DE1125461B - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Zwangsumlaufs einer Ofenatmosphaere - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Zwangsumlaufs einer Ofenatmosphaere

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DE1125461B
DE1125461B DEW17722A DEW0017722A DE1125461B DE 1125461 B DE1125461 B DE 1125461B DE W17722 A DEW17722 A DE W17722A DE W0017722 A DEW0017722 A DE W0017722A DE 1125461 B DE1125461 B DE 1125461B
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temperature
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furnace atmosphere
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    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D23/01Control of temperature without auxiliary power
    • G05D23/02Control of temperature without auxiliary power with sensing element expanding and contracting in response to changes of temperature
    • G05D23/08Control of temperature without auxiliary power with sensing element expanding and contracting in response to changes of temperature with bimetallic element
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/663Bell-type furnaces
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D23/01Control of temperature without auxiliary power
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Zwangsumlaufs einer Ofenatmosphäre Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln des Zwangsumlaufs einer Ofenatmosphäre in einem Ofen zur Wärmebehandlung von Metallen, bei welchen die Ofenatmosphäre unter Wärmezufuhr und einem dabei im wesentlichen gleichbleibenden Druck durch ein mittels Elektromotor angetriebene Gebläse umgewälzt wird, wobei der Elektromotor während des gesamten Ofenbetriebes, sowohl beim Anwärmen als auch beim Glühen, im wesentlichen mit seiner vollen Nennleistung arbeiten soll. Insbesondere sollen in dem Ofen Eisen, Kupfer, Kupferlegierungen, Aluminium u. a. geglüht oder normalisiert werden, wobei das Metall in Form von Rollen aus Draht oder Bändern in den Ofen gegeben wird.
  • Zum Glühen oder zur sonstigen Wärmebehandlung von Bandeisen in Form großer Rollen werden im allgemeinen glockenförinige Öfen verwendet. Die Bandeisenrollen werden hierbei unter Zwischenlage von Zwischenstücken übereinandergesetzt und die Ofenglocke darübergestülpt, worauf die Heizung angestellt wird. Meist wird innerhalb der Ofenglocke eine innere Glocke über die Rollen gesetzt und unter derselben eine Atmosphäre eines nichtoxydierenden Gases aufrechterhalten. Um die durch Leitung erfolgende Wärmeübertragung auf die Rollen zu erhöhen, wird die Atmosphäre in dem die Rollen enthaltenden Raum umgewälzt. Zu diesem Zweck sind im unteren Teil des Ofens Lüfter oder Ventilatoren vorgesehen. Rollen aus Nichteisenmetall werden in der gleichen Weise erhitzt, ebenso auf einem Trägergestell angeordnete Drahtbündel. In manchen Fällen ist eine Innenglocke nicht erforderlich; die äußere Ofenglocke stellt dann den einzigen Behälter für die Atmosphäre dar, die das zu erhitzende Material umgibt. Die Ofenbeschickung kann aus einer einzigen Säule von Rollen oder einem einzigen Halter für den Draht bestehen, oder es können Rollen und Drahthalter abwechselnd übereinander oder nebeneinander angeordnet sein.
  • Beim normalen Betrieb eines solchen Ofens wird der Lüfter oder Ventilator eingeschaltet, nachdem die Ofenglocke aufgesetzt und die Wärmezufuhr angestellt ist. Ist die Ofenbeschickung kalt und die Temperatur der Ofenatmosphäre verhältnismäßig gering, so daß diese eine hohe Dichte aufweist so ist ein erheblicher Kraftaufwand erforderlich, um den Lüftermotor mit der vorgesehenen Nenndrehzahl zu treiben. Steigt jedoch die Temperatur der Ofenatmosphäre auf GIühtemperatur (beispielsweise 650' C), so nimmt ihre Dichte erheblich ab; da das Volumen der Ofenatmosphäre konstant und ihr Druck im wesentlichen der Atmosphärendruck bleibt, so ist die bei heißer Atmosphäre erforderliche Kraft, um den Lüfter mit seiner Nenndrehzahl zu treiben, ganz wesentlich geringer als die anfängliche Kraft, die erforderlich ist, wenn der Lüfter eingeschaltet wird und die Atmosphäre noch Raumtemperatur hat, also verhältnismäßig dicht ist.
