DE102017103011A1 - Cooling module of a continuous sintering furnace - Google Patents
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Abstract
Kühlmodul 1 eines Durchlaufsinterofens 2 mit einer Kühlkammer 3 und zumindest einer Fördereinrichtung 4 zum Fördern von Sinterbauteilen 5 entlang einer Durchlaufrichtung 6 von einem Einlass 7 der Kühlkammer 3 zu einem Auslass 8 der Kühlkammer 3, wobei das Kühlmodul 1 mindestens einen Querstromventilator 10 mit einer Drehachse 11 und einem Gasaustritt 12 umfasst, dessen Drehachse 11 und Gasaustritt 12 zumindest im Wesentlichen parallel zur Durchlaufrichtung 6 ausgerichtet sind.Cooling module 1 of a continuous sintering furnace 2 with a cooling chamber 3 and at least one conveyor 4 for conveying sintered components 5 along a passage direction 6 from an inlet 7 of the cooling chamber 3 to an outlet 8 of the cooling chamber 3, wherein the cooling module 1 at least one cross-flow fan 10 with a rotation axis eleventh and a gas outlet 12, whose axis of rotation 11 and gas outlet 12 are aligned at least substantially parallel to the passage direction 6.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlmodul eines Durchlaufsinterofens. Das Kühlmodul weist zumindest einen Querstromventilator zur Erzeugung eines kühlenden Gasstroms auf. Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung eines Querstromventilators zum Kühlen von Sinterbauteilen bzw. zum gleichmäßigen Verteilen eines Gasstroms hin zu Sinterbauteilen in einem Durchlaufsinterofen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Kühlmoduls eines Durchlaufsinterofens.The present invention relates to a cooling module of a continuous sintering furnace. The cooling module has at least one cross-flow fan for generating a cooling gas flow. Furthermore, the invention relates to the use of a cross-flow fan for cooling sintered components or for uniformly distributing a gas flow towards sintered components in a continuous sintering furnace. Moreover, the invention relates to a method for operating a cooling module of a continuous sintering furnace.
Ein Durchlaufsinterofen umfasst regelmäßig unterschiedliche Behandlungsmodule, die aufeinanderfolgend angeordnet sind. Ein Durchlaufsinterofen kann als Rollenherdofen, als Bandofen oder Stoßofen ausgeführt sein. Die zu behandelnden Sinterbauteile aus vorzugsweise im Wesentlichen verdichtetem Metall- und/oder Keramikpulver werden dazu auf einer Fördereinrichtung angeordnet und kontinuierlich oder in Zeitintervallen schubweise durch den Durchlaufsinterofen hindurchgefördert. Die einzelnen Behandlungsmodule sind regelmäßig zueinander offen ausgeführt, wobei Schutzgasströmungen am Einlass und/oder Auslass eines Behandlungsmoduls den Eintritt von Sauerstoff in das Behandlungsmodul verhindern können. Zusätzlich oder alternativ können Querschnittsverengungen vorgesehen sein, die die Strömung zwischen den Behandlungsmodulen stabilisieren und nur einen gerichteten Gasaustausch zwischen den Behandlungsmodulen ermöglichen und vor allem ein Eindringen von Luft verhindern.A continuous sintering furnace regularly comprises different treatment modules which are arranged successively. A continuous sintering furnace can be designed as a roller hearth furnace, as a belt furnace or blast furnace. For this purpose, the sintered components to be treated, preferably of substantially densified metal and / or ceramic powder, are arranged on a conveyor and conveyed through the continuous sintering oven continuously or at intervals of time. The individual treatment modules are designed to be open to each other regularly, wherein protective gas flows at the inlet and / or outlet of a treatment module can prevent the entry of oxygen into the treatment module. Additionally or alternatively, cross-sectional constrictions can be provided, which stabilize the flow between the treatment modules and only allow a directed gas exchange between the treatment modules and, above all, prevent the ingress of air.
Ein Durchlaufsinterofen umfasst zumindest vorzugsweise die folgenden Behandlungszonen, die in der vorgegebenen Reihenfolge in Förderrichtung der Sinterbauteile hintereinander angeordnet sind: Ausbrennzone (zum Entfernen von in den zu sinternden Körpern vorhandenen Schmiermitteln und/oder Wachsen durch Ausbrennen bei einer geringeren Temperatur als einer Sintertemperatur); Sinterzone (zum stoffschlüssigen Verbinden des Sintermaterials in dem Sinterbauteil bei einer Temperatur unterhalb einer Schmelztemperatur des Sinterbauteils); gegebenenfalls Härtezone (auch Schroffkühlzone genannt; zur gesteuerten schnellen Abkühlung der Sinterbauteile und Einstellung eines gewünschten Gefüges) bzw. Homogenisierungszone, Endkühlzone (zur weiteren Abkühlung der Sinterbauteile, z. B. auf eine Umgebungstemperatur). Insbesondere erfolgen zumindest die Prozessschritte Sintern, Schroffkühlen und End- oder Normalkühlen unter Schutzgasatmosphäre (also insbesondere unter Ausschluss von Sauerstoff).A continuous sintering furnace at least preferably comprises the following treatment zones, which are arranged one behind the other in the predetermined sequence in the conveying direction of the sintered components: burn-out zone (for removing lubricants present in the bodies to be sintered and / or waxing by burning at a temperature lower than a sintering temperature); Sintering zone (for materially bonding the sintered material in the sintered component at a temperature below a melting temperature of the sintered component); optionally hardening zone (also called rough cooling zone, for controlled rapid cooling of the sintered components and setting of a desired microstructure) or homogenizing zone, final cooling zone (for further cooling of the sintered components, eg to an ambient temperature). In particular, at least the process steps of sintering, chilled cooling and final or normal cooling are carried out under a protective gas atmosphere (ie in particular with the exclusion of oxygen).
In dem Modul der Härtezone erfolgt die schnelle und geregelte Abkühlung der Sinterbauteile unmittelbar im Anschluss an das Sintern in der Sinterzone oder nach einem Homogenisieren in einer Homogenisierungszone bei etwas niedrigerer Temperatur oberhalb der Phasenumwandlung des zu härtenden Werkstoffs. Die Sinterbauteile werden daher bevorzugt aus der Sinterzone direkt in das unmittelbar benachbart angeordnete Kühlmodul eingefahren und dort abgekühlt. Auf diese Weise lassen sich gewünschte Gefüge der Sinterbauteile noch im bzw. am Durchlaufsinterofen erzeugen, wenn man die zusätzlichen Kosten einer zusätzlichen nachträglichen Wärmebehandlung vermeiden will.In the modulus of the hardening zone, the sintered components undergo rapid and controlled cooling immediately after sintering in the sintering zone or after homogenization in a homogenizing zone at a somewhat lower temperature above the phase transformation of the material to be hardened. The sintered components are therefore preferably moved from the sintering zone directly into the immediately adjacent cooling module and cooled there. In this way, desired structure of the sintered components can still be produced in or on the continuous sintering furnace, if one wants to avoid the additional costs of an additional subsequent heat treatment.
Bei Kühlmodulen von Durchlaufsinteröfen werden beispielsweise regelmäßig außen liegende Radialventilatoren eingesetzt, bei denen ein Gasstrom im Bereich der Drehachse dem Radialventilator zugeführt und über die (gesamte) Umfangsfläche aus dem Radialventilator austritt. Dieser Gasstrom wird dem Kühlmodul und damit den Sinterbauteilen auf der Fördereinrichtung zugeführt, wobei der Gasstrom durch zusätzliche Umlenkungsflächen verteilt wird, so dass die Sinterbauteile rasch abgekühlt werden können.In the case of cooling modules of continuous sintering furnaces, for example, external centrifugal fans are used regularly in which a gas flow in the area of the axis of rotation is fed to the centrifugal fan and exits the radial fan via the (entire) peripheral surface. This gas stream is supplied to the cooling module and thus the sintered components on the conveyor, wherein the gas flow is distributed by additional deflection surfaces, so that the sintered components can be cooled rapidly.
