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EP4456668A1 - Eine vorrichtung zur heissgaserzeugung und verfahren zu deren betrieb - Google Patents

Eine vorrichtung zur heissgaserzeugung und verfahren zu deren betrieb Download PDF

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Publication number
EP4456668A1
EP4456668A1 EP23169897.8A EP23169897A EP4456668A1 EP 4456668 A1 EP4456668 A1 EP 4456668A1 EP 23169897 A EP23169897 A EP 23169897A EP 4456668 A1 EP4456668 A1 EP 4456668A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hot gas
inductor
susceptor
generating hot
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23169897.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Cay-Oliver Bartsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cobes GmbH
Original Assignee
Cobes GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cobes GmbH filed Critical Cobes GmbH
Priority to EP23169897.8A priority Critical patent/EP4456668A1/de
Priority to PCT/EP2023/082585 priority patent/WO2024223076A1/de
Publication of EP4456668A1 publication Critical patent/EP4456668A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid

Definitions

  • the invention relates to a device for generating hot gas and a method for operating it.
  • the object of the invention is therefore to provide a device for hot gas heating with a comparatively simple structure.
  • the device according to the invention for generating hot gas comprises a housing, an inductor and a susceptor, which can be heated inductively by the inductor.
  • the susceptor consists of an electrically conductive material.
  • the susceptor also has a core housing and a porous susceptor material arranged therein.
  • the free spaces between the filaments of a braid or a fleece, e.g. made of metal, are also referred to as porous material within the meaning of the present application.
  • the gas within the device is forcibly guided along a flow path such that the susceptor material is arranged on the flow path so that the gas is passed through the susceptor material for heating.
  • the susceptor material is selected in its thickness and porosity such that the preferred pressure drop, which can be determined e.g. by differential pressure measurement of the media pressure in front of and behind the susceptor is at least 0.5 bar, preferably more than 2 bar, when using compressed air at 25°C with an overpressure of 4 bar in front of the susceptor.
  • the porosity of the susceptor and the slowing down of the media flow through the susceptor result in particularly effective heating of the gas.
  • the susceptor material can advantageously be designed as a porous electrically conductive foam material, as a porous electrically conductive mesh, or as a porous electrically conductive fleece.
  • the foam material can be an open-pore foam material and particularly preferably be designed as a conductive ceramic foam, a metal foam and/or a cermet foam.
  • Sintered material in particular as a sintered body, and/or loose fills made of conductive material, e.g. copper, are also to be understood as porous material in the sense of the present application. Loose fills, however, have the disadvantage that they can become blocked over time.
  • Sintered material typically consists of sintered balls, which maintain their predefined spacing.
  • the aforementioned mesh or fleece can also advantageously be made of metal.
  • the flow path can also comprise an inductor chamber in which the inductor is arranged and through which the gas is passed. This allows the gas to be preheated particularly effectively.
  • the core housing can in particular be tubular and arranged in a compact design coaxially to a lateral surface of the housing within the housing.
  • the inductor can be arranged as a coil, wherein the susceptor is advantageously arranged as a coil core within the coil.
  • a part of the flow path can be formed by an annular chamber which is arranged coaxially to the outer surface of the housing and adjacent to the inductor chamber, wherein the annular chamber is arranged in front of the inductor chamber on the flow path in the flow direction.
  • the flow path can have a single or multiple deflection of the gas by 180°.
  • the device can have at least one temperature sensor for determining the medium temperature within the device.
  • the device may further comprise at least one flow sensor or one pressure sensor for determining the flow rate or the medium pressure within the device.
  • the device has a control and/or evaluation unit which is designed to control the power of the inductor based on a determined medium temperature, a flow rate and/or a medium pressure.
  • the discharged gas can be directed onto a material surface, preferably a plastic surface, such that the material surface melts at least in regions under the influence of the discharged gas.
  • the power of the inductor can advantageously be adjusted by the control and/or evaluation unit as a function of the temperature and at least one other variable selected from flow rate and/or pressure.
  • Fig. 1 shows a device 10 according to the invention for hot gas generation of gases at temperatures of over 500°C, in particular at temperatures between 600°C and 2000°C.
  • the device 10 can be used for processes such as hot gas welding, melting and joining.
  • the device 10 has an inlet opening 11 for introducing air 1.
  • the air 1 can be introduced into the inlet opening 11 from the outside with an overpressure.
  • the inlet opening 11 is part of a Fig. 1 housing 12 that is open on one side.
  • the housing 12 can preferably be cup-shaped.
  • the housing 12 can have a tubular outer surface 18 that has a longitudinal axis A.
  • An inductor 15 is preferably arranged within the housing 12. This inductor 15 is designed as a spiral coil with a longitudinal axis which is arranged coaxially to the longitudinal axis A of the housing 12. A susceptor 14 is arranged within the inductor 15.
  • the susceptor 14 comprises a core housing 13 in which a porous body 16, preferably a molded body, is arranged as an electrically conductive core material.
  • the body 16 is connected to the core housing 13 at the edge in a material-locking manner. This can be done via a direct connection of the core material with the housing wall or by a sealing material which is arranged between the body 16 and the core housing.
  • the core housing 13 preferably consists of a preferably electrically non-conductive material, for example of a high-temperature-resistant ceramic, preferably aluminum or zirconium oxide.
  • the core material of the body 16 consists of an electrically conductive material.
  • the transition between an electrically conductive material and an electrically non-conductive material is at a limit of 1*10 -8 S/m.
  • the electrical conductivity of the core material is preferably at least 1*10 -6 S/m, particularly preferably at least 5*10 -3 S/m.
  • the core housing 13 has, preferably at the end, a gas inlet opening 111 for the inlet of warm gas with a temperature T1.
  • the core housing 13 has, preferably also at the end, a gas outlet opening 17 for hot gas with a temperature T2, where T2 is greater than T1, preferably at least twice as high as T1, in particular at least 4 times as high as T1.
  • the gas outlet opening 17 advantageously has a smaller opening cross-section than the cross-section in the middle segment of the core housing 13.
  • the opening cross-section is at least 2 times smaller, particularly preferably at least 4 times smaller than the cross-section in the middle segment of the core housing 13.
