DE2220122A1

DE2220122A1 - Heizgerät mit herausnehmbaren Heizelementen und Hitzeschilden

Info

Publication number: DE2220122A1
Application number: DE19722220122
Authority: DE
Inventors: Loves Park 111. Bielefelds Irvin P. (V.StA.)
Original assignee: Alco Standard Corp Valley Forge Pa VSta
Current assignee: ABAR IPSEN INDUSTRIES FEASTERVILLE PA US
Priority date: 1971-05-06
Filing date: 1972-04-25
Publication date: 1972-11-16
Also published as: US3697725A; DE2220122C3; JPS5213164B1; DE2220122B2; AU446487B2; GB1331214A; AU4075972A; CA947068A

Description

Patentanmeldung

ALCO STANDARD CORPORATION, 1 Indian Lane, Valley Forge,

Pennsylvania, U.S.A.

Heizgerät rait herausnehmbaren

Heizelementen und Hitzeschilden

Die Erfindung betrifft einen Ofen zur Erhitzung von Werkstücken und zwar einen Ofen der Art, welche einen eine Kammer bestimmenden Behälter aufweist, in dem die Werkstücke erhitzt werden. In einem solchen Ofen sind Wärmestrahlungselemente zur Stei-gerung der Temperatur der Werkstücke in der Kammer angeordnet und liegen längs Hitzeschilden zur Konzentration der Strahlungswärme auf die Werkstücke und Einschränkung von Wärmeverlusten durch die Wände des Behälters.

Der Erfindung liegt allgemein die Aufgabe zugrunde, einen neuen und verbesserten Ofen der vorstehend genannten Art zu schaffen, bei welchem die Heizelemente und Hitzeschilde schneller und leichter gereinigt und gewartet werden können als das bislang bei vorbekannten öfen der gleichen allgemeinen Art möglich war. Eine damit in Zusammenhang stehende Aufgabe ist es, einen Ofen zu schaffen, der im Falle einer fehlerhaften Funktion der Heizelemente und erforderlichen Reparatur oder Austausch einer geringeren Stillstandzeit ausgesetzt ist.

Der Erfindung liegt die speziellere Aufgabe zugrunde, dies durch die einzigartige Konstruktion der Heizelemente und Hitzeschilde als Patroneneinheit zu erzielen, die schnell

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ORlGlNAL INSPECTED

aus dem Behälter herausgezogen und in eine Reinigungslösung getaucht werden kann, um von den Heizelementen und ' Hitzeschilden die angesammtelten Verunreinigungen zu entfernen. Wenn die Heizelemente umfangreiche Reparaturen benötigen oder ein Austausch erforderlich ist, kann darüber hinaus die Patrone aus dem Behälter herausgenommen und durch eine andere Patrone ersetzt werden, selbst wenn sich der Ofen noch nicht vollständig abgekühlt hat.· Das ermöglicht eine schnelle Wiederaufnahme des Betriebs des Ofens, der auch während der Wartung der Heizelemente aufrechterhalten werden kann.

Erfindungsgemäß ist ein Ofen zum Erhitzen von Werkstücken vorgesehen, der einen Behälter mit einer Anzahl von Wänden aufweist, die eine Kammer für die Werkstücke und Ein- und Auslässe in ihren Enden bestimmen, um die Bewegung der Werkstücke in ein Ende der Kammer und aus dem anderen Ende der Kammer zu ermöglichen. Dabei ist der Ofen gekennzeichnet durch eine öffnung in der oberen Wand des Behäfcers, eine Abdeckung, die auf dem Behälter abgestützt ist und die öffnung abschließt, eine Anzahl von/Heizelementen, die von der/strahlenden Abdeckung herabhängen und in der Kammer zur Erhitzung der Werkstücke in der Kammer angeordnet sind, Hitzeschilde, die von der Abdeckung herabhängen und in der Kammer zur Konzentration der Hitze von den Heizelementen auf die Werkstücke und Einschränkung von Wärmeverlust durch die Wände angeordnet sind, und Mittel, welche die Abdeckung mit dem Behälter lösbar verbinden, so daß die Heizelemente und Hitzeschilde aus der Kammer als Einheit verbunden mit der Abnahme der Abdeckung von dem Behälter herausgezogen werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die zugehörigen Abbildungen beschriebent