Radialventilatoren weisen eine kompakte Bauform auf und können hinsichtlich ihrer Position zu dem Kühlmodul flexibel angeordnet werden. Der Gasstrom kann über kompakte Rohrleitungen vom Kühlmodul zum Radialventilator und weiter zum Kühlmodul geleitet werden. Aufgrund des Dralls des erzeugten Gasstroms sind jedoch aufwändige Umlenkungsflächen (Umlenkungsflächen, Diffusoren, Düsenfelder, Leitapparate zur Strömungsumlenkung, Wabengleichrichter, etc.; im Folgenden als Umlenkungsflächen bezeichnet) in dem Kühlmodul anzuordnen. Weiterhin ist der Gasaustritt eines Radialventilators relativ klein, so dass der benötigte Volumenstrom mit hoher Geschwindigkeit und bei hohem Druck aus dem Radialventilator austritt. Durch die Umlenkungsflächen wird der Volumenstrom über die Fläche der Fördereinrichtung verteilt und die Geschwindigkeit sowie der Druck reduziert.Centrifugal fans have a compact design and can be flexibly arranged with respect to their position to the cooling module. The gas flow can be directed via compact piping from the cooling module to the centrifugal fan and on to the cooling module. However, due to the swirling of the generated gas flow, complex deflection surfaces (deflection surfaces, diffusers, nozzle fields, flow deflection nozzles, honeycomb rectifiers, etc., referred to below as deflection surfaces) are to be arranged in the cooling module. Furthermore, the gas outlet of a centrifugal fan is relatively small, so that the required volume flow exits at high speed and at high pressure from the centrifugal fan. By the deflection surfaces, the volume flow is distributed over the surface of the conveyor and reduces the speed and pressure.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest zu lindern oder gar zu lösen. Insbesondere soll der zur Abkühlung von Sinterbauteilen vorgesehene Gasstrom vergleichmäßigt werden, so dass eine möglichst gleichförmige und konstante Qualität von Sinterbauteilen erzeugbar ist.On this basis, it is an object of the present invention, at least alleviate or even solve the problems described with reference to the prior art. In particular, the intended for cooling of sintered components gas stream is to be made uniform, so that a uniform and constant as possible quality of sintered components can be generated.
Zur Lösung dieser Aufgaben trägt ein Kühlmodul gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Verwendung eines Querstromventilators gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Kühlmoduls eines Durchlaufsinterofens gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 13 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.To solve these objects contributes to a cooling module according to the features of
Es wird ein Kühlmodul eines Durchlaufsinterofens mit einer Kühlkammer und zumindest einer Fördereinrichtung zum Fördern von Sinterbauteilen entlang einer Durchlaufrichtung von einem Einlass der Kühlkammer zu einem Auslass der Kühlkammer vorgeschlagen. Das Kühlmodul umfasst mindestens einen Querstromventilator mit einer Drehachse und einem Gasaustritt, dessen Drehachse und Gasaustritt zumindest im Wesentlichen parallel zur Durchlaufrichtung ausgerichtet sind.A cooling module of a continuous sintering furnace with a cooling chamber and at least one conveying device for conveying sintered components along a passage direction from an inlet of the cooling chamber to an outlet of the cooling chamber is proposed. The cooling module comprises at least one cross-flow fan with an axis of rotation and a gas outlet whose axis of rotation and gas outlet are aligned at least substantially parallel to the passage direction.
Das Kühlmodul wird insbesondere als Härtemodul, Homogenisiermodul und/oder als Endkühlzonenmodul eingesetzt. Dabei können auch mehrere Härtemodule, Homogenisiermodule und/oder Endkühlzonenmodule in einem Durchlaufsinterofen hintereinander angeordnet sein.The cooling module is used in particular as a hardening module, homogenizing module and / or as a final cooling zone module. Several hardening modules, homogenizing modules and / or final cooling zone modules can also be arranged one behind the other in a continuous sintering furnace.
Das Kühlmodul umfasst insbesondere einen Gasstromkreislauf, d. h. der durch den mindestens einen Querstromventilator erzeugte Gasstrom tritt aus dem Querstromventilator aus, überströmt die Sinterbauteile und die Fördereinrichtung und tritt in den mindestens einen Querstromventilator wieder ein. Ggf. durchströmt der Gasstrom zusätzlich einen Wärmetauscher. Insbesondere ist der gesamte Gasstromkreislauf (Querstromventilator, Fördereinrichtung, Wärmetauscher) innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet, wobei zumindest teilweise Trennwände, z. B zur Führung des Gasstroms, innerhalb des Gehäuses angeordnet sein können.The cooling module in particular comprises a gas flow circuit, d. H. The gas flow generated by the at least one cross-flow fan exits the cross-flow fan, flows over the sintered components and the conveyor and enters the at least one cross-flow fan again. Possibly. the gas stream also flows through a heat exchanger. In particular, the entire gas flow circuit (cross-flow fan, conveyor, heat exchanger) is disposed within a common housing, at least partially separating walls, for. B for guiding the gas flow, can be arranged within the housing.
Im Wesentlichen parallel umfasst hier auch eine leichte Schrägstellung gegenüber der Durchlaufrichtung. So kann die Drehachse und/oder der Gasaustritt des Querstromventilators auch unter einem Winkel von höchstens 45 Winkelgrad, insbesondere von höchstens 30 Winkelgrad, bevorzugt von höchstens 15 Winkelgrad und besonders bevorzugt von höchstens 5 Winkelgrad gegenüber der Durchlaufrichtung geneigt angeordnet sein. Insbesondere ist jedoch eine tatsächlich parallele Anordnung (0 Winkelgrad Neigung gegenüber der Durchlaufrichtung) bevorzugt.Substantially parallel here also includes a slight inclination relative to the passage direction. Thus, the axis of rotation and / or the gas outlet of the cross-flow fan can also be inclined at an angle of at most 45 degrees, in particular of at most 30 degrees, preferably of at most 15 degrees and more preferably of at most 5 degrees with respect to the direction of passage. In particular, however, an actual parallel arrangement (0 angle degree of inclination relative to the direction of passage) is preferred.
Das Kühlmodul umfasst insbesondere eine Kühlkammer zur gesteuerten Abkühlung von Sinterbauteilen. Ganz besonderes betrifft das Kühlmodul eine Kühlkammer zur sogenannten „Schroffkühlung“, bei der die Sinterbauteile (direkt) aus der Sinterhitze oder von der Homogenisierungstemperatur abgekühlt bzw. gehärtet werden. Die Sinterbauteile sind insbesondere auf einer Fördereinrichtung angeordnet und werden kontinuierlich und/oder in Zeitintervallen schubweise entlang einer Durchlaufrichtung von einem Einlass zu einem Auslass der Kühlkammer befördert. Der Einlass und/oder der Auslass sind insbesondere nach Art einer „offenen“ Schleuse ausgeführt, wobei dort eine Sperrströmung von Schutzgas den Eintritt von Sauerstoff unterbindet. Alternativ ist das Kühlmodul am Einlass und/oder Auslass von anderen Behandlungsmodulen durch sogenannte Kammerschleusen getrennt. Mit Kammerschleusen kann der Gasaustausch zwischen den Behandlungsmodulen weitgehend unterbunden werden.The cooling module in particular comprises a cooling chamber for the controlled cooling of sintered components. More particularly, the cooling module relates to a cooling chamber for so-called "rough cooling" in which the sintered components are cooled or hardened (directly) from the sintering heat or from the homogenization temperature. In particular, the sintered components are arranged on a conveyor and are conveyed continuously and / or at intervals over time in a passage direction from an inlet to an outlet of the cooling chamber. The inlet and / or the outlet are designed in particular in the manner of an "open" lock, where a blocking flow of inert gas prevents the entry of oxygen there. Alternatively, the cooling module at the inlet and / or outlet of other treatment modules is separated by so-called chamber locks. With chamber locks, the gas exchange between the treatment modules can be largely prevented.
