DE1433717C

DE1433717C - Locking device for separating two gas spaces in a glow muffle

Info

Publication number: DE1433717C
Authority: DE
Inventors: Jacob Howard Newton Mass Beck (V St A)
Original assignee: BTU Engineering Corp , Walth m Mass (V St A )
Publication date: 1971-07-15

Description

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Die Erfindung betrifft eine Sperrvorrichtung zum Gemäß F i g. 1 bis 3 münden in eine kreisscheiben-Trennen zweier Gasräume in einer Glühmuflel mit förmige erfindungsgemäße Sperrvorrichtung 6 zwei Gasabführungen im Inneren eines die Glühmuffel demgegenüber wesentlich geringere Durchmesser aufumgebenden Gehäuses. . weisende, rohrförmig gestaltete Gasräume 2,4, welche Häufig ist in der Praxis die Aufgabe gestellt, 5 von einer brettartigen hitzebeständigen gemeinsamen Werkstücke in einem Muffelofen zuerst reduzierend Auflagerung 8 sowie einem hierauf gleitenden, eben- und danach oxydierend bei zwei verschiedenen Er- falls gasdurchlässig ausgebildeten Transportband 10 hitzungstemperaturen (bzw. umgekehrt) zu be- zur Aufnahme (nicht gezeigter) Werkstücke durchhandeln. Wichtig ist hierbei, daß zwischen den beiden setzt sind. Der Gasraum 2 ist mit reduzierendem Behandlungsräumen ein möglichst unstetiger Tempe- io Wasserstoff beschickt und mittels (nicht gezeigter) raturgradient vorliegt, damit das Werkstück sowohl Heizelemente auf einer ersten Behandlungstemperatur in der reduzierenden als auch in der oxydierenden gehalten, während der Gasraum 4 mit Sauerstoff beAtmosphäre jeweils bei der richtigen Temperatur er- schickt und mittels (nicht gezeigter) Heizelemente auf hitzt wird. einer zweiten Behandlungstemperatur gehalten ist.The invention relates to a locking device according to FIG. 1 to 3 open into a circular disk separating two gas spaces in an incandescent muffle with a shaped locking device 6 according to the invention, two gas outlets inside a housing that encompasses the incandescent muffle, in contrast, with a considerably smaller diameter. . pointing, tubular gas spaces 2, 4, which is often the task in practice, 5 of a board-like, heat-resistant common work piece in a muffle furnace first reducing support 8 and a sliding on it, also and then oxidizing gas-permeable in two different cases trained conveyor belt 10 to handle heating temperatures (or vice versa) to accommodate (not shown) workpieces. It is important that there are places between the two. The gas chamber 2 is charged with reducing treatment rooms with a temperature which is as unsteady as possible and is present by means of a temperature gradient (not shown) so that the workpiece is kept at a first treatment temperature in both the reducing and the oxidizing treatment temperature, while the gas chamber 4 is in an oxygen atmosphere is sent at the correct temperature and heated by means of heating elements (not shown). a second treatment temperature is maintained.

