DE3211412A1 - ARRANGEMENT FOR CONTROLLING A MEDIUM CURRENT WITHIN A ROOM - Google Patents
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Description
A 45 115 m Anmelder: J.F. Mahler GmbH & Co.A 45 115 m Applicant: J.F. Mahler GmbH & Co.
m - 192 Fritz-Müller-Straße 96m - 192 Fritz-Müller-Strasse 96
19. März 1982 73oo EsslingenMarch 19, 1982 73oo Esslingen
Beschreibung :Description :
Anordnung zur Steuerung eines innerhalb eines Raumes umgewälzten MediumstromsArrangement for controlling a medium flow circulated within a room
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung eines innerhalb eines Raumes umgewälzten Mediumstroms nach Richtung und/oder Menge mit durch eine Medium-Zirkulationsleitung verbundenen Ein- und Ausführöffnungen für das im Raum umgewälzte Medium sowie mit wenigstens einem Ausgang des Raumes/ aus dem ein Teil des Mediums austritt.The invention relates to an arrangement for controlling a medium flow circulated within a room according to direction and / or quantity with inlet and outlet openings connected by a medium circulation line for the medium circulated in the room and with at least one exit from the room / from the part of the medium escapes.
Derartige Anordnungen werden beispielsweise in Kühlvorrichtungen benötigt, die ihrerseits einem an seiner Ein- und Auslaßseite offenen Durchlaufofen zum Wärmebehandeln von Werkstücken unter einem mit Außenluft verbrennbaren Schutzgas nachgeschaltet sind, wobei das Schutzgas an der Werkstück-Einlaßöffnung des Ofens und der Werkstück-Auslaßöffnung der Kühlvorrichtung Flammenschleier bildet und eine Einrichtung zum Umwälzen und Kühlen des Schutzgases vorgesehen ist.Such arrangements are required, for example, in cooling devices that in turn have a its inlet and outlet side open continuous furnace for heat treatment of workpieces under one with Outside air combustible protective gas are connected downstream, the protective gas at the workpiece inlet opening of the furnace and the workpiece outlet opening of the cooling device forms a curtain of flame and a device is provided for circulating and cooling the protective gas.
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Bei einer bekannten Kühlvorrichtung der letztgenannten Art wird die Richtung des die Kühlvorrichtung durchströmenden, umgewälzten Schutzgases durch an den Eintrittsstellen dieses Gases in die Kühlvorrichtung angeordnete Leitbleche in Abhängigkeit von der Temperatur des beim Austritt aus der Kühlvorrichtung unter Zufuhr von Außenluft verbrannten Schutzgases geregelt.In a known cooling device of the last-mentioned type, the direction of the cooling device flowing through, circulated protective gas through at the entry points of this gas into the cooling device arranged baffles depending on the temperature of the exit from the cooling device regulated with the supply of outside air burnt protective gas.
Mit solchen Leitblechen ist eine wirksame Beeinflussung des Mediumstroms, insbesondere bei kleinen Verstellwinkeln der Leitbleche, häufig nicht möglich. Darüber hinaus sind derartige Leitbleche sperrig, so daß ihr Einbau aus konstruktiven Gründen oft nicht möglich ist.With such baffles is an effective influencing of the medium flow, especially with small adjustment angles of the guide plates, is often not possible. In addition, such baffles are bulky, so that their installation for structural reasons often not is possible.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Steueranordnung vorzuschlagen, die ohne Verwendung von Leitblechen funktionsfähig ist.It is the object of the invention to propose a generic control arrangement that is not used of baffles is functional.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den Ein- oder Ausführöffnungen des Raumes Ventilglieder zugeordnet und diese Ventilglieder in Abhängigkeit von der aus dem Ausgang des Raumes austretenden Mediummenge betätigt sind.The object is achieved according to the invention in that the inlet or outlet openings of the room are assigned valve members and these valve members as a function are actuated by the amount of medium emerging from the exit of the room.