Die Fördereinrichtung umfasst z. B. ein Transportband, das für die dort herrschenden Temperaturen geeignet ausgeführt ist. Die Sinterbauteile werden auf der Fördereinrichtung durch die Kühlkammer hindurch gefördert. Der in dem Kühlmodul durch den mindestens einen Querstromventilator erzeugte, kühlende Gasstrom trifft beispielsweise von oben, bevorzugt senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht von oben und/oder von unten, bevorzugt senkrecht von unten bzw. im Wesentlichen senkrecht von unten auf die auf der Fördereinrichtung angeordneten Sinterbauteile. Bevorzugt wird der Gasstrom durch die Fördereinrichtung (z. B. das Förderband) hindurchgeführt, so dass eine vollumfängliche Beaufschlagung jedes Sinterbauteils auf der Fördereinrichtung erfolgt. Die Auflagefläche selbst wird jedoch bei dieser Ausgestaltung nicht von einer entgegengesetzten Gasströmung zusätzlich durchströmt, also zum Beispiel von unten durch eine Umlenkung des Gasstroms. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann das aber vorgesehen sein. Beispielsweise kann hierfür eine Umkehrung eines Teilstroms des Gasstroms genutzt werden. Diese Umkehrung kann beispielsweise erfolgen, nachdem der Gasstrom durch die Fördereinrichtung hindurchgeführt worden ist. Auch besteht die Möglichkeit, dass der Gasstrom vor der Fördereinrichtung in Teilströme aufgeteilt wird. Die Teilströme können in gleiche wie auch in unterschiedliche Richtungen geleitet werden, beispielsweise auch entgegengesetzte Richtungen aufweisen. So können die Sinterbauteile auch aus unterschiedlichen Richtungen angeströmt werden, beispielsweise gleichzeitig von oben wie auch von unten oder sequentiell. Bei den Sinterbauteilen handelt es sich bevorzugt um gesinterte Metallpulver-Grünlinge, insbesondere Stahl-Bauteile, also insbesondere Sinterstahlbauteile.The conveyor includes z. B. a conveyor belt that is designed to be suitable for the prevailing temperatures. The sintered components are conveyed on the conveyor through the cooling chamber. The cooling gas flow generated in the cooling module by the at least one cross-flow fan strikes, for example, from above, preferably vertically or substantially vertically from above and / or from below, preferably vertically from below or essentially vertically from below onto the conveyor sintered components. The gas stream is preferably passed through the conveying device (eg the conveyor belt), so that a complete loading of each sintered component takes place on the conveying device. However, the bearing surface itself is not additionally flowed through in this embodiment by an opposite gas flow, so for example from below by a deflection of the gas stream. However, according to a further embodiment, this can be provided. For example, for this purpose, a reversal of a partial flow of the gas stream can be used. This reversal can be done, for example, after the gas flow has been passed through the conveyor. There is also the possibility that the gas stream is divided before the conveyor into partial streams. The partial flows can be conducted in the same as well as in different directions, for example, also have opposite directions. Thus, the sintered components can also be flowed from different directions, for example simultaneously from above as well as from below or sequentially. The sintered components are preferably sintered metal powder green compacts, in particular steel components, ie in particular sintered steel components.
In Durchlaufrichtung vor und hinter dem Kühlmodul können des Weiteren die oben erwähnten weiteren Behandlungszonen eines Durchlaufsinterofens angeordnet sein, die ggf. durch Schleusen von dem Kühlmodul getrennt angeordnet sind.In the passage direction in front of and behind the cooling module, the above-mentioned further treatment zones of a continuous sintering furnace may furthermore be arranged, which are optionally arranged separately from the cooling module by means of locks.
Mit dem hier vorgeschlagenen Querstromventilator wird ein Gas insbesondere über die gesamte Länge eines Ventilatorlaufrades angesaugt, strömt in das Laufradinnere und wird durch den Gaswirbel, der bei der Rotation des Laufrades entsteht, umgelenkt und beschleunigt. Danach tritt der Gasstrom insbesondere wieder über die gesamte Laufradlänge über einen Gasaustritt an der Druckseite aus. Der Gasaustritt umfasst eine Längsöffnung, die sich insbesondere über die gesamte Länge des Ventilatorlaufrades erstreckt. Insbesondere ist die Längsöffnung im Wesentlichen rechteckig ausgeführt. Insbesondere erstreckt sich die Längsöffnung in einer Richtung quer zur Länge des Ventilatorlaufrades über eine Höhe, die mindestens 30 %, bevorzugt mindestens 50 % eines Durchmessers des Ventilatorlaufrades entspricht. Der Gasaustritt kann hierbei auch düsenartig und/oder diffusorartig gestaltet sein. Der so erzeugte Gasstrom zeichnet sich insbesondere durch eine gleichmäßige Gasströmung (gleichmäßige Verteilung des Volumenstroms) über den gesamten Gasaustritt und die Längsöffnung aus. Insbesondere unterscheidet sich ein beliebiger Volumenstrom durch einen Querschnitt der Längsöffnung an einer Position der Länge des Ventilatorlaufrades von einem beliebigen anderen Volumenstrom durch einen anderen, gleich großen Querschnitt der Längsöffnung an einer anderen Position des Ventilatorlaufrades um höchstens 20 %, bevorzugt um höchstens 10 % (bevorzugt zeitgleich gemessen, wobei Volumenströme im unmittelbaren Randbereich der Längsöffnung zu vernachlässigen sind).With the cross-flow fan proposed here, a gas is sucked in in particular over the entire length of a fan impeller, flows into the inside of the impeller and is deflected and accelerated by the gas vortex created during the rotation of the impeller. Thereafter, the gas flow in particular occurs again over the entire impeller length via a gas outlet on the pressure side. The gas outlet comprises a longitudinal opening, which extends in particular over the entire length of the fan impeller. In particular, the longitudinal opening is designed substantially rectangular. In particular, the longitudinal opening extends in a direction transverse to the length of the fan impeller over a height that corresponds to at least 30%, preferably at least 50% of a diameter of the fan impeller. The gas outlet can also be designed nozzle-like and / or diffuser-like. The gas stream thus generated is characterized in particular by a uniform gas flow (uniform distribution of the volume flow) over the entire gas outlet and the longitudinal opening. In particular, any volumetric flow through a cross-section of the longitudinal opening at a position of the length of the fan impeller differs from any other volumetric flow through another, equally large cross-section of the longitudinal opening at a different position of the fan impeller by at most 20%, preferably at most 10% (preferred measured at the same time, volume flows in the immediate edge region of the longitudinal opening being negligible).
Bei dem Gasstrom handelt es sich insbesondere um ein so genanntes Schutzgas, welches eine Oxidation des Materials der Sinterbauteile reduziert oder unterbindet. Insbesondere handelt es sich bei dem Gasstrom um Stickstoff (N2), Wasserstoff (H2), Stickstoff-Wasserstoff-Gemischen, Endo-Gas (z. B. ca. 40 % Wasserstoff (H2), ca. 20 % Kohlenmonoxid (CO), Rest Stickstoff (N2) ggf. mit geringen Anteilen an Kohlendioxid (CO2), Feuchte (H2O) und Methan (CH4)) oder dergleichen.The gas stream is in particular a so-called protective gas, which reduces or prevents oxidation of the material of the sintered components. In particular, the gas stream is nitrogen (N 2 ), hydrogen (H 2 ), nitrogen-hydrogen mixtures, endo gas (eg about 40% hydrogen (H 2 ), about 20% carbon monoxide ( CO), balance nitrogen (N 2 ) possibly with small amounts of carbon dioxide (CO 2 ), moisture (H 2 O) and methane (CH 4 )) or the like.
