DE2449672A1 - VACUUM OVEN WITH COOLING DEVICE - Google Patents

VACUUM OVEN WITH COOLING DEVICE

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DE2449672A1
DE2449672A1 DE19742449672 DE2449672A DE2449672A1 DE 2449672 A1 DE2449672 A1 DE 2449672A1 DE 19742449672 DE19742449672 DE 19742449672 DE 2449672 A DE2449672 A DE 2449672A DE 2449672 A1 DE2449672 A1 DE 2449672A1
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vacuum furnace
housing
jacket
coolant
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Clifford C Tennenhouse
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Wall Colmonoy Corp
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Description

Vakuumofen mit KühleinrichtungVacuum furnace with cooling device

Vakuumöfen zur thermischen Behandlung von Werkstücken finden in. jüngster Zeit weite Verbreitung, da die Werkstücke vor der bei den verwendeten, hohen Temperaturen auftretenden Oxydation geschützt sind. Der erfindungsgemäße Vakuumofen ist insbesondere für den Einsatz beim Löten und Schweißen geeignet. Beträchtliche Vorteile werden jedoch auch durch die Verwendung derartiger öfen bei den unterschiedlichsten Arten der Wärmebehandlung erhal-Vacuum furnaces for the thermal treatment of workpieces can be found in. Recently, it has become widely used, since the workpieces are protected from the oxidation occurring at the high temperatures used are. The vacuum furnace according to the invention is particular suitable for use in soldering and welding. However, there are also considerable benefits from using such furnaces with the most varied types of heat treatment

. ten. Sintern, Tempern und ähnliche Wärmebehandlungen erfordern häufig Temperaturen bis zu etwa 13oo°C (23oo°F), bei denen. ten. Sintering, annealing, and similar heat treatments often require temperatures up to about 1300 ° C (23oo ° F) at which

\ metallische Teile extrem leicht chemisch reagieren können und extrem leicht durch Oxydation angegriffen werden. \ Metallic parts can react chemically extremely easily and are extremely easily attacked by oxidation.

: Bei Vakuumöfen für hohe Temperaturen liegt bis jetzt ein Problem , darin,' daß die zum Abkühlen der Werkstücke nach Beendigung einer Wärmebehandlung erforderliche Zeit, nach der der'Ofen geöffnet werden kann, und die Werkstücke aus ihm entnommen werden können,: So far, there is a problem with vacuum furnaces for high temperatures 'in that' that the cooling of the workpieces after completion of a Heat treatment time required after which the 'furnace is opened can be, and the workpieces can be removed from it,

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j sehr lang ist. Die in solchen Öfen erforderliche ausgeklügelte Isolation für Wärmestrahlung und dazu der zum Erhalten hohen Vakuums erforderliche konstruktive Aufwand sind zumindest teilweise dafür verantwortlich, daß die bisher bekannten Kühleinrichtungen entweder vom Gesichtspunkt der Wirksamkeit keinen Erfolg hatten oder aus kommerziellen Gründen nicht praktikabel waren. Eine weitere Erschwerung liegt darin, daß die metallischen Werkstückteile gegen ein Angreifen durch Oxydation während des Abkühlens zumindest solange geschützt werden müssen, bis ausreichend niedere Temperaturen erreicht werden, bei den^n sie weniger leicht durch Oxydation angegriffen werden. Unter anderem wurde schon vorgeschlagen, inertes Gas durch den Ofen zu bewegen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß hierdurch die erforderliche Kühlleistung nicht erbracht werden kann. Ferner wurde das direkte Einbringen flüssigen Stickstoffes in den Arbeitsraum vorgeschlagen. Diese Technik ist zwar,was das Kühlen betrifft brauchbar, sie ist jedoch sehr kostspielig und kann nur für Teile verwendet werden, die mit einer ölabschreckrate oder schneller abgeschreckt werden sol-j is very long. The sophisticated one required in such ovens Insulation for thermal radiation and the construction effort required to maintain a high vacuum are at least partially responsible for the fact that the previously known cooling devices are unsuccessful either from the point of view of effectiveness had or were not practical for commercial reasons. Another complication is that the metallic workpiece parts must be protected against attack by oxidation during cooling at least until sufficient lower temperatures can be reached, at which they are less easy be attacked by oxidation. Among other things, it has already been proposed to move inert gas through the furnace. It has However, it has been found that the required cooling capacity cannot be achieved as a result. Furthermore, the direct contribution was suggested liquid nitrogen in the work area. While this technique is useful for cooling, it is very expensive and can only be used for parts that should be quenched at an oil quench rate or faster

' len.'len.

! Die Kühleinrichtung des erfindungsgemäßen Vakuumofens stellt eine einfache und ökonomische Lösung des Kühlproblemes thermisch behandelter Teile dar. Dabei wird eine beträchtliche Herabsetzung der für einen Arbeitszyklus erforderlichen Zeit erreicht und damit eine wesentliche Zunahme der Zeit produktiven Einsatzes des Ofens und seines Produktionsausstoßes .! The cooling device of the vacuum furnace according to the invention provides represents a simple and economical solution to the cooling problem of thermally treated parts. This results in a considerable reduction the time required for a work cycle and thus a significant increase in the time of productive use of the Furnace and its output.