Obwohl die erfindungsgemäße Anordnung vorzugsweise bei Durchlauföfen zum Wärmebehandeln von Werkstücken mit nachgeschalteter Kühlzone Anwendung findet, istAlthough the arrangement according to the invention is preferably used in continuous furnaces for heat treatment of workpieces is used with a downstream cooling zone
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sie jedoch hierauf nicht beschränkt. Sie eignet sich generell zur Steuerung umgewälzter Mediumströme in beliebigen Räumen, Kammern und Behältern, wobei das Medium inkompressibel oder kompressibel, d. h. insbesondere eine Flüssigkeit oder ein Gas sein kann.however, it is not limited to this. It is generally suitable for controlling medium flows circulated in any spaces, chambers and containers, the medium being incompressible or compressible, d. H. in particular can be a liquid or a gas.
Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung, auf welcher eine Steueranordnung für einen innerhalb eines Raumes umgewälzten Mediumstrom dargestellt ist, der weiteren Erläuterung.The following description of preferred embodiments of the invention serves in connection with the enclosed Drawing on which a control arrangement for a medium flow circulated within a room is shown for further explanation.
Eine Kühlvorrichtung für einen an der Ein- und Auslaßseite offenen Durchlaufofen zum Wärmebehandeln von Werkstücken unter einem mit Außenluft verbrennbaren Schutzgas ist aus der DE-PS 26 o1 658 bekannt. Dort bildet das Schutzgas an der Werkstück-Einlaß-Öffnung des Ofens und der Werkstück-Auslaßöffnung der Kühlzone Flammenschleier und es ist eine Einrichtung zum Umwälzen und Kühlen des Schutzgases in der Kühlvorrichtung vorgesehen.A cooling device for a continuous furnace open on the inlet and outlet side for heat treatment of workpieces under a protective gas that can be combusted with outside air is known from DE-PS 26 01 658. There the protective gas forms at the workpiece inlet opening of the furnace and the workpiece outlet opening the cooling zone flame veil and there is a device for circulating and cooling the protective gas in the cooling device provided.
Eine derartige Kühlvorrichtung ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt. Der die eigentliche Kühlzone umschließende Raum 1 weist einen Eingang 2 für zu kühlende Werkstücke und einen Ausgang 3 für die gekühlten Werkstücke auf. Diese (nicht dargestellten) Werkstücke werden mittels einer Fördervorrichtung durch die Kühlzone hindurch geführt. Am Eingang 2 schließt die Kühlzone unmittelbar an einen Durch-Such a cooling device is shown schematically in the drawing. The actual cooling zone enclosing space 1 has an input 2 for workpieces to be cooled and an output 3 for the cooled workpieces. These workpieces (not shown) are conveyed by means of a conveyor device passed through the cooling zone. At entrance 2, the cooling zone closes directly on a through
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laufofen zum Wärmebehandeln der Werkstücke an, wobei die erwähnte Fördereinrichtung in der Regel sowohl diesen Ofen als auch die Kühlzone durchläuft.furnace for heat treatment of the workpieces, whereby the aforementioned conveyor usually passes through both this furnace and the cooling zone.
