DE2004615A1

DE2004615A1 - Tempering furnace

Info

Publication number: DE2004615A1
Application number: DE19702004615
Authority: DE
Inventors: Claude Dr.-Ing.; Betrix Jean-Pierre; Peseux Beguin (Schweiz)
Original assignee: Borel S.A., Peseux (Schweiz)
Priority date: 1969-02-04
Filing date: 1970-02-02
Publication date: 1970-09-03
Also published as: CH511942A; FR2031223A5

Description

BOREL SA. PESEUX / SCHWEIZBOREL SA. PESEUX / SWITZERLAND

TemperofenTempering furnace

Die Erfindung bettrifft eine einfache und zweckmässige Ausbildung eines Ofens zum Tempern von selbsttempernden Stahllegierungen und Schnelldrehstählen.The invention relates to a simple and practical design of a furnace for tempering self-tempering steel alloys and high-speed steels.

Bekannte Temperöfen dieser Art, worin unter einem Schutzgas selbsttempernde Stahllegierungen und Schnelldrehstähle behandelt werden, besitzen das gemeinsame Merkmal, dass ein Transport des Tempergutes von einem Bereich zu einem anderen erforderlich ist, beispielsweise aus einer ersten Vorheizeone in die eigentliche Temperzone und von da in eine Abkühlzone. Dieser Transport des Tempergutes erfordert jedoch entsprechende Transporteinrichtungen, beispielsweise ein endloses Band, eine Kette oder eine Stange, die irgendwo von aussen in den Ofen eingeführt werden müssen.Known tempering ovens of this type, in which self-tempering under a protective gas Steel alloys and high-speed steels are treated, have the common feature that a transport of the tempered material from one area to another is required, for example from a first preheating zone into the actual tempering zone and from there into a cooling zone. However, this transport of the material to be tempered requires appropriate transport devices, for example an endless one Tape, a chain or a rod that has to be inserted into the furnace from somewhere outside.

Zweck der Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile und die Vereinigung der erwähnten Behandlungszone in einer einzigen Zone, in welcher das Tempergut während der einzelnen Stufen bleiben kann.The purpose of the invention is to avoid these disadvantages and to combine them the mentioned treatment zone in a single zone, in which the tempering material can remain during the individual stages.

Ein solcher Ofen zum Tempern von selbsttempernden Stahllegierungen und Schnelldrehstählen ist hierzu erfindungsgemäss gekennzeichnet durchSuch a furnace for tempering self-tempering steel alloys and high-speed steels is characterized according to the invention by

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eine Kammer aus feuerfestem Material und doppelten Wänden zur Aufnahme des Tempergutes und durch Einrichtungen zum Beheizen sowie zum Kühlen dieser Kammer mittels einer zwischen den Doppelwänden hindurchgeleitete Flüssigkeit und zum Einleiten eines Schutzgases in diese Kammer.a chamber made of refractory material and double walls for receiving the material to be tempered and by means of heating as well as for cooling this chamber by means of a liquid passed through between the double walls and for introducing a protective gas in this chamber.

Als feuerfestes Mato^-il wird vorzugsweise Quarz verwendet.Quartz is preferably used as the refractory material.

Zur Erweiterung des J-... ve .dungsbereiches des erfindungsgemässen Ofens kann die Kammer nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nach unten, bis in ein Oelbad verlängert sein, wobei ein von aussen betatigbarer Trennschirm zwischen dem unteren Kammer ende und dieser Verlängerung angeordnet ist.To extend the J -... ve .dungsbereiches of the inventive furnace, the chamber may according to a further feature of the invention down to be extended in an oil bath with one end from the outside betatigbarer separation screen between the lower chamber and this extension is arranged.

Der Einlass für das Schutzgas befindet sich hierbei im oberen Kammerteil, während zwei Gasauslässe im unteren Kammerteil jeweils oberhalb und unterhalb des Trennschirmes vorgesehen sind.The inlet for the protective gas is located in the upper part of the chamber, while two gas outlets are provided in the lower chamber part above and below the separating screen.

