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Umluftofen zum Warmaushärten von Teilen aus Leichtmetallegierungen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ofen zur Behandlung von Leichtmetallegierungen
und hat den Zweck, eine vollkommen gleichmäßige Temperatur zwischen den verschiedenen
Punkten des Einsatzes des Ofens zu sichern.
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Die Bedingungen, die für die Durchführung der Wärmebehandlung von
Leichtmetallegierungen zu beachten sind, erfordern die Benutzung verbesserter Öfen,
die folgende Forderungen zu erfüllen ermöglichen: Gleichmäßigkeit der Temperatur,
genaue Einhaltung der erforderlichen Temperatur und leichte und schnelle Handhabung
der Einsätze.
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Bisher hat man, hauptsächlich beim Warmaushärten von Leichtmetallen
bei Temperaturen von etwa 150 bis 170° C, große Schwierigkeiten gehabt, eine vollkommen
gleichmäßige Temperatur zwischen den verschiedenen Punkten eines großen Einsatzes
in der Größenordnung von z. B. 20 t oder mehr aufrechtzuerhalten. Bei solchen Öfen
wird der Übergang der Wärme auf den Einsatz fast ausschließlich durch erzwungene
Wärmeübertragung bewirkt. Die lotrechte Zirkulation der umgewälzten Heizluft erfordert
die Verwendung von Muffeln, deren Einstellung oft schwierig ist, und die außerdem
unmittelbar auf den Einsatz ausstrahlen und dadurch örtliche überhitzungen erzeugen
können, die die mechanischen Eigenschaften der Teile beeinflussen.
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Bei diesen Öfen sind außerdem die Umlaufbahnen verhältnismäßig kurz,
was eine verminderte Ausnutzung der Wärmemengen bedingt, die durch das umlaufende
Heizmittel auf den Einsatz übertragen werden können. Diese schlechte Ausnutzung
der Wärmemengen bedingt einen erhöhten Verbrauch je Tonne der warmauszuhärtenden
Teile.
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Zur besseren Ausnutzung der in der umlaufenden Flüssigkeit gespeicherten
Wärmemengen hat man Öfen mit in Längsrichtung umlaufender Flüssigkeit zur Erhöhung
der Wärmeaustausch-Oberfläche für eine gegebene Umlaufmenge gebaut. Zur Erleichterung
der Handhabung sind derartige Öfen im allgemeinen mit einer beweglichen Herdplatte
versehen.
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Bekannt ist auch ein elektrisch beheizter Umluftofen zum Warmaushärten
von Teilen aus Leichtmetallegierungen, bei dem die Luft mittels eines Ventilators
durch den Herdraum und einen mit Heizkörpern besetzten Kanal umgewälzt wird, mit
periodischer Umkehrung des Laufes des Ventilators, der durch ein an jedem Ende des
Ofens angeordnetes Thermoelement gesteuert ist. Dieser Ofen hat jedoch an einem
Ende eine Beschickungstür und am anderen Ende einen oder mehrere Ventilatoren für
den Umlauf der Luft in Längsrichtung des Ofens und außerdem noch mehrere Ventilatoren
für den Umlauf der Luft in Querrichtung des Ofens, wobei der Umlaufsinn des in Längsrichtung
des Ofens arbeitenden Ventilators durch die Thermoelemente gesteuert wird. Ein solcher
Ofen nutzt zwar die in der umlaufenden Luft gespeicherte Wärmemenge gut aus, aber
die nur an einem Ende des Ofens angeordneten Ventilatoren zur Längsförderung der
Luft durch den Ofen stellen eine Unsymmetrie dar, die zwangläufig zu einer Unsymmetrie
der Temperaturverteilung im Herdraum führt, die durch Undichtigkeiten der Ofentür
noch verstärkt werden kann, da durch solche Undichtigkeiten sowohl Wärme aus dem
Ofen austreten als auch Kaltluft in den Ofen eintreten kann. Bei einem solchen mit
einer Beschickungstür versehenen Ofen ist es auch nicht möglich, symmetrisch zu
dem in Längsrichtung des Ofens fördernden Ventilator diesem gegenüber einen zweiten
Ventilator anzuordnen, da dadurch die Beschickungsöffnung versperrt würde.
