DE19702966A1

DE19702966A1 - Penetration of charge for metal workpiece(s) e.g. in washing installation(s)

Info

Publication number: DE19702966A1
Application number: DE1997102966
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Briem
Original assignee: Ipsen International GmbH
Current assignee: Ipsen International GmbH
Priority date: 1997-01-28
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 1998-07-30

Abstract

The method involves penetration of a charge of metal workpieces in a movable fluid medium, comprises: (a) generation of a definite bath motion through and around the charge (3); (b) the fluid medium (2), preferably a quenching medium, is alternatingly sucked and pressed through the charge by the displacement principle; especially without pumps or circulators. The apparatus is characterised by including a displacer unit (5) which is movable back and forth in the bath (1) using a drive.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchdringen einer Charge aus metallischen Werkstücken mit einem bewegten, fluiden Medium zum Beispiel im Rahmen einer Wärmebehandlung zum vorzugsweise Abschrecken einer Charge metallischer Werkstücke in einem bewegten, fluiden Abschreckmedium sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Der Begriff der Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken umfaßt auch die gegebenenfalls erforderlichen Reinigungsvorgänge, die als Einzelvorgänge allein oder in Kombination mit Abschreckvorgängen möglich sind, um Chargen zu waschen oder von an den Werkstücken anhaftendem Abschreckmedium zu befreien.The invention relates to a method for penetrating a batch metallic workpieces with a moving, fluid medium, for example as part of a heat treatment for preferably quenching a Batch of metallic workpieces in a moving, fluid Quenching medium and a device for performing the method. The term heat treatment of metallic workpieces also includes the cleaning operations that may be required as individual operations alone or in combination with quenching operations are possible to batches to wash or quench medium adhering to the workpieces to free.

Es ist beim Abschrecken von Härtegut z. B. in Wasser-, Öl- oder Salzbädern bekannt, daß die Eigenschaften der abgekühlten Werkstücke wie beispielsweise Oberflächenhärte, Sprödigkeit etc. einerseits von der Temperaturdifferenz zwischen Werkstückoberfläche und Abschreckmedium, andererseits von der Abschreck- bzw. Abkühlgeschwindigkeit sowie von dem zur Abschreckung verwendeten Medium abhängen. Bei einem vorgegebenen Abschreckmedium kann die Abkühlgeschwindigkeit sowohl durch die gewählte Ausgangstemperatur des Abschreckbads als auch durch zusätzliche wärmeaustauschende Relativbewegungen zwischen Charge und Abschreckbad beeinflußt werden. Zu diesem Zweck ist es im Stand der Technik bekannt, das Abschreckmedium durch eine oder mehrere Umwälzeinrichtungen, Pumpen oder ähnliches zu bewegen, um über die dadurch veränderbare Abkühlgeschwindigkeit Einfluß auf die Werkstückeigenschaften zu gewinnen.It is when quenching hardness z. B. in water, oil or salt baths known that the properties of the cooled workpieces such as for example surface hardness, brittleness etc. on the one hand from the Temperature difference between workpiece surface and quenching medium, on the other hand from the quenching or cooling rate and from that depend on the medium used for deterrence. At a given Quenching medium can reduce the cooling rate both by the selected starting temperature of the quench bath as well as by additional heat exchanging relative movements between batch and Quench bath can be affected. For this purpose it is in the state of the art Technique known, the quenching medium by one or more Circulators, pumps or the like to move over the thereby changing cooling rate influence on the To gain workpiece properties.

Um einen guten Wärmeübergang von den Werkstücken auf das Abschreckmedium zu gewährleisten und lokale Überhitzungen des Abschreckmediums zu vermeiden, ist es weiterhin bekannt, daß in das Abschreckmedium eingetauchte Chargen metallischer Werkstücke von dem Abschreckmedium, gegebenenfalls unter zusätzlicher Verwendung von Leiteinrichtungen, definiert um- bzw. durchströmt werden und die aufgenommene Wärme mittels geeigneter Kühleinrichtungen abgeführt wird.To ensure good heat transfer from the workpieces to the To ensure quenching medium and local overheating of the To avoid quenching medium, it is also known that in the Quenching medium immersed batches of metallic workpieces from the Quenching medium, optionally with the additional use of Control devices, are defined and flowed around and the absorbed heat is dissipated by means of suitable cooling devices.

