CH653366A5

CH653366A5 - ARRANGEMENT FOR CONTROLLING A MEDIUM CURRENT WITHIN A ROOM.

Info

Publication number: CH653366A5
Application number: CH1596/83A
Authority: CH
Inventors: Dieter Dipl-Ing Warga
Original assignee: Mahler Dienstleistung
Priority date: 1982-03-27
Filing date: 1983-03-23
Publication date: 1985-12-31
Also published as: GB8307501D0; IT1203700B; GB2120280B; IT8320121A0; DE3211412A1; JPS58174521A; GB2120280A; FR2524172A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung eines innerhalb eines Raumes umgewälzten Mediumstroms nach Richtung und/oder Menge mit durch eine Medium-Zirkulationsleitung verbundenen Ein- und Ausführöffnungen für das im Raum umgewälzte Medium sowie mit wenigstens einem Ausgang des Raumes, aus dem ein Teil des Mediums austritt. The invention relates to an arrangement for controlling a medium flow circulated within a room according to direction and / or quantity with inlet and outlet openings connected by a medium circulation line for the medium circulated in the room and with at least one exit of the room from which part of the medium exit.

Derartige Anordnungen werden beispielsweise in Kühlvorrichtungen benötigt, die ihrerseits einem an seiner Ein-und Auslassseite offenen Durchlaufofen zum Wärmebehandeln von Werkstücken unter einem mit Aussenluft verbrennbaren Schutzgas nachgeschaltet sind, wobei das Schutzgas an der Werkstück-Einlassöffnung des Ofens und der Werkstück-Auslassöffnung der Kühlvorrichtung Flammenschleier bildet und eine Einrichtung zum Umwälzen und Kühlen des Schutzgases vorgesehen ist. Such arrangements are required, for example, in cooling devices, which in turn are connected downstream of a continuous furnace which is open on its inlet and outlet sides for heat treatment of workpieces under a protective gas which is combustible with outside air, the protective gas at the workpiece inlet opening of the furnace and the workpiece outlet opening of the cooling device having flame curtains forms and a device for circulating and cooling the protective gas is provided.

Bei einer bekannten Kühlvorrichtung der letztgenannten Art wird die Richtung des die Kühlvorrichtung durchströmenden, umgewälzten Schutzgases durch an den Eintrittsstellen dieses Gases in die Kühlvorrichtung angeordnete Leitbleche in Abhängigkeit von der Temperatur des beim Austritt aus der Kühlvorrichtung unter Zufuhr von Aussenluft verbrannten Schutzgases geregelt. In a known cooling device of the latter type, the direction of the circulating protective gas flowing through the cooling device is regulated by baffles arranged at the entry points of this gas into the cooling device as a function of the temperature of the protective gas burned when it leaves the cooling device while supplying outside air.

Mit solchen Leitblechen ist eine wirksame Beeinflussung des Mediumstroms, insbesondere bei kleinen Verstellwinkeln der Leitbleche, häufig nicht möglich. Darüber hinaus sind derartige Leitbleche sperrig, so dass ihr Einbau aus konstruktiven Gründen oft nicht möglich ist. With such baffles, it is often not possible to influence the medium flow effectively, especially when the baffles are adjusted at small angles. In addition, such baffles are bulky, so that their installation is often not possible for design reasons.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemässe Steueranordnung vorzuschlagen, die ohne Verwendung von Leitblechen funktionsfähig ist. It is the object of the invention to propose a generic control arrangement which can function without the use of guide plates.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, According to the invention, the object is achieved by

dass den Ein- oder Ausführöffnungen des Raumes Ventilglieder zugeordnet und diese Ventilglieder in Abhängigkeit von der aus dem Ausgang des Raumes austretenden Mediummenge betätigt sind. that valve members are assigned to the inlet or outlet openings of the room and these valve members are actuated as a function of the quantity of medium emerging from the outlet of the room.