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Die Erfindung soll einen ähnlichen Ofen schaffen, der diese Mängel
nicht hat; das Wesentliche besteht darin, daß der Ofen eine in lotrechter Richtung
bewegliche Glocke aufweist, die unter Zwischenfügung von Dichtungen auf einem Boden
ruht und den Kanal mit den Heizelementen enthält, der sich in Längsrichtung in der
Decke der Glocke erstreckt und an beiden Enden auf einen Ventilator mündet. Dies
hat den Vorteil, daß infolge der Anordnung je eines
Ventilators
an beiden Enden des Herdraumes und des Nichtvorhandenseins einer Tür keine Unsymmetrie
sowohl in bezug auf die Konstruktion als auch die Verteilung der Drücke und Temperaturen
vorhanden ist und daß die dichte Umlaufbahn im Herdraum eine Unterdruckatmosphäre
ohne Eintritt von Luft zuläßt, was unmöglich zu erreichen ist, wenn der Ofen eine
Tür hat. Es ist ferner nicht nötig, in Querrichtung arbeitende Ventilatoren vorzusehen,
die eine zusätzliche Ursache für den Eintritt von Luft bilden.
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Mit Vorteil ist zur Umkehr des Drehsinns der Ventilatoren ein Uhrwerksantrieb
mit einstellbaren Zeiträumen vorgesehen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn die Glocke von
einem Gerüst derart getragen ist, daß sie in senkrechter Richtung bewegt werden
kann, während der Boden auf Schienen gelagert ist, derart, daß er in waagerechter
Richtung bewegbar ist. Dies hat den Vorteil, daß die Beladung eines zweiten Bodens
vorbereitet werden kann, der an Stelle des ersten Bodens treten kann, wenn die Wärmebehandlung
des auf dem ersten Boden liegenden Gutes beendet ist; und daß der erste Boden entladen
und wieder beschickt werden kann, während das auf dem zweiten Boden gelagerte Gut
behandelt wird.
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Durch Fortlassung der Beschickungs- und Entladetür kann man eine vollkommene
Dichtigkeit des Ofens erreichen, indem man eine trockene und eine flüssige Dichtung
zwischen der Glocke und dem Boden vorsieht. Da ferner der Umlauf der zur erzwungenen
Konvektion dienenden Heizluft periodisch umgekehrt wird, wird eine vollkommene Gleichmäßigkeit
der Temperatur im Ofen erreicht.
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Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und zwar
F i g. 1 einen Längsschnitt eines Ofens und F i g. 2 einen Querschnitt dazu.
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Der Ofen nach der Erfindung weist zwei getrennte Hauptteile auf, nämlich
die Glocke 1 und einen Boden 2.
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Die Glocke 2 von der allgemeinen Form eines Balkens enthält eine waagerechte
Decke 3, zwei senkrechte Seitenwände 4 und zwei senkrechte Längswände 5. Eine waagerechte
Trennwand 6 ist parallel zur Decke 3 der Glocke angeordnet und bildet mit dieser
einen oder mehrere Längskanäle 7, in welchen Heizelemente 8 untergebracht sind,
z. B. Heizwicklungen, die auf Isolierkörpern untergebracht sind, die ihrerseits
auf metallischen Trägern ruhen. Die Trennwand 6, die aus einer doppelten Metallwand
mit Isolierfüllung bestehen kann, trennt die Widerstände vom Herdraum 9, in welchem
der zu beheizende Einsatz untergebracht ist, und verhindert so jede unmittelbare
Strahlung der Widerstände auf den Einsatz.
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Die Trennwand hat eine geringere Länge als die Länge der Decke 3 der
Glocke, so daß die Längskanäle 7 an ihren Enden mit Räumen 10 in Verbindung stehen,
die mit dem Innenraum 9 des Ofens in Verbindung stehen.
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Diese an den Enden des Ofens befindlichen Räume 10 sind durch die
Seitenwände 4 der Glocke und im unteren Teil durch Wandteile 11 begrenzt. In jedem
dieser Räume 11 ist mindestens ein Ventilator 12 (und 12') angeordnet, dessen waagerechte
Welle 13 die Seitenwand 4 der Glocke durchdringt und durch einen Motor 14 angetrieben
ist, der auf einem äußeren Träger 14 a der Glocke gelagert ist.
