DE2722065C2

DE2722065C2 - Ofen zum isostatischen Warmpressen

Info

Publication number: DE2722065C2
Application number: DE2722065A
Authority: DE
Inventors: Sven-Erik Dipl.-Ing. Robertsfors Isaksson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1976-05-25
Filing date: 1977-05-16
Publication date: 1984-11-15
Also published as: JPS5853276B2; US4131419A; SE398984B; DE2722065A1; FR2352585B1; SE7605887L; GB1574754A; FR2352585A1; JPS52143906A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ofen zum isostatischen Warmpressen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In einem solchen, vorzugsweise zylinderförmigen langgestreckten Ofen werden Werkstücke bei hoher Temperatur, beispielsweise bei 1000° C und mehr, in einer Gasatmosphäre unter einem Druck von 500 Bar und mehr behandelt. Der Ofen kann zur Drueksintcrung von 4"; Pulver aus verschiedenen Materialien, wie Metallpulver, keramisches Pulver oder Mischungen von Metallpulver und keramischem Pulver in homogene feste Körper verwendet werden. Ein solcher Ofen ist beispielsweise in der DE-OS 26 16 555 beschrieben. w

Drucköfen sind kompliziert und teuer. Um die Zeit für einen Behandlungsvorgang zu verkürzen, kann man den Ofen unmittelbar nach dem Pressen öffnen und einen warmen gepreßten Rohling (Werkstück) herausnehmen, öfen, die ständig warm gehalten werden, und bei denen y, ein Rohling in den warmen Ofen eingesetzt wird und im warmen Zustand unmittelbar nach dem Pressen herausgenommen wird, können von unten beschickt werden, wodurch das Einströmen von Luft, deren Sauerstoff dem Ofen schadet, ohne Hilfe komplizierter Hauben Μ) oder dergleichen vermieden wird. In anderen Fällen kann man von oben beschickbare öfen verwenden und den Ofen vor dem öffnen auf eine Temperatur abkühlc.i lassen, bei welcher der einströmende Sauerstoff der Luft dem Ofen nicht schadet. In gewissen Fällen ist es zweck- b^r> mäßig, daß ein gepreßter Rohling ganz oder teilweise unter Druck abkühlt, um die gewünschten F.igcnschaften zu erhalten. Um die Abkühlung zu beschleunigen, wurde vorgeschlagen, zwischen dem Ofenraum in der Isolicrhüllc und dem Spalt zwischen der Isolierhüilc und der Innenwand des Druckkammerzylinders eine Verbindung anzuordnen, die von außen geöffnet werden kann. Die Wärme wird über die Druckkammerzylindcrwund und durch Kühlmittel, das durch Kanäle im Druckkammerzylinder zirkuliert, abgeführt Ein Ventil in der genannten Verbindung zu öffnen und den Fluß von warmem Druckmittel im Hinblick auf die gewünschte Abkühlgeschwindigkcit und den möglichen Wärmetransport durch die Zylinderwand ohne schädliche Erwärmung zu regeln, verursacht erhebliche praktische Schwierigkeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ofen der eingangs genannten Art in der Weise weiterzucntwickcln, daß eine schnelle Abkühlung des Ofens möglich ist und die Geschwindigkeit dieser Abkühlung in weiten Grenzen einstellbar ist

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Ofen nach dem Oberbegriff des Anspruches I vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches ! genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Ofens nach der Erfindung sind in den Untcransprüchen genannt.

