DE1583424A1 - Haerteofen mit Kuehlung durch Gaskreislauf - Google Patents

Haerteofen mit Kuehlung durch Gaskreislauf

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DE1583424A1 DE19671583424 DE1583424A DE1583424A1 DE 1583424 A1 DE1583424 A1 DE 1583424A1 DE 19671583424 DE19671583424 DE 19671583424 DE 1583424 A DE1583424 A DE 1583424A DE 1583424 A1 DE1583424 A1 DE 1583424A1
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hardening
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    • Y10S165/908—Fluid jets

Description

DR.-ING. VON KREiSLER DR-ING. SCHONWALD Ί.ΟΟ-3Α2Α DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES
KÖLN 1, DEICHMANNHAUS
12.12.1967 B/Se
UGINE INPRA,
10 rue du General Foy, Paris 8e, Frankreich.
Härteofen mit Kühlung durch Gaskreislauf·
Die Erfindung betrifft Härteöfen von der Art, bei denen die Wirkung der Kühlung, welche die Härtung des behandelten Teils bewirken soll, dadurch erhalten wird, daß der Teil, welcher vorher (im allgemeinen Im umschlossenen Raum des Ofens) auf die entsprechende Temperatur erhitzt wurde, der Wirkung einer Strömung von Kühlgas in geschlossenem Kreislauf unterworfen wird. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um dieses Gas vor seiner Wiederinumlaufsetzung im umschlossenen Raum abzukühlen. Die Erfindung betrifft insbesondere (weil ihre Anwendung in diesem Fall das meiste Interesse finden muß), aber nicht ausschließlich unter diesen Ofen jene, deren umschlossener Behandlungsraum eine Längsachse aufweist und «ich daher zur Behandlung von länglichen Teilen eignet. Solche öfen können insbesondere Vakuumöfen sein.
009833/0308
BAD ORIGINAL
Die Erfindung bezweckt insbesondere, solche öfen derart auszubilden, daß sie den verschiedenen.Anforderungen der Praxis besser als bisher entsprechen, besonders was die Wirksamkeit und Homogenität der durchgeführten Härtebehandlung betrifft.
Während in den öfen dieser Art ein erster Ventilationskreislauf vorgesehen wird, welcher derart ausgebildet ist, daß derselbe rund um den behandelten Teil eine Primärströmung des Kühlgases erzeugt, besteht die Erfindung hauptsächlich darin, daß überdies ein zweiter Ventilationskreislauf vorgesehen wird, welcher derart ausgebildet ist, daß derselbe das Kühlgas in Form einer Vielzahl von Sekundärströmungen zuführt, deren Einstellung (wenigstens annähernd) zum Verlauf der Prftmärströmung senkrecht ist, deren Richtung von der Form des behandelten Teils abhängt, wobei die Geschwindigkeit der Sekundärströmungen wenigstens das Fünffache, vorzugsweise wenigstens das Zwanzig- bis Dreissigfache der durchschnittlichen Geschwindigkeit der Primärströmung beim Fehlen der Sekundärströmungen beträgt. Die erwähnte Geschwindigkeit bleibt jedoch vorzugsweise geringer als die Schallgeschwindigkeit. Der zweite Ventilationskreislauf kann vorteilhaft von dem ersten Ventilationskreislauf abgezweigt werden, und zwar vor der WiederInumlaufsetzung des Kühlgases im umschlossenen Baum des Ofens.
Außer dieser Haupt&nordnung besteht die Erfindung in bestimmten anderen Anordnungen, die vorzugsweise gleichzeitig verwendet und nachstehend genauer beschrieben werden.
Die Erfindung ist insbesondere auf eine bestimmte Anwendungsart gerichtet, nämlich *uf ihre Anwendung in öfen, deren umschlossener Behandlungsraum eine Längsaohs· auf* weist und daher zur Behandlung von lKngliohen Teilen
009833/0308 5 '· BAD 0RIG'NAL
geeignet ist, sowie auf bestimmte Ausführunggformen der oben erwähnten Anordnungen. Die Erfindung ist ferner 'insbesondere auf öfen der in Frage stehenden Art in ihrer Eigenschaft als heue industrielle Produkte gerichtet, bei weichen diese Anordnungen zur Anwendung kommen, sowie auf die
zu ihrer Anbringung geeigneten Elemente und Spezialwerkzeuge d -
unf auf Anlagen, die mit ähnlichen Öfen ausgerüstet sind.
