Wärmebehandlungsanlagen. Kohlenstoff- in der. Graphit- und. Industrie

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Hartmut Amsel
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1 Wärmebehandlungsanlagen Kohlenstoff- in der Graphit- und Industrie 500 C 1000 C 1500 C 2000 C

2 Lösungen exakt angepasst an die Prozess-Erfordernisse der Kohlenstoff- und Graphitindustrie RUHSTRAT GmbH rüstet weltweit Fertigungslinien für Kohlenstofffasern mit Wärmebehandlungsanlagen aus. Hersteller können damit ihre Produktionskapazitäten erhöhen. Kohlefasern gelten als einer der wichtigsten Werkstoffe der Zukunft. Vor allem durch die Entwicklung auf dem Energiesektor haben diese Materialien stark an Bedeutung gewonnen. So werden im Flugzeugbau immer mehr Bauteile aus Kohlefasern verwendet, weil sie sehr viel leichter sind als Komponenten aus Aluminium und sich damit der Treibstoffverbrauch der Flugzeuge deutlich senken lässt. Auch bei der Nutzung von erneuerbaren Energien spielen Kohlefasern eine Schlüsselrolle: Die Rotorblätter von großen Offshore- Windkraftanlagen bestehen in der Regel aus Karbonfasern. Dementsprechend hat sich die weltweite Nachfrage nach Kohlefasern stark erhöht. Die RUHSTRAT GmbH aus Deutschland hat jetzt Wärmebehandlungsanlagen entwickelt, mit denen die Hersteller ihre Produktion deutlich ausweiten können: Die neuen Industrieofenanlagen ermöglichen Produktionskapazitäten von weit über 2000 Tonnen pro Jahr. Die RUHSTRAT GmbH ist bereits seit Jahrzehnten ein wichtiger Ausrüster für die Kohlenstoffindustrie. Mit seinen komplexen Industrieofenanlagen liefert das Unternehmen die entscheidende Kerntechnologie für die Herstellung der Kohlefasern. Die Anlagen werden zum Karbonisieren und Graphitieren eingesetzt. In ihnen werden Garne, Filze, Vliese, Bänder, Gewebe bis hin zu Rohren und anderen Teilen hergestellt. Der Lieferumfang der Industrieofenanlagen der RUHSTRAT GmbH für eine Karbonfaserlinie umfasst folgende Komponenten zur Wärmebehandlung: einen LT- Ofen (Niedertemperaturofen) bis ca C einen HT- Ofen (Hochtemperaturofen) bis ca C einen UHT- Ofen (Ultra Hochtemperaturofen) bis ca C Hinzu kommen die speziell für die Industrieofenanlagen entwickelten Einund Auslaufschleusen, Kühlzonen, Gasverteilerstationen, Gasvorwärmeeinrichtungen, Kühlwasserverteiler sowie komplette Steuerungen mit eigenem Prozessleitsystem. Die Vorteile der Industrieofenanlagen der RUHSTRAT GmbH sind: hohe Temperaturgleichmäßigkeit über die Fadenbreite durch Heißgasventilatoren und Flächenheizung beim LT-Ofen. hohe Temperaturgleichmäßigkeit über die Fadenbreite durch eine umlaufende Heizung um die Muffeln beim HTund UHT- Ofen. geringe Energieverluste durch den Einsatz hochwertiger Isolierwerkstoffe. geringer Verbrauch an Schutzgasen bedingt durch die RUHSTRAT- Schleusensysteme. hohe Lebensdauer der Muffeln durch patentierte Lagerung und Zusatzeinrichtungen für die kontrollierte Ausdehnung. geringe Stillstandszeiten und Wartungskosten durch Auswahl hochwertiger Werkstoffe und Bauteile.

