DE2018568A1

DE2018568A1 - Wärmebehandlungsofen

Info

Publication number: DE2018568A1
Application number: DE19702018568
Authority: DE
Inventors: Heinrich Kreuzungen Aebli (Schweiz)
Original assignee: Gautschi Electro-Fours S.A., Tägerwilen (Schweiz)
Priority date: 1969-05-09
Filing date: 1970-04-17
Publication date: 1970-11-12
Also published as: FR2042502A1; CH499761A

Description

PATENTANWÄLTE DR. CLAUS REINLÄNDER DIPL.-ING, KLAUS BERNHARDT

D-8 MÜNCHEN 60

BXCKERSTRASSE 3

Gautschi Elsctro-Fours SA, Tägsrwilen

(Schweiz)

Wärmebehandlungsofen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmebehandlungsofen, insbesondere für die thermische Behandlung von Leichtmetallchargen , mit mindestens einem Ventilator für die Heissgasumwälzung im Chargenraum.

Bei bekannten Wärmebehandlungsöfen für die thermische Behandlung von Leichtmetallchargen, wird die Charge einem Gasstrom (Luft, Rauchgas oder Schutzgas) ausgesetzt, wo-bei die Wärme durch Konvektion übertragen wird. Der aus dem Chargenraum austretende Gasstrom wird durch eine Heizung wieder auf die gewünschte Temperatur gebracht und mit.Hilfe eines Ventilators dem Chargenraum auf der Gegenseite wieder zugeführt, so dass eine ständige Gasumwälzung erfolgt.

Um die Wirtschaftlichkeit einer solchen Qfenanlage zu steigern, ist man bestrebt, die Aufheizzeit zu verkürzen.

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Eine Erhöhung der Ofentemperatur kommt aus metallurgischen Gründen nur beschränkt in Frage. Die Aufheizzeit könnte durch eine Steigerung der umgewälzten Gasmengs verkürzt werden, was primär eine Steigerung der'Ventilatorleistung voraussetzt. Da solche Oefen meist in mehrere Regelzonen unterteilt sind, kann aber das Gehäuse des Ventilators nicht grosser ausgeführt werden, als der Zonenteilung entspricht. Dadurch sind der Vergrösserung der Gasumwälzleistung durch Wahl grösserer Ventilatoren Grenzen gesetzt, da der für den Ventilator zur Verfügung stehende Raum beschränkt ist.

Mit der Erfindung wird das Problem der Erzielung einer erhöhten Gasumwälzung dadurch gelöst, dass ausserholb des Chargenraumes mindestens · auf einer Teillänge ein Hauptkanal und ein Zweigkanal vorhanden sind, wobei im Zweigkanal ein Ventilator angeordnet ist und Mittel zur Druckerhöhung vorhanden sind zwecks Erzeugung mindestens eines das Mitreissen der Gase des Hauptkanals bewirkenden Strahles zur Umwälzung des Gesamtgases.

Dadurch kann der. Gnsamtgasctrom unabhängig von den Einbauverhältnissen des Ventilators verhältnissmässig gross gewählt werden, so dass sich die pro Charge benötigte Aufheizzeit reduzieren lässt. Durch eine kürzere Aufheizzeit sinkt der spezifische Energieverbrauch, da die Wärmeverluste während einer kürzeren Zeit anfallen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.' Es zeigen?

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Wärmeofen in

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schöinatischer Darstellung,

Fig. 2 eins Ansicht der Austrittsdüse, -in Richtung des ·

Pfeiles A in Fig. 1, ·

Fig. 3 einen Vsrtikalschnitt durch eine Ausführungsform bei welcher der Gasstrom in Querrichtung von untsn nach oben um die Charge umgewälzt wird.

Fig. 4 ein^n Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform, bni ivelchor der Gasstrom in Querrichtung horizontal um die Charge umgewälzt wird, und

Fig. 5 einen Vrrtikalschnitt durch eine Ausführungsform, : bei welcher der Gasstrom in Längsrichtung, urn die Charge umgewälzt wird.