- 3 509819/0703 - 3 509819/0703

Der erfindungsgemaße Vakuumofen weist ein festes Gehäuse auf, das eine innere, dreidimensionale Kammer begrenzt. Innerhalb derselben ist eine thermisch isolierende Auskleidung angeordnet. Diese ist nach innen von den inneren Oberflächen des Gehäuses versetzt ■ angeordnet, so daß sie einen äußeren Raum und einen inneren Arbeitsraum begrenzt, wobei die Werkstücke während des Arbeitsganges einer Wärmebehandlung in dem letzteren angeordnet sind. Der Arbeitsraum weist ferner einen Träger auf, auf welchem die : Werkstücke angeordnet werden. Die innere Oberfläche der isolierenden Auskleidung hat eine Mehrzahl von Heizern zum Heizen des Arbeit sraumes und der in ihm befindlichen Werkstücke. Der äußereThe inventive vacuum furnace has a solid housing which an inner, three-dimensional chamber delimits. A thermally insulating lining is arranged within the same. These is offset inward from the interior surfaces of the housing ■ arranged so that they have an outer space and an inner work space limited, the workpieces being arranged in the latter during the operation of a heat treatment. The work space also has a carrier on which the: Workpieces are arranged. The inner surface of the insulating liner has a plurality of heaters for heating the work space and the workpieces in it. The outer one

Raum wird durch eine Platte in einen Einlaßraum und einen Auslaßraum unterteilt. Der Einlaßraum ist mit einer Einlaßöffnung verbunden, durch welche zum Kühlen verwendetes Gas,zum Beispiel Argon, eintreten kann. Der Auslaßraum hat eine Auslaßöffnung, durch welche zum Kühlen verwendetes Gas aus dem Ofen ausströmt.Space is created by a plate into an inlet space and an outlet space divided. The inlet space is connected to an inlet opening through which gas used for cooling, for example Argon, can enter. The outlet space has an outlet opening through which gas used for cooling flows out of the furnace.

Die isolierende Auskleidung weist eine ringförmige Düsenanordnung auf .Diese steht in Verbindung mit dem Einlaßraum. Ihr wird zum Kühlen dienendes Gas in Form eines Stromes hoher Geschwindigkeit zugeführt, und sie stößt denselben zum Arbeitsraum hin aus, so daß er auf die in dem Arbeitsraum befindlichen Werkstücke auftrifft und diese kühlt. Dadurch wird ein verhältnismäßig rasches Abkühlen der Werkstücke am Ende des Arbeitsganges einer Wärmebehandlung erhalten. Das zum Kühlen dienende Gas strömt innerhalb des Arbeitsraumes vorzugsweise in einem torοidformigen Strömungsfeld und wird durch eine Auslaßöffnung abgezogen, die in der The insulating lining has an annular nozzle arrangement. This is in communication with the inlet space. Your becomes the Gas used for cooling is supplied in the form of a high-speed stream, and it expels the same to the working area, see above that it strikes the workpieces located in the work space and this cools. This enables the workpieces to cool down relatively quickly at the end of the heat treatment process obtain. The gas used for cooling flows within the working space preferably in a toroidal flow field and is drawn off through an outlet opening in the

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Γ isolierenden Auskleidung an einer von der Düse entfernten StelleΓ insulating liner at a point away from the nozzle

vorgesehen ist. Die Auslaßöffnung steht in Verbindung mit dem Auslaßraum, aus dem das zum Kühlen verwendete Gas abgesaugt und zum Abkühlen durch einen Wärmeaustauscher gepreßt wird.is provided. The outlet opening is in communication with the outlet space from which the gas used for cooling is sucked off and is pressed through a heat exchanger to cool.

Der Vakuumofen hat ferner in einer seiner Wände einen entfernbaren Verschluß, durch welchen das Innere des Ofens zugänglich ist·, und die zur Wärmeisolierung vorgesehene Auskleidung weist einen entfernbaren Abschnitt auf, durch welchen ein Zugang zum Arbeitsraum und zu dem auf dem Werkstückträger hierin angeordneten Werkstück möglich ist. Vorzugsweise ist die Düsenanordnung in dem entfernbaren Abschnitt der isolierende«Auskleidung ausgebildet und liegt bei dem entfernbaren Verschluß des Ofens, um das Einbringen und Ausbringen von Werkstücken in und aus dem Ar-The vacuum furnace also has a removable one in one of its walls Closure through which the interior of the furnace is accessible and has the lining intended for thermal insulation a removable section through which access to the work space and to that arranged on the workpiece carrier therein Workpiece is possible. Preferably the nozzle assembly is formed in the removable portion of the insulating liner and is located at the removable closure of the furnace to allow the loading and unloading of workpieces into and out of the

beitsraum zu erleichtern. Der Vakuumofen weist ferner eine Steuereinrichtung auf, in der eine Fühleinrichtung vorgesehen ist, j durch welche die in dem Vakuumofen herrschende Temperatur und der in ihr herrschende Druck ermittelt wird, und durch die die Menge und die Strömungsgeschwindigkeit des zum Kühlen verwendeten Strömungsmittels durch das Innere des Ofens geregelt wird.to facilitate working room. The vacuum furnace also has a control device on, in which a sensing device is provided, j by which the prevailing temperature in the vacuum furnace and the pressure prevailing in it is determined, and by means of which the amount and the flow rate of the used for cooling Fluid is regulated through the interior of the furnace.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispxel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert. Es zeigt:The following is an exemplary embodiment of the invention Explained with reference to the accompanying drawing. It shows:

Figur 1 eine sehematische seitliche Ansicht eines Vakuumofens und seiner Hilfsausrüstung und Steuerung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;Figure 1 is a schematic side view of a vacuum furnace and its auxiliary equipment and controls in accordance with a preferred embodiment of the invention;

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iFigur 2 einen teilweisen Längsschnitt durch den in Figur 1 dargestellten Vakuumofen und seine Kühleinrichtung in vergrößertem Maßstabe;iFigur 2 shows a partial longitudinal section through the in Figure 1 illustrated vacuum furnace and its cooling device on an enlarged scale;

Figur 3 einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil des Verschlusses des Ofens, der an der oberen Wand des Vakuumofens anliegt und in Figur 2 durch den mit 3 ι bezeichneten gestrichelten Kreis eingeschlossen ist;FIG. 3 shows an enlarged section through part of the closure of the furnace, which rests against the upper wall of the vacuum furnace and is shown in FIG ι indicated dashed circle is included;

Figur 4 eine schematische seitliche Ansicht, in der der Anschluß der Steuerung, des Wärmeaustauschers und der jFigure 4 is a schematic side view in which the connector the control, the heat exchanger and the j

Vakuumpumpe des in Figur 1 dargestellten Vakuumofens gezeigt ist.Vacuum pump of the vacuum furnace shown in FIG is shown.

Figur 1 zeigt allgemein eine Vakuumofenanlage gemäß der Erfindung. Ein Vakuumofen Io ist durch Leitungen 12 und 14 mit einer Pump-Figure 1 generally shows a vacuum furnace system according to the invention. A vacuum furnace Io is through lines 12 and 14 with a pump

und Kühleinrichtung 16 verbunden, welche durch eine in einem ι
Steuerschrank 18 untergebrachte Steuerung gesteuert wird.Dieand cooling device 16 connected, which by one in a ι
Control cabinet 18 housed control is controlled

Steuerung weist geeignete, nicht gezeigte Temperatur- und Druckfühler auf, durch welche die im Innenraum des Vakuumofens herrschenden Betriebsbedingungen ermittelt werden. Wie am besten ; aus Figur 2 und 3 ersichtlich ist, weist der Vakuumofen Io einen im wesentlichen zylindrischen Rezipienten mit kreisförmigem Querschnitt in Form eines Tankes 2o auf. Dieser hat einen schüsseiförmigen Boden 22, an dem mehrere aufrechtstehende FüßeThe controller has suitable temperature and pressure sensors (not shown) through which the operating conditions prevailing in the interior of the vacuum furnace are determined. How best ; As can be seen from Figures 2 and 3, the vacuum furnace Io has a essentially cylindrical recipient with a circular cross-section in the form of a tank 2o. This one has one bowl-shaped bottom 22 on which several upright feet

■ '■ '

j 24 fest angebracht sind. Der obere Abschnitt des Tankes 2o weist eine im wesentliche flache Deckplatte 26 auf, die durch Schraubenj 24 are firmly attached. The upper portion of the tank 2o has a substantially flat cover plate 26, which is secured by screws

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j fest mit einem Ringflansch 28 verbunden ist, welcher den Umfang der oberen Kante des Tankes umgibt. Die Deckplatte 26 hat in ihrer Mitte eine kreisförmige öffnung 3o, über der ein domähnlicher Verschluß .32 lösbar angeordnet ist. Der Verschluß 3 2 liegt dicht an der öffnung 3o an.j is firmly connected to an annular flange 28, which the circumference surrounding the top edge of the tank. The cover plate 26 has a circular opening 3o in its center, above which a dome-like opening Closure .32 is detachably arranged. The closure 3 2 lies tightly against the opening 3o.

Wie Figur 3 zeigt, trägt die untere Kante des Verschlusses 3 2 einen Ringflansch 34, in dessen unterer Fläche eine Nut 36 ausgebildet ist, in der eine federnde O-Ringdichtung 3 8 aus hitzebeständigem, elastomerem Material, zum Beispiel Silikongummi entfernbar angeordnet ist. Die Stirnfläche der O-Ringdichtung 3 • kann so in der Nähe der öffnung 3o auf die obere Oberfläche der Deckplatte 26 aufgesetzt werden, daß sie dichtend an dieser anliegt .As FIG. 3 shows, the lower edge of the closure 3 2 carries an annular flange 34, in the lower surface of which a groove 36 is formed in which a resilient O-ring seal 3 8 made of heat-resistant, elastomeric material, for example silicone rubber, is removably arranged. The face of the O-ring seal 3 • can so near the opening 3o on the upper surface of the Cover plate 26 are placed so that it rests against this in a sealing manner.