Die im Wesentlichen parallele Anordnung von Drehachse und Gasaustritt zur Durchlaufrichtung der Sinterbauteile durch das Kühlmodul ermöglicht insbesondere, dass ein nahezu gleichmäßig strömender Gasstrom (also gleiche Volumenströme) die Sinterbauteile beaufschlagt. Insbesondere können so eine Mehrzahl von Sinterbauteilen in einer Richtung quer zur Durchlaufrichtung nebeneinander auf der Fördereinrichtung angeordnet werden, wobei diese nebeneinander angeordneten Sinterbauteile durch jeweils (nahezu) gleiche Teilströme des Gasstroms beaufschlagt werden. Damit wird insbesondere eine für alle Sinterbauteile vergleichbare Abkühlrate erzeugt, so dass die Sinterbauteile mit einer konstanten Qualität herstellbar sind.The substantially parallel arrangement of the axis of rotation and gas outlet to the passage direction of the sintered components by the cooling module allows in particular that an almost uniformly flowing gas flow (ie the same volume flows) acts on the sintered components. In particular, a plurality of sintered components can thus be arranged next to one another on the conveyor in a direction transverse to the passage direction, wherein these sintered components arranged next to one another are acted upon by (nearly) equal partial flows of the gas flow. In particular, a comparable cooling rate for all sintered components is produced, so that the sintered components can be produced with a constant quality.
Insbesondere ist in Durchlaufrichtung jeweils nur ein Querstromventilator mit genau einem Ventilatorlaufrad vorgesehen. Es ist aber auch möglich, in Durchlaufrichtung hintereinander, strömungstechnisch als Parallelschaltung wirkend, mehrere Querstromventilatoren anzuordnen. Insbesondere kann jeder Querstromventilator auch mehrere Ventilatorlaufräder umfassen, die eine gemeinsame oder mehrere, aber koaxial angeordnete Drehachsen aufweisen.In particular, only one cross-flow fan with exactly one fan impeller is provided in the direction of passage. But it is also possible, in the direction of passage one behind the other, fluidically acting as a parallel circuit, to arrange a plurality of cross-flow fans. In particular, each cross-flow fan may also include a plurality of fan impellers having a common or more, but coaxially arranged axes of rotation.
Weiter können zwei Querstromventilatoren einander gegenüber angeordnet werden. In diesem Fall kann ein Gasstrom in zwei Teilgasströme aufgeteilt werden, wobei jeder Teilgasstrom nach jedem Überströmen der Fördereinrichtung nur einen Querstromventilator durchströmt. Hierdurch kann eine Parallelschaltung zweier gegenüber liegender Querstromventilatoren erreicht werden.Further, two cross-flow fans can be arranged opposite to each other. In this case, a gas stream can be divided into two partial gas streams, wherein each partial gas stream flows through only one cross-flow fan after each overflow of the conveyor. As a result, a parallel connection of two opposing cross-flow fans can be achieved.
Weiter können zwei oder mehrere Querstromventilatoren in Strömungsrichtung des Gasstroms hintereinander angeordnet sein, so dass eine Reihenschaltung zweier oder mehrerer Querstromventilatoren erreicht wird. Dadurch kann ein höherer Druck des Gasstroms erreicht werden, wobei z. B. in jedem Querstromventilator eine Umlenkung des Gasstroms erfolgt, insbesondere um jeweils ungefähr 90 Winkelgrad. Infolge der Umlenkung des Gasstroms durch den Querstromventilator können Einbauten zur Strömungsumlenkung eingespart werden, so dass der Strömungswiderstand weiter reduziert wird.Further, two or more cross-flow fans can be arranged one behind the other in the flow direction of the gas flow, so that a series connection of two or more cross-flow fans is achieved. As a result, a higher pressure of the gas stream can be achieved, wherein z. B. in each cross-flow fan, a deflection of the gas flow, in particular by about 90 degrees. As a result of the deflection of the gas flow through the cross-flow fan internals for flow deflection can be saved, so that the flow resistance is further reduced.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt die Länge des mindestens einen Ventilatorlaufrades und/oder einen Gasaustritts (oder mehrerer Ventilatorlaufräder und/oder mehrerer Gasaustritte zusammengerechnet) des mindestens einen Querstromventilators mindestens 20%, insbesondere mindestens 60 %, bevorzugt mindestens 90 % einer Erstreckung der Kühlkammer vom Einlass zum Auslass.According to a preferred embodiment, the length of the at least one fan impeller and / or a gas outlet (or more fan impellers and / or multiple gas outlets added together) of the at least one cross-flow fan at least 20%, in particular at least 60%, preferably at least 90% of an extension of the cooling chamber from the inlet to the outlet.
Bei einer kürzeren Länge des mindestens einen Ventilatorlaufrades (oder mehrerer Ventilatorlaufräder zusammengerechnet) des mindestens einen Querstromventilators kann ein größerer Durchmesser des mindestens einen Ventilatorlaufrades eingesetzt werden, so dass bei gleicher Volumenleistung (Liter pro Minute) ein größerer Druck des Gasstroms aufgebaut wird. Insbesondere kann gerade bei einer kürzeren Länge des mindestens einen Ventilatorlaufrades ein Diffusor zur gleichmäßigen Verteilung des Gasstroms (ausschließlich) in Durchlaufrichtung eingesetzt werden.With a shorter length of the at least one fan impeller (or more together fan impellers) of the at least one cross-flow fan, a larger diameter of the at least one fan impeller can be used, so that at the same volume capacity (liters per minute), a larger pressure of the gas flow is established. In particular, even with a shorter length of the at least one fan impeller, a diffuser for even distribution of the gas flow (exclusively) in the direction of passage can be used.
Die einzelnen Querstromventilatoren können insbesondere unabhängig voneinander geregelt betrieben werden. Damit sind unterschiedliche Kühlprofile innerhalb des Kühlmoduls einstellbar, so dass die Sinterbauteile in Abhängigkeit von ihrer Position auf der Fördereinrichtung, insbesondere in Durchlaufrichtung, mit unterschiedlichen Gasströmen beaufschlagt werden können.The individual cross-flow fans can be operated in particular independently regulated. Thus, different cooling profiles are adjustable within the cooling module, so that the sintered components in dependence on their position on the conveyor, in particular in Passage direction, can be acted upon with different gas flows.
Insbesondere können auch Wärmetauscher (insbesondere ist jeweils ein Wärmetauscher einem Querstromventilator zugeordnet, es können aber auch mehrere Wärmetauscher einem Querstromventilator zugeordnet sein) voneinander unabhängig geregelt betrieben werden. Auch durch die Wärmetauscher können Kühlprofile innerhalb des Kühlmoduls beeinflusst werden.In particular, heat exchangers (in particular one heat exchanger is also assigned to one cross-flow fan, but it is also possible for a plurality of heat exchangers to be assigned to one cross-flow fan) can be operated independently of one another. Also by the heat exchanger cooling profiles can be influenced within the cooling module.
Je mehr die Länge des mindestens einen Ventilatorlaufrades und/oder des Gasaustritts (oder der Mehrzahl von koaxial angeordneten Ventilatorlaufrädern und/oder Gasaustritten) der Erstreckung der Kühlkammer entspricht, desto weniger ist eine Umlenkung des aus dem Gasaustritt austretenden Gasstroms in Richtung der Durchlaufrichtung erforderlich. Entsprechend können Strömungsverluste verringert werden.The more the length of the at least one fan impeller and / or the gas outlet (or the plurality of coaxially arranged fan impellers and / or gas outlets) corresponds to the extent of the cooling chamber, the less a deflection of the gas flow emerging from the gas outlet in the direction of the passage direction is required. Accordingly, flow losses can be reduced.
Insbesondere ist in der Kühlkammer und dem Gasaustritt des mindestens einen Querstromventilators zugeordnet mindestens eine Umlenkungsfläche vorgesehen, die einen aus dem Gasaustritt austretenden Gasstrom quer zur Durchlaufrichtung hin zur Fördereinrichtung lenkt.In particular, at least one deflection surface is provided in the cooling chamber and the gas outlet of the at least one cross-flow fan, which directs a gas flow emerging from the gas outlet transversely to the passage direction towards the conveyor.
Bevorzugt sind zwischen dem Gasaustritt und den auf der Fördereinrichtung angeordneten Sinterbauteilen ausschließlich Umlenkungsflächen vorgesehen, die einen aus dem Gasaustritt austretenden Gasstrom (nur) quer zur Durchlaufrichtung hin zur Fördereinrichtung lenken.Preferably, only deflection surfaces are provided between the gas outlet and the sintering components arranged on the conveying device, which deflect a gas flow emerging from the gas outlet (only) transversely to the passage direction to the conveying device.
