-
Die Erfindung betrifft eine Kühlhaube für einen Haubenofen, einen Haubenofen zum Wärmebehandeln von Glühgut und ein Verfahren zum Wärmebehandeln von Glühgut in einem Haubenofen.
-
AT 508776 offenbart ein Verfahren zum Erwärmen von Glühgut in einer Haubenglühanlage mit das Glühgut unter einer Schutzhaube aufnehmenden Glühsockeln. Mit einer Heizhaube kann das Glühgut geheizt werden. Mit einer Kühlhaube kann das wärmebehandelte Glühgut abgekühlt werden.
-
Bei bekannten Haubenöfen wird mit einer Kühlhaube mit Ventilatoren das Glühgut nach Ende des Erwärmungsprozesses möglichst schnell abgekühlt. Es gibt jedoch einige Glühprozesse, bei denen die Abkühlung zu Beginn sehr langsam vor sich gehen soll. Ein solcher geringer Abkühlgradient wird konventionell unter einer Heizhaube durch eine geringe Kühlung über die Brenner mit der Kühlluft erreicht. Dies bedeutet aber eine lange Belegung der teuren Heizhaube.
-
Herkömmlich arbeitende Haubenöfen erlauben es somit nicht, ohne Verwendung einer aufwendigen Heizhaube eine langsame Abkühlung von Glühgut zu erreichen.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit einfachen Mitteln eine langsame Abkühlung von Glühgut zu erreichen.
-
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Kühlhaube für einen Haubenofen zum Abkühlen von zuvor mit einer Heizhaube des Haubenofens erwärmtem Glühgut geschaffen, das zum Erwärmen und zum Kühlen innerhalb einer Schutzhaube des Haubenofens angeordnet ist, wobei die Kühlhaube einen Kühlhaubenkörper zum Aufsetzen über die Schutzhaube, der zumindest teilweise aus einem thermischen Isolationsmaterial ausgebildet ist, eine Kühlgaszuführöffnung in dem Kühlhaubenkörper zum Zuführen von Kühlgas in einen Zwischenraum zwischen Schutzhaube und Kühlhaubenkörper zur thermischen Wechselwirkung des Kühlgases mit dem Glühgut mittels der Schutzhaube, eine Kühlgasauslassöffnung in dem Kühlhaubenkörper zum Abführen von zugeführtem Kühlgas nach der thermischen Wechselwirkung, eine Verschließeinrichtung, die zum selektiven Verschließen oder zumindest teilweisen (insbesondere graduellen) Öffnen der Kühlgasauslassöffnung ausgebildet ist, und eine Ventilationseinrichtung zum Ventilieren des Kühlgases zwischen der Kühlgaszuführöffnung und der Kühlgasauslassöffnung (insbesondere zum Herausbefördern des Kühlgases aus dem Inneren der Kühlhaube durch die Kühlgasauslassöffnung) aufweist.
-
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Haubenofen zum Erwärmen und nachfolgenden Abkühlen von Glühgut bereitgestellt, wobei der Haubenofen eine Schutzhaube, die zum Aufnehmen des Glühguts (im Inneren der Schutzhaube) und zum Erwärmen und zum nachfolgenden Kühlen des Glühguts ausgebildet ist, indem Wärmeaustauschgas (oder Schutzgas) zum thermischen Wechselwirken mit dem Glühgut innerhalb der Schutzhaube eingefüllt, insbesondere zirkuliert, wird, eine Heizhaube zum Aufsetzen über die Schutzhaube zum Erwärmen des Glühguts, wobei die Heizhaube ausgebildet ist, Heizgas in einem Zwischenraum zwischen Schutzhaube und Heizhaube zur thermischen Wechselwirkung des Heizgases mit dem Glühgut mittels der Schutzhaube zu erwärmen, und eine anstelle der Heizhaube über die Schutzhaube aufzusetzende Kühlhaube mit den oben beschriebenen Merkmalen zum Abkühlen von zuvor mit der Heizhaube erwärmtem Glühgut aufweist.
