DE2113287C3 - Absenk· und Transportvorrichtung für einen Mehrstationenvakuumofen zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Absenk- und Transportvorrichtung für einen Mehrstationenvakuumofen zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken, bestehend aus je einer in einem gemeinsamen vakuumdichten Gehäuse durch Bcschickungsklappen abgeschlossenen Heizkammer, einer Überführungskammer und einem unter der Überführungskammer angeordneten Ölabschrecktank.

Eine Vorrichtung dieses Typs ist aus der L)S-PS 41452 bekannt. Sie besteht aus einer Abwurfvorrichtung vermittels der die Werkstücke aus der Überführungskammer in den Ölabschrecktank gegeben werden, wobei zur Entnahme der abgekühlten Werkstücke der ölabschrecktank seitlich verfahren und. Abgesehen davon, daß beim Abwerfen die Werkstücke leicht beschädigt werden können, führt das seitliche Verfahren des Abschrecktankes zu erheblichen Dichtungsund Leistungsproblemen, da bei den Wärmebehandlung söfen dieses Typs aus metallurgischen Gründen die Heizkammer, die Überführungskammer und der Ölabschrecktank unter einem gemeinsamen Vakuum stehen.

Gemäß der US-PS 27 52 147 ist ein Wamiebi.handlungsofen bekannt, bei dem die Werkstücke aus der Überführungskammer in den Abschrecktank vermittels einer pneumatisch betriebenen Hebebühne bewegt werden, die nach dem Abkühlen die Werkstücke wieder in die Überführungskammer ziirücktransportiert, so daß die fertigen Werkstücke aus der Übcrführungskammer zugleich bei der Neubeschickung de:s Ofens leicht entnommen werden können, ledoch arbeitet dieser bekannte Ofen nicht unter den erschwerten Bedingungen eines Vakuums, so daß die pneumatischen An triebsaggregate der Hebebühne mit vertretbarem Auf wand außerhalb des Ofens und außerhalb des unmittel baren Strahlungsbereiches der Heizkammer angeord net sein können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ab senk- und Transportvorrichtung für einen Mehrstatio nenvakuumofen des vorgenannten Typs zu schaffer die störungsfrei und ohne Beeinträchtigung des Vaku

•ο ums arbeitet und vermittels der die Werkstücke scho nend zwischen der Überführungskammer und dem Ab schrecktank reversibel bewegt werden können.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist ge kennzeichnet durch eine Hebebühne, die durch einet

«$ mit dem Abschrecköl als Druckmedium betreibbarei im Abschrecktank unterhalb des ölspiegels angeordne ten hydraulischen Hubzylinder betätigbar ist. Auf diesi Weise werden mit den einfachsten und kostensparend sten Mitteln alle beim Einsetzen von Hebebühnen in

«> unmittelbaren Strahlungsbereich der Heizkammer unc unter Vakuum auftretenden Probleme gelöst. Die An triebsaggregate der Hebebühne sind gegen übcrmäßigf Temperaturbelastung geschützt, Undichtigkeiten ar den Antriebsaggregaten können ohne Nachteile ir Kauf genommen werden und dies obwohl die gesamt« Hebebühne unter Vakuumbedingungen arbeitet, und e; treten schließlich an den Antriebsaggregaten der He bebühne auch keine der im Vakuum gefürchteter Schmierprobleme auf.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfin dung wird die Absenkgeschwindigkeit der Hebebühne beim Durchtritt durch den Ölspiegel des Abschrecktan kes erhöht, indem über ein Steuerventil ein Teil de; Druckmediums aus dem Hubzylinder direkt in den Ab schrecktank abgelassen wird. Durch das schnelle Ab schrecken der wärmebehandelten Werkstücke is sichergestellt, daß die ungewöhnlich sauberen und blan ken Werkstückoberflächen beim Abschrecken nich verschmutzen. In einfachster Weise kann das Ablasser von Druckmedium aus dem Hubzylinder vermittele einer Kontaktschiene vorgenommen werden, die ar der Hebebühne senkrecht befestigt ist und sich mit die scr bewegt und die zeitlich kurz vor dem Erreichen de? Ölspiegels ein ortsfestes Steuerventil zum Ablassen de:

Druckmediums betätigt. Die Länge dieser Kontakt schiene entspricht im wesentlichen der Gesamthöhe der mit den Werkstücken beladenen Hebebühne, se daß nach dem Durchfahren des Ölspiegels die Hebe bühne wieder mit ihrer normalen Geschwindigkeit bc wegt wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbcispiel der Erfin dun«· an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. E: zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Mehr stationcn-Vakuumofen gemäß der Erfindung,

I- i g. 2 einen horizontalen Schnitt durch den Mehr stationen-Vakuumofcn der F i g. 1,

l-'ig 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Y 1 g. I F i g. 4 eine perspektivische Ansicht der Hubeinrich lung für die Hebebühne und der Rückzugseinrichtunf tür den Werkstückwagen, die den Wagen auf der He bebühne in verriegelter Stellung festhält,

Y i g. 5 in schcmatischer Darstellung die Hebebühne in der Abschreckzone sowie die Einrichtung, mit dei

die senkrechte Bewegung der Hebebühne innerh^lt der Abschreckzone gesteuert wird.

Der Vakuumofen gemäß der Erfindung ist in der F i g. 1, 2 und J dargestellt und wird mit dem Bezugszei

dien 10 bezeichnet. Wie in Fig.3 dargestellt, ist im bfengehäuse eine Vakuumleitung 11 befestigt, die mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe in Verbindung steht. Wie die F i g. 1 bis 3 zeigen, weist der Vakuumuien iO ein Gehäuse auf. das mil J2 bezeichnet ist und S durch einen rechteckigen Audenmantel 14 und einen runden Innenmantel 16 festgelegt ist, an denen eine Stirnwand 18 und eine Tür 20 befestigt sind, die abnehmbar ist Die Tür 20 ist auf Schienen quer zur Olenlängs-ichtung bewegbar. Die Doppelwandungen 14, 16 «o als auch die doppelwandig ausgebildete Tür sind durch ein Kühlmedium, z. B. Wasser, gekühlt.

Innerhalb des Gehäuses 12 und in der Nähe der Tür 20 ist eine Überführungszone 28 vorgesehen, in deren Nähe die Heizzone 30 liegt. Unterhalb der Oberfüh- IS rungszone 28 liegt die Abschreckzone 31. Wie am besten aus F i g. 1 hervorgeht, weist die Heizzone 30 eine aus flexiblem, isolierendem Graphit bestehende ummantelte Heizkammer 32 auf. Das Isoliermateria! ist in Schichten angeordnet. Innerhalb der Heizkammer 32 » ist eine Mehrzahl von rohrförmigen Widerstandsheizelementen 44 vorgesehen, die im Abstand voneinander angeordnet sind. Die rohrförmigen Heizelemente 44 sind aus einem flexiblen, gewebten Graphitmaterial hergestellt, wobei ihre Anschlüsse 46 fest mit Sammelschienen 48 verbunden sind. Innerhalb der Heizzone 30 sind an der Innenwand 16 des Gehäuses 12 mehrere im Abstand voneinander angeordnete Rollenhalte, ungen 54 vorgesehen, auf denen Rollen 56 gelagert sind. Die Rollen 56 sind zur Aufnahme eines Werkstüekwagens 72 vorgesehen, der während des Heizvorganges in das Ofengehäuse 12 eingeschoben wird.

Nach dem Abschluß des Heizzyklus und nachdem die Werkstücke aus der Heizkammer 32 herausgenommen worden sind, ist es wünschenswert, die Heizkammer in der Weise abzudichten, daß die darin enthaltene Wärme auch während des Abkühl- und des Abschreckvorganges erhalten bleibt. Zum Abdichten der Heizkammcr 32 ist eine Tür 60 vorgesehen, die schwenkbar an der Vorderwand 40 der Kammer 32 angebracht ist. Wie F i g. 1 zeigt, weist die Tür 60 ebenfalls eine Mehrzahl von Isolierschichten auf, die vorzugsweise aus Graphit bestehen.