  • the porous core material can in particular comprise or be formed from a foam ceramic, e.g. mixed with metal particles, a lattice structure, a mesh, a metal fleece, a granulate, a porous silicon carbide or a porous molybdenum disilicide.
  • a foam ceramic e.g. mixed with metal particles, a lattice structure, a mesh, a metal fleece, a granulate, a porous silicon carbide or a porous molybdenum disilicide.
  • a gas 1 to be heated e.g. compressed air
  • the device 10 is fed into the device 10 via the inlet opening 11, is preheated by the inductor and finally introduced as preheated gas 2 into the core housing 13 via the gas inlet opening 11.
  • the gas 2 penetrates through the porous molded body 16, whereby the flow velocity is reduced by the flow obstacle. This enables a large heat transfer through inductive heating. of the susceptor using the inductor. The heat is transferred in the susceptor to the air over a large surface.
  • the inductor 15 is arranged in an inductor chamber 25, which in Fig. 1 is designed as an annular chamber and which is also referred to as recuperation chamber.
  • the electrical losses of the inductor 15 are absorbed by the medium and passed on to the main process chamber of the core housing 13 with the susceptor 14 arranged therein. In this way, an inductive system with almost 100% efficiency, similar to known resistance heaters, can be produced.
  • the service life of the system is significantly increased by contactless, inductive coupling into the susceptor.
  • an electrically conductive and at the same time porous material such as a corresponding foam ceramic as susceptor material, in the main process chamber of the core housing 13, the enthalpy transfer from the susceptor 14 to the medium to be heated is optimized by the large surface area.
  • the material of the inductor can be a conductive metal, such as copper, a copper alloy or steel, or a high-temperature material such as platinum-rhodium or silicon carbide.
  • the temperature in the inductor chamber is preferably below 1,000 °C. However, the melting point of copper is around 1,100 °C, and deformation occurs even before that. At higher power levels and thus temperatures in the inductor chamber of more than 600 °C, cooling of the inductor material can also be optional and advantageous.
  • a housing 12' with a tubular outer surface 18' with a longitudinal axis A is also provided, wherein the gas inlet opening 11' and the gas outlet opening 17' are each arranged at an axial end of the housing 12'.
  • the gas inlet opening 11' and the gas outlet opening 17' are located on the longitudinal axis A of the housing 12'.
  • An annular chamber 19' is formed within the housing 12 and is arranged between the wall of the housing 12 and a wall of a heating unit 24'.
  • the annular chamber 19' can preferably have a temperature (in °C) of less than 25% compared to the temperature (in °C) of the discharged hot gas.
  • the annular chamber 19' is designed coaxially to the jacket surface 18'.
  • the heating unit 24' has a wall with a preferably closed-walled end face 21' for transferring the gas into a susceptor 14'.
  • the susceptor 14' comprises a tubular core housing 13' open on both sides and a body 16' arranged therein, in an analogous design to the body 16 of the Fig. 1 .
  • the heating unit 24' has an inductor chamber 25' into which the gas is introduced from the annular chamber 19' via an opening 20'.
  • An inductor 15' is arranged within the inductor chamber 25'.
  • the inductor 15' can advantageously be analogous to the inductor 15 of the Fig. 1 be trained.
  • the gas is passed through the inductor chamber 25' and past the inductor 15' and introduced through the end face 21' into the susceptor 14', in particular into the core housing 13' of the susceptor 14'. This results in a 180° flow diversion 23' of the gas within the housing 12'.
  • the gas outlet opening 17' has a cross section which is less than 50%, preferably less than 25% of the cross section of an outlet opening of the susceptor 14'.
  • the inductor 15 comprises a cylindrically wound metal wire with a straight supply segment 25' and a likewise straight discharge segment 26 ⁇ , which are arranged parallel to each other.
  • the device according to the invention for inductive heating of media can be used as hot gas for joining plastic parts, as hot gas for embedding assembly inserts in plastic parts, for gluing and (film) welding in packaging technology, for melting materials by direct flow, rapid heating of oven chambers, for baking, cooking and/or sterilizing, in particular in food technology and pharmacy, for process gas heating, e.g.
  • the temperature of the gas in the inductor chamber does not exceed 600°C.
  • the inductor can be made of material that can withstand temperatures above 600°C.
  • the temperatures of the gas in the main reaction chamber can reach up to 1600°C, preferably up to 2000 °C.
  • gas also includes in particular media which have a different state of aggregation at room temperature but are gaseous at temperatures of at least more than 300°C, preferably more than 150°C.
  • the gas temperature can be set using a temperature sensor and/or a thermal flow meter.
  • a sensor 26' or 27' can be arranged on the core housing 13' or in the area of the annular chamber 19'.
  • a sensor in MEMS design can be used here, which is characterized by its compact design.
  • Suitable temperature and/or flow meters for determining the gas flow based on the thermal flow can be purchased from the Swiss companies MEMS AG or IST AG, for example. These sensors are designed for gases at least up to 400°C or possibly even higher.
  • both the temperature of the gas and the flow measurement can be carried out.
  • the device 10 ⁇ according to the invention also has a pressure sensor 27'. This can be arranged, for example, in an inlet region of the device 10 ⁇ .
  • the device 10 ⁇ can also have a temperature sensor 29 ⁇ in the area of the transfer nozzle 23'.
  • the transfer nozzle 23' or the temperature sensor 29 ⁇ can be designed to be replaceable, so that this sensor 29 ⁇ can be easily replaced after one or several short uses with the risk of a defect due to the high heat development in the area of the transfer nozzle.
  • the gas temperature can be set once for continuous operation depending on the power of the inductor and/or the supply pressure of the medium as control variables and, if applicable, the type of medium. If the aforementioned control variables or the medium change, the temperature can be measured again using another temperature sensor.
  • the temperature sensors and/or the flow sensors 26' and 28' can be used to control the supply line conditions with known power for operating the inductor 15'.
  • a control and/or evaluation unit (not shown) of the device 10' according to the invention can be used to adjust the power of the inductor depending on the flow rate and/or the medium pressure in order to achieve a predetermined target temperature.
  • a corresponding calibration curve is stored in a data memory of the control and/or evaluation unit.
