DE1049888B

DE1049888B - Einrichtung zur Warmbehandlung von Werkstücken mit chemisch wirksamen Gasen, insbesondere Aufkohlungsofen

Info

Publication number: DE1049888B
Application number: DENDAT1049888D
Authority: DE
Inventors: Frankfurt/M Hans J. Debusmann
Original assignee: Dr. Schmitz -&. Apelt, Wuppertal-Langerfeld
Publication date: 1959-02-05

Description

/ItTElW V

DEUTSCHES mmm> PATENTAMT

kl 18 c 3/30

INTERNAT. KL. C21d

AUSLEGESCHRIFT 1049

Sch 15167 VI/18 c

ANHELDETAGi 24. APRIL 1954

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AVSLEGESCHRIFT:

5. FEBRUAR 1959

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Warmbehandlung von Werkstücken mit chemisch wirksamen, in den Ofenraum eingeschlossenen Gasen, denen ein Regenerator mit während des Betriebes veränderbarer Wirkung zugeordnet ist. Die in der Regel verwendeten, für einen absatzweisen Betrieb vorgesehenen Gas-Aufkohlungsöfen erfordern hohe Anschaffungs- und Betriebsausgaben, denn bei ihnen wind aus Fern- oder Stadtgas od. dgl. mit Hilfe von Aufkohlungsgaserzeugern meist unter Zusatz von Propangas laufend das Aufkohlungsgas hergestellt und durch den Ofen geleitet, wobei der diesen verlassende Teil praktisch nutzlos verbrannt wird. Es ist weiterhin bekannt, den Ofenraum während der Behandlung dicht abzuschließen und in diesen ein Kohlengranulat oder Kohlumgsflüssigkeiten zu bringen, mit deren Hilfe sich das in dem Ofen befindliche Gas regeneriert. Hierbei läßt sich die Intensität der Aufkohlung, d. h. der sogenannte Kohlungspegel des Gases, nicht während des Betriebes auf die jeweils erforderliche Wirkung einstellen. Man ist daher auf Erfahrungswerte angewiesen und erzielt demnach nicht mit Sicherheit die angestrebte Beeinflussung der Werkstückeigenschaften.

Zur Erzeugung einer neutralen Ofenatmosphäre ist es ferner bekannt, einen Teil der den Ofen durchströmenden Brenngase abzuzweigen und durch in einer Nebenkammer des Ofenraumes aufgestapelte brikettierte Mittel zu leiten, welche der Ofenatmosphäre die erwünschten neutralen Eigenschaften vermitteln. Bei dieser vorbekannten Einrichtung durchströmt der Hauptteil der Brenngase den Ofen nur einmal und zieht dann ab. Ferner ist eine einen während einer Warmbehandlung von Werkstücken geschlossenen Ofenraum aufweisende Einrichtung bekannt, in der dem eingeschlossenenBehandlungagasein Regenerator zugeordnet ist, der sich auf mechanischem Wege mehr oder weniger weit in den Ofenraum bringen läßt, so daß eine gewisse Beeinflussung der Ofenatmosphäre möglich ist. Die Verlagerungen des Regenerators erfordern hierbei verwickelte und störanfällige Mittel und sind in der Handhabung schwierig, so daß die Anwendung praktisch auf Sonderfälle beschränkt bleibt.

Schließlich ist es. auch bekannt, durch einen geschlossenen Ofetirautn eine steuerbare Strömung eines im Kreislauf geführten Behandlungsgases zu führen. Beeinflussungen der Wirksamkeit des Behandlungsgases mit Hilfe eines Regenerators werden bei diesen Einrichtungen an einer von dem Ofenraum getrennten Stelle, d. h. in einem für sich beheizten Ofen durchgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine den umschriebenen Zwecken dienende Einrichtung zu Einrichtung zur Warmbehandlung

von Werkstücken mit chemisch wirksamen

Gasen, insbesondere Aufkohlungsofen

Anmelder:
Dr. Schmitz & Apelt, Wuppertal-Langerfeld

Hans J. Debusmann, Frankfurt/M.,
ist als Erfinder genannt worden

schaffen, deren Beschaffungskosten und Raumbedarf gering sind und bei der mit einfachen und auch einem rauhen Betrieb standhaltenden Mitteln die Wirkung des Gases fortlaufend dem jeweiligen Erfordernissen anpaßbar ist. Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch pinen iflflerhfllfr Λ«»« OfPf)TaHiTIe ₁S₁ ·ίη Form