Bevorzugt sind stromabwärts der Sinterbauteile, also zwischen der Fördereinrichtung und dem mindestens einen Querstromventilator, ausschließlich Umlenkungsflächen vorgesehen, die den Gasstrom im Wesentlichen (nur) quer zur Durchlaufrichtung hin zum mindestens einen Querstromventilator lenken.Preferably, downstream of the sintered components, ie between the conveyor and the at least one cross-flow fan, exclusively deflection surfaces are provided which direct the gas flow substantially (only) transversely to the passage direction towards the at least one cross-flow fan.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Kühlmoduls sind in unterschiedliche Richtungen umlenkende Umlenkungsflächen, die für eine Verteilung und Vergleichmäßigung des Gasstroms ausgehend von einem Radialventilator hin zu den Sinterbauteilen regelmäßig eingesetzt werden, nicht erforderlich. Dadurch können Strömungsverluste (infolge der Umlenkung) minimiert werden. Weiterhin ist keine aufwändige Einrichtung der Umlenkungsflächen erforderlich. Weiterhin kann die Kühlleistung verbessert werden, weil die mit zu kühlenden Umlenkungsflächen nun wesentlich kleiner ausfallen, bzw. vermieden werden können.In accordance with a particularly advantageous embodiment of the cooling module, deflecting surfaces which deflect in different directions and are regularly used for distributing and equalizing the gas flow starting from a radial fan to the sintered components are not required. As a result, flow losses (due to the deflection) can be minimized. Furthermore, no complex device of the deflection surfaces is required. Furthermore, the cooling performance can be improved because the deflection surfaces to be cooled are now much smaller, or can be avoided.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist seitlich zur mindestens einen Fördereinrichtung mindestens ein Kühlkanal mit mindestens einem Wärmetauscher und mindestens einem Querstromventilator vorgesehen. Insbesondere ist über den mindestens einen Querstromventilator ein Gasstrom unterhalb der Fördereinrichtung abziehbar und über den mindestens einen Querstromventilator wieder der Kühlkammer zuführbar. Der Wärmetauscher kann unmittelbar stromabwärts von den Sinterbauteilen, also z. B. direkt unterhalb der Fördereinrichtung angeordnet sein. Alternativ und/oder zusätzlich kann der Wärmetauscher auch seitlich der Kühlkammer in dem Kühlkanal, stromaufwärts und/oder stromabwärts von dem mindestens einen Querstromventilator angeordnet sein.According to an advantageous embodiment, at least one cooling channel with at least one heat exchanger and at least one cross-flow fan is provided laterally to the at least one conveying device. In particular, via the at least one cross-flow fan, a gas stream below the conveyor can be removed and fed back to the cooling chamber via the at least one cross-flow fan. The heat exchanger can immediately downstream of the sintered components, ie z. B. may be located directly below the conveyor. Alternatively and / or additionally, the heat exchanger can also be arranged laterally of the cooling chamber in the cooling channel, upstream and / or downstream of the at least one cross-flow fan.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist seitlich zur mindestens einen Fördereinrichtung mindestens ein Kühlkanal vorgesehen, wobei der mindestens eine Querstromventilator unterhalb und/oder seitlich zur Fördereinrichtung angeordnet ist.According to a further advantageous embodiment, at least one cooling channel is provided laterally to the at least one conveying device, wherein the at least one cross-flow fan is arranged below and / or laterally of the conveying device.
Insbesondere ist der Querstromventilator nicht oberhalb bzw. nicht so zu der Fördereinrichtung angeordnet, dass eine unzulässige Erwärmung des Querstromventilators durch Konvektion bzw. Strahlung, ausgehend von der heißen Fördereinrichtung bzw. den Sinterbauteilen, erfolgt. Entsprechend bevorzugt ist, dass der mindestens eine Querstromventilator unterhalb oder zumindest seitlich von der Fördereinrichtung angeordnet ist.In particular, the cross-flow fan is not arranged above or not so to the conveyor, that an impermissible heating of the cross-flow fan by convection or radiation, starting from the hot conveyor or the sintered components, takes place. Accordingly, it is preferred that the at least one cross-flow fan is arranged below or at least laterally of the conveyor.
Der Kühlkanal ist insbesondere ein Bestandteil der Kühlkammer und verbindet insbesondere die Kühlkammer stromabwärts der Fördereinrichtung mit dem Querstromventilator. Der Kühlkanal verbindet ggf. auch den Querstromventilator stromabwärts des Gasaustritts mit der Kühlkammer. In der Kühlkammer beaufschlagt der Gasstrom die Sinterbauteile, hier ist also die Fördereinrichtung angeordnet. In dem Kühlkanal erfolgt die Abkühlung des Gasstroms über einen Wärmetauscher und die Rückführung des Gasstroms hin zu dem Querstromventilator und/oder zu der Kühlkammer.The cooling channel is in particular a component of the cooling chamber and in particular connects the cooling chamber downstream of the conveying device with the cross-flow fan. If necessary, the cooling channel also connects the cross-flow fan downstream of the gas outlet to the cooling chamber. In the cooling chamber, the gas stream acts on the sintered components, so here the conveyor is arranged. In the cooling channel, the cooling of the gas flow takes place via a heat exchanger and the return of the gas flow to the cross-flow fan and / or to the cooling chamber.
Über den Wärmetauscher wird der Gasstrom auf die vorbestimmte Temperatur heruntergekühlt und die aus den Sinterbauteilen aufgenommene Wärmemenge aus dem Kühlmodul abgeführt. Der mindestens eine Kühlkanal kann in einem gemeinsamen Gehäuse mit der Kühlkammer angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der mindestens eine Kühlkanal zumindest teilweise mit einem Abstand zur Kühlkammer verläuft, in der die Fördereinrichtung angeordnet ist.The gas flow is cooled down to the predetermined temperature via the heat exchanger, and the amount of heat absorbed from the sintered components is removed from the cooling module. The at least one cooling channel can be arranged in a common housing with the cooling chamber. However, it is also possible that the at least one cooling channel extends at least partially with a distance to the cooling chamber in which the conveyor is arranged.
Insbesondere sind zwei Kühlkanäle vorgesehen, die jeweils seitlich von der Kühlkammer und auf einander gegenüberliegenden Seiten der Kühlkammer verlaufen. Bevorzugt umfasst jeder Kühlkanal mindestens einen Wärmetauscher. Kühlkammer und Kühlkanäle können zusammen in einem Gehäuse das Kühlmodul bilden. Sie können aber auch getrennt in Einzelgehäusen vorliegen und das Kühlmodul bilden.In particular, two cooling channels are provided, each extending laterally from the cooling chamber and on opposite sides of the cooling chamber. Preferably, each includes Cooling channel at least one heat exchanger. Cooling chamber and cooling channels can together form the cooling module in a housing. But they can also be present separately in individual housings and form the cooling module.
Besonders bevorzugt ist unmittelbar stromabwärts der Fördereinrichtung ein gemeinsamer Wärmetauscher angeordnet, wobei erst stromabwärts des Wärmetauschers eine Aufteilung des Gasstroms erfolgt und die Gasströme jeweils seitlich um die Kühlkammer herumgeführt werden.Particularly preferably, a common heat exchanger is arranged immediately downstream of the conveyor, wherein only downstream of the heat exchanger, a division of the gas flow takes place and the gas streams are each guided laterally around the cooling chamber.
