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Die
Erfindung betrifft eine Druckkammer, insbesondere eine Unterdruck-
und/oder Überdruckkammer
zur Aufnahme metallischer Werkstücke,
mit einem innerhalb des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums
angeordneten Ventilatorrad und mit einem Antriebsmotor zum Antrieb
des Ventilatorrades.
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Druckkammern
im allgemeinen sowie Unterdruck- und/oder Überdruckkammern zur Aufnahme metallischer
Werkstücke
im speziellen sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt, weshalb
es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises an dieser Stelle
nicht bedarf.
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Aus
dem Stand der Technik ist es bekannt, metallische Werkstücke einer
Wärmebehandlung
zu unterziehen, zum Beispiel zum Zwecke des Aufkohlens, des Nitrierens,
des Härtens
oder dergleichen. Eine solche Wärmebehandlung
erfolgt je nach Anwendungsfall und -gebiet unter atmosphärischen
Bedingungen, unter Vakuum, das heißt unter Unterdruck oder unter Überdruck.
Die zur Wärmebehandlung
metallischer Werkstücke
vorgesehenen Einrichtungen, zum Beispiel Öfen, verfügen deshalb über eine
entsprechende Druckkammer, innerhalb welcher eine wunschgemäße Atmosphäre zur Wärmebehandlung
der metallischen Werkstücke
geschaffen werden kann.
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So
ist es aus dem Stand der Technik zum Beispiel unter anderem bekannt,
in eine zur Wärmebehandlung
metallischer Werkstücke
genutzten Druckkammer zur Schaffung einer gewünschten Druckkammeratmosphäre ein Behandlungsmedium und/oder
eine Mehrzahl unterschiedlicher Behandlungsmedien einzuführen. Als
Beispiel sei die Gasabschreckhärtung
genannt. Bei der Gasabschreckhärtung
metallischer Werkstücke
kommt in aller Regel eine evakuierbare Druckkammer zum Einsatz,
die im Vorfeld der eigentlichen Gasabschreckhärtung evakuiert wird. Im Anschluß an die
Evakuierung der Druckkammer wird diese mit einem von außen zuzuführenden
Abschreckgas, zum Beispiel Stickstoff geflutet, infolgedessen es
zu einer Gasabschreckhärtung
der innerhalb der Druckkammer angeordneten Werkstücke kommt.
Dabei kann die Gasabschreckhärtung
je nach Anwendungsfall und -gebiet bei Unterdruck, bei Überdruck
oder bei Normaldruck erfolgen.
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Um
beispielsweise bei der Gasabschreckhärtung sicherzustellen, daß alle innerhalb
der Druckkammer angeordneten und abzuschreckenden Werkstücke möglichst
gleichmäßig vom
Abschreckgas umströmt
werden, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, daß innerhalb
des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums ein Ventilatorrad
angeordnet ist. Dieses wird mittels eines dafür vorgesehenen Antriebsmotors
angetrieben, so daß die
Druckkammeratmosphäre
wunschgemäß mittels des
Ventilatorrades umgewälzt
werden kann.
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Zum
Antrieb eines oder gegebenenfalls mehrerer innerhalb des von der
Druckkammer umschlossenen Volumenraums angeordneter Ventilatorräder kommen
nach dem Stand der Technik Antriebsmotoren zum Einsatz, die gleichfalls
innerhalb des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums angeordnet
sind. Dabei ist entweder vorgesehen, daß der Antriebsmotor direkt
innerhalb der Druckkammer angeordnet oder an den von der Druckkammer
umschlossenen Volumenraum von außerhalb der Druckkammer angekapselt
ist. In jedem Fall ist die Motormechanik und die Motorelektrik deshalb
der innerhalb der Druckkammer herrschenden Druckkammeratmosphäre ausgesetzt,
was die Verwendung im besonderen ausgestalteter Antriebsmotoren
erforderlich macht. Insbesondere die im Betriebsfall erforderliche
Kühlung
eines Antriebsmotors erfordert im besonderen zu schaffende Einrichtungen,
was die gesamte Anlage aufwendig und teuer macht. Die zwingenderweise
zum Einsatz kommenden Spezialmotoren sind zudem aufwendig in der Wartung
und machen im Reparaturfall einen aufwendigen Ausbau erforderlich,
was in nachteiliger Weise darüber
hinaus den Komplettausfall der gesamten Anlage zur Folge hat.
