AT395175B - CHAMBER STOVE WITH GAS RECOVERY - Google Patents
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- F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
- F27D7/04—Circulating atmospheres by mechanical means
Description
AT395 175 BAT395 175 B
Die Erfindung betrifft einen Kammerofen mit Gasumwälzung zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken mittels Konvektion, bei dem mit Gebläsen im Innern eines Behandlungsraumes abwechselnd Gasströme in entgegengesetzten Längsrichtungen des Behandlungsraumes erzeugbar sind, wobei in der außerhalb des Behandlungsraumes verlaufenden Gasströmung Einrichtungen zur thermischen Beeinflussung des Gasstromes angeordnet sind. Für Wärmebehandlungen von Metallen werden Öfen mitZwangskonvektion eingesetzt, wenn die Behandlungstemperaturen kleiner als etwa 750 °C sind. Handelt es sich hierbei um Stabmaterial mit Fertigungslängen von 6 m, 12 m oder länger, so werden entweder horizontale Durchlauföfen oder horizontale Kammeröfen eingesetzt. Kammeröfen sind vor allem dann vorteilhafter, wenn starke Produktionsschwankungen zu erwarten sind oder eine zu große Anzahl unterschiedlicher Wärmebehandlungen in ein und demselben Ofen durchzuführen sind. Bei einem Kammerofen wird mit Hilfe von Gebläsen im Behandlungsraum eine Gasströmung erzeugt, die außerhalb des Behandlungsraums auf eine gewünschte Temperatur erwärmt wird. Um Temperaturunterschiede zwischen den Enden des Behandlungsraumes und damitdes Behandlungsgutes nach Möglichkeit zu vermeiden, ist es bekannt, den Gasstrom von Zeit zu Zeit umzukehren. Die Umsteuerung kann hierbei sowohl zeitabhängig als auch temperaturabhängig vorgenommen werden.The invention relates to a chamber furnace with gas circulation for the heat treatment of metallic workpieces by means of convection, in which gas flows can be alternately generated in the interior of a treatment room with fans in opposite longitudinal directions of the treatment room, devices for thermal influencing of the gas flow being arranged in the gas flow running outside the treatment room. Forced metal convection ovens are used when the treatment temperatures are less than about 750 ° C. If it is rod material with production lengths of 6 m, 12 m or longer, either horizontal continuous furnaces or horizontal chamber furnaces are used. Chamber furnaces are particularly advantageous if large production fluctuations are to be expected or if too many different heat treatments are to be carried out in one and the same furnace. In a chamber furnace, a gas flow is generated with the aid of fans in the treatment room, which is heated to a desired temperature outside the treatment room. In order to avoid temperature differences between the ends of the treatment room and thus the material to be treated as far as possible, it is known to reverse the gas flow from time to time. The reversal can be carried out both time-dependent and temperature-dependent.
Bei bekannten Kammeröfen dieser Art wird das Umkehren der Strömungsrichtung in einem Fall durch Änderung der Drehrichtung eines Axialgebläses und in einem anderen Fall durch Ein· und Ausschalten verschiedener RadialgebläsebewiikLEinesolcheUmschaltungbzw.Ein-und Ausschaltungist wegenderGrößederAntriebsmotore mit einer entsprechenden Trägheit verbunden. Auch wird hierdurch die Größe der Gebläse von vornherein beschränkt.In known chamber furnaces of this type, reversing the direction of flow is in one case connected by changing the direction of rotation of an axial fan and in another case by switching various radial fans on and off, such as switching or switching on and off, depending on the size of the drive motors, with a corresponding inertia. This also limits the size of the fans from the outset.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kammerofen mit Gasumwälzung so zu gestalten, daß auch bei größeren Gebläseleistungen eine schnellere Umkehrung des Gasstromes im Behandlungsraum möglich ist und überdies die Strömungsgeschwindigkeiten auf einfache Weise regelbar sind. Weiterhin soll der Kammerofen geeignet sein, daß er außer mit atmosphärischer Luft auch mit Schutz- oder Reaktionsgas betrieben werden kann, um so eine Metalloxidation am Behandlungsgut zu vermeiden. Schließlich soll es möglich sein, von Zeit zu Zeit eventuelle Ablagerungen von Verunreinigungen, die mitdem Behandlungsgut in das Ofeninnere gelangen, leicht aus dem Kammerofen entfernen zu können.The invention has for its object to design a chamber furnace with gas circulation so that a faster reversal of the gas flow in the treatment room is possible even with larger blower capacities and moreover the flow rates can be regulated in a simple manner. Furthermore, the chamber furnace should be suitable for being able to be operated with protective or reaction gas in addition to atmospheric air, in order to avoid metal oxidation on the material to be treated. Finally, it should be possible, from time to time, to be able to easily remove any deposits of impurities which come into the interior of the furnace with the material to be treated from the chamber furnace.