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Pig. 1 ist eine teilweise auseinandergezogene Ansicht eines erfindungsgemäßen Ofens;

Fig. 2 ist ein bruchstückartiger Querschnitt durch eine der Patronen und zeigt einen Teil eines Trägers für die Werkstücke;

Fig. 3 ist ein in Längsrichtung verlaufender Querschnitt senkrecht durch den in Fig. 1 dargestellten Ofen und auf einer Schnittlinie, die von der Mitte des Ofens in Längsrichtung nach- außen verläuft, während die Schnittlinie längs des Ofens von links nach rechts verläuft;

Fig. 4 ist ein vergrößerter bruchstückartiger Querschnitt im wesentlichen auf Linie 4-4 von Fig. 3, und

Fig. 5 ist eine Ansicht ähnlich wie Fig. 4 und zeigt die Patrone teilweise aus dem Behälter herausgenommen.

Wie in den Abbildungen gezeigt ist, besteht die Erfindung in einem Ofen Io, in dem metallische Werkstücke (Fig. 1) unter Vakuum erhitzt werden, um die Bildung von Oxyden auf den Oberflächen der Werkstücke während des Erhitzens zu vermeiden. Die Werkstücke können beispielsweise Aluminiumteile aufweisen, die im Ofen verlötet werden, wobei im Ofen eine Magnesiummenge verdampft, um das Verlöten ohne die Verwendung eines SchreizrnitteIs zu ermöglichen.

Im vorliegenden Fall sind die Werkstücke 11 in Trägern 13 (Fig. 1) angeordnet, die einzeln und hintereinander in den Ofen gefördert werden, wobei jeder Träger nacheinander in

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hintereinander angeordnete identische Heiζkammern 14 (Fig. 3 und 4) eingeschoben und periodisch angehalten v/ird. Die Träger gleichen den ausführlich in der gleichfalls schwebenden Anmeldung Nr. P 2117398.8 beschriebenen Trägern und jeder weist einen rechtwinkligen fensterähnlichen Rahmen 15 (Fig. 1) auf, der ein oder mehrere Regale 16 trägt, auf denen die Werkstücke angeordnet sind. Abschirmungspakete 17 (Fig. 2) sind an der führenden und nachfolgenden, und oberen und unteren Seite jedes Trägers angebracht, und wie in der vorstehend genannten Patentanmeldung näher ausgeführt ist, unterstützen sie ein schnelles und gleichmäßiges Erhitzen der Werkstücke, wenn diese sich in den Kammern befinden.

Vor und während des Einschiebens in die erste Heizkammer hängt jeder Träger 13 an einer oberen Schiene 19 (Fig. 1), die in einer nicht gezeigten Ladekaramer angeordnet ist, die sich am linken Ende der ersten Heizkammer befindet. Um die Träger an der Schiene aufzuhängen, sind mehrere Aufhänger 2o (Fig. 2) an der Oberseite jedes Trägers angebracht und weisen horizontal verlaufende Wellen 21 auf, die kleine Rollen 23 lagern, die auf der Schiene laufen.

Die drei I-ELzkammern 14 sind in drei untereinander verbundenen Behältern 24 (Fig. 3) bestimmt, die rechtwinkligen Querschnitt haben und miteinander durch offene Durchgänge 25 an den Enden des mittleren Behälters in Verbindung sind. Eine nicht gezeigte Vakuumpumpe ist mit dem mittleren Behälter verbunden und stell-t ein großes Vakuum in den Heizkammern her. Diese können durch Türen 26 fest abgedichtet sein, die in Türgliedern 27 angeordnet sind, die sich an den äußeren Enden der zweiendigen Behälter befinden, wobei die Türen so angeordnet sind, daß sie Durchgänge in den endseitigen Behältern schließen.

