DE2538356A1

DE2538356A1 - Waermebehandlungsvorrichtung mit sich frei bewegender foerderschraube und verfahren zur anordnung der foerderschraube in der vorrichtung

Info

Publication number: DE2538356A1
Application number: DE19752538356
Authority: DE
Inventors: Walter E Heyer; Harold E Mescher
Original assignee: Pacific Scientific Co
Current assignee: Pacific Scientific Co
Priority date: 1974-09-06
Filing date: 1975-08-28
Publication date: 1976-03-25
Also published as: JPS5335847B2; JPS5150804A; CA1057052A; FR2283955A1; US3927959A; GB1525752A

Description

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. D1PL.-ING.

PACIFIC SCIENTIPIC COMPANY kn-pa-13

BB/P

27. ^Äu

Wärmebehandlungsvorrichtung mit sich frei bewegender Förderschraube und Verfahren zur Anordnung der Förderschraube In der

Vorrichtung·

Die Erfindung betrifft eine Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zur Anordnung einer Förderschraube an der Innenfläche einer zylinderförmigen Wärmebehandlungskammer .

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Wärmebehandlungsvorrichtung, insbesondere auf eine drehbare Kammer, die bei kontinuierlichen Verfahren für Werkstücke oder Material verwendet wird, bei denen eine gesteuerte Wärmebehandlung erfolgt, wie z.B. beim Aufkohlen, !Carbonitrieren, Rückkohlen oder Härten, Die Schraube ist an der Innenfläche der zylinderförmigen Kammer befestigt und dient dazu, das Material von einem Ende der Kammer zum anderen Ende überzuführen.

Es sind Kammern für eine kontinuierliche Behandlung von Werkstücken oder von Material bekannt, deren Wand und innere Spirale gegossen sind. Es sind auch Kammern bekannt, die aus einem geschmiedeten Werkstoff hergestellt sind, wobei die innere Schraube direkt an die Zylinderwand angeschweißt wird. Bei der Behandlung von gewissem Material ist es notwendig, daß man eine glatte, saubere Innenfläche zum Fördern des Materials während des Wärmebehandlungs-

verfahrens hat, um mögliche Beschädigungen des Materials zu vermeiden. 609813/0687

D-707 SCHWÄBISCH GMOND GEMEINSAME KONTEN: D-8 MÖNCHEN 70

" Telefon-(07171) 56 90 Deutsche Bank. München 70/37 369 (BLZ 700 700 10) Telefon: (0 89) 77 89

HSCHROETER Telegramme: SAroepat Schwäbisch Gmünd 02/00 535 (BLZ 613 700 86) K.LEHMANN Telegramme: Schroep«

H^CHROETER ^ ^^ ^ _PostsdieddK,_nto München 167941-804 Lipowskystrafe 10 Telex: 5 212 248 pawe d

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Wenn man eine glatte Kammer verwendet, ist es im allgemeinen notwendig, eine Spirale oder Schraube an der Innenfläche des Kammermantels anzuschweißen, um die für gewisses Material notwendige glatte Innenfläche zu erhalten. Jedoch treten an der Schraube und dem Kammertnantel Warmespannungen auf, wenn die Schraube und der Mantel verschiedene Temperaturen haben. Die Größe der Spannung hängt von der Größe des Temperaturunterschiedes ab. Es gibt verschiedene Situationen, in denen der Temperaturunterschied eine bedeutende Größe hat, so daß Spannungen entstehen, die möglicherweise die Schraube und/oder die Kammer beschädigen. Eine solche Situation entsteht dann, wenn eine nicht eingesetzte Kammer schnell auf die Arbeitstemperatur aufgeheizt wird, wodurch der Mantel wesentlich stärker als die Schraube erwärmt wird. Eine andere Situation kann sich beim beschleunigten Abkühlen ergeben, wenn das natürliche Gas abgestellt wird und die der Verbrennung dienende Luft durch die Brenner hindurchfließt. Eine schnelle Abkühlung tritt auch dann auf, wenn bei einer elektrisch geheizten Vorrichtung die Belüftungen geöffnet werden. Dadurch ergibt sich , daß der Mantel eine niederere Temperatur als die Schraube hat. Eine andere typische Situation ergibt sich dadurch, daß durch das zugeführte, kalte Material die Schraube kühler ist als der Außenmantel. Dies tritt insbesondere bei dem ersten zugeführten Material auf, nachdem die Kammer sich in Bezug auf die Arbeitstemperatur stabilisiert hat, wobei kein Material durch sie hindurchgelangt.

