DE3916183A1 - Tuer zum oeffnen und verschliessen einer oeffnung eines durchlaufofens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tür zum Öffnen und Verschließen einer Öffnung eines Durchlaufofens zum Wärmebehandeln von Werkstücken unter Schutzgas, wobei die Öffnung zum Einlassen oder Auslassen von Werkstücken dient, die durch eine Fördervor­ richtung durch den Ofen bewegt werden, und wobei durch die Öffnung das Schutzgas aus dem Ofen austritt.

Eine solche Tür ist aus der DE-PS 26 01 658 bekannt.

Bei solchen bekannten Durchlauföfen werden Werkstücke mittels eines Endlosbandes durch den Ofen transportiert, in einer Heizzone bis auf eine bestimmte Temperatur erwärmt, anschließend in einer nachfolgenden Kühlzone abgekühlt und daraufhin aus dem Ofen abgeführt. Dem Ofenraum wird, meist in der Heizzone, ein Schutzgas von außen zugeführt, das dafür sorgt, daß während der Wärmebehandlung keine Oxidationsprozesse oder dgl. an den Werkstücken stattfinden. Das Schutzgas tritt dabei durch Öffnungen an der Einlaß- und der Auslaßseite des Ofens aus und brennt, im Fall von Wasserstoff als Schutzgas, mit dem Luftsauerstoff unter Bildung eines Flammenschleiers ab. Typische Wärmebehandlungen sind Hart- und Hochtemperaturlöten, Aluminium­ löten, Einschmelzen, Glühen, Härten, Anlassen, Einformen oder dgl.

Die endseitigen Öffnungen des Durchlaufofens zum Einlassen oder Auslassen von Werkstücken sind durch eine Schiebetür verschlossen, die meist senkrecht oder leicht geneigt stehend, höhenverschiebbar an der jeweiligen Öffnung angebracht ist. Die Tür ist dann jeweils soweit nach oben verschoben, daß die in den Ofen einzubringenden oder aus diesem heraus zu trans­ portierenden Werkstücke gerade unter der Unterkante der hoch­ geschobenen Tür durchtreten können. Außerdem, tritt, wie zuvor erwähnt, das Schutzgas auf beiden Seiten von der Innenseite des Ofens her in Richtung Außenseite unter der Tür aus. Das heiße Schutzgas, das aufgrund seiner Zusammensetzung (z.B. Wasserstoff) oder aufgrund der Wärmeausdehnung ein geringeres spezifisches Gewicht als die Umgebungsluft aufweist, strömt im wesentlichen im oberen Bereich der Öffnung zwischen der Unter­ kante der hochgeschobenen Tür und dem Förderband aus dem Ofen aus. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, daß von der Außenseite her Luft in Form eines Keiles eintritt, der sich zwischen dem Förderband und der Unterseite des unterhalb der Unterkante der hochgeschobenen Tür ausströmenden Schutzgasstromes im bodenseitigen Bereich des Bandes in den Ofen hinein erstreckt. Insbesondere bei geneigten Schiebetüren der eingangs genannten Art werden Luftkeile beobachtet, die bis zu einem Meter weit in den Ofen hineinreichen.

Diese weit in den Ofen hineinreichenden Luftkeile haben folgende Nachteile. Zum einen kann sich die Luft im Ofen mit dem Schutz­ gas, das meist wasserstoffhaltig ist, vermischen, so daß Knall­ gasverpuffungen im Ofen stattfinden können, wodurch dieser erheblich beschädigt werden kann. Ferner kann die in den Ofen eingebrachte Luft bzw. der darin enthaltene Luftsauerstoff, insbesondere auf Seiten der Heizzone dafür sorgen, daß an den Werkstücken Oxidationsprozesse stattfinden. Haben einmal solche Oxidationsprozesse stattgefunden, so sind diese auch in einer späteren Zone, in der die Schutzgasatmosphäre voll wirksam ist, nicht mehr zu beseitigen. Selbst eine höhere Strömungsge­ schwindigkeit des Schutzgases im Ofen, was auch mit einem erheblich höheren Verbrauch des Schutzgases verbunden wäre, kann den tief in den Ofen hineinreichenden Keil nicht ver­ hindern. Es wäre dadurch allenfalls möglich, den Keil in der Höhe zu vermindern, das hätte allerdings lediglich den Nachteil, daß die einströmende Luft erst recht im Bodenbereich des Ofens zusammengepreßt wird, genau in dem Bereich, in dem die Werk­ stücke auf dem Band liegend transportiert werden. Selbst dann wäre noch ein ausreichender Kontakt der Werkstücke mit dem Luftsauerstoff möglich, so daß allein schon durch die Temperatur des heißen ausströmenden Schutzgases das Werkstück derart erwärmt wird, daß mit dem eingebrachten Luftsauerstoff Oxida­ tionsprozesse stattfinden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist hier Abhilfe zu schaffen und eine Tür der eingangs genannten Art zu schaffen, die in geöffnetem Zustand dem Eintritt von Luftsauerstoff in den Ofen entgegenwirkt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Tür als eine um eine quer zur Durchlaufrichtung verlaufende, am oberen Endbereich der Öffnung angeordnete Achse verschwenkbare Klappe ausgebildet ist.