  • Bisher war es erforderlich, den Lüftermoter, der vorzugsweise ein Motor mit konstanter Drehzahl ist, so auszubilden, daß er eine genügende Reserve zur Bewältigung des hohen Kraftbedarfes hat, der während des Anwärmens, d. h. am Anfang der Heizperiode, erforderlich ist, obwohl während der im allgemeinen wesentlich längeren Glühperiode der Motor nur mit einem Bruchteil seiner Nennleistung arbeitet.
  • Ein bekanntes Verfahren, um bei öfen mit Heizgasumwälzung das Gebläse beim Aufheizen und beim Glühen mit annähernd gleicher Leistung arbeiten zu lassen, besteht darin, daß die Umlaufgeschwindigkeit des Gebläses in Abhängigkeit von der Ofentemperatur geregelt wird. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß sich bei Änderungen der Umlaufgeschwindigkeit des Gebläsemotors notwendigerweise auch seine Leistungsaufnahme ändern wird, so daß der gewünschte Zweck nur teilweise erreicht wird.
  • Die Erfindung löst das Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln des Zwangsumlaufs einer Ofenatmosphäre zu schaffen, wobei der Gebläsemotor während des gesamten Ofenbetriebes, sowohl beim Anwärmen als auch beim Glühen, im wesentlichen mit seiner vollen Nennleistung arbeiten soll, unter Berücksichtigung der bekannten Gesetzmäßigkeit, daß einer Vergrößerung des geförderten Gasvolumens auch eine Vergrößerung der Leistung des Gebläsemotors entspricht, wobei durch die Erfindung gleichzeitig einfache und sicher wirkende Regelmittel vorgeschlagen werden, welche die Belastung des Gebläsemotors im wesentlichen konstant halten. Die Lösung des genannten Problems geschieht dadurch, daß beim Ansteigen der Ofentemperatur und der Temperatur des Behandlungsgutes das in der Zeiteinheit vom Gebläse umgewälzte Gasvolumen erhöht wird, indem der Strömungsquerschnitt für das Gas bzw. die Ofenatmosphäre an einer oder mehreren Regelstellen des Zwangsumlaufsystems durch temperaturbeeinflußte Regelglieder automatisch vergrößert wird.
  • Die teraperaturbeeinflußten Regelglieder zur Änderung des Strömungsquerschnittes für das Gas bzw. die Ofenatmosphäre können erfindungsgemäß aus Bimetallstreifen oder aus sich unter Wärmeeinwirkung ausdehnenden Bälgen bestehen. Der Strömungsquerschnitt kann aber auch vermittels Drosselmitteln, die durch den Druckunterschied außerhalb und innerhalb des Behandlungsgutes betätigt werden, vergrößert werden.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibungeiniger Ausführungsbeispiele hervor.
  • Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen in bekannter Weise ausgebildeten Glühofen zum Glühen von Bandeisen in Form von Rollen, der unten in bekannter Weise einen durch einen Elektromotor angetriebenen Lüfter zum Umwälzen der Ofenatmosphäre unter der inneren Ofenglocke enthält.
  • Fig. 2 ist eine Aufsicht nach Linie 2-2 der Fig. 1 auf die Grundplatte des Ofens, wobei ein Teil dieser Platte weggebrochen ist, um die Einrichtung zu zeigen, durch welche die vorn Lüfter abgegebene Gasmenge und damit die Umwälzgeschwindigkeit der Ofenatmosphäre automatisch nach Maßgabe der Temperatur geregelt wird.
  • Fig. 3 ist eine vergrößerte Teilansicht der in Fig. 2 gezeigten Einrichtung; sie zeigt zwei benachbarte Leitschaufeln, mit ihren Bimetallstreifen in den beiden Endstellungen.
  • Fig. 4 ist eine teilweise perspektivische Ansicht des Ofenunterteils mit dem Lüfter und den Leitschaufeln, wobei die Bimetallstreifen in der kalten oder Drosselstellung dargestellt sind.
