DE112004001923B4

DE112004001923B4 - Hochdruck-Wärmebehandlungsofen

Info

Publication number: DE112004001923B4
Application number: DE112004001923T
Authority: DE
Inventors: Akira Suzuki; Hirotoshi Iwakuni Ishikawa; Tatsuya Iwakuni Hamada; Noburo Iwakuni Kiya; Noriaki Nagai
Original assignee: IHI Corp; Ishikawajima Iwakuni Seisakusho Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; Ishikawajima Iwakuni Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2024-07-13
Also published as: CN100465296C; JP4573290B2; WO2005038373A1; CN1867806A; KR100859934B1; KR20070020191A; DE112004001923T5; JP2005121308A

Abstract

Hochdruck-Wärmebehandlungsofen, der folgendes umfasst:
ein Druckgefäß (3), das einen Ofenbehälter (1) mit wenigstens einem offenen Ende und eine das offene Ende verschließende Ofenabdeckung (2) aufweist;
eine Wärmeisolierungswand (6), die im Druckgefäß (3) installiert ist, welche an wenigstens einem ihrer Enden eine zur Ofenabdeckung (2) gerichtete Öffnung aufweist und eine Heizkammer (11) umgrenzt, die eine Unterbringung eines zu behandelnden Materials, darin gestattet;
wenigstens einen Wärmeisolierungsdeckel (8) mit Antrieb zum Öffnen und Schließen der Öffnung der Wärmeisolierungswand (6);
eine Heizvorrichtung, welche in der Heizkammer (11) angeordnet ist, zum Erhitzen des zu behandelnden Materials; und
mindestens ein von einem Kühlmittel gekühltes Kühlelement (14),
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kühlelement (14) an einer inneren Wandfläche der Ofenabdeckung (2) befestigt ist und
eine Vielzahl von Kühlrippen (13), die mit dem Kühlelement (14) verbunden sind, auf der inneren Fläche der Ofenabdeckung (2) vorgesehen sind und zum Kühlen von Gas...

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung, betrifft einen Hochdruck-Wärmebehandlungsofen zur Wärmebehandlung von Metallen wie Hartmetallen, Keramik, Verbundwerkstoffen und dergleichen bei einem Hochdruck des Betriebsdrucks von 1 MPaG oder höher und insbesondere einen Hochdruck-Wärmebehandlungsofen, der ein schnelles Abkühlen des Ofeninnenraums gestattet.
Beschreibung des Standes der Technik
Bei einem Hochdruck-Wärmebehandlungsofen zur Wärmebehandlung von Hartmetallen, Keramik und dergleichen bei einem Hochdruck des Betriebsdrucks von 1 MPaG und höher ist die Verringerung der Abkühlzeit des Ofens eine kritische Aufgabe für die Zwecke einer Reduzierung der Zykluszeit und zur Verbesserung der Qualität des behandelten Werkstücks. 1 ist ein schematisches Diagramm der Konfiguration eines herkömmlichen Hochdruck-Wärmebehandlungsofen, wie er z. B. in der JP 04-026723 A offenbart wird. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 3 ein Druckgefäß mit einem Ofenbehälter 1 und einer Ofenabdeckung 2, welche die beiden gegenüber liegenden Enden des Ofenbehälters 1 verschließt. Mäntel 4 und 5 sind auf dem äußeren Umfang- des Ofenbehälters 1 beziehungsweise auf der Außenseite der Ofenabdeckungen angeordnet, durch welche Kühlwasser fließen kann. Im Druckgefäß 3 ist eine Wärmeisolierungswand 6 in der Form eines Hohlzylinders mit einer Öffnung an jedem Ende angeordnet, in der ein inneres Gehäuse 17 zur Unterbringung von zu erwärmendem Material 7 darin angeordnet ist. Bezugszeichen 8bezeichnet die jeweiligen Wärmeisolierungsdeckel (Stopfen), welche zum öffnen und Schließen der gegenüber liegenden Öffnungen der Wärmeisolierungswand 6 angeordnet sind, welche durch an der Außenseite der Ofenabdeckungen 2 angeordnete Zylinder 9 zum öffnen und Schließen derselben angetrieben werden. Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Heizvorrichtung zur Erwärmung von zu erwärmendem Material 7. Eine Heizkammer 11 ist innerhalb der Wärmeisolierungswand 6 gebildet. An Stelle des Mantels für das Kühlwasser, der auf dem äußeren Umfang des Ofenbehälters 1 vorgesehen ist, kann ein Kühlwasserrohr 12 an der inneren Wand des Ofenbehälters 1 angeordnet sein, wie in 2 gezeigt, um das Kühlwasser hindurch fließen zu lassen. In 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 16 einen Raum, der zwischen dem Druckgefäß 3 und der Wärmeisolierungswand 6 gebildet wird.