Obwohl die erfindungsgemässe Anordnung vorzugsweise bei Durchlauföfen zum Wärmebehandeln von Werkstük-ken mit nachgeschalteter Kühlzone Anwendung findet, ist sie jedoch hierauf nicht beschränkt. Sie eignet sich generell zur Steuerung umgewälzter Mediumströme in beliebigen Räumen, Kammern und Behältern, wobei das Medium in-kompressibel oder kompressibel, d.h. insbesondere eine Flüssigkeit oder ein Gas sein kann. Although the arrangement according to the invention is preferably used in continuous furnaces for the heat treatment of workpieces with a downstream cooling zone, it is not restricted to this. It is generally suitable for the control of circulated medium flows in any rooms, chambers and containers, the medium being incompressible or compressible, i.e. in particular can be a liquid or a gas.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung, auf welcher eine Steueranordnung für einen innerhalb eines Raumes umgewälzten Mediumstrom dargestellt ist, der weiteren Erläuterung. The following description of preferred embodiments of the invention serves in conjunction with the accompanying drawing, on which a control arrangement for a circulated medium flow within a room, for further explanation.

Eine Kühlvorrichtung für einen an der Ein- und Auslassseite offenen Durchlaufofen zum Wärmebehandeln von Werkstücken unter einem mit Aussenluft verbrennbaren Schutzgas ist aus der DE-PS 26 Ol 658 bekannt. Dort bildet das Schutzgas an der Werkstück-Einlassöffnung des Ofens und der Werkstück-Auslassöffnung der Kühlzone Flammenschleier und es ist eine Einrichtung zum Umwälzen und Kühlen des Schutzgases in der Kühlvorrichtung vorgesehen. A cooling device for a continuous furnace open on the inlet and outlet sides for the heat treatment of workpieces under a protective gas combustible with outside air is known from DE-PS 26 Ol 658. There, the protective gas forms flame curtains at the workpiece inlet opening of the furnace and the workpiece outlet opening of the cooling zone and a device for circulating and cooling the protective gas is provided in the cooling device.

Eine derartige Kühlvorrichtung ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt. Der die eigentliche Kühlzone um-schliessende Raum 1 weist einen Eingang 2 für zu kühlende Werkstücke und einen Ausgang 3 für die gekühlten Werkstücke auf. Diese (nicht dargestellten) Werkstücke werden mittels einer Fördervorrichtung durch die Kühlzone hindurch geführt. Am Eingang 2 schliesst die Kühlzone unmittelbar an einen Durchlaufofen zum Wärmebehandeln der Werkstücke an, wobei die erwähnte Fördereinrichtung in der Regel sowohl diesen Ofen als auch die Kühlzone durchläuft. Such a cooling device is shown schematically in the drawing. The space 1 surrounding the actual cooling zone has an inlet 2 for workpieces to be cooled and an outlet 3 for the cooled workpieces. These workpieces (not shown) are guided through the cooling zone by means of a conveyor device. At the entrance 2, the cooling zone directly adjoins a continuous furnace for the heat treatment of the workpieces, the conveyor device mentioned generally passing through both this furnace and the cooling zone.

Die Öffnungsquerschnitte von Ein- und Ausgang 2, 3 sind so bemessen, dass ein brennbares Schutzgas, beispielsweise Wasserstoff, welches die behandelten Werkstücke vor Oxidation schützt, am Ausgang 3 ins Freie und am Eingang 2 in den Durchlaufofen eintreten kann. Das in den Durchlaufofen eintretende Schutzgas wird an dessen Werkstück-Eingangsöffnung in einem Flammenschleier verbrannt, um den Eintritt schädlicher Aussenluft zu verhindern. Dasselbe findet am Ausgang 3 statt. Bei A neu zugeführtes Schutzgas ersetzt den verbrannten Anteil. The opening cross sections of the inlet and outlet 2, 3 are dimensioned such that a flammable protective gas, for example hydrogen, which protects the treated workpieces from oxidation, can enter the outside at the outlet 3 and the continuous furnace at the inlet 2. The protective gas entering the continuous furnace is burned in a flame curtain at its workpiece inlet opening in order to prevent harmful outside air from entering. The same thing happens at exit 3. At A newly supplied shielding gas replaces the burned portion.