Ähnlich wie in Figur 3 dargestellt, findet eine O-Ringdichtung in einer Nut Aufnahme, die in der Stirnfläche des RingflanschesSimilar to that shown in Figure 3, there is an O-ring seal in a groove recording in the face of the annular flange

2 8 ausgebildet ist. Durch sie wird der Umfangsabschnitt der Deckplatte 26 gegen den Tank 2o abgedichtet.2 8 is formed. Through them, the peripheral portion of the Cover plate 26 sealed against the tank 2o.

j Ein die Wärmestrahlung isolierender Mantel 42 ist im wesentlichen konzentrisch zur inneren Oberfläche der Wand des Tankes angeordnet . Er weist eine im wesentliche zylindrische Seitenwand aus Blech mit kreisförmigem Querschnitt auf, die an ihren oberen und unteren Kanten mit radial nach innen verlaufenden Stirnwänden verbunden ist. Durch Stützfüße 48 wird er in Abstand vom Boden des Tankes gehalten. Die untere Stirnwand des isolierenden MantelsA jacket 42 insulating the thermal radiation is essentially arranged concentrically to the inner surface of the wall of the tank. It has a substantially cylindrical side wall Sheet metal with a circular cross-section, which at their upper and lower edges with radially inwardly extending end walls is connected. It is spaced from the ground by support feet 48 of the tank. The lower end wall of the insulating jacket

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weist eine Auslaßanordnung auf . Diese umfaßt ein im wesentlichen schüsseiförmiges Teil 5o, das mit einem in axialer Richtung nach unten verlaufenden Auslaßrohr 5 2 versehen ist, und darüber hinaus eine umgekehrt konische, von Abstandsstücken 5 6 getragene Ab-. lenkplatte, die fluchtend unter Abstand über der Mitte des Auslaßrohres 52 angeordnet ist.has an outlet arrangement. This essentially comprises one bowl-shaped part 5o, which is provided with an axially downwardly extending outlet pipe 5 2, and beyond an inverted conical, carried by spacers 5 6 Ab-. baffle plate, which is aligned at a distance above the center of the outlet pipe 52 is arranged.

Die obere Stirnwand des isolierenden Mantels weist eine Düsenan- ' Ordnung auf, welche ein unteres, schüsseiförmiges Teil 58 mit im wesentlichen konischer Gestalt und kreisförmigem Querschnitt aufweist, das in seiner Mitte eine Auslaßöffnung 6o hat. Eine konische Ablenkplatte 6o wird durch Abstandsstücke 64 getragen und verläuft im wesentlichen parallel und in Abstand über der oberen Oberfläche des schüsseiförmigen Teiles 58. Damit wird eine ringförmige, nach unten zusammenlaufende Düsenöffnung 66 gebildet, die mit der Auslaßöffnung 6o in Verbindung steht.The upper end wall of the insulating jacket has a nozzle Order on which a lower, bowl-shaped part 58 with im has a substantial conical shape and circular cross-section, which has an outlet opening 6o in its center. A conical baffle 6o is supported by spacers 64 and runs substantially parallel and at a distance above the upper surface of the bowl-shaped part 58. This creates an annular, downwardly converging nozzle opening 66 is formed, which is in communication with the outlet opening 6o.

Wie Figur 2 zeigt, unterteilt der isolierende Mantel, die Düsenanordnung und die Auslaßanordnung eingeschlossen, den Innenraum des Vakuumofens in einen äußeren Raum und einen inneren Arbeitsraum. Der innere Arbeitsraum weist eine Auflage in Form eines Tisches 68 auf, der nach oben durch die Auslaßanordnung übersteht. Auf diesem können die thermisch zu behandelnden Werkstücke gestapelt werden. Eine Mehrzahl elektrischer Widerstandsheizungen 7o, vorzugsweise Graphitbandheizer, werden von oberen und unteren Klemmen 72, 74 getragen, welche Isolatoren 76 durchsetzen, die in entsprechend geformten, in der Seitenwand 44 des isolierenden Man-As FIG. 2 shows, the insulating jacket divides the nozzle arrangement and including the outlet assembly, the interior of the vacuum furnace into an outer space and an inner work space. The inner working space has a support in the form of a table 68 which protrudes upward through the outlet arrangement. The workpieces to be thermally treated can be stacked on this. A plurality of electrical resistance heaters 7o, preferably graphite ribbon heaters, are carried by upper and lower clamps 72, 74 which penetrate insulators 76 shown in FIG correspondingly shaped, in the side wall 44 of the insulating man-

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* tels ausgebildeten Öffnungen angeordnet sind. Die Widerstandsheizungen 7o sind vertikal in Abstand um die innere Oberfläche des isolierenden Mantels herum und um die Werkstücke herum angeordnet, welche auf die obere Oberfläche des Tisches 68 gestellt werden können. Die Enden der Klemmen 72 sind mit einer gemeinsamen, kreisförmigen Zuleitungsstange 78 verbunden, während die Enden der Klemmen 74 mit einer gemeinsamen, kreisförmigen Zuleitungsstange 8o verbunden sind. Jede Zuleitungsstange ist ihrerseits mit einer Durchführklemme verbunden, welche die Wand des Tankes eine Dichtstelle bildend durchsetzt, zum Beispiel mit der in Figur 2 dargestellten Durchführung 82, die mit der Zuleitungsstange verbunden ist.* are arranged by means of formed openings. The resistance heaters 7o are vertically spaced around the inner surface of the insulating jacket and around the workpieces, which can be placed on the top surface of the table 68. The ends of the clamps 72 are connected to a common circular feed rod 78 connected while the ends of the terminals 74 are connected to a common, circular feed rod 8o. Each supply rod is in turn connected to a feed-through terminal, which penetrates the wall of the tank forming a sealing point, for example with the one in FIG 2 shown implementation 82, the with the supply rod connected is.

