DE102014208108B4

DE102014208108B4 - Ofenauskleidung

Info

Publication number: DE102014208108B4
Application number: DE102014208108.4A
Authority: DE
Inventors: Jerramy Higham; Thomas Strobel
Original assignee: Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Current assignee: Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2016-08-25
Anticipated expiration: 2034-04-30
Also published as: EP3137833A1; PL3137833T3; WO2015165656A1; DE102014208108A1; EP3137833B1

Abstract

Ofenauskleidung (17) für eine mit einer Ofentür (12) verschließbaren Ofenkammer (11), wobei die Ofentür eine Türauskleidung (19) aus zumindest einem Materialzuschnitt (28, 29) aus einem Kohlenstoffmaterial aufweist und mit einem die Türauskleidung an einem Türblatt (14) haltenden Auskleidungsrahmen (26) versehen ist, der bei geschlossener Ofentür gegen einen Auskleidungsrand (23) einer Kammerauskleidung (18), der eine Ofenkammeröffnung (13) umlaufend begrenzt, anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Auskleidungsrahmen als Rahmenprofil aus einem CFC-Material ausgebildet ist, derart, dass ein erster Profilschenkel (34) parallel zu einer Zuschnittoberfläche (38) des Materialzuschnitts (28) ausgerichtet ist, und ein an den ersten Profilschenkel anschließend ausgebildeter zweiter Profilschenkel (35) eine Schnittfläche (40) des Materialzuschnitts abdeckt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ofenauskleidung für eine mit einer Ofentür verschließbaren Ofenkammer, wobei die Ofentür eine Türauskleidung mit zumindest einem Materialzuschnitt aus einem Kohlenstoffmaterial aufweist und mit einem die Türauskleidung an einem Türblatt haltenden Auskleidungsrahmen versehen ist, der bei geschlossener Ofentür gegen einen Auskleidungsrand einer Ofenkammerauskleidung, der eine Ofenkammeröffnung umlaufend begrenzt, anliegt.
Ofenauskleidungen der Eingangs genannten Art werden insbesondere für Öfen verwendet, in denen eine Wärmebehandlung von Werkstücken, beispielsweise zur Härtung der Oberflächen von aus Stahl hergestellten Werkstücken oder auch zur Gefügeumwandlung des für die Werkstücke verwendeten Materials, erfolgt.
Der hauptsächliche Zweck der Ofenauskleidung besteht in einer thermischen Isolierung der regelmäßig aus Stahl hergestellten Ofenwand gegenüber der Ofenatmosphäre. Aufgrund der dynamischen Temperaturbelastung, der die Ofenauskleidung bedingt durch die häufigen Aufheiz- und Abkühlungsvorgänge unterliegt, erfährt die Ofenauskleidung eine thermisch bedingte Alterung, die je nach Art der Beanspruchung einen Austausch der Ofenauskleidung nach einer definierten Anzahl von Betriebszyklen des Ofens erfordert. Durch den Austausch der Ofenauskleidung ist nicht nur ein Betriebsausfall des betreffenden Ofens bedingt, sondern es entstehen darüber hinaus erhebliche Kosten für die erneute Ausstattung des Ofens mit einer Ofenauskleidung.
In der Praxis hat sich die Ofenauskleidung der Ofentür als besonders anfällig gegenüber einer durch die wechselnde Temperaturbelastung gegebenen thermischen Beanspruchung herausgestellt, da hier die üblicherweise aus einem Kohlefaserfilz hergestellten Materialzuschnitte, welche den wesentlichen Teil der Türauskleidung ausbilden, mit ihren Schnittflächen exponiert angeordnet sind. Diese Schnittflächen sind im Vergleich zu der sonstigen Oberfläche der Türauskleidung, die regelmäßig durch eine zusätzlich aufgebrachte Graphitfolie geschützt ist, im Wesentlichen ungeschützt der Temperaturbelastung ausgesetzt, so dass insbesondere hier die Gefahr einer Erosion des Isolationsmaterials und somit gegebenenfalls eine verminderte Isolationswirkung gegeben ist. Darüber hinaus besteht die Gefahr einer mechanischen Schädigung der exponierten Schnittflächen bei einem Kontakt mit Werkstücken, wenn diese zur Wärmehandlung in den Ofen eingebracht werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ofenauskleidung vorzuschlagen, die eine größere Beständigkeit gegenüber einer thermisch bedingten Alterung und mechanischer Schädigung aufweist und hierdurch eine Verlängerung der Betriebszeiten des Ofens zwischen zwei Wartungsintervallen, in denen ein Austausch der Auskleidung erfolgt, ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Ofenauskleidung die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
