schutzmantel 150.

Der Förderraum 156 definiert eine Längsachse 158 der Fördervorrichtung 128, die nur in Figur 6 anhand der Schnittlinie IX-IX ein Bezugszeichen trägt. Der Förderraum 156 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zylindrisch mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Der Materialeingang 134 und der Materialausgang 136 sind in Richtung dieser Längsachse 158 versetzt angeordnet und überlappen in Richtung senkrecht zur Längsachse 158 nicht.

Wie in den Figuren 8 bis 10 zu erkennen ist, ist der Schutzmantel 150 mehrteilig und umfasst ein dem Materialeingang 134 zugewandtes erstes Mantelteil 150a, welches entsprechend den Eingangsdurchgang 152 aufweist, und ein dem Materialausgang 136 zuge- wandtes zweites Mantelteil 150b, welches entsprechend den Ausgangsdurchgang 154 aufweist. Darüber hinaus gibt es beim vorliegenden Ausführungsbeispiel noch ein drittes Mantelteil 150c, welche komplementär in einer Durchgangsöffnung 160 des Schutzmantels 150 einsitzt und diesen verschließt, der seinerseits in seiner Geometrie und Anordnung komplementär zu einem dritten Durchgang 162 des Gehäuses 132 ist, auf den weiter unten nochmals eingegangen wird.

Wenn dieser dritte Durchgang 162 des Gehäuses nicht vorhanden ist, kann der Schutzmantel 150 auch ohne die Durchgangsöffnung 160 ausgebildet und dort durchgängig sein. Bei einer Abwandlung kann der Schutzmantel 150 auch insgesamt einteilig sein und entsprechend dann eine einstückige Mantelhülse mit den Durchgangsöffnungen 152 und 154 und gegebenenfalls der Durchgangsöffnung 160 vorgeben.

Die Figuren 8 bis 10 zeigen Schnitte der Fördervorrichtung 128, die als Schneckenförderer 78 ausgebildet ist.

Um dabei das Material 130 von dem Materialeingang 134 zum Materialausgang 136 der Fördervorrichtung 128 zu fördern, umfasst die Fördereinrichtung 140 als Förderelement eine Förderschnecke 164, die koaxial zur Längsachse 158 in dem Förderraum 156 angeordnet ist. Die Förderschnecke 164 weist einen Gewindesteg 166 auf, so dass ein nutförmiger Fördergang 168 ausgebildet ist.

Die Förderschnecke 164 zeichnet sich durch folgende Parameter und Abmessungen aus :

Stegbreite am Gangeingang (außen): von 10 mm bis 50 mm, insbesondere von 20 mm bis 30 mm;

Stegbreite am Ganggrund: von 20 mm bis 100 mm, insbesondere von 40 mm bis 60 mm; Gangtiefe: von 2 mm bis 30 mm, insbesondere von 10 mm bis 20 mm;

Gangbreite am Ganggrund: von 10 mm bis 50 mm, insbesondere von 25 mm bis 40 mm; Kerndurchmesser: von 50 mm bis 300 mm, insbesondere von 80 mm bis 100 mm.

Der Schneckendurchmesser ist die Summe aus Kerndurchmesser und Gangtiefe. Die Gangsteigung am Ganggrund ist die Summe aus Gangbreite und Stegbreite. Beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel verjüngt sich der Gewindesteg 166 in Richtung nach radial außen bzw. verjüngt sich der Fördergang 168 in Richtung nach radial innen. Bei eine Abwandlung können der Gewindesteg 166 bzw. der Fördergang 168 in radiale Richtung aber auch einen konstanten Querschnitt haben; in diesem Fall ist also die Stegbreite am Gangeingang und am Ganggrund identisch.

Die Anschlussplatte 146 des Gehäuses 132 lagert drehbar einen Lagerblock 170. Die Förderschnecke 164 ist an einem ersten Ende mittels einer drehfesten Verbindung 172, die in Figur 9 anhand eines dort modifizierten Schnittes in Form einer Verbindungsschraube erkennbar ist, mit dem Lagerblock 170 verbunden.