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Die Werkstücke 11 v/erden in jeder Kanuner 14 mittels Strahlungswärme durch als Widerstände ausgebildete und in der Kammer angeordnete elektrische Heizelemente 29 (Fig. 3 und 4) erhitzt. Um die Wärme von den Heizelementen auf die Werkstücke zu konzentrieren und Wärmeverluste durch die Wände des Behälters 24 zu verringern, sind in jeder Kammer Hitzeschilde/angeordnet und begrenzen die Strahlungswärme /~3o auf den Bereich der Werkstücke.

Nach einem ersten Merkmal der Erfindung sind die Heizelemente 29 und Hitzeschilde 3o in jedem Behälter 24 als Patroneneinheit 31 (Fig. 1 und 5) ausgebildet, die schnell und leicht aus dem Behälter herausgezogen werden kann, um eine Reinigung und Reparatur der Heizelemente und Hitzeschilde zu ermöglichen. Darüber hinaus kann bei erforderlicher umfangreicher Wartung der Heizelemente eine Ersatzpatrone anstelle der zu wartenden Patrone in den Behälter eingesetzt v/erden, so daß ein fortlaufender Betrieb des Ofens Io während der Wartungszeit gewährleistet ist.

Insbesondere weist jede Patrone 31 eine Hauptauflage auf, die hier vorteilhaft aus einer oberen Abdeckplatte 33 (Fig· 1) besteht, die so bemessen und geformt ist, daß sie eine in der oberen Wand 35 jedes Behälters 24 ausgebildete große rechtwinklige Öffnung 34 abschließt. Die Abdeckung _: 33 liegt auf der oberen Wand 35 auf und ist mit dieser lösbar durch eine Reihe von Bolzen 36 (Fig. 2) verbunden, die dazu dienen, die Abdeckung fest gegen/Bichtungs- /eine manschette 37 zu ziehen, die an der oberen Wand befestigt . ist. . . . .

Wie am deutlichsten in Fig. 4 gezeigt ist, sind zwei hochkantige Platten 39 starr an entgegengesetzten Seitenrandteilen jeder Abdeckung 33 befestigt und in der Kammer 14 an den Seitenwänden des Behälters 24 angeordnet. Die Hitzeschilde 3o zur Konzentration der Strahlungswärme auf die Werkstücke 11 sind an den Seitenplatten 39 befestigt

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und weisen hier eine Anzahl von nebeneinanderliegenden Blechen aus hitzebeständigem Reflexionsmaterial, beispielsweise Inconel oder einer anderen Nickel-Eisen-Legierung auf. Die Bleche sind in geeigneter Weise miteinander verbunden und werden durch wärmeisolierte Befestigungsmittel 4o in Abstand gehalten, die ebenfalls dazu dienen, die Bleche an den Seitenplatten anzubringen. Die Bleche sind vorzugsweise in jedem Behälter 24 so angeordnet, daß sie eine abschirmende Umkleidung rechtwinkligen Querschnitts mit einem offenen Durchgang bilden, der die Bewegung der Werkstückträger 13 durch den Behälter ermöglicht. Jeder der Schilde 3o weist aufrechte Seitenabschnitte 41 (Fig. 4) auf, die längs der Platten 39 und Seitenwände des Behälters 24 angeordnet sind, ferner einen unteren Abschnitt 43 dicht an der unteren Wand des Behälters, und obere Abschnitte 44, die über den Trägern 13 angeordnet sind.

