DE3916183C2 - - Google Patents
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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
dergleichen.
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 Oxi
dationsprozesse stattfinden können.
Aus der DE-PS 4 56 095, der DE-PS 2 87 405 und der DE-PS 2 65 858
sind Türen zum Verschließen von Öfen bekannt, die um eine
etwa horizontal verlaufende Achse verschwenkbar sind. Bei
diesen Öfen handelt es sich jedoch nicht um Durchlauföfen, in
denen ein Schutzgas von der Ofeninnenseite durch die Tür
austreten kann. Die Türen dienen dazu, die Feuerungsöffnung
der Öfen dicht abzuschließen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist 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, wobei beidseits an der Klappe Seitenwände
vorgesehen sind, die bei geöffneter Klappe die seitlichen
Bereiche der Klappe abdecken.
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 heraus
gezogen, wodurch auch der Luftkeil der möglicherweise ein
tretenden 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 Oxi
dationsprozesse stattfinden können. Ist dann das Werkstück in
den eigentlichen Ofenbereich eingetreten und wird erwärmt,
steht es nicht mehr in Berührung mit dem Luftkeil. Durch
Vorsehen von Seitenwänden beidseits der Klappe wird außerdem
verhindert, daß beim Öffnen der Klappe über die Seite her
Luftsauerstoff in den Ofenraum eintreten kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Seiten
wände als seitliche Abkantungen ausgebildet, die bei parallel
zur Förderebene stehender, vollständig geöffneter Klappe den
gesamten Seitenbereich beidseits der Klappe abdecken.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß bei vollständig 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 1 m verlängert werden kann, wodurch
dann auch der Luftkeil um 1 m von der eigentlichen Ofenöffnung
weggeschoben ist und dadurch dann im eigentlichen 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 um so 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
Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt
Fig. 1 stark schematisiert einen Schnitt durch einen
Durchlaufschutzgasofen im Bereich der Einlaßöffnung
für die Werkstücke;
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 verlaufende 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 (4)
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, wobei beidseits an der Klappe (36, 55) Seitenwände
(56, 66) vorgesehen sind, die bei geöffneter Klappe
(36, 55) die seitlichen Bereiche der Klappe (36, 55)
abdecken.
2. Tür nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Seitenwände als seitliche Abkantungen (66) ausgebildet
sind, die bei parallel zur Förderebene (67) stehender,
vollständig geöffneter Klappe (55) den gesamten Seiten
bereich beidseits der Klappe (55) abdecken.
3. Tür nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Klappe (55) mit einem seitlich angeordneten
Gestänge (58) verbunden ist und durch dieses verschwenk
bar ist.
4. Tür nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Klappe (55) über das Gestänge (58) in einer
gerade die Werkstücke (33) durchlassende
Öffnungshöhe verschwenkbar ist und in dieser Stellung
haltbar ist.
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