DE4119863A1 - Vorrichtung zum abschrecken von erwaermten metallteilen mit einer einrichtung zum absaugen von daempfen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

In dem DE-GM 90 14 549 ist eine Vorrichtung zum Ab­ schrecken von Metallteilen offenbart, die einen Wärme­ behandlungsofen durchlaufen haben; sie hat einen Be­ hälter, in welchem die Abschreckflüssigkeit, ein Ölbad, ein Salzbad oder eine Wasseremulsion enthalten ist. Damit die Metallteile auf ihrem Weg vom Ofen zum Abschreck­ medium nicht mit Luft in Berührung kommen, ist der Ofen­ raum durch einen Fallschacht mit dem Abschreckbehälter verbunden. Der Fallschacht taucht in das Abschreckmedium ein. Oberhalb des Spiegels des Abschreckmediums ist im Fallschacht ein Kranz von Öffnungen oder eine Schwall­ brause vorgesehen, über die Abschreckmedium in den Fall­ schacht eingespeist wird, damit sich dieses im Fallschacht durch die eintauchenden Metallteile nicht zu sehr erwärmt bzw. Spritzer die beim Auftreffen der Metallteile auf die Badoberfläche entstehen, abgefangen werden. Die heißen Metall­ teile bewirken beim Auftreffen auf den Schleier des Abschreck­ mediums und beim Eintauchen in das Abschreckbad, daß Dämpfe entstehen, die innerhalb des Fallschachtes aufsteigen, da­ mit die Dämpfe nicht in die Ofenatmosphäre gelangen, ist es bekannt, sie mit gasdichten Pumpen abzusaugen und durch Rohr­ leitungen über Kondensatabscheideeinrichtungen zu einer Stelle zu leiten, wo sie - soweit sie brennbare Bestandteile enthalten, die vornehmlich aus der Ofenatmosphäre stammen - abgefackelt werden können.

Nachteilig dabei ist, daß die Kondensatabscheideeinrich­ tungen regelmäßig entleert werden müssen, da die Rohr­ leitungen und die Kondensatabscheider durch kondensierte Rückstände, die zäh oder fest sind, verschmutzen und des­ halb in regelmäßigen Abständen gereinigt werden müssen. Besonders nachteilig ist, daß es auch in der Pumpe zu einer Kondensation kommt und daß sich die Kondensate in Betriebspausen verfestigen und nach einer Betriebsruhe zu Anlaufstörungen führen. Das ist besonders gravierend bei Salzbädern, die feste Kondensatablagerungen (Ver­ krustungen) zur Folge haben, so daß eine Absaugung von Dämpfen, die aus Salzbädern stammen, bis heute praktisch nicht möglich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art eine zuver­ lässig und wartungsarm arbeitende Dampfabsaugung zu ver­ wirklichen, die sowohl bei Ölbädern, als auch bei Salz­ bädern zuverlässig arbeitet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiter­ bildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen An­ sprüche.

Die Erfindung kommt dem Problem bei, in dem sie zwei Maß­ nahmen in Kombination ergreift. Zum einen wird als Pumpe eine Treibmittelpumpe eingesetzt, die als Treibmittel das Abschreckmedium verwendet. In einer solchen Pumpe kommen die abgesaugten Dämpfe nicht mit bewegten Teilen in Ver­ bindung, da die Treibmittelpumpe keine bewegten Teile hat, sondern ihre Saugwirkung allein aus der Strömung des Treib­ mittels gewinnt. Zwar können sich in der Treibmittelpumpe in Betriebspausen auch Ablagerungen, z. B. Salzkrusten, in geringeren Mengen bilden, doch werden diese durch den Be­ trieb der Treibmittelpumpe mit dem heißen Abschreckmedium stets wieder aufgelöst und abgeführt, so daß die Treib­ mittelpumpe stets betriebsbereit ist. Dadurch, daß als Treibmittel das Abschreckmediums selbst verwendet wird, hat ein Teil der abgesaugten Dämpfe schon in der Treib­ mittelpumpe Gelegenheit, im Abschreckmedium zu konden­ sieren. Die in der Treibmittelpumpe noch nicht konden­ sierten Dämpfe werden anschließend in einem Gaswäscher ausgewaschen, der als Waschflüssigkeit ebenfalls das Ab­ schreckmedium enthält. Das von den kondensierbaren Antei­ len befreite Schutzgas oder Reaktionsgas aus der Ofen­ atmosphäre verläßt den Gaswäscher und kann abgefackelt werden. Das kondensierte Abschreckmedium wird in den Abschreckbehälter zurückgeführt, und zwar am einfachsten dadurch, daß der Behälter mit dem Abschreckmedium zugleich der Gaswäscher ist.