In den Wärmebehandlungsofen wird nach der Einbringung von behandeltem Material 7 in der Heizkammer 11 und dem Schließen der Wärmeisolierungswand 6 atmosphärisches Gas (18) in die Heizkammer 11 eingeleitet, und die Heizvorrichtung 10 wird zur Erwärmung des behandelten Materials 7 zum Sintern unter der Gasatmosphäre benutzt. Nach der Behandlung wird das behandelte Material 11 nur herausgenommen, nachdem das atmosphärische Gas (18) und das behandelte Material 7 in der Heizkammer 11 ausreichend abgekühlt sind.
Die 3 ist ein Diagramm, das eine Veränderung der Ofentemperatur (Temperatur in der Heizkammer) während des Betriebs des oben beschriebenen Wärmebehandlungsofens zeigt. Wie aus der Figur hervorgeht, wird bei Betriebsbeginn zum Zeitpunkt t₀ die Heizvorrichtung eingeschaltet, um eine Temperaturerhöhung im Ofen zu beginnen, und die Wärmebehandlung wird während eines sich vom Zeitpunkt t₁ bis zum Zeitpunkt t₂ erstreckenden Zeitraums durchgeführt, wobei die Temperatur auf einer vorgeschriebenen Behandlungstemperatur (von zum Beispiel 1500°C) gehalten wird. Nach Abschluss der Behandlung zum Zeitpunkt t₂ wird der Betrieb der Heizvorrichtung unterbrochen, und es wird mit einem Kühlvorgang begonnen. Während des Kühlvorgangs bleiben die Wärmeisolierungsdeckel 8 anfänglich geschlossen. Wenn die Ofentemperatur auf eine vorgeschriebene Temperatur T sinkt werden die Wärmeisolierungsdeckel 8 geöffnet. Der Zeitpunkt, an dem die Temperatur T erreicht wird, ist an t₃ dargestellt. Der Temperaturunterschied zwischen der Heizkammer 11 und dem Raum 16 bewirkt eine natürliche Konvektion, und das aus der Heizkammer 11 ausgeströmte Gas 18 wird durch einen Wärmeaustausch mit der Innenfläche der wassergekühlten Ofenwand gekühlt, wodurch das Kühlen des Ofens unterstützt wird.
4 zeigt einen Wärmebehandlungsofen, wie er in der ungeprüften japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 62-55529 U offenbart wird. Dieser Wärmebehandlungsofen ist dadurch gekennzeichnet, dass er ein inneres Umwälzgebläse 19, einen Motor 20 zum Antreiben der Rotation des inneren Umwälzgebläses 19 und ein Gasumwälzleitblech 21 aufweist. Beim Kühlvorgang bleiben die Wärmeisolierungsdeckel 8 anfänglich geschlossen und werden geöffnet, wenn die Ofentemperatur auf eine vorgeschriebene Temperatur absinkt, wie im Fall des vorstehend beschriebenen Wärmebehandlungsofens. Das innere Umwälzgebläse 19 führt danach das Hochtemperatur-Gas 18 aus der Heizkammer 11 durch eine Öffnung der Wärmeisolierungswand 6 (rechts in der Figur) heraus, um es mit Hilfe des Gasumwälzleitbleches 21 aus der Öffnung auf der gegenüber liegenden Seite (links in der Figur) zurück in die Heizkammer zirkulieren zu lassen. Auf diese Weise wird eine Zwangskonvektion des Gases bewirkt, um den Wärmeaustausch mit der Innenfläche des Druckgefäßes 3 zu fördern, um hierdurch die Kühlleistung des Ofens zu verbessern.
