DE2737615A1

DE2737615A1 - Durchlaufofen fuer schutzgasbetrieb

Info

Publication number: DE2737615A1
Application number: DE19772737615
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Ing Wuenning
Original assignee: Firma J Aichelin
Current assignee: Firma J Aichelin
Priority date: 1977-08-20
Filing date: 1977-08-20
Publication date: 1979-03-01
Also published as: ATA599178A; AT355613B; SE7808752L; IT1172896B; DE2737615C2; FR2400680A1; SE445837B; FR2400680B1; IT7868936A0

Description

Durchlaufofen für Schutzgasbetrieb

Die Erfindung betrifft einen Durchlaufofen für Schutzgasbetrieb zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke, mit einer eine Schutzgasatmosphäre enthaltenden Ofenkammer und gegebenenfalls einer daran anschließenden Kühlstrecke, sowie mit gesteuerten Transportvorrichtungen, durch die die Werkstücke hintereinander taktweise durch die Ofenkammer und gegebenenfalls die Kühlstrecke hindurchtransportierbar sind, wobei die unbehandelten und die behandelten Werkstücke über zugeordnete Schleuseneinrichtungen am Ofeneinlauf in die Schutzgasatmosphäre eingeschleust bzw. am Ofenauslauf aus dieser ausgeschleust werden.

Bei einem bekannten Rost-Durchstoßofen dieser Art, wie er beispielsweise in der Zeitschrift "Härterei-Technische Mitteilungen", März-April 1977, Seite 43-49, Bild 8, beschrieben ist, ist die Anordnung derart getroffen, daß am Ofeneinlauf und am Ofenauslauf jeweils eine eigene Schleusenkammer vorgesehen ist. Beim Betrieb eines derartigen, mit einer Schutzgasatmosphäre arbeitenden Ofens muß nämlich sichergestellt werden, daß beim Ein- und Ausbringen der Werkstücke in die Schutzgasatmosphäre keine Luft in den Ofen eingeschleppt wird, während andererseits verhindert werden muß, daß Schutzgas aus der Schutzgasatmosphäre nach außen entweicht. Die beiden Schleusenkammern, die sich beim öffnen der nach außen führenden Tür jeweils mit Luft füllen, werden mit Schutzgas gespült, bevor ihre Verbindungstür zu

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dem Ofeninnenraum bzw. zu der Kühlstrecke hin geöffnet wird. Dieser Spülbetrieb der beiden Schleusenkammern bedingt aber einen hohen Schutzgasverbrauch, weil nach den bekannten Spülgesetzen zur Absenkung der Konzentration der Luft in der üblichen Größenordnung von vier Zehnerpotenzen ein 1Ofaches Volumen an Schutzgas zum Spülen erforderlich ist. Wollte man andererseits die beiden Schleusenkammern derart betreiben, daß die darin enthaltene Luft abgesaugt wird, worauf die Schleusenkammern mit Schutzgas geflutet werden, so ergäbe sich ein unverhältnismäßig hoher apparativer Aufwand, weil zu den in räumlich beträchtlichem Abstand stehenden Schleusenkammern vakuumdichte Leitungen und dgl. über längere Strecken verlegt werden müßten und ausserdem Vakuumpumpen beträchtlicher Leistung erforderlich wären.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Durchlaufofen für Schutzgasbetrieb zu schaffen, der eine wesentliche Schutzgaseinsparung bei der Ein- und Ausschleusung der Werkstücke gewährleistet und sich durch einen nur geringen apparativen Aufwand für die Ein- und Ausschleusung der Werkstücke auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs genannte Durchlaufofen erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Ofeneinlauf und der Ofenauslauf mit einer einzigen Schleusenkammer verbunden sind, die gegen den Ofeneinlauf und den Ofenauslauf durch gesteuerte Türen abgeschlossen ist und die eine für die behandelten und die unbehandelten Werkstücke gemeinsame, ebenfalls durch eine gesteuerte Tür verschließbare, nach äußert führende Beschickungs- bzw. Ausgabeöffnung aufweist, an die sich eine die Werkstücke einzeln taktweise zu- und wegführende Transporteinrichtung anschließt.