Das Schutzgas wird innerhalb des Raumes 1 ständig umgewälzt. Hierzu weist der Raum 1 bei dem auf der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Ausführöffnungen 4, 5 und eine Einführöffnung 6 auf, die durch eine Medium- oder Schutzgas-Zirkulations-leitung 10 miteinander verbunden sind. In der Leitung 10 befindet sich eine Pumpe 9, welche die Umwälzung bewirkt. Die Leitung 10 kann ausserdem eine (nicht dargestellte) Kühleinrichtung für das umgewälzte Medium enthalten. The protective gas is constantly circulated within the room 1. For this purpose, the room 1 in the exemplary embodiment shown schematically in the drawing has two outlet openings 4, 5 and an insertion opening 6, which are connected to one another by a medium or protective gas circulation line 10. In the line 10 there is a pump 9, which causes the circulation. The line 10 can also contain a cooling device (not shown) for the circulated medium.

Die Öffnungen 4, 5 liegen beidseits der Öffnung 6, vorzugsweise symmetrisch hierzu. In Strömungsrichtung unmittelbar hinter den Ausführöffnungen 4, 5 sind in der Zirkulationsleitung 10 Ventilglieder 7, 8 vorgesehen, die durch Stellmotore 18 bzw. 19 betätigbar sind. Das im Raum 1 The openings 4, 5 are on both sides of the opening 6, preferably symmetrically thereto. In the flow direction immediately behind the outlet openings 4, 5, 10 valve members 7, 8 are provided in the circulation line, which can be actuated by servomotors 18 and 19, respectively. That in room 1

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

56 56

3 3rd

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befindliche Medium wird über die Öffnungen 4, 5 abgesaugt und fliesst über die offenen Ventilglieder 7, 8, die Pumpe 9 (gegebenenfalls eine Kühlvorrichtung) durch die Leitung 10 und die Einführöffnung 6 wieder in den Raum 1. located medium is sucked off through the openings 4, 5 and flows via the open valve members 7, 8, the pump 9 (possibly a cooling device) through the line 10 and the inlet opening 6 back into the room 1.

Der Vorgang kann auch in umgekehrter Richtung stattfinden, wobei die Einführöffnung 6 zur Ausführöffnung und die Ausführöffnungen 4, 5 zu Einführöffnungen werden. The process can also take place in the opposite direction, the insertion opening 6 becoming the discharge opening and the discharge openings 4, 5 becoming insertion openings.

Das durch die Einführöffnung 6 einströmende Medium teilt sich entsprechend der Druckverteilung in Ströme jeweils gleicher Menge auf, die durch die Pfeile 11, 12 angedeutet sind. Das durch die Ausführöffnungen 4, 5 ausströmende Medium setzt sich aus Strömen zusammen, welche durch die Pfeile 13, 14 bzw. 15, 16 angedeutet sind. The medium flowing in through the inlet opening 6 is divided into flows of the same amount, which are indicated by the arrows 11, 12, in accordance with the pressure distribution. The medium flowing out through the outlet openings 4, 5 is composed of flows which are indicated by the arrows 13, 14 and 15, 16, respectively.

Werden über die Öffnungen 4, 5 gleiche Mediummengen abgesaugt, so muss die Menge 11 gleich der Menge 14 und die Menge 12 gleich der Menge 15 sein. Dies bedeutet, dass die Mengen 13 und 16 gleich Null sind und zwischen Eingang 2 und Ausgang 3 keine Strömung stattfindet. If equal amounts of medium are sucked off through the openings 4, 5, the amount 11 must be equal to the amount 14 and the amount 12 must be equal to the amount 15. This means that quantities 13 and 16 are zero and there is no flow between inlet 2 and outlet 3.

Wird das Ventilglied 8 geschlossen, so muss die gleiche Menge Medium, die durch die Öffnung 6 einströmt, durch die Öffnung 4 abgesaugt werden. Da aber die Menge 11 gleich der Menge 14 ist, muss die ergänzende Menge 13 durch den Eingang 2 angesaugt werden. Die Menge 12, die nicht durch die Öffnung 5 angesaugt wird, fliesst durch den Ausgang 3 ab. Auf diese Weise entsteht ein Durchfluss oder Mediumstrom durch den Raum 1 vom Eingang 2 zum Ausgang 3. If the valve member 8 is closed, the same amount of medium flowing in through the opening 6 must be sucked out through the opening 4. However, since the quantity 11 is equal to the quantity 14, the supplementary quantity 13 must be sucked in through the inlet 2. The amount 12 that is not sucked in through the opening 5 flows out through the outlet 3. This creates a flow or medium flow through space 1 from input 2 to output 3.