Da besonders die lokalen Strömungsbedingungen an den Werkstücken die Intensität des Wärmeübergangs beeinflussen, sind zusätzliche Maßnahmen bekannt, die die Intensität der Strömung steigern oder deren Richtung ändern, um auf die lokalen Wärmeübergangsbedingungen im Sinne einer verzugsarmen und gleichmäßigen Härtung des Abschreckgutes Einfluß zu nehmen. Zu diesen Maßnahmen zählen neben der Richtungsumkehr der Strömung durch Umwälzeinrichtungen auch die Verwendung einer oder mehrerer Düsen, durch die die Charge mit hoher Geschwindigkeit gezielt angeströmt werden kann. Nachteilig bei den bekannten Maßnahmen ist, daß die gewünschte Verbesserung der lokalen Wärmeübergangsbedingungen nur mit erheblichem Aufwand zu realisieren ist, indem zum Beispiel ganze Düsenfelder Verwendung finden oder die Umwälzeinrichtungen so ausgelegt sein müssen, daß sie eine Umwälzung auch in umgekehrter Richtung gestatten. Letzteres birgt zudem die Gefahr, daß es aufgrund der Trägheit des Fluids bei der Richtungsumkehr zu unzulässig langen Stillstandszeiten kommen kann. Auch die Wirkung der Düsenstrahlen nimmt durch die Trägheit des umgebenden Mediums mit wachsendem Abstand von der Düsenmündung ab, so daß bei komplex aufgebauten Chargen lediglich die Chargenaußenflächen erreicht werden und eine Anströmung weiter innenliegender Werkstücke nicht mehr gegeben ist.Because the local flow conditions on the workpieces in particular Influencing the intensity of the heat transfer are additional measures known to increase the intensity of the flow or change its direction, to the local heat transfer conditions in terms of low warpage and even hardening of the quenched material. To this Measures count in addition to reversing the direction of the flow Circulators also use one or more nozzles which can be specifically flowed to at high speed. A disadvantage of the known measures is that the desired Improvement of the local heat transfer conditions only with considerable Effort can be realized by, for example, entire nozzle fields Find use or the circulation devices must be designed so that they allow circulation in the reverse direction. The latter also harbors the risk that due to the inertia of the fluid in the Reversal of direction can lead to unacceptably long downtimes. Also the effect of the jet streams decreases due to the inertia of the surrounding one Medium with increasing distance from the nozzle mouth, so that at complex batches only reach the batch outer surfaces and an inflow of workpieces further inside is no longer possible given is.

Im Stand der Technik sind weiterhin Verfahren der gattungsgemäßen Art bekannt, die eine Bewegung der Charge in vertikaler und/oder horizontaler Richtung ermöglichen, um auf diese Weise wechselnde Strömungsbewegungen im Abschreckbecken herbeizuführen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß neben lediglich einer üblicherweise vorhandenen Eintaucheinrichtung auch vertikale und/oder horizontale Bewegungs- und Führungseinrichtungen für die Charge erforderlich sind, die in der Regel einem hohen finanziellen und konstruktiven Aufwand unterliegen. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß bei der Bewegung der Charge Teiloberflächen von komplizierten Werkstücken innerhalb der Charge von der Umströmung nach wie vor benachteiligt bleiben.Methods of the generic type are also in the prior art known that a movement of the batch in vertical and / or horizontal Allow direction to change in this way To induce flow movements in the quenching basin. However, this has the disadvantage that in addition to only one usually present Immersion device also vertical and / or horizontal movement and Guidance devices are required for the batch, usually one subject to high financial and constructive effort. Furthermore there is a risk that partial surfaces of complicated workpieces within the batch from the flow around remain disadvantaged.

Desweiteren hat eine zusätzliche horizontale Bewegung der eingetauchten Charge bei einer bereits vorhandenen vertikalen Strömung, beispielsweise infolge von Umwälzeinrichtungen mit vertikalen Leiteinrichtungen, die Folge, daß entsprechend den unterschiedlichen Chargenpositionen entweder ein vergrößertes Strömungsgebiet innerhalb des Abschreckbeckens vorhanden sein muß oder die Anströmeinrichtung jeweils mitgeführt wird, was mit erheblichem Aufwand verbunden ist.It also has an additional horizontal movement of the immersed Batch with an existing vertical flow, for example as a result of circulation devices with vertical guide devices, the consequence that according to the different batch items either a There is an enlarged flow area within the quench basin must be or the inflow device is carried along with what considerable effort is involved.

Hinsichtlich der Anwendung der eingangs genannten Verfahren auf Wasch- /Reinigungsvorgänge ist es bekannt, die Charge in einen Behälter mit einer Reinigungsflüssigkeit einzutauchen und die Reinigungsflüssigkeit in ähnlicher Weise wie das Abschreckmedium beim Abschrecken zu bewegen. Das Reinigungsergebnis ist häufig unzureichend, wenn die zu reinigenden Teile komplizierter Geometrie sind, Hohlräume (Sacklöcher) aufweisen oder sich bei aus mehreren Teilen aufgebauten Chargen im Strömungsschatten anderer Teile befinden.With regard to the application of the methods mentioned at the beginning to washing / Cleaning operations it is known to put the batch in a container with a Dip the cleaning liquid and the cleaning liquid in a similar way Way like moving the quenching medium when quenching. The Cleaning result is often inadequate when the parts to be cleaned are more complicated geometry, have cavities (blind holes) or batches made up of several parts in the flow shadow of others Parts.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Durchdringen von Chargen aus metallischen Werkstücken anzugeben, bei dem die beschriebenen Nachteile behoben werden, und insbesondere eine wirkungsvolle und in ihrer Intensität einfach variierbare Durchströmung von Chargen metallischer Werkstücke erreicht wird. Weiterhin soll mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben werden.Proceeding from this, the invention is based on the object Process for penetrating batches from metallic workpieces specify where the disadvantages described are eliminated, and in particular an effective one that is easy to vary in intensity Flow of batches of metallic workpieces is achieved. Farther is intended with the invention a device for performing the inventive method can be specified.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zur Erzeugung einer die Charge definiert um- und durchströmenden Badbewegung das fluide Medium, vorzugsweise Abschreckmedium, wechselweise nach dem Verdrängungsprinzip (insbesondere ohne Pumpen oder Umwälzer) durch die Charge gesaugt und gedrückt wird.To solve this problem, the invention proposes that to generate a flow around and flowing through the batch Bath movement the fluid medium, preferably quenching medium, alternately according to the displacement principle (especially without pumps or circulation) is sucked through the batch and pressed.