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ORIGINAL INSPECTED

Dadurch, daß für das Ein- und Ausschleusen lediglich eine einzige Schleusenkammer bei dem im kontinuierlichen Durchlaufbetrieb arbeitenden Ofen vorgesehen ist, ergibt sich eine beträchtliche Verringerung der beim Ein- und Ausschleusen auftretenden Schutzgasverluste.

Die drei Türen der Schleusenkammer sind zweckmäßigerweise programmgemäß gegeneinander verriegelt, so daß eine Fehlbedienung ausgeschlossen ist.

Um den Schutzgasbedarf für das Ein- und Ausschleusen weiter zu reduzieren, kann die Schleusenkammer in einer vorteilhaften Ausführungsform mit einer Vakuumpumpe und einer Schutzgasquelle jeweils über Regelventile verbunden sein, wobei die Regelventile derart gesteuert sind, daß nach dem Absaugen der in der Schleusenkammer enthaltenen Luft durch die Vakuumpumpe aus der Schutzgasquelle die Schleusenkammer mit Schutzgas flutbar ist.

Bei Verwendung einer Schleusenkammer von 0,3 m Inhalt und 6 Takten pro Stunde läßt sich auf diese Weise der Schutzgasbedarf für das Ein- und Ausschleusen auf ca. 3 π Schutzgas reduzieren gegenüber einem Schutzgasaufwand von 60 m , bei dem im Vorstehenden erläuterten Rost-Durchstoßofen mit zwei im Spülbetrieb arbeitenden Schleusenkammern.

Die Schutzgasquelle kann im übrigen über eine ventilgesteuerte Leitung mit der Schutzgasatmosphäre in dem Ofen verbunden sein, wobei ihr dann ein das Ventil in Abhängigkeit von dem Druck der Schutzgasatmosphäre steuernder Ofendruckregler zugeordnet ist, der den Schutzgasdruck in der Ofenkammer konstant hält und dafür sorgt, daß aus der für den Betrieb der Schleuse vorgesehenen Schutzgasquelle auch die unvermeidlichen Leckverluste im Ofen ausgeglichen werden.

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Um eine noch weiter gehende Schutzgaseinsparung zu erzielen, kann die Anordnung derart getroffen sein, daß an die Vakuumpumpe druckseitig ein das aus der Schleuse abgesaugte Schutzgas aufnehmender Speicherbehälter angeschlossen ist. In diesem Speicherbehälter wird das aus der Schleusenkammer abgesaugte Schutzgas vorübergehend gespeichert, so daß es nicht verloren geht und nach dem Absaugen der Luft wieder in die Schleusenkammer eingebracht werden kann. Dabei ergeben sich sehr einfache konstruktive Verhältnisse, wenn der Speicherbehälter und die Schutzgasquelle über Ventile parallel zueinander geschaltet mit der Druckseite der Vakuumpumpe verbunden sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Durchlaufofen gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform, im Querschnitt und in der Draufsicht und

Fig. 2 den Durchlaufofen nach Fig. 1 in einer abgewandelten zweiten Ausführungsform, im Ausschnitt und in einer entsprechenden Darstellung.

Der in Fig. 1 dargestellte Durchlaufofen ist als sog. Rost-Durchstoßofen ausgebildet. Er weist eine im wesentlichen U-förmige Ofenkammer 1 auf, an die sich eine Kühlstrecke 2 anschließt, die beide durch eine durchgehend entsprechend gestaltete Ofenwand 3 begrenzt sind. In der Ofenkammer 1 und der Kühlstrecke 2 ist jeweils ein in einer gemeinsamen Horizontalebene liegender Rost 4 vorgesehen, auf dem die zu behandelnden metallischen Werkstücke durch die Ofenkammer 1 und die Kühlstrecke 2 kontinuierlich hindurchgestos-

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sen werden. Die Werkstücke sind in bei 5 schematisch angedeuteten Körben enthalten, die eine im wesentlichen rechteckige Querschnittsgestalt aufweisen und die in der Richtung der Pfeile 6 bis 8 durch die Ofenkammer 1 und die Kühlstrecke 2 hindurchbewegt werden.