  • Fig. 5 ist ein vertikaler Querschnitt durch den oberen Teil der inneren Ofenglocke; sie zeigt eine abgeänderte Ausführungsforin der Vorrichtung zur Regelung der Umlaufgeschwindigkeit der Ofenatmosphäre, die auf die oberste Bandeisenrolle aufgesetzt wird und deren mittlere Öffnung überdeckt; die Regelvorrichtung ist in der kalten oder Drosselstellung mit ausgezogenen Linien gezeigt.
  • Fig. 6 zeigt in perspektivischer Ansicht eine abgeänderte Ausführungsform, die in der gleichen Weise angeordnet ist und die gleiche Wirkung ausübt wie die Regelvorrichtung nach Fig. 5; diese Regelvorrichtung ist in der geöffneten oder heißen Stellung dargestellt.
  • Fig. 7 zeigt in perspektivischer Ansicht die oberste Rolle eines Rollenstapels mit einer weiteren abgeänderten Ausführungsform einer Regelvorrichtung, die in der kalten oder Drosselstellung gezeigt ist. Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht der Einrichtung nach Fig. 7; zur Verdeutlichung der Wirkungsweise sind jedoch gewisse in Fig. 7 dargestellte Teile fortgelassen; die Regelvorrichtung der Fig. 8 ist in der heißen oder geöffneten Stellung gezeigt.
  • Fig. 1 zeigt einen bekannten Haubenglühofen zum Glühen von Bandeisen, das in Form von Rollen in den Ofen eingesetzt wird. Der Ofen enthält eine äußere Ofenglocke F, die auf den Ofensockel B aufgesetzt wird. Die Ofenglocke F besteht aus einem zylindrischen, unten offenen Körper, der eine Reihe von Heizrohren 1 trägt, die um den Umfang seiner inneren Wand herum angeordnet sind. Diese Rohre werden durch die Zuführungsrohre 3 und 4 mit Brennstoff bzw. Luft versorgt; die verbrannten Gase werden durch die Auslaßrohre 4' abgeführt. Die Glocke F hat einen nach unten vorspringenden Dichtungsflansch, der in einen Ringraum oder eine Rille 6 des Sockels B eintritt, wenn die Glocke auf den Sockel aufgesetzt wird. Sand oder ein anderes geeignetes Dichtungsmittel im Ringraum 6 bewirkt eine Abdichtung, um einen unerwünschten Zutritt von Außenluft in das Innere der Glocke zu verhindern.
  • Der Sockel B enthält ein Aufnahmegestell, das mit dem allgemeinen Bezugszeichen S bezeichnet und gleichzeitig das Leitschaufelgehäuse ist, das auch den Lüftermotor 7 trägt. Die vertikale Welle 8 des Motors 7 ragt durch den Sockel B hindurch und trägt oben den Läufer 9 des Lüfters. Der Lüfter ist ein Zentrifugallüfter bekannter Art; er enthält eine Mehrzahl von Läuferschaufeln 10 mit einer unteren Platte 11 (Fig. 4) und einer oberen Platte 12. Die obere Platte 12 hat eine Einlaßöffnung 13. Beim Betrieb des Lüfters wird die umzuwälzende Ofenatmosphäre durch die Öffnung 13 hindurch angesaugt und am Umfang des Läufers ausgestoßen.
  • Wie aus Fig. 1 und 2 zu ersehen, enthält das Aufnahmegestell S für das Wärmgut, das gleichzeitig das Leitschaufelgehäuse ist, eine untere Platte 14, eine Mehrzahl von spiralförmig gekrümmten Leitschaufeln 15 und eine obere Platte 16. Ein äußerer Rand 17 umgibt das Leeitschaufelgehäuse S an den äußeren Enden der Leitschaufeln 15. Wie aus Fig. 2 zu ersehen, ist der Durchmesser der oberen Platte 16 kleiner als der Innendurchmesser des Randes 17, so daß eine ringförmige Auslaßöffnung 18 entsteht, durch die das durch den Läufer 9 nach außen gedrückte Gas durch die Zwischenräume zwischen den Leitschaufeln 15 hindurch ausgestoßen wird. Eine Mittelöffnung 19 in der oberen Platte 16 gestattet den Zutritt des Gases zum Läufer 9.