Das regelmäßige Entleeren und Reinigen eines Kondensators entfällt ebenso wie das beim Stand der Technik erforderliche lästige Reinigen einer Pumpe. Zwischen dem Fallschacht und der Treibmittelpumpe wird lediglich eine kurze, einfache, von jeglichen Einbauten freie Rohrleitung benötigt, bei wel­ cher nicht die Gefahr besteht, daß sie sich leicht zusetzt und welche, wenn es denn je nötig sein sollte, z. B. bei einem Wechsel des Abschreckmediums, leicht gereinigt werden kann.

Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß nur sol­ che Anteile des abgesaugten Gases abgefackelt und damit ins Freie geleitet werden, die über eine gewisse Strecke durch das flüssige Abschreckmedium hindurchgeströmt sind. Es wird deshalb bevorzugt, daß die Ausströmöffnung der Treibmittel­ pumpe unterhalb des Spiegels des Abschreckmediums im Behäl­ ter liegt und der Behälter eine vom Gasraum oberhalb des Spiegels ausgehende Entlüftungsleitung hat, die zu der Stelle führt, wo das Gas abgefackelt werden kann. Auf diese Weise müssen die von der Treibmittelpumpe mitgerissenen Gase und Dämpfe mindestens den Weg von der Ausströmöffnung der Treib­ mittelpumpe bis zum Spiegel des Abschreckmediums im Ab­ schreckbad zurücklegen, und dabei haben die Dämpfe des Abschreckmediums Gelegenheit, vollständig zu kondensieren. Prinzipiell kann die Entlüftungsleitung an irgendeiner Stelle aus dem abgedeckten Abschreckbehälter herausführen. Vorzugs­ weise läßt man jedoch das abgesaugte Gas sich nicht über den gesamten Gasraum des Abschreckbehälters verteilen, sondern fängt es konzentriert in einer Tauchglocke auf, welche man dort anordnet, wo die Gasblasen aus dem Abschreckmedium auf­ steigen und von welcher die Entlüftungsleitung ausgeht. Zweckmäßigerweise ordnet man die Treibmittelpumpe so an, daß ihre Ausströmöffnung unterhalb der Tauchglocke liegt. Man kann sie aber auch neben der Tauchglocke anordnen und den Strahl so schräg ausrichten, daß er den Rand der Glocke knapp unterquert.