Bei geöffneter Tür 20 wird ein Korb auf einen Werkstückwagen 72 gelegt, der in der Überführungszone 28 auf einer Hebebühne 74 angeordnet ist. Mittels der Hebebühne 74 ist der Werkstückwagen 72 in die Abschreckzone 31 bzw. den Abschrecktank 110 absenkbar. der mit seinem oberen Teil innerhalb eines Mantels 112 liegt, durch den dauernd ein Kühlmedium zirkuliert. Der Abschrecktank 110 befindet sich direkt unterhalb der Überführungszone 28. Eine Reinigung des Abschreckmediums und eine Unterstützung der Kühlung wird durch ein Durchrühren des Abschreckniediums erreicht, das durch einander gegenüberliegende Umwälzräder 114 und 116 erreicht wird, die innerhalb des Abschrecktanks 110 und in der Nähe der Seitenwände angeordnet sind.

Um die Hebebühne 74 zusammen mit dem darauf befindlichen Werkstückwagen 72 in senkrechter RkIitung /.u bewegen, wird eine hydraulische Hubeinrichtung verwendet, die nach F i g. I einen Zylinder 152 aufwcisi, der innerhalb des Abschrecktanks 110 auf einer I laltekonsole 154 angebracht ist. Innerhalb des Zylinders 152 sitzt teleskopariig ein Kolben 156, der ^ft5 seinerseits teleskopartig einen Kolben 158 aufnimmt. Am obersten Kolben 158 ist ein Kreuzkopf 160 angebracht, an dem im Abstand voneinander Kettenräder 162 und 164 befestigt sind. Am unteren Ende des Zylinders sind bei 168 und 169 Ketten 166 und 167 befestigt, die über die Kettenräder 162 und 164 geführt sind und mit Lenkern 170 verbunden sind, welche an: vorderen Rahmenteil !22 der Hebebühne 74 befestigt sind Fs ist zu erkennen, daß bei Betätigung der hydraulischen Hubeinrichtung die Kolben 156 und 158 in senkrechter Richtung nach oben bewegt werden und die Ketten 166 und 167 betätigen, die die Hebebühne 74 in entsprechender Richtung bewegen. Da sich die Einrichtung bei Drehung der Kettenräder am Kreuzkopf 160 in senkrechter Richtung bewegt, wird eine Übersetzung der Bewegung der Hebebühne 74 im Verhältnis 2 : 1 erzielt. Da die Hebebühne 74 über Führungszapfen 148 und 150 innerhalb von Führungsschienen 144 und 146 läuft, muß bei Betätigung der hydraulischen Hubeinrichtung die Hebebühne 74 einen vorbestimmten senkrechten Weg zwischen der Überführungszone 28 und der Abschreckzone 31 zurücklegen. Als Medium zum Betätigen der Hubeinrichtung wird das im Abschrecktank 110 befindliche Abschrecköl verwendet.

Während des Abschreckvorganges und bei Bewegung der Hebebühne 74 in die Abschreckzone 31 ist es wichtig, daß die Hebebühne 74 und die darauf befindlichen Gegenstände schnell in die Abschreckflüssigkeit abgesenkt werden. Jedoch kann die Hebebühne 74 auch nicht zu schnell aus ihrer obersten Stellung nach unten bewegt werden, da sonst ein Spritzen erfolgt, das das Ofeninnere verschmutzt. Wie bei der Erläuterung des Betriebes des Ofens noch beschrieben wird, ist ein besonderes Steuersystem vorgesehen, mit dem die Hebebühne langsam bis gerade oberhalb des Spiegels der Abschreckflüssigkeit abgesenkt wird, worauf dann die Bühne schnell in die Flüssigkeit hineinbewegt wird. Diese Steuereinrichtung weist einen Betätigungsarm 202 auf, der an der Hebebühne angebracht ist und ein Beiätigungsglied eines Steuerventils betätigen kann, um die Steuerung zu bewirken, die die gewünschte Bewegung der Hebebühne hervorruft.