Ein für praktische Zwecke ausreichend hoher 15 Wie sich am besten aus F i g. 2 ergibt, umfaßt die Temperaturgradient läßt sich gemäß dem Stand der gezeigte Sperrvorrichtung 6 im Anschluß an den Gas-Technik zwar in solchen Sperrvorrichtungen er- raum 2 eine mit diesem gasdicht verbundene äußere zielen, bei denen sowohl das reduzierende als auch Kreisringscheibe 16 und im Anschluß an den Gasdas oxydierende Gas in der Sperrvorrichtung unmit- raum 4 eine mit diesem gasdicht verbundene äußere telbar zusammengeführt und abgesaugt werden so Kreisringscheibe 18. Zwischen den beiden Kreisring-(deutsche Patentschrift 887 052). Dadurch ist jedoch scheiben 16, 18 sind weitere Kreisringscheiben 50, eine erhebliche Explosionsgefahr gegeben, insbeson- 52, 54, 58, 60 gleichen Außendurchmessers angeorddere im Hinblick auf die Heraufsetzung der ehe- net, zwischen denen zwei Gruppen von radialen Kamischen Aktivität der verwendeten Gase durch die nälen 16/50, 50/52, 52/54 und 54/58, 58/60, 60/18 vorliegenden hohen Temperaturen. 25 gebildet werden. Die drei erstgenannten Kanäle bil-Es sind auch Sperrvorrichtungen bekannt den hierbei eine erste Gruppe, welche dem Gasraum 2 (deutsche Patentschrift 976 172), bei denen unter In- zugeordnet ist, die letztgenannten drei Kanäle eine kaufnahme eines verhältnismäßig geringen Tempe- zweite Gruppe, die dem Gasraum 4 zugeordnet ist. raturgradienten eine weitgehende Vorabsaugung des Die axial zwischen den beiden Gruppen von Kareduzierenden und des oxydierenden Gases erfolgt, 30 nälen angeordnete Kreisringplatte 54 weist eine zenjedoch ist selbst bei dieser Vorrichtung eine im we- trale ringförmige Schutzgaszuführung 66 mit radial sentlichen explosionssichere Trennung der beiden nach innen gerichteten Schutzgasdurchtritten (s. die Gas nicht gewährleistet, abgesehen von dem für viele beiden Pfeiltripel in Fig. 2) in einer zentralen öff-Anwendungszwecke unbrauchbar niedrigen Tempe- nung auf. In der Kreisringscheibe 54 ist ein in die raturgradienten. 35 ringförmige zentrale Schutzgaszuführung 66 münden-A sufficiently high for practical purposes 15 As can best be seen from FIG. 2 results, includes the temperature gradient, according to the prior art of the locking device 6 shown, following the gas technology, in such locking devices space 2 an outer connected gas-tightly can be aimed, in which both the reducing and annular disk 16 and subsequently To the gas-oxidizing gas in the locking device immediately 4 an outer, gas-tight, connected to it, can be brought together and sucked off in a circular ring disk 18. Between the two circular rings (German patent specification 887 052). As a result, however, disks 16, 18 are further circular ring disks 50, there is a considerable risk of explosion, in particular 52, 54, 58, 60 of the same outside diameter arranged with a view to increasing the amount of the two groups of radial chamber activity of the gases used due to the high temperatures present through the nälen 16/50, 50/52, 52/54 and 54/58, 58/60, 60/18. 25 are formed. The three first-mentioned channels bil-There are also locking devices known here a first group, which is assigned to the gas space 2 (German patent specification 976 172), in which under In-, the last-mentioned three channels a k recording of a relatively low temperature- second group, which is assigned to the gas space 4. The circular ring plate 54 , which is arranged axially between the two groups of carbon-reducing and oxidizing gas, has a zen, but even with this device there is a substantially circular protective gas supply 66 with radially explosive separation of the two inwardly directed Inert gas passages (see the gas not guaranteed, apart from the for many two arrow triples in FIG. 2) in a central öff application purposes at unusually low temperature. In the circular ring disk 54 is a temperature gradient. 35 ring-shaped central protective gas supply 66 open-

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer dem- der radialer Schutzgaszuleitungskanal 68 enthalten, gegenüber verbesserten Sperrvorrichtung, welche bei dessen radial äußeres Ende an einen die Kreisringexplosionssicherer Trennung der beiden Gasräume scheiben 16, 50, 52 durchsetzenden axialen Schutzdie Erzielung eines verhältnismäßig hohen Tempe- gaszuleitungskanal 70 angeschlossen ist. Im vorlieraturgradienten zwischen den beiden Behandlungs- 40 genden Fall ist N₂ als Schutzgas angegeben, jedoch räumen, ermöglicht. Erreicht wird dies allgemein da- kann auch ein Edelgas oder anderes schwer reagiedurch, daß in dem Gehäuse zwei Gruppen von rendes Gas verwendet werden.The purpose of the invention is to create a different radial protective gas supply duct 68 , compared to an improved locking device, which at its radially outer end to an axial protection that penetrates the circular ring explosion-proof separation of the two gas chambers 16, 50, 52 , achieves a relatively high temperature gas supply duct 70 connected. In the pre-natural gradient between the two treatment cases, N ₂ is specified as protective gas, but evacuation is possible. This is generally achieved because a noble gas or other difficult reaction can also be achieved by using two groups of generating gas in the housing.