  • This calibration curve can be determined, for example, by measuring a model device with a high-temperature stable sensor to determine the target temperature in the outlet area of the model device or by simulating the process conditions.
  • the temperature sensor 26' in the annular chamber 19' can also be designed as a flow meter.
  • the annular chamber enables flow rectification so that only minimal turbulence occurs.
  • the temperature sensor 26' can also be arranged on or in a wall of the housing 12', which delimits the device 10' from the environment.
  • the temperature sensor 28' is positioned closer to the gas outlet opening 17', but the gas also has a higher tendency to turbulence due to the flow around the inductor and thus a poorer flow behavior. Both temperature measurements can compensate for the respective disadvantages of each other.
  • a method according to the invention for operating the device according to the invention comprises, in a first step, supplying 1 gas, preferably under overpressure.
  • the overpressure can preferably be at least 1.5 bar, particularly preferably 2-12 bar.
  • the gas is deflected one or more times 2 into the core housing 13 and through the susceptor 14.
  • the gas then flows through the susceptor.
  • the gas is heated 4 within the susceptor 14.
  • a pressure loss is deliberately accepted in order to achieve a flow through a large contact area with the susceptor material and at a reduced flow rate.
  • the gas is discharged 3 from the device according to the invention.
  • the gas outlet opening 17 of the device has a smaller cross-section, preferably a cross-section that is at least twice as small, perpendicular to the longitudinal axis A of the device 10 than the cross-section of the susceptor material perpendicular to the longitudinal axis A.
  • the device according to the invention can be used in a variety of applications, eg in the plastics processing industry. However, it is also possible to arrange the device at the gas inlet of a furnace and/or at its circulation line. This can be done, for example, by means of a flange connection (not shown). In this respect, not only the device according to the invention, but also the aforementioned and subsequent uses are in accordance with the invention.

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Abstract

Eine Vorrichtung (10,10') zur Heißgaserzeugung umfassend ein Gehäuse (12,12'), einen Induktor (15,15') und einen Suszeptor (14,14'), welcher durch den Induktor (15,15') induktiv erwärmbar ist, wobei der Suszeptor (14,14') ein Kerngehäuse (13,13') und ein darin angeordnetes poröses Suszeptormaterial aufweist, wobei das Gas innerhalb der Vorrichtung (10,10')^^00 auf einem Strömungsweg derart zwangsgeführt ist, dass das Suszeptormaterial auf dem Strömungsweg angeordnet ist, sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Heißgaserzeugung und Verfahren zu deren Betrieb.
  • Es sind Vorrichtungen zum Erwärmen von flüssigen und gasförmigen Medien mittels elektrischer Widerstandserwärmung, beispielsweise aus der EP 2 926 623 B1 , bekannt. Bei sehr hohen Temperaturen von z.B. 500 bis 1800°C ergeben sich Probleme bei der elektrischen Kontaktierung und der Lebensdauer der Heizelemente. Einige induktive Lösungen haben den Nachteil, dass die Induktionsspule gekühlt werden muss, insbesondere bei Vorrichtungen für die Erzeugung von sehr hohen Temperaturen größer 400°C.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung zur Heißgaserwärmung mit einem vergleichsweise einfachen Aufbau bereitzustellen.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
  • Weiter erfindungsgemäß ist das Bereitstellen eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Heißgaserzeugung umfasst ein Gehäuse, einen Induktor und einen Suszeptor, welcher durch den Induktor induktiv erwärmbar ist. Hierfür besteht der Suszeptor aus einem elektrisch-leitfähigen Material.
  • Der Suszeptor weist überdies ein Kerngehäuse und ein darin angeordnetes poröses Suszeptormaterial auf.
  • Als poröses Material im Sinne der vorliegenden Anmeldung werden auch die Freiräume zwischen den Filamenten eines Geflechts oder eines Vlieses, z.B. aus Metall bezeichnet.
  • Erfindungsgemäß ist das Gas innerhalb der Vorrichtung auf einem Strömungsweg derart zwangsgeführt, dass das Suszeptormaterial auf dem Strömungsweg angeordnet ist, so dass das Gas zur Erwärmung durch das Suszeptormaterial hindurchgeleitet wird.
  • Das Suszeptormaterial ist in seiner Dicke und Porosität derart gewählt, dass der bevorzugte Druckabfall, welcher z.B. durch Differenzdruckmessung des Mediendrucks vor und hinter dem Suszeptor ermittelt werden kann, beträgt bei Verwendung von Druckluft bei 25°C mit einem Überdruck von 4 bar vor dem Suszeptor zumindest 0,5 bar, vorzugsweise mehr als 2 bar.
  • Durch die Porosität des Suszeptors und die Verlangsamung des Medienstromes durch den Suszeptor wird eine besonders effektive Erwärmung des Gases erreicht.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das Suszeptormaterial kann vorteilhaft als ein poröses elektrisch-leitfähiges Schaummaterial, als ein poröses elektrisch-leitfähiges Geflecht, oder als ein poröses elektrisch-leitfähiges Vlies ausgebildet sein.
  • Bevorzugt für eine effektive Erwärmung kann das Schaummaterial ein offenporiges Schaummaterial sein und besonders bevorzugt als ein leitfähiger Keramikschaum, ein Metallschaum und/oder ein Cermet-Schaum ausgebildet sein.
  • Auch Sintermaterial, insbesondere als Sinterkörper, und/oder lose Schüttungen aus leitfähigem Material, z.B. aus Kupfer, sind unter dem porösen Material im Sinne der vorliegenden Anmeldung zu verstehen. Lose Schüttungen haben allerdings den Nachteil, dass sie über die Zeit verblocken können. Sintermaterial besteht typischerweise aus Sinterkugeln, welche ihren vordefinierten Abstand behalten.
  • Auch das vorgenannte Geflecht oder das Vlies kann vorteilhaft aus Metall bestehen.
  • Der Strömungsweg kann überdies eine Induktorkammer umfassen, in welcher der Induktor angeordnet ist und durch welche das Gas geleitet wird. Dadurch kann das Gas besonders effektiv vorerwärmt werden.