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Ausgehend
vom Vorbeschriebenen ist es deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine
Druckkammer vorzuschlagen, die hinsichtlich des zum Antrieb des
Ventilatorrades zum Einsatz kommenden Antriebsmotors vereinfacht
ausgebildet ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß der Antriebsmotor
außerhalb
des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums angeordnet ist.
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Im
Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Druckkammern
ist der zum Antrieb des Ventilatorrades vorgesehene Antriebsmotor außerhalb
des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums angeordnet, das
heißt
der Antriebsmotor bzw. dessen Bauelemente unterliegen nicht der
in der Druckkammer im Zuge einer Wärmebehandlung wunschgemäß auszubildenden
Druckkammeratmosphäre.
Der Antriebsmotor ist erfindungsgemäß also weder innerhalb der
Druckkammer angeordnet noch in gekapselter Bauform an die im Innenraum
der Druckkammer herrschende Atmosphäre, das heißt an den von der Druckkammer
umschlossenen Volumenraum angeschlossen. Die erfindungsgemäße Anordnung
des Antriebsmotors außerhalb
des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums macht es in vorteilhafter
Weise möglich,
Standardmotoren einzusetzen, die im Vergleich zu den bei den aus
dem Stand der Technik bekannten Druckkammern zum Einsatz kommenden
Spezialmotoren wirtschaftlicher in der Anschaffung, Wartung und
Pflege sind. Darüber
hinaus ist es im Reparaturfall in vereinfachter Weise möglich, einen
defekten Antriebsmotor entweder zu reparieren oder auszutauschen.
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Außerhalb
des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums herrschen atmosphärische Normalbedingungen.
Der erfindungsgemäß außerhalb
des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums angeordnete Antriebsmotor
steht also unbeeinflußt
von der innerhalb der Druckkammer herrschenden Druckkammeratmosphäre stets unter
atmosphärischen
Normalbedingungen. Dies macht den Einsatz standardisierter und in
der Anschaffung, Wartung und Pflege kostengünstigeren Normalmotoren möglich. Außerdem werden
die durch Druckschwankungen und Eintrag von Verunreinigungen verursachten
Wälzlagerprobleme,
die in sogenannten „Trockenläufern" resultieren, vermieden.
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Zur
Anordnung des Antriebsmotors an der Druckkammer dient erfindungsgemäß ein druckfest ausgebildeter
Flansch. Das innerhalb der Druckkammer angeordnete Ventilatorrad
ist auf eine Ventilatorradwelle einendseitig aufgesetzt, welche
Ventilatorradwelle anderendseitig durch eine mit dem druckfesten
Flansch verschließbare Öffnung der
Druckkammer nach außen
reicht. Die Ventilatorradwelle ist durch eine in dem druckfesten
Flansch ausgebildete Bohrung geführt,
wobei die Ventilatorradwelle gegenüber der im druckfesten Flansch
ausgebildeten Bohrung abgedichtet ist. Erfindungsgemäß ergibt
sich also ein Aufbau, wonach die Ventilatorradwelle gegenüber der
im druckfesten Flansch ausgebildeten Bohrung und der druckfeste
Flansch gegenüber
der Druckkammer abgedichtet ist. Mit Blick auf die erfindungsgemäße Anordnung
des Antriebsmotors außerhalb
des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums wird so die Ausbildung
einer druckdichten Druckkammer, die beispielsweise als Vakuumkammer,
als Überdruckkammer
oder als kombinierte Vakuum- und Überdruckkammer ausgebildet sein
kann, sichergestellt.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Ventilatorradwelle
durch die Antriebswelle des Antriebsmotors gebildet ist. In diesem
Fall ist der Antriebsmotor direkt an den druckfesten Flansch angesetzt.
Die Antriebswelle durchragt die im druckfesten Flansch ausgebildete
Bohrung und reicht im montierten Zustand in den von der Druckkammer
umschlossenen Volumenraum hinein. Dabei ist die Antriebswelle gegenüber der
im druckfesten Flansch ausgebildeten Bohrung abgedichtet, ebenso
wie der druckfeste Flansch gegenüber
der Druckkammer. Der Vorteil dieser Ausgestaltungsform ist insbesondere
darin zu sehen, daß es
keiner im besonderen ausgestalteten Ventilatorradwelle bedarf, da
das Ventilatorrad direkt auf die Antriebswelle des Antriebsmotors
einendseitig aufgesetzt ist. Im Ergebnis ergibt sich eine besonders einfach
aufgebaute und zu montierende bzw. zu demontierende Ausgestaltungsform.