Das Innere des isolierenden Mantels ist mit einer geeigneten;, hitzebeständigen isolierenden Schicht 81 bedeckt, die durch irgendeine* einer Vielfalt geeigneter, im Handel erhältlicher Materialien gebildet wird, beispielsweise Kohlenstoffilz (carbon felt) und keramische Fasermatten. Die inneren Oberflächen der Düsenanordnung und der Auslaßanordnung des isolierenden Mantels sind in ähnlicher Weise mit einer solchen isolierenden Schicht bedeckt.The inside of the insulating jacket is covered with a suitable ;, heat-resistant insulating layer 81 covered by any * a variety of suitable commercially available materials such as carbon felt and ceramic fiber mats. The inner surfaces of the nozzle assembly and the outlet assembly of the insulating jacket are more similar Way covered with such an insulating layer.

■ :! ■:

Wie Figur 2 zeigt, ist der Winkel der durch die Düsenöffnung 66 :As Figure 2 shows, the angle through the nozzle opening 66 is:

II.

ι gebildeten Öffnungen und die Auslaßöffnung der Auslaßanordnungι formed openings and the outlet opening of the outlet arrangement

- bezüglich der Anordnung des isolierenden Mantels und der auf ihm angeordneten isolierenden Schicht so gewählt, daß von den Oberflächen vom Inneren des Arbeitsraumes, eingeschlossen den Wärme-- regarding the arrangement of the insulating jacket and that on it arranged insulating layer chosen so that of the surfaces from the inside of the work space, including the heat

j strahlen aussendenden Widerstandsheizungen 7ο> ausgehende oderj radiate emitting resistance heaters 7ο> outgoing or

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zurückgeworfene Wärmestrahlen abgefangen werden. Der äußere Raum wird daher auf einer wesentlich geringeren Temperatur gehalten als der Arbeitsraum. Dies wird darüber hinaus durch Kühlleitungen 86 eingestellt, welche auf die äußeren Oberflächen des Vakuumofens eingeschlossen die seitlichen Wände des Tankes 2o, den domförmigen Verschluß 32, die Deckplatte 26 und den schüsseiförmigen ; Boden 22 aufgelötet oder aufgeschweißt sind. Durch die Kühlleitungen wird ein geeignetes Kühlmittel, zum Beispiel Wasser bewegt. Hierzu dient ein geeignetes Sammelrohr und mit diesem verbundene, ' nicht gezeigte das Strömen von Kühlmittel regelnde Steuerventile, so daß ein Abkühlen des Vakuumofens nach Beendigung des Arbeitsganges einer Wärmebehandlung erleichtert wird und die Außenwand des Tankes während des ganzen Arbeitsganges innerhalb eines annehmbaren Temperaturbereiches gehalten wird.reflected heat rays are intercepted. The outer space is therefore kept at a significantly lower temperature than the work space. This is further adjusted by cooling lines 86, which on the outer surfaces of the vacuum furnace included the side walls of the tank 2o, the dome-shaped closure 32, the cover plate 26 and the bowl-shaped ; Bottom 22 are soldered or welded on. A suitable coolant, for example water, is moved through the cooling lines. For this purpose, a suitable manifold and connected to this, 'not shown, regulating the flow of coolant control valves, so that a cooling of the vacuum furnace after completion of the heat treatment operation is facilitated and the outer wall of the tank is kept within an acceptable temperature range during the entire operation.

Der zwischen dem isolierenden Mantel und der inneren Wand des Tankes gelegene äußere Raum wird durch ein ringförmiges Blech in einen oberen Einlaßraum und einen unteren Auslaßraum unterteil!}, wie Figur 2 zeigt. Der obere Raum weist eine mit einem Flansch versehene Einlaßöffnung 9o auf, an die die Leitung 12 angeschlossen ist, um ein Kühlmittel, zum Beispiel im wesentlichen trockene^ Argon zum oberen Abschnitt des Ofens zuzuführen, das zum Kühlen durch die Düsenöffnung 6o ausgestoßen wird. Der untere Raum ist mit einer mit einem Flansch versehenen Auslaßöffnung 92 verbunden, an der die Leitung 14 angeschlossen ist, um das inerte Gas nach dem Wärmeaustausch von dem unteren Raum abzuziehen, wenn es aus dem Arbeitsraum durch die Auslaßanordnung abgegeben wird. DieThe outer space between the insulating jacket and the inner wall of the tank is formed by an annular sheet into an upper inlet chamber and a lower outlet chamber!}, as Figure 2 shows. The upper space has a flanged inlet opening 9o to which the conduit 12 is connected is to supply a coolant, for example substantially dry argon, to the upper portion of the furnace used for cooling is ejected through the nozzle opening 6o. The lower room is connected to a flanged outlet port 92, to which the line 14 is connected to the inert gas after to withdraw heat exchange from the lower space as it is discharged from the working space through the outlet arrangement. the

■ - Io - j■ - Io - j

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- Io -- Io -

Leitung 11 dient auch zum Entfernen von Luft und anderen Gasen aus dem Inneren des Ofens, um während des Arbeitsganges der thermischen Behandlung das gewünschte Vakuum zu erhalten.Line 11 is also used to remove air and other gases from inside the furnace in order to obtain the desired vacuum during the thermal treatment process.