  • Das Kerngehäuse kann insbesondere rohrförmig ausgebildet sein und in kompakter Bauart coaxial zu einer Mantelfläche des Gehäuses innerhalb des Gehäuses angeordnet sein.
  • Der Induktor kann als Spule angeordnet sein, wobei der Suszeptor als Spulenkern vorteilhaft innerhalb der Spule angeordnet ist.
  • Ein Teil des Strömungsweges kann durch eine Ringkammer gebildet sein, welche coaxial zur Mantelfläche des Gehäuses und benachbart zur Induktorkammer angeordnet ist, wobei die Ringkammer in Durchströmungsrichtung vor der Induktorkammer auf dem Strömungsweg angeordnet ist.
  • Der Strömungsweg kann eine ein- oder mehrfache Umlenkung des Gases um 180° aufweisen.
  • Weiterhin kann die Vorrichtung zumindest einen Temperatursensor zur Ermittlung der Mediumstemperatur innerhalb der Vorrichtung aufweisen.
  • Die Vorrichtung kann überdies zumindest einen Durchflusssensor oder einen Drucksensor zur Ermittlung der Durchflussgeschwindigkeit oder des Mediumsdrucks innerhalb der Vorrichtung aufweisen.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung eine Steuer- und/oder Auswerteeinheit aufweist, welche ausgebildet ist zur Steuerung der Leistung des Induktors anhand einer ermittelten Mediumstemperatur, einer Durchflussgeschwindigkeit und/oder eines Mediumsdrucks.
  • Dies kann auch bedeuten, dass die Leistung auf Null gefahren wird, sofern das Gas im Bereich der Induktorkammer einen Maximalwert für die Temperatur oder den Druck überschreitet und ggf. eine Schädigung der Vorrichtung zu erwarten ist.
  • Weiterhin erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Heißgaserzeugung mit den folgenden Schritten:
    • i Zuleiten eines Mediumsstromes, insbesondere eines Gasstromes. vorzugsweise mit einem voreingestellten Mediumsdruck, in die Vorrichtung;
    • ii Zuführen, insbesondere unter Umlenkung, des Mediumsstromes zu dem Suszeptor;
    • iii Erwärmen des Mediumsstromes bei Durchleitung durch den Suszeptor auf eine Zieltemperatur von mehr als 500°C unter Ausbildung eines Heißgasstromes; und
    • iv Ausleiten des Heißgasstromes aus der Vorrichtung.
  • In einem Folgeschritt kann das ausgeleitete Gas auf eine Materialoberfläche, vorzugsweise eine Kunststofffläche geleitet werden, derart, dass die Materialoberfläche unter Einfluss des ausgeleiteten Gases zumindest bereichsweise schmilzt. Weiterhin vorteilhaft kann eine Einstellung der Leistung des Induktors durch die Steuer- und/oder Auswerteeinheit in Abhängigkeit von der Temperatur und zumindest einer weiteren Größe ausgesucht aus Durchflussgeschwindigkeit und/oder Druck vorgenommen werden.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die einzelnen Details der Ausführungsbeispiele sind in keinster Weise als beschränkend für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung anzusehen. Vielmehr ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel für den Fachmann zahlreiche weitere Abwandlungsvarianten, die ebenfalls Teil der vorliegenden Erfindung sind. Es zeigt:
    • Fig. 1
    Prinzipskizze einer ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
    Fig. 2
    Schnittansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Heißgaserzeugung von Gasen auf Temperaturen von über 500°C, insbesondere auf Temperaturen zwischen 600°C und 2000°C.
  • Die Vorrichtung 10 kann zu Prozessen wie Heißgasschweißen, Schmelzen und Fügen verwendet werden.
  • Hierfür weist die Vorrichtung 10 eine Einlassöffnung 11 zum Einführen von Luft 1 auf. Die Luft 1 kann mit einem Überdruck von außen in die Einlassöffnung 11 eingeleitet werden. Die Einlassöffnung 11 ist Teil eines in Fig. 1 einseitig-geöffneten Gehäuses 12. Das Gehäuse 12 kann vorzugsweise becherförmig ausgebildet sein. Das Gehäuse 12 kann eine rohrförmige Mantelfläche 18 aufweisen, welche eine Längsachse A aufweist.
  • Innerhalb des Gehäuses 12 ist, vorzugsweise ein Induktor 15 angeordnet. Dieser Induktor 15 ist als eine spiralförmige Spule mit einer Längsachse ausgebildet, welche coaxial zur Längsachse A des Gehäuses 12 angeordnet ist. Innerhalb des Induktors 15 ist ein Suszeptor 14 angeordnet.
  • Der Suszeptor 14 umfasst einen Kerngehäuse 13 in welchem ein poröser Körper 16, vorzugsweise ein Formkörper, als elektrisch-leitendes Kernmaterial angeordnet sein. Dabei ist der Körper 16 randseitig stoffschlüssig mit dem Kerngehäuse 13 verbunden. Dies kann über eine unmittelbare Verbindung des Kernmaterials mit der Gehäusewandung erfolgen oder aber durch ein Dichtmaterial, welches zwischen dem Körper 16 und dem Kerngehäuse angeordnet ist.
  • Das Kerngehäuse 13 besteht dabei vorzugsweise aus einem vorzugsweise elektrisch-nichtleitenden Material, beispielsweise aus einer hochtemperaturfesten Keramik, vorzugsweise aluminium- oder Zirkonoxid.
  • Das Kernmaterial des Körpers 16 besteht aus einem elektrisch leitenden Material.
  • Der Übergang zwischen einem elektrisch-leitenden Material und einem elektrisch nicht-leitenden Material liegt gemäß der vorliegenden Anmeldung bei einem Grenzwert von 1*10-8 S/m. Bevorzugt beträgt die elektrische Leitfähigkeit des Kernmaterials zumindest 1*10-6 S/m, besonders bevorzugt zumindest 5*10-3 S/m.
  • Das Kerngehäuse 13 weist, vorzugsweise endständig, eine Gaseinlassöffnung 111 zum Einlass von warmem Gas mit einer Temperatur T1 auf. Das Kerngehäuse 13 weist, vorzugsweise ebenfalls endständig, einen Gasauslassöffnung 17 für heißes Gas mit einer Temperatur T2 auf, wobei T2 größer ist als T1, vorzugsweise zumindest doppelt so hoch wie T1, insbesondere zumindest 4-mal so hoch wie T1.