Wird umgekehrt das Ventilgllied 8 geöffnet und das Ventilglied 7 geschlossen, so entsteht ein Mediumstrom in entgegengesetzter Richtung vom Ausgang 3 zum Eingang 2 hin. Conversely, if the valve member 8 is opened and the valve member 7 is closed, a medium flow occurs in the opposite direction from the outlet 3 to the inlet 2.

Durch entsprechendes Regeln der durch die Öffnungen 4, 5 abgesaugten Mediummenge aufgrund entsprechender Betätigung der Ventilglieder 7, 8 (über die Stellmotore 18, 19) besteht die Möglichkeit, innerhalb der Kammer 1 einen variablen Mediumstrom vom Eingang 2 zum Ausgang 3 oder in umgekehrter Richtung herzustellen. By appropriately regulating the amount of medium sucked through the openings 4, 5 due to the corresponding actuation of the valve members 7, 8 (via the actuators 18, 19), it is possible to produce a variable medium flow from the inlet 2 to the outlet 3 or in the opposite direction within the chamber 1 .

Wird die Menge des am Ausgang 3 ausstretenden Mediums messtechnisch durch einen Fühler 17 erfasst, so können zur Einhaltung eines bestimmten Strömungs-Sollwertes die Ventilglieder 7 und 8 mittels der auf den Fühler 17 ansprechenden Stellmotoren 18, 19 automatisch betätigt werden. If the quantity of the medium escaping at the outlet 3 is measured by a sensor 17, the valve elements 7 and 8 can be automatically actuated by means of the servomotors 18, 19 responding to the sensor 17 in order to maintain a specific flow setpoint.

Die beschriebene Steueranordnung findet, wie gesagt, The control arrangement described takes place, as I said,

bevorzugt Anwendung bei Durchlauföfen mit anschliessender Kühlzone zur Wärmebehandlung von Werkstücken. preferred application in continuous furnaces with a subsequent cooling zone for heat treatment of workpieces.

Um die im Öfen und in der Kühlzone befindlichen heis-sen Werkstücke von dem oxidierenden Einfluss der Luft 5 zu schützen, ist es notwendig, dass Ofeneingang und Kühlzonenausgang 3 ständig durch einen Schutzgasstrom bestimmter Menge abgedeckt sind, wobei das austretende Schutzgas unter Zufuhr von Aussenluft in einem Flammenschleier verbrannt wird (vgl. die genannte DE-PS 26 01658). io Die austretende Schutzgasmenge kann sehr leicht durch äussere oder innerhalb des Ofens verursachte Störungen vergrössert oder verkleinert werden. Im letzteren Falle, nämlich bei zu kleiner austretender Schutzgasmenge, was einem unzureichend abgedeckten Kühlzonenausgang 3 ent-15 spricht, besteht die Gefahr des Lufteinbruchs in die Kühlzone und der Oxidation der noch nicht ausreichend gekühlten Werkstücke. In order to protect the hot workpieces located in the furnace and in the cooling zone from the oxidizing influence of the air 5, it is necessary that the furnace inlet and the cooling zone outlet 3 are constantly covered by a protective gas flow of a certain amount, the emerging protective gas being supplied with outside air in a flame curtain is burned (cf. the aforementioned DE-PS 26 01658). io The amount of shielding gas that escapes can easily be increased or decreased due to external or internal faults. In the latter case, namely if the amount of shielding gas escaping is too small, which corresponds to an insufficiently covered cooling zone outlet 3, there is a risk of air entering the cooling zone and oxidation of the not yet adequately cooled workpieces.