Vorteilhafterweise wird das Medium, vorzugsweise Abschreckmedium, wechselweise in einer axialen Ansaugbewegung in der einen Richtung und Druckbewegung in der entgegengesetzten Richtung durch die Charge hindurch und um die Charge herum bewegt. Mit Vorteil wird weiterhin angegeben, daß zur Erzeugung einer die Charge definiert um- und durchströmenden Badbewegung dem fluiden Medium durch eine hin- und hergehende Bewegung eines Verdrängers gezielte Strömungsrichtungen aufgezwungen werden, wobei durch die Verdrängerbewegung sowohl ein Wegdrücken als auch ein Ansaugen des Mediums in axialer Richtung durchgeführt wird.The medium, preferably quenching medium, is advantageously alternately in an axial suction movement in one direction and Pressure movement in the opposite direction through the batch and moved around the batch. It is also advantageously stated that to generate a flow around and flowing through the batch Bath movement of the fluid medium by a reciprocating movement targeted flow directions are forced on a displacer, whereby both a pushing away and a Sucking the medium is carried out in the axial direction.

Die Vorteile dieses neuen Verfahrens bestehen zum einen darin, daß eine gezielte, je nach Anordnung horizontale und/oder vertikale Um- bzw. Durchströmung der Charge erreicht wird, indem durch die abwechselnden Hin- und Herbewegungen des Verdrängers das Medium durch die Charge gedrückt oder angesaugt wird. Zum anderen wird gleichzeitig eine komplette Umwälzung des Fluidbads erreicht, da das fluide Medium von allen zugänglichen Seiten in die durch die Verdrängerbewegung entstehenden Hohlräume hineinströmt.The advantages of this new process are, on the one hand, that a targeted, depending on the arrangement, horizontal and / or vertical conversion or Flow through the batch is achieved by the alternating and displacements of the displacer forced the medium through the batch or is sucked in. On the other hand, it becomes a complete one Circulation of the fluid bath is achieved because the fluid medium by all accessible pages into those created by the displacement movement Cavities flowing into it.

In vorteilhafter Weise kommen die Relativbewegungen zwischen Charge und Fluidbad ausschließlich aufgrund der Bewegung des Abschreckmediums zustande, so daß eine aufwendige Bewegungsführung der Charge innerhalb des Abschreckbeckens vermieden wird.The relative movements between the batch and Fluid bath only due to the movement of the quenching medium takes place, so that a complex movement of the batch within of the quenching basin is avoided.

Um eine beschleunigte Abkühlgeschwindigkeit zu erlangen, wird mit Vorteil weiterhin angegeben, daß durch die Relativbewegungen zwischen Charge und Fluidbad ein zusätzlicher konvektiver Wärmeaustausch erzielt wird.In order to achieve an accelerated cooling rate, it is advantageous further indicated that by the relative movements between batch and Fluid convection an additional convective heat exchange is achieved.

Zweckmäßigerweise werden die durch den Verdränger hervorgerufenen Badbewegungen mit durch andere Mitteln erzeugten Relativbewegungen zwischen Charge und Fluidbad überlagert, so daß eine flexible und variable Anpassung an unterschiedlichste Gegebenheiten gewährleistet wird. Expediently, those caused by the displacer Bath movements with relative movements generated by other means superimposed between batch and fluid bath, so that a flexible and variable Adaptation to different circumstances is guaranteed.

Mit der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, daß je nach zur Abschreckung benötigter Intensität der Badbewegung die Verfahrgeschwindigkeit des Verdrängers variiert wird, so daß durch die Variation der Strömungsgeschwindigkeiten des wärmeaustauschenden fluiden Abschreckmediums ein definiertes Abschreckprofil erzielt werden kann. Zu dem gleichen Zweck wird vorgeschlagen, daß je nach zur Abschreckung benötigtem Strömungsverhalten der Badbewegung, die Bewegung des Verdrängers entweder kontinuierlich oder mit Unterbrechungen, periodisch abwechselnd oder sogar mit hohen Frequenzen pulsierend bei jeweils großen oder kleinen Hubvolumina durchgeführt werden kann.With the invention it is further proposed that depending on the deterrent required intensity of the bath movement the travel speed of the Displacer is varied, so that by varying the Flow rates of the heat exchanging fluids Quenching medium a defined quenching profile can be achieved. To The same purpose is proposed, depending on the deterrent required flow behavior of the bath movement, the movement of the Displacer either continuously or intermittently, periodically alternating or even pulsating at high frequencies with large ones or small stroke volumes can be carried out.

