DE2220122B2 - Ofenanlage zur Erhitzung von Werkstücken - Google Patents
Ofenanlage zur Erhitzung von WerkstückenInfo
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Description
40
Die Erfindung betrifft eine Ofenanlage zur Erhitzung von Werkstücken, bestehend aus einem länglichen Behälter
mit Seitenwänden und einem Boden, sowie Ein- und Auslässen an den Enden für den Werkstückdurchsatz,
wobei der Behälter mindestens eine Heizkammer aufweist.
Durch die USA.-Patentschrift 2 688 685 ist eine Ofenanlage zur Erhitzung von Werkstücken mit mindestens
einer Heizkammer bekanntgeworden, bei der die Heizkammer als Hitzeschilde ausgebildete Seitenteile.
Heizelemente, ein Bodenteil, eine verschließende Abdeckung mit Luftzuführungs- und Luftabführungsmitteln
und an den Einden Ein- und Auslässe besitzt, sowie SS eine Leiteinrichtung, an der die zu erhitzenden Werkstücke
durch die Heizkammer transportiert werden. Dabei ist die Heizkammer so ausgebildet, daß ein möglichst
gleichmäßiger Wärmeübergang durch Strahlung und durch Konvektion auf die Werkstücke erfolgt. Die
Heizelemente sind dazu mit entsprechend geformten Hitzeschilden an den Seitenteilen versehen. Die Seitenteile
sind an der Rahmenstruktur des Ofens über scherenartige Glieder befestigt und können dadurch jeweils
einzeln zu Wartungszwecken oder auch bei Einwirkung von plötzlich ansteigendem Innendruck
herausgeklappt werden. Dabei ist die Einrichtung so getroffen, daß gleichzeitig mit dem Herausklappen
auch die elektrischen Verbindungen zu den Heizelementen unterbrochen werden.
Die Anordnung ist für Werkstücke vorgesehen, die in Luft erhitzt werden können, so daß eine Selbstreinigung
der Heizelemente und Hitzeschilde erfolgt. Außerdem kann durch die besondere Anordnung der
Seitenteile, die in genormten Größen hergestellt werden, auch erreicht werden, daß diese Teile unmittelbar
zugänglich werden. Die ganze Einrichtung ist jedoch bei Ofenanlagen, die unter Vakuum oder einer
Schutzgasatmosphäre betrieben werden sollen, nicht ohne weiteres brauchbar. Für das Arbeiten unter Vakuum
sind die Heizkammern nicht dicht genug, und beim Arbeiten unter einer Schutzgasatmosphäre entfällt der
vorerwähnte Selbstreinigungseffekt der Hitzeschilde und Heizelemente. Für eine laufende Überwachung
und Wartung der Hitzeschilde und Heizelemente ist aber die feste Verbindung der Seitenteile mit der
Rahmenstruktur der Ofenanlage nachteilhaft
Aus der USA.-Patentschrift 2 522 558 ist ein Kochbehälter
zur Erhitzung von Wasser bekanntgeworden, der luftdicht, aber lösbar mit einem Deckel verschließbar
ist. Der Deckel trägt eine davon herabhängende Heizung in Gestalt eines in einen Ringraum eingeschlossenen
und mit einer Stromzuführung verbundenen Heizelement, das in den Innenraum des Kochbehälters hineinragt.
Der Deckel und der Kochbehälter sind bei dieser Einrichtung in gewissem Umfang druckdicht verbunden;
die Heizelemente sind in einen mit dem Deckel verbundenen Ringraum eingeschlossen und kommen
nicht unmittelbar mit dem zu beheizenden Material bzw. der dieses Material umgebenden Atmosphäre in
Berührung, so daß eine besondere Überwachung und Wartung für das Heizelement nicht vorgesehen zu werden
braucht.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Heizkammeranordnung bei
einer Ofenanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die zu Überwachungs- und Wartungszwecken und
zum Austausch fehlerhafter Heizelemente in möglichst kurzer Zeit eingerichtet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jede Heizkammer als Decke eine druckdichte und
lösbare Abdeckung aufweist, an welcher eine Anzahl von strahlenden Heizelementen, sowie Hitzeschilden
herabhängend und unter Ausbildung einer Baueinheit befestigt sind.
Bei einer solchen Einrichtung der Heizkammer kann durch Ablösung der Abdeckung die gesamte Baueinheit
mit den Heizelementen und den Hitzeschilden als Ganzes aus dem Behälter herausgezogen und in eine Reinigungsflüssigkeit
eingetaucht wrrden, wodurch die Verunreinigungen entfernt werden, die sich auf den Heizelementen
und Hitzeschilden angesammelt haben. Auch eine Reparatur oder ein Austausch der Heizelemente
ist auf diese Weise sehr einfach und vor vollständiger Abkühlung der Ofenanlage möglich. Insgesamt
wird durch diese Einrichtung die für Wartungsund Reparaturzwecke benötigte Zeit auf ein Minimum
reduziert, so daß die betrieblichen Stillstandszeiten der Ofenanlage wesentlich kleiner gehalten werden können
als dies bei den bekannten Ofenanlagen möglich war.