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Das Metallgerüst 15 der Glocke 1 trägt außen am unteren Teil der Längsseiten
senkrechte rohrförmige Stücke 16, in die Führungsstifte 17 eingreifen. Diese sitzen
auf dem Erdboden und sind unten mit Puffern 18 versehen, die die Glocke in ihrer
unteren Lage stützen. Das Gerüst 15 trägt ferner auf jeder Seite untere Rollen
19 von Flaschenzügen, deren obere Rollen 20 auf einem festen brückenförmigen
Gerüst 21 gelagert sind. Das Tragseil 22 jedes Flaschenzuges läuft
über Leitrollen 23, die an geeigneten Stellen des brückenförmigen Gerüstes und im
Erdboden angeordnet sind, und wird auf eine Winde 24 aufgewickelt, die durch einen
Motor 25 angetrieben ist; die Winde und der Motor sind in einer Grube 26
untergebracht und Spannschrauben 27 am anderen Ende des Seiles sichern die richtige
Spannung des Seiles.
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Der untere Teil des Ofens ist durch den mit Stufen versehenen Boden
2 gebildet, wobei die Stufen auf den Seitenkanten des Bodens Vorsprünge
28 bilden, die mit den unteren Rändern der Glocke zusammenarbeiten, wie es
die F i g. 1 zeigt. Die Dichtigkeit des Ofens zwischen der Glocke und dem Boden
wird durch eine doppelte Dichtung gewährleistet, wobei die erste Dichtung 29 eine
trockene Dichtung und die zweite Dichtung 30 eine Flüssigkeitsdichtung bekannter
Art darstellt.
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Der Boden ist mit Rädern 31 versehen und auf zwei Schienen 32 gelagert,
die in Längsrichtung des Ofens verlaufen. Mit besonderem Vorteil ist der Boden 2
durch ein Verbindungsstück 33 mit einem zweiten (nicht dargestellten) Boden von
gleicher Art wie der erste Boden verbunden, der ebenfalls auf den Schienen
32 gelagert ist. Man kann daher den zweiten Boden entladen und darauf wieder
beladen, während der erste Boden mit der Glocke zum Beheizen des Einsatzes zusammenarbeitet.
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Thermoelemente 34 und 35 sind in den übergangsbögen
der Kanäle 7 und der Räume 10 angeordnet; das Thermoelement 34 ist dem Ventilator
12 zugeordnet, während das Thermoelement 35 dem Ventilator 12' zugeordnet
ist. Es sind ferner Thermoelemente 36 vorgesehen, die die Temperatur in den Kanälen
7 am Ausgang der Heizwiderstände überwachen, und ferner ein Thermoelement 37, das
die Temperatur der Heizwiderstände 8 überwacht.
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Der Ofen nach der Erfindung besteht somit aus einer in lotrechter
Richtung beweglichen Glocke und einem in waagerechter Richtung beweglichen Boden.
Dank der Anordnung einer doppelten Dichtungsverbindung und des Nichtvorhandenseins
einer Beschickungsöffnung ist der Ofen vollkommen dicht. Die gezeigte Anordnung
ermöglicht ferner einen geschlossenen Kreislauf durch die Kanäle 7, einen der Räume
10, den Herdraum 9, den zweiten Raum 10
und zurück nach den
Kanälen 7.
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An einem der Enden des Ofens saugt z. B. der Ventilator 12 die Luft
aus dem Herdraum 9, um sie in die Kanäle 7 und die Heizwiderstände 8 zurückzubefördern.
Am anderen Ende saugt der Ventilator 12' die Luft nach dem Durchgang durch
die Heizwiderstände an, um sie in den Herdraum zurückzubefördern.
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Ein Uhrwerksantrieb mit einstellbaren Zeiträumen kehrt die Umlaufrichtung
der Ventilatoren periodisch um. Der am Ende eines Zeitraumes durch
das
Uhrwerk ausgelöste Operationsgang ist folgender: Stillsetzen des Ventilators 12',
Umschaltung der Thermoelemente 34 und 35, wobei das Thermoelement 35 als Regler
geschaltet wird, während das Thermoelement 34 nur zum selbstschreibenden Überwachungsgerät
geschaltet wird, Stillsetzen des Ventilators 12, Anlassen des Ventilators 12', aber
mit entgegengesetzter Umlaufrichtung zur vorhergehenden Umlaufrichtung, Anlassen
des Ventilators 12, ebenfalls mit entgegengesetzter Umlaufrichtung zur vorhergehenden
Umlaufrichtung. Auf diese Weise gewährleistet die periodische Umkehrung der Umlaufrichtung
der Heizluft durch Umwälzung eine vollkommene Gleichmäßigkeit der Temperatur.