-
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zum Abkühlen von zuvor mit einer Heizhaube eines Haubenofens erwärmtem Glühgut mittels einer Kühlhaube geschaffen, das zum Erwärmen und zum nachfolgenden Kühlen innerhalb einer Schutzhaube des Haubenofens angeordnet ist, wobei bei dem Verfahren ein Kühlhaubenkörper der Kühlhaube über die Schutzhaube aufgesetzt wird, der zumindest teilweise aus einem thermischen Isolationsmaterial ausgebildet ist, Kühlgas in einen Zwischenraum zwischen Schutzhaube und Kühlhaubenkörper zur thermischen Wechselwirkung des Kühlgases mit dem Glühgut mittels der Schutzhaube eingeführt wird, wobei das Kühlgas durch eine Kühlgaszuführöffnung in dem Kühlhaubenkörper der Kühlhaube zugeführt wird, zugeführtes Kühlgas nach der thermischen Wechselwirkung durch eine Kühlgasauslassöffnung in dem Kühlhaubenkörper der Kühlhaube abgeführt wird, die Kühlhaube mit einer Verschließeinrichtung versehen ist, die zum selektiven Verschließen oder zumindest teilweisen Öffnen der Kühlgasauslassöffnung ausgebildet ist, und das Kühlgas zwischen der Kühlgaszuführöffnung und der Kühlgasauslassöffnung mittels einer Ventilationseinrichtung der Kühlhaube ventiliert wird.
-
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist eine Kühlhaube bereitgestellt, die im Gegensatz zu herkömmlichen Kühlhauben für Haubenöfen zu einer Umgebung hin thermisch isoliert, das heißt wärmeisoliert, ist. Dies widerspricht eigentlich dem Funktionsprinzip einer herkömmlichen Kühlhaube, nämlich für ein schnelles Kühlen von Glühgut eine gute Wärmeabfuhr hin zur Umgebung zu ermöglichen, und ermöglicht somit eine thermisch nur schwache Ankopplung an die Umgebung, insbesondere eine umgebende Atmosphäre wie Luft. Indem aber zusätzlich eine Verschließeinrichtung zum selektiven graduellen Verschließen einer Kühlgasauslassöffnung an der Kühlhaube vorgesehen ist, kann durch die Kühlgaszuführöffnung einströmendes Gas in relativ schwache thermische Wechselwirkung mit der Schutzhaube gebracht werden, indem ein Öffnungsgrad der Kühlgasauslassöffnung durch entsprechende Ansteuerung der Verschließeinrichtung vorzugsweise stufenlos justiert wird. Dadurch kann auch in nur geringem Umfang Wärme aus dem Inneren der Schutzhaube, das heißt von dem Glühgut, zu einer Umgebung abgeführt werden. Durch Einstellung des Öffnungsgrades der Verschließeinrichtung kann somit auch die effektive Größe der Kühlgasauslassöffnung eingestellt werden, und damit die Stärke der Wärmeabfuhr von dem Glühgut an die Umgebung. Durch diese kombinierte Maßnahme des zumindest teilweisen Vorsehens der Kühlhaube aus Wärmeisolationsmaterial einerseits und dem Schaffen eines schwachen, einstellbaren Wärmetransports über das zwischen Kühlgaszuführöffnung und Kühlgasauslassöffnung fließenden Kühlgases kann somit ein langsamer, kontrollierbarer Kühlgradient vorgegeben werden und somit dem Glühgut ein reproduzierbarer Kühlvorgang aufgeprägt werden.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beruht darauf, dass eine Kühlhaube (zum Beispiel ein einseitig offener Hohlzylinder, über den Kühlluft von unten der Schutzhaube entlang in zum Beispiel drei Gebläse an der Oberseite gesaugt wird) dahingehend ausgestaltet wird, dass eine Isolierung des Außenzylinders vorgenommen wird und das oder die Gebläse mit einer Klappe versehen werden. Dies ermöglicht auch sehr kleine Abkühlgradienten des Materials. Ohne Isolierung könnte die Abkühlung durch Abstrahlung der Schutzhaube zu hoch sein. Ohne die Klappen wäre der natürliche Zug zwischen Schutzhaube und Kühlhaube unter Umständen so groß, dass die Abkühlung des Materials ebenfalls zu groß wäre. Durch Variation der Ventilatordrehzahl der Kühlgebläse kann außerdem der Abkühlgradient mitbestimmt werden. Die Unterbrechung oder gezielte Schwächung des natürlichen Luftzuges kann alternativ durch ein zumindest teilweises Abdichten der unteren Ansaugöffnung mit einer weiteren Klappe (oder einer anderen steuerbaren Verschließeinrichtung) realisiert werden.