Nachstehend werden beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben, In welchen zeigt:
Fig. 1 schematisch im Längsschnitt einen Ofen, der gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-IIder Fig. 1, Fig« 3 unter den gleichenBedingungen wie in Fig. 1 einen Ofen, der gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist.
Gemäß der Erfindung und insbesondere gemäß ihren Anwendungsarten, sowie gemäß jenen Ausführungsformen der verschiedenen Teilet, denen der Vorzug zu geben ist, wird beispielsweise ein Härteofen ausgebildet, der insbesondere ermöglichen
soll, durch Ventilation, mittels eines Kühlgases einen . irarten
'länglichen Teil P zu «3?iial£*n, der vorher in diesem Ofen erhitzt wird«
Was vor allem den Ofen in seiner Gesamtheit betrifft, kann derselbe ein Vakuumofen sein. Mit Ausnahme des Kreislaufs des Kühlgases kann der Ofen insbesondere in der in Fig. 1 dargestellten Weise ausgebildet werden, indem derselbe einen umschlossenen Behandlungsraum E aufweist, welcher durch einen zylindrieohen Mantel 1 begrenzt iät, der die durch Strahlung wirksamen elektrischen Heizelemente 2 schützt.
&GS83 3/Ö3Ö0
BAD ORIGINAL
Der Teil P, der vorher durch die Heizelemente 2 auf die entsprechende Temperatur erhitzt worden ist, wird dann der Wirkung einer Strömung von Kühlgas in geschlossenem Kreislauf ausgesetzt, wobei Mitte¥,ez.B. ein Wärmetauscher 3, vorgesehen sind, um dieses Gas vor seiner Wiederinumlaufsetzung im umschlossenen Raum E abzukühlen.
Der Kreislauf des Kühlgases kann durch wenigstens ein Gebläse 4 bewirkt werden, welches durch einen (nicht dargestellten) Motor angetrieben wird und vorteilhaft stromabwärts vom Wärmetauscher 3 angeordnet ist.
Es wird dann ein erster Ventilationskreislauf 5 vorgesehen, welcher derart ausgebildet ist, daß derselbe rund um den behandelten Teil P eine Primärströmung des Kühlgases erzeugt. Eine solche Primärströmung F·,, die in den Fig, 1 und 3 durch die Pfeile mit vollen Linien angegeben ist, ist vorzugsweise parallel zur Längsachse des behandelten Teils P eingestellt.
Gemäß der Hauptanordnung der Erfindung wird überdies ein zweiter Ventilationskreislauf 6 vorgesehen, welcher derart ausgebildet ist, daß derselbe das Kühlgas in Form einer Vielzahl von Sekundärströmungen Fp liefert, welche in den Fig. 1, 2 und 3 durch die Pfeile mit unterbrochenen Linien angegeben sind. Die Einstellung dieser Sekundärströmungen Fg ist (wenigstens annähernd) zum Verlauf der Primärströmung F^ senkrecht„ Die Richtung der SekundSrströmungen Fp ist von der Form des behandelten Teils P abhängig. Die Geschwindigkeit der Sekundärströmungen Fp ist wesentlich größer als die durchschnittliche Geschwindigkeit der Primärströmung
0 0 9 8 3 3/0308
• BAD OPISINAU
Durch die dynamische Wirkung der Sekundärströmungen Fg auf die Primärströmung F1 wird daher der Härteeffekt homogenisiert werden, weil der Bereich der resultierenden Strömung, welcher der behandelte Teil P unterworfen 1st, stets durchwirbelt wird. Außerdem kann die Geschwindigkeit der Abkühlung des behandelten Teils P geregelt werden, ohne daß die homogene Eigenschaft der erwähnten resultierenden Strömung hinsib-htlich der Temperaturen verändert wird.
Wie nachstehend vorausgesetzt wird, werden vorzugsweise die in den Fig. .1 und 3 dargestellten Ausführungsformen verwendet, bei welchen der zweite Ventilationskreislauf 6 vom ersten Ventilationskreislauf 5 abgezweigt wird, und zwar vor der Wiederinumlaufsetzung des Gases im umschlossenen Raum E des Ofens.
