Kochen mit Gas: Professor erhält Patent für flammenlosen Industrieofen

3. April 2023

Dieser Artikel wurde gemäß dem Redaktionsprozess und den Richtlinien von Science X überprüft. Die Redakteure haben die folgenden Attribute hervorgehoben und gleichzeitig die Glaubwürdigkeit des Inhalts sichergestellt:

faktengeprüft

Korrekturlesen

von Shane Nyman, University of Wisconsin Oshkosh

Pawel Olszewski, außerordentlicher Professor für Maschinenbautechnik an der University of Wisconsin Oshkosh, erhielt kürzlich ein US-Patent für seinen flammenlosen Prallofen, der im Teaching and Energy Research Industrial Lab (TERIL) auf dem Oshkosh-Campus entworfen und gebaut wurde.

Olszewski begann den Patentprozess bereits 2019 bei WiSys, der in Wisconsin ansässigen gemeinnützigen Organisation, die sich der Unterstützung von Erfindern beim Schutz ihres geistigen Eigentums widmet, und erhielt im Februar die Nachricht von der Genehmigung.

Die Erfindung trägt den Titel „Flammenloser Aufprallofen“ und trägt die Patentnummer US 11.585.601 B2, erteilt am 21. Februar.

Industrieöfen – wie die, die diese Kreation verbessert – werden für eine Vielzahl von Zwecken verwendet, einschließlich der Wärmebehandlung und dem Schmelzen von Materialien wie Stahl oder Aluminium. Zu den Vorteilen des flammenlosen Aufprallaufbaus gehören laut Olszewski eine schnellere Erwärmung zur Steigerung der Produktivität; weniger ausgestoßene Schadstoffe, da durch die Durchwärmung Stickoxide reduziert werden; und eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs durch Abgase bei niedrigeren Temperaturen.

Der neue Ofen sorgt dafür, dass Erdgas- und Luftstrahlen direkt auf das zu erhitzende Objekt einwirken und die Wärme im Wesentlichen durch Aufprallübertragung und nicht durch herkömmliche Strahlung und thermisch induzierte Konvektion übertragen wird.

Da die Luft und das Gas im Inneren des Ofens mit hoher Geschwindigkeit wirbeln – „wie ein riesiger Tornado“, erklärte Olszewski –, findet die chemische Reaktion, die extreme Hitze erzeugt, immer und überall statt.

Die Kammer, die 30 cm hoch, 30 cm breit und 30 cm tief ist, erreicht Temperaturen über 1.800 Grad Fahrenheit.

„Alles vermischt sich und das Gas trifft immer auf das Oxidationsmittel“, sagte er. „Wenn man also während des normalen flammenlosen Betriebs in den Ofen schaut, gibt es keine Flammen. Es gibt eine Verbrennung, aber keine Flammen. Erdgas oxidiert, es reagiert mit dem Sauerstoff, erzeugt Wärme, aber es gibt keine Flamme.“

Der Prototyp wurde im TERIL im dritten Stock des Halsey Science Center gebaut. Der Ofen ist das vierte einzigartige Industriesystem, das dort gebaut wird und zum Betrieb die anderen drei benötigt: Kühlen, Pumpen und Druckluft.

Die Idee geht auf die Zeit zurück, als Olszewski Postdoktorand an der University of Michigan war. Dort arbeitete er mit einfacheren flammenlosen Öfen. Die Ideen schwirrten ihm weiter durch den Kopf und als er 2014 an die UW Oshkosh kam, begannen er und seine Studenten mit der Entwicklung aller industriellen Systeme, die die Existenz des Ofens ermöglichten.

„Es gibt kein einzelnes Teil der Ausrüstung, das in dem Zustand gekauft wurde, in dem es sich befindet. Alles wurde als Komponente gekauft“, sagte er. „Wir haben alle Rahmen zugeschnitten, wir haben unsere eigenen Schaltschränke organisiert, alles hier inklusive der Software, die alle Systeme steuert.“

Als nächstes hofft Olszewski, dass ein lokales Unternehmen Interesse bekundet, damit die Idee über den einzelnen Prototyp hinaus wachsen kann. Er sagte, jedes Unternehmen, das Aluminium, Gusseisen, Stahl oder sogar Glas schmilzt, könne die Technologie nutzen. Es lässt sich auf mehr oder weniger jede Größe übertragen und bereits im Einsatz befindliche Öfen könnten nachgerüstet werden.

„Ich hoffe, dass es irgendwo hängen bleibt“, sagte er.

Mehr Informationen:Patentnummer US 11,585,601 B2: image-ppubs.uspto.gov/dirsearc … downloadPdf/11585601