-
Im Weiteren werden zusätzliche exemplarische Ausführungsbeispiele der Kühlhaube, des Haubenofens und des Verfahrens beschrieben.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kühlhaubenkörper einen außenseitigen Stabilitätsmantel, insbesondere aus einem metallischen Material (zum Beispiel Stahl), aufweisen, wobei zumindest ein Teil von dessen Innenseite mit dem thermischen Isolationsmaterial, insbesondere mit Mineralfasern oder organischen Fasern, bedeckt ist. Es ist aber auch eine alternative Konfiguration möglich, bei welcher der Kühlhaubenkörper einen innenseitigen Stabilitätsmantel, insbesondere aus einem metallischen Material (zum Beispiel Stahl), aufweist, wobei zumindest ein Teil von dessen Außenseite mit dem thermischen Isolationsmaterial, insbesondere mit Mineralfasern oder organischen Fasern, bedeckt ist. Schließlich kann Isolationsmaterial auch in einen derartigen Stabilitätsmantel integriert oder eingebettet, d. h. in dessen Innerem vorgesehen, sein. Somit kann die Wärmeisolation der Kühlhaube innerhalb und/oder außerhalb und/oder im Inneren des stützenden Stabilitätsmantels (zum Beispiel eines Metallzylinders) angebracht sein.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Kühlgaszuführöffnung an einem offenen Ende (d. h. an einem Montageende) des Kühlhaubenkörpers vorgesehen sein, das in einem an einem Sockel (insbesondere ein Glühsockel) des Haubenofens montierten Zustand der Kühlhaube ein unteres, d. h. sockelseitiges, Ende des Kühlhaubenkörpers bildet. Somit kann nahe des Sockels des Haubenofens Gas aus einem Vorratsbehälter oder der Atmosphäre gezielt in den Kühlhaubenkörper eingeströmt werden, wobei das ähnlich einem Kaminzug erfolgende Strömen des sich sukzessive erwärmenden Gases entlang des Kühlhaubenkörpers vorteilhaft ausgenutzt werden kann.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Kühlgaszuführöffnung als Schlitz zum Ansaugen von Umgebungsluft (d. h. Luft unter Normalbedingungen einer Laborumgebung, insbesondere ein Druck von 100000 Pa ± 10000 Pa und einer Temperatur von 20°C ± 20°C) ausgebildet sein. Ein solcher Schlitz kann somit zum Ansaugen von Luft verwendet werden. Hierfür muss auf der Seite des Schlitzes keine separate Saugeinheit vorgesehen werden, da die Ventilationswirkung der am anderen Ende des Kühlhaubenkörpers vorgesehen Ventilatoren oder dergleichen eine ausreichende Luftströmung bewirken, welche an der Kühlgaszuführöffnung die Umgebungsluft ansaugt. Auch der Kamineffekt im Inneren der Kühlhaube fördert eine solche Strömung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Verschließeinrichtung als Verschlussklappe (d. h. als zum Beispiel um eine Achse schwenkfähig gelagerte Klappe) ausgebildet sein, die wahlweise zum vollständigen Verschließen, vollständigen Öffnen oder genau teilweise Öffnen (insbesondere zu einem einstellbaren Grad) der Kühlgasauslassöffnung gegenüber dieser klappbar ist. Eine solche schwenkbare Klappe erlaubt es, durch Einstellung des Schwenkungsgrads oder Schwenkungswinkels die Stärke des Kühlgasflusses einzustellen und damit gezielt Einfluss auf die Abkühlrate des Glühguts zu nehmen.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Verschließeinrichtung zum graduellen Verschließen nur eines vorgebbaren Teils (und somit zum graduellen Öffnen eines verbleibenden Teils) der Kühlgasauslassöffnung ausgebildet sein. Gemäß dieser Ausgestaltung kann die Verschließeinrichtung die Kühlgasauslassöffnung nicht nur vollständig schließen oder vollständig öffnen. Vielmehr kann zwischen dem vollständigen Schließzustand und dem vollständigen Öffnungszustand jede Zwischeneinstellung gewählt werden, um die Stärke des Kühlgasflusses zum Wärmeabtransport von dem Glühgut stufenlos einzustellen.