Wie Figur 4 schematisch zeigt, ist die Leitung 14 mit der Einlaßseite eines Gebläses, zum Beispiel eines Rootsgebläses 94 verbunden, das sowohl zum Evakuieren des Inneren des Vakuumofens dient als auch zum Umwälzen des inerten Kühlgases durch den Ofen und durch einen Wärmeaustauscher. Solange eine thermische Behandlung unter Vakuum vorgenommen wird, wird das Gebläse 94 durch eine Vakuumpumpe 96 unterstützt, die mit der Auslaßseite des Gebläses 94 über ein fernbedientes Ventil 9 8 verbunden ist, welches von der im Steuerschrank 18 untergebrachten Regelanordnung bedient wird.As Figure 4 shows schematically, the line 14 is with the inlet side a blower, for example a Roots blower 94, which is used both for evacuating the interior of the vacuum furnace as well as for circulating the inert cooling gas through the furnace and through a heat exchanger. As long as thermal treatment is made under vacuum, the fan 94 is assisted by a vacuum pump 96 connected to the outlet side of the fan 94 is connected via a remote-controlled valve 9 8, which is operated by the control arrangement housed in the control cabinet 18 will.

Am Ende der Wärmebehandlung und zu Beginn des Kühlens ist das Ventil 98 geschlossen und inertes Gas wird aus einem Vorratstank loo durch ein fernbedientes Ventil Io2 in den Innenraum des Ofens eingelassen. Das fernbediente Ventil Io2 ist durch eine Versorgungsleitung Io4 mit dem unteren äußeren Raum des Ofens verbunden. Das inerte Gas wird aus dem Innenraum des Ofens durch die Leitung 14 unter Verwendung des Gebläses 94 abgesaugt und wird durch einen Wärmeaustauscher Io6 bewegt, um es abzukühlen. Danacn strömt es durch ein fernbedientes Steuerventil Io8 zurück in den oberen äußeren Raum des Ofens, um durch die Düsenanordnung auf die in dem Arbeitsraum angeordneten Werkstücke geleitet zu werden.At the end of the heat treatment and at the beginning of the cooling, that is Valve 98 is closed and inert gas is fed into the interior of the furnace from a storage tank loo through a remote-controlled valve Io2 let in. The remote controlled valve Io2 is through a supply line Io4 connected to the lower outer space of the furnace. The inert gas is drawn from the interior of the furnace through the pipe 14 is sucked using the fan 94 and is moved through a heat exchanger Io6 to cool it down. Then it flows through a remote control valve Io8 back into the upper outer space of the furnace in order to pass through the nozzle arrangement to the in to be guided to the workpieces arranged in the work area.

- 11 -- 11 -

509819/0703509819/0703

Um eine gleichförmige Abkühlgeschwindigkeit der Werkstücke zu erhalten, und um eine Überlastung des Wärmeaustauschers zu vermeiden, bewirkt die Regelanordnung über das das Strömen regelnde Steuerventil Io2 gemäß der Temperatur des von dem Auslaß des Gebläses 9*t abgegebenen inerten Gases, die durch einen mit dem Steuerschrank 18 verbundenen Temperatürfühler llo ermittelt wird, eine gezielte Zufuhr von inertem Gas zum Vakuumofen. Es sei zum Beispiel angenommen, daß zu Ende eines Arbeitsganges, bei dem Werkstücke unter Vakuum gelötet werden, eine Temperatur von etwa 76o°C herrscht. Die Energieversorgung zu den elektrischen Wider--Standsheizungen wird unterbrochen, und das Innere des Ofens beginnt sofort sich durch die normale Wärmeabstrahlung und durch Konvektion abzukühlen und nähert sich einer Temperatur von etwa 5to C. Zu diesem Zeitpunkt wird das Kühlen mit inertem Kühlgas eingeleitet. Das inerte Gas oder ein sonstiges, nicht oxydierendes Gas wird durch die Versorgungsleitung lot in den Ofen eingeleitet, bis ein Absolutdruck von etwa 0,2 Atmosphären erreicht wird. Beim weiteren Abkühlen der Werkstücke im Ofen nimmt die von ihnen durch das Kühlgas abgeleitete Wärmemenge ab, was sich in einer Verminderung der von dem Temperaturfühler llo ermittelten Temperatur des, Gases widerspiegelt. Nimmt die Temperatur des Gases ab, so be- , wirkt die Regelanordnung eine Betätigung des Steuerventiles Io2, j wodurch zusätzliches Gas in das Innere des Ofens eingeleitet wird,In order to achieve a uniform cooling rate for the workpieces received, and in order to avoid overloading the heat exchanger, the control arrangement effects the flow regulating Control valve Io2 according to the temperature of the outlet of the fan 9 * t of inert gas emitted by a Control cabinet 18 connected temperature sensor llo is determined, a targeted supply of inert gas to the vacuum furnace. It was for Example suppose that at the end of an operation in which Workpieces are soldered under vacuum, a temperature of about 76o ° C prevails. The energy supply to the electrical resistance heaters is interrupted, and the inside of the furnace immediately begins to radiate through normal heat and through Cool down convection and approaches a temperature of about 5to C. At this point in time the cooling is initiated with inert cooling gas. The inert gas or some other non-oxidizing gas is introduced into the furnace through the supply line solder, until an absolute pressure of about 0.2 atmospheres is reached. As the workpieces continue to cool in the furnace, they take over the cooling gas dissipates the amount of heat, which results in a reduction in the temperature of the, Gases reflects. If the temperature of the gas decreases, if the control arrangement acts an actuation of the control valve Io2, j whereby additional gas is introduced into the interior of the furnace,

wird
Damit der Druck im Inneren des Ofens erhöht, so daß die Dichte des Kühlgases und die von ihm abgeleitete Wärmemenge erhöht wird. Durch Überwachen von Temperatur und Druck des durch den Vakuumofβψ bewegten Kühlgases wird eine im wesentlichen gleichförmige Ge-will
So that the pressure inside the furnace increases, so that the density of the cooling gas and the amount of heat dissipated by it are increased. By monitoring the temperature and pressure of the cooling gas moving through the vacuum vessel, an essentially uniform