In den beigefügten Zeichnungen sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemäss ausgebildeten Ofens schematisch dargestellt, wobei Fig. 1 die erste Ausfiihcungsform und Fig. 2 die zweite Ausführungsform zeigen.In the accompanying drawings, two exemplary embodiments of the furnace designed according to the invention are shown schematically, wherein FIG. 1 shows the first embodiment and FIG. 2 shows the second embodiment demonstrate.

Der in Fig.l dargestellte Ofen zum T ein pern von selbsttempernden Stahllegierungen und Schnelldrehstählen besteht im wesentlichen aus einer Aussenwand 1, welche elektrisch, mit Gas oder Heizöl beheizbar ist. Diese Aussenwand umgibt ein Quarzrohr 2 mit doppelten Wänden 3 und 4, zwischen welche Kühlwasser geleitet werden kann. Dieses Kühlwasser kommt durch eine Einleitung 5 und verlässt die Doppelwände durch einen Ablauf 6. Der Kühlkreislauf besteht seinerseits aus einer Pumpe 7, einemThe furnace shown in Fig.l for T a pern of self-tempering steel alloys and high-speed steels consists essentially of one Outer wall 1, which can be heated electrically, with gas or heating oil. This outer wall is surrounded by a quartz tube 2 with double walls 3 and 4, between which cooling water can be passed. This cooling water comes through an introduction 5 and leaves the double walls through a drain 6. The cooling circuit in turn consists of a pump 7, a

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elektromagnetischen Ventil 8, einem Wasserbehälter 9» einem Ionenaustauscher 10 und einer Kühlschlange 11.electromagnetic valve 8, a water tank 9 »an ion exchanger 10 and a cooling coil 11.

Die Quarzkammer 2 ist an ihrem Oberteil verschlossen durch einen Verschluss 12, welcher ebenfalls durch einen Wasserkreislauf 13 gekühlt werden kann. Auf diesem Verschlussteil 12 liegt ein Deckel 14, an welchem Strahlenschirme 15 hängen sowie ein Gaseinlass 16 und ein Gasauslass 17 angeordnet sind.The quartz chamber 2 is closed at its upper part by a closure 12, which is also cooled by a water circuit 13 can be. A cover 14 lies on this closure part 12, on which radiation shields 15 hang and a gas inlet 16 and a gas outlet 17 are arranged.

Die Gaseinleitung erfolgt aus einem Gasbehälter 18 mit konstantem Druck über einen Strömungsmesser 19» ein Nadelventil 20 und eine Nebenleitung mit einem elektromagnetischen Ventil 21.The gas is introduced from a gas container 18 at constant pressure A needle valve 20 and a secondary line via a flow meter 19 » with an electromagnetic valve 21.

Der Verschlussteil 12 der Kammer trägt ferner einen Halter 22 zur Aufnahme des Tempergutes, welches in den Innenraum der Quarzkammer 2 eingebracht wird. Dieser Halter 22 kann aus mehreren Stangen bestehen, an denen die zu behandelnden Teile aufgehängt sind oder auch aus Platten, auf denen die zu behandelnden Teile liegen. Ein metallischer Käfig 23 verhindert jeden direkten Kontakt zwischen dem Tempergut und den Quarz wänden der Kammer.The closure part 12 of the chamber also carries a holder 22 Receipt of the material to be tempered, which is introduced into the interior of the quartz chamber 2. This holder 22 can consist of several rods, on which the parts to be treated are suspended or from plates on which the parts to be treated lie. A metallic one Cage 23 prevents any direct contact between the tempered material and the quartz walls of the chamber.

Die ganze Ofenanlage wird vervollständigt durch eine Einrichtung zum elektrischen Regeln und Steuern des Tempervorganges, aus einer Programmsteuerung, welche das Anheizen des Ofens steuert sowie dessen Abschaltung im Augenblick der Temperung, ferner die Zuleitung des Kühlwassers zwischen die beiden Doppelwände 3 und 4 und die Oeffnung des Ventiles 21 zur Zuführung eines kräftigen Gasstromes in die Quarzkammer. The entire furnace system is completed by a device for electrical regulation and control of the tempering process, from a program control, which controls the heating of the furnace and its Shutdown at the moment of tempering, furthermore the supply of cooling water between the two double walls 3 and 4 and the opening of the valve 21 for feeding a powerful gas flow into the quartz chamber.