Die Öffnungsquerschnitte von Ein- und Ausgang 2, 3 sind so bemessen, daß ein brennbares Schutzgas, beispielsweise Wasserstoff, welches die behandelten Werkstücke vor Oxidation schützt, am Ausgang 3 ins Freie und am Eingang 2 in den Durchlaufofen eintreten kann. Das in den Durchlaufofen eintretende Schutzgas wird an dessen Werkstück-Eingangsöffnung in einem Flammenschleier verbrannt, um den Eintritt schädlicher Außenluft zu verhindern. Dasselbe findet am Ausgang 3 statt. Bei A neu zugeführtes Schutzgas ersetzt den verbrannten Anteil. Das Schutzgas wird innerhalb des Raumes 1 ständig umgewälzt. Hierzu weist der Raum 1 bei dem auf der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Ausführöffnungen 4, 5 und eine Einführöffnung 6 auf, die durch eine Medium- oder Schutzgas-Zirkulationsleitung 1o miteinander verbunden ■ sind. In der Leitung 1o befindet sich eine Pumpe 9, welche die Umwälzung bewirkt. Die Leitung 1o kann außerdem eine (nicht dargestellte) Kühleinrichtung für das umgewälzte Medium enthalten.The opening cross-sections of the inlet and outlet 2, 3 are dimensioned so that a flammable protective gas, for example Hydrogen, which protects the treated workpieces from oxidation, at output 3 ins Free and can enter the tunnel oven at entrance 2. The one entering the continuous furnace Protective gas is burned at the workpiece inlet opening in a curtain of flame to prevent the inlet to prevent harmful outside air. The same takes place at exit 3. At A newly supplied protective gas replaces the portion burned. The protective gas is constantly within the room 1 circulated. For this purpose, space 1 in the exemplary embodiment shown schematically in the drawing two outlet openings 4, 5 and an inlet opening 6, which are passed through a medium or protective gas circulation line 1o are connected to each other. In the line 1o there is a pump 9, which causes the upheaval. The line 1o can also have a cooling device (not shown) included for the circulated medium.
Die öffnungen 4, 5 liegen beidseits der öffnung 6, vorzugsweise symmetrisch hierzu. In Strömungsrichtung unmittelbar hinter den Ausführöffnungen 4, 5 sind in der Zirkulationsleitung 10 Ventilglieder 7, 8 vorgesehen, The openings 4, 5 are on both sides of the opening 6, preferably symmetrical to this. Immediately behind the discharge openings 4, 5 in the direction of flow valve elements 7, 8 are provided in the circulation line 10,
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die durch Stellmotore 18 bzw. 19 betätigbar sind. Das im Raum 1 befindliche Medium wird über die öffnungen 4, 5 abgesaugt und fließt über die offenen Ventilglieder 7, 8, die Pumpe 9,(gegebenenfalls eine Kühlvorrichtung);durch die Leitung 1o und die Einführöffnung 6 wieder in den Raum 1.which can be actuated by servomotors 18 and 19, respectively. The medium in space 1 is sucked off through openings 4, 5 and flows through open valve members 7, 8, pump 9 (possibly a cooling device) ; through the line 1o and the insertion opening 6 back into the space 1.
Der Vorgang kann auch in umgekehrter Richtung stattfinden, wobei die Einführöffnung 6 zur Ausführöffnung und die Ausführöffnungen 4, 5 zu Einführöffnungen werden.The process can also take place in the opposite direction, with the insertion opening 6 being the discharge opening and the discharge openings 4, 5 become introduction openings.
Das durch die Einführöffnung 6 einströmende Medium teilt sich entsprechend der Druckverteilung in Ströme jeweils gleicher Menge auf, die durch die Pfeile 11, 12 angedeutet sind. Das durch die Ausführöffnungen 4, 5 ausströmende Medium setzt sich aus Strömen zusammen, welche durch die Pfeile 13, 14 bzw. 15, 16 angedeutet sind.The medium flowing in through the inlet opening 6 divides into streams according to the pressure distribution in each case the same amount, which are indicated by the arrows 11, 12. The through the outlet openings 4, 5 outflowing medium is composed of flows which are indicated by the arrows 13, 14 and 15, 16, respectively are.
Werden über die öffnungen 4, 5 gleiche Mediummengen abgesaugt, so muß die Menge 11 gleich der Menge 14 und die Menge 12 gleich der Menge 15 sein. Dies bedeutet, daß die Mengen 13 und 16 gleich Null sind und zwischen Eingang 2 und Ausgang 3 keine Strömung stattfindet.If the same amounts of medium are sucked off through the openings 4, 5, then the amount 11 must be equal to the amount 14 and the amount 12 will be equal to the amount 15. This means, that the quantities 13 and 16 are equal to zero and between inlet 2 and outlet 3 no flow takes place.