  • Die Gasauslassöffnung 17 weist vorteilhaft einen geringeren Öffnungsquerschnitt als der Querschnitt im Mittelsegment des Kerngehäuses 13. Vorzugsweise ist der Öffnungsquerschnitt mindestens 2mal geringer, besonders bevorzugt mindestens 4mal geringer als der Querschnitt im Mittelsegment des Kerngehäuses 13. Dadurch wird das Gas am Ausgang beschleunigt, so dass ein gezielteres Aufleiten von Heißgas auf eine zu bearbeitende Flache ermöglicht wird.
  • Das poröse Kernmaterial kann insbesondere eine Schaumkeramik z.B. mit Metallpartikeln versetzt, eine Gitterstruktur, ein Geflecht, ein Metallvlies, ein Granulat, ein poröses Siliziumcarbid oder ein poröses Molybdändisilizid umfassen oder daraus ausgebildet sein.
  • Ein zu erwärmendes Gas 1, z.B. Druckluft, wird über die Einlassöffnung 11 in die Vorrichtung 10 geleitet, wird durch den Induktor vorgewärmt und schließlich als vorgewärmtes Gas 2 über die Gaseinlassöffnung 11 in das Kerngehäuse 13 eingeleitet. Hier erfolgt ein Durchdringen des Gases 2 durch den porösen Formkörper 16, wobei durch das Strömungshindernis die Strömungsgeschwindigkeit verringert wird. Dadurch kann ein großer Wärmeübertrag durch induktive Erwärmung des Suszeptors mittels des Induktors erfolgen. Dabei erfolgt die Wärmeübertragung im Suszeptor auf die Luft über eine große Oberfläche.
  • Der Induktor 15 ist in einer Induktorkammer 25 angeordnet, welche in Fig. 1 als eine Ringkammer ausgebildet ist und welche nachfolgend auch als Rekuperationskammer bezeichnet wird.
  • In der Rekuperationskammer werden die elektrischen Verluste des Induktor 15 vom Medium aufgenommen und in die Hauptprozesskammer des Kerngehäuses 13 mit dem darin angeordneten Suszeptor 14 weitergeführt. Somit kann ein induktives System mit nahezu 100% Wirkungsgrad, ähnlich bekannter Widerstandsheizer, hergestellt werden.
  • Gleichzeitig wird die Lebensdauer des Systems durch kontaktloses, induktives Einkoppeln in den Suszeptor deutlich erhöht. Durch die Verwendung eines elektrisch leitfähigen und zugleich porösen Materials, so z.B. einer entsprechenden Schaumkeramik als Suszeptormaterial, in der Hauptprozesskammer des Kerngehäuses 13 wird der Enthalpie-Übergang vom Suszeptor 14 zum zu heizenden Medium durch die große Oberfläche optimiert.
  • Bislang sind in dem genannten Anwendungsbereich nur Geometrien von Suszeptoren mit geringerer Oberfläche im Einsatz, z.B. Rohre, Spiralen, Fächer, etc. bekannt.
  • Aufgrund des in Fig 1 und 2 dargestellten Strömungsweges, erst durch die Rekuperationskammer und anschließend durch den Suszeptor, ist es möglich, zielgenau und effizient Wärme vor allem mittels Wärmestrahlung zu transportieren und dabei die Abwärme für nachgelagerte Prozesse zu nutzen.
  • Dies sind Prozesse wie Heißgasschweißen, Schmelzen, Fügen, etc. Für die Erzeugung der Wärme im Suszeptor wird, um Kontaktprobleme bei der Einkopplung der Energie bei hohen Temperaturen zu vermeiden, die Leistung/Energie induktiv eingekoppelt.
  • Schließlich wird der Strömungsverzögerung ausgangsseitig durch die Verengung des Strömungsquerschnitts im Bereich der Gasauslassöffnung 17 entgegengewirkt.
  • Das Material des Induktors kann ein leitfähiges Metall, beispielsweise ein Kupfer, eine Kupferlegierung oder ein Stahl oder ein Hochtemeraturmaterial wie z. B. Platin-Rhodium oder Siliziumcarbit sein. Die Temperatur in der Induktorkammer liegt vorzugsweise bei unter 1.000 °C. Der Schmelzpunkt von Kupfer liegt allerdings bei etwa 1100°C, bereits davor kommt es zu Verformungen. Bei höheren Leistungen und damit Temperaturen in der Induktorkammer von mehr als 600°C kann auch optional und vorteilhaft Kühlung des Induktormaterials erfolgen.
  • Diese Variante ist in der Vorrichtung 10' in Fig. 2 dargestellt.
  • Hier ist ebenfalls ein Gehäuse 12' mit einer rohrförmigen Mantelfläche 18' mit einer Längsachse A vorgesehen, wobei die Gaseinlassöffnung 11' und die Gasauslassöffnung 17' jeweils an einem axialen Ende des Gehäuses 12' angeordnet ist. Besonders bevorzugt liegt die Gaseinlassöffnung 11' und die Gasauslassöffnung 17' auf der Längsachse A des Gehäuses 12'.
  • Innerhalb des Gehäuses 12 ist eine Ringkammer 19` ausgebildet, welche zwischen der Wandung des Gehäuses 12 und einer Wandung einer Heizeinheit 24' angeordnet. Die Ringkammer 19` kann bevorzugt eine Temperatur (in °C) von weniger als 25% gegenüber der Temperatur (in °C) des ausgetragenen Heißgases aufweisen.
  • Einerseits wird dadurch die Heizeinheit 24` gekühlt und zugleich wird das Gas vorgewärmt. Die Ringkammer 19' ist coaxial zur Mantelfläche 18' ausgebildet. Die Heizeinheit 24` weist eine Wandung mit einer vorzugsweise geschlossenwandigen endständigen Stirnfläche 21' auf zur Überleitung des Gases in einen Suszeptor 14` auf. Der Suszeptor 14' umfasst ein beidseitig geöffnetes rohrförmiges Kerngehäuse 13' und einen darin angeordneten Körper 16`, in analoger Ausbildung zum Körper 16 der Fig. 1.