3 LT-Ofen Die Muffel hat patentgeschützte Lagerungen. Die Ausdehnung der Muffel in Querrichtung erfolgt von der Mitte der Muffel nach außen. Die Ausdehnung in Längsrichtung wird durch spezielle Ausrüstung unterstützt und kontrolliert. Die Muffel wird mit Hilfe einer speziellen Software konstruiert. Dies verhindert thermische Spannung in der Muffel. Die Lebensdauer der Muffel wird so erhöht. Durch spezielle Strömungsplatten im Muffeleinlauf wird das Teerkondensat minimiert. Die Heizung besteht aus Keramikfasermodulen von hoher Qualität mit integrierter Heizung. Heizleiter sind für eine maximale Heizleitertemperatur von C ausgelegt. Dadurch ergibt sich eine Lebensdauer von mehreren Jahren. Durch die Nutzung dieser Heizmodule erzielt man eine sehr homogene Temperaturverteilung. Die Isolierung der Rückwand besteht aus Mineralfasern von hoher Qualität. Dies führt zu einer Reduzierung des Wärmeverlusts. Der Energieverlust ist wesentlich kleiner als 350 W pro m² bei einer Ofentemperatur von 850 C zentrale Abgasbehandlung Abwickler Oxidationsofen Einlau schleu

4 HT-Ofen Der Körper des Ofens ist mit speziellen Kühlplatten ausgestattet, welche die Heizkammer direkt kühlen, keine Sandwich Konstruktion bestehend aus Metallwand thermischer Leitungspaste Kühlplatten. Dies verhindert eine lokale Überhitzung des Körpers. Die Isolierung besteht nur aus hochwertigem Graphit (Graphitfilz). Als letzte Isolationsschicht wird hochwertige Keramikfaser benutzt. Die Heizung befindet sich um die Muffel, was zu einer sehr gleichmäßigen Temperaturverteilung führt. Jede Heizzone hat 3 Phasen. Das bedeutet, dass das Stromversorgungsnetz symmetrisch belastet wird. Optional können von RUHSTRAT eigenentwickelte Säulenstelltransformatoren mitgeliefert werden. Vorteile gegenüber Thyristorsteuerungen sind, dass das Stromversorgungsnetz nicht mit Oberwellen belastet wird. Teure Kompensationseinrichtungen sind somit nicht notwendig. Die Hochspannungstransformatoren sind luftgekühlt und im Untergestell montiert. Spezielle Gruben für die Transformatoren werden nicht benötigt. Die Kühlkreisläufe werden so weit wie möglich verrohrt. Schläuche werden nach Möglichkeit vermieden. f- se Niedertemperatur- Karbonisierungsofen Auslaufschleuse Einlaufschleuse Hochtemperatur- Karbonisierungsofen

5 Schleusen Die Schleusen sind aus Edelstahl gefertigt. Im Inneren der Schleusen befinden sich verstellbare und verzugsfreie Blenden aus Edelstahl, CFC, Graphit, gemäß der angewandten Temperatur. Dadurch ist die Spaltenhöhe über die gesamte Schleusenbreite konstant. Die Ein- und Auslaufschotts können durch Handräder zusammen oder einzeln geöffnet oder geschlossen werden. Dies bedeutet, daß die Spaltenhöhe während des Prozesses an den Fadendurchlauf angepasst werden kann. Die Einlaufschleusen sind isoliert und können mit 400 C heißem Stickstoff betrieben werden. Der Gasvorwärmer inklusive der nötigen Gasarmaturen ist optional erhältlich. Die Auslaufschleusen sind wassergekühlt und dienen in Verbindung mit dem eingespeisten Stickstoff als Kühlzone. AuSSerdem: Ausserdem bietet RUHSTRAT Gasvorwärmeanlagen, Kühlwasserverteiler sowie eine komplette Mess-und Regelstation mit eigenem Prozesskontrollsystem für die Industrieofenanlagen. Dämpfungszone mit Auslaufschleuse Oberflächenbehandlung Fixierung und Trocknung Aufwickler

6 Klemmen Buchsen Durchführungen Transformatoren Drosseln Leistungswiderstände Sicherheitsstromversorgung Sicherheitsbeleuchtung Industrieöfen Ruhstrat GmbH Heinestrasse 12 D Bovenden Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Internet: Abteilung: Industrieofenbau Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) /2010 Technische Änderungen vorbehalten

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