DE2220122C3 - Ofenanlage zur Erhitzung von Werkstücken - Google Patents

Description

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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 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 Hitzeschiide erfolgt. Äußerdemi 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 Deim 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 Rahmensti-uktur 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 Heizelements, das in den Innenraum des Kochbehälters hineinragi.

Der DeDke! und der Kochbehälter sind bei dieser Einrichtung in gewissem Umfang druckdicht verbunden; die Heizelemente sind in einen m<< 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 Zeil eingerichtet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jede Heizkammer als Decke eine druckdichte und lösbare Abdeckung aufweist, an weicher 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 Reinigungsflüssi||keit eingetaucht werden, 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 Reflexionsmateria! auf, die so angeordnet sind, daß sie längliche Kanäle allgemein rechtwinkligen Querschnitts bilden, die mit den Durch-

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gangen des Behälters ausgerichtet sind.

Vorteilhafterweise kann die Ofenanlage Träger für de 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 Behäller 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 Ausführungsbeispiei der Erfindung ist nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die zugehöri-•en figuren beschrieben.

Fig. 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 F i g. 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;

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 3c die Patrone teilweise aus dem Behälter herausgenom

Wie in den Figuren gezeigt ist, besteht die Erfindung in einem Ofen 10, 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 Schmelzmittels zu ermöglichen.

Im vorliegenden Fall sind die Werkstücke 11 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 rechtwinkliger, 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 Trägers 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 Rolien 23 lagern, die auf der Schiene laufen.

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 s.ein, die in Türgliedern 27 angeordnet sind, die sich an den äußeren Enden der zweiendigen Behälter befinden, wöbe· 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 Wärme von den Heizelementen auf die Werkstücke zu konzentrieren und Wärmeverluste durch die Wände des Behälters 24 zu verringern, sind in jeder Kammer Hitzeschilde 3C 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. I und 5) ausgebildet, die schnell und leicht aus dem Behälter herausgezogen werden kann, um eine Reinigung und Reparatur der Heizelemente und Hitzeschilde zu ermöglichen. Dairüber 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 isl 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 Il sind an den Seitenplatten 39 befestigt und weisen hier eine Anzahl von nebeneinanderliegenden Blechen aus hkzebeständigem 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 s:ind «orzugsweise 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, leder 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 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 (F i g. 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 obeniiegenden 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

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 Endloskelte 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 (F i g. 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, den Antriebsmechanismus wie auch die Heizelemente 29 und Hitzeschilde 30 zu warten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ofenanlage zur Erhitzung von Werkstücken, bestehend aus einem länglichen Behälter mit Seitenwänden 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 hiizebeständigem 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 (11) und ein Antriebsmechanismus (60) für die Träger (13) vorgesehen 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), weiche durch die Abdeckung ragen und den Motor mit der Trägervorschubvorrichtung verbinden.