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ventilationseinrichtung an einer Außenwand des Kühlhaubenkörpers angebracht sein. Die Verschließeinrichtung kann an einer Außenwand der Ventilationseinrichtung angebracht sein. Indem die Ventilationseinrichtung kühlhaubenkörperaußenseitig vorgesehen wird, kann diese von einer Störung des thermischen Ausgleichs im Inneren der Kühlhaube ferngehalten werden.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Kühlgasauslassöffnung ausgebildet sein, bei zumindest teilweise geöffneter Verschließeinrichtung das Kühlgas an eine die Kühlhaube umgebende Atmosphäre, d. h. Umgebungsluft in Laborumgebung, auszulassen. Dies führt zu einem kompakten und einfachen Aufbau.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Kühlgasabführöffnung an einem ansonsten geschlossenen Ende des Kühlhaubenkörpers (insbesondere nahe einer Deckfläche des becherförmigen Kühlhaubenkörpers) vorgesehen sein, das in einem an einem Sockel des Haubenofens montierten Zustand der Kühlhaube ein oberes Ende (d. h. ein sockelfernes oder dem Sockel abgewandtes Ende) des Kühlhaubenkörpers bildet. Indem die Kühlgasabführöffnung und die Ventilationseinrichtung am im montierten Zustand oberen Ende der Kühlhaube angeordnet werden, können diese die aufgrund eines Kamineffekts von unten nach oben durch die Kühlgasabführöffnung strömende Luft mit geringem Aufwand abführen.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Kühlhaube mehrere, insbesondere drei, Verschließeinrichtungen und mehrere, insbesondere drei, Ventilationseinrichtungen aufweisen, wobei jeweils eine der Verschließeinrichtungen einer zugehörigen der Ventilationseinrichtungen zugeordnet ist, um diese wahlweise vollständig oder teilweise offenzuhalten oder vollständig zu verschließen. Das Vorsehen von genau drei Ventilatoren ist besonders vorteilhaft, da dadurch mit vertretbarem apparativen Aufwand umfänglich um die Kühlhaube herum ein im Wesentlichen gleichmäßiger Wärmeabtransport zum Kühlen des Glühguts erreicht werden kann. Es können aber auch zwei, vier, fünf oder mehr Ventilationseinrichtungen vorgesehen sein. Auch eine einzige Ventilationseinrichtung kann ausreichend sein.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Kühlhaube eine Kühlverlaufeinstelleinrichtung aufweisen, die zum Steuern (insbesondere basierend auf einem fest vorgebbaren Steuerschema) oder Regeln (insbesondere eine Kühlgeschwindigkeit des Glühguts basierend auf einem gemessenen Sensorsignal – zum Beispiel einem für die aktuelle Temperatur des Glühguts indikativen Messsignal – nachführend) des Kühlgasflusses zwischen der Kühlgaszuführöffnung und der Kühlgasauslassöffnung ausgebildet ist, um einen vorgebbaren Kühlverlauf des Glühguts einzustellen. Eine solche Kühlverlaufeinstelleinrichtung kann ein Prozessor (zum Beispiel ein Mikroprozessor oder eine CPU, Central Processing Unit) sein, der zum Beispiel einen vorgegebenen Kühlgradienten oder eine vorgegebene Kühlgeschwindigkeit nachfährt, indem der Wärmeabtransport durch Steuern oder Regeln des Kühlgasflusses durch die Kühlhaube vorgegeben wird. Im Falle einer Regelung können Sensorsignale im Inneren der Schutzhaube verwendet werden, um einen aktuellen Temperaturverlauf des Kühlguts als Basis für eine Anpassung des Kühlmittelflusses heranzuziehen. Je nachdem, ob die aktuell erfasste Kühlgeschwindigkeit im Vergleich zu einem Soll-Kühlverlauf zu hoch oder zu niedrig ist, kann der Kühlgasfluss verringert oder erhöht werden.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Kühlverlaufeinstelleinrichtung eingerichtet sein, den vorgebbaren Kühlverlauf des Glühguts mittels Einstellens eines Bedeckungsgrads der Kühlgasauslassöffnung durch die Verschließeinrichtung (d. h. mittels Einstellens eines Öffnungsgrads der Kühlgasauslassöffnung durch eine bestimmte Teilbedeckung durch die Verschließeinrichtung) und/oder mittels Einstellens einer Ventilationsstärke der Ventilationseinrichtung (zum Beispiel mittels Einstellens einer Drehzahl eines Ventilators) und/oder mittels Einstellens eines Bedeckungsgrads der Kühlgaseinlassöffnung durch eine weitere Verschließeinrichtung (auch der Einlass kann mit einer anderen Verschließeinrichtung, zum Beispiel ebenfalls einer schwenkbaren Klappe, ganz oder teilweise geöffnet bzw. verschlossen werden) einzustellen.