Die erfindungsgemäße Ofenauskleidung ist mit einem Auskleidungsrahmen für die Türauskleidung versehen, der als Rahmenprofil aus einem CFC-Material ausgebildet ist, derart, dass ein erster Profilschenkel parallel zu einer Zuschnittoberfläche des Materialzuschnitts ausgerichtet ist, und ein an den ersten Profilschenkel anschließend ausgebildeter zweiter Profilschenkel eine Schnittfläche des Materialzuschnitts abdeckt.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Ofenauskleidung erfüllt der Auskleidungsrahmen nicht nur die Funktion einer Fixierung der Türauskleidung am Türblatt, sondern bildet darüber hinaus mittels des zweiten Profilschenkels eine Abschirmung der ansonsten ungeschützt exponiert angeordneten Schnittfläche gegenüber der Ofenatmosphäre. Hierdurch ist der gegenüber der Temperaturbelastung besonders anfällige Schnittflächenbereich wirksam geschützt, so dass die Standzeit der Türauskleidung beziehungsweise die Betriebszeit des mit einer derartigen Türauskleidung versehenen Ofens zwischen zwei Wartungszyklen wesentlich erhöht werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Ofenauskleidung bilden der erste Profilschenkel und der zweite Profilschenkel einen L-förmigen Profilquerschnitt des Auskleidungsrahmens aus, so dass das Rahmenprofil nicht nur zwei Profilschenkel mit unterschiedlichen Funktionen aufweist, sondern darüber hinaus auch durch die Relativanordnung der Profilschenkel zueinander eine erhöhte Steifigkeit aufweist, so dass Verformungen des Rahmenprofils aufgrund der Temperaturbelastung weitestgehend ausgeschlossen werden können.
Wenn der Auskleidungsrahmen anschließend an den zweiten Profilschenkel einen dritten Profilschenkel aufweist, der sich parallel und entgegengesetzt zum ersten Profilschenkel erstreckt, derart, dass der Profilquerschnitt treppenförmig mit einem Profilabsatz ausgebildet ist, ist es möglich, eine unmittelbare Befestigung des Auskleidungsrahmens am Türblatt ohne Auswirkung auf den ersten oder zweiten Profilschenkel vorzusehen, so dass der erste und der zweite Profilschenkel in ihrer Funktion unbeeinflusst von einem zur Befestigung des dritten Profilschenkels am Türblatt verwendeten Befestigungsmittel sind.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Auskleidungsrahmen anschließend an den dritten Profilschenkel einen vierten Profilschenkel auf, der sich parallel und entgegengesetzt zum zweiten Profilschenkel vom dritten Profilschenkel erstreckt. Ein derartig ausgebildeter Auskleidungsrahmen ermöglicht mittels des vierten Profilschenkels eine Befestigung des Auskleidungsrahmens an einem Türblattrahmen der Ofentür, ohne Beeinträchtigung des ersten und zweiten Profilschenkels, derart, dass der vierte Profilschenkel zur Ausbildung eines besonders steifen konstruktiven Verbundes zwischen dem Türblatt und der Türauskleidung parallel zum Türblattrahmen angeordnet und mit diesem verbunden ist.
Wenn der vierte Profilschenkel darüber hinaus eine Schnittfläche des Materialzuschnitts abdeckt, dient der Profilschenkel nicht nur zur Befestigung am Türblatt, sondern übernimmt darüber hinaus analog zum zweiten Profilschenkel eine abschirmende Funktion.