Bekanntlich kann Quarz sehr grosse Temperaturunterschiede aushalten,As is well known, quartz can withstand very large temperature differences,

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so dass das Kühlwasser eingeleitet werden kann, wenn das Tempergut die eigentliche Tempertemperatur erreicht hat, die bei selbst-so that the cooling water can be introduced when the material to be tempered has reached the actual tempering temperature, which is

tempernden Stahllegierungen 1000 beträgt und bei Schnelldrehstählen zwischen 1200 und 1300 liegt.tempering steel alloys is 1000 and high-speed steels is between 1200 and 1300.

Die praktische Anwendung des erfindungsgemäss ausgebildeten Ofens geht in folgender Weise vor sich:The practical application of the furnace designed according to the invention works in the following way:

Bei kaltem Ofen wird das Ternpergut an dem Deckel 14 mittels des erwähnten Trägers 22 aufgehängt, worauf der Deckel auf der Quarzkammer 2 befestigt wird. Hierauf strömt Kühlwasser durch den Kühlmantel 13 des Verschlussteiles 21.When the furnace is cold, the Ternpergut is hung on the lid 14 by means of the aforementioned carrier 22, whereupon the lid on the quartz chamber 2 is attached. Cooling water then flows through the cooling jacket 13 of the closure part 21.

Dann wird die Quarzkammer 2 mit dem Schutzgas ausgespült, welches über das Nadelventil 20 einströmt. Mit diesem Nadelventil wird ein schwacher Schutzgas strom während der ganzen Temperbehandlung aufrecht erhalten. The quartz chamber 2 is then flushed out with the protective gas which flows in via the needle valve 20. With this needle valve, a weak flow of protective gas is maintained during the entire tempering treatment.

Danach wird die Ofenbeheizung eingeschaltet, wobei der Temperaturan stieg durch die Kontrolleinrichtung der Programmsteuerung überwacht wird. Sobald die Tempertemperatur erreicht ist, erfolgen gleichzeitig die folgenden drei Arbeitsvorgänge! Unterbrechung der Beheizung, Einschalten der Pumpe 7 zur Zuleitung von Kühlwasser zwischen die Doppelwände 3 und 4 sowie Einleitung eines starken Schutzgasstromes durch Oeffnung des elektromagnetischen Ventils 21. Thereafter, the furnace heating is turned on, the rise in temperature is monitored by the control means of the program control. As soon as the tempering temperature is reached, the following three work processes take place at the same time! The heating is interrupted, the pump 7 is switched on to feed cooling water between the double walls 3 and 4 and a strong flow of protective gas is introduced by opening the electromagnetic valve 21.

Sobald das Tempergut getempert ist, wird der Zustrom des Schutzgases verringert durch Schliessung dieses Ventils 21. Man lasst dann Kühlwasser zwischen den beiden Doppelwänden 3 und 4 strömen bis die Temperatur des Ofens etwa 100 unterhalb der Anlasstemperatur erreicht hat. HieraufAs soon as the material to be tempered is tempered, the inflow of the protective gas reduced by closing this valve 21. Cooling water is then allowed to flow between the two double walls 3 and 4 until the temperature is reached of the furnace has reached about 100 below the tempering temperature. On that

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wird das Wasser durch Oeffnung des elektromagnetischen Ventiles 8 abgelassen und der Ofen auf die Anlasstemperatur aufgeheizt. Sobald der Anlassvorgang beendet ist, wird wiederum die Pumpe 7 angeschaltet, welche von neuem Kühlwasser zwischen die Wände 3 und 4 fördert, worauf das Tempergut abkühlen gelassen wird.the water is released by opening the electromagnetic valve 8 drained and the furnace heated to the tempering temperature. As soon the starting process is finished, the pump 7 is switched on again, which pumps new cooling water between the walls 3 and 4, whereupon the tempering material is allowed to cool.