Im vorliegenden Fall haben die Heizelemente 29 die Form von senkrecht verlaufenden und horizontal in Abstand angeordneten Stäben , die von den Innenseiten der Seitenabschnitte 41 der Schilde 3o in Abstand und zwischen den Seitenabschnitten und den Trägern 13 angeordnet sind, wobei mehrere Heizstäbe in jeder Kammer 14 vorgesehen sind, (Fig. 3 und 4). Am oberen und unteren Ende sind die Heizstäbe 29 in jeder Kammer körperlich und elektrisch mit den oberen und unteren horizontal verlaufenden Stromzuführungsschienen 47 verbunden, die kurz vor den Durchgängen 25 enden. Jede obere Stromzuführungsschiene hängt an leitenden Aufhängern 49, die durch die oberen Abschnitte 44 der Schilde 3o nach oben ragen und starr mit elektrischen Klemmen 5o verbunden sind, die an der oberen Abedeckung 33 angebracht sind und mit einer Spannungsquelle zur Erregung der Heizstäbe 29 über die Stromzuführungsschienen 4.7 verbunden sind. Nichtleitende Buchsen 51 (Fig. 4) sind Über die Aufhänger 49 geschoben und isolieren diese elektrisch gegenüber den oberen Abschnitten 44 der Schilde 3o.

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Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß die Heizstäbe 29 und Hitzeschilde 3o in jedem Behälter nur an der oberen Abdeckung 33 aufgehängt sind und keine Verbindung mit den Seitenwänden des Behälters haben. Wie in Fig* 5 gezeigt ist, sind die Heizstäbe, die Hitzeschilde und die Seitenplatten 39 innerhalb der Ränder der öffnung 34 in der oberen Wand 35 des Behälters angeordnet. Durch Lösen der die Abdeckung mit dem Behälter verbindenden Bolzen 36 kann also die Abdeckung vom Behälter entfernt werden und danach können die Heizstäbe und die Hitzeschilde als Einheit durch die obere öffnung 34 (siehe Fig. 1 und 5) aus dem Behälter herausgezogen werden» Wenn die Heizstäbe und Hitzeschilde als leicht herausnehmbare Patroneneinheit 31 ausgebildet sind, ist es ziemlich einfach, zu den Heizstäben zwecks Reparatur Zugang zu erlangen. Darüber hinaus kann die Patrone 31 einfach aus dem Behälter 24 herausgezogen und in ein Bad aus Reinigungslösung getaucht werden, um Magnesiumablagerungen und anderes auf den Heizstäben und den Hitzeschilden bei Betrieb angesammeltes Fremdmaterial zu entfernen. Gewöhnlich werden·die Patronen von einer obenliegenden Hebevorrichtung oder einem Hubkarren gehandhabt und in die Reinigungslösung auf eine Tiefe eingetaucht, die annähernd mit den oberen Flächen der oberen Abschnitte 44 der Hitzeschilde eben ist.

Ein weiterer sich aus der Konstruktion der Heizstäbe 29 und Hitzeschilde 3o afc Patimeneinheit 31 ergebender wichtiger Vorteil besteht darin, daß die Patrone aus dem Behälter herausgenommen und durch eine Ersatzpatrone im Falle zeitraubender Reparaturen oder anderer erforderlicher Wartung ausgewechselt werden kann. Der Ofen Io ist also einer geringeren Stillstandzeit ausgesetzt, und darüber hinaus braucht man nicht das vollständige Abkühlen des Ofens abzuwarten, bevor die Patrone geschaltet wird, und daher ist nur eine verhältnismäßig kurze Unterbrechung beim Betrieb des Ofens während der Umschaltung erforderlich.

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Die Erfindung sieht ferner einen Antriebsmechanismus 60 in jeder Patrone 31 vor, um die Träger 13 in und aus jedem Behälter 24 auf einer Schiene 61 (Fig. 4) zu fördern, die im Behälter angeordnet und an der Unterseite der Abdeckplatte befestigt ist. In.diesem Fall v/eist jeder Antriebsmechanismus eine Endloskette 63 (Fig. 2) auf, die um Kettenräder 64 und 65 gezogen ist, die an Wellen 66 und 67 befestigt sind, die mittels Winkeln 69, die von der Abdeckung/herabhängen, /~33 gelagert sind. Die Kette trägt ein Paar von in Abstand angeordneten Anschlägen 7o, die so angeordnet sind, daß sie nacheinander an verschiedenen Wellen 21 auf den Trägern eingreifen, während die Kette von einem Motor 71 angetrieben wird. Jedesmal, wenn einer der Motoren erregt wird, bewegt einer der Anschläge 7o auf der zugeordneten Kette 63 den Träger weiter, bis dieser von einem der Anschläge an der Kette im nachfolgenden Behälter 24 aufgenommen wird.