radialen Kanälen angeordnet sind, deren jeweilige Die inneren Umfangsbereiche 20, 22 der äußerenradial channels are arranged, the respective inner circumferential regions 20, 22 of the outer

zentrale Öffnungsquerschnitte in einander entgegen- Kreisringscheiben 16, 18 sowie die (mit Ausnahmecentral opening cross-sections in opposing circular ring disks 16, 18 as well as the (with the exception

gesetzten Axialrichtungen zu einer axial zwischen 45 des Bereiches 62 der Kreisringscheibe 60 nicht be-set axial directions to an axially between 45 of the area 62 of the circular ring disk 60 is not

den beiden Gruppen von Kanälen.angeordneten zen- sonders mit Bezugsziffern versehenen) inneren Um-the two groups of channels.

tralen ringförmigen Schutzgaszuführung hin abneh- fangsbereiche der inneren Kreisringscheiben 50, 52, central ring-shaped protective gas supply towards decreasing areas of the inner circular ring disks 50, 52,

men und die an ihren radial äußeren Enden in einer 54, 58, 60 sind nach Art von Kegelstumpfmäntelnmen and at their radially outer ends in a 54, 58, 60 are in the manner of truncated cone shells

gemeinsamen Verbrennungskammer enden. von der die Schutzgaszuführung 66 enthaltendencommon combustion chamber end. of the one containing the protective gas feed 66

Durch einen solchen Aufbau wird erreicht, daß in 50 Kreisringscheibe 54 weggekrümmt konvergierend ausden beiden der Schutzgaszuführung unmittelbar be- gebildet, wobei die Öffnungsquerschnitte der Kreisnachbarten Kanälen die Konzentration des jeweiligen ringscheiben in einander entgegengesetzten Axialoxydierenden bzw. reduzierenden Gases so gering ist, richtungen zu der axial zwischen den beiden Grupdaß eine unkontrollierte Explosion in der gemein- pen von Kanälen angeordneten Kreisringscheibe 54 samen Verbrennungskammer nicht zu befürchten ist, 55 hin abnehmen. Dadurch wird erreicht, daß von dem während andererseits die axiale Baulänge beider aus den beiden Gasräumen 2, 4 zuströmenden Gas Gruppen von Kanälen so gering ist, daß sich der er- der Hauptanteil von dem Kanal 16/50 bzw. 18/60 wünschte hohe Temperaturgradient einstellt. radial nach außen abgeführt wird, während in denBy such a structure it is achieved that in 50 circular ring disc 54 curved away converging from the two of the protective gas supply is formed directly, with the opening cross-sections of the circular adjacent channels the concentration of the respective ring disc in opposing axial oxidizing or reducing gas is so low in directions to the axial between the two groups that there is no need to fear an uncontrolled explosion in the common circular ring disk 54 and the combustion chamber arranged by channels, 55 are decreasing. It is thereby achieved that while on the other hand the axial length of both gas groups of channels flowing in from the two gas chambers 2, 4 is so small that the high temperature gradient desired is the main part of the channel 16/50 or 18/60 adjusts. is discharged radially outwards, while in the

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeich- Kanälen 50/52 bzw. 58/60 der Gasdurchsatz (H₂ The invention is shown below on the basis of the drawing channels 50/52 and 58/60, the gas throughput (H ₂

nung näher erläutert. Es zeigt 60 bzw. O₂) wesentlich geringer ist und in den Kanälenexplained in more detail. It shows 60 or O ₂ ) is much lower and in the channels

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs- 52/54 und 54/58 auf einen sehr niedrigen Wert abgemäßen Sperrvorrichtung in perspektivischer Dar- sinkt,
stellung, Die äußeren Umfangsbereiche der Kreisringschei-1 shows an embodiment of a locking device according to the invention 52/54 and 54/58 reduced to a very low value in perspective view,
position, the outer circumferential areas of the circular ring