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In
einer zweiten Ausgestaltungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ventilatorradwelle und
die Antriebswelle des Antriebsmotors kraftübertragend miteinander in Verbindung
stehen, zu welchem Zweck ein Koppelelement dient, welches beispielsweise
ein Zahnriemen, ein Getriebe oder eine dergleichen Einrichtung zur
Kraftübertragung
ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform
ist insbesondere darin zu sehen, daß mit ein- und demselben Antriebsmotor
mehrere innerhalb der Druckkammer angeordnete Ventilatorräder zeitgleich
betrieben werden können.
Auch bei der Verwendung nur eines Ventilatorrades kann sich die
zweite Ausgestaltungsform der Erfindung insofern als vorteilhaft
erweisen, als daß es möglich ist,
den Antriebsmotor unabhängig
von der Plazierung des Ventilatorrades innerhalb der Druckkammer
an einer beliebigen Stelle außerhalb
des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums anzuordnen. So
besteht gemäß der zweiten
Ausführungsform
zum Beispiel die Möglichkeit,
den Antriebsmotor an einer für
Reparatur- und/oder Wartungszwecke günstigen Position zu installieren.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung ist das Ventilatorrad innerhalb eines
eine Ansaugöffnung
und eine Abgabeöffnung
aufweisenden Kastens angeordnet. Die Ausbildung eines solchen das
Ventilatorrad aufnehmenden Kastens hat insbesondere den Vorteil,
daß die
vom Ventilatorrad im Betriebsfall erzeugte Strömung kanalisiert und über die in
dem Kasten ausgebildete Abgabeöffnung
zielgerichtet auf die mit der Druckkammeratmosphäre zu umströmenden Werkstücke gerichtet
werden kann. Darüber
hinaus bietet der Kasten für
das darin angeordnete Ventilatorrad einen Schutz vor ungewollten mechanischen
Einwirkungen, die beispielsweise beim Be- und/oder Entladen der
Druckkammer mit zu behandelnden Werkstücken entstehen können. So stellt
der Kasten insbesondere einen Schutz des Ventilatorrades vor mechanischen
Schlagbeanspruchungen dar.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der das
Ventilatorrad aufnehmende Kasten druckkammerseitig am druckfesten
Flansch angeordnet ist. In vorteilhafter Weise wird so eine separat
zu handhabende Baukomponente geschaffen, die in einfacher Weise
montiert bzw. demontiert werden kann.
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Um
darüber
hinaus eine weitere Montage- bzw. Demontagevereinfachung zu geben,
kann vorgesehen sein, daß die
mit dem druckfesten Flansch verschließbare Öffnung in der Druckkammer einen den
Durchmesser des Ventilatorrades übersteigenden
Durchmesser aufweist, so daß das
Ventilatorrad nach einer Lösung
der Flanschbefestigung durch die in der Druckkammer ausgebildete
und im Betriebsfall durch den druckfesten Flansch abgedeckte Öffnung nach
außerhalb
des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums in einfacher
Weise geführt
werden kann. Gemäß dieser
Ausgestaltungsform ist es in vorteilhafter Weise bei einer Demontage möglich, eine
solche von außerhalb
des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums vornehmen zu
können,
das heißt
es ist nicht erforderlich, in einem ersten Demontageschritt das
auf die Antriebswelle oder die Ventilatorradwelle einendseitig aufgesetzte
Ventilatorrad druckkammerseitig zu lösen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung anhand der Fign. Dabei zeigen:
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1 in
einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Anordnung
eines Antriebsmotors an einer Druckkammer in einer ersten Ausführungsform
und
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2 in
einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Anordnung
eines Antriebsmotors an einer Druckkammer in einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt
in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Anordnung
eines Antriebsmotors 5 für ein Ventilatorrad 4 an
der Druckkammerwand 3 einer Druckkammer 1.
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Die
Druckkammer 1 ist in 1 der besseren Übersicht
wegen nur ausschnittsweise schematisch dargestellt. Die Druckkammer 1 umfaßt eine
im Detail nicht weiter dargestellte Druckkammerwand 3, wobei
die Druckkammer 1 einen Volumenraum 2 umschließt.
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Die
Druckkammer 1 verfügt über eine
in 1 nicht näher
dargestellte Be- und Entladungsöffnung,
die mittels einer druckfesten Tür
verschließbar
ist. Über
die Be- und Entladungsöffnung können wärmezubehandelnde
Werkstücke
in die Druckkammer 1, das heißt in den von der Druckkammer 1 umschlossenen
Volumenraum 2 gegeben werden.