In vorteilhafter Weise erfolgt die Bewegung des Verdrängers in horizontaler Richtung, so daß eine horizontale Durchströmung der Abschreckcharge oder eine Ablenkung einer mit anderen Mitteln erzeugten Durchströmung durch eine horizontale Komponente auf eine einfache Weise ermöglicht wird.Advantageously, the displacement of the displacer is horizontal Direction so that a horizontal flow through the quenching batch or a deflection of a flow generated by other means through a horizontal component is made possible in a simple manner.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem ein Fluidbad enthaltendes Abschreckbecken sowie einer Einrichtung zum Einbringen der abzuschreckenden Charge, wobei zur Erzeugung einer die Charge definiert um- und durchströmenden Badbewegung zumindest ein durch einen Antrieb hin- und herbewegbarer Verdränger in dem Abschreckbecken angeordnet ist, durch den sich dem fluiden Abschreckmedium gezielte Strömungsrichtungen aufzwingen lassen.A device according to the invention for carrying out the method exists a quenching basin containing a fluid bath and a device to introduce the batch to be quenched, whereby to generate a Batch defines at least one flow through and through the bath movement a drive reciprocating displacer in the quench basin is arranged, through which the fluid quenching medium is targeted Have the flow directions forced.

Zweckmäßigerweise weist der Verdränger ein in axialer Richtung halboffenes Querschnittsprofil auf, welches eine eingetauchte Charge an drei Seiten verfahrbar umschließt, so daß sich aufgrund der geometrischen Form eine konzentrierte, bei Bedarf auch großvolumige Durchströmung der Charge erreichen läßt. Zu dem gleichen Zweck wird vorgeschlagen, daß der Verdränger alternativ ein in axialer Richtung geschlossenes Querschnittsprofil aufweist, welches eine eingetauchte Charge an vier Seiten verfahrbar umschließt.The displacer expediently has a half-open one in the axial direction Cross-sectional profile on which an immersed batch on three sides encloses movable, so that due to the geometric shape concentrated, if necessary also large volume flow through the batch can be achieved. For the same purpose, it is proposed that the Alternatively, a cross-sectional profile closed in the axial direction has an immersed batch movable on four sides encloses.

Um einerseits den üblichen Abmaßen einer Charge gerecht zu werden, und andererseits ein möglichst großes Hubvolumen zu erlangen, ist vorzugsweise das Querschnittsprofil im wesentlichen U-förmig oder alternativ auch rechteckig. Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die axialen Seitenwände des im Querschnitt U-förmigen oder alternativ rechteckigen Verdrängers parallel zu den in Bewegungsrichtung seitlichen Chargenflächen sind und diese zudem über deren gesamten Ausdehnung jederzeit nahe aber ohne Berührung umgeben, so daß das in der Bewegungsrichtung des Verdrängers bewegte Fluid fast ausschließlich die Charge durch- bzw. umströmt.On the one hand to meet the usual dimensions of a batch, and on the other hand, it is preferable to obtain the largest possible stroke volume the cross-sectional profile is substantially U-shaped or alternatively also rectangular. It is also proposed that the axial side walls of the Cross section of U-shaped or alternatively rectangular displacer parallel to the batch areas on the side in the direction of movement and these as well over their entire extent at any time close but without touch surrounded so that the moved in the direction of movement of the displacer Fluid flows through or around the batch almost exclusively.

In vorteilhafter Weise ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, daß die zur Bewegungsrichtung senkrechte Stirnwand des im Querschnitt U-förmigen Verdrängers einen variablen Abstand zu der ihr gegenüberliegenden entsprechenden Chargenfläche aufweist bzw. daß die zur Bewegungsrichtung senkrechten Stirnwände des alternativen im Querschnitt rechteckigen Verdrängers einen variablen Abstand zu den entsprechenden Chargenflächen aufweisen, der jeweils eine ungehinderte Bewegung des Verdrängers ohne Berührung der Charge gestattet, so daß ein variables Hubvolumen des Verdrängers entsprechend dem Abstand der Stirnwand/(-wände) zu den entsprechenden Chargenflächen ermöglicht ist.Advantageously, the invention is further characterized in that the end wall perpendicular to the direction of movement of the U-shaped cross section Displacer a variable distance to the opposite has the corresponding batch area or that to the direction of movement vertical end walls of the alternative rectangular in cross section Displacer a variable distance to the corresponding batch areas have, each of an unimpeded movement of the displacer without Touching the batch allowed so that a variable displacement of the Displacer according to the distance of the front wall (s) to the corresponding batch areas is enabled.