Eine zum einen besonders alterungsbeständige Türauskleidung, wie darüber hinaus besonders effektiv aus konfektionierten Materialzuschnitten aufgebaute Türauskleidung weist eine Füllung mit zwei aufeinander angeordneten Materialzuschnitten unterschiedlicher Größe auf, derart, dass die Füllung einen treppenförmig ausgebildeten, umlaufenden Füllungsrand aufweist, der durch den Auskleidungsrahmen abgedeckt ist, derart, dass der erste und der dritte Profilschenkel jeweils auf einer Zuschnittoberfläche angeordnet sind, und der zweite und der vierte Profilschenkel jeweils eine Schnittfläche der Materialzuschnitte abdecken.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Ofenauskleidung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Teilschnittansicht einer Ofenauskleidung im Bereich einer eine Ofenkammer verschließenden Ofentür;
2 eine Draufsicht auf die Innenseite der in 1 dargestellten, mit einer Türauskleidung versehenen Ofentür.
1 zeigt in einer Schnittdarstellung einen Türbereich eines Ofens 10 mit einer Ofenkammer 11, die mit einer Ofentür 12 zum Verschluss einer Ofenkammeröffnung 13 versehen ist. Die Ofentür 12 weist ein Türblatt 14 auf, das ebenso wie eine Kammerwand 15 der Ofenkammer 11 im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Stahl besteht.
Zur thermischen Isolierung eines in der Ofenkammer 11 ausgebildeten Ofenraums 16 ist eine Ofenauskleidung 17 vorgesehen, die eine Kammerauskleidung 18 der Ofenkammer 11 und eine Türauskleidung 19 der Ofentür 12 umfasst. Die Ofenkammer 11 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels gegen die Kammerwand 15 angeordnete Materialzuschnitte 20 aus einem aus Kohlenstofffasern gebildeten Faserfilz auf, wobei die Materialzuschnitte 20 eine Zuschnittoberfläche 21 aufweisen, die mit einer Graphitfolie 22 abgedeckt ist.
Ein der Ofentür 12 zugewandter Auskleidungsrands 23 der Kammerauskleidung 18, der die Ofenkammeröffnung 13 begrenzt, weist einen Randsteg 24 auf, der im vorliegenden Fall aus einem U-förmig ausgebildeten CFC-Material gebildet ist.
Das Türblatt 14 der um eine parallel zur Zeichnungsebene ausgerichtete, hier nicht dargestellte Schwenkachse verschwenkbaren Ofentür 12 ist schalenförmig ausgebildet, mit einem durch einen Randsteg des Türblatts 14 gebildeten Türblattrahmen 25.
Die Türauskleidung 19 weist einen an dem Türblatt 14 angeordneten Auskleidungsrahmen 26 auf, der mit einer Füllung 27 aus zwei aufeinander angeordneten Materialzuschnitten 28, 29 unterschiedlicher Größe versehen ist. Die Materialzuschnitte 28, 29 sind so aufeinander angeordnet, dass die Füllung 27 einen treppenförmig ausgebildeten, umlaufenden Füllungsrand 30 aufweist, der durch den Auskleidungsrahmen 26 abgedeckt ist.
Der Auskleidungsrahmen 26 weist einen Profilquerschnitt 31 auf, der aus zwei L-förmigen Profilabschnitten 32, 33 zusammengesetzt ist, mit einem ersten Profilschenkel 34 und einem zweiten Profilschenkel 35 des ersten Profilabschnitts 32 und einem dritten Profilschenkel 36 und einem vierten Profilschenkel 37 des zweiten Profilabschnitts 33. Dabei sind die Profilschenkel 34 bis 37 so zueinander orientiert, dass der erste Profilschenkel 34 und der dritte Profilschenkel 36 parallel zueinander verlaufen und jeweils auf einer Zuschnittoberfläche 38, 39 der Materialzuschnitte 28, 29 angeordnet sind, und der zweite Profilschenkel 35 und der vierte Profilschenkel 37 jeweils eine Schnittfläche 40, 41 der Materialzuschnitte 28, 29 abdecken.
Der zweite Profilschenkel 35 und der dritte Profilschenkel 36, der sich parallel und entgegengesetzt zum ersten Profilschenkel 34 erstreckt, bilden zusammen einen Profilabsatz 42 im Übergang von der Schnittfläche 40 des ersten Materialzuschnitts 28 zur Zuschnittoberfläche 39 des zweiten Materialzuschnitts 29 aus.
Im vorliegenden Fall ist die Zuschnittoberfläche 38 des oberen Materialzuschnitts 28 mit einer Graphitfolie 43 abgedeckt, die sich zwischen der Zuschnittoberfläche 38 und dem ersten Profilschenkel 34 erstreckt.
Wie insbesondere die 1 zeigt, erstreckt sich der vierte Profilschenkel 37 im Wesentlichen parallel zum Türblattrahmen 25, so dass mittels des vierten Profilschenkels 37 eine Befestigung des Auskleidungsrahmens 26 am Türblatt 14 erfolgen kann, ohne dass hierzu eine Durchdringung der die Füllung 27 bildenden Materialzuschnitte 28, 29 notwendig wäre.