Wird das Ventilglied 8 geschlossen, so muß die gleiche Menge Medium, die durch die öffnung 6 einströmt, durch die öffnung 4 abgesaugt werden. Da aber dieIf the valve member 8 is closed, the same amount of medium that flows in through the opening 6 must be sucked off through the opening 4. But since the
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Menge 11 gleich der Menge 14 ist, muß die ergänzende Menge 13 durch den Eingang 2 angesaugt werden. Die Menge 12/ die nicht durch die öffnung 5 angesaugt wird, fließt durch den Ausgang 3 ab. Auf diese Weise entsteht ein Durchfluß oder Mediumstrom durch den Raum 1 vom Eingang 2 zum Ausgang 3.Quantity 11 is equal to quantity 14, the supplementary Quantity 13 can be sucked in through inlet 2. The amount 12 / which is not sucked in through the opening 5 flows through output 3. In this way, a flow or medium flow is created through the Room 1 from entrance 2 to exit 3.
Wird umgekehrt das Ventilglied 8 geöffnet und das Ventilglied 7 geschlossen, so entsteht ein Mediumstrom in entgegengesetzter Richtung vom Ausgang 3 zum Eingang 2 hin.Conversely, if the valve member 8 is opened and the valve member 7 is closed, a flow of medium is created in the opposite direction from output 3 to input 2.
Durch entsprechendes Regeln der durch die Öffnungen 4, 5 abgesaugten Mediummenge aufgrund entsprechender Betätigung der Ventilglieder 7, 8 (über die Stellmotor e 18, 19) besteht die Möglichkeit, innerhalb der Kammer 1 einen variablen Mediumstrom vom Eingang 2 zum Ausgang 3 oder in umgekehrter Richtung herzustellen. By correspondingly regulating the amount of medium sucked off through the openings 4, 5 on the basis of corresponding Actuation of the valve members 7, 8 (via the servomotor e 18, 19) there is the possibility of a variable medium flow from the inlet within chamber 1 2 to output 3 or in the opposite direction.
Wird die Menge des am Ausgang 3 austretenden Mediums meßtechnisch durch einen Fühler 17 erfaßt, so können zur Einhaltung eines bestimmten Strömungs-Sollwertes die Ventilglieder 7 und 8 mittels der auf den Fühler 17 ansprechenden Stellmotoren 18, 19 automatisch betätigt werden.If the amount of the medium exiting at the outlet 3 is measured by a sensor 17, so can to maintain a certain flow setpoint, the valve members 7 and 8 by means of the on the sensor 17 responsive servomotors 18, 19 are operated automatically.
Die beschriebene Steueranordnung findet, wie gesagt, bevorzugt Anwendung bei Durchlauföfen mit anschließender Kühlzone zur Wärmebehandlung von Werkstücken.As mentioned, the control arrangement described is preferably used in continuous furnaces with subsequent Cooling zone for the heat treatment of workpieces.
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Um die im Ofen und in der Kühlzone befindlichen heißen Werkstücke von dem oxidierenden Einfluß der Luft zu schützen, ist es notwendig, daß Ofeneingang und Kühlzonenausgang 3 ständig durch einen Schutzgasstrom bestimmter Menge abgedeckt sind, wobei das austretende Schutzgas unter Zufuhr von Außenluft in einem Flammenschleier verbrannt wird (vgl. die genannte DE-PS 26 o1 658). Die austretende Schutzgas-.menge kann sehr leicht durch äußere oder innerhalb des Ofens verursachte Störungen vergrößert oder verkleinert werden. Im letzteren Falle, nämlich bei zu kleiner austretender Schutzgasmenge, was einem unzureichend abgedeckten Kühlzonenausgang 3 entspricht, besteht die Gefahr des Lufteinbruchs in die Kühlzone und der Oxidation der noch nicht ausreichend gekühlten Werkstücke.To protect the hot workpieces in the furnace and in the cooling zone from the oxidizing influence of the To protect air, it is necessary that the furnace inlet and cooling zone outlet 3 are constantly protected by a flow of protective gas certain amount are covered, with the escaping protective gas with the supply of outside air in a veil of flame is burned (see. The mentioned DE-PS 26 O1 658). The amount of shielding gas escaping can very easily be enlarged or reduced in size by interference from outside or inside the furnace will. In the latter case, namely when the amount of protective gas escaping is too small, what a corresponds to insufficiently covered cooling zone outlet 3, there is a risk of air ingress into the cooling zone and the oxidation of the not yet adequately cooled workpieces.