  • Die in den Ofen eingesetzten Bandeisenrollen sind in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet. Die Figur zeigt drei Rollen; die untere Rolle 19 steht auf der oberen Platte 16 des Leitschaufelgehäuses S. Zwischen die Platte 16 und die untere Rolle 19 ist vorzugsweise ein Zwischenstück 20 gesetzt. Die Rollen 21 und 22 sind unter Zwischenlage je eines Zwischenstückes 23 und 24 auf die Rolle 19 aufgesetzt. Diese Zwischenstücke können jede gewünschte Form erhalten; sie sind vorzugsweise so ausgebildet, daß sie einen Durchtritt des Gases an den Endflächen der Rollen vorbei von außen in den freien Innenraum der Rollen gestatten (vgl. Fig. 5), wodurch die Wärmeübertragung auf die Rollen erheblich verbessert wird.
  • über das Wärmcrut ist die verhältnismäßig dünne, innere Glocke 25 gesetzt, die oben geschlossen ist und unten in einen offenen Flanschteil 26 endet. In aufgesetzter Stellung reicht dieser Flansch 16 in die Sanddichtung einer ringförmigen Vertiefung27 des Sockels B hinein. Es sind ferner (in der Zeichnung nicht dargestellte) Mittel vorgesehen, durch die unter der inneren Glocke die gewünschte Atmosphäre aufrechterhalten wird und durch die ein im allgemeinen nichtoxydierendes Gas, ein sogenanntes Schutzgas, unter die innere Glocke 25 geleitet wird; eine Auslaßöffnung für dieses Gas ist ebenfalls vorgesehen. Der P,aum unter der inneren Glocke 25 wird in bekannter Weise von Luft befreit, bevor mit der Erhitzung begonnen wird; die nichtoxydierende Atmosphäre wird während des Glühens aufrechterhalten.
  • Wie bereits erwähnt, ist die Atmosphäre unter der inneren Glocke 25 verhältnismäßig dicht und schwer, wenn die Einrichtung sich auf Raumtemperatur befindet, d. h. bevor die Heizrohre 1 angeheizt werden. Um die Wärmeübertragung auf die Rollen 19, 21 und 22 zu erhöhen, wird der Lüfter 9 während der gesamten Heiz- oder Glühperiode betätigt. Die Umwälzung der Atmosphäre unter der inneren Glocke 25 geht folgendermaßen vor sich: Das Gas strömt durch die Mittelöffnungen der Rollen 19, 21 und 22 nach unten in den Läufer 9, geht durch diesen und das Leitschaufelgehäuse S nach außen und dann durch die ringförmige Auslaßöffnung 18 in den Raum zwischen dem äußeren Umfang der Rollen und der inneren Glocke 25. Ein Teil des durch die öffnung 18 ausgestoßenen Gases gelangt durch die Zwis ' chenstücke 20, 23 und 24 in die Mittelöffnung oder den freien mittleren Raum der Rollen, während ein anderer Teil des Gases außen an den Rollen vorbei hochsteigt, über die Oberseite der obersten Rolle 22 hinwegströmt und dann in die Mittelöffnung der Rollen eintritt, von wo das Gas in der erwähnten Weise nach unten abgesaugt wird.
  • Der Lüftermotor 7 arbeitet im wesentlichen stets mit der gleichen Nenndrehzahl; wenn die Vorrichtung kalt ist, bewirkt er eine bestimmte Umwälzungsgeschwindigkeit der Atmosphäre und fördert eine bestimmte Anzahl von Kubikmetern pro Minute. Dies erfordert eine elektrische Energieaufnahme, deren Größe von der Dichte oder dem spezifischen Gewicht des umgewälzten Gases abhängt. Wenn die Temperatur in dem Ofen sich der Glühtemperatur nähert, steigt auch die Temperatur der Atmosphäre unter der inneren Glocke 25 entsprechend, und da die Glühtemperatur etwa in der Größenordnung von 650 bis 760' C liegt, wird die Dichte und das spezifische Gewicht der umgewälzten Atmosphäre wesentlich geringer. Das Volumen und der Druck des Gases unter der inneren Glocke 25 bleibt jedoch während der Heizperiode im wesentlichen konstant, da die Sanddichtungen und die Gasauslaßöffnung derart ausgebildet sind, daß ein Ansteigen des Druckes unter der Glocke 25 verhindert wird.