Es kann daher auf die in den Fig. 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsform Bezug genommen werden, die sich auf einen Härteofen bezieht, bei welchem der Wärmetauscher 3 außerhalb des Ofens angeordnet ist. Eine Leitung 7 führt das Kühlgas nach seinem Durchgang durch den Ofen in den Wärmetauscher ab, während eine Leitung 8, in welcher das Gebläse 4 angeordnet ist, das Kühlgas in den Ofen zurückführt.
.Die Leitung 8 mündet in einen Verteiler 9, welcher ermöglicht, das Kühlgas auf den ersten Ventilationskreislauf 5 und den zweiten Ventilationskreislauf 6 aufzuteilen.
Der Verteiler 9 kann vorteilhaft eine regelbare Klappe 9a aufweisen, welche ermöglicht, die Menge des Kühlgases zu regeln, welches dem zweiten Ventilationskreislauf β zugeführt werden soll.
00 9833/0 30 8
Hinsichtlich der Vielzahl der Sekundärströmungen Fg des .zweiten Yentilationskreislaufs β ist zu bemerken, daß dieselben vorzugsweise durch gelochte Rohre 10 (mit kreisförmigen, elliptisehen oder länglichen Lochungen) zugeführt werden, welche parallel zur Längsachse des behandelten Tells P angeordnet sind. Jedes dieser gelochten Rohre weist ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende auf, welches in eine Beschickungskammer 11 mündet. Wenn di© öffnungen der gelochten Rohre radial gebohrt sind und zur Rohrachse senkrechte Achsen aufweisen, ist demnach die Einstellung der Sekundärströmungen F2 zum Verlauf äer Priraärströmung©H F, senkrecht, ·
Die Richtung der Sekundär strömungen Fp kann in. dem Fall, in dem der behandelt© Teil P eine gewisse Symmetrie um seine Längsachse aufweist, derart sein, daß jede Sekundärströmung Fp zum behandelten Teil F tangential gerichtet ist, wie Flg. 2 zeigt.
Hinsichtlich der Geschwindigkeit der Sekundärströmungen Fg besteht ein Inter®sse daran, dieselbe zu vergrößern, und zwar von den. S©kundir©tröiiung@n* welche ά®ϊΐ stromaufwärts liegenden Abschnitt d@s behandelten Teils berühren bis zu den Sekundärströmungens welche den stromabwärts liegenden Abschnitt des behandelten Teils berühren»
Nunmehr wird ©ine andere AusftShrungsform der Erfindung beschrieben, die In Fig. 3 dargestellt ist, in welcher die gleichen Besugsalffern die gleichen Teile wi® in Fig. 1 bezeichnen und welQhe etofe auf ;elne& HMrteofen-besieht, bei welchem der Wärmetauaoher 3 innerhalb dee Ofens ®ngeordnet
BAD ORiQiNAL
009833/Ö3Qä
Der Ofen weist daher einen inneren Mantel 12 auf, der den umschlossenen Behandlungsraum E begrenzt, in welchem der behandelte Teil, F-und - die durch Strahlung wirksamen elektrischen Heizelemente 2 geschützt sind. Dieser innere Mantel wird mit Spiel von einem-äußeren Mantel Ij5 umschlossen. Der Wärmetauscher "5* welcher beispielsweise aus einem Rohrnetz 14 besteht, das von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird, ist zwischen dem inneren Mantel 12 und dem äußeren Mantel 15 angeordnet.
Der Umlauf des KUhlgases wird durch ein Gebläse 15 bewirkt, das durch einen Motor 16 angetrieben wird und das am Ausgang des umschlossenen Behandlungsraumes E angeprdnet ist.
Unter diesen Bedingungen wird das Kühlgas nach dem Durchgang durch das Rohrnetz 14 durch einen Durchlaß 17 In den umschlossenen Behandlungsraum E zurückgeführt.
Der Durchlaß 17 mündet in einen Verteiler 18, welcher ermöglicht, das Kühlgas auf den ersten Ventilationskreislauf 5 und den zweiten Ventilationskreislauf β aufzuteilen.
