DE1259921B

DE1259921B - Gas circulation and cooling device

Info

Publication number: DE1259921B
Application number: DES66259A
Authority: DE
Inventors: Ing Ludwig Frankl
Original assignee: WIENER STARKSTROMWERKE GmbH
Current assignee: WIENER STARKSTROMWERKE GmbH
Priority date: 1959-01-09
Filing date: 1959-12-14
Publication date: 1968-02-01

Description

Gasumwälz- und Kühleinrichtung Die Glühung von Gegenständen oder Halbfabrikaten aus Werkstoffen, die vom Sauerstoff der Luft oder anderen Bestandteilen der Atmosphäre angegriffen werden, muß im Vakuum oder unter Schutzgas vorgenommen werden. Der Ofen darf erst dann geöffnet werden, bis das Glühgut so weit abgekühlt ist, daß eine Reaktion mit dem Luftsauerstoff nicht mehr möglich ist. Diese Abkühlung erfordert längere Zeit, so daß sich eine schlechte Ausnutzung des Ofens für den eigentlichen Zweck, und zwar zur Glühung ergibt. Um die Kühlzeit des Glühgutes herabzusetzen, sind die Glühöfen für einen Gaskreislauf mit Kühlkammern versehen, in denen die aus dem Glühraum kommenden Gase Wärmeaustauschern zugeführt werden. Bei einem bekannten elektrisch beheizten Glühofen ist eine Kühlkammer mit von einem Kühlmittel durchflossenen Kühlelementen längs des abhebbaren Deckels eingebaut oder an einer Seitenwand des Glühraumes angeordnet. Bei der Abkühlung des Glühgutes tritt das heiße Schutzgas aus dem Glühraum durch schmale Spalten in die Kühlkammer, kühlt sich dort ab und fällt, da es spezifisch schwerer ist, gegebenenfalls durch andere Spalten in den Glühraum zurück; es erwärmt sich aufs neue, steigt nochmals empor zur Kühlkammer usw. Eine andere bekannte Ausführungsform besitzt eine Kühlkammer, innerhalb derer die Kühlschlangen derart angeordnet sind, daß die aus dem Glühraum kommenden Gase auf die Kühlelemente treffen, bevor sie mit den Wandungen der Kühlkammer in Berührung kommen. Der Kreislauf des Schutzgases ist in hohem Maße abhängig von dem Temperaturgefälle zwischen dem Kühlmittel und dem Glühgut; der Umlauf des Schutzgases wird über verschließbare Spalten zwischen Glühraum und Kühlkammern gesteuert. Die Abkühlung des Glühgutes wird mit dem natürlichen Kreislauf des Schutzgases als Wärmeträger erzielt, dessen Strömung sich selbst regelt. Auf diese Weise nimmt die Abkühlung des Glühgutes verhältnismäßig lange Zeit in Anspruch.Gas circulation and cooling device The annealing of objects or semi-finished products Made of materials that are affected by oxygen in the air or other constituents of the atmosphere attacked must be carried out in a vacuum or under protective gas. The oven may only be opened until the annealing material has cooled down enough that a Reaction with the oxygen in the air is no longer possible. This requires cooling longer time, so that a poor utilization of the furnace for the real Purpose, namely for annealing results. To reduce the cooling time of the annealing material, the annealing furnaces for a gas cycle are provided with cooling chambers in which the gases coming from the glow chamber are fed to heat exchangers. With a well-known The electrically heated annealing furnace is a cooling chamber with a coolant flowing through it Cooling elements installed along the removable cover or on a side wall of the Arranged glow space. When the annealing material cools down, the hot protective gas occurs from the glow chamber through narrow gaps into the cooling chamber, where it cools down and falls, because it is specifically more difficult, possibly through other columns in the Glow space back; it heats up again, rises again to the cooling chamber etc. Another known embodiment has a cooling chamber within which the cooling coils are arranged in such a way that the gases coming from the glow space hit the cooling elements before they come into contact with the walls of the cooling chamber come. The protective gas cycle is highly dependent on the temperature gradient between the coolant and the annealing material; the circulation of the protective gas is lockable Controlled gaps between the glow and cooling chambers. The cooling of the annealing material is achieved with the natural cycle of the protective gas as a heat transfer medium, its Flow regulates itself. In this way, the cooling of the material to be annealed increases proportionally a long time to complete.