Fig. 2 die Sperrvorrichtung nach Fig. 1 im Axial- ben 16, 50, 52, 54, 58, 60, 18 sind nach Art vonFIG. 2 shows the locking device according to FIG. 1 in the axial direction 16, 50, 52, 54, 58, 60, 18 are of the type

schnitt sowie in demgegenüber etwas vergrößerter 65 Kegelstumpfmänteln zu der Kreisscheibe 54 hincut as well as in slightly enlarged 65 truncated cone shells towards the circular disk 54

Darstellung und divergierend ausgebildet, wobei der besseren Über-Representation and formed diverging, whereby the better over-

Fi g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 2 sieht halber lediglich ein Umfangsbereich 32 derFi g. 3 shows a section along the line 3-3 of FIG. 2 for the sake of only a peripheral region 32 of the

in ausschnittsweiser Darstellung. Kreisringscheibe sowie ein Umfangsbereich 34 derin excerpts. Annular disk and a peripheral area 34 of the

Kreisringscheibe 18 veranschaulicht sind. Der jeweilige Divergenzwinkel der Umfangsb^reiche ist ausgehend von den beiden axial äußersten Kreisringscheiben 16, 18 zu der die Schutzgaszuführung 66 enthaltenden Kreisringscheibe 54 zunehmend ausgebildet. Auf diese Weise werden an dem radial äußeren Umfang jedes Kanals 16/50, 50/52, 52/54 und 54/58, 58/60, 60/18 düsenartige Austrittsschlitze mit einem gegenüber dem jeweiligen Kanal reduzierten Querschnitt gebildet.Annular disk 18 are illustrated. The respective divergence angle of the circumferential areas is the starting point of the two axially outermost circular ring disks 16, 18 to which the protective gas feed 66 containing circular ring disk 54 increasingly formed. In this way, on the radially outer Perimeter of each channel 16/50, 50/52, 52/54 and 54/58, 58/60, 60/18 with nozzle-like outlet slots a cross-section that is reduced compared to the respective channel.

Die Kreisringscheiben 16, 50, 52, 54, 58, 60, 18 sind an ihrem Außenumfang von einem eine radiale Innenbegrenzung einer Verbrennungskammer 44 bildenden, mit Perforationen 26 versehenen Zylindermantel 24 dicht umgeben. Die Verbrennungskammer 44 ist als Torus 38 mit doppelter Umfangswandung 28, 30 ausgebildet, die über ein Zulaufrohr 24 mit Kühlwasser zu beschicken ist. Die nach Art von Kegelstumpfmänteln ausgebildeten äußeren Umfangsbereiche 32 34 der beiden äußeren Kreisringscheiben 16, 18 sind mit den beiden radialen Innenbegrenzungen der doppelten Umfangswandung 28, 30 der Verbrennungskammer 34 gasdicht verbunden.The circular ring disks 16, 50, 52, 54, 58, 60, 18 are radial on their outer circumference Inner boundary of a combustion chamber 44 forming the cylinder jacket provided with perforations 26 24 tightly surrounded. The combustion chamber 44 is designed as a torus 38 with double circumferential walls 28, 30, which is to be charged with cooling water via an inlet pipe 24. The kind of Truncated cone jackets formed outer circumferential regions 32 34 of the two outer circular ring disks 16, 18 are with the two radial inner limits of the double circumferential wall 28, 30 of the combustion chamber 34 connected gas-tight.

An dem unteren Teil der inneren Umfangswandung 28 der Verbrennungskammer 44 ist eine Gasauslaßdüse 48 vorgesehen, die von einer das Kühlwasser ableitenden wasserstrahlpumpenartigen Wasserdüse 42 umgeben ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der durch die Kanäle 16/50, 50/52, 52/54 strömende Wasserstoff bzw. der durch die Kanäle 54/58, 58/60, 60/18 strömende Sauerstoff laufend durch die Verbrennungskammer 44 nach unten abgesaugt werden.At the lower part of the inner peripheral wall 28 of the combustion chamber 44 is a gas discharge nozzle 48 is provided by a water jet pump-like water nozzle which discharges the cooling water 42 is surrounded. This arrangement ensures that the channel 16/50, 50/52, 52/54 flowing hydrogen or through the channels 54/58, 58/60, 60/18 flowing oxygen continuously down through the combustion chamber 44 be sucked off.