Am gegenüberliegenden Ende ist die Förderschnecke 164 ebenfalls drehfest mit einem Koppelblock 174 verbunden, der seinerseits drehfest mit einer Antriebswelle 176 gekoppelt ist, die durch die Lagerplatte 148 drehbar gelagert ist und sich durch diese hindurch nach außen erstreckt. Dort ist die Antriebswelle 176 mit einem nicht eigens gezeigten Antriebssystem verbunden und kann dadurch gedreht werden. Abhängig von der Drehrichtung der Antriebswelle 176 und der Förderschnecke 164 wird das Material 130 von dem ersten Durchgang 134 zum zweiten Durchgang 136 oder in die entgegengesetzte Richtung gefördert. In letzterem Fall dient dann der zweite Durchgang 136 als Materialeingang und der erste Durchgang 134 als Materialausgang.

Der Lagerblock 170, der Koppelblock 174 und die Antriebswelle 176 sind hier ebenfalls aus dem Werkstoff 142 gefertigt, es kommen jedoch auch andere, entsprechend wärmeresistente Materialien in Betracht.

Mit der Förderschnecke 164 ist die Transportrichtung des Materials 130 parallel zur Längsachse 158 des Förderraums 156 definiert.

Der Förderraum 156 hat in Praxis eine Länge von 50 cm, wobei der größte Abstand zwischen den voneinander abliegenden Rändern des Materialeingangs 134 und Materialausgangs 136 gemessen wird. Es sind aber auch andere Längen des Förderraums und entsprechend andere Längen Förderschnecke 164 möglich, die bis zu 600 cm betragen kön- nen. Die Fördervorrichtung 128 umfasst ein Kühlsystem 178, mit dem die Förderschnecke 164 und das Gehäuse 132 gekühlt werden können. Letzteres erfolgt, indem der Schutzmantel 150 gekühlt wird.

Für die Kühlung der Förderschnecke 164 ist in der Förderschnecke 164 ein Koaxialkühlrohr 180 vorgesehen, das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel koaxial zur Längsachse der Förderschnecke 164 vorgesehen ist. Hierfür weisen zunächst der Lagerblock 170 und die Förderschnecke 164 koaxiale Durchgangsbohrungen und der Koppelblock 174 eine koaxiale Sackbohrung auf, die insgesamt einen Sackkanal 182 ausbilden, in den das Koaxialkühlrohr 180 eingeschoben ist, an dessen freiem Ende eine Anschlusseinheit 184 für den Zufluss und den Abfluss eines Kühlfluids vorhanden ist, die von der Anschlussplatte 146 abragt. Ein Koaxialkühlrohr ist Doppelwandig mit einem Innenrohr und einem dieses umgebenden Ringrohr ausgebildet, wie es die Figuren veranschaulichen. Es zeichnet sich dadurch aus, dass die Anschlüsse für den Zufluss und den Abfluss eines Kühlfluids an ein und demselben Ende des Koaxialkühlrohres angeordnet sind. Am gegenüberliegenden Ende sind Innenrohr und Ringrohr strömungstechnisch verbunden. Zufließendes und abfließendes Kühlfluid wird somit im Gegenstrom geführt.

Bei einer Abwandlung kann auch ein Sackkanal in der Förderschnecke 164 ausgebildet sein, so dass das Koaxialkühlrohr 180 vor dem Koppelblock 174 endet.

Für die Kühlung sind im Schutzmantes 150 weitere Koaxialkühlrohre 186 vorgesehen. Hierfür weist der Schutzmantel 150 zum Sackkanal 182 parallele Sackkanäle 188 auf, die lediglich im Schnitt nach Figur 10 zu erkennen sind. In jeden dieser Sackkanäle 188 ist entsprechend eines der Koaxialkühlrohre 186 eingeschoben, an deren freie Enden jeweils eine Anschlusseinheit 190 vorhanden ist, die ebenfalls an der Anschlussplatte 146 zugänglich sind. Die Anschlussplatte 146 definiert so ein Anschlussterminal der Fördervorrichtung 128, an dem die Anschlusseinheiten 184, 190 der vorhandenen Koaxialkühlrohre 180, 186 von außen zugänglich sind.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier Koaxialkühlrohre 186 in dem Schutzmantel 150 vorgesehen. In den Figuren sind der Übersichtlichkeit halber immer nur zwei Koaxialkühlrohre 186 mit Anschluss 190 mit einem Bezugszeichen versehen. Abhängig von den Abmessungen und der Geometrie des Gehäuses 136 und des Schutzmantels 150 können auch mehr oder weniger Koaxialkühlrohre

Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann der Schutzmantel 150 auch Durchgangskanäle aufweisen und der Zuflussanschluss und der Abflussanschluss für Kühlfluid auf den gegenüberliegenden Seiten und damit an der Anschlussplatte 146 einerseits und an der Lagerplatte 148 andererseits vorhanden sein.

