DE19914238A1

DE19914238A1 - Wärmebehandlungsanlage

Info

Publication number: DE19914238A1
Application number: DE1999114238
Authority: DE
Inventors: Reinhard Strigl; Ernst Wandke
Original assignee: Linde Technische Gase GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-10-05

Abstract

Wärmebehandlungsanlage, beispielsweise ein Vakuumofen oder eine Kaltkammer, insbesondere zum Abschrecken von Werkstücken durch Gase, wobei das Abschrecken der Werkstücke in einem Behandlungsinnenraum erfolgt, mit einem den Behandlungsinnenraum umgebenden Außenraum, vorzugsweise einem Ringraum, und/oder wenigstens einer externen Kühluftleitung, der bzw. die der Führung des Gases dient, mit wenigstens einem Wärmetauscher, wenigstens einem Lüfter und Mittel zum Wechseln der Strömungsrichtung des Gases. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind die Mittel zum Wechseln der Strömungsrichtung des Gases DOLLAR A - als ein Lüfterrad (1), DOLLAR A - mit einer in der Grundplatte (5) des Lüfterrades (1) angeordneten, vorzugsweise kreisrunden Öffnung (6), DOLLAR A - die mittels einer Klappe (2) verschließbar ist, und DOLLAR A - als eine derjenigen Seite des Behandlungsinnenraumes (11), an der das Lüfterrad (1) vorgesehen ist, zugeordneten Außenklappe (3), die den Behandlungsinnenraum (11) von dem Außenraum (9) und/oder der externen Kühlluftleitung abtrennt und die in Richtung der Lüfterachse verschiebbar ist, DOLLAR A ausgebildet. DOLLAR A Die Klappe (2) und/oder die Außenklappe (3) sind vorzugsweise hydraulisch bewegbar ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmebehandlungsanlage, wie beispielsweise einen Vakuumofen oder eine Kaltkammer, insbesondere zum Abschrecken von Werkstücken durch Gase, wobei das Abschrecken der Werkstücke in einem Behandlungsinnenraum erfolgt, mit einem den Behandlungsinnenraum umgebenden Außenraum, vorzugs weise einem Ringraum, und/oder wenigstens einer externen Kühlluftleitung, der bzw. die der Führung des Gases dient, mit wenigstens einem Wärmetauscher, wenigstens einem Lüfter und Mittel zum Wechseln der Strömungsrichtung des Gases.

Bei der gattungsgemäßen Wärmebehandlungsanlage kann es sich somit sowohl um einen Ofen mit Heizvorrichtung, wie beispielsweise einen Vakuumofen, als auch um eine Kaltkammer, die ausschließlich zum (Druckgas)Abschrecken von extern erwärmten Werkstücken dient, handeln.

Eine gattungsgemäße Wärmebehandlungsanlage ist aus der EP-A 0 798 391 bekannt. Bei den meisten Wärmebehandlungsverfahren, insbesondere bei dem sog. Hochdruck- Gasabschrecken, ist eine optimale Führung des über das abzuschreckende Werkstück geleiteten Gases, bei dem es sich vorzugsweise um Stickstoff handelt, von großer Bedeutung. Dabei ist es oftmals erforderlich, daß ein energiereicher Gasstrom - der eine Energie bis zu 110 KW und mehr aufweisen kann -, innerhalb kürzester Zeit um 180°C umgelenkt werden muß.

Um dies realisieren zu können, werden bei Wärmebehandlungsanlagen, wie sie in der vorgenannten EP-A 0 798 391 beschrieben sind, Gasführungs- bzw. Gasleitbleche angeordnet, die ein Ändern bzw. Umkehren der Strömungsrichtung des über das abzukühlende Werkstück geführten Gases ermöglichen; siehe beispielsweise die in dem Fachartikel "Vacuum Heat Treatment VKNQ - the Alternative Furnace Type" aus HEAT TREATMENT OF METALS, Ausgabe 1/1997 beschriebene Wärmebehand lungsanlage.

Die bekannten Wärmebehandlungsanlagen bzw. die in ihnen installierten Vorrich tungen zur Änderung bzw. Umkehrung der Gasströmung benötigen jedoch einen vergleichsweise großen technischen Aufwand. Oftmals ist zudem eine komplizierte und aufwendige Steuerung erforderlich, wobei dennoch die Umschaltung zu lange dauert. Neben einem unerwünschten Energieverlust haben die bekannten Vorrichtungen oftmals auch den Nachteil, daß das Werkstück bzw. die Charge nicht optimal an- und/oder durchströmt wird. Eine Vielzahl der bekannten Vorrichtungen weist zudem einen vergleichsweise großen Platzbedarf auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wärmebehandlungsanlage der eingangs genannten Art anzugeben, die die angeführten Nachteile vermeidet.