Der Verteiler l8 kann vorteilhaft mit einer Einrichtung versehen sein, welche ermöglicht, die Menge des Kühlgases zu regeln, das durch den zweiten Ventilationskreislauf 6 zugeführt werden soll. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise aus Reglern l8a bestehen.
Gemäß einer (nicht dargestellten) Ausführungsform der Erfindung könnte man die Menge des KUhlgases, die durch den zweiten Ventilationslcreislauf 6 zugeführt werden soll, auch dadurch regeln, daß die mittlere Platte I8b des Verteilers 18 in axialer Richtung (parallel|-zur Längsachse des Ofens) verschoben wird.
0 09833/03OS
Hinsichtlich der Gasmenge, welche durch den zweiten Ventilationskreislauf β zugeführt werden soll, kann ohne Rücksicht auf die gewählte Ausführungsform bemerkt werden, daß die Fördermenge aller Sekundärströmungen 10-50$ der Fördermenge der resultierenden Strömung betragen kann.
Je kleiner im allgemeinen die Fördermenge aller Sekundärströmungen ist, desto größer ist die Geschwindigkeit dieser Strömungen und umgekehrt, je größer die Fördermenge aller Sekundärströmungen ist, desto kleiner ist die Geschwindigkeit dieser Strömungen.
Man kann auch ein im zweiten Ventilationskreislauf 6 angeordnetes zusätzliches Gebläse 20 vorsehen, welches durch einen Motor 21 angetrieben wird und welches das Kühlgas in eine unter Überdruck stehende Beschickungskammer 22 drückt, in welche das offene Ende der gelochten Rohre 10 mündet. Der Druck im zweiten Ventilationskreislauf 6 ist unter diesen Bedingungen höher als der Druck im ersten Ventilationskreislauf 5.
Es können Mittel vergesehen werden, welche die Drehzahl des Motors 21 verändern, der das zusätzliche Gebläse 20 antreibt, und die demzflplge den Druck im zweiten Ventilationskreislauf 6 verändern.
Wie die Fig. 1 und "5 zeigen, sind die gelochten Rohre 10
um vorteilhaft derart angeordnet, daß sie ihre Achsen schwenken können, was ermöglicht, die Richtung der Sekundärströmungen zu verändern, welche sie zuführen.
Gemäß einer (nicht dargestellten) Ausführugsform der Erfindung könnten überdies Mittel vorgesehen werden, welche die Richtung der Sekundärströmungen F2 während der
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Behandlungsdauer Verändern. Diese Mittel können beispielsweise aus einer Einrichtung bestehen, welche jedem gelochten Rohr eine Schwenkbewegung vongegebener Amplitude um seine Achse erteilt.
Um die Richtung der Sekundärströmungen zu regeln, könnte man die gelochten Rohre auch mit einstellbaren Düsen versehen. Diese können sich für die Behandlung von Teilen mit komplexer Form als nützlich erweisen.
Ebenfalls für die Behandlung von Teilen mit komplexer Form könnte man die gelochten Rohre mit öffnungen versehen, die radial gebphrt sind, deren Achsen aber relativ zur Rohrachse geneigt sind. Diese Achsen weisen eine solche Neigung auf, daß sie·(wenigstens annähernd) zum Verlauf der Primärströmung senkrecht stehen. Unter diesen Bedingungen könnte man für jeden behandelten Teil einen Satz von gelochten Rohren zur Verfügung haben.
Schließlich ist zu bemerken, daß es ohne Rücksicht auf die Ausführungsform vorteilhaft ist, eine Art der Befestigung der gelochten Rohre (beispielsweise durch Aufstecken derselben) vorzusehen, welche eine rasche Abnahme der Rohre zum Zwecke des Austausche derselben ermöglicht. (Reinigung, Anordnung eines anderen Satzes von gelochten Rohren usw.).
Wie auch die gewählte Ausführungsform sei, verfügt man über einen Ofen, in welchem die Härtebehandlung besonders wirksam und homogen ist infolge der dynamischen Wirkung der Sekundärströmungen auf die Primärströmung. Diese Wirkung hält in der resultierenden Strömung, welcher der behandelte Teil ausgesetzt ist, ständig einen durchwirbelten Zustand aufrecht. Äußerndem kann die Geschwindigkeit der Abkühlung des behandelten Teils geregelt werden, ohne daß der
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homogene Charakter der Härtewirkung verändert wird.