Ein bekannter Blankglühofen für Metallbunde besitzt einen glockenförmigen abhebbaren Deckel, dessen Basis wesentlich geringer ist als seine Bauhöhe. In dem Deckenraum des Ofendeckels ist für den Zwangsumlauf des Schutzgases eine Umwälzeinrichtung eingebaut, die aus einem Gebläse und einem Wärmeaustauscher besteht. Das Glühgut in Bundform ist in mehreren Lagen übereinander mit Zwischenlagen gestapelt, die als Verteiler des Gases an den kreisförmigen Basisflächen der Metallbunde dienen. Bei dem Zwangskreislauf wird das Schutzgas mittels des Gebläses entlang den Innenflächen der gestapelten Bunde abwärts getrieben, strömt durch die Verteiler radial an die Außenflächen der Bunde und das aufwärts strömende Gas gelangt zu den im Deckel angeordneten Wärmeaustauschern. Da das Umwälzgebläse und die Wärmeaustauscher für das Gas in dem oberen Teil des von der Außenluft abgeschlossenen Deckenraumes angeordnet sind, treten dort besondere thermische Beanspruchungen durch die Strahlungswärme des Ofeninnenraumes auf, die ein Verziehen der Wärmeaustauscher sowie ein Undichtwerden des Ofendeckels verursachen, so daß das Glühgut unbrauchbar wird.A known bright annealing furnace for metal coils has a bell-shaped one removable lid, the base of which is significantly less than its overall height. By doing The ceiling space of the furnace lid is a circulation device for the forced circulation of the protective gas built-in, which consists of a fan and a heat exchanger. The annealing material in bundle form is stacked in several layers with intermediate layers, the serve as a distributor of the gas on the circular base surfaces of the metal coils. In the forced circulation, the protective gas is drawn along the inner surfaces by means of the fan the stacked coils are driven downwards and flow radially through the manifold to the Outer surfaces of the collars and the upwardly flowing gas reaches those arranged in the lid Heat exchangers. Since the circulation fan and the heat exchangers for the gas in are arranged in the upper part of the ceiling space, which is closed off from the outside air, there are special thermal loads due to the radiant heat from the furnace interior warping of the heat exchangers and leaking of the furnace lid cause, so that the annealing material is unusable.