Die erfindungsgemäße Wärmebehandlungsanlage ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Wechseln der Strömungsrichtung des Gases

- als ein Lüfterrad,
- mit einer in der Grundplatte des Lüfterrades angeordneten, vorzugsweise kreisrunden Öffnung,
- die mittels einer Klappe verschließbar ist, und
- als eine derjenigen Seite des Behandlungsinnenraumes, an der das Lüfterrad vorgesehen ist, zugeordneten Außenklappe, die den Behandlungsinnenraum von dem Außenraum und/oder der externen Kühlluftleitung abtrennt und die in Richtung der Lüfterachse verschiebbar ist,

ausgebildet sind.

Die erfindungsgemäße Wärmebehandlungsanlage sowie weitere Ausgestaltungen derselben seien anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Schnittdarstellung einer möglichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsanlage.

Fig. 2 eine seitliche Schnittdarstellung einer möglichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsanlage, wie in der Fig. 1 dargestellt, mit umgekehrtem Strömungsverlauf.

Fig. 3 eine Draufsicht des Lüfterrades 1 entlang des Schnittes A-A der Fig. 2.

Die in den Fig. 1 und 2 in einer seitlichen Schnittdarstellung gezeigte Wärmebe handlungsanlage umfaßt einen durch eine Wandung 10 definierten Behandlungsinnen raum 11, in den das abzuschreckende Werkstück 16 bzw. die abzuschreckende Charge eingebracht und mittels Über- und/oder Hindurchleiten des Gases abgeschreckt wird. Ferner weist der Behandlungsinnenraum 11 vorzugsweise einen Wärmetauscher bzw. Kühler 14 auf, der dem Abkühlen des zum Abschrecken verwen deten Gases dient. Dieser Wärmetauscher bzw. Kühler 14 kann selbstverständlich an nahezu jeder beliebigen Stelle innerhalb der Wärmebehandlungsanlage vorgesehen werden. Der Behandlungsinnenraum 11 wird von einem Außenraum 9, der vorzugs weise als ein Ringraum ausgebildet ist, umgeben.

Neben der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Wärmebehandlungsanlage mit einem den Behandlungsinnenraum 11 umgebenden Außenraum 9 sind auch Wärmebehand lungsanlage bekannt bzw. denkbar, die zusätzlich oder alternativ zu dem Außenraum 9 wenigstens eine externe Kühlluftleitung aufweisen. Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsanlage kann hierbei der Wärmetauscher in dem Behandlungsinnenraum 11 - wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt -, dem Außenraum 9 und/oder der externen Kühlluftleitung angeordnet werden.

Der Außenraum 9 steht mit dem Behandlungsinnenraum 11 über das Lüfterrad 1 sowie seinen unteren Bereich 4 in Wirk- bzw. Strömungsverbindung.

Der Lüfter der erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsanlage - der über einen (Elektro)Motor 15 angetrieben wird - besteht aus einem Lüfterrad 1, das eine in der Grundplatte 5 des Lüfterrades 1 angeordnete Öffnung 6, die vorzugsweise kreisrund ausgebildet ist, aufweist. Aufgrund dieser konstruktiven Maßnahme kann das Lüfterrad 1 auch aus dem Bereich der Lüfterrückseite 7 das umströmende Gas(gemisch) ansaugen. Korrespondierend zu der Öffnung 6 ist eine Klappe 2 vorgesehen, die die Öffnung 6 verschließen kann.

Ferner weist die erfindungsgemäße Wärmebehandlungsanlage an derjenigen Seite des Behandlungsinnenraumes 11, an der das Lüfterrad 1 vorgesehen ist, eine Außen klappe 3 auf, die den Behandlungsinnenraum 11 von dem den Behandlungsinnenraum 11 umgebenden Außenraum 9 abtrennt. Auch die Außenklappe 3 ist in Richtung der Lüfter(rad)achse verschiebbar ausgebildet.

Sowohl die zum Verschließen der Öffnung 6 vorgesehene Klappe 2 als auch die Außenklappe 3 sind in wenigstens zwei Stellungen beweg- bzw. verschiebbar ausgebildet. Abhängig von den Stellungen der Klappe 2 sowie Außenklappe 3 kann die Strömungsrichtung des über das abzukühlende Werkstück strömenden Gases bzw. Gasgemisches eingestellt werden.