509819/Ü703509819 / Ü703

schwindigkeit der Entfernung von Wärme erhalten, was seinerseits eine im wesentlichen gleichförmige Belastung des Wärmeaustauschers Io6 mit sich bringt.speed of removal of heat received what in turn a substantially uniform loading of the heat exchanger Io6 brings with it.

Um die größere Abkühlgeschwindigkeit der Werkstücke am Ende einer Wärmebehandlung zu erhalten, können andere, zufriedenstellend arbeitende Anordnungen und Regeleinrichtungen für die Hilfsausrüstung zusammen mit dem in Figur 2 dargestellten Vakuumofen verwendet werden. Im Einklang mit den Eigenschaften der zu behandelnden Teile und ihrer Neigung, bei den während des Ablaufs des Kühlvorganges vorgefundenen erhöhten Temperaturen chemisch angegriffen zu werden und Schaden zu nehmen, kann auch die chemischeIn order to obtain the greater cooling rate of the workpieces at the end of a heat treatment, others can be satisfactory working arrangements and control devices for the auxiliary equipment can be used in conjunction with the vacuum furnace shown in FIG. In accordance with the characteristics of the treatment Parts and their tendency to be chemically attacked at the elevated temperatures found during the cooling process to become and take damage can also be the chemical

!Aktivität des Kühlgases geändert werden, die auf seiner Zusammensetzung und auf seinen nicht oxydierenden Eigenschaften beruht.! Activity of the cooling gas can be changed based on its composition and based on its non-oxidizing properties.

ο 9 ι Q ./ ο η η % ο 9 ι Q ./ ο η η %

Claims (1)