  • Wenn der Ofen seine Arbeitstemperatur erreicht hat, fördert der Lüfter 9 daher ein viel dünneres Gas, so daß seine Belastung nur ein Bruchteil der Anfangsbelastung ist, unter der er bei kalter Ofenatmosphäre arbeitet.
  • Um eine überlastung des Lüftermotors während der Anwärmperiode zu verhindern oder um die Notwendigkeit der Wahl eines Motors von viel größerer Stärke auszuschalten, als er für die Umwälzung der erhitzten Atmosphäre erforderlich ist, werden erfindungsgemäß Mittel zur automatischen Drosselung oder zur Verringerung des Ausstoßvolumens des Lüf- ters 9 vorgeschlagen, die zur Wirkung kommen, wenn der Ofen kalt ist, und durch die das Fördervolumen des Lüfters automatisch in dem gleichen Maße erhöht wird, wie die Temperatur ansteigt. Der Erfolg dieser automatischen Regelung der Umwälzung der Ofenatmosphäre ist der, daß die Belastung des Lüftermotors bei kalter Atmosphäre und während der Anwärmperiode auf einen Wert verringert wird, der nicht wesentlich größer ist als die für die Umwälzung des heißen Gases bei Glübtemperatur erforderliche Belastung.
  • In Fig. 2, 3 und 4 ist eine Einrichtung zur Regelung der Umwälzung dargestellt, die aus einer Mehrzahl biegsamer Bimetallschaufelenden 28 besteht, die beispielsweise durch Schweißen in der Nähe ihres nach außen gerichteten Endes mit den Leitschaufeln 15 oder mit einem Teil der Leitschaufeln verbunden sind. Wie aus Fig. 2 zu ersehen, sind die Bimetallstreifen 28 in der kalten oder Drosselstellung von den inneren Enden der Leitschaufeln abgehoben. Diese Streifen haben vorzugsweise in vertikaler Richtung etwa die gleiche Breite wie die Schaufeln 15; in der abgehobenen oder kalten Stellung (Stellung der Fig. 2) ragen sie in den Zwischenraum zwischen den inneren Enden der Leitschaufeln 15 hinein und verringern den wirksamen Auslaßquerschnitt des Lüfters 9. In der erhitzten Stellung krümmen sich die Schaufelenden 28 (infolge der bekannten Ausbildung mit Hilfe zweier Metalle von verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten) um ihren Befestigungspunkt an den Leitschaufeln 15 naoh innen, bis sie nach Erreichung der Glühtemperatur an den Schaufeln 15 anliegen, wie in Fig. 3 strichpunktiert dargestellt. In diesem Augenblick hat der Lüfter 9 seinen maximalen Austrittsquerschnitt, so daß jetzt die maximale Umwälzgeschwindigkeit der Ofenatmosphäre unter der inneren Glocke 25 erreicht wird. Dies geschieht ohne jede unerwünschte Änderung der Belastung des Läufermotors 7, da der Motor bei gleicher Leistungsaufnahme ein größeres Volumen der heißen und verhältnismäßig dünnen Atmosphäre fördern kann als bei kalter und verhältnismäßig dichter Ofenatmosphäre.
  • In der Zeichnung sind die aus Bimetallstreifen bestehenden Regelglieder 28 an allen Leitschaufeln 15 des Leitschaufelgehäuses befestigt. In gewissen Fällen kann es jedoch erwünscht sein, die Bimetallstreifen nur an einem Teil der Leitschaufeln vorzusehen.
  • Die in Fig. 2, 3 und 4 dargestellte Vorrichtung regelt die Umwälzung der Ofenatmosphäre durch Drosselung am Eintrittsende der Leitschaufeln 15, wo bereits eine geringe Bewegung der Drosselgheder 28 genügt, um eine große Drosselwirkung zu erzielen. Der gleiche Erfolg einer verbesserten Arbeitsweise des Lüfters und einer Verringerung der erforderlichen Motorgröße kann jedoch auch erzielt werden, wenn die Drosselglieder an einer anderen Stelle des Weges angeordnet sind, den die umzuwälzende Atmosphäre nimmt. So können die Drosselglieder beispielsweise am Auslaß 18 des Leitschaufelgehäuses S, in dem Durchtrittsraum zwischen der inneren Glocke und der Außenseite der Rollen, in den Durchtrittskanälen der Zwischenglieder 20, 23 und 24 oder in dem freien Mittelraum des Rollenstapels angeordnet sein.