Zweckmäßigerweise läßt sich die Verfahrgeschwindigkeit des Verdrängers je nach zur Abschreckung benötigter Intensität der Badbewegungen variieren, so daß beispielsweise für verschiedenartige Chargen mit unterschiedlich komplizierten Werkstücken sich jeweils eine optimale Abkühlgeschwindigkeit erzielen läßt. Zu dem gleichen Zweck wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Verfahrbewegungen des Verdrängers je nach zur Abschreckung benötigtem Strömungsverhalten der Badbewegung entweder kontinuierlich oder mit Unterbrechungen, periodisch abwechselnd oder sogar mit hohen Frequenzen pulsierend bei jeweils großen oder kleinen Hubvolumina sind.The displacement speed of the displacer can expediently be varied vary according to the intensity of the bath movements required to deter, so that for example for different batches with different complicated workpieces each have an optimal cooling rate can be achieved. For the same purpose, it is also proposed that the Movements of the displacer depending on what is needed for deterrence Flow behavior of the bath movement either continuously or with Interruptions, periodically alternating or even at high frequencies are pulsating with large or small stroke volumes.

Vorzugsweise ist die Bewegungsrichtung des Verdrängers horizontal, um eine horizontale Um- bzw. Durchströmung der abzuschreckenden Charge zu erzielen.The direction of movement of the displacer is preferably horizontal by one horizontal flow around or through the batch to be deterred achieve.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdränger frei hängend oder alternativ durch Rollen/Schienen geführt im Abschreckbecken angeordnet, um eine einfache aber dennoch sichere Führung des Verdrängers zu gewährleisten. In an advantageous embodiment of the invention, the displacer is free hanging or alternatively guided by rollers / rails in the quenching pool arranged to guide the displacer in a simple but safe manner to ensure.

Schließlich wird vorgeschlagen, daß als Antrieb des Verdrängers Hydraulik- /Pneumatikzylinder oder alternativ Zugstangen oder umlaufende Ketten verwendet sind, so daß eine den jeweiligen Anforderungen entsprechende Verfahrbewegung sichergestellt ist.Finally, it is proposed that as the drive of the displacer hydraulic / Pneumatic cylinders or alternatively tie rods or revolving chains are used, so that a corresponding to the respective requirements Traversing movement is ensured.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung werden nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, näher erläutert. Darin zeigen:Further details, features and advantages of the subject matter of the invention are shown below using two in the drawing preferred embodiments with which the invention Process can be carried out, explained in more detail. In it show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verdrängers bei Saughub in einer Draufsicht; Figure 1 is a schematic representation of the displacer in suction stroke in a plan view.

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Verdrängers bei Druckhub in einer Draufsicht; FIG. 2 shows a schematic illustration of the displacer during the pressure stroke in a top view; FIG.

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht des Verdrängers und Fig. 3 is a schematic side view of the displacer and

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Verdrängers in einer Draufsicht. Fig. 4 is a schematic representation of an alternative embodiment of the displacer in a plan view.

Bei der in den Fig. 1 und 2 schematisch gezeigten Vorrichtung zum Abschrecken einer Charge 3 aus metallischen Werkstücken nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der Aufbau sowie die Funktionsweise des Erfindungsgegenstandes bei Saug- bzw. Druckhub zu erkennen. Die dargestellte Vorrichtung umfaßt ein Abschreckbecken 1, das mit einem fluiden Abschreckmedium 2 gefüllt und in das mittels einer Einbringeinrichtung (nicht dargestellt) die Charge 3 nach einer vorangegangen Wärmebehandlung eingesetzt ist. Als fluide Abschreckmedien kommen dabei beispielsweise Wasser, Wasser mit gelösten Salzen, Wasser mit Polymeren, verschiedene Ölqualitäten sowie Salzbäder in Frage. Ein auf Schienen 4 geführter in horizontaler Bewegungsrichtung angeordneter Verdränger 5 umfaßt einen hydraulisch oder pneumatisch angetriebenen Zylinder 6, an den sich ein in axialer Richtung im Querschnitt U-förmiges Verdrängerprofil 7 anschließt, das die eingetauchte Charge 3 an drei Seiten umschließt. In the device for quenching a batch 3 of metallic workpieces schematically shown in FIGS. 1 and 2 according to the method according to the invention, the structure and the mode of operation of the subject matter of the invention can be seen with a suction or pressure stroke. The device shown comprises a quenching tank 1 which is filled with a fluid quenching medium 2 and into which the batch 3 is inserted by means of an introduction device (not shown) after a previous heat treatment. Possible fluid quenching media are, for example, water, water with dissolved salts, water with polymers, various oil qualities and salt baths. A displacer 5, which is guided on rails 4 and arranged in the horizontal direction of movement, comprises a hydraulically or pneumatically driven cylinder 6 , which is followed by a displacer profile 7 , which is U-shaped in cross section in the axial direction and surrounds the immersed charge 3 on three sides.