  • Die Heizeinheit 24` weist eine Induktorkammer 25' auf, in welche das Gas von der Ringkammer 19' über eine Öffnung 20' eingeleitet wird. Innerhalb der Induktorkammer 25' ist ein Induktor 15' angeordnet. Der Induktor 15' kann vorteilhaft analog zum Induktor 15 der Fig. 1 ausgebildet sein.
  • Das Gas wird durch die Induktorkammer 25` hindurch und am Induktor 15' vorbei geleitet und durch die Stirnfläche 21' in den Suszeptor 14', insbesondere ins Kerngehäuse 13' des Suszeptors 14' eingeleitet. Somit erfolgt eine 180° Strömungsumleitung 23' des Gases innerhalb des Gehäuses 12'.
  • Nach dem Durchleiten durch den Suszeptor 14` wird das Heißgas über eine verjüngend-zulaufende Überleitungsdüse 23' zur Gasauslassöffnung 17' geleitet. Dabei weist die Gasauslassöffnung 17' einen Querschnitt auf, welcher weniger als 50%, vorzugsweise weniger als 25% des Querschnitts einer Auslassöffnung des Suszeptors 14' auf.
  • Der Induktor 15 umfasst ein zylindrisch-gewickelten Metalldraht auf mit einem geraden Zuleitungssegment 25' und einem ebenfalls geraden Ableitungssegment 26`, welche parallel zueinander angeordnet sind.
  • Der Grund für den konstruktiven Aufbau der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen ist, dass ein induktives Koppeln immer mit Verlusten in der Induktionsspule (Induktor) verbunden ist. Bei den dargestellten Varianten kann der Induktor hingegen bei hohen Temperaturen betrieben werden. Gleichzeitig kann das zu erwärmende Gas als Kühlmedium für den Induktor verwendet werden. Somit wird der Wirkungsgrad des Gesamtsystems in Richtung 100% erhöht. Limitierend sind hier nur die Strahlungsverluste des Gehäuses und der Zuleitungen. Diese sind allerdings sehr niedrig und mit den Verlusten von klassischen Widerstandsheizern zu vergleichen.
  • Weitere besondere Vorteile sind die schnelle Aufheizrate, schnelles Abkühlen, hohe Lebensdauer und geringer Preis gegenüber Widerstandsheizern für hohe Temperaturen über 500°C.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur induktiven Erwärmung von Medien kann als Heißgas zum Fügen von Kunststoffteilen,als Heißgas zum Einbetten von Montage-Inserts in Kunststoffteile, zum Kleben und (Folien-)schweißen in der Verpackungstechnik, zum Schmelzen von Materialien durch direktes Anströmen, schnelles Aufheizen von Ofenkammern, zum Backen, Kochen und/oder Sterilisieren insbesondere in der Lebensmitteltechnik und der Pharmazie, zur Prozessgaserwärmung z.B. bei Epitaxieprozessen und/oder Plasmaverfahren, in der Motoren- und Generatorentechnik, in der Antriebstechnik, insbesondere der Luft- und/oder Raumfahrt, in Chemieprozessen, zur Sterilisation (clean in place) und/oder zur Materialherstellung, zur Montage und/oder zum Folienschweißen von Dachfolien, zum Löten, in der Klebe- und Fügetechnik, insbesondere zum Erwärmen sogenannter Hotmelts, in der Medizintechnik, insbesondere zum Einsatz in Autoklaven, in der Desinfektion und/oder der Sterilisation, bei der Herstellung und/oder Verarbeitung und/oder Reparatur von hybriden Materialien, insbesondere in Verbund von GFK und/oder CFK mit Metallwerkstoffen und/oder anderen Materialien oder zur Herstellung sogenannter Organobleche, bei der Müllverbrennung, in Heizungssystemen für Gebäude und/oder Hallen, in Öfen insbesondere in einem Umluftsystem, oder beim Ersatz zum Heizen mit Gasflamme, insbesondere bei der Umstellung auf regenerative Energie durch Stromerzeugung oder auch in der Gießereitechnik (z.B. bei der Herstellung von Motorblöcken) genutzt werden. Sämtliche vorgenannten Anwendungen sind ebenfalls erfindungsgemäß.
  • Vorzugsweise übersteigen die Temperaturen des Gases in der Induktorkammer nicht die 600°C. Alternativ kann der Induktor auch aus Material sein, welches eine Temperatur mehr als 600°C aushält.
  • Die Temperaturen des Gases in der mit Suszeptormaterial zumindest teilweise gefüllten Hauptreaktionskammer kann bis zu 1600°C, vorzugsweise bis zu 2000 °C, erfolgen.
  • Als Gas im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind insbesondere auch Medien bezeichnet, welche bei Raumtemperatur einen anderen Aggregatzustand haben aber bei Temperaturen von zumindest mehr als 300°C, vorzugsweise mehr als 150°C, gasförmig sind.
  • Als elektrische Anschlüsse für den Induktor 15, 15' können vorteilhaft Hochleistungslitzen mit einer Betriebszulassung bis 600°C, insbesondere im thermischisolierten Zustand, genutzt werden.
  • Die Einstellung der Gastemperatur kann anhand eines Temperatursensors und/oder eines thermischen Durchflussmessgerätes erfolgen. Hierfür kann ein Sensor 26` oder 27' am Kerngehäuse 13' oder im Bereich der Ringkammer 19` angeordnet sein. Hierbei kann vorteilhaft ein Sensor in MEMS-Bauweise genutzt werden, welcher ich durch seine kompakte Bauweise auszeichnet. Geeignete Temperatur- und/oder Durchflussmessgeräte zur Bestimmung des GasDurchflusses auf Basis des thermischen Durchflusses können beispielsweise von den Schweizer Unternehmen MEMS AG oder der IST AG käuflich erworben werden. Diese Sensoren sind für Gase zumindest bis zu 400°C oder ggf. auch darüber hinaus ausgelegt.
  • Im Fall des Durchflussmessgerätes kann sowohl die Temperatur des Gases als auch die Durchflussmessung erfolgen.