In weiterer Ausgestaltung weisen die Hitzeschilde im Abstand angeordnete und nebeneinanderliegende Bleche
aus hitzebeständigem Reflexionsmaterial auf, die so angeordnet sind, daß sie längliche Kanäle allgemein
rechtwinkligen Querschnitts bilden, die mit den Durch-
gangen des Behälters ausgerichtet sind.
Vorteilhafterweise kann die Ofenanlage Träger für die Werkstücke und einen Antriebsmechanismus für die
Träger besitzen wobei der Antriebsmechanismus an der Abdeckung angeordnet und als Einheit mit dieser,
den Heizelementen und den Hitzeschilden vom Behälter abnehmbar ist. Zweckmäßigerweise kann der
Antriebsmechanismus einen Motor aufweisen, der sich auf der Oberseite der Abdeckung befindet, eine Trägervorschubvorrichtung,
die unter der Abdeckung angeordnet ist, und Mittel, welche durch die Abdeckung
ragen und den Motor mit der Trägervorschubvorrichtung verbinden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die zugehörigen
Figuren beschrieben.
F i g. 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;
F i g. 3 ist ein in Längsrichtung verlaufender Querschnitt senkrecht durch den in Fig.! 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;
F i g. 4 ist ein vergrößerter bruchstückartiger Querschnitt im wesentlichen auf Linie 4-4 von F i g. 3, und
F i g. 5 ist eine Ansicht ähnlich wie F i g. 4 und zeigt die Patrone teilweise aus dem Behälter he-ausgenommen.
Wie in den Figuren gezeigt ist, besteht die Erfindung in einem Ofen 10, in dem metallische Werkstücke
(F i g. 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 Schmelzmittels zu ermöglichen.
Im vorliegenden Fall sind die Werkstücke ti in Trägern
13 (F i g. 1) angeordnet, die einzeln und hintereinander in den Ofen gefördert werden, wobei jeder Träger
nacheinander in hintereinander angeordnete identisehe Heizkammern 14 (F i g. 3 und 4) eingeschoben und
periodisch angehalten wird. Die Träger weisen einen rechtwinkligen fensterähnlichen Rahmen 15 (Fig. 1)
auf, der ein oder mehrere Regale 16 trägt, auf denen die Werkstücke angeordnet sind. Abschirmungspakete 17
(F i g. 2) sind an der führenden und nachfolgenden, und oberen und unteren Seite jedes Tigers angebracht,
und unterstützen ein schnelles und gleichmäßiges Erhitzen der Werkstücke, wenn diese sich in den Kammern
befinden.
Vor und während des Einschiebens in die erste Heizkammer 14 hängt jeder Träger 13 an einer oberen
Schiene 19 (F i g. 1), die in einer nicht gezeigten Ladekammer angeordnet ist, die sich am linken Ende der
ersten Heizkammer befindet. Um die Träger an der Schiene aufzuhängen, sind mehrere Aufhänger 20
(F i g. 2) an der Oberseite jedes Trägers angebracht und weisen horizontal verlaufende Wellen 21 auf, die kleine
Rollen 23 lagern, die auf der Schiene taufen.
Die drei Heizkammern 14 sind in drei untereinander verbundenen Behältern 24 (F i g. 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
stellt 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 Behalter befinden, wobei
die Türen so angeordnet sind, daß sie Durchgänge in den endseitigen Behältern schließen.
Die Werkstücke 11 werden in jeder Kammer 14 mittels
Strahlungswärme durch als Widerstände ausgebildete und in der Kammer angeordnete elektrische Heizelemente
29 (F i g. 3 und 4) erhitzt Um die Warme von
den Heizelementen auf die Werkstücke zu konzentrieren und Wärmeverluste durch die Wände des Behälters
24 zu verringern, sind in jeder Kammer Hitzeschilde 30 angeordnet und begrenzen die Strahlungswärme auf
den Bereich der Werkstücke.
Die Heizelemente 29 und Hitzeschilde 30 sind in jedem Behälter 24 als Patroneneinheit 31 (F i g. 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 an Stelle der zu wartenden Patrone in den Behälter
eingesetzt werden, so daß ein fortlaufender Betrieb des Ofens 10 während der Wartungszeit gewährleistet
ist.