Es ist auch möglich, den Treibmittelstrahl oberhalb des Bad­ spiegels im Behälter aus einer Düse austreten und auf die Oberfläche des darin stehenden Abschreckmediums auftreffen zu lassen. Der Strahl dringt dann in das Abschreckmedium ein unter Mitreißen von Bestandteilen des abgesaugten Gases und erzeugt ein hohes Maß an Turbulenz im Abschreckmedium, was für eine Kondensation der kondensierbaren Bestandteile günstig ist. Damit über die Entlüftungsleitung aber nur Gas abgeleitet wird, welches vom Treibmittelstrahl in das Ab­ schreckbad mitgerissen und aus diesem wieder aufgestiegen ist, benötigt man dafür eine Unterteilung des Gasraums des Ab­ schreckbehälters in wenigstens zwei Abteile, die durch eine in das Abschreckmedium eintauchende Wand voneinander getrennt sind, nämlich ein Abteil (die Ansaugkammer) in welche das Gas aus dem Fallschacht angesaugt und vom Treibmittelstrahl mitgerissen wird, und ein zweites Abteil (die Gassammelkammer) in welche hinein die von den kondensierbaren Bestandteilen be­ freiten Gasblasen aus dem Abschreckmedium aufsteigen und von welcher die Entlüftungsleitung ausgeht. Diese beiden Abteile sind vorzugsweise Bestandteile ein und derselben Glocke, die zu diesem Zweck eine senkrechte Trennwand hat, die in das Ab­ schreckmedium eintaucht. Die Treibmittelpumpe und die Glocke sind vorzugsweise schwimmend angeordnet, so daß die Druck­ verhältnisse in den Abteilen der Glocke sowie bei eintauchen­ der Treibmittelpumpe der an ihrer Ausströmöffnung anstehende Gegendruck unabhängig vom Füllstand im Abschreckbehälter sind.

Für den Betrieb der Treibmittelpumpe benötigt man eine Um­ wälzpumpe, welche Abschreckmedium aus dem Abschreckbehälter ansaugt und in die Treibmittelpumpe einspeist. Die Absaug­ leistung (den Durchsatz des abgesaugten Gases) kann man durch entsprechende Einstellung bzw. Regelung der Umwälzpumpe ein­ stellen bzw. Regeln. Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Einstellung der Absaugleistung besteht darin, daß man einen Teil des abgesaugten und von kondensierbaren Anteilen befreiten Gases in den Fallschacht zurückführt, und zwar vorzugsweise an einer Stelle, welche der Saugöffnung der Saugleitung gegenüberliegt, so daß im Fallschacht eine Querströmung entsteht. Das hat nicht nur den Vorteil, daß der Verbrauch an Schutzgas bzw. Reaktionsgas vermindert wird, sondern auch den, daß die Wirksamkeit der Absaugung besser und gleichmäßiger ist als ohne eine solche Querströmung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in den bei­ gefügten Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vor­ richtung zum Abschrecken von erwärmten Metall­ teilen in einem Vertikalschnitt,

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vor­ richtung zum Abschrecken von erwärmten Metall­ teilen in einem entsprechenden Vertikalschnitt, und

Fig. 3 zeigt als Detail eine im Vergleich zu Fig. 2 abgewandelte Glocke mit Treibmittelpumpe.

Fig. 1 zeigt einen Behälter 1, in welchem sich ein flüssiges Abschreckmedium 2 befindet. Der Behälter 1 ist durch einen Deckel 3 abgedeckt. Oberhalb des Behälters 1 befindet sich der hintere Abschnitt eines Wärmebehandlungsofens 4; der Auf­ bau des Wärmebehandlungsofens ist nicht Gegenstand der Patent­ anmeldung und deshalb sind keine Details des Ofens dargestellt. Vom Ofen 4 führt ein Fallschacht 5 durch den Deckel 3 hindurch in den Behälter 1 und mündet unterhalb des Spiegels 6 des Ab­ schreckmediums. Dicht oberhalb des Deckels 3 ist der Fall­ schacht 5 von einem Ringkanal 7 umgeben, der über einen umlaufenden Schlitz 8 Verbindung mit dem Inneren des Fall­ schachtes 5 hat. Mittels einer Umwälzpumpe 9, welche in das Abschreckmedium 2 eintaucht, wird der Ringkanal 7 über eine Leitung 10, in welcher zwei Ventile 11 und 12 liegen, mit flüssigem Abschreckmedium versorgt, welches sich in Form eines Schleiers 13 in den Fallschacht ergießt.