Die vorstehend beschriebenen Kühlverfahren für herkömmliche Hochdruck-Wärmebehandlungsöfen sind jedoch mit verschiedenen Problemen behaftet, wie nachfolgend angegeben:

(1) Bei dem Verfahren, worin Mäntel 4, 5 für den Ofenbehälter 1 und Ofenabdeckungen 2 gemäß Darstellung in 1 vorgesehen sind, ist die Wärmetransferfläche auf die Innenwandfläche des Druckgefäßes 3 beschränkt. Eine derart unzulängliche Kühlfläche führt zu geringer Kühlleistung. Zudem ist die Wand des Druckgefäßes 3 dick genug ausgeführt, um einem hohen Druck zu widerstehen. Selbst wenn die Außenwand des Druckgefäßes 3 wassergekühlt ist, kann daher die Innenwand des Druckgefäßes 3 nicht ausreichend gekühlt werden, wodurch die Kühlleistung beschränkt wird.
(2) Bei dem Verfahren, in welchem ein Kühlwasserrohr 12 auf der Innenwand des Ofenbehälters 2 gemäß Darstellung in 2 angeordnet ist, ist das Kühlwasserrohr 12 an sich kostspielig und erhöht die Kosten und ist somit unwirtschaftlich. Zudem ist es notwendig, den Durchmesser des Ofens zu vergrößern, um den Raum für den Einbau des Kühlwasserrohres 12 sicherzustellen. Es besteht Gefahr einer Wasser- und Gasleckage aus dem Kühlwasserrohr 12. Außerdem kann bei einer Verringerung der das Kühlwasserrohr 12 durchströmenden Wassermenge aufgrund von Verstopfung durch Schmutz oder dergleichen die Kühlwirkung möglicherweise nicht erhalten werden oder, in einem schlimmeren Fall, das Kühlwasserrohr 12 beschädigt werden.
(3) Bei dem Verfahren, bei dem ein inneres Umwälzgebläse 19, Motor 20 und Gasumwälzleitblech 21 im Druckgefäß 3 gemäß Darstellung in 4 vorgesehen sind, wird die Struktur kompliziert, und die Herstellungskosten steigen durch das Hinzukommen von Gebläse, Motor und Sonstigem. Zudem würde die Notwendigkeit einer Stromzufuhr zum Motor die Stromversorgungsanlage des Kunden vergrößern und die Betriebskosten erhöhen. Darüber hinaus besteht die Gefahr einer Störung infolge von Schäden an Lagern oder dergleichen, was zu einer Erhöhung der Wartungskosten führt. Ein bestimmter Winddruck vom Gebläse kann die Behandlung von leichtgewichtigem Material behindern. Zudem kann die Motorleistung durch den Einbauraum dafür begrenzt werden, was wiederum die Kühlleistung einschränken kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist zur Lösung der oben beschriebenen Probleme vorgenommen worden. Vor allem besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Hochdruck-Wärmebehandlungsofens, der eine hohe Kühlleistung, Fähigkeit zur Reduzierung der Zykluszeit, einfache Konstruktion und Wirtschaftlichkeit bietet.
Gelöst wird die Aufgabe mit dem Hochdruck-Wärmebehandlungsofen nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung schlägt einen Hochdruck-Wärmebehandlungsofen mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor.
Durch den erfindungsgemäßen Hochdruck-Wärmebehandlungsofen wird eine Vielzahl von Kühlrippen zur Kühlung des im Druckgefäß strömenden Gases bereitgestellt, wodurch die Kühlfläche im Inneren des Druckgefäßes erheblich gesteigert werden kann. Die Kühlleistung im erfindungsgemäßen Hochdruck-Wärmebehandlungsofen kann verbessert werden und demzufolge kann die Zykluszeit des Ofens reduziert werden. Da kein bewegliches Teil vorgesehen ist, gibt es keinen Faktor, der eine Betriebsstörung verursacht. Ohne Notwendigkeit für Strom oder Gas bestehen keine Probleme mit der Nutzungsdauer. Demzufolge kann erhebliche Energie eingespart werden und ein semipermanenter Betrieb stattfinden.