  • Da der Suszeptor 14 je nach Bauweise und Material einen Staudruck aufbauen kann, empfiehlt es sich überdies, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung 10` ebenfalls einen Drucksensor 27' aufweist. Dieser kann beispielsweise in einem Einlaufbereich der Vorrichtung 10` angeordnet sein.
  • Die Vorrichtung 10` kann überdies im Bereich der Überleitungsdüse 23' einen Temperatursensor 29` aufweisen. Die Überleitungsdüse 23' oder der Temperatursensor 29` können austauschbar ausgebildet sein, so dass dieser Sensor 29` nach einmaliger oder mehrmaliger kurzer Verwendung mit der Gefahr eines Defekts aufgrund der hohen Hitzeentwicklung im Bereich der Überleitungsdüse unkompliziert ausgetauscht werden kann.
  • So können Gastemperatur in Abhängigkeit von der Leistung des Induktors und/oder des Zuleitungsdrucks des Mediums als Steuergrößen und ggf. der Art des Mediums für den Dauerbetrieb einmalig eingestellt werden. Bei einer Änderung der vorgenannter Steuergrößen oder des Mediums kann eine erneute Temperaturerfassung durch einen weiteren Temperatursensor erfolgen.
  • Die Temperatursensoren und/oder die Durchflusssensoren 26` und 28' können zur Kontrolle der Zuleitungsbedingungen bei bekannter Leistung zum Betrieb des Induktors 15' genutzt werden.
  • Eine nicht-dargestellte Steuer- und/oder Auswerteeinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10` kann zur Einstellung der Leistung des Induktors in Abhängigkeit von der Durchflussgeschwindigkeit und/oder des Mediumsdrucks zur Erzielung einer vorgegebenen Zieltemperatur genutzt werden. Hierfür ist eine entsprechende Kalibrierkurve in einem Datenspeicher der Steuer- und/oder Auswerteeinheit hinterlegt.
  • Diese Kalibrierkurve kann beispielsweise durch Messung an einer Modellvorrichtung mit einem hochtemperaturstabilen Sensor zur Bestimmung der Zieltemperatur im Auslassbereich der Modellvorrichtung oder aber durch eine Simulation der Prozessbedingungen bestimmt werden.
  • Insbesondere der Temperatursensor 26' in der Ringkammer 19' kann auch als Durchflussmessgerät ausgebildet sein. Die Ringkammer ermöglicht hierbei eine Strömungsgleichrichtung, so dass nur geringe Verwirbelungen auftreten. Der Temperatursensor 26' kann zur besseren Abführung der Sensordaten auch an oder in einer Wandung des Gehäuses 12' angeordnet sein, welche die Vorrichtung 10` zur Umgebung hin begrenzt.
  • Demgegenüber ist der Temperatursensor 28' näher an der Gasauslassöffnung 17' positioniert, allerdings hat das Gas durch Umströmung des Induktors auch höhere Tendenz zu Verwirbelungen und damit ein schlechteres Anströmverhalten. Beide Temperaturmessungen können die jeweiligen Nachteile zueinander kompensieren.
  • Es versteht sich, dass die vorgenannte Sensorik analog auch auf die Vorrichtung der Fig. 1, abgesehen vom Sensor 26` im Ringkanal 19', anwendbar ist.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst in einem ersten Schritt ein Zuleiten 1 von Gas, vorzugsweise unter Überdruck. Der Überdruck kann vorzugsweise zumindest 1,5 bar, besonders bevorzugt 2-12 bar, betragen.
  • Innerhalb der Vorrichtung erfolgt eine ein- oder mehrfache Umlenkung 2 des Gases in das Kerngehäuse 13 und durch den Suszeptor 14 hindurch.
  • Sodann erfolgt ein Durchströmen des Suszeptors. Innerhalb des Suszeptors 14 kommt es zur Erwärmung 4 des Gases. Anders als bei einer geradlinigen Führung durch ein Leitungssystem, wird in der vorliegenden Erfindung bewusst ein Druckverlust in Kauf genommen, um eine Durchströmung bei großer Kontaktfläche mit dem Suszeptormaterial und bei verringerter Durchflussgeschwindigkeit zu erreichen.
  • Schließlich erfolgt ein Ausleiten 3 des Gases aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hierbei weist zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit die Gasauslassöffnung 17 der Vorrichtung einen geringeren Querschnitt, vorzugsweise einen zumindest 2 mal geringeren Querschnitt, senkrecht zur Längsachse A der Vorrichtung 10 auf als der Querschnitt des Suszeptormaterials senkrecht zu der Längsachse A.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einer Vielzahl von Anwendungen, z.B. in der kunststoffverarbeitenden Industrie, eingesetzt werden. Es ist allerdings auch möglich die Vorrichtung an den Gaseinlass eines Ofens und/oder an dessen Umlaufleitung anzuordnen. Dies kann z.B. durch eine nicht-dargestellte Flanschverbindung erfolgen. Insofern ist nicht nur die erfindungsgemäße Vorrichtung, sondern auch die vorgenannten und nachfolgenden Verwendungen erfindungsgemäß.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fügen von Kunststoffteilen mittels Heißgas.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einbetten von Montage-Inserts in Kunststoffteile.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kleben und/oder Folienschweißen in der Verpackungstechnik.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzen von Materialien.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum direkten Anströmen und/oder Aufheizen einer Ofenkammer eines Ofens.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Backen, Kochen und/oder Sterilisieren insbesondere in der Lebensmitteltechnik und der Pharmazie.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Prozessgaserwärmung z.B. bei Epitaxieprozessen und/oder Plasmaverfahren, in der Motoren- und Generatorentechnik, in der Antriebstechnik, insbesondere der Luft- und/oder Raumfahrt, in Chemieprozessen.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Sterilisation (clean in place) von Prozessanlagen.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Materialherstellung.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Montage und/oder zum Folienschweißen von Dachfolien und/oder Dachpappe.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Löten.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kleben, insbesondere Schmelzkleben.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fügen von Bauteilen.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Medizintechnik, vorzugsweise zum Autoklavieren.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Desinfektion und/oder der Sterilisation von Materialien, Verarbeitungsvorrichtungen und/oder Behälter
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Herstellung und/oder Verarbeitung und/oder Reparatur von hybriden Materialien, insbesondere in Verbund von GFK und/oder CFK mit Metallwerkstoffen und/oder anderen Materialien oder zur Herstellung sogenannter Organobleche.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Müllverbrennung.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Heizungssystemen für Gebäude und/oder Hallen.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in oder an Öfen insbesondere in einem Umluftsystem, oder beim Ersatz zum Heizen mit Gasflamme, insbesondere bei der Umstellung auf regenerative Energie durch Stromerzeugung.
  • Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Gießereitechnik (z.B. bei der Herstellung von Motorblöcken).
    • Bezugszeichen
    • 1
    erster Schritt - Zuleiten
    2
    zweiter Schritt - Umlenkung
    4
    dritter Schritt - Erwärmen
    3
    vierter Schritt - Ausleiten
    10, 10'
    Vorrichtung
    11, 11'
    Gaseinlassöffnung
    12, 12'
    Gehäuses
    13,13`
    Kerngehäuse
    14, 14`
    Suszeptor
    15, 15'
    Induktor
    16, 16'
    Körper
    17, 17`
    Gasauslassöffnung
    18, 18'
    Mantelfläche
    19'
    Ringkammer
    20`
    Öffnung
    21'
    Stirnfläche
    22`
    180° Umleitung
    23'
    Überleitungsdüse
    24'
    Heizeinheit
    25, 25'
    Induktorkammer
    26`
    Temperatursensor und/oder Durchflusssensor
    27'
    Drucksensor
    28`
    Temperatursensor
    A
    Längsachse (Gehäuse)

Claims (15)

  1. Vorrichtung (10,10') zur Heißgaserzeugung umfassend ein Gehäuse (12,12'), einen Induktor (15,15') und einen Suszeptor (14,14'), welcher durch den Induktor (15,15') induktiv erwärmbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Suszeptor (14,14') ein Kerngehäuse (13,13') und ein darin angeordnetes poröses Suszeptormaterial aufweist, wobei
    das Gas innerhalb der Vorrichtung (10,10') auf einem Strömungsweg derart zwangsgeführt ist, dass das Suszeptormaterial auf dem Strömungsweg angeordnet ist.
  2. Vorrichtung (10,10') zur Heißgaserzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Suszeptormaterial als ein poröses elektrisch-leitfähiges Schaummaterial, als ein poröses elektrisch-leitfähiges Geflecht, als Granulat oder als ein poröses elektrisch-leitfähiges Vlies ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung (10,10') zur Heißgaserzeugung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaummaterial ein offenporiges Schaummaterial als ein Keramikschaum, ein Metallschaum, als Granulat, Sintermaterial, lose Schüttung und/oder ein Cermet-Schaum ausgebildet ist
  4. Vorrichtung (10,10') zur Heißgaserzeugung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Geflecht oder das Vlies aus Metall besteht.
  5. Vorrichtung (10,10') zur Heißgaserzeugung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg eine Induktorkammer (25,25') umfasst, in welcher der Induktor (15,15') angeordnet ist und durch welche das Gas geleitet wird.
  6. Vorrichtung (10,10') zur Heißgaserzeugung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kerngehäuse (13,13') rohrförmig ausgebildet ist und coaxial zu einer Mantelfläche (18,18') des Gehäuses (12,12') innerhalb des Gehäuses (12,12') angeordnet ist.
  7. Vorrichtung (10,10') zur Heißgaserzeugung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor (15,15') als Spule angeordnet ist, wobei der Suszeptor (14,14') als Spulenkern innerhalb der Spule angeordnet ist.
  8. Vorrichtung (10,10') zur Heißgaserzeugung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg eine Ringkammer (19') aufweist, welche coaxial zur Mantelfläche des Gehäuses und benachbart zur Induktorkammer (25,25') angeordnet ist, wobei die Ringkammer (19') in Durchströmungsrichtung vor der Induktorkammer (25,25) auf dem Strömungsweg angeordnet ist.
  9. Vorrichtung (10,10') zur Heißgaserzeugung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg eine ein- oder mehrfache Umlenkung um 180° aufweist.
  10. Vorrichtung (10,10') zur Heißgaserzeugung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10,10') zumindest einen Temperatursensor (26') zur Ermittlung der Mediumstemperatur innerhalb der Vorrichtung (10,10') aufweist.
  11. Vorrichtung (10,10') zur Heißgaserzeugung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10,10') zumindest einen Durchflusssensor (26') oder einen Drucksensor (27') zur Ermittlung der Durchflussgeschwindigkeit oder des Mediumsdrucks innerhalb der Vorrichtung (10,10') aufweist.
  12. Vorrichtung (10,10') zur Heißgaserzeugung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10,10) eine Steuer- und/oder Auswerteeinheit aufweist, welche ausgebildet ist zur Steuerung der Leistung des Induktors (15,15') anhand einer ermittelten Mediumstemperatur, einer Durchflussgeschwindigkeit und/oder eines Mediumsdrucks.
  13. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung (10,10') zur Heißgaserzeugung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
    i Zuleiten eines Mediumsstromes, insbesondere eines Gasstromes. vorzugsweise mit einem voreingestellten Mediumsdruck, in die Vorrichtung (10,10');
    ii Zuführen, insbesondere unter Umlenkung, des Mediumsstromes zu dem Suszeptor (14,14');
    iii Erwärmen des Mediumsstromes bei Durchleitung durch den Suszeptor (14,14') auf eine Zieltemperatur von mehr als 500°C unter Ausbildung eines Heißgasstromes; und
    iv Ausleiten des Heißgasstromes aus der Vorrichtung (10,10').
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgeleitete Gas auf eine Materialoberfläche, vorzugsweise eine Kunststofffläche geleitet wird, derart, dass die Materialoberfläche unter Einfluss des ausgeleiteten Gases zumindest bereichsweise schmilzt.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einstellung der Leistung des Induktors (15,15') durch die Steuer- und/oder Auswerteeinheit in Abhängigkeit von der Temperatur und zumindest einer weiteren Größe ausgesucht aus Durchflussgeschwindigkeit und/oder Druck vorgenommen wird.
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