Ferner ist es bekannt, unter das Fundament des Glühofens für den Umlauf und den Wärmeaustausch des Schutzgases eine strahlungsgeschützte Kammer vorzusehen. Beim Kühlungsvorgang des Glühgutes wird Wärme dem heißen Schutzgas mittels Wärmeaustauscher entzogen. In der Wärmeaustauschkammer wird ein koaxial geführter Gasumlauf mit einem Wälzgebläse vorgenommen, das an der tiefsten Stelle der Kammer angeordnet ist und das das heiße Schutzgas über Führungsschächte aus Blech dem im Mittelteil der Kühlkammer befindlichen Wärmeaustauscher zuführt. Die bekannte tief unter dem Ofen sich erstreckende Kammer ist zwar weitgehendst gegen Wärmestrahlung aus dem Ofenraum geschützt, aber sie weist eine Gasführung auf, die für den Wärmeaustausch ungünstig ist. Mit dem bekannten Kreislaufsystem für das Schutzgas dauert die Abkühlung des Glühgutes zu lange und die wirtschaftliche Ausnutzung des Glühofens ist nicht zufriedenstellend. Vor Entnahme des Glühgutes aus einem Vakuumglühofen wird dieser nach Abschluß des Glühvorganges nach Abschalten der Vakuumpumpe mit einem zur Kühlung dienenden Schutzgas gefüllt, um einen Angriff des Glühgutes durch den Sauerstoff der Luft oder anderer Bestandteile der Atmosphäre zu vermeiden. Die Kühleinrichtungen bekannter Ausführungen wirken in Abhängigkeit von dem natürlichen Kreislauf des Schutzgases, so daß die Abkühlung des Glühgutes sehr lange dauert. Bei anderen bekannten Kühlsystemen ist die Kühlwirkung durch dessen thermische Belastbarkeit beschränkt. Die Kühlsysteme solcher Öfen sind außer der beim Kühlvorgang abzuführenden Wärme zusätzlich der Strahlungswärme des Ofeninnenraumes ausgesetzt, und sie sind daher meist thermisch überlastet. Ferner besitzt ein bekannter Glühofen für den Umlauf und die Kühlung des Schutzgases ein Kreislaufsystem, das eine ungünstige Führung des Schutzgases aufweist und daher nicht optimal ausgenutzt werden kann. - -Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, _ bei einem Vakuumofen eine Schutzgasumwälzeinrichtung zum Bewegen und Kühlen des Schutzgases derart vorzusehen, daß dadurch eine Verbesserung des Betriebes des Vakuumofens gegenüber den bekannten Ausführungen erzielt wird.It is also known to circulate under the foundation of the annealing furnace and to provide a radiation-protected chamber for the heat exchange of the protective gas. When the annealing material is cooled, heat is transferred to the hot protective gas by means of a heat exchanger withdrawn. In the heat exchange chamber is a coaxially guided gas circulation with a Made rolling fan, which is arranged at the lowest point of the chamber and the hot shielding gas via guide shafts made of sheet metal in the middle part of the cooling chamber located heat exchanger supplies. The familiar one that extends deep under the stove Chamber is largely protected against heat radiation from the furnace space, but it has a gas flow that is unfavorable for the heat exchange. With the known circulation system for the protective gas takes the cooling of the annealing material to long and the economic utilization of the annealing furnace is not satisfactory. before The annealing material is removed from a vacuum annealing furnace after the annealing process has been completed after switching off the vacuum pump filled with a protective gas used for cooling, an attack on the material to be annealed by the oxygen in the air or other components to avoid the atmosphere. The cooling devices of known designs work depending on the natural cycle of the protective gas, so that the cooling the annealing material takes a very long time. In other known cooling systems, the cooling effect is limited by its thermal load capacity. The cooling systems of such ovens are in addition to the heat to be dissipated during the cooling process, the radiant heat of the Exposed furnace interior, and they are therefore usually thermally overloaded. Further has a well-known annealing furnace for the circulation and cooling of the protective gas Circulatory system that has an unfavorable guidance of the protective gas and therefore cannot be used optimally. The invention is based on the object _ In a vacuum furnace, a protective gas circulation device for moving and cooling the Provide protective gas in such a way that this improves the operation of the vacuum furnace compared to the known designs is achieved.

Gegenstand der Erfindung ist ein Vakuumofen zum Glühen unter Vakuum und Kühlen mittels Schutzgas, mit innerhalb des unterdruckfesten Ofengehäuses angeordneter Schutzgasumwälzeinrichtung mit Umwälzgebläse und Motor zum Bewegen des Schutzgases im Kreislauf durch den Ofenraum und über Kanäle und Verteiler durch- den ebenfalls im Ofengehäuse angeordneten Kühler. Die erfindungsgemäße Einrichtung vermeidet jegliche unerwünschte Erwärmung des Kühlsystems und gestattet dadurch dessen optimale Ausnutzung.The invention relates to a vacuum furnace for annealing under vacuum and cooling by means of protective gas, with arranged inside the vacuum-resistant furnace housing Protective gas circulation device with circulation fan and motor for moving the protective gas in the circuit through the furnace chamber and via channels and distributors as well cooler arranged in the furnace housing. The device according to the invention avoids any unwanted heating of the cooling system and thereby allows its optimal utilization.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlraum unter der Plattform des Wagens für das Glühgut durch diese strahlungsgeschützt angeordnet ist, wobei die Kühlrohre in Längsrichtung des zylindrischen Ofengehäuses verlaufen, und daß auch das den Kühlraum einenendes abschließende Schutzgasumwälzgebläse mit seinem Motor unter der Wagenplattform angeordnet ist, und mit ihm Schutzgas durch Öffnungen der Verteiler beiderseits der Wagenplattform am Glühgut vorbei zu einem über die gesamte Ofenlänge sich erstreckenden, mit Öffnungen versehenen Aufnahmekanal in der Ofendecke, sowie durch einen in der Ofenstirnseite angeordneten senkrechten Kanal zurück zum Kühlraum zu bewegen ist.The invention is characterized in that the cooling space under the The platform of the car for the annealing material is arranged so that it is protected from radiation is, wherein the cooling tubes run in the longitudinal direction of the cylindrical furnace housing, and that also the protective gas circulating fan which closes the cooling space at one end its engine is arranged under the car platform, and shielding gas through it Openings of the distributors on both sides of the car platform past the annealing material into one Receiving channel provided with openings extending over the entire length of the furnace in the furnace roof, as well as through a vertical one arranged in the furnace face Channel is to be moved back to the refrigerator.