Der mindestens eine Querstromventilator wird insbesondere über eine Druckdifferenzmessung am Wärmetauscher gesteuert oder geregelt. Eine Drehzahl des Querstromventilators kann variabel eingestellt werden. Auch können feste Drehzahlen vorgebbar sein, zum Beispiel entsprechende gestufte Drehzahlen 30%, 60%, 100%. Auch kann die Drehzahl stufenlos festgelegt werden. Der mindestens eine Querstromventilator kann zudem über weitere Sensorergebnisse gesteuert oder geregelt werden, z. B. unter Berücksichtigung eines gemessenen Drucks, einer Temperatur, einer Temperaturdifferenzmessung, einer Lambdasonde, eines Tau-Punktes, einer Bestückung des Kühlmoduls mit einer bestimmten Anzahl von Sinterbauteilen pro Zeiteinheit, einer freien Querschnittsfläche der Fördereinrichtung, d. h. einer Druckänderung über die Fördereinrichtung, usw.The at least one cross-flow fan is controlled or regulated in particular via a pressure difference measurement on the heat exchanger. A speed of the cross-flow fan can be variably adjusted. Also, fixed speeds can be specified, for example, corresponding graded
Insbesondere ist das mindestens eine Laufrad des mindestens einen Querstromventilators an beiden Enden oder nur an einem Ende des Laufrades gelagert. Bevorzugt sind die Lagerungen des Laufrades außerhalb des Kühlmoduls, also insbesondere außerhalb des den Gasstrom einschließenden Gehäuses des Kühlmoduls angeordnet, wobei sich nur das Laufrad des Querstromventilators in das Kühlmodul hinein erstreckt.In particular, the at least one impeller of the at least one cross-flow fan is mounted at both ends or only at one end of the impeller. Preferably, the bearings of the impeller outside the cooling module, ie in particular arranged outside of the gas flow enclosing housing of the cooling module, wherein only the impeller of the cross-flow fan extends into the cooling module inside.
Es wird weiter eine Verwendung mindestens eines Querstromventilators zum Kühlen von Sinterbauteilen in einem Durchlaufsinterofen vorgeschlagen.It is further proposed to use at least one cross-flow fan for cooling sintered components in a continuous sintering furnace.
Weiter wird eine Verwendung des Kühlmoduls/ Härtemoduls für die so genannte „Schroffkühlung“ von Sinterstahlbauteilen vorgeschlagen. Insbesondere erfolgt die Verwendung zum Zwecke der Abschreckhärtung von Sinterstahlbauteilen aus der Sinterhitze, wobei eine Gefügeumwandlung des Materials der Sinterbauteile eintritt. Insbesondere wird derart zumindest teilweise Martensit und/oder Bainit und/oder Ferrit erzeugt.Furthermore, a use of the cooling module / hardening module for the so-called "rough cooling" of sintered steel components is proposed. In particular, the use for the purpose of quench hardening of sintered steel components from the sintering heat, wherein a structural transformation of the material of the sintered components occurs. In particular, at least partially martensite and / or bainite and / or ferrite is thus produced.
Beispielsweise kann ein derartiges Kühlmodul als Austausch wie auch als Ergänzung auch noch nachträglich in einen schon bestehenden Durchlaufsinterofen integriert werden, beispielsweise durch Einbau in die Durchlaufstrecke und Erweiterung innerhalb des Durchlaufsinterofens, als Austausch für eine bisher genutzte Kühlzone wie aber zum Beispiel auch als Ergänzung am Ende des Durchlaufsinterofens.For example, such a cooling module can be integrated later as an exchange as well as a supplement in an existing continuous sintering furnace, for example, by installation in the flow path and extension within the continuous sintering furnace, as an exchange for a previously used cooling zone but for example as a supplement at the end of the continuous sinter oven.
Die Ausführungen zu dem Kühlmodul beziehungsweise zu dessen Betrieb gelten gleichermaßen für die beanspruchte Verwendung und umgekehrt. Insbesondere können Erläuterungen zum Betrieb bzw. der Ausgestaltung des Kühlmoduls zur weiteren Spezifizierung der Verwendung herangezogen werden.The remarks on the cooling module or its operation apply equally to the claimed use and vice versa. In particular, explanations on the operation or the design of the cooling module can be used to further specify the use.
Insbesondere wird der mindestens eine Querstromventilator zum Kühlen von Sinterbauteilen (zumindest teilweise) in einem Bereich von über 900 °C [Grad Celsius] auf unter 150 °C verwendet.In particular, the at least one cross-flow fan is used for cooling sintered components (at least partially) in a range of over 900 ° C [degrees Celsius] to below 150 ° C.
Die Abkühlung von Sinterstahlbauteilen erfolgt bevorzugt aus dem austenitischen Bereich in den martensitischen Bereich, in den bainitischen Bereich oder in einen Bereich gemischter Strukturen, die sich aus Martensit, Bainit und Ferrit zusammensetzen. Die schnelle Abkühlung muss entsprechend oberhalb des Beginns der Phasenumwandlung (also bei ca. 900 °C, 700 °C oder 500 °C) beginnen und soll erst nach Erreichen des gewünschten Umwandlungsgrades enden. Die Abkühlung darf insbesondere frühestens nach Ende der Phasenumwandlung und nach Unterschreiten einer Anlasstemperatur (meist zwischen 180 °C und 250 °C) enden, so dass ein unkontrolliertes Anlassen der Sinterstahlbauteile verhindert wird.The cooling of sintered steel components preferably takes place from the austenitic region into the martensitic region, into the bainitic region or into a region of mixed structures composed of martensite, bainite and ferrite. The rapid cooling must begin correspondingly above the beginning of the phase transformation (ie at about 900 ° C, 700 ° C or 500 ° C) and should end only after reaching the desired degree of conversion. The cooling may in particular end at the earliest after the end of the phase transformation and after falling below a tempering temperature (usually between 180 ° C and 250 ° C), so that an uncontrolled tempering of the sintered steel components is prevented.
Es lässt sich eine bestimmte Temperatur also nicht allgemein festlegen. Es kommen auch Sinterstähle mit einem Beginn der Phasenumwandlung von unter 700 °C vor. Daher ist möglich, dass der mindestens eine Querstromventilator zum (schnellen) Abkühlen von Sinterstahlbauteilen in einem Bereich von (mindestens) 900 °C [Grad Celsius], insbesondere von maximal 700 °C, oder sogar von maximal 500 °C und insbesondere hinunter bis maximal 250 °C, bevorzugt bis maximal 180 °C verwendet wird. Um unterschiedliche Sinterbauteile entsprechend zu behandeln, können Einstellungsparameter des Kühlmoduls flexibel angepasst werden. Dazu können für das Kühlmodul einstellbare Einlassparameter wie zum Beispiel Volumenstrom des Gasstroms, Geschwindigkeit des Gasstroms, Temperatur des Gasstroms, zum Beispiel über einen Kühler veränderbar einstellbar, Verdichtung, Anströmwinkel und/oder andere Parameter je nach Anwendungsfall entsprechend angepasst werden.It is therefore not possible to define a specific temperature in general. There are also sintered steels with a beginning of the phase transformation of below 700 ° C before. Therefore, it is possible that the at least one cross-flow fan for (rapid) cooling of sintered steel components in a range of (at least) 900 ° C [degrees Celsius], in particular of maximum 700 ° C, or even of maximum 500 ° C and in particular down to maximum 250 ° C, preferably up to 180 ° C is used. In order to treat different sintered components accordingly, setting parameters of the cooling module can be adapted flexibly. For this purpose, adjustable inlet parameters for the cooling module, such as volumetric flow of the gas flow, velocity of the gas flow, temperature of the gas flow, changeable adjustable via a cooler, compression, flow angle and / or other parameters can be adapted accordingly depending on the application.
Bevorzugt wird der mindestens eine Querstromventilator zum Umwandeln eines Gefüges der Sinterbauteile von austenitischem Gefüge zu zumindest martensitischem und/oder bainitischem Gefüge verwendet.Preferably, the at least one cross-flow fan for converting a structure of the sintered components of austenitic structure to used at least martensitic and / or bainitic structure.
Insbesondere wird der mindestens eine Querstromventilator zum Kühlen und zum Umwandeln eines Gefüges von Stahlsinterbauteilen verwendet.In particular, the at least one cross-flow fan is used for cooling and converting a structure of steel sintered components.
Eine sehr genaue Temperaturführung innerhalb des Kühlmoduls ist vorteilhaft, um in allen Sinterbauteile ein vorher bestimmtes Gefüge einzustellen.A very accurate temperature control within the cooling module is advantageous in order to set a predetermined structure in all sintered components.