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Zwecks
Umwälzung
der im Betriebsfall innerhalb der Druckkammer 1 herrschenden
Druckkammeratmosphäre
ist innerhalb des von der Druckkammer 1 umschlossenen Volumenraums 2 in
an sich bekannter Weise ein Ventilatorrad 4 angeordnet. Das
Ventilatorrad 4 ist mittels eines Antriebsmotors 5 antreibbar,
welcher erfindungsgemäß außerhalb
des von der Druckkammer 1 umschlossenen Volumenraums 2 angeordnet
ist.
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Zur
Anordnung des Antriebsmotors 5 an der Druckkammer 1 dient
gemäß dem Ausführungsbeispiel
nach 1 ein druckfester Flansch 7, mittels dem
eine in der Druckkammerwand 3 ausgebildete Öffnung 6 druckfest
verschließbar
ist. Im montierten Zustand ist der druckfeste Flansch 7 mittels
einer in 1 nicht näher dargestellten Dichtung
gegenüber der
Druckkammerwand 3 der Druckkammer 1 abgedichtet.
Zur lösbaren
Anordnung des druckfesten Flansches 7 an der Druckkammerwand 3 der
Druckkammer 1 können
beispielsweise Schrauben dienen, die durch Bohrungen 19 des
Flansches 7 geführt
in Sacklochbohrungen 20 der Druckkammerwand 3 eingreifen.
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Der
druckfeste Flansch 7 verfügt über eine in der Darstellung
nach 1 nicht näher
zu erkennende Bohrung 25, durch die hindurch die Antriebswelle 9 des
Antriebsmotors 5 geführt
ist. Die Antriebswelle 9 dient im Ausführungsbeispiel nach 1 gleichzeitig
als Ventilatorradwelle 8. Auf die Antriebswelle 9 bzw.
die Ventilatorradwelle 8 ist einendseitig das Ventilatorrad 4 aufgesetzt,
wie dies aus 1 zu erkennen ist.
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Die
Antriebswelle 9 bzw. die Ventilatorradwelle 8 ist
gegenüber
der im druckfesten Flansch 7 ausgebildeten Bohrung 25 druckfest
abgedichtet, was mittels einer Dichtung 13 realisiert ist.
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Zur
druckfesten Anordnung der Dichtung 13 dient ein Aufsatz 14,
der druckkammerseitig am druckfesten Flansch 7 angeordnet
ist. Bevorzugterweise sind der druckfeste Flansch 7 und
der druckkammerseitig bzw. ventilatorradseitig an diesem angeordnete
Aufsatz 14 einstückig
ausgebildet.
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Die
die Antriebswelle 9 bzw. die Ventilatorradwelle 8 gegenüber der
im Flansch 7 ausgebildeten Bohrung 25 abdichtende
Dichtung 13 ist, wie 1 erkennen
läßt, druckkammerseitig
mit dem Aufsatz 14 verschraubt. Auf diese Weise wird eine dichte
und zugleich robuste Anordnung sichergestellt.
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Entgegen
der Darstellung nach 1 kann die in der Druckkammerwand 3 ausgebildete
und mit dem druckfesten Flansch 7 verschließbare Öffnung einen
Durchmesser aufweisen, der den Durchmesser des Ventilatorrades 4 übersteigt,
so daß das
Ventilatorrad 4 nach einem Lösen des druckfesten Flansches 7 von
außerhalb
der Druckkammer 1 durch die Öffnung 6 hindurch
aus dem von der Druckkammer 1 umschlossenen Volumenraum 2 nach
außen
geführt werden
kann.
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Eine
zweite Ausführungsform
nach der Erfindung zeigt in schematischer Darstellung 2.
Diese Ausführungsform
unterscheidet sich von der in 1 dargestellten
Ausführungsform
im wesentlichen dadurch, daß die
Ventilatorradwelle 8 nicht durch die Antriebswelle 9 des
Antriebsmotors 5 gebildet ist. Der Antriebsmotor 5 ist
im Vergleich zur Ausgestaltungsform nach 1 vielmehr
andernorts positioniert, wobei die Antriebswelle 9 des
Antriebsmotors 5 mittels eines Koppelelements in Form eines Zahnriemens 10 mit
der Ventilatorradwelle 8 in kraftübertragender Verbindung steht.