Claims

Ofenauskleidung (17) für eine mit einer Ofentür (12) verschließbaren Ofenkammer (11), wobei die Ofentür eine Türauskleidung (19) aus zumindest einem Materialzuschnitt (28, 29) aus einem Kohlenstoffmaterial aufweist und mit einem die Türauskleidung an einem Türblatt (14) haltenden Auskleidungsrahmen (26) versehen ist, der bei geschlossener Ofentür gegen einen Auskleidungsrand (23) einer Kammerauskleidung (18), der eine Ofenkammeröffnung (13) umlaufend begrenzt, anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Auskleidungsrahmen als Rahmenprofil aus einem CFC-Material ausgebildet ist, derart, dass ein erster Profilschenkel (34) parallel zu einer Zuschnittoberfläche (38) des Materialzuschnitts (28) ausgerichtet ist, und ein an den ersten Profilschenkel anschließend ausgebildeter zweiter Profilschenkel (35) eine Schnittfläche (40) des Materialzuschnitts abdeckt.
Ofenauskleidung nach Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Profilschenkel (34) und der zweite Profilschenkel (35) einen L-förmigen Profilquerschnitt des Auskleidungsrahmens (26) ausbilden.
Ofenauskleidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auskleidungsrahmen (26) anschließend an den zweiten Profilschenkel (35) einen dritten Profilschenkel (36) aufweist, der sich parallel und entgegengesetzt zum ersten Profilschenkel (34) erstreckt, derart, dass der Profilquerschnitt treppenförmig mit einem Profilabsatz (42) ausgebildet ist.
Ofenauskleidung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Auskleidungsrahmen (26) anschließend an den dritten Profilschenkel (36) einen vierten Profilschenkel (37) aufweist, der sich parallel und entgegengesetzt zum zweiten Profilschenkel (35) vom dritten Profilschenkel erstreckt.
Ofenauskleidung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Profilschenkel (37) eine Schnittfläche (41) des Materialzuschnitts (29) abdeckt.
Ofenauskleidung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Türauskleidung (19) eine Füllung (27) mit zwei aufeinander angeordneten Materialzuschnitten (28, 29) unterschiedlicher Größe aufweist, derart, dass die Füllung einen treppenförmig ausgebildeten, umlaufenden Füllungsrand (30) aufweist, der durch den Auskleidungsrahmen (26) abgedeckt ist, derart, dass der erste und der dritte Profilschenkel (34, 36) jeweils auf einer Zuschnittoberfläche (38, 39) angeordnet sind, und der zweite und der vierte Profilschenkel (35, 37) jeweils eine Schnittfläche (40, 41) der Materialzuschnitte abdecken.