  • Da die letztgenannte Möglichkeit eine besonders einfache und praktische Ausbildung ergibt, sind verschiedene Ausführungsforrnen einer Einrichtung zur automatischen Regelung der Umwälzgeschwindigkeit der Ofenatmosphäre gezeigt, bei denen die Regelung der Strömung der Atmosphäre am oberen Ende der Nlittelöffnung des Rollenstapels erfolgt. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform enthält diese Einrichtung eine Metallscheibe, 30, deren Durchmesser etwas größer ist als die Mittelöffnung der obersten Rolle 22. Diese Platte liegt auf der Rolle 22 auf; die Platte 30 hat eine mittlere Öffnung 32, über der eine bewegliche Deckplatte 31 angeordnet ist, deren Durchmesser etwas größer ist als die.Öffnung 32. Die Platte 30 trägt Rippen 33, die nach innen in die Mittelöffnung der Rolle hineinragen und vertikale Führungsglieder in Form von Bolzen 34 tragen. Die unteren Enden der Bolzen 34 sind mit einer Platte 35 verbunden, an der ein an sich bekanntes, unter dem Einfluß der Wärme sich ausdehnendes Glied 36 in Form eines Balgs befestigt ist, dessen oberes Ende mit der beweglichen Deckplatte 31 verbunden ist. Wenn die Vorrichtung kalt ist, befindet der Balg 36 sich in seiner zusammengezogenen Stellung, so daß die Deckplatte 31 die Scheibe 30 berührt und dadurch das obere Ende, der Mittelöffnung der Rollen 22 usw. vollständig verschließt. Sobald die Temperatur jedoch eine vorherbestimmte, Höhe erreicht hat, dehnt der Balg 36 sich aus und hebt die Deckplatte 31 in die strichpunktierte Stellung der Fig. 5, so daß die öffnung 32 freigegeben wird und die gewünschte stärkere Umwälzung der dünnen und heißen Ofenatmosphäre, ermöglicht. Die Deckplatte 31 weist Löcher auf, die den Durchtritt der vertikalen Bolzen 34 gestatten und eine Führung für die Deckplatte 31 bilden. Die oberen Muttern 37 der Bolzen 34 dienen als Anschläge für die Deckplatte 31 und begrenzen deren Bewegung nach oben. Obwohl die Umwälzung der Ofenatmosphäre unter der inneren Glocke 35 an einer anderen Stelle geregelt wird als bei der Ausführungsform nach Fig. 2, 3 und 4, werden die gleichen Vorteile wie dort erzielt.
  • Fig. 6 zeigt eine etwas abgeänderte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Drosselung der Umwälzung der Ofenatmosphäre unter der inneren Glocke eines Glühofens, wenn die Temperatur gering und die Dichte der Ofenatmosphäre groß ist, und zur automatischen Freigabe von Durchtrittsöffnungen, die eine gesteigerte Umwälzung der Ofenatmosphäre gestatten, wenn die Temperaturen höher und die Dichte der Ofenatmosphäre geringer wird. Diese Vorrichtung besteht aus einer Scheibe 40, die auf die Rolle 22 aufgelegt wird und deren Durchmesser etwas größer ist als die Mittelöffnung der Rolle 22. Diese Scheibe hat zwei rechteckige öffnungen 41, an deren inneren Kanten Drosselglieder 42 gelenkig befestigt sind. Jedes dieser Drosselglieder 42 besteht aus einer oberen Klappe 42 a und einer unteren Klappe 42 b; die beiden Klappen sind starr miteinander verbunden und schließen einen Winkel von etwas mehr als 901 miteinander ein. Die untere Klappe 42 b kann durch ein Gewicht 43 beschwert sein, so daß sie normalerweise vertikal herabhängt und dadurch die obere Klappe 42a, wie in Fig. 6 dargestellt, in schräger Stellung hält, so daß die Durchtrittsöffnungen 41 freigegeben werden. Dies ist die Stellung, die die Teile in kaltem Zustand einnehmen, bevor der Lüfter 9 angelassen wird. Sobald der Lüfter 9 läuft, wird, wenn der Ofen kalt und die Atmosphäre verhältnismäßig dicht ist, zwischen der Oberseite der Scheibe 40 und der Mittelöffnung der Flacheisenrollen ein verhältnismäßig großer Druckunterschied entstehen, der bewirkt, daß die Drosselglieder 42 um ihre Drehzapfen verschwenkt werden, bis die oberen Klappen 42 a auf der Scheibe 40 aufliegen und die Durchtrittsöffnungen 41 verschließen; die umzuwälzende Ofenatmosphäre wird hierdurch gedrosselt und die Belastung des Lüftermotors 7 verringert. Wenn die Temperatur unter der Glocke die Glühtemperatur erreicht hat und ihre Dichte wesentlich verringert ist, wird der Druckunterschied zwischen der Mittelöffnung der Rollen und der Oberseite der Platte 40 geringer, so daß die Gewichte 43 die Drosselglieder 42 in die geöffnete Stellung bringen und dadurch eine größere Umwälzung der Ofenatmosphäre gestatten, ohne die Belastung des Lüftermotors zu erhöhen, da die heiße Ofenatmosphäre eine wesentlich geringere Dichte hat.