eines Kanals angeordneten, mit Wärmeaustauschern

^a5 ausgerüsteten !^generator erreicht, durch dein wenigstens ein Teil einer im Ofeninnern betriebsmäßig aufrechterhaltenen gerichteten Strömung des Behandhingsgases verläuft. Hierbei nimmt die Errichtung nur wenig Raum in Anspruch, da der Regenerator un-

mittelbar in dem Behandlungsraum des Ofens liegt. Anderseits wird durch die Aufrechterhaltung einer gerichteten Strömung innerhalb des Oferaraumes eine gleichmäßige Behandlung der Werkstücke und eine gleichmäßige Wirkung des Regenerators auf das Be-

handlungsgas erreicht, die überdies mit Hälfe einer Beeinflussung der in der Zeiteinheit dem Regenerator zugeführten Gasmenge regelbar ist. Im übrigen stehen noch mannigfaltige weitere Möglichkeiten zur Ätidederung der Wirkung des Regenerators auf das Be-

»° handlungsgas zur Verfügung. Für Gas-Aufkohlungsöfen reicht es meist aus, die Arbeitstempe;ratur des Regenerators einzustellen. Zu diesem Zweck lassen sich die Wärmeaustauscher verwenden, yon denen vorzugsweise wenigstens je ein System eingangs- und

♦5 ausgangsseitig vorgesehen wird.. Es ist ferntjr möglich, den bzw_N die für die Regenerierung verwandten Werkstoffe unmittelbar zu beheizen bzw. zu kühlen. Weiterhin könnte innerhalb des Regenerators der Druck des durchströmenden Gases im Sinne einer Beeinflussung

der Wirksamkeit gesteuert werden. Die erfindungsgetnäß erzielbare feinfühlige Beeinflussung der Ofenatmosphäre setzt naturgemäß Meßgeräte voraus, die eine zuverlässige Überwachung ermöglichen. Hierzu haben sich bekannte Einrichtungen als zweckmäßig er-

8M7W317

Claims

wiesen, bei denen dem Behandlungsgas ein mit dessen wirksamen Bestandteilen reversibel legierbarer Leiter ausgesetzt wird, dessen sich mit dem Gehalt des Behandlungsgases an wirksamen Stoffen ändernder elektrischer Widerstandswert zur Steuerung eines elekirischen Anzeigegerätes herangezogen wird. Solche Meßeinrichtungen werden überdies zweckmäßig mit Überwachungseinrichtungen für die Temperaturen kombiniert, da die Meßwerte auch temperaturabhängig sind. '* -■,Jt.o

Die Einrichtung wird vorzugsweise so getro^e-u*.*, daß das Gas bzw. ein Teil desselben kontinuic durch den Regenerator geführt wird. Es wäre abe auch gelegentlich möglich, den Regenerator absatzweise wirksam werden zu lassen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, den den Regenerator im wesentlichen bildenden Kanal als wärmeisolierendes Rohr zu gestalten, welches mittig iti dem Ofenraum angeordnet ist und dem wenigstens ein die Gasströmung erzeugender und a° aufrechterhaltender Ventilator od. dgl. zugeordnet ist. In an sich bekannter Weise kann zur Erzielung der bestmöglichen Wirkung der Ofenrauin so gestaltet sein, daß der Druck des auf das zu behandelnde Gut einwirkenden Gases einstellbar ist.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegensand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Die. Figur zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Gas-Aufkohlungsofen.

In eine von Ofenmauerwerk 5 gebildete Kammer 6.. 3» die durch an ihren Wandungen sitzende elektrische Heizkörper 7 beheizbar ist, ist der von einem metallischer» Gehäuse 8 gebildete Reaktionsraum eingehängt. In diesem ist mittig ein aus wärnieisolierendem Werk-Stoff 9 bestehendes Rohr untergebracht, dem einendig ein Ventilator 10 zugeordnet ist. In dem Rohr 9 sind eingangs- und ausgangsseitig Wärmeaustauschpaare 11 und 12 angeordnet. Außerdem ist in dem Innenraum des Rohres 9 wenigstens ein Regener&tionsrnittel 13 für das Aufkohlungsgas untergebracht. Dieses z. B. aus stückiger Hohlkohle bestehende Regenerationsmittel ist zwischen Gitter 14 eingeschlossen. Die Wärmeaustauscherpaare 11 und 12 umfassen je einen Erhitzer und einen Kühler. Es wäre weiterhin auch möglich, in dem von dem Regenerationsmittel 13 ein'-genommenen Raum noch einen Reaktionswärmeaustauscher vorzusehen'. Zur Überprüfung des Kohlungspegel'S des Gases dient ein z. B. im wesentlichen aus Manganeisen bzw. Sinitereisen bestehender großflächiger Widerstand 15, der in einem über ein Galvanometer 16 geführter Stromkreis liegt.