Mit Hilfe der beschriebenen Steueranordnung kann das Eindringen schädlicher Außenluft durch entsprechende Regelung der Größe des am Ausgang 3 austretenden Schutzgasstromes verhindert werden. Hierzu wird (in an sich bekannter und deshalb nicht dargestellter Weise) in einem an den Ausgang 3· anschließenden Abgaskanal ein die dort herrschende Temperatur abfühlender Fühler 17 angeordnet, welcher die Temperatur des im Flammenschleier am Ausgang 3 verbrannten Schutzgases abfühlt. Die Temperatur des Gemisches aus Abgas und Luft richtet sich nach der Menge der zugeführten Luft, dem Heizwert des Schutzgases undWith the help of the control arrangement described, the ingress of harmful outside air can be prevented by appropriate Regulation of the size of the protective gas flow exiting at output 3 can be prevented. This is done (in a manner known per se and therefore not shown) in an exhaust gas duct connected to the outlet 3 · a sensor 17 which senses the temperature there and which the temperature of the protective gas burnt in the flame veil at exit 3. The temperature of the mixture from exhaust gas and air depends on the amount of air supplied, the calorific value of the protective gas and
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der verbrannten Schutzgasmenge. Da jedoch die zur Erzeugung des Flammenschleiers zugeführte Luftmenge und der Heizwert des Schutzgases konstant sind, ist die im Abgaskanal gemessene Temperatur ein Maß für die durch den Ausgang 3 austretende Schutzgasmenge. Somit kann die austretende Schutzgasmenge durch Abfühlen dieser Temperatur mittels des Fühlers 17 und der hierdurch gesteuerten Stellmotore 18, 19, die ihrerseits wiederum auf die Ventilglieder 7, 8 einwirken, geregelt werden.the amount of shielding gas burned. However, there is the amount of air supplied to generate the flame veil and the calorific value of the protective gas are constant, the temperature measured in the exhaust duct is a measure for the amount of protective gas exiting through outlet 3. This means that the escaping amount of shielding gas can be sensed this temperature by means of the sensor 17 and the servomotors 18, 19 controlled thereby, the in turn act on the valve members 7, 8, are regulated.
Der im Voranstehenden beschriebene, am Ausgang 3 und am Eingang eines (nicht dargestellten) Ofens auftretende Flammenschleier ist nicht unbedingt erforderlich. Er kann, auch, z.B. bei Verwendung von Stickstoff als Schutzgas, durch ausströmendes, nicht brennendes Schutzgas ersetzt werden, das ebenfalls ein Eindringen von Außenluft verhindert. Der Fühler 17 braucht nicht^unbedingt ein Temperatufuhler zu sein. Er kann die am Ausgang 3 herrschende Größe der Schutzgasströmung auch durch andere Messmittel erfassen, beispielsweise durch Strömungsmesser.The one described above, occurring at the exit 3 and at the entrance of a furnace (not shown) Flame veil is not absolutely necessary. It can also, e.g. when using nitrogen as a Shielding gas can be replaced by escaping, non-burning shielding gas, which also prevents the penetration of Outside air prevented. The sensor 17 does not necessarily need to be to be a temperature sensor. It can be the size of the inert gas flow prevailing at outlet 3 can also be detected by other measuring means, for example by flow meters.
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| GB2120280B (en) | 1985-10-23 |
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