Zu diesem Zwecke sind im Bereiche der Ofenwand 3, beispielsweise hydraulische Stoßvorrichtungen 9, 10, 11, 12 im Bereiche der Umlenkstellen des Werkstückflusses auf dem Rost 4 vorgesehen, die aufeinanderfolgend taktweise derart gesteuert sind, daß die Körbe 5 jeweils um einen Taktschritt kontinuierlich in der der jeweiligen Durchstoßvorrichtung bis 12 zugeordneten Stoßrichtung weiterbewegt werden, wobei die Körbe 5 im Bereiche der Ofenkammer 1 und der Kühlstrecke 2 unmittelbar aneinander anliegend, hintereinander kontinuierlich bewegt werden.

Der Ofeneinlauf - bei 13 - und der Ofenauslauf - bei 14 sind mit einer einzigen Schleusenkammer 15 verbunden, die gegen den Ofeneinlauf 13 und den Ofenauslauf 14 jeweils durch gesteuerte Türen 16, 17 abgeschlossen ist. Die Schleusenkammer 15 weist eine für die behandelten und unbehandelten Werkstücke gemeinsame Beschickungs- bzw. Ausgabeöffnung 18 auf, die durch eine ebenfalls gesteuerte Tür 19 verschließbar ist. An die Beschickungs- bzw. Ausgabeöffnung 18 schließt sich außen eine bei 20 schematisch angedeutete Transportvorrichtung, beispielsweise in Gestalt einer Rollenförderstrecke an, die es gestattet, auf der einen (linken) Seite in Fig. 1 oder 2 die unbehandelten Werkstücke, wie sie durch einen Korb 5a veranschaulicht sind, zuzuführen und auf der anderen (rechten) Seite die behandelten Werkstücke in einem Korb 5b wegzuführen. Die Transportvorrichtung 20 ist außerdem mit einem Ausziehmechanismus 21 versehen, der einen beispielsweise hydraulisch hin- und herbeweglichen Auszieharm 22 aufweist, welcher mit einem Haken 33 einen jeweils in der Schleusenkammer

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befindlichen Korb 5 nach öffnen der Tür 19 nach außen zieht und auf den rechten Teil der Transportvorrichtung (Fig. 1, 2) übergibt, worauf anschließend ein von dem linken Teil der Transportvorrichtung 20 an die Übergabesteile herangeführter Korb 5a in die Schleusenkammer 15 eingestoßen wird. Der Auszieharm 22 der Ausziehvorrichtung 21 kann deshalb sowohl eine hin- und hergehende als auch eine Drehbewegung ausführen, wie dies durch Pfeile in den beiden Figuren angedeutet ist. Die hin- und hergehende Bewegung dient, wie erwähnt, dazu, einen Korb 5 aus der Schleusenkammer 15 herauszuziehen bzw. in diese einzuführen, während die Drehbewegung des Auszieharmes 22 die Aufgabe hat, die Kopplung des Hakens 33 _mit dem in der Schleusenkammer 15 befindlichen Korb 5 zu ermöglichen.

An die Schleusenkammer 15 ist über ein Absperrventil 23 eine Vakuumpumpe 24 angeschlossen, die bei der Ausführungsform nach Fig. 1 druckseitig ins Freie mündet. Außerdem steht mit der Schleusenkammer 15 über ein Flutventil 25 und eine Leitung 26 eine Schutzgasquelle in Verbindung, die beispielsweise durch einen Schutzgas enthaltenden Druckbehälter 27 gebildet ist, an dessen Stelle auch ein Schutzgaserzeuger treten könnte. Von der Leitung 26 zweigt eine im Bereiche der Kühlstrecke 2 in den Ofeninnenraum führende Gasleitung 28 strömungsabwärts von einem Ofendruckregler 29 ab, der über eine Steuerleitung 30 mit dem Ofeninnendruck verbunden ist.