Früher hatte man die Gehäuse von Vakuumöfen üblicherweise aus rostfreiem Stahl hergestellt, der bei größeren Einrichtungen verhältnismäßig teuer ist. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung von rostfreiem Stahl für das Ofengehäuse dadurch vermieden, daß der Innenmantel 16 des Gehäuses aus unlegiertem Stahl hergestellt ist, auf dessen Außenfläche ein dünner Kunststoffüberzug aus Polytetrafluorethylen aufgebracht ist. Ein Schutz, der Wandung 16 des Vakuiimbehälters wird außerdem durch Zusatz von Korrosionsschiitzmiueln zur umlaufenden Kühlflüssigkeit mit erreicht. Außerdem wird durch die Verwendung eines Wärmetauschers im Kühlsystem die korrodierende Wirkung des Kühlmediums auf den Innenmantel verringert. Wenn es gewünscht wird, kann auch der Außenmantel 14 aus einem unlegierten Stahl gefertigt sein.

Es soll jetzt die Wirkungsweise der Einrichtung im einzelnen erläutert werden. Zum Betrieb des oben erläuterten Ofens 10 wird zunächst das Werkstück oder werden die Werkslücke in einen geeigneten Korb oder einen Aufnahmebehälter gelegt und dann auf einen nicht dargestellten Überführungstisch gebracht, der sich außerhalb des Ofens befindet. Bei offener Tür 2C wird dann der Überfüliiungstisch in die Nähe der Tut gerollt, und der Korb und das Werkstück werden aul den Werkslückwagen 72 überführt, der sich auf der He bebühne 74 in der Überführungszone 28 befindet. Dei Werkstückwagen 72 wird dann in die Heizzone 30 be

wegt, in der der Korb und die der Wärmebehandlung zu unterziehenden Werkstücke innerhalb der Heizkammer 32 abgelegt werden. Nach dem Schließen und Abdichten der Tür wird der Ofen für den Heizzyklus evakuiert. Da die Überführungszone 28, die Heizzone 30 und die Abschreckzone 31, 76, 110 sämtlich in offener Verbindung miteinander stehen, werden sämtliche Zonen durch die Pumpeinrichtung während des Heizzyklus evakuiert. Anschließend wird das Pumpenventil, das den Ofen und die Vakuumpumpe miteinander verbindet, geschlossen. Der Ofen wird dann mit Stickstoff bis zu einem gewünschten Unterdruck — vorzugsweise bis etwa 305 mm Hg — aufgefüllt, und die Umwälzräder Π4, 116, mit denen das Öl in Umlauf gebracht wird, werden betätigt. Wenn in der Überführungskammer 28 der gewünschte Druck erreicht ist, wird der Steuerzylinder für die Tür 60 betätigt, so daß die Tür in die offene Stellung bewegt wird, die in F i g. 1 dargestellt ist. Der Werkstückwagen 72 wird zusammen mit dem darauf befindlichen Korb in die Überführungszone 28 zurückgezogen. Die Tür 60 wird jetzt in die geschlossene Stellung zurückbewegt, und die Einrichtung ist für das Abschrecken der Gegenstände bereit. In F i g. 5 ist schematisch die Einrichtung dargestellt, mit der die hydraulische Hubeinrichtung sowie die Bewegung der Hebebühne 74 während des Abschreckens gesteuert wird. Wenn der Werkstückwagen 72 die Überfiihrungszone erreicht hat und auf der Hebebühne liegt, wird ein 3-Wege-Magnetventil 228 mit Strom versorgt und bringt den Betätigungsteil des Hubzylinders 152 in Verbindung mit dem Inneren des Abschrecktankes 31, 76, 110 über die Leitungen 230, 232, 234 und 236. Bei Austreten des Hydraulikmediums aus dem Zylinder in den Abschrecktank 31, 76,110, senkt sich die Hebebühne 74 langsam nach unten. Wie bereits erwähnt, ist es wünsehenswert, die wärmebehandelten Gegenstände sehr schnell durch die Oberfläche der Abschreckflüssigkeit hindurch zu bewegen, um dadurch ein schnelles Abschrecken zu erreichen und dabei zugleich die Verdampfung des Abschreckmediums zu vermindern. Zu diesem Zweck bewegt sich der Betätigungsarm 202 in Eingriff mit dem Betätigungselement des Steuerventils