Selbstverständlich ist es möglich, in dem Kühlwasserkreislauf weitere Aenderungen vorzunehmen, um den Wärmeaustausch zu fördern, beispielsweise durch Anwendung eines Ventilators. Auch an Stelle von Qiarz kann ein anderes Material Verwendung finden, welches geeignet ist, grossen Temperaturunterschieden widerstehen zu können.Of course, it is possible to add more in the cooling water circuit Make changes to promote heat exchange, for example by using a fan. Can also be used instead of Qiarz find another material use which is suitable to withstand large temperature differences.

Auf jeden Fall bietet die vorstehend beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemässen Ofens den wesentlichen Vorteil, dass hierbei keine Fortbewegung des Tempergutes erforderlich ist. Hierbei sind alle erforderlichen Elemente fest angeordnet, um die verschiedenen Temperaturen auf das jeweilige Tempergut einwirken lassen zu können, ohne dass die behandelten Stücke verschoben oder transportiert zu werden brauchen. Obgleich diese Ausführungsform des erfindungsgemässen Ofens zu verschiedenen Zwecken anwendbar ist, weist er doch eine hermetisch geschlossene Behandlungskammer auf, so dass diese Ausfuhrung sform nicht ohne weiteres für eine Oeltemperung verwendbar ist, da das Temperg ut nicht schnell genug in ein Oelbad ausserhalb des Ofens gebracht werden kann.In any case, the embodiment described above offers the inventive furnace the essential advantage that here no Movement of the material to be tempered is required. Here, all the necessary elements are firmly arranged to cope with the various temperatures to be able to act on the respective tempered material without having to move or transport the treated pieces. Although this embodiment of the inventive furnace to different Purposes is applicable, it has a hermetically sealed treatment chamber, so that this execution sform cannot be used for oil tempering without further ado, since the tempering material cannot be brought into an oil bath outside the furnace quickly enough can.

Diese Möglichkeit besteht dagegen bei der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Ofens, welche sowohl zum Tempern von selbsttempernden Stahllegierungen und Schnelldrehstählen anwendbar ist als auch zur Behandlung von Stahl mittels Oeltemperung. However, this possibility in the second embodiment of the inventive oven, which is applicable both for annealing selbsttempernden steel alloys and high-speed cutting tools as well as for the treatment of steel by Oeltemperung.

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Eine solche Ausführung des erfindungsgemässen Ofens ist in Fig. 2 dargestellt und besteht ebenfalls wieder aus einer vertikalen, zylindrischen Kammer 1, welche ein Rohr 2 aus feuerfestem Material umhüllt. Dieses Rohr ist ebenfalls wieder doppelwandig ausgebildet, wobei zwischen den beiden Wänden 3 und 4 das Kühlwasser hindurchflies sen kann, welches durch die Zuleitung 25 augeführt v/ird und über den Ablauf 26 abflies st.Such an embodiment of the furnace according to the invention is shown in FIG shown and again consists of a vertical, cylindrical chamber 1, which encloses a tube 2 made of refractory material. This tube is also double-walled again, with the cooling water flowing through between the two walls 3 and 4 can, which is carried out through the supply line 25 and flows away via the outlet 26.

Dieses Rohr ist im Innern durch einen metallischen Käfig 27 geschützt, welcher jede direkte Berührung zwischen dem Tempergut und dem Rohrmaterial verhindert. An seinem oberen Ende ist das Rohr verschlossen mit einem Deckel 28, während am unteren Rohrende ein horizontaler, metallischer Trennschirm 29 vorgesehen ist. Dieser metallische Trennschirm 29 ist in einem Gehäuse 10 angeordnet, welches dicht an dem vertikalen Rohr angesetzt ist.This tube is protected inside by a metallic cage 27, which prevents any direct contact between the tempered material and the pipe material. The tube is closed at its upper end with a cover 28, while a horizontal, metallic separating screen 29 is provided at the lower end of the tube. This metallic separating screen 29 is arranged in a housing 10 which is close to the vertical pipe is attached.

Der obere Deckel 28 enthält eine Gaszuführung 31 und trägt ausserdem Strahlungsschirme 32. Auch dieser Deckel ist mit einer Dichtung 33 auf das Rohr auge setzt.The upper cover 28 contains a gas supply 31 and also carries Radiation shields 32. This cover is also provided with a seal 33 on the pipe eye.