Die Konstruktion des erfindungsgemäßen Hochdruck-Wärmebehandlungsofens ist einfach, und die Erhöhung der Teilekosten ist gering. Demzufolge ist dies wirtschaftlich, wobei der Kostenanstieg auf ein Minimum beschränkt ist. So wird das Kühlelement an der inneren Wandfläche der Ofenabdeckung befestigt und kann einfach durch Vergrößern der Länge des Ofenbehälters installiert werden, wodurch sich der Entwurf vereinfacht. Außerdem sind die Kühlrippen in der Nähe der Stelle, an der das Hochtemperatur-Gas aus der Heizkammer ausströmt, angeordnet, was die Kühlwirkung verstärkt.
Das erfindungsgemäß Ausbilden der Längsrichtung der Kühlrippen in Strömungsrichtung des Gases stellt eine glatte natürliche Konvektion ohne Störung des Gasstroms sicher und bewirkt, dass eine hohe Kühlleistung erzielt werden kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird mit den Merkmalen von Anspruch 2 vorgeschlagen, wonach die Kühlrippen und das Kühlelement in einem Stück gegossen sind. Gemäß dieser Weiterbildung sind die Kühlrippen und das Kühlelement in einem Stück gegossen, um den Zwischenraum zu eliminieren, der andernfalls an einem Verbindungsbereich zwischen der Kühlrippe und dem Kühlelement entstehen würde. Dies stellt ein ausreichendes Maß an Wärmetransfer zwischen den Kühlrippen und dem Kühlelement sicher, um hierdurch eine ausreichende Kühlleistung zu erreichen.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung wird mit den Merkmalen von Anspruch 3 vorgeschlagen, wonach jede der Kühlrippen einen Schlitz zum Absorbieren der Wärmeausdehnung aufweist. Durch diese Weiterbildung kann einer Verformung oder Rissbildung der Kühlrippe vorgebeugt werden. Außerdem verursacht Gas, das in den Schlitz gelangt, einen Wirbel des Gasstroms, was die Abkühleffizienz verbessert.
Die Erfindung kann weiterhin durch die Merkmale von Anspruch 4 weitergebildet werden. Hiernach sind die Kühlrippen aus einem Werkstoff (Aluminium, Kupfer oder dergleichen) mit guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Die Verwendung eines Werkstoffs mit guter Wärmeleitfähigkeit für die Kühlrippen bewirkt, dass das Gas im Inneren des Druckgefäßes effizient gekühlt werden kann. Somit wird die Kühlleistung verbessert und die Zykluszeit des Ofens kann erheblich reduziert werden.
Die anderen und weitere Ziele und vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Konfigurations-Diagramm eines herkömmlichen Hochdruck-Wärmebehandlungsofens.
2 ist ein schematisches Konfigurations-Diagramm eines anderen herkömmlichen Hochdruck-Wärmebehandlungsofens.
3 zeigt die Veränderungen der Ofentemperatur (Temperatur in einer Heizkammer) während des Betriebs der Hochdruck-Wärmebehandlungsöfen von 1 und 2.
4 ist ein schematisches Konfigurations-Diagramm noch eines anderen herkömmlichen Hochdruck-Wärmebehandlungsofens.
5 ist ein schematisches Konfigurations-Diagramm eines Hochdruck-Wärmebehandlungsofens der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt die Veränderungen der Ofentemperatur (Temperatur in einer Heizkammer) während des Betriebs des Hochdruck-Wärmebehandlungsofens der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 5 und 6 ausführlich beschrieben.
5 ist ein schematisches Konfigurations-Diagramm, welches eine Ausführungsform des Hochdruck-Wärmebehandlungsofens der vorliegenden Erfindung zeigt. In 5 bezeichnet das Bezugszeichen 3 ein Druckgefäß, das einen Ofenbehälter 1 in der Form eines Hohlzylinders und eine Ofenabdeckung 2 in der Form einer flachen Platte, die jedes Ende des Ofenbehälters 1 verschließt, aufweist. Das Druckgefäß 3 ist so ausgeführt, dass eine Kontrolle seines Innendrucks erfolgen kann. Ein Mantel 4 ist auf dem äußeren Umfang des Ofenbehälters 1 angeordnet, durch welchen Kühlwasser als ein Kühlmittel strömen gelassen wird, um dadurch den Ofenbehälter 1 zu kühlen.