Die Figuren 11 bis 13 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Fördervorrichtung 128, die als Walzenförderer 82 ausgebildet ist, bei welchem das Gehäuse 132 mit den Materialdurchgängen 134, 136 und 162 identisch vorliegt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel dient allerdings der erste Durchgang 134 des Gehäuses 132 als Materialeingang und der dritte Durchgang 162 als Materialausgang und werden im Weiteren auch so bezeichnet. Der Förderweg 138 ist somit von dem Materialeingang 134 bis zum dem Materialausgang 162 definiert, wobei dieser Materialeingang 134 und dieser Materialausgang 162 in Richtung senkrecht zur Längsachse 158 überlappen.

Bei dem Schutzmantel 150 bleibt in diesem Fall die Durchgangsöffnung 160 offen und ist als Ausgangsöffnung festgelegt; das Mantelteil 150c wird nicht verwendet.

Die Fördereinrichtung 140 umfasst nun als Förderelement eine Förderwalze 192, welche an ihrem Außenmantel achsparallele Fördernuten 194 ausbildet und die koaxial zur Längsachse 158 in dem Förderraum 156 angeordnet ist. Die Fördernuten 194 können auch einen anderen Verlauf haben, erstrecken sich jedoch zumindest in Richtung der Längsachse 158. Die Fördernuten 192 müssen auch nicht zueinander parallel verlaufen.

Die Förderwalze 192 zeichnet sich durch folgende Parameter und Abmessungen aus :

Nutbreite am Nuteingang (außen): von 10 mm bis 100 mm, insbesondere von 15 mm bis 25 mm;

Nutbreite am Nutgrund: von 5 mm bis 95 mm, insbesondere von 10 mm bis 20 mm; Nuttiefe: von 2 mm bis 30 mm, insbesondere von 3 mm bis 10 mm;

Abstand der Nuten in Umfangsrichtung: von 5 mm bis 30 mm, insbesondere von 10 mm bis 20 mm;

Kerndurchmesser: von 50 mm bis 1000 mm, insbesondere von 80 mm bis 200 mm.

Der Walzendurchmesser ist die Summe aus Kerndurchmesser und Nuttiefe.

Mit der Förderwalze 192 ist die Transportrichtung des Materials 130 senkrecht zur Längsachse 158 des Förderraums 156 definiert.

In der Förderwalze 192 ist das Koaxialkühlrohr 180 vorhanden. Die Förderwalze 192 weist eine koaxiale Sackbohrung 196 auf, in welche das Koaxialkühlrohr 180 des Kühlsystems 178 eingeschoben ist. Die Förderwalze 192 ist am von der Sackbohrung 194 abliegenden Ende mit der Antriebswelle 176 gekoppelt.

Bei nicht eigens gezeigten Abwandlungen kann die Fördereinrichtung 140 auch zwei parallel laufende Förderschnecken 164 oder zwei parallel laufende Förderwalzen 192 umfassen.

Wenn die Fördereinrichtung 128, insbesondere in Form des Schneckenförderers 78, bei der Vorrichtung 10 gemäß Figur 1 als Austragsförderer 72.1, 72.2 verwendet wird, ist es möglich, das bei einer Temperatur von etwa 3.000°C gewonnene Graphit 16 während des Austrags auf Temperaturen von unter 100°C abzukühlen.

Insbesondere die verhältnismäßig geringe Gangtiefe der Förderschnecke 168 bzw. die verhältnismäßig geringe Nuttiefe der Förderwalze 192 tragen dazu bei, dass das dort während des Fördervorgangs befindliche Material aufgrund des Kontakts mit der gekühlten Förderschnecke 168 bzw. Förderwalze 192 und dem umgebenden gekühlten Schutzmantel 150 auf seinem Weg vom Materialeingang 134 zum Materialausgang 136 bzw. 162 effektiv durchkühlen kann.