Die Unterkante der als Schwenkklappe ausgebildeten Tür bewegt sich bei der Öffnungsbewegung von der endseitigen Öffnung des Ofens weg. Dadurch wird auch die Strömung des Schutzgases aus dem Ofen heraus von der endseitigen Ofenöffnung aus bis zu dem Abstand, den die Unterkante der Schwenkklappe von dieser Öfffnung hat verlängert, quasi aus dem eigentlichen Ofen herausgezogen, wodurch auch der Luftkeil der möglicherweise eintretenden Luft, vom Ofenende weggeschoben wird. Es wurde auch festgestellt, daß der Luftkeil als solcher wesentlich kürzer ist, d.h. es kann verhindert werden, daß die in den Innenraum reichende Spitze des Luftkeiles überhaupt nicht bis an die eigentliche Öffnung am Ofenende reicht, somit dort nicht mit den heißen Ofenwänden in Berührung kommt, so daß die Luft nicht stark erwärmt wird, wie bei einem Luftkeil beim Stand der Technik, der in den eigentlichen Ofenraum hineinreicht. Dadurch ist die Oxidationsaktivität dieser kälteren Luft geringer. Auf der Einlaufseite hat dies außerdem noch den Vorteil, daß die kalt zugeführten Werkstücke daher mit dem relativ kalten Luftkeil noch nicht reagieren können, so daß in der Übergangsphase des Eintritts in den Ofen noch keine Oxidationsprozesse stattfinden können. Ist dann das Werkstück in den eigentlichen Ofenbereich eingetreten und wird erwärmt, steht es nicht mehr in Berührung mit dem Luftkeil.

Somit wird die Aufgabe vollkommen gelöst.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Klappe mit seitlichen Abkantungen versehen.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch die seitlichen Abkantungen ein Eintreten von Luftsauerstoff im Seitenbereich zusätzlich verhindert wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die seitlichen Abkantungen derart ausgebildet, daß bei parallel zur Förderebene stehender, vollständig geöffneter Klappe der gesamte Seitenbereich beidseits der Klappe über die gesamte Öffnungshöhe durch die Abkantungen abgedeckt ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß bei völlig geöffneter Tür die Seitenbereiche vollkommen abgedeckt sind, so daß quasi das Ofengehäuse um die Länge bzw. die Höhe der Tür verlängert ist. Dadurch kann erreicht werden, daß bei geöffneter Tür der Ofenkanal beidseits ca. um einen Meter verlängert werden kann, wodurch dann auch der Luftkeil um einen Meter von der eigent­ lichen Ofenöffnung weggeschoben ist und dadurch dann im eigent­ lichen Ofenbereich überhaupt keine Luftmengen eintreten können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Klappe über ein seitlich angeordnetes Gestänge verbunden und durch dieses verschwenkbar.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Tür durch einen einfachen und robusten Mechanismus geöffnet werden kann, ohne dabei die Strömungsverhältnisse beim Öffnen oder Schließen der Klappe zu verändern, so daß sichergestellt ist, daß durch den Öffnungsmechanismus keine Turbulenzen entstehen, die beispielsweise für ein Lufteintritt in den Ofen sorgen könnten.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Klappe über das Gestänge in einer eine bestimmte, insbesondere gerade die Werkstücke durchlassende Öffnungshöhe verschwenkbar und in dieser Stellung haltbar.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch konstruktiv besonders einfache Maßnahmen die Klappe in einer jeweiligen Stellung gehalten werden kann, die gerade den Eintritt oder Austritt von Werkstücken ermöglicht, wodurch dann das ausströmende Schutzgas, das unterhalb der äußeren Kante der Klappe eine gewisse Ausströmhöhe besitzt, ein möglichst kleiner Luftkeil vorhanden ist. Diese Abhängigkeit der Öffnungshöhe der Tür kann auch in Abhängigkeit von der Werkstückhöhe eingestellt werden, so daß die Tür jeweils in der Öffnungsstellung fest gehalten ist, die den größtmöglichen Rückhalt von Luftsauer­ stoff von der Außenseite her sicherstellt.