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Kühlverlaufeinstelleinrichtung eingerichtet sein, den Kühlverlauf des Glühguts so einzustellen, dass eine Abkühlgeschwindigkeit kleiner als ungefähr 50 K/h (Kelvin pro Stunde), insbesondere kleiner als ungefähr 15 K/h, ist. Zum Beispiel kann die Abkühlgeschwindigkeit in einem Bereich zwischen 1 K/h und 15 K/h, insbesondere in einem Bereich zwischen 5 K/h und 10 K/h, liegen. Derartige Abkühlgradienten sind bei bestimmten Bandstahlqualitäten erforderlich, da das Risiko zur Klebeneigung und Bandkantenbeschädigungen bei zu rascher Abkühlung solcher Materialen gegeben ist. Somit können gegenüber herkömmlichen Glühgutkühlsystemen auch sehr geringe Abkühlgeschwindigkeiten eingestellt werden, ohne dass es für das Kühlen des Einsatzes aufwendiger und teurer Heizhauben bedarf.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das thermische Isolationsmaterial eine Wärmeleitfähigkeit von höchstens ungefähr 3 W/m·K, insbesondere von höchstens ungefähr 0.5 W/m·K, weiter insbesondere von höchstens ungefähr 0.1 W/m·K, aufweisen. Mögliche Isolationsmaterialien sind eine Vakuumdämmplatte, ein Aerogel, Mineralwolle, Polyurethan, Polystyrol, Polyethylenschaumstoffe, Wolle, Kork, Cellulose, Holzfaserdämmplatten, Perlit, etc.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Heizhaube eine Heizeinrichtung, insbesondere einen Brenner (zum Beispiel einen Gasbrenner, der in eine Wandung der Heizhaube integriert sein kann), aufweisen, der zum Erwärmen des Heizgases und in der Folge des Glühguts eingerichtet ist. Zum Beispiel kann mittels eines Gasbrenners der Zwischenraum zwischen Heizhaube und Schutzhaube aufgeheizt werden, wobei das darin enthaltene Heizgas über die thermisch leitfähige Wandung der Schutzhaube hindurch einen thermischen Ausgleich mit dem darin enthaltenen Schutzgas und schließlich mit dem dort befindlichen Glühgut bewerkstelligen kann.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Haubenofen einen Sockel aufweisen, auf dem das Glühgut, die Schutzhaube und wechselweise entweder die Kühlhaube oder die Heizhaube montierbar sind. Genauer gesagt kann zum Durchführen einer Wärmebehandlung von Glühgut dieses zunächst auf dem Glühsockel montiert werden. Nachfolgend kann die Schutzhaube auf den Sockel aufgesetzt werden, und es kann Schutzgas in das Innere der Schutzhaube eingelassen werden. Zum Erwärmen des Glühguts, zum Beispiel Stahlband oder Drahtbunde, kann dann die Heizhaube über der Schutzhaube montiert werden. Durch Erhitzen des Heizgases unter der Heizhaube mittels eines Brenners oder elektrisch kann das Glühgut dann auf hohe Temperaturen, zum Beispiel 900°C, erhitzt werden. Danach kann die Heizhaube abmontiert werden und durch die Kühlhaube ersetzt werden. Indem Umgebungsluft oder dergleichen in einstellbarem Ausmaß in das Innere der Kühlhaube einströmt, kann ein einstellbarer Grad an Wärmeaustausch erreicht werden, der dann zu einer langsamen Abkühlung des Glühguts führen kann.
-
Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert beschrieben.
-
1 zeigt einen Haubenofen gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Wärmebehandeln von Glühgut in einem Betriebszustand, in dem das Glühgut unter Einsatz einer Heizhaube erhitzt wird.
-
2 zeigt den Haubenofen von 1 in einem anderen Betriebszustand, in dem das Glühgut unter Einsatz einer Kühlhaube gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung gekühlt wird.
-
3 zeigt eine Seitenansicht einer Kühlhaube gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
4 zeigt eine Draufsicht der Kühlhaube gemäß 3.