Das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Wärmeisolierungswand in hohlzylindrischer Form, die im Inneren des Druckgefäßes 3 installiert ist. Ein inneres Gehäuse 17 ist in der Wärmeisolierungswand 6 angeordnet, und erwärmtes Material 7 wird darin platziert. Die Wärmeisolierungswand 6 weist an jedem ihrer Enden eine Öffnung auf, welche sich gegenüber zur Ofenwand 2 öffnet. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet einen Wärmeisolierungsdeckel (Stopfen), der die Öffnung der Wärmeisolierungswand 6 öffnet und schließt und der zum öffnen und Schließen derselben von einem auf der Außenseite der Ofenabdeckung 2 vorgesehenen Zylinder 9 angetrieben wird. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des erwärmten Materials 7. Eine Heizkammer 11 ist innerhalb der Wärmeisolierungswand 6 gebildet. Das Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Raum, der zwischen dem Druckgefäß 3 und der Wärmeisolierungswand 6 gebildet wird.
Das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine Kühlrippe zur Kühlung des Gases 18 im Druckgefäß 3, die mit einem an einer inneren Wandfläche der Ofenabdeckung 2 befestigten Kühlelement 14 verbunden ist. Das Kühlelement 14 hat die Form einer kreisförmigen flachen Platte, und das Kühlwasser als Kühlmittel kann darin strömen. Jedes Kühlelement 14 weist eine Öffnung 14a in seiner Mitte auf, durch die sich eine Stange des Zylinders 9 erstrecken kann. Mehrere Kühlrippen 13, jede mit der Form einer rechteckigen flachen Platte, sind rechtwinklig mit einer Fläche des Kühlelements 14 verbunden, wobei sie durch einen vorgegebenen Abstand voneinander getrennt sind. Für die Kühlrippen 13 wird ein Metallmaterial von hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet. Bevorzugt ist die Verwendung von Aluminium, Kupfer und dergleichen, die besonders gute Wärmeleitfähigkeit besitzen. Es sei erwähnt, dass Kupfer als Werkstoff für die Kühlrippen aufgrund seiner höheren Wärmeleitfähigkeit und seines geringeren linearen Ausdehnungskoeffizienten besser geeignet ist als Aluminium.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Hochdruck-Wärmebehandlungsofen von horizontalem Typ, und somit strömt das Gas aus der Heizkammer 11 in den durch die Pfeile dargestellten Richtungen. Dementsprechend sind Kühlrippen 13 entlang der Richtung angeordnet, in der das Gas 18 strömt, indem deren Längen-Richtung (Längsrichtung) der senkrechten Richtung entspricht.
Dies gewährleistet eine glatte natürliche Konvektion ohne Störung der Strömung des Gases 18, so dass eine günstige Kühlleistung erreicht werden kann.
Außerdem können Kühlrippen 13 mit einem Schlitz zum Absorbieren von Wärmeausdehnung versehen sein. Zum Beispiel kann eine Mehrzahl von Kerben, die sich in einer Breiten-Richtung (Querrichtung) der Kühlrippen 13 erstrecken, über die Längen-Richtung (Längsrichtung) der Kühlrippen 13 vorgesehen werden. Diese Konfiguration ist insofern vorteilhaft, als Wärmespannungen absorbiert werden, um jeglicher Verformung oder Rissbildung der Kühlrippe vorzubeugen, und auch als das in die Schlitze gelangende Gas einen Wirbel des Gasstrom verursacht und dadurch die Abkühleffizienz verbessert.
In 5 ist das Kühlelement 14 an der Ofenabdeckung 2 befestigt. Das in das derart gestaltete Kühlelement 14 eingeleitete Kühlwasser kühlt das Kühlelement 14 vor dem Austritt. Das Kühlelement 14 kühlt seinerseits die damit verbundenen Kühlrippen 13.