Ausgehend von einem Kammerofen mit Gasumwälzung der eingangs beschriebenen Art wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Behandlungsraum langgestreckt ausgebildet ist und an seinen Enden durch Leit- und Verbindungselemente mit einem neben dem Behandlungsraum verlaufenden, nach außen geschlossenen Gaskanal verbunden ist, daß in der Nähe der Enden des Gaskanals in jeeiner Öffnung seiner Wandung die Saugseite wenigstens je eines nur in ein»’ Richtung rotierenden Gebläses, z. B. ein Radialgebläse, die einander gegenläufige Ströme erzeugen, angeschlossen ist, von denen jeweils die Druckseite der Gebläse an je eine Bypass-Leitung anschließt, deren anderes Ende in den Gaskanal mündet, und daß zum einen in jeder Bypass-Leitung ein Absperr- und Regelorgan und zum anderen im Gaskanal in bezug auf die Strömungsrichtung der zugehörigen Bypass-Leitung vor deren Einmündung in den Gaskanal ein Abspenorgan angeordnet ist.Starting from a chamber furnace with gas circulation of the type described above, the object is achieved according to the invention in that the treatment room is elongated and is connected at its ends by guiding and connecting elements to a gas channel running next to the treatment room and which is closed to the outside, in that Near the ends of the gas channel in each opening of its wall, the suction side of at least one fan rotating only in one direction, e.g. B. a radial fan, which produce opposing currents, is connected, each of which connects the pressure side of the fan to a bypass line, the other end of which opens into the gas channel, and that on the one hand in each bypass line a shut-off and Regulator and on the other hand in the gas channel with respect to the flow direction of the associated bypass line before its confluence in the gas channel is arranged a release member.
Aus der DE-Al 32 11 412 ist eine Einrichtung zum Umwälzen und Kühlen von Schutzgas bekannt, die unmittelbar an einen Durchlaufofen zum Wärmebehandeln der Werkstücke anschließt. Demgegenüber betrifft die vorliegende Erfindung die Gasumwälzung im Kammerofen selbst; es liegen somit unterschiedliche Problemstellungen und demgemäß unterschiedliche Lösungen vor.From DE-Al 32 11 412 a device for circulating and cooling protective gas is known, which connects directly to a continuous furnace for the heat treatment of the workpieces. In contrast, the present invention relates to gas circulation in the chamber furnace itself; there are therefore different problems and, accordingly, different solutions.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eignen sich als Absperr· und Regelorgane Schieb» oder Drehklappen, wobei beide Arten in der Bypass-Leitung sowohl zum vollständigen Absperren als auch zum stufenlosen Regeln des Gasstromes eingesetzt werden.According to an advantageous embodiment of the invention, sliding or rotary flaps are suitable as shut-off and regulating devices, both types being used in the bypass line both for complete shut-off and for continuously regulating the gas flow.
Um den Gasstrom auch über den Querschnitt des Behandlungsraumes möglichst mit gleicher Intensität zu verteilen, ist es vorteilhaft, an den Enden des Behandlungsraumes Leit- bzw. Umlenkbleche unterschiedlicher Größe bzw. Gestaltung anzubringen, die einen von der Seite der kürz»en Strömungsbahn bis zur Seite d» längeren Strömungsbahn entsprechend abfallenden Strömungswiderstand verursachen.In order to distribute the gas flow over the cross-section of the treatment room as evenly as possible, it is advantageous to attach baffles of different sizes or designs to the ends of the treatment room, one from the side of the short flow path to the side d »cause a longer flow path to decrease the flow resistance accordingly.