Selbstverständlich ist die Erfindung weder auf die beschriebenen Anwendungsarten, noch auf die besonders angegebenen Ausführungsformen der verschiedenen Teile beschränkt. Sie umfaßt vielmehr alle Abänderungen, insbesondere wenn die ganze Erfindung oder ein Teil derselben nicht mehr auf einen Vakuumofen, sondern auf einen klassischen Ofen zur Anwendung gelangt.
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Claims (1)

  1. A η s ρ r ü c h e
    1. Härteofen mit Kühlung durch Gaskreislauf, in welchem
    der behandelte Teil, der vorher (im allgemeinen im umschlossenen Raum des Ofens) auf die entsprechende Temperatur erhitzt wird, der Wirkung einer Strömung von Kühlgas im geschlossenen Kreislauf unterworfen wird, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um dieses Gas vor seiner Wiederinumlaufsetzung im umschlossenen Raum abzukühlen und wobei der Ofen einen ersten Ventilationskreislauf enthält, welcher so ausgebildet ist, daß rund um den behandelten Teil eine Primärströmung des Kühlgases erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß noch ein zweiter Ventilationskreislauf vorgesehen ist, welcher so ausgebildet ist, daß derselbe das Kühlgas in Form einer Vielzahl von Sekundärströmungen zuführt, deren Einstellung (wenigstens annähernd) zum Verlauf der Primärströmung senkrecht ist, deren Richtung von der Form des behandelten Teils abhängt und deren Geschwindigkeit wenigstens das Fünffache, vorzugsweise wenigstens das Zwanzig- bis Dreissigfache der durchschnittlichen Geschwindigkeit der Primärströmung beträgt.
    2. Härteofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilationskreislauf vor der Wiederinumlaufsetsung des Kühlgases im umschlossenen Raum des Ofens vom ersten Ventilationskreislauf abgezweigt ist,
    3. Härteofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärströmungen des zweiten Ventilatlonskreislaufs durch gelochte Rohre (mit kreisförmigen, elliptischen oder länglichen Lochungen) zugeführt werden, welche parallel zur Längsachse des behandelten Teils angeordnet sind, wobei jedes der gelochten Rohre ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende aufweist, das in eine Beschickungskammer mündet.
    U09833/030S
    k, Härteofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärströmungen zum behandelten Teil tangential gerichtet sind.
    5· Härteofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Sekundärströmungen, welche den stromaufwärts liegenden Abschnitt des behandelten Teils berühren, größer ist als die Geschwindigkeit der Sekundär-.strömungen, welche den stromabwärts liegenden Abschnitt des behandelten Teils berühren.
    6. Härteofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, welche die Menge des Kühlgases regeln, das durch den zweiten Ventilationskreislauf zugeführt werden soll.
    7. Härteofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge aller Sekundärströmungen 10-50$ der Fördermenge der resultierenden Strömung beträgt.
    8. Härteofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der üruek im zweiten Ventilationskreislauf größer ist als der Druck im ersten Ventilationskreislauf.
    9. Härteofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen "sind, welche den Druck im zweiten Ventilationskreislauf verändern.
    10. Härteofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gelochten Rohre derart angeordnet sind, daß sie um ihre Achse schwenken können. .
    009833/03 0 8
    11, Härteofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche die Richtung der Sekundärströmungen während der Behandlungsdauer verändern und welche aus einer Einrichtung bestehen, die jedem gelochten Rohr eine Schwenkbewegung von gegebener Amplitude um seine Achse erteilt.
    12, Härteofen nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die gelochten Rohre mit einstellbaren Düsen versehen sind.
    13· Härteofen nach Anspruch 3, Sadurch gekennzeichnet, daß die Lochungen der gelochten Rohre relativ zur Rohrachse geneigte Achsen aufweisen, wobei diese Achsen derart geneigt sind, daß sie (wenigstens annähernd) zum Verlauf der Primärströmung senkrecht stehen,
    14. Härteofen nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß für die gelochten Rohre eine Art der Befestigung vorgesehen ist, welche die rasche Abnahme derselben zum Zwecke ihres Austauschs ermöglicht.
    009833/0308
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