Wenn die Kühlrippen 13 und das Kühlelement 14 separat gegossen und durch Schweißen oder dergleichen miteinander verbunden werden können, ist es schwierig, einen engen Kontakt zwischen den Stoßflächen jeder Kühlrippe 13 und dem Kühlelement 14 vorzusehen, und es kann der Fall sein, dass die Kühlleistung der Kühlrippen 13 nicht zufriedenstellend erreicht werden kann. Deshalb werden die Kühlrippen 13 und das Kühlelement 14 vorzugsweise in einem Stück gegossen, um jedweden Spalt zwischen diesen zu vermeiden. Dies gewährleistet ein ausreichendes Maß an Wärmetransfer zwischen den Kühlrippen 13 und dem Kühlelement 14.
Im Folgenden wird ein Betriebsablauf des Hochdruck-Wärmebehandlungsofens der vorliegenden Erfindung mit der Konfiguration, wie vorstehend beschrieben, erläutert. 6 ist ein Diagramm, welches die Veränderungen der Ofentemperatur (Temperatur in der Heizkammer) während des Betriebs des Hochdruck-Wärmebehandlungsofens der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei eine durchgezogene Linie die Temperaturänderung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, wohingegen eine etwas dicker gestrichelte Linie die Temperaturänderung in dem herkömmlichen Hochdruck-Wärmebehandlungsofen darstellt, welcher in 3 gezeigt wird. Wie in 6 gezeigt, wird bei Beginn des Betriebs im Zeitpunkt t₀ die Heizvorrichtung eingeschaltet, um die Temperaturerhöhung einzuleiten, und die Wärmebehandlung wird während eines Zeitraums vom Zeitpunkt t₁ bis zum Zeitpunkt t₂ durchgeführt, wobei die Temperatur auf einer vorgeschriebenen Behandlungstemperatur (von z. B. 1500°C) gehalten wird. Nach Abschluss der Behandlung zur Zeit t₂ wird der Betrieb der Heizvorrichtung für den Beginn des Kühlvorgangs unterbrochen. Während des Kühlvorgangs bleiben die Wärmeisolierungsdeckel 8 anfänglich geschlossen und werden geöffnet, wenn die Ofentemperatur auf eine vorgeschriebene Temperatur T' gesunken ist. Zu diesem Zeitpunkt strömt das Hochtemperatur-Gas 18 im Inneren der Heizkammer 11 aus den Öffnungen der Wärmeisolierungswand 6 zum Raum 16, wo es mit den Kühlrippen 13 in Kontakt kommt. Da die Kühlrippen 13 durch das Kühlelement 14 gekühlt werden, kann die Temperatur T' im Augenblick des Öffnens der Öffnungs-/Schließ-Türen 8 höher eingestellt werden als die Temperatur T im Augenblick des Öffnens der Wärmeisolierungsdeckel 8 beim herkömmlichen Hochdruck-Wärmebehandlungsofen in 3. Im Ergebnis kann das öffnen des Wärmeisolierungsdeckels 8 zu einem früheren Zeitpunkt erfolgen, nämlich bereits bei t₃' und nicht erst bei t₃ (vgl. 3 und 6).
Gas 18, das mit den Kühlrippen 13 in Kontakt gekommen ist, strömt durch Konvektion durch das Druckgefäß 3, während es durch Wärmeaustausch mit einer großen Anzahl von Kühlrippen 13 gekühlt wird, und zirkuliert aus den Öffnungen der Wärmeisolierungswand 6 in die Heizkammer. Durch die große Anzahl an Kühlrippen 13, die im Druckgefäß bereitgestellt wird, wird die Kühlfläche im Vergleich zum herkömmlichen Fall erheblich vergrößert, was eine hohe Kühlleistung sicherstellt. Im Ergebnis wird die Kühlzeit beachtlich verringert, wie in 6 dargestellt, und somit wird auch die Zykluszeit des Ofens verringert. Die Kühlzeit kann im Vergleich zum herkömmlichen Fall beispielsweise ungefähr halbiert werden.