Durch das erfindungsgemäße Verschwenkprinzip der Türklappe wird außerdem sichergestellt, daß je weiter die Tür von der Ofenöffnung weg verschwenkt wird, der Luftkeil umso weiter von der Öffnung weg gedrängt wird, und somit dafür sorgt, daß die durch die größere Öffnung an sich größere Möglichkeit des Eintrittes von Sauerstoff kompensiert wird, so daß durchweg sichergestellt ist, daß kein Luftsauerstoff in den eigentlichen Schutzgasinnenraum eintritt. Bei den Öffnungen des Standes der Technik wird dieser Keil mit zunehmender Türöffnungshöhe ja immer größer, so daß bei hohen, großen, daher meist auch teuren Werkstücken, eine besonders große Oxidationsgefahr besteht.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen und in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 stark schematisiert einen Schnitt durch einen Durchlaufschutzgasofen im Bereich der Einlaßöffnung für die Werkstücke, der mit einer erfindungsgemäßen Tür versehen ist;

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines Ofens mit einer Tür nach dem Stand der Technik, und

Fig. 3 eine stark schematisierte Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsge­ mäßen Tür an einem Durchlaufschutzgasofen.

Ein in Fig. 1 dargestellter Ofen 10 weist eine Fördervorrichtung 12 zum Fördern von Werkstücken 13, 14 durch den Ofen 10 auf, wie dies durch einen Pfeil 15 dargestellt ist.

Die Fördervorrichtung 12 besteht dabei aus einem endlos um­ laufenden Metallkettengliederband, dessen Oberfläche, auf dem die Werkstücke 13, 14 ruhen, eine Förderebene 17 bildet. Ein Gehäuse 16 des Ofens 10 weist eine endseitige Öffnung 18 auf, die in der Darstellung von Fig. 1 eine Einlaßöffnung einer Heizzone 26 des Ofens 10 darstellt.

In Bandlaufrichtung 15 gesehen, vor der Öffnung 18, ist ein Brennraum 22 angeordnet, dessen oberes Ende mit einem Abzug 24 versehen ist.

Im Brennraum 22 verbrennt Schutzgas 28, das aus dem Innenraum bzw. der Heizzone 26 des Ofengehäuses 16 austritt, unter Bildung von Flammen 30 mit dem Luftsauerstoff der Umgebung, wodurch ein Flammenschleier entsteht. Die Verbrennungsgase treten dann durch den Abzug 24 aus.

An der oberen Endkante 20 des Ofengehäuses 16, die gleichzeitig die obere Begrenzung der Öffnung 18 bildet, ist eine Tür 32 befestigt.

Die Tür 32 besteht dabei aus einer Klappe 36, die um eine quer zur Förderrichtung 15 verlauende Achse 34 verschwenkbar ist, wie dies durch einen Doppelpfeil 35 angedeutet ist. Die Klap­ pe 36 weist dabei eine solche Länge auf, daß sie in geschlos­ senen Zustand, d.h. in der Darstellung von Fig. 1 in vertikaler Ausrichtung, die gesamte Öffnung 18 verschließt.

In der in Fig. 1 dargestellten Verschwenkposition der Klappe 36 gibt diese etwa die halbe Höhe der Öffnung 18 frei.

Die äußere, der Achse 34 entgegengesetzte Querkante 37 der Klappe 36 hat sich dabei um einen Betrag von der Endkante 20 des Ofens, die die Öffnung 18 umrundet, weg bewegt. Das aus dem Innenraum des Ofens 10 strömende Schutzgas 28, meist ein wasserstoffhaltiges Schutzgas, strömt in einem in vertikaler Richtung schmalen Strom unterhalb der Kante 37 aus und verbrennt im Brennraum 22.

Da das Schutzgas 28 leichter als die umgebende Luft ist, bildet sich unterhalb des ausströmenden Schutzgasstromes ein Luftkeil 38, der keilförmig, mit der Spitze voran, in Richtung Innenraum bzw. im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in Richtung Heizzone 26 reicht.