Infolgedessen können bei den geschilderten und anderen typischen Situationen vorzeitige Beschädigungen der Kammer dadurch auftreten, daß in oder an dem Übergangs bereich zwischen der Schraube und dem Mantel Risse entstehen. Typischerweise tritt die Beschädigung als ein spiralförmiger Riß in der Kammer längs der Schraube auf,

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während bei der Schraube selbst die Risse radial aufgrund der Temperaturdifferenz vom inneren Durchmesser zum äußeren der Schraube auftreten,wobei die Schraube an dem Mantel angeschweißt ist.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß bei der Verwendung einer Kammer mit einer glatten Innenfläche, in der die Schraube direkt an dieser Innenfläche angeschweißt ist, Beschädigungen an der Schraube aufgrund der Wärmespannungen auftreten, wodurch hohe Kosten dadurch verursacht werden, daß die Sehraube und/oder der Kammermantel ersetzt werden müssen.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Wärmebehandlungsvorrichtung der obigen Gattung anzugeben, bei der die oben geschilderten Schwierigkeiten nicht oder nahezu nicht auftreten können. Ferner soll ein Verfahren zum Anordnen der Schraube in der Wärmebehandlungsvorrichtung angegeben werden.

Eine Lösung für die Wärmebehandlungsvorrichtung ist durch den Anspruch 1 dargestellt.

Eine Lösung für das Verfahren ist durch tien Anspruch 3 dargestellt.

In der erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsvorrichtung sind ein Paar von schraubenförmigen Streifen vorgesehen, die an der Innenfläche der Kammer an gegenüberliegenden Seiten der Schraube befestigt sind, um die Schraube anschließend an die Innenfläche der Kammer zu halten. Die Schraube ist nicht unmittelbar mit der Innenfläche der Kammer verbunden und kann sich daher frei relativ zur Innenfläche der Kammer bewegen. Die schraubenförmigen Streifen stehen nicht so weit von der Innenfläche der Kammer wie die Schraube hervor*· Da die Schraube frei schwimmend angeordnet ist, können keine Wärmespannungen zwischen der Schraube und der Kammer aufgrund von Temperaturunterschieden auftreten· Da die Streifen

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ORIGINAL INSPECTED

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im wesentlichen schmal sind und schmale Bänder bilden, können nur äußerst geringe Temperaturunterschiede auftreten, so daß die Streifen und die Kammer im wesentlichen die gleiche Temperatur haben.

Da auf diese Weise Wärmespannungen zwischen der Schraube und dem Kammermantel verhindert werden, kann der Kammermantel aus einem weniger verformbaren und billigeren Werkstoff hergestellt werden. Ferner wird der erwünschte glatte Durchgang durch die Kammer erhalten, wie er für gewisses Material erforderlich ist, so daß kein Material oder Teile davon in der Kammer zurückgehalten werden und mit folgendem Material einer anderen Ausgestaltung vermischt werden kann.

Erfindungsgemäß ergibt sich ein leichtes Anordnen der Schraube in der Kammer dadurch, daß die Streifen zuerst durch Heftschweißen an gegenüberliegenden Seiten der Schraube befestigt werden und anschließend die beiden Streifen dauerhaft mit der Innenfläche des Kammermantels durch kontinuierliches Schweißen befestigt werden. Die Heftschweißungen zwischen der Schraube und ofen Streifen werden ohne weiteres aufgebrochen oder zerstört, wenn die ersten Warmespannungen an diesen Teilen auftreten, so daß sich anschliessend die Schraube zwischen dem Streifen bewegen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.

In Fig.l ist eine zylinderförmige Kammer 10 in einem Wärmebehandlungsofen 12 angeordnet, der durch Beine 14 abgestützt ist. Zwischen der Kammer 10 und dem Gehäuse 12 ist eine Wärmekammer vorgesehen, in der die äußere Oberfläche 18 der Kammer 10 geheizt wird. An einem Ende 19 der Kammer 10 ist eine kreisförmige Platte

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20 mit einem Einlaß 22 für das zu erhitzende Material angeordnet. Mehrere Entladerippen 24 sind am anderen Ende 25 der Kammer 10 neben einer Entladerutsche 26, durch die das Material fortgeführt wird, vorgesehen.

An der Innenfläche 28 der Kammer 10 ist eine Schraube oder Spirale 30 angeordnet, die sich schraubenförmig von einem Ende I9 der Kammer zum anderen Ende 23 erstreckt. Wie es in der Fig.2 zu erkennen ist, wird die Spirale 30 an der Innenfläche 28 der Kammer 10 durch ein Paar von schraubenförmigen Führungsstreifen 32 und in ihrer Lage gehalten. Die unteren Flächen 46 und 50 der Führungsstreifen 34 bzw. 32 sind durch fortlaufende Schweißnähte 48 bzw. 52 an der Innenfläche 28 der Kammer 10 befestigt.

In Bezug auf die Mittellinie der Kammer 10 ist die äußere Kante 54 der Spirale 30 eng anschließend an die Innenfläche 28 angeordnet, jedoch nicht an dieser Fläche befestigt. Die innere Fläche 56 des Streifens 34 schließt ohne Abstand an die Seite 40 der Spirale 30 an. In gleicher Weise ist zwischen der inneren Fläche 58 des Streifens 32 und der Seite 44 der Spirale 30 kein Abstand vorhanden. Dadurch soll verhindert werden, daß keine Fremdkörper oder Teile des Materials zwischen die Streifen 32 und 34 und die Spirale J>0 gelangen können.