Im Bereich der Gasauslaßdüse 48 der Verbrennungskammer 44 ist eine an eine entsprechende Stromquelle angeschlossene Zündkerze 74 vorgesehen, welche das in der Brennkammer 44 enthaltene Gasgemisch vor dem Austreten entzündet, soweit überhaupt ein entzündungsfähiges Gasgemisch in der Brennkammer 44 vorliegt.In the region of the gas outlet nozzle 48 of the combustion chamber 44 is a corresponding one Power source connected spark plug 74 is provided, which the gas mixture contained in the combustion chamber 44 ignited before leakage, if there is any flammable gas mixture in the Combustion chamber 44 is present.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt jede Gruppe von Kanälen drei Kanäle 16/50, 50/52, 52/54 und 54/58, 58/60, 60/18, wobei die Axiallänge beider Gruppen von Kanälen zwecks Erzielung eines hohen Temperaturgradienten zwischen dem Austritt aus dem Gasraum 2 sowie demjenigen aus dem Gasraum 4 insgesamt etwa 25 bis 30 cm beträgt.In the embodiment shown, each group of channels comprises three channels 16/50, 50/52, 52/54 and 54/58, 58/60, 60/18, the axial length of both groups of channels in order to achieve a high temperature gradient between the outlet from the gas space 2 and that from the gas space 4 is about 25 to 30 cm in total.

Im Betrieb werden mittels des Transportbandes 10 laufend Werkstücke durch die Gasräume 2, 4 kontinuierlich bewegt, wobei in dem Gasraum 2 eine Behandlung bei der ersten Temperatur sowie reduzierender Wasserstoff atmosphäre und in dem Gasraum 4 eine Behandlung bei der zweiten Temperatur sowie oxydierender Sauerstoffatmosphäre vorgenommen wird. Durch die beheizten Gasräume 2, 4 wird H₂ bzw. O₂ eingeblasen, wobei der Wasserstoff durch die Kanäle 16/50, 50/52, 52/54 und der Sauerstoff durch die Kanäle 60/18, 58/60, 54/58 jeweils in einer in der angegebenen Reihenfolge stark abnehmenden Konzentration verlaufen. Durch das aus den Schutzgasdurchtritten der ringförmigen zentralen Schutzgasführung 66 austretende Schutzgas, im vorliegenden Fall N₂, wird eine völlige Trennung der beiden chemisch aktiven Gasarten H₂ und O₂ erreicht.In operation, workpieces are continuously moved through the gas chambers 2, 4 by means of the conveyor belt 10, with a treatment at the first temperature and reducing hydrogen atmosphere being carried out in the gas chamber 2 and a treatment at the second temperature and oxidizing oxygen atmosphere being carried out in the gas chamber 4. _{H 2} or O _{2 is} blown in through the heated gas spaces 2, 4, the hydrogen through the channels 16/50, 50/52, 52/54 and the oxygen through the channels 60/18, 58/60, 54/58 in each case in a concentration that decreases sharply in the order given. As a result of the protective gas exiting from the protective gas passages of the annular central protective gas duct 66, in the present case N ₂ , a complete separation of the two chemically active types of gas H ₂ and O _{2 is} achieved.