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Wie
aus 2 zu erkennen ist, ist der Antriebsmotor 5 auf
einem Gestell 21 angeordnet. Dieses Gestell 21 verfügt über Räder 22,
die auf einer Schienenstrecke 21 geführt sind, was es ermöglicht, den
Antriebsmotor 25 in Längsrichtung 24 relativ
zur Ventilatorradwelle 8 zu positionieren. Diese längsverschiebliche
Anordnung des Antriebsmotors 5 ermöglicht es, eine genaue Ausrichtung
des im weiteren noch beschriebenen Zahnriemens zu ermöglichen.
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Die
Antriebswelle 5 weist endseitig ein daran angeordnetes
Zahnrad 12 auf. In gleicher Weise verfügt auch die Ventilatorradwelle 8 endseitig über ein daran
angeordnetes Zahnrad 11. Die beiden Zahnräder 11 und 12 stehen
mittels eines Zahnriemens 10 in kraftübertragender Verbindung so
daß in
an sich bekannter Weise eine vom Antriebsmotor 5 erzeugte Drehbewegung
mittels des Zahnriemens 10 auf die Ventilatorradwelle 8 und
damit auf das Ventilatorrad 4 übertragen werden kann.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
nach 2 ist das Ventilatorrad 4 innerhalb eines
Kastens 16 angeordnet. Dieser Kasten 16 verfügt über eine Ansaugöffnung 17 sowie über eine
Abgabeöffnung 18.
Im Betriebsfall wird die innerhalb der Druckkammer 1 befindliche
Druckkammeratmosphäre
mittels des Ventilatorrades 4 umgewälzt, wobei die umzuwälzende Druckkammeratmosphäre über die
Ansaugöffnung 17 in
den Kasten 16 gelangt. Die über die Ansaugöffnung 17 angesogene
Druckkammeratmosphäre
wird über
die Abgabeöffnung 18 wieder abgegeben,
wobei die Abgabeöffnung 18 in
vorteilhafter Weise derart ausgestaltet und ausgerichtet ist, daß innerhalb
der Druckkammer 1 angeordnete Werkstücke zielgerichtet mit der mittels
des Ventilatorrades 4 umgewälzten Druckkammeratmosphäre umströmt werden.
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Die
Ventilatorradwelle 8 durchragt die im druckfesten Flansch 7 ausgebildete
Bohrung 25, und zwar unter Zwischenordnung eines entsprechenden Lagerkörpers 15.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist
der Lagerkörper 15 nach
Art einer Buchse ausgebildet, die druckkammerseitig druckfest am
Flansch 7 angeordnet ist. Der Lagerkörper 15 verfügt ein-
wie anderendseitig über
entsprechende Lager, beispielsweise Kugellager, mittels welcher
die Ventilatorradwelle 8 verdrehbar innerhalb des Lagerkörpers 15 angeordnet
ist.
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Zur
Abdichtung der Ventilatorradwelle 8 gegenüber dem
Lagerkörper 15 und
damit gegenüber der
im druckfesten Flansch 7 ausgebildeten Bohrung 25 dient
eine Dichtung 13, die im gezeigten Ausführungsbeispiel druckkammerseitig
mittels entsprechender Verschraubungen am Lagerkörper 15 befestigt
ist.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
des Antriebsmotors 15 außerhalb des von der Druckkammer 1 umschlossenen
Volumenraums 2, wie dies beispielhaft in den 1 und 2 dargestellt
ist, bietet den Vorteil, daß als
Antriebsmotoren 5 standardisierte Normalmotoren zum Einsatz
kommen können.
Die Verwendung von Spezialmotoren, wie dies bei den aus dem Stand
der Technik bekannten Druckkammern von Nöten ist, ist nicht erforderlich.
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- 1
- Druckkammer
- 2
- Volumenraum
- 3
- Druckkammerwand
- 4
- Ventilatorrad
- 5
- Antriebsmotor
- 6
- Öffnung
- 7
- Flansch
- 8
- Ventilatorradwelle
- 9
- Antriebswelle
- 10
- Zahnriemen
- 11
- Zahnrad
- 12
- Zahnrad
- 13
- Dichtung
- 14
- Aufsatz
- 15
- Lagerkörper
- 16
- Kasten
- 17
- Ansaugöffnung
- 18
- Abgabeöffnung
- 19
- Bohrung
- 20
- Sacklochbohrung
- 21
- Gestell
- 22
- Rad
- 23
- Schiene
- 24
- Längsrichtung
- 25
- Bohrung