Nach dem Einbringen der zu behandelnden Waren, die beispielsweise auf nicht gezeichneten, das Rohr 9 umgebenden Gestellen liegen oder an diese gehängt sind, wird der Ofen geschlossen und beispielsweise mit einer Flasche entnommenem Kohlenmonoxydgas gefüllt. Durch den Ventilator 10 wird eine kontinuierliche Strömung des Aufkohlungsgases durch den in das Rohr 9 eingeschlossenen Regeneratorstoff 13 erzeugt. Mit Hilfe der eingangsseitig vorgesehenen Wärmeaustauscher 12 kann die Wirkung des Regenerators jeweils so eingestellt werden, daß der gewünschte Kohlungspegel gegeben ist. Die Wärmeaustauscher 11 dienen dem Zweck, das den- Regenerator verlassende Gas der Ofentemperatur anzupassen, wobei es durchaus möglich ist, dem Gas einen Temperaturüberschuß zu belassen, um zusätzlich zur Beheizung des Ofens beizutragen. Der Kohlungspegel des Gases kann mit Hilfe der Meßeinrichtung 15, 16 sehr genau und mit nur kleiner Nacheil ung bestimmt werden. Dazu ist es vorteilhaft, die im Gasstrom liegende ■ Widerstandswicklung 15 mit einer im Verhältnis zur Masse großen Oberfläche auszustatten, also beispielsweise aus folienförmigem Werkstoff zu bilden.

Die dargestellte Ausführung ist, wie schon erwähnt wurde, nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung. Diese ist nicht darauf beschränkt. Es sind vielmehr noch mancherlei andere Ausführungen und Anwendungen möglich. Das der Erfindung zugrunde, liegende Prinzip läßt sich auch für andere Zwecke der Werkstoffbehandlung vorteilhaft ausnutzen, wobei es gelegentlich zweckmäßig ist, mehrere Rcgenerationsmittel bzw. mehrere getrennt arbeitende Regeneratoren zur Wirkung zu bringen. Weiterhin sind mannigfaltige Abwandlungsmöglichkeiten in der Anordnung und Gestaltung der Teile des Ofens möglich, So könnte der Regenerator bzw. ein Teil der Regeneriereinrichtung auch im Bereich der Wandung 8 des Ofens liegen, um dessen Innenraum für die Unterbringung des zu behandelnden Gutes freizuhalten. Ferner könnten Mittel vorgesehen sein, um den Druck des Gases innerhalb des Regenerators gegenüber demjenigen des Ofenraumes einstellbar abzuwandeln. Sofern mehrere Regeneratoren verwandt werden, empfiehlt es sich, diese sowohl thermisch als auch in bezug auf die Einstellung des Druckes voneinander unabhängig auszuführen. Die Beheizung des Ofens kann naturgemäß in von der Darstellung abweichender Art erfolgen,

Pa τ ε ν τ α ν s ρ R η r. η ε

t. Einrichtung zur Warmbehandlung von Werkstücken mit chemisch wirksamen, in den Ofenraum eingeschlossenen Gasen, denen ein* Regenerator mit während des Betriebes veränderbarer Wirkung zugeordnet ist, insbesondere Aufkohlungsofcn, gekennzeichnet durch einen innerhalb des Ofenrautnee in Form eines Kanals angeordneten, mit Wärmeaustauschern ausgerüsteten Regenerator, durch den wenigstens ein Teil einer im Ofeninneren betriebsmäßig aufrechterhaltenen Strömung des Behandlungsgases verläuft.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regenerator Mittel zur Beeinflussung des in ihm herrschenden Druckes enthält.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Regenerator bildende Kanal in Form eines wärmeisolierenden Rohres in dem Ofenraum mittig angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 886 001;
britische Patentschriften Nr. 509 302, 371 054,
675 457.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 80» 743/317 1.5?