Die in den Kanälen enthaltenen Gase treten durch die Perforationen 26 des Zylindermantels 24 in die Verbrennungskammer 44 aus, wobei der Zylindermantel 24 als Rückschlagschirm für eventuelle Verbrennungsreaktionen dient und daher eine Verbrennung in einem der Kanäle nicht stattfinden kann. Die Gase H₂, O₂ sowie N₂ verlaufen durch die torusförmige Verbrennungskammer 44 sowie die Düse 48 nach unten, wobei durch die Wasserstrahlpumpenwirkung der Wasserdüse 42 die Gasabsaugung aus der Verbrennungskammer 44 gefördert wird. Durch die Wasserkühlung der Verbrennungskammer 44 wird der Wasserstoff von vornherein auf eine Temperatur abgekühlt, die unterhalb der zur Knallgasreaktion erforderlichen Temperatur liegt. Durch die Kreisringplatten 50, 52, 54, 58, 60 wird eine gute Wärmeabschirmung erreicht, so daß genau beim Vorbeilauf derAVerkstücke an der ringförmigen zentralen Schutzgaszuführung 66 ein Temperaturübergang von der in dem Gasraum 2 herrschenden Temperatur auf die in dem Gasraum 4 herrschende Temperatur stattfindet.The gases contained in the channels exit through the perforations 26 of the cylinder jacket 24 into the combustion chamber 44, the cylinder jacket 24 serving as a non-return screen for possible combustion reactions and therefore combustion cannot take place in one of the channels. The gases H ₂ , O ₂ and N ₂ run down through the toroidal combustion chamber 44 and the nozzle 48, the gas suction from the combustion chamber 44 being promoted by the water jet pump effect of the water nozzle 42. As a result of the water cooling of the combustion chamber 44, the hydrogen is cooled from the outset to a temperature which is below the temperature required for the oxyhydrogen reaction. The circular ring plates 50, 52, 54, 58, 60 provide good heat shielding so that a temperature transition from the temperature in gas chamber 2 to the temperature in gas chamber 4 takes place precisely as the components pass the annular central protective gas supply 66.

Claims

Patent claims:

1. Locking device for separating two gas spaces in an annealing muffle with gas outlets inside a housing surrounding the annealing muffle, characterized in that in the housing two groups of radial channels (16/50, 50/52, 52/54 and 54/58, 58/60, 60/18) are arranged, the respective central opening cross-sections in opposite directions Axial directions to a central one axially arranged between the two groups of channels Remove the annular protective gas supply (66) and at its radially outer ends end in a common combustion chamber (44).

2. Device according to claim 1, characterized in that the channels (16 / 50.50 / 52.52 / 54 and 54/58, 58/60, 60/18) by means of circular ring disks (16, 50, 52, 54, 58, 60, 18) of the same outer diameter with decreasing on both sides towards the protective gas feed (66) central cross-sections are formed, which on its outer circumference of a radial Inner boundary of the combustion chamber (44) forming perforated cylinder jacket (24) tight are surrounded.

3. Device according to one of claims 1, 2, characterized in that the combustion chamber (44) as a torus (38) with a double circumferential wall through which cooling water flows (28, 30) is formed.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the lower Part of the inner peripheral wall (28) of the combustion chamber (44) has a gas outlet nozzle (48) is provided, which is provided by a water jet pump-like water nozzle which discharges the cooling water (42) is surrounded.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the annular central protective gas supply (66), which radially inwardly directed protective gas passages has, is formed at a central opening of one (54) of the circular ring disks, which axially is arranged between the two groups of channels and separates them from one another.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that

indicates that in the circular disk (54) containing the protective gas supply (66) a into the annular central protective gas supply (66) opening, radial protective gas supply channel (68) is included, the radially outer end of the circular ring disks (16, 50, 52) of the one Group of channels penetrating axial protective gas supply channel (70) is connected. 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the outer Circumferential areas of the circular ring disks (16, 50, 52, 54, 58, 60, 18) in the manner of truncated cone shells designed to diverge from the circular ring disk (54) containing the protective gas supply (66) and the respective divergence angle based on the two axially outermost circular ring disks (16, 18) to the circular ring disk (54) containing the protective gas supply (66) is formed, with nozzle-like outlet on the radially outer circumference of each channel Slits are formed with a reduced cross-section compared to the channel.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the inner Circumferential areas of the circular ring disks (16, 50, 52, 54, 58, 60, 18) in the manner of truncated cone shells curved away from the circular ring disk (54) containing the protective gas supply (66) are designed to be converging.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the area the gas outlet nozzle (48) of the combustion chamber (44) connected to a power source Spark plug (74) is provided.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that each group of channels includes three channels (16/50, 50/52, 52/54 or 54/58, 58/60, 60/18) and the axial length both groups of ducts total 25 to 30 cm.

1 sheet of drawings