Das Ofengehäuse ist vorteilhafterweise so ausgebildet, daß es sowohl für Vakuumbehandlungen als auch Üb»druckbehandlungen geeignet istThe furnace housing is advantageously designed such that it is suitable for both vacuum treatments and pressure treatments
Das entscheidende Problem, eine schnellere Umschaltung des Gasstromes zu erreichen, hat die Erfindung dadurch gelöst, daß sie zwei ständig laufende Gebläse einsetzt, die über Bypass-Leitungen und entsprechendeRegel-organe hinsichtlich des erzeugten Gasstromes so schaltbar sind, daß nur jeweils eines der beiden Gebläse für die Erzeugung des Gasstromes innerhalb des Nutzraumes im Einsatz ist. Das andere, vom Gasstromkreislauf abgetrennte Gebläse läuft weiter, ist aber nicht belastet, d. h. es arbeitet im Leerlauf. Die Umkehrung des Gasstromes im Behandlungsraum wird allein durch entsprechende Einstellung der Absperr· und Regelorgane bewirkt Das Absperr- und Regelorgan, welches in der jeweils in Betrieb befindlichen Bypass-Leitung sitzt dient hierbei zugleich als Regelorgan zur Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit.The decisive problem of achieving a faster changeover of the gas flow has been solved by the invention in that it uses two constantly running fans which can be switched via bypass lines and corresponding regulating organs with respect to the gas flow generated so that only one of the two fans is used is used to generate the gas flow within the usable space. The other blower, which is disconnected from the gas flow circuit, continues to run but is not loaded, i.e. H. it works idle. The reversal of the gas flow in the treatment room is effected solely by appropriate adjustment of the shut-off and control elements. The shut-off and control element, which is located in the bypass line in operation, also serves as a control element for controlling the flow rate.
Nach d» weiter vorgesehenen Ausgestaltung des Ofengehäuses als druckdichtes Gehäuse kann der Kammerofen -2-According to the further design of the furnace housing as a pressure-tight housing, the chamber furnace -2-
AT 395175 B zum einen für Vakuum- und zum anderen auch für Überdruckbehandlungen eingesetzt werden.AT 395175 B can be used on the one hand for vacuum and on the other hand for overpressure treatments.
Um Ablagerungen möglichst leicht und schnell entfernen zu können, sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung Behandlungsraum, endseitige Leit· und Varbindungselemente, Gaskanal und eine alles umschließende Wärmedämmung in einem separaten, aus dem Ofengehäuse herausziehbaren Innengehäuse eingebaut. Ablagerungen S sind in erster Linie die Folge von Verunreinigungen auf der Oberfläche des Behandlungsgutes, welche während desIn order to be able to remove deposits as easily and quickly as possible, according to a further embodiment of the invention, the treatment room, end-side guide and pre-binding elements, gas channel and all-round thermal insulation are installed in a separate inner housing which can be pulled out of the furnace housing. Deposits S are primarily the result of contamination on the surface of the material to be treated, which during the
Behandlungsvorganges abdampfen und außerhalb der Wärmedämmung kondensieren.Steam off the treatment process and condense outside the thermal insulation.
Ein Kammerofen mit den Markmalen der Erfindung eignet sich überdies in besonderer Weise für eine automatische Steuerung. Bei einer solchen Steuerung kann durch Berücksichtigung der altsprechenden Parameter auch erreicht werden, daß leichte und schwäre Chargen mit praktisch gleichem Temperatur-Zeit-Verlauf gefahren 10 werden können.A chamber furnace with the features of the invention is also particularly suitable for automatic control. With such a control, taking into account the old-fashioned parameters, it can also be achieved that light and heavy batches can be run with practically the same temperature-time profile.