Ein erster, wie in der Fig. 1 anhand der Pfeile 8 dargestellter Strömungsverlauf wird dadurch realisiert, daß die Außenklappe 3 relativ zu dem Lüfterrad 1 in eine Position bewegt wird, in der Gas aus dem Außenraum 9 bzw. von der Rückseite 7 des Lüfter rades 1 nur mehr über die Öffnung 6 aus dem Außenraum 9 in den Behandlungsinnen raum 11 strömen kann. Bei dieser Stellung derAußenklappe 3 ist die Klappe 2 in eine Stellung zu verfahren, in der die Öffnung 6 nicht verschlossen ist. Nunmehr strömt Gas aus dem Außenraum 9 bzw. von der Rückseite 7 des Lüfterrades 1 in den Behand lungsraum 11 und wird über den unteren Bereich 4 des Behandlungsraumes 11 wieder in den Außenraum 9 zurückgeführt.

Soll - wie in der Fig. 2 durch die Pfeile 12 dargestellt - die Strömungsrichtung umge kehrt werden, so ist die Außenklappe 3 relativ zu dem Lüfterrad 1 in eine Position zu bewegen, in der Gas aus dem Behandlungsraum 11 in den Außenraum 9 strömen kann. Dabei ist die Öffnung 6 des Lüfterrades 1 durch die Klappe 2 zu verschließen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsanlage ist dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe 2 und/oder die Außenklappe 3 hydraulisch bewegbar ausgebildet sind.

Diese Ausgestaltung ermöglicht ein schnelles Schalten der Klappen 2 und 3 und damit ein Ändern der Strömungsrichtung innerhalb kürzester Zeit.

Die erfindungsgemäß Wärmebehandlungsanlage weiterbildend wird vorgeschlagen, daß der Behandlungsinnenraum 11, das Lüfterrad 1 sowie die Außenklappe 3 rotationssymmetrisch aufgebaut sind.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die erfindungsgemäße Wärmebehand lungsanlage für einen Druck von wenigstens 2 bar, vorzugsweise wenigstens 11 bar ausgelegt wird.

Die Strömungsrichtung des Gases kann bei der erfindungsgemäßen Wärmebehand lungsanlage somit auf einfachste Weise und innerhalb kürzester Zeit um 180° gedreht werden. Hierzu ist - wie bereits erwähnt - lediglich ein Verstellen der Klappe 2 sowie der Außenklappe 3 erforderlich, die Drehrichtung des Lüfters bzw. des Lüfterrades 1 bleibt hierbei unverändert.

Die erfindungsgemäße Wärmebehandlungsanlage erfordert somit lediglich einen geringen technischen und steuertechnischen Aufwand. Sie besteht aus lediglich einem Funktionselement, ist vergleichsweise platzsparend, weist eine sehr hohe Zuverlässig keit auf, ermöglicht einen optimalen Strömungsverlauf sowie einen verlustarmen Betrieb und ist in ihrer Funktion druckunabhängig. Des weiteren ist bei bestehenden Wärmebehandlungsanlagen auf einfache Weise ein Nachrüsten möglich.

Claims

1. Wärmebehandlungsanlage, beispielsweise ein Vakuumofen oder eine Kaltkam mer, insbesondere zum Abschrecken von Werkstücken durch Gase, wobei das Abschrecken der Werkstücke in einem Behandlungsinnenraum erfolgt, mit einem den Behandlungsinnenraum umgebenden Außenraum, vorzugsweise einem Ringraum, und/oder wenigstens einer externen Kühlluftleitung, der bzw. die der Führung des Gases dient, mit wenigstens einem Wärmetauscher, wenigstens einem Lüfter und Mittel zum Wechseln der Strömungsrichtung des Gases, dadurch gekennzeichnet; daß die Mittel zum Wechseln der Strömungsrichtung des Gases

- als ein Lüfterrad (1),
- mit einer in der Grundplatte (5) des Lüfterrades (1) angeordneten, vorzugsweise kreisrunden Öffnung (6),
- die mittels einer Klappe (2) verschließbar ist, und
- als eine derjenigen Seite des Behandlungsinnenraumes (11), an der das Lüfter rad (1) vorgesehen ist, zugeordneten Außenklappe (3), die den Behandlungs innenraum (11) von dem Außenraum (9) und/oder der externen Kühlluftleitung abtrennt und die in Richtung der Lüfterachse verschiebbar ist,

ausgebildet sind.

2. Wärmebehandlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (2) und/oder die Außenklappe (3) hydraulisch bewegbar ausgebildet sind.

3. Wärmebehandlungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher in dem Behandlungsinnenraum (11), dem Außenraum (9) und/ oder der externen Kühlluftleitung angeordnet ist.

4. Wärmebehandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsinnenraum (11), das Lüfterrad (1) sowie die Außenklappe (3) rotationssymmetrisch aufgebaut sind.

5. Wärmebehandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie für einen Druck von wenigstens 2 bar, vorzugsweise wenigstens 11 bar ausgelegt ist.