-
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
-
1 zeigt einen Haubenofen 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Betriebszustand, in dem dieser Glühgut 102 heizt. Ein Glühsockel 216 dient der Aufnahme des Glühguts 102. Dem Glühsockel 216 ist eine das Glühgut 102 nach außen abschließende Schutzhaube 104 zugeordnet, in deren Inneren ein Schutzgas mit Hilfe eines Ventilators 106 entsprechend Strömungspfeilen 108 umgewälzt wird. Eine äußere Einhausung des Glühsockels 216 wird von einer Heizhaube 110 gebildet, die zum Beispiel mit Gas betriebene Brenner 112 aufweist, um das Glühgut 102 durch eine Beaufschlagung der Schutzhaube 104 mit den heißen Brennergasen auf die vorgegebene Behandlungstemperatur zu erwärmen. Die Wärmeübertragung erfolgt dabei von den heißen Brennergasen, auch Heizgase genannt, über die Schutzhaube 104 auf das innerhalb der Schutzhaube 104 umgewälzte Schutzgas und von diesem Schutzgas auf das davon umströmte Glühgut 102.
-
Eine Steuereinrichtung 120 kann das Einfüllen und Auslassen von Heizgas in dem Zwischenraum zwischen der Heizhaube 110 und der Schutzhaube 104 dienen.
-
Der in 1 gezeigte Betriebszustand erlaubt es, das Glühgut 102 auf eine gewünschte Temperatur von zum Beispiel 800°C zu bringen und es dort für eine vorgegebene Zeit zu belassen. Nach diesem Erwärmungs- oder Erhitzungsmodus kann es erforderlich sein, das Glühgut 102 abzukühlen. Unter bestimmten Umständen ist es wünschenswert, das Glühgut 102 mit sehr geringen Abkühlgeschwindigkeiten von zum Beispiel 5 K/h abzukühlen.
-
Hierzu ist der in 1 gezeigte Haubenofen 100 in der in 2 gezeigten Weise umzubauen. Zunächst wird die Heizhaube 110 von dem Haubenofen 100 abgenommen, so dass die Schutzhaube 104 nach außen hin freigelegt wird. Auf dem Glühsockel 216 wird nachfolgend eine Kühlhaube 200 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung aufmontiert.
-
Die Kühlhaube 200 enthält einen Kühlhaubenkörper 202 zum Aufsetzen über die Schutzhaube 104. Der Kühlhaubenkörper 202 hat eine Stabilitätshülle 214 aus Stahl zum Bereitstellen mechanischer Stabilität und hat eine die Stabilitätshülle 214 nach innen (und/oder außen) hin auskleidende thermische Isolationsschicht 204 aus Mineralwolle. Am unteren Ende des Kühlhaubenkörpers 202 ist eine Kühlgaszuführöffnung 206 zum Zuführen von Kühlgas, zum Beispiel Luft aus der umgebenden Atmosphäre, in einen Zwischenraum zwischen der Schutzhaube 104 und den Kühlhaubenkörper 202 zur thermischen Wechselwirkung des Kühlgases mit dem Glühgut 102 mittels der Schutzhaube 104 vorgesehen. Es können alternativ auch mehrere Kühlgaszuführöffnungen 206 vorgesehen sein.
-
Am oberen Ende der Kühlhaube 200 sind Kühlgasauslassöffnungen 208 in dem Kühlhaubenkörper 202 vorgesehen, um durch die Kühlgaszuführöffnung 206 zugeführtes Kühlgas nach der thermischen Wechselwirkung mit dem Glühgut 102 durch die Schutzhaube 110 hindurch aus der Kühlhaube 200 abzuführen. Jeder der Kühlgasauslassöffnungen 208 ist eine seitlich hin und her verschiebbare Verschließplatte 210 zugeordnet, welche die zugeordnete Kühlgasauslassöffnung 208 entweder vollständig öffnen, vollständig verschließen oder durch nur teilweise Bedeckung der jeweiligen Kühlgasauslassöffnung 208 diese in einen teilweise geöffneten Zustand überführen kann. Anstelle der entlang eines Doppelpfeils verschiebbaren Verschließplatte 210 kann auch eine schwenkbare Verschließklappe oder eine andere einstellbare Öffnung vorgesehen sein. Zum Beispiel kann die Kühlgasauslassöffnung 208 auch durch eine flexible Membran (zum Beispiel aus Gummi) mit einem im kraftfreien Zustand verschlossenen Schlitz realisiert sein, der bei Beaufschlagung mit Druck, ähnlich wie ein Überdruckventil, vorübergehend öffnet.