Ein Ausführungsbeispiel eines Kammerofens nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert Es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt des Kammerofens, Fig. 2 einen Querschnitt in da Ebene der Linie (I-I) der Fig. 1 und Fig. 3 einen weitaen Axialschnitt des Kammerofens in einem anderen Betriebszustand der Gebläse. 15 Der Kammerofen ist außen von einem langgestreckten, zylindrischen Druckbehälta (1) umschlossen, der in herkömmlicherWeise mit Wasser gekühltwild. An seinen Enden befinden sichabnehmbareTüren(2),die als flacher Topf ausgebildet sind und an ihren Rändern an einen Ringrand (3) des Druckbehälters (1) unter Zwischenschaltung einer geeigneten Dichtung druckdicht anliegen. An da Unterseite des Druckbehälters (1) befindet sich ein Sockel, mit dem da Kammerofen auf dem Boden oder einem Fundament ruht 20 Im Innern des Drackbehälters (1) befindet sich ein herausnehmbarer Einsatz (4) mit etwa rechteckigemAn embodiment of a chamber furnace according to the invention is shown schematically in the drawing and is explained in more detail below. FIG. 1 shows an axial section of the chamber furnace, FIG. 2 shows a cross section in the plane of line (II) of FIGS. 1 and 3 a wide axial section of the chamber furnace in another operating state of the blower. 15 The chamber furnace is enclosed on the outside by an elongated, cylindrical pressure vessel (1) which is conventionally cooled with water. At its ends there are removable doors (2) which are designed as flat pots and which are pressure-tight at their edges against an annular rim (3) of the pressure vessel (1) with the interposition of a suitable seal. On the underside of the pressure vessel (1) there is a base with which the chamber furnace rests on the floor or on a foundation 20. Inside the drain vessel (1) there is a removable insert (4) with an approximately rectangular shape
Querschnitt An der Wandung dieses Einsatzes ist eine geeignete Wärmedämmschicht (5) angebracht. Der Innenraum des Einsatzes ist durch eine Trennwand (6) in einen unteren Nutzraum (7) für die Aufnahme des Behandlungsgutes und einen darüberliegenden Gaskanal (8) unterteilt An den Stimenden des Nutzraumes (7), der sich nicht über die ganze axiale Länge des Einsatzes (4) erstreckt sind Gasleit- und Verbindungsbleche (9) 23 vorgesehen, die eine Verbindung zu dem auf der anderen Seite der Trennwand (6) befindlichen Gaskanal (8) hersteilen. Der Gaskanal (8) enthält einen mittleren Abschnitt und zwei Endabschnitte (10) mit geringerer Höhe als der mittlere Abschnitt.Cross-section A suitable thermal insulation layer (5) is attached to the wall of this insert. The interior of the insert is divided by a partition (6) into a lower usable space (7) for receiving the material to be treated and an overlying gas channel (8). At the ends of the usable space (7), which does not extend over the entire axial length of the insert (4) extends gas guide and connecting plates (9) 23 are provided, which establish a connection to the gas channel (8) located on the other side of the partition (6). The gas channel (8) contains a central section and two end sections (10) with a lower height than the central section.
Neben jedem Endabschnitt (10) befindet sich in dem Zwischenraum zwischen dem Endabschnitt und der Wandung des Einsatzes (4) eine Bypass-Leitung (11), die am inneren Ende des Endabschnittes (10) in den mittleren 30 Abschnitt des Gaskanals (8) mündet An eine Öffnung in der Zwischenwand zwischen dem Endabschnitt (10) und der Bypass-Leitung (11) ist die Saugseite eines Radialgebläses (12) angeschlossen, dessen Antriebsmotor (13) außerhalb des Druckbehälters (1) sich befindet und hier von einer Motorhaube (14) umschlossen ist Für das Absperren oder Verändern des Durchtrittsquerschnittes der Bypass-Leitung (11) ist ein Schieber (15) vorgesehen, dessen Absperrelement in der Ruhestellung in den Endabschnitt (10) des Gaskanals hineinragt. Die 35 Betätigungsstange des Schiebers (15) ist aus dem Druckbehälter (1) nach außen geführt und hier mit einem geeigneten Antrieb verbunden. Daneben befindet sich ein weiterer Absperrschieber (16), der dazu dient, den Endabschnitt (10) des Gaskanals abzusperren oder freizugeben. Für die Kühlung des Gasstromes ist im mittleren Abschnitt des Gaskanals (8) ein ein- und ausfahrbarer Wärmetauscher (17) vorgesehen, der aus der in Fig. 1 am linken Ende des Kammerofens dargestellten Betriebsstellung in 40 eine außerhalb des Gaskanals (8) liegende Ruhestellung (und umgekehrt) bewegbar