Durch diesen Deckel 28 geht nun eine vertikale Stange 34, an welcher das Tempergut aufgehängt ist. Diese Stange 34 ist durch einen geeigneten Mechanismus/Vertikal verschiebbar. Mit Ausnahme dieser Einrichtung für eine Vertikalbewegung des Tempergutes ist die sonstige Ausbildung des Ofens im wesentlichen die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig.l.A vertical rod 34 on which the material to be tempered is suspended. This rod 34 is slidable / vertically by a suitable mechanism. With the exception of this facility for a vertical movement of the material to be tempered, the rest of the design of the furnace is essentially the same as in the embodiment according to FIG Fig.l.

Wenn bei dieser zweiten Ausführungsform der Trennschirm 29 herausgezogen ist, kommt das Innere des Rohres 2 in Verbindung mit einer Verlängerung 36, welche in gleicher Weise ausgebildet-ist wie das Rohr selbst.When, in this second embodiment, the separating screen 29 is pulled out, the interior of the tube 2 comes into connection with an extension 36, which is designed in the same way as the tube itself.

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Mit dieser Verlängerung 36 taucht das Rohr in ein Oelbad 37. Ausserdem ist diese Verlängerung 36 noch mit einem Gasauslass 38 ausgestattet, welcher parallel zu dem anderen Gasauslass 19 angeordnet ist, welcher sich im unteren Teil, jedoch oberhalb des Trennschirmes 29 befindet.With this extension 36, the tube is immersed in an oil bath 37. In addition this extension 36 is still equipped with a gas outlet 38, which is arranged parallel to the other gas outlet 19, which is located in the lower part, but above the separating screen 29.

Der Oelumlauf in dem Bad 37 wird aufrecht erhalten durch die Pumpe Auf der Oelzuleitung ist ein zylindrischer Trichter 41 aufgesetzt, welcher sich unterhalb des Korbes 42 zur Aufnahme des Tempergutes befindet. Auf diese Weise durchströmt das OeI diesen Korb in vertikaler Richtung mit einer gewissen Strömungsgeschwindigkeit.The oil circulation in the bath 37 is maintained by the pump A cylindrical funnel 41 is placed on the oil supply line and is located below the basket 42 for receiving the material to be tempered. In this way the oil flows through this basket in a vertical direction with a certain flow velocity.

Wie die Behandlung des jeweiligen Tempergutes auch vorgenommen werden soll, erfolgt die Vorbereitung in der Weise, dass bei kaltem Ofen der Trennschirm 29 geschlossen wird und die zu behandelnden T_e ile an der Vertikalstange 34 befestigt werden. Sobald hierauf der Deckel 28 aufgesetzt und befestigt ist, schickt man durch die Zuleitung 31 einen schwachen Strom des Schutzgases, welcher wahrender ganzen nachfolgenden Behandlung aufrecht erhalten wird. Hierauf wird die Ofenbeheizung eingeschaltet und das Ansteigen der Temperatur durch eine Programmsteuerung überwacht, so dass eine geringst_mögliche Verformung gewahrleistet und jede Gefahr einer Rissbildung in dem Tempergut verhindert wird.As will be also carried out the treatment of the respective Tempergutes, the preparation is carried out in a manner that is closed in cold furnace of the separation screen 29, and which are to be treated T _e ile on the vertical rod 34 is attached. As soon as the cover 28 has been put on and fastened, a weak flow of the protective gas is sent through the supply line 31, which flow is maintained throughout the subsequent treatment. The furnace heating is then switched on and the rise in temperature is monitored by a program control, so that the lowest possible deformation is ensured and any risk of cracking in the tempered material is prevented.

Nachdem für die selbsttempernden Stahllegierungen und Schnelldrehstähle die Tempertemperatur erreicht ist, wird die Heizung unterbrochen und Wasser zwischen die Doppelwand 3 und 4 des Rohres 2 eingeleitet. Gleichzeitig wird der Strom des Schutzgases durch die Zuleitung 31 verstärkt.After for the self-tempering steel alloys and high-speed steels the tempering temperature is reached, the heating is interrupted and Water introduced between the double wall 3 and 4 of the pipe 2. At the same time, the flow of the protective gas through the feed line 31 is increased.