Bei der Erfindung ist also ein Mantel in der isolierenden 1 lüllc gasdicht an den Endverschluß in einer Weise angeschlossen, daß zwischen dem Ofenraum in der isolierenden Hülle und einem Spalt zwischen dieser Hülle und einer umgebenden Zylinderwand in der Druckkammcr ein Gasverbindungsweg mit Kanälen vorhanden ist, die in dem einen Endverschluß angeordnet sind oder durch diesen Endverschluß hindurchlaufen, wobei in diesem Gasverbindungsweg ein Ventil angeordnet ist Gemäß einer Ausführungsform ist der Ofen so ausgeführt daß er von oben beschickt wird und Kanäle, die mit dem Ofenraum bzw. dem Spalt in Verbindung stehen, gehen durch den unteren Endverschluß hindurch und sind über eine Rohrschlange (Rohrkreis) außerhalb der Druckkammer miteinander verbunden. Das Ventil ist hierbei in der Rohrschlange angeordnet. Die Rohrschlange muß so ausgeführt sein, daß ihre Erwärmung zu keinen gefährlichen Spannungen führt. Zur Erhöhung der Kühlleistung kann die Rohrschlange gekühlt werden oder es kann in ihrem Verlauf ein besonderer Kühler (Wärmeaustauscher) angeordnet sein. In bestimmten Fällen kann eine ausreichende Kühlung durch Sclbstzirkulation erreicht werden. In anderen Fällen kann zur Erreichung eines ausreichenden Druckmittcltransportes eine Zirkulalionspumpe erforderlich sein. Bei einer weiteren Ausführungsform des Ofens können sowohl die Kanäle wie auch das Ventil im Endverschluß untergebracht sein. Die Kanäle können aus separaten Einsätzen in den Bohrungen im Endverschluß bestehen. Diese Einsätze können von umgebenden Wänden im Endverschluß isoliert sein oder durch Kühlmittel gekühlt werden, welches um die Einsätze zirkuliert.

Die Erfindung gestattet es, innerhalb weiter Grenzen diejenige Kühlgeschwindigkeit frei zu wählen, die den jeweiligen wirtschaftlichen und technischen Wünschen und Forderungen am besten angepaßt ist In Fällen, in denen man eine schnelle Abkühlung wünscht, regelt man den Gasfluß in Abhängigkeit von dem Wärmeabführiingsvermögcn des Druckkammerzylinders bei maximal zulässiger Wandlcmpcratur. Es kann eine gckühlte Druckkammer der in der DE-OS 25 18 793 beschriebenen Art verwendet werden. Ein hoher Druck kann beibehalten werden, um einen großen Wärmetransport zu erhalten. In Fällen, in denen der Hehandlungsvorgang

eine bestimmte Abkuhlgcschwindigkest und einen wah-■ end des Abkühlens angepaßten Druck erfordert, werden Kühlgeschwindigkeit und Druck nach einer empirisch ermittelten Temperaiur-Druckkurve geregelt.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungs- ■> beispiclc soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Ofen zum isostaiischcn Warmpressen in schemalischer Darstellung, bei dem die Erfindung in einer Ausführung mit Selbstzirkulation des Druckmittels durch Kanäle und eine Rohrschlange mit Ventil außerhalb der Druckkammer verwirklicht ist,

Fig. 2 die Ausführungsform der Erfindung gemäß F i g. 1, jedoch mit einem Kühler in der Rohrschlange,

Fig.3 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kanäle und das Ventil vollständig im Endverschluß selbst angeordnet sind.