Neben der optimalen Ausnutzung des Gaskreislaufes bietet die erfindungsgemäße Einrichtung den Vorteil Raum zu sparen und diese kann im druckfesten Teil des Vakuumofens untergebracht werden, ohne daß der Querschnitt von der günstigen Kreisform abweichen muß.In addition to the optimal utilization of the gas circuit, the inventive The facility has the advantage of saving space and this can be done in the pressure-tight part of the vacuum furnace be accommodated without the cross-section deviating from the favorable circular shape got to.

Die Anordnung der Durchtrittsöffnungen für das Kühlmittel unmittelbar neben dem Glühgut bewirkt eine besonders intensive Kühlung gerade des Glühgutes und keiner anderen Ofenteile, was die Wirtschaftlichkeit des Betriebes wesentlich erhöht. Es erweist sich als vorteilhaft, die beiderseits des Kühlers angeordneten Verteiler zusätzlich mit Kühleinrichtungen zu versehen.The arrangement of the passage openings for the coolant directly In addition to the material to be annealed, it is particularly the material to be cooled that is particularly intensive and no other furnace parts, which is essential for the profitability of the operation elevated. It proves to be advantageous to have the ones arranged on both sides of the cooler To provide distributors with additional cooling devices.

Die Anordnung des Gebläses im Gaskreislauf erfolgt am besten an einer Stirnseite des Ofens zwischen dem Kühler und dem Verteiler. Das durch das Glühgut erwärmte Schutzgas wird durch eine oder mehrere über die gesamte Länge der Decke des Ofens verteilte Öffnungen in den Aufnahmekanal geführt.The arrangement of the fan in the gas circuit is best done on one Front of the furnace between the cooler and the manifold. That through the glowing material heated protective gas is passed through one or more over the entire length of the ceiling of the furnace distributed openings guided into the receiving channel.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Schutzgas die beiderseits des Kühlraumes angeordneten Verteiler in entgegengesetzter Richtung zu, der Durchströmungsrichtung im Kühlraum durchströmen.According to a further feature of the invention, the protective gas can Distributors arranged on both sides of the cold room in opposite directions to, flow through the direction of flow in the cold room.