Mit Hilfe der beschriebenen Steueranordnung kann das Eindringen schädlicher Aussenluft durch entsprechende 20 Regelung der Grösse des am Ausgang 3 austretenden Schutzgasstromes verhindert werden. Hierzu wird (in an sich bekannter und deshalb nicht dargestellter Weise) in einem an den Ausgang 3 anschliessenden Abgaskanal ein die dort herrschende Temperatur abfühlender Fühler 17 25 angeordnet, welcher die Temperatur des im Flammenschleier am Ausgang 3 verbrannten Schutzgases abfühlt. Die Temperatur des Gemisches aus Abgas und Luft richtet sich nach der Menge der zugeführten Luft, dem Heizwert des Schutzgases und der verbrannten Schutzgasmenge. Da jedoch die 30 zur Erzeugung des Flammenschleiers zugeführte Luftmenge und der Heizwert des Schutzgases konstant sind, ist die im Abgaskanal gemessene Temperatur ein Mass für die durch den Ausgang 3 austretende Schutzgasmenge. Somit kann die austretende Schutzgasmenge durch Abfühlen dieser Temperatur mittels des Fühlers 17 und der hierdurch gesteuerten Stellmotore 18, 19, die ihrerseits wiederum auf die Ventilglieder 7, 8 einwirken, geregelt werden. With the help of the described control arrangement, the penetration of harmful outside air can be prevented by corresponding regulation of the size of the protective gas stream emerging at the outlet 3. For this purpose, a sensor 17 25, which senses the temperature prevailing there, is arranged (in a manner known per se and therefore not shown) in an exhaust gas duct which connects to the outlet 3 and which senses the temperature of the protective gas burned in the flame curtain at the outlet 3. The temperature of the mixture of exhaust gas and air depends on the amount of air supplied, the calorific value of the shielding gas and the amount of shielding gas burned. However, since the amount of air supplied to generate the flame curtain and the calorific value of the protective gas are constant, the temperature measured in the exhaust duct is a measure of the amount of protective gas emerging through the outlet 3. The amount of protective gas escaping can thus be regulated by sensing this temperature by means of the sensor 17 and the servomotors 18, 19 controlled thereby, which in turn act on the valve members 7, 8.

Der im Voranstehenden beschriebene, am Ausgang 3 und am Eingang eines (nicht dargestellten) Ofens auftreten-40 de Flammenschleier ist nicht unbedingt erforderlich. Er kann auch, z.B. bei Verwendung von Stickstoff als Schutzgas, durch ausströmendes, nicht brennendes Schutzgas ersetzt werden, das ebenfalls ein Eindringen von Aussenluft verhindert. Der Fühler 17 braucht nicht unbedingt ein Tem-45 peraturfühler zu sein. Er kann die am Ausgang 3 herrschende Grösse der Schutzgasströmung auch durch andere Messmittel erfassen, beispielsweise durch Strömungsmesser. The flame curtain described in the foregoing, occurring at exit 3 and at the entrance to a furnace (not shown), is not absolutely necessary. It can also, e.g. when using nitrogen as a protective gas, be replaced by escaping, non-burning protective gas, which also prevents the ingress of outside air. The sensor 17 does not necessarily have to be a temperature sensor. It can also measure the magnitude of the protective gas flow prevailing at outlet 3 by other measuring means, for example by flow meters.

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V V

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Arrangement for controlling a medium flow circulated within a room according to direction and / or quantity with inlet and outlet openings connected by a medium circulation line for the medium circulated in the room and with at least one exit of the room from which part of the medium emerges, characterized in that the inlet or outlet openings (4, 5, 6) are assigned valve members (7, 8) and these valve members are actuated as a function of the quantity of medium emerging from the outlet (3) of the space (1).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the space (1) has an insertion and two outlet openings (6 and 4, 5) for the circulated medium.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the execution opening (s) (4, 5) are arranged symmetrically to the or the insertion openings (6).

4. Arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the space (1) is designed as a cooling zone for heat-treated workpieces and the circulated medium is a protective gas.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the cooling zone is also preceded by a heat treatment furnace through which the shielding gas flows, and the (combustible air supply) shielding gas forms flame curtains at the entrance to the furnace and at the exit of the cooling zone.

6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the valve members (7, 8) are actuated by servomotors (18, 19), which in turn are provided by a temperature sensor (17) provided at the outlet (3) of the room (1) ) are controlled.

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the temperature sensor (17) is arranged in an exhaust duct adjoining the outlet (3) of the cooling zone (1) and senses the temperature of the protective gas burned in the flame curtain.