Bei der Behandlung von Stahl mit einem Oelbad am Ende der Heizperiode werden gleichzeitig drei verschiedene Arbeitsvorgänge ausgelöst, und zwar Herstellung aar Verbindung zwischen tiiiin Rohr Z und seiner V-^r- In the treatment of steel with an oil bath at the end of the heating period, three different operations are initiated simultaneously, namely production aar tiiiin connection between tube and its Z V- ^ r-

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längerung 36 durch Verschiebung des Trennschirmes 29» welcher eine Strahleneinwirkung auf das OeI verhindern soll, Anschalten der OeI-förderpumpe 40 und Absenken der Stange 34 mit dem Tempergut, bis dieses sich in dem Aufnahmekorb 42 befindet. Hierbei wird ein schwacher Schutzgas strom aufrecht erhalten. Durch diesen schwachen Schutzgasstrom von oben nach unten wird ein Aufsteigen der Oeldämpfe in die beheizten Bereiche des Rohres verhindert.lengthening 36 by shifting the separating screen 29 »which one To prevent radiation exposure to the OeI, switch on the OeI feed pump 40 and lowering the rod 34 with the tempered material until it is in the receiving basket 42. This becomes a weak one Maintain shielding gas flow. This weak flow of protective gas from top to bottom causes the oil vapors to rise into the prevented heated areas of the pipe.

Das Schutzgas, welches vor der Entfernung des Trennschirmes 29 über den Auslass 39 abströmte, fliesst jetzt durch den unteren Auslass 38, welcher unterhalb des Trennschirmes 29 in der Verlängerung 36 vorgesehen ist.The protective gas, which before the removal of the separating screen 29 over The outlet 39 flowed off, now flows through the lower outlet 38, which is provided below the separating screen 29 in the extension 36 is.

Der grosse Vorteil dieser Ausführungsform des erfindungsgemässen Ofens besteht darin, dass dieser sowohl für selbsttempernden Stahllegierungen als auch für Oelbehandlungen anwendbar ist. Die einzigen Veränderungen gegenüber der Ausführungsform nach Fig.l besteht darin, das Gehäusse 30 für den Trennschirm 29 und die Verlängerung 36 sowie die Stange 34 für eine vertikale Bewegung des Tempergutes hinzuzufügen. Hiebei dient die vertikal verschiebbare Stange 34 lediglich zur Oelbehandlung von Tempergut, während sie bei den anderen Temperbehandlungen nicht verschoben zu werden braucht. Wie bei der Ausführungsform gemäss Fig.l befindet sich hierbei das Tempergut in Form von selbsttempernden Stahllegierungen und Schnelldrehstählen unbeweglich aufgehängt in dem Ofen.The great advantage of this embodiment of the furnace according to the invention is that it can be used both for self-tempering steel alloys and for oil treatments. The only changes compared to the embodiment according to Fig.l consists in the housing 30 for the separating screen 29 and the extension 36 and the rod 34 for vertical movement of the material to be tempered. Serve here the vertically displaceable rod 34 only for the oil treatment of tempering material, while it is not displaced in the other tempering treatments needs to become. As in the embodiment according to FIG. 1, the material to be tempered is in the form of self-tempering steel alloys and high speed steels hung immovably in the furnace.

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Claims

PATENT CLAIMS

1. Furnace for tempering self-tempering steel alloys and high-speed steels, characterized by a chamber (2) refractory material undibppelten walls (3, 4) to accommodate the Tempered and through devices for heating and cooling this chamber by means of a between the double walls liquid passed through and for introducing a protective gas ^ in this chamber.

2. Furnace according to claim 1, characterized by the use of quartz as the refractory material.

3. Oven according to claim 1, characterized by a downward to into an oil bath (37) extended chamber and one that can be operated from the outside Separating screen (29) between the lower end of the chamber and the extension (36).

4. Oven according to claim 2, characterized by a gas inlet (31) ^ in the upper part of the chamber and two gas outlets (38, 39) in the lower part of the chamber above and below the separating screen (29).

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