Der Wärmebehandlungsofen gemäss Fig. 1 weist eine Wärmeisolierschicht 1 auf, die beispielsweise aus Steinwolle bestehen kann, die aussen von einem Stahlblech-Gehäuse gehalten ist. IJm den Chargenraum 2 herum sind Kanäle vorhanden, durch welche Heissgase, z.B. Luft, Rauchgas oder Schutzgas zirkulieren. Diese Zirkulation wird mit Hilfe ^

eines Ventilators 4 oder Gebläses erzeugt, wobei der Antrieb ,durch einen nicht dor^eGtcllten Elektromotor erfolgt. Ferner ist eine Heizung 5 vorhanden, die zur Erzeugung der erforderlichen Wärme dient. Im Hauptkanal 6 konnte, fc'jlls erforderlich, ebenfalls eine Heizung 5a vorgesolißn werden* Die Beheizung kann elektrisch, mit OeI oder Gas erfolgen.

Im'Gegensatz zu bekannten Ofenanlagen, bei denen die

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Heissgase nur in einem einzigen Ringkanal zirkulieren-, werden hier die Heissgase auf der Strecke zwischen dem Austritt aus dem Chargenraum und ihrem Wiedereintritt in diesen in zwei Kanälen geführt, nämlich einen) Hauptkanal 6 und einem Zweigkanal 7. Diese beiden Kanäle sind durch eine Blechverschalung 8 voneinander getrennt. Im Zweigkanal 7 befindet sich die Heizung 5 sowie der Ventilator 4. Die Strömung der Gase ist durch eingezeichnete Pfeile angedeutet. Im Austrittsbereich der Gase aus dem Zweigkanal 7 ist dieser zu einer Düse 10 verengt. Aus Fig. 2 geht hervor, dass eine Mehrzahl von keilförmigen Einsätzen 12 vor-

W handen ist, welche bewirken, dass der mit erhöhter Geschwindigkeit aus der Düse austretende Gasstrom in mehrere Strahlen unterteilt wird. Dadurch wird das Gas .im Hauptkanal mitgerissen, so dass eine Umwälzung der Gesamtgasmenge durch den Chargenraum zustande kommt. Mit einer Düse IDa kann im Ansaugbereich des Ventilators 4 eine antreibende 5ogwir.kung auf den Hauptkanal 6 erzielt werden. Die Düsen 10 und 10a können auch kombiniert werden, so dass die gesamte Gasmenge durch auftretenden Druck und Sog umgewälzt wird. Da nur ein Teil der Gesamtgasmenge durch den Ventilator strömt, können Ventilatoren gebräuchlicher Grosse mit gut plazierbarem Ventilatorgehäuse

^ verwendet werden. Die durch die verengte Düse bewirkte Druckerhöhung des Gases im Zweigkanal und die Geschwindigkeitserhöhung an den Düsen ergibt durch die Strahlwirkung am Düsenaustritt eine Steigerung der Umwälzgeschwindigkeit im Bereich des Chargenraumes und damit eine Verkürzung der Aufheizzeit, Zugleich wird am Ende des Erwärmungsvorganges eine gleichmässige Temperatur innerhalb enger Toleranzen wesentlich schneller erreicht.

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Der Ventilator 4 wird vorzugsweise SQ' ausgelegt, dass sieh im Zweigkanal 7^: «· bevor die £|ase in den Bereich der Dupe IQ gelangen « ein Druck von etwa 14P-35Q mm Wassersäule ergibt, und die Hasgesehwindigkeit etwa 20-25 m/sek. Der Hauptkanal und der Zweigkanal sind quer*.

etwa gleich dimensioniert, so dass jeder

Sasmenge aufnimmt»

Bei der in Fig» 3 dargestellten Ausführ-yngsfopn ist ebenfalls pin HjiyptkiFial § ynd ein Iweigkanal 7 - in welchem sich der

VentiXitif 4 und die Heizung 5 tjgfindet - vorhanden. Im g

ßege.ns.atz zyv Ausgestaltung nagh Fig_s 1 wird der üasstrom.

in Querr-iehtyng von unten na.ch oben um die Charge gewälzt« Jrn Übrigen ist die grundsätzliche Wirkungsweise gleich, wie ^:

In Fig_s 4 ipt eine Ausführungsfarm einer Ofenanlage zpigt» bei vyßl§her die Gasumwälzung in Querrichtung zcjpital stattfindet, Auch hier igt ein Hauptkanal 6 gnd ein Iweigkanal 7 VRihandeng Das (äehägse 15 des Ventilators 4 ist» V§n nben gesehen, spiralförmig ausgebildet und πιΰη.-det in, pine quersehnittsyerengte Düse IQ aus. Zur. Erzpygyng ^iner injektprsrtigen Wirkung ist im Hauptkqnal 6 e|n daahföfmigpg Führungpblech 11 angeprdnet, Aueh hier die prinzipielle Wirkungsweise gleich wie im

fle? Hanptkanal 6 ist querschnittsmässig grosser als der

7 und nimmt die grössere ßasmenge auf. Der im Iwiigkanigl 7 bzw. Ventilator 4 richtet sich nach d§n. vSfhancliinpn %ibyngayerJLypter1 im Chargenraum 2 y-nri den

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Kanälen 6 und 7 stgwie dem Verhältnis der Gasmengen in den Kanälen 6 und 7,

Bei der Ausführungsvariante dar Fig. 5 wird der umgewälzte Gasstrom in Längsrichtung um die Charge bzw, den Chargenraum herumgeführt» Durch eine Trennwand 13 werden Hauptkanal 6 und Zweigkanal 7 oberhalb des Charnenraumes' 2 voneinander getrennt. Im Gegensatz zu den erstbeschriebenen Ausführungsbeispielen mit elektrischer Heizung er=- folgt hier die Beheizung dureh einen Gas— oder Oelbren-ηer 14.

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Claims

PATENTANSPRUEChE

1. Wärmsb-ehartdlungsofen, insbesondere für thermische Behandlung von Leichtmetallchargen, mit mindestens einem Ventilator für die H^essgasumwälzung im Chargenraum, dadurch gekennzeichnet, dass ausserhalb des Chargenraumes mindestens auf einer Teillänge ein Hauptkanal (6} und ein Zweigkanal (7) vorhanden sind, wobei Im Zweigkanal (7) ein Ventilator (4) angeordnet ist " und Mittel (10) zur Druckerhöhung vorhanden sind zwecks Erzeugung mindestens eines das Hitreissen der Gase des Hauptkanals (6) bewirkenden Strahles zur Umwälzung des Gesariitgases.

2. Warmebehandlungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Austrittsbsreich des Zweigkanales (7) eine Düse (10) vorhanden ist.

3. Wärmebehandlungsofen nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (10) durch eine Querschnittsverengung des Zweigkanales (7) gebildet ist«

4. Wärmebehandlungsofen nach den Ansprüchen .1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Austrittsbereich der Düse keilförmige Einsätze (12) befinden.

5. Wärmabehandlungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens im Zweigkanal (7) eine Heizung (5) befindet.

6. Wärmebehanrilungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

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zeichnet, dass je am Anfang und Ende des Zweigkanales (7) eins öüse 1(IC)₁IOa) vorhanden ist (Fig, If,

7. Wärmebehandlungspfen η,ach den Ansprüchen. 1 upd 2, dadurch gekennzeichnjB-t, dass sich die Düse (Iß) oberhalb des Chargenr-aumes befindst (Fig.. l), '

8. li/ärmebehandlungsofen nach den ,Ansprüchen 1 und 2_? dadurch gekennzeichnet, dass sich die Düse (10) unterhalb des; Chargenrauroraitte befindet (Fig. 3)_s

9. Wärro,ebeh.andlungsofen nach Anspruch 1, dadurch, zeichnet, dass der Haupt- un.d Zweigkanal (q_?7| im wesentlichsn in Chargenrauro-rQuerrichiM^e ysrlaufen (Fig, 3 und 4),

ID_f ifl/ärmEbehandlungsQfen nach Anspruch 1, dadurch gekenn^ zeichnet, dass der Haupt- und. Z.w.eigkajj,al lß_tl) im wesentlichen in Chargenraijrn--Längsrichtung verlaufen (Fig, 5),

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