Insbesondere wird vorgeschlagen, den mindestens einen Querstromventilator in einem Kühlmodul eines Durchlaufsinterofens (zum Kühlen der Sinterbauteile und) zur gleichmäßigen Verteilung eines Gasstroms hin zu Sinterbauteilen zu verwenden.In particular, it is proposed to use the at least one cross-flow fan in a cooling module of a continuous sintering furnace (for cooling the sintered components and) for evenly distributing a gas flow towards sintered components.
Der Querstromventilator erzeugt insbesondere eine (weitgehend) gleichmäßige Strömung (Volumenstrom ist gleichmäßig insbesondere über gesamte Länge des Ventilatorlaufrades und bevorzugt über gesamte Erstreckung der Kühlkammer verteilt) stromabwärts des Gasaustritts. Eine Umlenkung des Gasstroms, außer ggf. in einer Richtung quer zur Durchlaufrichtung, ist hier insbesondere nicht erforderlich. Damit kann eine gleichmäßige und reproduzierbare Beaufschlagung der Sinterbauteile auf der Fördereinrichtung durch den Gasstrom sichergestellt werden. Insbesondere können so auch auf der Fördereinrichtung nebeneinander (in einer Richtung quer zur Durchlaufrichtung) angeordnete Sinterbauteile gleichmäßig und reproduzierbar durch den Gasstrom beaufschlagt werden.In particular, the crossflow fan generates a (substantially) uniform flow (volume flow is evenly distributed, in particular over the entire length of the fan impeller and preferably over the entire extent of the cooling chamber) downstream of the gas outlet. A deflection of the gas flow, except possibly in a direction transverse to the passage direction, is not required here in particular. Thus, a uniform and reproducible loading of the sintered components on the conveyor by the gas flow can be ensured. In particular, on the conveyor side by side (in a direction transverse to the direction of passage) arranged sintered components can be uniformly and reproducibly acted upon by the gas flow.
Es wird weiter ein Verfahren zum Betrieb eines Kühlmoduls, insbesondere des hier vorgeschlagenen Kühlmoduls, eines Durchlaufsinterofens vorgeschlagen, wobei im Betrieb durch mindestens einen Querstromventilator ein Gasstrom durch eine sich im Wesentlichen parallel zur Durchlaufrichtung erstreckende Längsöffnung des Gasaustritts bereitgestellt wird, die sich über mindestens 20 %, insbesondere mindestens 60 %, bevorzugt mindestens 90 % einer Erstreckung der Kühlkammer vom Einlass zum Auslass erstreckt. Durch den mindestens einen Querstromventilator wird insbesondere ein Gasstrom bereitgestellt, der entlang der Erstreckung der Kühlkammer gleichmäßig verteilt ist. Gleichmäßig verteilt heißt hier insbesondere, dass der Gasstrom, insbesondere unmittelbar stromabwärts der Längsöffnung oder stromabwärts eines dort angeordneten Diffusors, über mindestens 80 % der Erstreckung einen im Wesentlichen gleichgroßen Volumenstrom aufweist. Insbesondere beträgt eine Abweichung des Volumenstroms (insbesondere hinsichtlich Strömungsrichtung, Temperatur und/oder Strömungsgeschwindigkeit) an einer beliebigen Position entlang mindestens 80 % der Erstreckung höchstens 10 %, bevorzugt höchstens 5 %.It is further proposed a method for operating a cooling module, in particular of the here proposed cooling module, a continuous sintering furnace, wherein in operation by at least one cross-flow fan, a gas flow is provided by a substantially parallel to the passage direction extending longitudinal opening of the gas outlet, which is at least 20% , in particular at least 60%, preferably at least 90% of an extension of the cooling chamber from the inlet to the outlet. In particular, a gas flow is provided by the at least one cross-flow fan, which is distributed uniformly along the extension of the cooling chamber. In this case, evenly distributed means that the gas stream, in particular immediately downstream of the longitudinal opening or downstream of a diffuser arranged there, has at least 80% of the extent of a substantially equal volume flow. In particular, a deviation of the volume flow (in particular with regard to flow direction, temperature and / or flow velocity) at any position along at least 80% of the extent is at most 10%, preferably at most 5%.
Insbesondere sind auf der Fördereinrichtung mehrere (gleichartige) Sinterbauteile in einer Richtung quer zur Durchlaufrichtung nebeneinander angeordnet und der Gasstrom ist so eingestellt, dass sich zwischen den fertig hergestellten Sinterbauteilen Maßunterschiede von weniger als 0,02 mm [Millimeter] und/oder Härteunterschiede von weniger als 5 % ergeben (insbesondere an korrespondierenden Positionen am Sinterbauteil). Als Sinterbauteil können einteilige Sinterbauteile wie auch mehrteilig gefügte Sinterbauteile verstanden werden, auch in der Grünphase miteinander gefügte Einzelkomponenten. Hierbei können Teilgrünlinge miteinander verbunden wie auch Kombinationen von Teilgrünlingen mit Vollmaterialkörpern thermisch behandelt werden. Ebenfalls können Pulvermaterialien wie weichmagnetische Pulververbundwerkstoffe, auch SMC-Materialien genannt, thermisch behandelt werden, die unterhalb einer Sintertemperatur verbacken.In particular, several (similar) sintered components in a direction transverse to the passage direction are arranged side by side on the conveyor and the gas flow is adjusted so that between the finished sintered components dimensional differences of less than 0.02 mm [millimeters] and / or hardness differences of less than 5% (especially at corresponding positions on the sintered component). As a sintered component, one-piece sintered components as well as multipart joined sintered components can be understood, even in the green phase together joined individual components. This partial greenlings can be connected together as well as combinations of partial green bodies with solid material bodies are thermally treated. Also, powder materials such as soft magnetic powder composites, also called SMC materials, can be thermally treated, which caked below a sintering temperature.
Insbesondere ist der Gasstrom so eingestellt, dass sich eine Abkühlrate dieser Bauteile, insbesondere dieser Sinterbauteile voneinander um höchstens 10 %, vorzugsweise um höchstens 8%, insbesondere um höchstens 5 % oder weniger unterscheidet.In particular, the gas flow is adjusted so that a cooling rate of these components, in particular of these sintered components differ from one another by at most 10%, preferably at most 8%, in particular at most 5% or less.
D. h. insbesondere, dass die nebeneinander angeordneten Sinterbauteile an vergleichbaren Koordinaten der Sinterbauteile zu gleichen Zeitpunkten (idealerweise) gleiche Temperaturen aufweisen.Ie. in particular, that the sintered components arranged next to each other have (ideally) the same temperatures at comparable times of the sintered components at identical times.
Der gleichmäßig verteilte Gasstrom wird insbesondere durch eingebaute Umlenkungsflächen in einer Richtung quer zur Durchlaufrichtung vergleichmäßigt, so dass unmittelbar stromaufwärts der Sinterbauteile eine Abweichung des Volumenstroms an einer beliebigen Position entlang der Richtung quer zur Durchlaufrichtung höchstens 10 %, bevorzugt höchstens 5 % beträgt.The uniformly distributed gas flow is made uniform in particular by built-in deflection surfaces in a direction transverse to the passage direction, so that immediately upstream of the sintered components a deviation of the volume flow at any position along the direction transverse to the direction of passage is at most 10%, preferably at most 5%.
Insbesondere sind dafür stromabwärts des Gasaustritts und stromaufwärts der Sinterbauteile ausschließlich Umlenkungsflächen erforderlich, die eine Umlenkung des Gasstroms in einer Richtung quer zur Durchlaufrichtung bewirken.In particular, for the downstream of the gas outlet and upstream of the sintered components only deflection surfaces are required, which cause a deflection of the gas flow in a direction transverse to the passage direction.
Bevorzugt wird das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Sinterbauteils verwendet.Preferably, the method described above for producing a sintered component is used.
Die Ausführungen zu dem Kühlmodul und der Verwendung des Querstromventilators gelten gleichermaßen für das beanspruchte Verfahren und umgekehrt.The information on the cooling module and the use of the cross-flow fan apply equally to the claimed method and vice versa.