ist, in der er sich im Innern einesIn addition to each end section (10), there is a bypass line (11) in the space between the end section and the wall of the insert (4) which opens into the middle 30 section of the gas channel (8) at the inner end of the end section (10) The suction side of a radial blower (12) is connected to an opening in the intermediate wall between the end section (10) and the bypass line (11), the drive motor (13) of which is located outside the pressure vessel (1) and here of a hood (14 ) is enclosed For shutting off or changing the passage cross section of the bypass line (11), a slide (15) is provided, the shut-off element of which projects into the end section (10) of the gas channel in the rest position. The 35 actuating rod of the slide (15) is led out of the pressure vessel (1) and connected here with a suitable drive. Next to it is a further gate valve (16), which is used to shut off or release the end section (10) of the gas channel. For the cooling of the gas flow, a retractable and extendable heat exchanger (17) is provided in the central section of the gas channel (8), which, from the operating position shown in FIG. 1 at the left end of the chamber furnace in 40, shows a rest position outside the gas channel (8) (and vice versa) is movable, in which he is inside one
Gehäuses (18) befindet Die Betätigung des Wärmetauschers (17) erfolgt mit einem Betätigungszylinder (19). Dieser Wärmetauscher kann beispielsweise aus wassergekühlten Rippenrohren zusammengesetzt sein.Housing (18) is located The actuation of the heat exchanger (17) takes place with an actuating cylinder (19). This heat exchanger can be composed, for example, of water-cooled finned tubes.
Die bislang beschriebenen Elemente, die bei dem Ausführungsbeispiel in bezug auf diezeichnerischeDarstellung am linken Ende des Kammerofens sich befinden, sind in gleicher Weise in spiegelbildlicher Anordnung am rechten 45 Ende des Kammerofens vorgesehen. Sie sind hier mit den gleichen Bezugszahlen mit dem Zusatz „a“ bezeichnet. Anders als das Radialgebläse (12) erzeugt das Radialgebläse (12a) im Gaskanal eine Gasströmung in entgegengesetzter Richtung, d. h. - bezogen auf die Darstellung in Fig. 1 - von rechts nach links. Bei beiden Gebläsen ist das Flügelrad von einem Spiralgehäuse umgeben, welches den erzeugten Gasstrom auf der Druckseite in die gewünschte Richtung lenkt 50 Für das Erwärmen des Gasstromes sind im mittleren Abschnitt des Gaskanals (8) quer zur Strömungsrichtung verlaufende Heizelemente (20) vorgesehen, bei denen es sich vorzugsweise um gasbeheizte Strahlrohre handelt die von außen durch Einbaustutzen (21) (Fig. 2) in das Innere einsetzbar sind und in den Stutzen auch gehalten sind. Es können aber auch elektrisch beheizte Stäbe hierfür eingesetzt werden.The elements described so far, which in the exemplary embodiment are located at the left end of the chamber furnace in relation to the illustration, are likewise provided in a mirror-image arrangement at the right end of the chamber furnace. They are identified by the same reference numbers with the suffix "a". Unlike the radial blower (12), the radial blower (12a) generates a gas flow in the opposite direction in the gas duct. H. - Based on the representation in Fig. 1 - from right to left. In both fans, the impeller is surrounded by a spiral housing, which directs the gas flow generated on the pressure side in the desired direction 50 For heating the gas flow, heating elements (20) are provided in the central section of the gas channel (8), in which the heating elements (20) are provided it is preferably gas-heated jet pipes which can be inserted into the interior from the outside through built-in sockets (21) (FIG. 2) and are also held in the sockets. However, electrically heated rods can also be used for this.
Um eine gleichmäßige Verteilung des Gasstromes über den Querschnitt des Nutzraumes (7) in senkrechter 55 Richtung zu erreichen, sind an den Stimenden des Nutzraumes (7) Leit- bzw. Umlenkbleche (22) unterschiedlicherIn order to achieve a uniform distribution of the gas flow over the cross section of the usable space (7) in a vertical direction, guide or deflection plates (22) are different at the ends of the usable space (7)
Größe bzw. Gestaltung und/oder Anordnung angebrachtSize or design and / or arrangement attached
Der Kammerofen ist wie folgt benutzbar: -3-The chamber furnace can be used as follows: -3-
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