Unter dem Deckel 3 ist eine Glocke 14 auf dem Abschreck­ medium 2 schwimmend aufgehängt. An der Außenseite der Glocke 14 ist eine Treibmittelpumpe (Strahlpumpe) 15 be­ festigt, welche über eine von der Leitung 10 abzweigende Zweigleitung 16 mit schnell strömendem Abschreckmedium als Treibmittel gespeist wird. In eine Taille des Strahlpumpen­ gehäuses mündet eine Saugleitung 17, welche oberhalb der Öffnungen 8 vom Fallschacht 5 ausgeht. Das Strahlrohr der Treibmittelpumpe 15 mündet im Abschreckmedium 2 unterhalb der Glocke 14. Von der Glocke 14 führt eine Entlüftungslei­ tung 18 als Steigleitung, in welcher ein Ventil 19 sowie ein Magnetventil 19a liegt, nach oben durch den Deckel 3 hin­ durch aus dem Behälter 1 hinaus. Zwischen dem Einlaß der Ent­ lüftungsleitung 18 und dem Spiegel 6 des Abschreckmediums ist noch eine Schikane 20 vorgesehen. Das Magnetventil 19a ist mit einem Ventilschaltzünder gekoppelt, und öffnet erst nachdem dessen Zündflamme brennt.

Von der Entlüftungsleitung 18 führt eine Zweigleitung 21, in welcher ein Stellventil 21a liegt, zum Fallschacht 5 und mündet in diesen an einer Stelle 22, welche der Eintritts­ öffnung 23 der Saugleitung 17 gegenüberliegt. Am Verzweigungs­ punkt 24 der Leitungen 18 und 21 kann über eine weitere Lei­ tung 25, in welcher ein Stellventil 26 liegt, ein Hilfsgas, z. B. Stickstoff, eingespeist werden.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Aus dem Ofen 4 durch den Fallschacht 5 in den Behälter 1 fallende heiße Metallteile bewirken insbesondere, während sie durch den Schleier 13 hindurchfallen, daß eine gewisse Menge des Abschreckmediums verdampft. Die aufsteigenden Dämpfe werden durch die Saugleitung 17 abgesaugt, wobei die Absaugung unterstützt wird durch eine sich ausbildende Quer­ strömung zwischen der Mündung der Leitung 21 und der Ansaug­ öffnung 23. Das durch die Strahlpumpe 15 angesaugte Gas vermischt sich mit dem Treibmittelstrahl, der in den Bereich unter der Glocke 14 gelangt. Mitgerissene Gasblasen 27 stei­ gen im Abschreckmedium 2 hoch, wobei die kondensierbaren Be­ standteile (Dämpfe des Abschreckmediums) kondensieren, wo­ hingegen die aus dem Schutzgas bzw. Reaktionsgas des Ofens 4 stammenden nichtkondensierbaren Bestandteile durch die Schikane 20 in die Entlüftungsleitung 18 eintreten, teil­ weise über die Leitung 21 in den Fallschacht 5 zurückgeführt und teilweise abgefackelt werden. Nach Bedarf kann über die Leitung 25 ein Hilfsgas wie Stickstoff eingeleitet werden, um die gesamte Einrichtung vor Inbetriebnahme zu spülen, so daß sich kein explosives Gas bilden kann.

Die Absaugleistung kann eingestellt werden über die Dreh­ zahl der Umwälzpumpe 9, über die Stellung der Ventile 11 und 12 sowie über die Stellung der Stellventile 19 und 22.