Die Spitze des Keiles 38 kommt dabei gerade etwa auf Höhe der Öffnung 18 zum Liegen, d.h. es tritt kein Luftsauerstoff in die eigentliche Heizzone 26 des Ofens 10, die mit der Endkante 20 des Ofens beginnt, ein. Ein bereits in die Heizzone 26 mittels der Fördervorrichtung 12 eingebrachtes Werkstück 14 befindet sich nicht mehr in Berührung mit dem Luftkeil 38. Das in der Heizzone 26 sich bereits erwärmende Werkstück 14 kann daher nicht durch den Luftsauerstoff oxidiert werden.

Es ist außerdem sichergestellt, daß in dem relativ geringen Bereich, in dem sich ausströmender Schutzgasstrom und Luftkeil 38 überschneiden, relativ wenig explosives Knallgasgemisch bildet, so daß ein ruhiges Abbrennen des Schutzgases 38 im Brennraum 22 stattfindet.

Zur Deutlichmachung der Vorteile der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 ein Ofen 10′ dargestellt, der in seinen Maßen dem Ofen 10 von Fig. 1 entspricht, der jedoch mit einer Tür 40, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, versehen ist.

Die Tür 40 ist als Schiebetür ausgebildet, die leicht geneigt angeordnet ist und in ihrer Längsrichtung verschiebbar ist, wie dies durch einen Doppelpfeil 41 in Fig. 2 dargestellt ist. Die Schiebetür 40 befindet sich dabei in einer solchen Ver­ schiebestellung, daß in etwa die halbe Höhe der Einlaßöffnung 18 freigegeben ist, so daß Werkstücke 13, 14, die identisch wie die Werkstücke 13 und 14 in der Darstellung von Fig. 1 ausgebildet sind, gerade unterhalb der Schiebetür 40 in den Ofen 10′ eintreten können.

Auch hier tritt das Schutzgas 28 unterhalb der Unterkante der Schiebetür 40 aus und verbrennt unter Bildung von Flammen 30. Unterhalb der Schiebetür 40 und des austretenden Schutzgas­ stromes 28 hat sich ein Luftkeil 38′ ausgebildet, der wesentlich länger als der Luftkeil 38′ von Fig. 1 ausgebildet ist und der außerdem, da sich ja die Unterkante der Schiebetür 40 in etwa der Ebene der Öffnung 18 befindet, sehr weit in den Innenraum der Heizzone des Ofens 10′ hineinreicht. Der Luftkeil 38′ reicht soweit in den Ofen hinein, daß er noch in Berührung mit dem Werkstück 14 steht, daß bereits eine beträchtliche Strecke in der Heizzone transportiert wurde, somit bereits erwärmt wurde, so daß unter diesen Bedingungen ein Oxidations­ prozeß am Werkstück 14 stattfinden kann. Durch die relativ große Berührungsstrecke zwischen dem ausströmenden Schutzgas­ strom 28 und dem in den Ofen 10′ einreichenden Luftkeil 38′ können erhebliche Vermischungen stattfinden, die zu Knallgas­ explosionen im Endbereich des Ofens führen können.

Aus der vergleichenden Darstellung von Fig. 1 und 2 ist deutlich zu entnehmen, daß durch an sich konstruktiv einfache Maßnahmen beträchtliche Vorteile erzielt werden können. Aus der ver­ gleichenden Darstellung ist auch zu entnehmen, daß bereits bestehende Öfen einfach umgerüstet werden können.

In Fig. 1 ist eine Tür 32 dargestellt, die als Einlaßtür für eine Heizzone 26 dient. Es ist selbstverständlich möglich, in Durchlaufrichtung 15 gesehen, am gegenüberliegenden Ende des Ofens 10, an der Auslaßöffnung entsprechend spiegelbildlich angeordnet, die Tür 32 ebenfalls anzuordnen. Auch an der Auslaßtür herrschen der Fig. 1 vergleichbare Strömungsver­ hältnisse, wobei lediglich die Transportrichtung der Werkstücke umgekehrt ist.

Bei einem weiteren in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel, ist ein Ofen 50 an seinem Auslaßende, die durch eine Öffnung 53 gebildet wird, mit einer erfindungsgemäßen Tür 52 versehen.

Die Tür 52 weist gleichermaßen, wie die in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Tür 32, eine Klappe 55 auf, die um eine quer zur Förderrichtung 65 der Transportvorrichtung 62 ver­ laufende Achse 54 verschwenkbar ist. Die Achse 54 ist dabei ebenfalls im Bereich der Oberkante bzw. dem oberen Ende der Öffnung 53 angeordnet.