Die axialen, schenkligen Seitenwände 8 des U-förmigen Querschnittsprofils 7 sind dabei so angeordnet, daß sie parallel zu den in Bewegungsrichtung des Verdrängers 5 seitlichen Außenflächen 9 der Charge 3 sind und diese zudem über deren gesamten Ausdehnung jederzeit nahe aber ohne Berührung umgeben, was sich insbesondere auch in Fig. 3 gut erkennen läßt. Der Abstand 10 zwischen den Außenflächen 9 der Charge 3 und den Seitenwänden 8 des Verdrängers 5 ist dabei so bemessen, daß er zwar möglichst gering ist, aber dennoch ein seitliches Umströmen der Außenflächen 9 der Charge 3 sowie eine berührungslose Verfahrbewegung des Verdrängers 5 erlaubt.The axial, leg side walls 8 of the U-shaped cross-sectional profile 7 are arranged so that they are parallel to the lateral outer surfaces 9 of the batch 3 in the direction of movement of the displacer 5 and also surround them over their entire extent at any time close but without contact, which is what can also be seen particularly well in FIG. 3. The distance 10 between the outer surfaces 9 of the charge 3 and the side walls 8 of the displacer 5 is dimensioned such that it is as small as possible, but nevertheless allows a lateral flow around the outer surfaces 9 of the charge 3 and a contactless movement of the displacer 5 .

Zwischen der senkrecht zur Bewegungsrichtung angeordneten Stirnwand 11 des Verdrängers 5 und der ihr gegenüberliegenden Chargenfläche 12 besteht ein entsprechend der Verdrängerbewegung variabler Abstand 13, der eine ungehinderte Bewegung des Verdrängers 5 an die Charge 3 heran oder von ihr weg ohne sie zu berühren gestattet, wie auch anhand der in Fig. 4 dargestellten alternativen Ausführungsform des Verdrängers 5 in Form eines rechteckigen Querschnittsprofils 17 gut zu erkennen ist.Between the end wall 11 of the displacer 5 , which is arranged perpendicular to the direction of movement, and the batch surface 12 opposite it, there is a variable distance 13 corresponding to the displacer movement, which permits unimpeded movement of the displacer 5 towards or away from the batch 3 without touching it, as well can be clearly seen from the alternative embodiment of the displacer 5 in the form of a rectangular cross-sectional profile 17 shown in FIG. 4.

Bewegt sich der Verdränger 5 entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Weise, so wird das Abschreckmedium 2 in den hinter der Stirnwand 11 sich bildenden Hohlraum 14 gesaugt. Dabei wird die Charge 3 in Richtung der Verdrängerbewegung um- bzw. durchströmt (Saughub). Bei Umkehrung der Bewegungsrichtung, was in Fig. 2 zu sehen ist, erfolgt ebenfalls eine Um- bzw. Durchströmung der Charge 3, in dem das nun im Hohlraum 14 sich befindende fluide Abschreckmedium 2 in Bewegungsrichtung weggedrückt wird (Druckhub).If the displacer 5 moves in accordance with the manner shown in FIG. 1, the quenching medium 2 is sucked into the cavity 14 formed behind the end wall 11 . Charge 3 is flowed around or through in the direction of the displacement movement (suction stroke). When the direction of movement is reversed, which can be seen in FIG. 2, there is likewise a flow around or through the charge 3 in which the fluid quenching medium 2 now located in the cavity 14 is pushed away in the direction of movement (pressure stroke).

Das Strömungsprofil des fluiden Abschreckmediums 2 ist während der Verdrängerbewegung dadurch charakterisiert, daß in dem durch die Verdrängergeometrie aufgespannten Innenraum sich eine nahezu laminar bewegende Strömung ausbildet, die nach Austritt aus der Charge 3 gegen die Wandung des Abschreckbeckens 1 stößt, damit umgeleitet wird und auf der Außenseite des Verdrängers 5 in Gegenrichtung zurückfließt. Da beim Ausführungsbeispiel keine den Verdränger 5 nach oben oder unten abgrenzende Boden- oder Deckelwände vorhanden sind, findet zusätzlich bei jeder Verdrängerbewegung auch eine Strömung in vertikaler Richtung statt, indem das fluide Abschreckmedium 2 in den sich durch die Verdrängerbewegung bildenden Hohlraum 14 von oben bzw. von unten einströmt. Durch diese vertikale Verwirbelung wird eine Umwälzung und Durchmischung des gesamten Abschreckbeckens 1 erreicht, so daß nahezu das komplette Badvolumen zum Wärmeaustausch herangezogen wird. Auf eine zusätzliche Verwendung von Umwälzpumpen, um die aufgenommene Wärme über geeignete Kühleinrichtungen abzuführen, kann somit teilweise oder ganz verzichtet werden.The flow profile of the fluid quenching medium 2 is characterized during the displacement movement in that an almost laminar-moving flow is formed in the interior spanned by the displacement geometry, which after exiting the charge 3 hits the wall of the quenching basin 1 , is thus diverted and on which Outside of the displacer 5 flows back in the opposite direction. Since in the exemplary embodiment there are no bottom or top walls delimiting the displacer 5 upwards or downwards, a flow in the vertical direction also takes place during each displacement movement, in that the fluid quenching medium 2 flows into the cavity 14 formed by the displacement movement from above or flows in from below. This vertical swirling causes circulation and thorough mixing of the entire quenching tank 1 , so that almost the entire bath volume is used for heat exchange. Additional or additional use of circulating pumps to dissipate the heat absorbed by suitable cooling devices can thus be dispensed with in part or in full.