  • Eine weitere Ausführungsform einer Einrichtung zur automatischen Drosselung der durch den hohlen Innenraum der Rollen strömenden Ofenatmosphäre ist in Fig. 7 und 8 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist eine ringförnüge Scheibe 45 auf die oberste Rolle 22 über deren Mittelöffnung gesetzt. Die Scheibe 45 hat eine Durchtrittsöffnung 46; auf der Scheibe 45 ist eine doppelte ringförmige Manschette angeordnet, die aus einer feststehenden äußeren Wand 47 und einer beweglichen inneren Wand 48 besteht. Auf die äußere Wand 47 ist ein Deckel 49 (Fig. 7) aufgesetzt, der mit der Oberkante der Wand 47 verbunden ist.
  • Eine mit der Platte 45 verbundene Stützrippe 50 enthält die Lagerung für eine vertikale Welle 51, die durch den Deckel 49 hindurchtritt und an deren unterem Ende eine Querstange 52 (Fig. 7) befestigt ist. Die äußeren Enden der Stange 52 sind mit der inneren, beweglichen Manschette 48 verbunden und tragen die letztere derart, daß sie sich innerhalb der feststehenden äußeren Manschette 47 drehen kann. Sowohl die innere Manschette 47 als auch die äußere Manschette 48 tragen am Umfang eine Reihe von öffnungen 53. Die Zwischenräume zwischen diesen öffnungen sind etwas größer als die Breite der Öffnungen, so daß in der geschlossenen Stellung der Fig. 7 die öffnungen 53 der beiden Manschettenteile nicht übereinanderliegen und kein Gas durch die vertikalen Wände der beiden Manschetten hindurchtreten kann. Dies ist die Stellung, die die Manschetten einnehmen, wenn der Ofen kalt ist und die größte Drosselwirkung erzielt werden soll.