Der in Fig. 1 beschriebene Rost-Durchstoßofen arbeitet wie folgt:

Ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten augenblicklichen Lage d< Körbe 5 werden zunächst die Körbe 5 durch die Stoßvorrichtung 10 um einen Schritt in Richtung des Pfeiles 7 vorbewegt. Daran anschließend bewegt die Stoßvorrichtung 9 in Richtung des Pfeiles 6 die in ihrer Stoßrichtung liegenden Körbe 5 ebenfalls um einen Schritt weiter. Nunmehr werden

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bei geschlossener Tür 19 die beiden am Ofeneinlauf 13 bzw. am Ofenauslauf 14 vorgesehenen Türen 16, 17 geöffnet, worauf die Stoßvorrichtung 12 den am Ende der Kühlstrecke 2 angelangten Korb 5c in die Schleusenkammer 15 einschiebt und dabei gleichzeitig den darin befindlichen Korb 5 auf den leeren Platz vor der Stoßvorrichtung 9 befördert .

Anschließend werden die beiden Türen 16, 17 geschlossen, worauf die Ausziehvorrichtung 21 wirksam wird und den in der Schleusenkammer 15 befindlichen Korb herausbewegt und an die Transportvorrichtung 20 übergibt, die ihn abfördert. Bei der Rückbewegung des Auszieharmes 22 wird ein von der Transportvorrichtung 20 in der Zwischenzeit herangeführter Korb 5a mit unbehandelten Werkstücken in die Schleusenkammer 15 eingeführt.

Nach dem Schließen der Tür 19 wird das Absperrventil 23 der Vakuumpumpe 24 geöffnet, so daß diese die in der Schleusenkammer 15 enthaltene Luft absaugt, wobei der Druck von 760 Torr auf ca. 0,76 Torr und darunter abgesenkt wird. Sowie die Luft abgesaugt ist, wird das Flutventil 25 geöffnet, womit aus der Schutzgasquelle 27 Schutzgas in die Schleusenkammer 15 einströmt und diese flutet.

Damit ist der Ein- und Ausschleusvorgang beendet; die Körbe werden in der beschriebenen Weise taktweise weiter kontinuierlich im Kreise bewegt.

Über die Steuerleitung 30 ist der Ofendruckregler 29 mit dem in der Ofenkammer herrschenden Schutzgasdruck beaufschlagt; er läßt über die Leitung 28 soviel Schutzgas in die Ofenkammer nachströmen, daß der Schutzgasdruck dort konstant gehalten und Leckverluste ausgeglichen werden.

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Die Ausführungsform nach Fig. 2 arbeitet grundsätzlich

in der gleichen Weise, so daß sich eine nochmalige

Erläuterung erübrigt. Gleiche Teile sind auch mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Im Unterschied zu der Ausführungsform nach Fig. 1 ist an die Schleusenkammer 15 lediglich die Vakuumpumpe 24 über das Absperrventil 23 angeschlossen. Auf der Druckseite ist die Vakuumpumpe 24 einerseits mit dem zu der Druckgasquelle 27 führenden Flutventil und andererseits einem über ein Ventil 30 parallel zu diesem geschalteten Speicherbehälter 31 verbunden.

Vor dem Ein- und Ausschleusen eines Korbes 5 in die Schleusenkammer 15 wird durch die Vakuumpumpe 24 das Schutzgas aus der Schleusenkammer 15 abgesaugt und in dem Speicherbehälter 31 gespeichert, worauf die Ventile 30, 23 geschlossen werden, bevor die Tür 19 geöffnet wird.

Nach dem Ausziehen des die behandelten Werkstücke enthaltenden Korbes 5 und dem Einschieben eines neuen Korbes 5 ir die Schleusenkammer 15 wird die Luft über die Vakuumpumpe 24 abgesaugt und in die Atmosphäre abgeblasen. Daraufhin wird nach öffnen des Ventiles 30 das in dem Speicherbehälter 31 gespeicherte Schutzgas in die Schleusenkammer 15 zurückgeführt, wobei unvermeidliche Verluste aus der Schutzgasquelle 27 ersetzt werden.