Die Klappe 55 ist beidseits mit seitlichen Abkantungen 56 versehen, die im Ausführungsbeispiel von Fig. 3 die Form eines Viertels eines Kreises aufweisen. Die durch die in der Seiten­ ansicht von Fig. 3 durch die seitliche Abkantung 56 verdeckte hintere Abkantung ist spiegelbildlich zu dieser ausgebildet.

In der Darstellung von Fig. 3 ist die Klappe 55 in ihrem nahezu vollständig ausgeklappten Zustand dargestellt, d.h. die Klappe 55 verläuft etwa parallel zur Förderebene 67 der Fördervorrich­ tung 62 und weist von dieser einen Abstand in etwa der Höhe der Auslaßöffnung 53 des Ofens 50 auf. Ein Werkstück 63, das von der Fördervorrichtung 62 aus dem Ofen 50 heraus transportiert wird, wird an der Oberseite noch teilweise von der Klappe 55 und außerdem von den seitlichen Abkantungen 56 abgedeckt.

Die Tür 52 wirkt quasi wie eine Verlängerung des Ofens 50. Auch hier tritt unterhalb der von der Öffnung 53 entfernt liegenden Kante der Klappe 55 das Schutzgas aus und verbrennt in einem Brennraum 72 unter Bildung eines Flammenschleiers 73.

Der Ofen 50 ist auf der gegenüberliegenden Seite, d.h. also auf der Einlaßseite mit einer entsprechend spiegelbildlich angeordneten Tür 52 bzw. Klappe 55 mit seitlichen Abkantungen 56 versehen.

Die seitliche Abkantung 56 ist mit einem seitlich von dieser angeordneten Gestänge 58 verbunden, das mit einem hier nicht näher dargestellten Stellmotor verbunden ist. Durch Verschieben des Gestänges 58 kann die Klappe 55 bzw. die Tür 52 bewegt werden, wobei in Fig. 3 durch unterbrochene Linie die Tür 52′ in vollkommen geschlossenem Zustand dargestellt ist, in der dann das Gestänge 58′ die dargestellte Stellung einnimmt.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ausbildung einer seitlichen Abkantung 66 durch strichpunktierte Linien angedeutet, d.h. die seitlichen Abkantungen nehmen eine etwa rechteckförmige Kontur ein. In der Ausgestaltung der rechteck­ förmigen seitlichen Abkantungen 66 wird ein in den Ofen eintre­ tendes oder dieses verlassendes Werkstück 63 bei völlig geöffne­ ter Tür 52, also mit etwa waagrecht verschwenkten Klappe 55, beidseits und deckelseitig von der Tür 52 abgeschirmt, quasi der Ofenraum um die Länge der Klappe 55 an beiden gegenüber­ liegenden Enden verlängert. Dadurch wird dann besonders wirksam ein Eintreten von Luftsauerstoff von der Außenseite her in den eigentlichen Ofenraum verhindert.

Claims (5)

1. Tür zum Öffnen und zum Verschließen einer Öffnung (18, 53) eines Durchlaufofens (10, 50) zum Wärmebehandeln von Werkstücken (13, 14, 63) unter Schutzgas (28), wobei die Öffnung (18, 53) zum Einlassen oder zum Auslassen von Werkstücken (13, 14, 63) dient, die durch eine Fördervorrichtung (12, 62) durch den Ofen (10, 50) bewegt werden, und wobei durch die Öffnung (18, 53) das Schutzgas (28) aus dem Ofen (10, 50) austritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Tür (32, 52) als eine, um eine quer zur Durchlaufrichtung (15, 65) verlaufende, am oberen Endbereich der Öffnung (18, 53) angeordnete Achse (34, 54) verschwenkbare Klappe (36, 55) ausgebildet ist.

2. Tür nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (55) mit seitlichen Abkantungen (56, 66) versehen ist.

3. Tür nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Abkantungen (66) derart ausgebildet sind, daß bei parallel zur Förderebene (67) stehender geöff­ neter Klappe (55) der gesamte Seitenbereich beidseits der Klappe (55) über die gesamte Öffnungshöhe durch die Abkantungen (66) abgedeckt ist.

4. Tür nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klappe (55) mit einem seitlich ange­ ordneten Gestänge (58) verbunden ist und durch dieses verschwenkbar ist.

5. Tür nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (55) über das Gestänge (58) in einer eine bestimm­ te, insbesondere gerade die Werkstücke (33) durchlassende Öffnungshöhe verschwenkbar ist und in dieser Stellung haltbar ist.