-
Ferner ist jeder Kühlgasauslassöffnung 208 ein Ventilator 212 (oder ein anderes Gebläse) zugeordnet, der zum Abpumpen des Kühlgases durch die Kühlgasauslassöffnungen 208 ausgebildet ist. Aufgrund eines Kamineffekts wird das Kühlgas von der Kühlgaszufuhröffnung 206 zu den Kühlgasauslassöffnungen 208 gezogen, was auch durch die Ventilatoren 212 gefördert wird.
-
Die Funktionsweise der Kühlhaube 200 ist wie folgt: Das Glühgut 102 unter der Schutzhaube 104 befindet sich im erhitzten Zustand. Mittels der Umwälzpumpe bzw. des Gebläses 106 kann das Schutzgas weiterhin umgewälzt werden. Alternativ kann das Gebläse 106 während des Kühlens auch ausgeschaltet werden. Strömt Gas durch die Kühlgaseinlassöffnung 206 in den Zwischenraum zwischen Schutzhaube 104 und Kühlhaube 200, so strömt dieses aufgrund eines Kamineffekts von unten nach oben und verlässt die Kühlhaube 200 durch die Kühlgasauslassöffnungen 208, zusätzlich angetrieben durch die Ventilatoren 212. Je nachdem, wie weit die Verriegelungsplatten 210 die jeweilige Kühlgasauslassöffnung 208 verschließen, ist der Kühlgasfluss größer oder kleiner. Während des Strömens entlang des Pfads von dem Kühlgaseinlass 206 zu den Kühlgasauslässen 208 erwärmt sich das Kühlgas durch Wechselwirkung mit dem Glühgut 102 über das Schutzgas und die Schutzhülle 104 und entzieht dem Glühgut 102 somit thermische Energie. Dadurch kommt es zu einer – bewusst langsamen – Abkühlung des Glühguts 102 im Inneren der Schutzhaube 104. Da der Kühlhaubenkörper 202 innenseitig (und/oder außenseitig) mit einer Wärmeisolierung 204 ausgepolstert ist, erfolgt kein oder kein nennenswerter Wärmeaustausch über die Wandung des Kühlhaubenkörpers 202 hinweg.
-
2 zeigt ferner, dass eine Kühlverlaufeinstelleinrichtung 218 vorgesehen ist, die zum Beispiel ein Prozessor eines Computers sein kann. Die Kühlverlaufeinstelleinrichtung 218 kann auch von einem Benutzer mit Steuerbefehlen versorgt werden, zum Beispiel wenn ein Benutzer eine vorgegebene Kühlgeschwindigkeit oder allgemeiner einen vorgegebenen Kühlgradienten oder Kühlverlauf einstellen möchte. Die Kühlverlaufeinstelleinrichtung 218 steuert oder regelt die Verschließplatten 210 (zum Beispiel stellt einen teilweisen Öffnungsgrad ein) und/oder die Ventilatoren 212 (zum Beispiel stellt eine jeweilige Drehzahl ein) und/oder eine Verschließeinrichtung 230 zum optionalen Verschließen der Kühlgaseinlassöffnung 206 (zum Beispiel stellt einen teilweisen Öffnungsgrad ein). Dadurch kann die Menge des Kühlgases, deren Flussgeschwindigkeit und deren Wechselwirkungszeit im Inneren der Kühlhaube 200 eingestellt werden, um eine gewünschte, vorzugsweise besonders niedrige Kühlgeschwindigkeit zu erreichen. Dies ist für bestimmte Glühgüter 102 wichtig oder vorteilhaft.
-
3 zeigt eine Seitenansicht und 4 zeigt eine Draufsicht einer Kühlhaube 200 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese hat drei umfänglich am oberen Ende des Kühlhaubenkörpers 202 angebrachte Ventilatoren 212, an deren jeweiliger Oberseite schwenkbare Luftklappen als Verschließeinrichtungen 210 angebracht sind.
-
4 zeigt ferner, dass die Kühlgaseinführöffnung 206 in diesem Beispiel als Schlitz zum Ansaugen von Umgebungsluft ausgestaltet ist.
-
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „aufweisend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