Der Einsatz mindestens eines Querstromventilators in einem Kühlmodul eines Durchlaufsinterofens ermöglicht eine gleichmäßigere und reproduzierbarere Gasströmung, durch die die Sinterbauteile beaufschlagt und abgekühlt werden. Die durch Radialventilatoren hervorgerufene Rotation der Gasströmung, die regelmäßig Asymmetrien der Kühlung an den Sinterbauteilen hervorruft, tritt hier nicht auf. Durch Querstromventilatoren wird eine über die Erstreckung der Kühlkammer gleichmäßiger verteilte Strömung erzeugt, die über einen Großteil der Erstreckung der Kühlkammer einen gleichmäßigen Volumenstrom aufweist. Aufgrund der geringeren Strömungsverluste (weniger Umlenkungsflächen, geringere Verwirbelungen im Gasstrom, weitgehend gleiche Volumenströme) kann bei Einsatz des Querstromventilators ein geringerer Förderdruck eingestellt werden, wobei gleichzeitig höhere Volumenströme und damit höhere Kühlleistungen möglich sind. Damit lassen sich geforderte Gefüge mit höherer Qualität und Reproduzierbarkeit in den Sinterbauteilen einstellen. Die Querstromventilatoren haben einen geringeren Förderdruck als Radialventilatoren, ermöglichen aber innerhalb des Kühlmoduls eine größere Fördermenge, die direkt mit der Kühlwirkung korreliert.The use of at least one cross-flow fan in a cooling module of a continuous sintering furnace allows a more uniform and reproducible gas flow through which the Sintered components are charged and cooled. The caused by centrifugal fans rotation of the gas flow, which regularly causes asymmetries of the cooling of the sintered components, does not occur here. By cross-flow fans over the extension of the cooling chamber uniformly distributed flow is generated, which has a constant volume flow over a large part of the extension of the cooling chamber. Due to the lower flow losses (less deflection surfaces, lower turbulence in the gas flow, largely equal volume flows), a lower delivery pressure can be set when using the crossflow fan, with higher volume flows and thus higher cooling capacities being possible at the same time. In this way, required microstructures with higher quality and reproducibility can be set in the sintered components. The cross-flow fans have a lower delivery pressure than centrifugal fans, but allow within the cooling module, a larger flow rate, which correlates directly with the cooling effect.
In dem Kühlmodul werden durch den mindestens einen Querstromventilator insbesondere Volumenströme von bis zu mindestens 5.000 m3/h [Kubikmeter pro Stunde], bevorzugt mindestens 10.000 m3/h, erzeugt. Insbesondere beträgt der Druckverlust bei Durchströmung des Kühlmoduls von Gasaustritt zu Gaseintritt nur zwischen 100 und 2000 Pascal, insbesondere höchstens ca. 500 Pascal.In the cooling module, flow rates of up to at least 5,000 m 3 / h [cubic meter per hour], preferably at least 10,000 m 3 / h, are generated by the at least one cross-flow fan. In particular, the pressure loss when flowing through the cooling module from gas outlet to gas inlet is only between 100 and 2000 pascals, in particular at most about 500 pascals.
Die Erfindung, sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung samt Figuren zu kombinieren. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen schematisch:
-
1 : einen Durchlaufsinterofen in einer Seitenansicht im Schnitt; -
2 : ein aus dem Stand der Technik bekanntes Kühlmodul in einer Seitenansicht im Schnitt; -
3 :das Kühlmodul aus 2 in einer Ansicht in Durchlaufrichtung im Schnitt; -
4 : ein aus dem Stand der Technik bekanntes weiteres Kühlmodul in einer Ansicht in Durchlaufrichtung im Schnitt; -
5 : ein Kühlmodul in einer Seitenansicht im Schnitt; -
6 : ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kühlmoduls in einer Ansicht in Durchlaufrichtung im Schnitt; -
7 : ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kühlmoduls in einer Ansicht in Durchlaufrichtung im Schnitt; -
8 : ein drittes Ausführungsbeispiel eines Kühlmoduls in einer Ansicht in Durchlaufrichtung im Schnitt; -
9 : ein viertes Ausführungsbeispiel eines Kühlmoduls in einer Ansicht in Durchlaufrichtung im Schnitt; -
10 : ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Kühlmoduls in einer Ansicht in Durchlaufrichtung im Schnitt; -
11 : ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Kühlmoduls in einer Ansicht in Durchlaufrichtung im Schnitt; -
12 : ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Kühlmoduls in einer Ansicht in Durchlaufrichtung im Schnitt; -
13 : ein achtes Ausführungsbeispiel eines Kühlmoduls in einer Ansicht in Durchlaufrichtung im Schnitt; -
14 : ein neuntes Ausführungsbeispiel eines Kühlmoduls in einer in Durchlaufrichtung im Schnitt; und -
15 : das Kühlmodul gemäß14 in einer Seitenansicht im Schnitt.
-
1 : a continuous sinter oven in a side view in section; -
2 a known from the prior art cooling module in a side view in section; -
3 : the cooling module off2 in a view in the direction of passage in section; -
4 a known from the prior art further cooling module in a view in the direction of passage in section; -
5 a cooling module in a side view in section; -
6 a first embodiment of a cooling module in a view in the direction of passage in section; -
7 a second embodiment of a cooling module in a view in the direction of passage in section; -
8th a third embodiment of a cooling module in a view in the direction of passage in section; -
9 a fourth embodiment of a cooling module in a view in the direction of passage in section; -
10 a fifth embodiment of a cooling module in a view in the direction of passage in section; -
11 a sixth embodiment of a cooling module in a view in the direction of passage in section; -
12 a seventh embodiment of a cooling module in a view in the direction of passage in section; -
13 an eighth embodiment of a cooling module in a view in the direction of passage in section; -
14 a ninth embodiment of a cooling module in a direction of passage in section; and -
15 : the cooling module according to14 in a side view in section.
Der Durchlaufsinterofen
Insbesondere sind zwischen Ausbrennzone
Die Kühlkanäle
Bei dem Querstromventilator
Die im Wesentlichen (und hier tatsächlich) parallele Anordnung von Drehachse 11 und Gasaustritt
Hier ist in Durchlaufrichtung
Das Kühlmodul
In der Kühlkammer
Auch stromabwärts der Sinterbauteile
Hier ist seitlich zur Fördereinrichtung
Der Kühlkanal
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele von Kühlmodulen
Die Umlenkungsflächen
Die Kühlkanäle
In den Ausführungsbeispielen gemäß der
In den Ausführungsbeispielen gemäß der
Weiterhin ist in den
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kühlmodulcooling module
- 22
- DurchlaufsinterofenContinuous sintering furnace
- 33
- Kühlkammercooling chamber
- 44
- FördereinrichtungConveyor
- 55
- Sinterbauteilsintered component
- 66
- DurchlaufrichtungThroughput direction
- 77
- Einlassinlet
- 88th
- Auslassoutlet
- 99
- Kühlaggregatcooling unit
- 1010
- QuerstromventilatorTangential fan
- 1111
- Drehachseaxis of rotation
- 1212
- Gasaustrittgas outlet
- 1313
- Längelength
- 1414
- Ventilatorlaufradfan impeller
- 1515
- Erstreckungextension
- 1616
- Umlenkungsflächedeflection surface
- 1717
- Gasstromgas flow
- 1818
- Kühlkanalcooling channel
- 1919
- Wärmetauscherheat exchangers
- 2020
- Richtungdirection
- 2121
- Radialventilatorcentrifugal fan
- 2222
- Ausbrennzoneburnout
- 2323
- Sinterzonesintering zone
- 2424
- Abzugshaubehood
- 2525
- Endkühlzonefinal cooling zone
- 2626
- Transportbandconveyor belt
- 2727
- Umlenkrolleidler pulley
- 2828
- Gehäusecasing
- 2929
- Längsöffnunglongitudinal opening
- 3030
- Druckdifferenzpressure difference
- 3131
- Düsenfeldnozzle array
- 3232
- Leitapparatdiffuser
- 3333
- Diffusordiffuser
- 3434
- WabengleichrichterHoneycomb rectifier
- 3535
- Strömungsrichtungflow direction
Claims (15)
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-
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