An Hand der Zeichnung (F i g. 1 bis 3) sind ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und weitere Einzelheiten derselben erläutert: In einem Vakkuumglühofen mit unterdruckfestem Gehäuse ist unter der Plattform des Wagens 1, der das Glühgut 2 trägt, ein Kühlraum 3 angeordnet, der sich über die gesamte Länge des Ofenunterteiles erstreckt und das Kühlaggregat aufnimmt. Das Schutzgas, das. zur raschen Abkühlung des Glühgutes dient, wird nach Beendigung des Glühvorganges in den Ofenraum geleitet. Da der Ofenraum während des Glühprozesses weitgehend evakuiert ist, bereitet die Einbringung des Schutzgases keine Schwierigkeiten. Das Kühlaggregat ist durch das Glühgut und deri Wagensockel gegen die Strahlungseinwirkung der Ofenheizung 5 geschützt, da Glühgut, Wagenplattform und Mauerwerk zwischen der Ofenheizung und den betreffenden Teilen der Kühleinrichtung liegen. Das Kühlaggregat besteht aus den Kühlrohren 4 mit den Gasleitblechen 6, durch die das Schutzgas senkrecht zu den Kühlrohren geführt wird. An der Stirnseite des Ofens ist am Ende des Kühlraumes 3 ein Schutzgasumwälzgebläse 7 vorgesehen, das durch den Motor 8 angetrieben wird und den Kreislauf des Schutzgases bewirkt. Zu beiden Seiten des Kühlraumes 3 des Ofenunterteiles befinden sich die Verteiler 9, durch dessen Öffnungen 10 das Schutzgas seitlich des Glühgutes 2 austritt, entlang des Glühgutes 2 aufwärts strömt und dadurch die Kühlung desselben bewirkt. Zwecks besserer Kühlung können weitere Kühlrohre 14 im Verteiler 9 angeordnet sein. Durch Öffnungen 11 an. der Decke des Ofenraumes gelangt das Schutzgas in den sich in der Längsrichtung des Ofens erstreckenden Aufnahmekanal 12, von wo es mittels des Schutzgasumwälzgebläses 7 durch den Kanal 13 an den Kühlrohren 4 vorbei geführt wird und in die beiden Verteilerhälften 9 gedrückt wird. Die Füllung des Ofens mit einem für die Kühlung geeigneten Schutzgas läßt sich entweder vor oder nach Abschalten der Vakuumpumpe leicht vornehmen. Die Abkühlzeit wird wesentlich, ohne Gefährdung des Ofengutes, stark herabgesetzt und dadurch der Durchsatz der Ofenanlage beträchtlich erhöht, wodurch eine sehr beachtliche Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Ofenanlage erreicht wird.With reference to the drawing (F i g. 1 to 3) an embodiment of the invention and further details thereof are explained: In a vacuum annealing furnace with a vacuum-resistant housing, a cooling chamber 3 is arranged under the platform of the carriage 1, which carries the annealing material 2, the extends over the entire length of the furnace base and accommodates the cooling unit. The protective gas, which is used for rapid cooling of the material to be annealed, is passed into the furnace chamber after the annealing process has ended. Since the furnace chamber is largely evacuated during the annealing process, the introduction of the protective gas does not cause any difficulties. The cooling unit is protected against the radiation effect of the furnace heater 5 by the annealing material and the wagon base, since the annealing material, car platform and masonry are between the furnace heating and the relevant parts of the cooling device. The cooling unit consists of the cooling tubes 4 with the gas guide plates 6, through which the protective gas is guided perpendicular to the cooling tubes. On the front of the furnace at the end of the cooling space 3, a protective gas circulation fan 7 is provided, which is driven by the motor 8 and causes the protective gas to circulate. On both sides of the cooling chamber 3 of the furnace lower part are the distributors 9, through the openings 10 of which the protective gas exits the sides of the material to be annealed 2, flows upwards along the material to be annealed 2 and thereby cools it. For better cooling, further cooling pipes 14 can be arranged in the distributor 9. Through openings 11 on. The protective gas reaches the receiving channel 12 extending in the longitudinal direction of the furnace from the ceiling of the furnace chamber, from where it is guided by means of the protective gas circulating fan 7 through the channel 13 past the cooling tubes 4 and is pressed into the two distributor halves 9. The furnace can easily be filled with a protective gas suitable for cooling either before or after the vacuum pump has been switched off. The cooling time is significantly reduced, without endangering the furnace material, and thereby the throughput of the furnace system is increased considerably, as a result of which a very considerable increase in the economic efficiency of the furnace system is achieved.

Claims

Claims: 1. Vacuum furnace for annealing under vacuum and cooling by means of protective gas, with protective gas circulating device with circulating fan and motor arranged within the vacuum-proof furnace housing for moving the protective gas in the circuit through the furnace chamber and via channels and distributors through the cooler, which is also arranged in the furnace housing that the cooling space (3) under the platform of the carriage (1) for the annealing material (2) is arranged so that it is protected from radiation, the cooling tubes (4) running in the longitudinal direction of the cylindrical furnace housing, and that the protective gas circulation fan ( 7) is arranged with its motor (8) under the car platform, and with it protective gas through openings (10) of the distributor (9) on both sides of the car platform past the annealing material (2) to a furnace with openings (11 ) provided receiving channel (12) in the furnace roof as well as through one in the furnace front side a upstream vertical channel (13) is to be moved back to the cooling space (3).

2. Vacuum furnace according to claim 1, characterized in that the distributors (9 ) arranged on both sides of the cooler (4) are additionally provided with cooling devices (14) and that the protective gas the distributors (9) essentially in the opposite direction to the direction of flow in the cooling chamber (3) is moving. Documents considered: German Patent Specifications No. 514 235, 600148; U.S. Patent Nos. 2,479,102, 2,591,097.