  • Wie in Fig. 8 dargestellt, ist eine Querstange 54 mit ihren beiden Enden am unteren Teil der äußeren, feststehenden Manschette 47 befestigt. In der Nähe des einen Endes der Stange 54 ist ein Bimetallstreifen 55 befestigt, dessen freies Ende an einem Lappen 56 befestigt ist, der mit der inneren, beweglichen Manschette 48 verbunden ist. Der Bimetallstreifen 55 ist derart ausgebildet, daß er sich in kaltem Zustand an die feststehende Querstange 54 anlegt und daß die innere Manschette 48 dabei die Stellung der Fig. 7 einnimmt, in der die Löcher 53 der beiden Manschetten nicht übereinanderliegen, so daß die Durchtrittsöffnungen geschlossen sind. In dem gleichen Maße, wie die Temperatur der Ofenatmosphäre ansteigt, biegt sich jedoch der Binietallstreifen 55 unter dem Einfluß der Wärme von der Stange 54 ab und dreht die innere Manschette 48 in eine Stellung, in welcher die Löcher 53 der Manschetten 47 und 48, wie in Fig. 8 dargestellt, übereinanderliegen, so daß die Durchtrittsöffnungen frei werden und die gewünschte erhöhte Umwälzung der heißen und leichten Ofenatmosphäre gestatten. Aus der vorstehenden Beschreibung des neuen Verfahrens und der verschiedenen Ausführungsformen der Vorrichtung zur Durchführung desselben geht hervor, daß erhebliche Einsparungen bei den Anlagekosten für den Lüftermotor, eine verbesserte Heizwirkung und eine automatische, sicher wirkende Regelung der Umwälzung der Ofenatmosphäre erzieh werden. Die beschriebene Einrichtung zur automatischen Regelung der Umwälzung der Ofenatmosphäre ist einfach und billig und arbeitet auf lange Zeit hin zuverlässig und störungsfrei.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE. 1. Verfahren zum Regeln des Zwangsunitaufs einer Ofenatmosphäre in einem Ofen zur Wärmebehandlung von Metallen, bei welchem die Ofenatmosphäre unter Wärmezufuhr und einem dabei im wesentlichen gleichbleibenden Druck durch ein mittels Elektromotor angetriebenes Gebläse umgewälzt wird, wobei der Elektromotor während des gesamten Ofenbetriebes, sowohl beim Anwärmen als auch Glühen, im wesentlichen mit seiner vollen Nennleistung arbeiten soll, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ansteigen der Ofentemperatur und der Temperatur des Behandlungsgutes das in der Zeiteinheit vom Gebläse umgewälzte Gasvolumen erhöht wird, indem der Strömungsquerschnitt für das Gas bzw. die Ofenatmosphäre an einer oder mehreren Regelstellen des Zwangsumlaufsystems durch temperaturbeeinflußte Regelglieder automatisch vergrößert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es auf die Wärmebehandlung von Bandeisen od. dgl. in Form von Rollen Anwendung findet, die in an sich bekannter Weise in einen Ofen mit einer nichtoxydierenden Atmosphäre eingesetzt werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturbeeinflußten Regelglieder durch Bimetallstreifen (28, 55) gebildet werden. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, bei der das als Aufnahmegestell ausgebildete Leitschaufelgehäuse, eine untere Platte, eine Reihe von an dieser befestigter, nach außen divergierender Leitschaufeln und eine obere, mit den Oberkanten der Leitschaufeln verbundene Platte enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (15) oder ein Teil von ihnen Bimetallstreifen (28) tragen, die in Zwischenräume zwischen den Leitschaufeln hineinragen. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (55 in Fig. 8) eine Regeleinrichtung betätigt, die aus zwei konzentrischen, mit Fenstern (53) verschenen Manschetten (47, 48) besteht, welche auf die Mittelöffnungen der obersten Rolle (22) gesetzt sind und so arbeiten, daß bei Temperaturänderungen die eine Manschette (47) fest stehenbleibt, während die andere Manschette (48) sich um ihre Achse verdreht, so daß die überdeckung der Fenster (53) verändert wird. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturbeeinflußten Regelglieder aus einem sich unter Wärmeeinwirkung ausdehnenden Balg (36 in Fig. 5) bestehen. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (36 in Fig. 5) mit einer beweglichen Platte (31) verbunden ist, welche entsprechend der Ausdehnung des Balgs die mittlere öffnung (32) einer auf die Mittelöffnung der obersten Rolle (22) gelegten Platte (30) öffnet und schließt. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt vormittels Drosselmitteln (40 bis 43 in Fig. 6), die durch den Druckunterschied außerhalb und innerhalb des Behandlungsgutes (19, 21, 22) betätigt werden, vergrößert wird. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselmittel (Fig. 6) aus einer über der Mittelöffnung der obersten Rolle (22) liegenden Platte (40) mit mindestens einer Öff- nung (41) sowie schwenkbar ausgebildeten Verschlußmitteln (42) für diese bestehen, wobei die Verschlußmittel durch ein mit ihnen schwenkbares Gewicht (43) in Ruhelage gehalten werden. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 676 007; E. Wiesmann: »Die Ventilatoren«, 2. Auflage, 1930, S. 182 bis 194, insbesondere Abb. 128.
DEW17722A 1954-11-05 1955-10-27 Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Zwangsumlaufs einer Ofenatmosphaere Pending DE1125461B (de)

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