Bei der alternativen Ausführungsform gemäß Fig. 4 in Form eines rechteckigen Querschnittsprofils 17 wird das Abschreckmedium 2 durch die Charge 3 strömend von einer Stirnwand 11 des Verdrängers 5 zur gegenüberliegenden bewegt. Durch das in axialer Richtung geschlossene Querschnittsprofil des Verdrängers 5 bilden sich während der Verdrängerbewegung zwei entgegengesetzt verlaufende Strömungsbewegungen innerhalb und außerhalb des Verdrängers 5 aus, die jedoch über eine vertikale, durch die oben und unten offenen Flächen des Verdrängers 5 in die jeweiligen Hohlräume 14 strömende Fluidbewegung im gegenseitigen Austausch stehen, so daß sich außerhalb der Charge 3 sehr starke wärmeaustauschende Verwirbelungen ausbreiten.In the alternative embodiment according to FIG. 4 in the form of a rectangular cross-sectional profile 17 , the quenching medium 2 is moved flowing through the charge 3 from one end wall 11 of the displacer 5 to the opposite one. Due to the closed cross-sectional profile of the displacer 5 in the axial direction, two opposing flow movements are formed inside and outside the displacer 5 during the displacement movement, which, however, via a vertical fluid movement flowing through the top and bottom surfaces of the displacer 5 into the respective cavities 14 are in mutual exchange, so that very strong heat-exchanging swirls spread outside of batch 3 .

Je nach zur Abschreckung benötigter Intensität des Wärmeübergangs zwischen Charge 3 und Abschreckmedium 2 läßt sich die Verfahrgeschwindigkeit des Verdrängers 5 und dadurch die dem Fluid 2 aufgezwungene Strömungsbewegung sowie das Fluidvolumen variieren. Aufgrund der Steuerung mittels Hydraulik-/Pneumatikzylinder sind darüber hinaus sowohl kontinuierliche, periodisch sich abwechselnde oder mit hoher Frequenz pulsierende Verfahrbewegungen als auch nicht lineare, mit Unterbrechungen stattfindende Bewegungen bei jeweils großen oder kleinen Hüben möglich.Depending on the quenching intensity of the heat transfer between charge 3 and quenching medium 2 , the travel speed of the displacer 5 and thereby the flow movement imposed on the fluid 2 and the fluid volume can be varied. Due to the control by means of hydraulic / pneumatic cylinders, continuous, periodically alternating or pulsating movements with high frequency as well as non-linear, intermittent movements with large or small strokes are possible.

Alternativ kann der Verdränger 5 auch auf Rollen 15 geführt sein oder als Antrieb beispielsweise eine umlaufende Kette 16 aufweisen, wie Fig. 3 zu erkennen gibt. Alternatively, the displacer 5 can also be guided on rollers 15 or, for example, have a rotating chain 16 as the drive, as can be seen in FIG. 3.

Die in den Ausführungsbeispielen dargestellte Vorrichtung zum Abschrecken metallischer Chargen 3 läßt sich sowohl direkt zur Erzeugung einer Strömungsbewegung im Abschreckbecken wie zur Ablenkung oder Fokusierung einer bereits mit anderen Mitteln erzeugten Um- und Durchströmung der Charge 3, beispielsweise durch zusätzliche Verwendung von Umwälzeinrichtungen kostengünstig einsetzen und zeichnet sich somit im Vergleich zu den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen auch durch eine besonders große Anwendungsvielfalt aus.The device for quenching metallic batches 3 shown in the exemplary embodiments can be used and drawn economically both directly to generate a flow movement in the quenching basin and to deflect or focus a flow around and through the batch 3 that has already been generated by other means, for example by additional use of circulation devices in comparison to the devices known in the prior art are also characterized by a particularly large variety of applications.