Unter Bezugnahme auf die Fig.l wird die Arbeitsweise der Kammer zur Wärmebehandlung beschrieben. Werkstücke oder Material wird durch die Einlaßöffnung 22 zugeführt und wandert aufgrund der Drehung der Kammer und der schraubenförmigen Anordnung der Spirale 30 von einem Ende I9 zum anderen Ende 23 der Kammer 10. Wenn das Material am Ende 23'die Kammer verläßt, wird es durch die Entladerippen 24 auf die Entladerutsche 26 übergeführt. Da die Heizzone 16 an die Außenfläche 18 der Kammer 10 anschließt, wird bei

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Arbeitsbeginn die Kammer 10 heißer als die Schraube 30. Dadurch ergibt sich ein Temperaturunterschied zwischen der Schraube 30 und der Kammer 10, wodurch möglicherweise eine Beschädigung aufgrund von Wärmespannungen auftreten kann, wenn die Schraube mit der Innenfläche 28 der Kammer verbunden ist. Da jedoch, wie es in Pig.2 dargestellt ist, die Außenkante 54 der Schraube 30 nicht direkt mit der Innenfläche 28 der Kammer verbunden ist, können keine wesentlichen Wärmespannungen aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen der Schraube 30 und der Kammer 10 auftreten. Vorzugsweise ist eine einzige, durchgehende Schraube vorgesehen, die sich von einem Ende 19 der Kammer 10 spiralförmig bis zum anderen Ende 23 erstreckt.

Bei der vorzugsweisen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Halterung wird der obere Bereich 36 des Streifens 34 an Stellen 38, die voneinander einen gewissen Abstand haben, an einer Seite 40 der Schraube 30 durch Heftschweißungen befestigt. In gleicher Weise wird der obere Bereich 42 des Streifens 32 durch Heftschweißungen an verschiedenen Stellen 43 an der anderen Seite 44 der Schraube 30 befestigt. Daraufhin wird die Schraube mit den befestigten Streifen in der Kammer 10 anschließend an deren Innenfläche 28 angeordnet. Die Streifen 32 und 34 werden mit kontinuierlichen Schweißungen 52 bzw. 48 an der Innenfläche 28 befestigt, wobei sie dem spiralförmigen Verlauf der schraubenförmigen Streifen 32 und 34 in der Kammer 10 folgen.

Die mit Abstand voneinander vorgenommenen Heftschweißungen 38 und 43 sind so ausgelegt, daß sie aufgrund der zwischen den Streifen 32 und 34 und der Schraube 30 auftretenden Wärmespannungen brechen oder sich lösen, wenn die Kammer 10 in Arbeitseinsatz gebracht wird. Dadurch ist es möglich, daß die Schraube freischwimmend in Bezug auf die Kammer 10 und die Streifen 32 und 34

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ausgerichtet ist. Die spiralförmige Ausbildung der Spirale bewirkt, daß sie sich selbst gegen die Innenfläche 28 der Kammer 10 abstützt. Die Spirale wird ferner an jedem ihrer äußersten
Enden 6o und 62 an der Innenfläche der Kammer 10 angeschweiPt, um die Spirale in der Kammer zu halten.

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Claims

- 8 - kn-pa-13 PATENTANSPRÜCHE

1. Wärmebehandlungsvorrichtung mit einer zylinderförmigen Kammer, an deren Innenfläche eine Schraube zur Materialförderung angeordnet ist, und mit einer Befestigungseinrichtung für die Schraube an der Innenwand der Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (30) in der Befestigungseinrichtung (32, 34) relativ zu der Innenfläche (28; frei bewegbar ist, wodurch eine Beschädigung der Schraube (30) oder der Kammer (10) aufgrund der zwischen ihnen bestehenden Temperaturdifferenz verhinderbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (52, 34) ein Paar von im Abstand zueinander angeordneten, parallelen Streifen (52, 34) umfaßt, die an der Innenfläche (28) der Kammer (10) befestigt sind und sich nach Ihnen erstrecken, wodurch von ihnen und der Innenfläche (28) ein Kanal begrenzt ist, der die Schraube (30) aufnimmt und hält, und daß sich die Schraube (30) weiter als die Streifen (32, 34) von der Innenfläche (28) her erstreckt.

3. Verfahren zum Anordnen einer schraubenförmigen Spirale an der Innenfläche einer zylinderförmigen Wärmebehandlungskamme 13 dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale zwischen ein Paar von mit Abstand voneinander angeordneten schraubenförmigen Streifen in ihre Lage gebracht wird, wobei die Streifen die Schraube einschließen und an der Innenfläche der Kammer befestigt werden, wodurch sich die Schraube relativ zu der Kammer bewegen kann.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen vorübergehend an der Schraube befestigt werden, bevor die Schraube und die Streifen in der Kammer angeordnet werden, und daß die Verbindungen zwischen den Streifen und der Schraube in sich zu Beginn des Arbeitseinsatzes der Wärmebehandlungsvorrichtung leicht lösender Weise vorgenommen werden, woraufhin die Schraube sich relativ zur Innenfläche der zylinderfö'rmigen Kammer bewegen kann.

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