In einer anderen Ausführungsform kann die Schleusenkammer auch unmittelbar in dem zu dem Ofen führenden Teil der Transportvorrichtung 20 liegen, wie dies in Fig. 1 bei 40 gestrichelt angedeutet ist. In diesem Fall kommt die Schleusenkammer 15 mit nur zwei gesteuerten Türen aus, während der Ofeneinlauf 13 und der Ofenauslauf 14 miteinander verbunden sind.

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Claims

2737S15 PaifcntanwSHe Dipl.-lng. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Roger 7300 Esslingen (Neckar). Webergasse 3, Postfach 348 Telefon 19. AugUSt 1977 Stuttgart (0711) 356539 35 9619 PA 2 3 rÜkU Telex 07 256610 smru Telegramme Patentschutz Esstingenneckar Patentansprüche

1. Durchlaufofen für Schutzgasbetrieb zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke, mit einer eine Schutzgasatmosphäre enthaltenden Ofenkammer und gegebenenfalls einer daran anschließenden Kühlstrecke, sowie mit gesteuerten Transportvorrichtungen, durch die die Werkstücke hintereinander taktweise durch die Ofenkammer und gegebenenfalls die Kühlstrecke hindurchtransportierbar sind, wobei die unbehandelten und die behandelten Werkstücke über zugeordnete Schleuseneinrichtungen am Ofeneinlauf in die Schutzgasatmosphäre eingeschleust bzw. am Ofenauslauf aus dieser ausgeschleust werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofeneinlauf (13) und der Ofenauslauf (14) mit einer einzigen Schleusenkammer (15) verbunden sind, die gegen den Ofeneinlauf (13) und den Ofenauslauf (14) durch gesteuerte Türen (16, 17) abgeschlossen ist und die eine für die behandelten und die unbehandelten Werkstücke gemeinsame, ebenfalls durch eine gesteuerte Tür (19) verschließbare, nach außen führende Beschickungs- bzw. Ausgabeöffnung (18) aufweist, an die sich eine die Werkstücke einzeln taktweise zu-und wegführende Transportvorrichtung (20, 21) anschließt.

2. Durchlaufofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Türen (16, 17, 19) der Schleusenkammer (15) programmgemäß gegeneinander verriegelt sind.

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3. Durchlaufofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusenkammer (15) mit einer Vakuumpumpe (24) und einer Schutzgasquelle (27) jeweils über Regelventile (23, 25) verbunden ist und die Regelventile (23, 25) derart gesteuert sind, daß nach dem Absaugen der in der Schleusenkammer (15) enthaltenen Luft durch die Vakuumpumpe (24) aus der Schutzgasquelle (27) die Schleusenkammer (15) mit Schutzgas flutbar ist.

4. Durchlaufofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzgasquelle (27) über eine ventilgesteuerte Leitung (26, 28) mit der Schutzgasatmosphäre in dem Ofen verbunden ist und ihr ein das Ventil in Abhängigkeit von dem Druck der Schutzgasatmosphäre steuernder Ofendruckregler (29) zugeordnet ist.

5. Durchlaufofen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß an die Vakuumpumpe (24) druckseitig ein das aus der Schleusenkammer (15) abgesaugte Schutzgas aufnehmender Speicherbehälter (31) angeschlossen ist.

6. Durchlaufofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherbehälter (31) und die Schutzgasquelle (27) über Ventile (30, 25) parallel zueinander geschaltet,mit der Druckseite der Vakuumpumpe (24) verbunden sind.

7. Durchlaufofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß die Schleusenkammer (15) in einem zu dem Ofeneinlauf (13) und dem Ofenauslauf (14) "liegenden Teil (40) der Transportvorrichtung (20) liegt und lediglich zwei Türen aufweist.

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