Reference list

11

Becken
pool

22nd

fluides Medium
fluid medium

33rd

Charge
Batch

44th

Schienen
rails

55

Verdränger
Displacer

66

Hydraulik-/Pneumatikzylinder
Hydraulic / pneumatic cylinders

77

U-förmiges Querschnittsprofil
U-shaped cross-sectional profile

88th

Seitenwände
side walls

99

seitliche Chargenaußenflächen
lateral batch outer surfaces

1010th

seitlicher Abstand
lateral distance

1111

Stirnwand
Front wall

1212th

stirnseitige Chargenaußenfläche
front face of the batch

1313

stirnseitiger Abstand
frontal distance

1414

Hohlraum
cavity

1515

Rollen
roll

1616

umlaufende Ketten
revolving chains

1717th

rechteckiges Querschnittsprofil
rectangular cross-sectional profile

Claims

1. A method for penetrating a batch of metallic workpieces in a moving, fluid medium, characterized in that to generate a bath movement defined and flowing around the batch ( 3 ), the fluid medium ( 2 ), preferably quenching medium, alternately according to the displacement principle ( especially without pumps or circulators) is sucked and pressed through the batch.

2. The method according to claim 1, characterized in that the medium, preferably quenching medium, alternately in an axial Suction in one direction and pressure in the opposite direction through the batch and around the Batch is moved around.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that to generate a defined by the batch ( 3 ) flowing around and flowing bath movement the fluid medium ( 2 ), preferably quenching medium, by a reciprocating movement of a displacer ( 5 ) targeted Flow directions are forced, the displacement movement both pushing away and drawing in the quenching medium ( 2 ) in the axial direction.

4. The method according to claim 1, characterized in that the relative movements between the batch ( 3 ) and the fluid bath occur exclusively due to the movement of the medium ( 2 ), preferably quenching medium.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that an additional convective heat exchange is achieved by the relative movements between the batch ( 3 ) and fluid bath.

6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the bath movements caused by the displacer ( 5 ) are overlaid with relative movements generated by other means between the batch ( 3 ) and the fluid bath.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the travel speed of the displacer ( 5 ) is varied depending on the intensity of the bath movement required for deterrence.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that, depending on the flow behavior of the bath movement required for deterrence, the movement of the displacer ( 5 ) is carried out either continuously or with interruptions, periodically alternating or even pulsating at high frequencies with large or small stroke volumes can be.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the movement of the displacer ( 5 ) takes place in the horizontal direction.

10. Device for performing the method according to one of claims 1 to 9, consisting of a fluid bath containing pool ( 1 ), preferably quenching basin, and a device for introducing the batch to be quenched ( 3 ), characterized in that for generating a batch ( 3 ) defines at least one displacer ( 5 ) that can be moved back and forth by a drive and is arranged in the pool ( 1 ), through which the fluid medium ( 2 ), preferably quenching medium, can be forced to have specific flow directions.

11. The device according to claim 10, characterized in that the displacer ( 5 ) has a half-open cross-sectional profile in the axial direction, which encloses an immersed batch ( 3 ) movable on three sides.

12. The apparatus according to claim 10, characterized in that the displacer ( 5 ) alternatively has a closed cross-sectional profile in the axial direction, which encloses an immersed batch ( 3 ) movable on four sides.

13. The apparatus according to claim 11, characterized in that the Cross-sectional profile is substantially U-shaped.

14. The apparatus according to claim 12, characterized in that the Cross-sectional profile is rectangular.

15. The apparatus according to claim 13, characterized in that the axial side walls ( 8 ) of the cross-sectionally U-shaped displacer ( 5 ) are parallel to the lateral charge surfaces ( 9 ) in the direction of movement and these are always close but without contact over their entire extent surround.

16. The apparatus according to claim 14, characterized in that the axial side walls ( 8 ) of the displacer with a rectangular cross section ( 5 ) are parallel to the lateral charge surfaces ( 9 ) in the direction of movement and also surround them at any time over their entire extent close but without contact.

17. The apparatus according to claim 15, characterized in that the perpendicular to the direction of movement end wall ( 11 ) of the cross-sectionally U-shaped displacer ( 5 ) has a variable distance ( 13 ) to the opposite batch surface ( 12 ), which an unimpeded movement of Displacer ( 5 ) allowed without touching the batch ( 3 ).

18. The apparatus according to claim 16, characterized in that the perpendicular to the direction of movement end walls ( 11 ) of the rectangular in cross-section displacer ( 5 ) have a variable distance ( 13 ) to the corresponding batch surfaces ( 12 ), which allows unimpeded movement of the displacer ( 5th ) without touching the batch ( 3 ).

19. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the travel speed of the displacer ( 5 ) can be varied depending on the intensity of the bath movement required for deterrence.

20. Device according to one of the preceding claims, characterized in that depending on the flow behavior of the bath movement required for deterrence, the displacement movements of the displacer ( 5 ) are either continuous or intermittent, periodically alternating or even pulsating at high frequencies with large or small stroke volumes .

21. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the direction of movement of the displacer ( 5 ) is horizontal.

22. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the displacer (5) guided in a freely suspended or alternatively by rolling / rails (4/15) in the basin (1), preferably the quenching, is arranged.

23. Device according to one of the preceding claims, characterized in that hydraulic / pneumatic cylinders ( 6 ) or alternatively tie rods or rotating chains ( 16 ) are used as the drive of the displacer ( 5 ).