In den Figuren bezeichnen 1 und 2 kraftaufnehmende Elemente eines im übrigen nicht dargestellten Pressenrahmens. Die Druckkammer 3 ist während des Pressens zwischen diesen Elementen angeordnet. Die Elemente 1 und 2 halten dabei die Endverschlüsse 4 und 5 in den gezeigten, in den Zylinder 6 eingeschobenen Lagen und nehmen die in axialer Richtung auf die Endverschlüsse wirkenden Druckkräfte auf. In der Druckkammer 3 ist ein Ofenraum 7 vorhanden, in dem sich ein Werkstück 8 befindet. Der Ofenraum 7 ist von einem Heizkörper 9 und einer isolierenden Hülle 10 umgeben. Die isolierende Hülle 10 wird gebildet von einem zylindrischen isolierenden Mantel 11, der mit dem unteren Endverschluß 4 jo gasdicht verbunden ist, einem isolierenden Boden 12, der das Werkstück 8 trägt, und einem isolierenden abnehmbaren Deckel 13, der bei der Beschickung abgenommen wird. Am oberen Teil des Mantels 11 befindet sich ein Kanal 14, der den Ofenraum 7 mit dem Spalt 15 ji verbindet, welcher sich zwischen dem Mantel 11 und der Innenwand des Zylinders 6 bildet. Durch den unteren Endverschluß 4 verläuft ein erster abgewinkelter Kanal 16, der in den Spalt 17 zwischen dem Heizkörper 9 und dem Boden 12 mündet. Über den Spalt 17 erhall man eine direkte Verbindung zwischen dem Kanal 16 und dem Ofenraum 7. Ferner ist im unteren Endverschluß 4 ein zweiter abgewinkelter Kanal 18 vorhanden, der in den Spalt 15 mündet. Die Kanaäle 16 und 18 sind über eine Rohrschlange 19 miteinander verbunden, welche aus den Rohren 19a und 196 besteht. In der Rohrschlange liegt ein Absparr- und Regelventil 20. An das Rohr 196 ist ferner ein Ventil 21 angeschlossen, welches über die Leitung 22 mit einer Druckmittelquelle in Verbindung steht, welche die Druckkammer mit Druckmitteln to versorgt. Der Ofen kann mit weiteren parallelen Rohrschlangen versehen sein, die aus den Rohren 19c und I9d bestehen. Wenn das Ventil 20 geöffnet wird, erhält man einen geschlossenen Strömungskreis durch das Ventil 20, das Rohr 19b, den Kanal 16, den Spalt 17, ->■> den Ofenraum 7, den Kanal 14, den Spalt 15, den Kanal 18 und das Rohr 19a. Eine Sclbst/.irkulation in Richtung der Pfeile stellt sich dadurch ein, daß das Gas im Spalt 15 kälter und somit auch schwerer ist als das Gas im Ofenraum, wodurch eine erforderliche Antriebskraft ent- «> steht.

Fig. 2 zeigt eine Ofenausführung, bei welcher die Rohrschlange 19 in Reihe mit dem Ventil 20 auch einen Wärmeaustauscher 25 und eine Zirkulaiionspumpe 26 enthält. Durch Kühlung des Gases im Wärmeaustau- μ scher 25 außerhalb der Druckkammer und durch Zwangszirkulation mit Hilfe der Pumpe 26 kann die Kühlleistung wesentlich erhöht werden.

F i g. 3 zeigt eine Ausführung, bei welcher die Kanäle 16 und 18 in ein Ventilgehäuse 30 im unteren Endverschluß 4 münden, das mit einem Nadelventil 31 versehen ist

Es sind jedoch weitere Varianten im Rahmen des allgemeinen lirfindungsgcdankens möglich. Um eine weitere Erhöhung der Kühlleistung zu erreichen, ist es in einigen Fällen zweckmäßig, in den Spalt ϊ5 auf solche Weise gekühltes Gas hineinzupumpen, daß es mit warmem Gas vermischt wird, das durch den Kanal 14 herausströmt. Dadurch wird die Gastemperatur im Spalt 15 niedriger und somit auch die Erwärmung der inneren Wand des Zylinders 6, wodurch die Wärmebeanspruchung geringer wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ofen zum isostatischen Warmpressen, dessen Druckkammer aus einem Zylinder mit zwei in den Zylinder hineinragenden Endverschlüssen besteht, mit einem in der Druckkammer angeordneten Ofenraum mit Hetzkörpern und einer den Ofenraum umgebenden isolierenden Hülle mit einem auf einem Endverschluß ruhenden isolierenden Mantel, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Mantel (U) der isolierenden Hülle (10) gasdicht und fest an einen Endverschluß (4) angeschlossen ist, daß zwischen dem Ofenraum (7) und dem Spalt (15) zwischen dem isolierenden Mantel (11) und der Innenwand des Druckkammerzylinder; (6) ein Gasverbindungsweg mit Kanälen (16, 18) in oder durch den genannten Endverschluß (4) vorhanden ist und daß in diesem Gasverbindungsweg ein Ventil (20) liegt.

2.Ofen nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet daß die Kanäle (16, 18) in dem genannten Endverschluß (4) über eine Rohrschlange (19) mit dem Ventil (20) verbunden sind.

3. Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrschlange (19) ein Wärmeaustauscher 2^r> (Kühler) (25) liegt.

4. Ofen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrschlange (19) eine Zirkulationspumpe (26) liegt.

5. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet jo daß die Kanäle (16, 18) in dem genannten Endverschluß (4) über ein im Endverschluß (4) angeordnetes Ventil (30,31) miteinander verbunden sind.