Vorteilhaft liegt jeder Antriebsmotor 71 auf der Oberseite der zugehörigen Abdeckung 33 auf, so daß er gegen Hitze in der Kammer 14 geschützt ist, und ein Eintauchen des Motors in die Reinigungslösung vermieden wird, wenn der untere Endteil der Patrone 31 in die Lösung eingetaucht wird, um die Heizelemente 29 und Hitzeschilde 3o zu reinigen. Ein auf der Abdeckung angebrachtes Getriebegehäuse 73 (Fig. 2) verbindet den Motor mit einer senkrechten Welle 74, welche durch de Abdeckung verläuft und über Kegelgetriebe mit der Welle 67 verbunden ist, um das Kettenrad 65 zu drehen und die Kette 63 anzutreiben, wenn der Motor erregt ist.

Bei Einbau des Antriebsmechanismus 60 in die Patrone 31 ist ein leichter Zugang zum Antriebsmechanismus möglich, wenn die Patrone aus dem Behälter 24 entfernt wird. Es ist also verhältnismäßig einfach, den Antriebsmechanismus wie auch die Heizelemente 29 und Hitzeschilde 3o zu warten.

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Claims

Patentansprüche

Ofen zur Erhitzung von Werkstücken mit einem Behälter, welcher eine Anzahl von Wänden aufweist, die eine Werkstückkammer und Ein- und Auslässe in ihren Enden bestimmen, um die Bewegung der Werkstücke in ein Ende der Kammer und aus dem anderen Ende der Kammer zu ermöglichen,
gekennzeichnet,

durch eine öffnung (34) in der oberen Wand (35) des Behälters (24), eine Abdeckung (33), die auf dem Behälter abgestützt ist und die öffnung abschließt, eine Anzahl von strahlenden Heizelementen (29), die von der Abdeckung (33) herabhängen und in der Kammer (14) zur Erhitzung der Werkstücke (11) in der Kammer angeordnet sind, Hitzeschilde (3o), die von der Abdeckung (33) herabhängen und in der Kammer (14) zur Konzentration der Hitze von den Heizelemente η (29) auf die Werkstücke (11) und Einschränkung von Wärmeverlust durch die Wände angeordnet sind, und Mittel (36), welche die Abdeckung (33) mit dem Behälter (24) lösbar verbinden, so daß die Heizelemente (29) und Hitzeschilde (3o) aus der Kammer (14) als Einheit verbunden mit der Abnahme der Abdeckung (33) von dem Behälter (24) herausgezogen werden können»
2. Ofen nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Hitzeschilde (3o) in Abstand angeordnete und nebeneinanderliegende Bleche aus hitzebeständigem Reflexionsmaterial aufweisen, die so angeordnet sind, daß sie längliche Kanäle allgemein rechtwinkligen Querschnitts bestimmen, die in der Kammer (14) angeordnet und mit dem Durchgängen (25) ausgerichtet sind.

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3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet

durch Träger (13) zur Abstützung der Werkstücke (11 in der Kammer (14) während des Erhitzens, und einen Antriebsmechanismus (6o) zum Fördern der Träger (13) in die und aus der Kammer (14), wobei sich der Antriebsmechanismus (6o) auf der Abdeckung (33) abstützt und als Einheit mit der Abdeckung 33), den Heizelementen (29) und den Hitzeschilden (3o) vom Behälter (24) abnehmbar ist.
4. Ofen nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Antriebsmechanismus (6o) einen Motor (71) aufweist, der sich auf der Oberseite der Abdeckung (33) abstützt, eine Trägervorschubvorrichtung, die unter der Abdeckung (33) angeordnet ist und von dieser getragen wird, und Mittel (73), welche durch die Abdeckung (33) ragen, und den Motor (71) mit der Trägervorschubvorrichtung zum Betrieb verbinden.

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