In den beiden folgenden Ausführungsbeispielen sind Teile, die Teilen des ersten Ausführungsbeispiels gleichen oder entsprechen mit denselben Bezugszahlen bezeichnet.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 lediglich in der Ausbildung der Glocke 14 und der Strahlpumpe 15. Die Glocke 14 ist vergrößert und durch eine von oben nach unten verlaufende und unter­ halb des Spiegels 6 endende Trennwand 30 in zwei Abteile 31 und 32 unterteilt. Das Abteil 31 ist Bestandteil der Treibmittelpumpe 15. Die Treibmittelleitung 16 mündet mit einer Düse 33 in das Abteil 31, welches als Saugkammer dient. Die Düse 33 ist schräg in den Bereich unterhalb der ent­ sprechend schräg abgeknickten Trennwand 30 gerichtet, liegt aber oberhalb des Spiegels 6. Der schräg auf die Oberfläche des Abschreckmediums 2 auftreffende Treibmit­ telstrahl reißt Bestandteile des Gases mit, welches durch die in das Abteil 31 einmündende Leitung 17 vom Fallschacht 5 herangeführt wird und treibt es in Gestalt von Blasen 27 in den Bereich unter dem Abteil 32, welches als Gassammel­ kammer dient. Von hier aus steigt das Gas durch die Schikane 20 in die Entlüftungsleitung 18.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von dem in Fig. 2 darin, daß in die Trennwand 30 ein Rohr 35 eingeschweißt ist, dessen eines Ende oberhalb des Spiegels 6 im Abteil 31 liegt und dessen anderes Ende unterhalb des Spiegels 6 unter dem Abteil 32 liegt. Der Treibmittelstrahl (37), der aus der Düse 33 austritt, ist genau in das Rohr 35 gerichtet. Das Rohr sorgt für einen wirksameren Übertritt des Gases vom Abteil 31 in das Abteil 32. Sich ein­ stellende Niveauunterschiede werden ausgeglichen durch Öffnungen 36 im Rohr 35 unterhalb des Spiegels 6. Mit dieser Einrichtung können gleichzeitig mehrere solcher Treibmittelpumpen nebenein­ ander angeordnet betrieben werden, was eine hohe Absaugleistung ermöglicht.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Abschrecken von erwärmten Metall­ teilen,
mit einem mit einer Abdeckung (3) versehenen Behälter (1) zur Aufnahme eines Abschreckmediums (2),
mit einem von einem Ofen (4) kommenden und in den Be­ hälter (1) mündenden Fallschacht (5),
und mit einer Einrichtung zum Absaugen von Dämpfen des Abschreckmediums aus dem Fallschacht (5) durch eine vom Fallschacht (5) abzweigende Saugleitung (17), welche zur Saugseite einer Pumpe (15) führt, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (15) eine mit dem Abschreckmedium als Treibmittel arbeitende Treib­ mittelpumpe ist,
und daß im Strömungsweg nach der Treibmittelpumpe (15) ein Gaswäscher (1) angeordnet ist, der als Waschflüssig­ keit das Abschreckmedium (2) enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) der Gaswäscher ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Saugleitung (17) ein Rohr ohne Einbauten ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnung der Treib­ mittelpumpe (15) unterhalb des Spiegels (6) des Abschreckmediums (2) im Behälter (1) liegt und dieser eine vom Gasraum oberhalb des Spiegels (6) ausgehende Entlüftungsleitung (18) hat.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Teil des abgesaugten und gewaschenen Gases zurückgeführt und an einer der Saugöffnung (23) der Saugleitung (17) gegenüberliegenden Stelle (22) in den Fallschacht (5) eingeleitet wird.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche in Ver­ bindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Sammeln des aus dem Abschreckmedium (2) aufsteigenden Gases eine mit ihrem Rand in das Abschreckmedium eintauchende Glocke (14) vorgesehen ist, von welcher eine Entlüftungsleitung (18) aus dem Behälter (1) herausführt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocke (14) durch eine Trennwand (30) in zwei nebeneinander liegende Abteile (31, 32) unterteilt ist, von denen eines (31) Bestandteil der Treibmittelpumpe (15) ist und die Mündung der Saugleitung (17) enthält und von denen das andere (32) mit der Entlüftungsleitung (18) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Strahl der Treibmittelpumpe (15) schräg nach unten gerichtet ist, so daß er den unteren Rand der Glocke (14) bzw. ihrer Trennwand (30) knapp unterquert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Strahl der Treibmittelpumpe (15) in ein Rohr (35) gerichtet ist, welches unterhalb des Spiegels (6) des Abschreckmediums (2) in die Glocke (14) bzw. deren mit der Entlüftungsleitung (18) verbundenes Abteil (32) mündet.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Treibmittelpumpe (15), ggfs. auch die Glocke (14), schwimmend gelagert ist bzw. sind.