Insbesondere weist jede Patrone 31 eine Hauptauflage
auf, die hier vorteilhaft aus einer oberen Abdeckplatte 33 (F i g. 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 (F i g. 2) verbunden, die dazu dienen, die Abdeckung
fest gegen eine Dichtungsmanschette 37 zu ziehen, die an der oberen Wand befestigt ist
Wie am deutlichsten in F i g. 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 30 zur Konzentration der Strahlungswärme auf die Werkstücke 11 sind an den
Seitenpiaiten 39 befestigt und weisen hier eine Anzahl von nebeneinanderliegenden Blechen aus hitzebeständigem
Reflexionsmaterial, beispielsweiwe Inconel oder einer anderen Nickel-Eisen-Legierung auf. Die Bleche
sind in geeigneter Weise miteinander verbunden und werden durch wärmeisolierte Befestigungsmittel 40 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 30 weist aufrechte Seitenabschnitte 41 (F i g. 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 30 in Abstand und
zwischen den Seitenabschnitten und den Trägern 13 angeordnet sind, wobei mehrere Heizstäbe in jeder
Kammer 14 vorgesehen sind, (F i g. 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 30 nach oben ragen und starr
mit elektrischen Klemmen 50 verbunden sind, die an der oberen Abdeckung 33 angebracht sind und mit
einer Spannungsquelle zur Erregung der Heizstäbe 29 über die Stromzuführungsschienen 47 verbunden sind.
Nichtleitende Buchsen 51 (Fig.4) sind über die Aufhänger
49 geschoben und isolieren diese elektrisch gegenüber den oberen Abschnitten 44 der Schilde 30.
Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß die Heizstäbe 29 und Hitzeschilde 30 in jedem Behälter nur an der
oberen Abdeckung 33 aufgehängt sind und keine Verbindung mit den Seitenwänden des Behälters haben.
Wie in F i g. 5 gezeigt ist, sind die Heizstäbe, die Hitze-Schilde 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 Abdekkung vom Behälter entfernt werden und danach können
die Heizstäbe und die Hitzeschilde als Einheit durch die obere öffnung 34 (s. F i g. 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 Hitze-Schilden
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 Flachen der oberen Abschnitte 44 der Hitzeschilde eben
ist.
Ein weiterer sich aus der Konstruktion der Heizstäbe 29 und Hitzeschilde 30 als Patroneneinheit 31 ergebender
wichtiger Vorteil besteht darin, daß die Patrone aus dem Behälter 24 herausgenommen und durch eine Ersatzpatrone
im Falle zeitraubender Reparaturen oder anderer erforderlicher Wartung ausgewechselt werden
kann. Der Ofen 10 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.
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 (F i g. 4) zu fördern, die im Behälter angeordnet und an der Unterseite
der Abdeckplatte 33 befestigt ist In diesem Fall weist jeder Antriebsmechanismus eine Endloskette 63
(F i g. 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 33 herabhängen, gelagert sind. Die Kette trägt ein Paar von in Abstand angeordneten
Anschlägen 70, die so angeordnet sind, daß sie nacheinander an verschiedenen Wellen 21 auf den
Trägern 13 eingreifen, während die Kette von einem Motor 71 angetrieben wird, jedesmal, wenn einer der
Motoren erregt wird, bewegt einer der Anschläge 70 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 30 zu reinigen. Ein auf der Abdeckung
angebrachtes Getriebegehäuse 73 (Fig.2) verbindet den Motor mit einer senkrechten Welle 74, welche
durch die Abdeckung verläuft und über Kegelgetriebe 75 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, der
Antriebsmechanismus wie auch die Heizelemente 29 und Hitzeschilde 30 zu warten.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Ofenanlage zur Erhitzung von Werkstücken, bestehend aus einem länglichen Behälter mit Sei- S
tenwänden und einem Boden, sowie Ein- und Auslassen
an den Enden für den Werkstückdurchsatz, wobei der Behälter mindestens eine Heizkammer
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Heizkammer (14) als Deckel eine druckdichte
und lösbare Abdeckung (33) aufweist, an welcher eine Anzahl von strahlenden Heizelementen (29),
sowie Hitzeschilden (30) herabhängend und unter Ausbildung einer Baueinheit (31) befestigt sind.
2. Ofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hitzeschilde (30) im Abstand angeordnete und nebeneinanderliegende Bleche aus
hitzebeständigem Reflexionsmaterial aufweisen, die so angeordnet sind, daß sie längliche Kanäle allgemein
rechtwinkligen Querschnitts bilden, die mit den Durchgängen (25) des Behälters (24) ausgerichtet
sind.
3. Ofenanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Träger (13) für die Werkstücke
(U) und ein Antriebsmechanismus (60) für die Träger (13) vergesehen sind, wobei der Antriebsmechanismus
(60) an der Abdeckung (33) angeordnet und als Einheit mit dieser, den Heizelementen
(29) und den Hitzeschilden (30) vom Behälter (24) abnehmbar ist.
4. Ofenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmechanismus (60) einen
Motor (71) aufweist, der sich auf der Oberseite der Abdeckung (33) befindet, eine Trägervorschubvorrichtung,
die unter der Abdeckung angeordnet ist, und Mittel (73), welche durch die Abdeckung ragen
und den Motor mit der Trägervorschubvorrichtung verbinden.
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