PatentansprücheClaims L L. Vakuumofen mit einem festen, eine dreidimensionale Kammer begrenzenden Gehäuse , gekennzeichnet durch einen isolierenden Mantel (42), der in dem Gehäuse (2o) und in Abstand von den inneren Oberflächen desselben angeordnet ist und die Kammer in einen äußeren Raum und einen inneren Arbeitsraum unterteilt; eine in dem Arbeitsraum angeordnete Auflage (68) zum Tragen der thermisch zu behandelnden Werkstücke; eine Heizeinrichtung (7o) zum Heizen des Arbeitsraumes; einen lösbaren, dicht auf dem Gehäuse (2o) angeordneten Verschluß (26,32,58 bis 66), durch welchen die Kammer zugänglich ist; eine Einlaßöffnung (12) im Gehäuse (2o), durch welche ein Kühlmittel in den äußeren Raum eingeführt wird; eine Auslaßöffnung (IH) im Gehäuse (2o), durch Kühlmittel aus der äußeren Zone entfernt wird, wobei der isolierende Mantel (42) einen abnehmbaren Abschnitt (58 bis 66) aufweist, durch welchen der Arbeitsraum zugänglich ist; eine in dem Mantel (42!vorgesehene Düseneinrichtung (6o,66),Vacuum furnace with a solid, delimiting a three-dimensional chamber Housing, characterized by an insulating jacket (42) in the housing (2o) and at a distance from the inner surfaces thereof is arranged and divides the chamber into an outer space and an inner work space; a support (68) arranged in the work space for carrying the workpieces to be thermally treated; a heater (7o) for heating the work space; a detachable closure (26,32,58 to 66) arranged tightly on the housing (2o), through which the chamber is accessible; an inlet opening (12) in the housing (2o) through which a coolant in the outer Space is introduced; an outlet opening (IH) in the housing (2o), is removed from the outer zone by coolant, the insulating jacket (42) having a detachable portion (58 to 66), through which the work space is accessible; a nozzle device (6o, 66) provided in the jacket (42!), -14--14- . 5 09819/0703. 5 09819/0703 durch welche Kühlmittel aus dem äußeren Raum in den Arbeitsraum geleitet wird und zum Kühlen an die auf der in diesem befind-• liehen Auflage (68) befindlichen Werkstücke geführt wird; und eine in dem Mantel (42) vorgesehene Auslaßeinrichtung (5o bis 56), durch welche Kühlmittel aus dem Arbeitsraum in den äußeren Raum abgegeben wird.through which coolant is conducted from the outer space into the work space and for cooling to the borrowed support (68) located workpieces is performed; and an outlet means (5o to 5o) provided in the jacket (42) 56), through which coolant is released from the work space into the outer space. . Vakuumofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zwischen der inneren Oberfläche des Gehäuses (2o) und der äußeren Oberfläche des isolierenden Mantels (42) angeordnetes Blech, durch welches der äußere Raum in einen mit der Einlaßöffnung (12) und mit der Düseneinrichtung (58 bis 66) verbundenen Einlaßraum und einen mit der Auslaßeinrichtung (5o bis 56) und der Auslaßöffnung (14) verbundenen Auslaßraum unterteilt wird.. Vacuum furnace according to claim 1, characterized by an between the inner surface of the housing (2o) and the outer surface of the insulating jacket (42) arranged sheet metal, through which the outer space into an inlet space connected to the inlet opening (12) and to the nozzle device (58 to 66) and an outlet space connected to the outlet means (5o to 56) and the outlet opening (14) is divided. 3. Vakuumofen nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Kühleinrichtungen (86), welche auf der äußeren Oberfläche des Gehäuses (2o) angeordnet sind und in Wärmeaustausch mit derselben stehen.3. Vacuum furnace according to claim 1 or 2, characterized by cooling devices (86) which are arranged on the outer surface of the housing (2o) and in heat exchange with the same stand. 4. Vakuumofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn-4. Vacuum furnace according to one of claims 1 to 3, characterized zeichnet, daß die in dem Mantel (42) vorgesehene Düseneinrichtung (58 bis ,66) an einer Stelle angeordnet ist, die von der im Mantel (42) vorgesehenen Auslaßeinrichtung (5o,56) entfernt ist.draws that the in the jacket (42) provided nozzle device (58 to, 66) is arranged at a point which is from the outlet device (5o, 56) provided in the jacket (42) is removed. - 15 -- 15 - 509819/0703509819/0703 5. Vakuumofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Mantel (42) durch Stahlblech5. Vacuum furnace according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the insulating jacket (42) by sheet steel • (44) gebildet wird und auf seinen inneren Oberflächen mit wärmeisolierender Graphitwolle (84).• (44) is formed and on its inner surfaces with heat-insulating graphite wool (84). 6. Vakuumofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinrichtung (58 bis 66) ein schüsseiförmiges Teil (58) mit einer in seiner Mitte angebrachten Öffnung (6o) aufweis-t, die mit dem Arbeitsraum in Verbindung steht, und ein Teil (62) mit konischer Gastalt hat, das in Abstand von dem schüsseiförmigen Teil (58) angeordnet ist und dazwischen einen ringförmigen Düsenkanal (66) begrenzt, der mit dem äußeren Raum und dem in demselben befindlichen Kühlmittel in Verbindung steht, wobei das schüsselförmige Teil (58) und das Teil (62) mit konischer Gestalt so orientiert sind, daß sie durch die öffnung (6o) der Düseneinrichtung (58 bis 66) reflektierte Wärmestrahlungswellen abfangen.6. Vacuum furnace according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the nozzle device (58 to 66) has a bowl-shaped part (58) with one attached in its center Opening (6o) that connects with the working area stands, and has a part (62) with a conical gas, which is arranged at a distance from the bowl-shaped part (58) and between an annular nozzle channel (66) bounded, which with the outer space and the coolant located in the same communicates with the bowl-shaped part (58) and the part (62) with a conical shape are oriented in such a way that they pass through the opening (6o) of the nozzle device (58 to 66) intercept reflected heat radiation waves. 7. Vakuumofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Düseneinrichtung (58 bis 66) so orientiert ist, daß das Kühlmittel in den Arbeitsraum in Form eines Stromes mit hoher Geschwindigkeit eingeleitet wiod, der auf jedes der auf dem in dem Arbeitsraum angeordneten Auflage (68) liegenden Werkstücke gerichtet wird, und daß im Inneren des Arbeitsraumes ein toroidförmiges Strömungsfeld des Kühlmittels herbeigeführt wird.7. Vacuum furnace according to one of claims 1 to 6, characterized that the nozzle device (58 to 66) is oriented so that the coolant in the working space in the form of a The current is introduced at high speed, which is applied to each of the supports (68) arranged in the working area. lying workpieces is directed, and that inside the working space a toroidal flow field of the coolant is brought about. 09819/07009819/070 ! 8. Vakuumofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn-! 8. Vacuum furnace according to one of claims 1 to 7, characterized ; zeichnet, daß der Arbeitsraum im wesentlichen zylindrische Gestalt aufweist, wobei die Düseneinrichtung (68 bis 66) an einem Ende desselben angeordnet ist und die Auslaßeinrichtung (5o bis 56) am gegenüberliegenden Ende desselben angeordnet ist, und wobei die Heizeinrichtungen (7o) in Längsrichtung um die innere Seite des Arbeitsraumes verlaufen und die Auflage (68) und alle auf derselben befindlichen Werkstücke umgeben.; indicates that the working space has a substantially cylindrical shape, the nozzle device (68 to 66) on is arranged at one end thereof and the outlet device (5o to 56) is arranged at the opposite end thereof is, and wherein the heating devices (7o) run in the longitudinal direction around the inner side of the working space and the support (68) and all workpieces located on it. 9. Vakuumofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinrichtung (58 bis 66) in dem entfernbaren Abschnitt (58 bis 66) des Mantels angeordnet sind, und daß der entfernbare Abschnitt (58 bis 66) des Mantels (42) bei dem entfernbaren Verschluß (26,32) des Gehäuses (2o) angeordnet ist.9. Vacuum furnace according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the nozzle means (58 to 66) are arranged in the removable portion (58 to 66) of the shell, and that the removable portion (58 to 66) of the jacket (42) is arranged at the removable closure (26,32) of the housing (2o) is. 509819/0703509819/0703 Leerse iteBlank
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