238. Das Steuerventil 238 wird dann über eine Leitung 240 in Verbindung mit der Leitung 234 gebracht. Das Betätigungsmedium, das aus dem Zylinder 152 durch die Leitung 236 in den Abschrecktank 110 austritt, kann jetzt weiterhin in den Tank über die Leitung 240, das Ventil 238 und ein Abblasventil 242 gelangen. Die Hebebühne 74 tritt dann schnell durch die Oberfläche des Abschreckmediums und sinkt in den Abschrecktank 31, 76, 110 hinunter. Wenn der Betätigungsarm 202 über das Betätigungselement des Ventils hinweggeht, wird das Ventil 238 erneut geschlossen und verhindert, daß das Betätigungsmedium in den Abschrecktank 31, 76, 110 austritt. Die Hebebühne 74 sinkt dann langsam ohne unzulässige Stöße bis zum Boden des Abschrecktanks 31, 76, 110 herunter, bis zum Ende der Führungsschienen 144 und 146.

Nach einem vorbestimmten Zeitraum zum Abschrekken der Gegenstände in den Abschrecktank 31, 76, 110 wird das 3-Wege-Magnetventil 228 automalisch wieder mit Strom versorgt und bringt den Auslaß einer Pumpe 246, die mechanisch mit einem luftbetätigten Motor 244 verbunden ist, in Verbindung mit der Leitung 232. Das Betätigungsmediuni wird jetzt aus dem Abschrecktank 31, 76, 110 in den Zylinder 152 über die Leitung 236, das Steuerventil 250, die Leitung 252, die Auslaßleitung 254 und die Leitung 232 gefördert. Da die Pumpe 246 das Medium durch die Leitungen 236 und 252 ansaugt und weil der gesamte Druck im Abschrecktank die Versorgung der Pumpe sicherstellt, tritt das Medium nicht in die Leitung 240 oder das Ventil 238 ein, wenn der Betätigungsarm 202 am Ventilclement des Ventils 238 bei Aufwärtsbewegung der Hebebühne zur Anlage kommt. Wenn das Betätigungsmedium in die Leitung 232 und in den unteren Teil des Zylinders 152 eintritt, wird die hydraulische Hubeinrichtung nach oben bewegt und gelangt in die Überführungszone 28. Weiterhin ist noch ein Ablaßventil 256 vorgesehen, mit dem eine Leitung 258 verbunden ist, die mit dem Inneren des Abschrecktanks 31, 76, 110 in Verbindung steht, um nach Wunsch das Hydrauliksystem entleeren zu können, in die Übcrführungszonc 28 kann ein Kühlgas eingeleitet werden, das über ein Kühlgebläse 260 umgewälzt wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Absenk- und Transportvorrichtung für einen Mehrstationenvakuumofen zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken, bestehend aus je einer in einem gemeinsamen vakuumdichten Gehäuse durch Beschickungsklappen abgeschlossenen Heizkammer, einer Überführungskammer und einem unter der Oberführungskammer angeordneten ölabschrecktank, gekennzeichnet durch eine Hebebühne (74), die durch einen mit dem Abschrecköl als Druckmedium betreibbaren im Ölabschrecktank (31, 76, 110) unterhalb des ölspiegels angeordneten hydraulischen Hubzylinder (152) betätigbar ist.

2 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absenkgeschwindigkeit der Hebe bühne (74) zur Erzielung einer hohen Durchirittsge- schwindigkeit der Werkstücke durch den Ölspiegel vermittels einer Vorrichtung (202, 228, 238) steuerbar ist, wobei zur Erhöhung der Abschreckgeschwindigkeit über ein Steuerventil (238) Druckmedium aus dem Hubzylinder (152) in den Ölabschrecktank (31) austritt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Hebebühne (74) eine senkrecht angeordnete Kontaktschiene (202) befestigt ist, deren Länge im wesentlichen der Gesamthöhe der mit den Werkstücken beladenen Hebebühne entsprich! und vermittels der kurz vor dem Erreichen des Ölspiegels das ortsfeste Steuerventil (238) betätigbar ist.