In der vorliegenden Erfindung können, zusätzlich zu den oben beschriebenen Effekten, folgende Wirkungen erreicht werden. Da der Kühlmechanismus des Ofens keine beweglichen Teile, wie z. B. Umwälzgebläse, Motor und Gasumwälzleitbleche im Druckgefäß aufweist, gibt es nämlich keinen Faktor, der eine Betriebsstörung durch solche beweglichen Teile verursachen könnte. Hinzu kommt, dass bei Fehlen der zuvor genannten beweglichen Teile eine zusätzliche Strom- bzw. Gaszufuhr für diese unterbleiben kann und somit auch hierdurch sich keine Probleme hinsichtlich der Nutzungsdauer ergeben können. Demzufolge kann erheblich Energie eingespart werden, und ein semipermanenter Betrieb kann stattfinden. Weiterhin sind die Kühlrippen mit dem vom Kühlmittel gekühlten Kühlelement 14 verbunden, und das Kühlelement 14 ist am inneren Wandabschnitt des Druckgefäßes 3 befestigt. Somit ist im Vergleich zum Kühlverfahren, das ein Kühlwasserrohr benutzt, und zum Kühlverfahren, das Motor und Gebläse benutzt, die Struktur einfach, und der Anstieg der Teilekosten ist gering, so dass der Kostenanstieg auf ein Minimum beschränkt werden kann. Da weiterhin das Kühlelement 14 an der Innenwand der Ofenabdeckung 2 befestigt ist, ist es für dessen Installation nur erforderlich, die Länge des Ofenbehälters zu vergrößern, was den Entwurf vereinfacht.
Obwohl die Ofenabdeckung 2 des Druckgefäßes 3 in der oben beschriebenen Ausführungsform eine flache Platte ist, kann es sich bei ihr auch um eine gewölbte Platte handeln. In diesem Fall wird die Seite des Kühlelements 14, welche der Ofenabdeckung 2 gegenüberliegt, in einer Form gegossen, die der gewölbten Form der Platte entspricht.
Obwohl in der obenstehenden Ausführungsform ein Sinterofen vom horizontalen Typ erläutert worden ist, ist die vorliegende Erfindung ferner selbstverständlich auf einen Sinterofen vom vertikalen Typ anwendbar.
Der Hochdruck-Wärmebehandlungsofen der vorliegenden Erfindung ist zwar in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform beschrieben, aber es versteht sich, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. Anstatt dessen ist beabsichtigt, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung jegliche Verbesserungen, Modifikationen und Äquivalente, die im Umfang der Formulierung der Patentansprüche eingeschlossen sind, umfasst.

Claims

Hochdruck-Wärmebehandlungsofen, der folgendes umfasst: ein Druckgefäß (3), das einen Ofenbehälter (1) mit wenigstens einem offenen Ende und eine das offene Ende verschließende Ofenabdeckung (2) aufweist; eine Wärmeisolierungswand (6), die im Druckgefäß (3) installiert ist, welche an wenigstens einem ihrer Enden eine zur Ofenabdeckung (2) gerichtete Öffnung aufweist und eine Heizkammer (11) umgrenzt, die eine Unterbringung eines zu behandelnden Materials, darin gestattet; wenigstens einen Wärmeisolierungsdeckel (8) mit Antrieb zum Öffnen und Schließen der Öffnung der Wärmeisolierungswand (6); eine Heizvorrichtung, welche in der Heizkammer (11) angeordnet ist, zum Erhitzen des zu behandelnden Materials; und mindestens ein von einem Kühlmittel gekühltes Kühlelement (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (14) an einer inneren Wandfläche der Ofenabdeckung (2) befestigt ist und eine Vielzahl von Kühlrippen (13), die mit dem Kühlelement (14) verbunden sind, auf der inneren Fläche der Ofenabdeckung (2) vorgesehen sind und zum Kühlen von Gas (18) im Druckgefäß (3) derart angeordnet sind, dass ihre Längsrichtung der Richtung entspricht, in welcher das Gas ohne Gebläseunterstützung nur aufgrund natürlicher Konvektion strömt.
Hochdruck-Wärmebehandlungsofen nach Anspruch 1, wobei die Kühlrippen (13) und das Kühlelement (14) in einem Stück gegossen sind.
Hochdruck-Wärmebehandlungsofen nach Anspruch 1, wobei jede der Kühlrippen (13) einen Schlitz zum Absorbieren der Wärmeausdehnung aufweist.
Hochdruck-Wärmebehandiungsofen nach Anspruch 1, wobei die Kühlrippen (13) aus einem Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt sind.