DE4225250A1

DE4225250A1 - Vakuum-Härteofen mit getrennter Rückkühlkammer

Info

Publication number: DE4225250A1
Application number: DE19924225250
Authority: DE
Inventors: Ruediger Hoffmann
Original assignee: IVA INDUSTRIEOEFEN VERFAHREN A
Current assignee: IVA INDUSTRIEOEFEN VERFAHREN A
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 1994-02-03

Description

Vakuumöfen mit Überdruckabkühlung zum Härten von Stählen sind allgemein bekannt. Üblicherweise befinden sich die Heizkammer, der Rückkühler für das zum Härten benutzte Kühl gas und die Turbine zur Beschleunigung des Kühlgases in dem selben Gehäuse. Es ist ferner üblich, den Kühlgasstrom so zu steuern, daß er in alternierenden Richtungen durch die Heiz kammer und damit auch durch die zu härtende Charge strömt. Dabei erfolgt der Richtungswechsel zumeist in vertikaler Richtung, das heißt zum Beispiel von oben nach unten, dann wieder von unten nach oben und so weiter. Auch die Anordnung eines Rückkühlers sowie der Turbine außerhalb des Gehäuses mit der Heizkammer - im folgenden kurz Heizkammer genannt - ist bekannt. Bislang war es in einem solchen Fall jedoch weiterhin notwendig, auch das separate Gehäuse mit dem Rück kühler und der Turbine - im folgenden kurz Rückkühlkammer genannt - gemeinsam mit der Heizkammer zu evakuieren.

Der Nachteil dieser bisherigen Systeme: je höher der während der Kühlung herrschende Überdruck, desto größere Mengen Kühlgas wurden unnötig vergeudet. Durch die vorgeschlagene Trennung von Heiz- und Rückkühlkammer kann das nach dem Här teprozeß in der Rückkühlkammer befindliche Kühlgas bei vol lem Druck erhalten bleiben, auch wenn anschließend die Heiz kammer für den folgenden Prozeß evakuiert werden muß.

Abb. 1 zeigt links die Heizkammer (A) mit der thermischen Isolierung sowie der angedeuteten Charge und rechts die Rückkühlkammer (B) mit dem Wärmetauscher sowie der hinter dem Wärmetauscher liegenden aber nicht dargestellten Tur bine. Dabei sind die relativen Größen von Heiz- und Rück kühlkammer ohne Bedeutung für den prinzipiellen Charakter der beschriebenen Lösung. Falls jedoch die Rückkühlkammer auch als Kühlgaspuffer verwendet wird, ist gegebenenfalls eine größere Rückkühlkammer zweckmäßig. Deutlich erkennbar sind die beiden Ventile (C), die die Heizkammer und die Rückkühl kammer gegeneinander temperaturbeständig, vakuumdicht und überdruckfest abschließen können.

Abb. 2 deutet die 4 Verbindungsrohre für den alternierenden Kühlgasstrom zwischen der Heizkammer A und der Rückkühlkam mer B schematisch an. Durch eine geeignete Betätigung der Schieber D1 bis D4 in den Verbindungsrohren kann der Kühl gasstrom, der in der Rückkühlkammer immer in dieselbe Rich tung strömt, nach Bedarf von oben nach unten (D1 und D4 geöffnet, D2 und D3 geschlossen) bzw. von unten nach oben (D1 und D4 geschlossen, D2 und D3 geöffnet) durch die Heizkammer gelenkt werden. Gegebenenfalls kann auch der Kühlgasstrom ohne Verbindung mit der Heizkammer fließen, wenn die Ventile C geschlossen aber die Schieber D1 und D2 und gegebenenfalls auch D3 und D4 geöffnet sind. Dadurch kann die Rückkühlkam mer notfalls unabhängig von der Heizkammer auf niedrigere Temperaturen abgekühlt werden und/oder die Turbine vor Öff nung der Ventile C bereits anlaufen.

In den Abbildungen sind weitere Verbindungen zwischen der Heizkammer und der Rückkühlkammer nicht angedeutet, wie sie etwa zum Fluten der Heizkammer mit Kühlgas und/oder zum Druckausgleich zwischen Heiz- und Rückkühlkammer zweckmäßig sein können. Diese Verbindungsleitungen sind vom Querschnitt her im allgemeinen bedeutend kleiner als die 4 Verbindungs rohre für den alternierenden Kühlgasstrom.

Die Trennung von Heiz- und Rückkühlkammer in der beschriebe nen Weise hat eine Reihe von Vorteilen. Eine Evakuierung der Rückkühlkammer ist zwar möglich, aber keine Notwendigkeit. Im Gegenteil wird im Normalbetrieb das Kühlgas in der Rück kühlkammer eingeschlossen bleiben, wodurch der Kühlgasver brauch bis etwa 50% reduziert werden kann. Die Gefahr einer Undichtigkeit der Heizkammer im Vakuumbetrieb verringert sich erheblich, da wichtige Anschlüsse im Normalfall nicht vom Vakuum erfaßt werden. Leckagen im Kühlgasführungssystem werden fast zwangsläufig vermieden, wodurch der Kühlgas strom, der durch die Turbinen beschleunigt wird, praktisch auch vollständig durch die Heizkammer geleitet wird. Die installierte Turbinenleistung kann daher weitestgehend auch zur Kühlung genutzt werden. Das Gesamtsystem ist wartungs freundlicher und die freie Rückwand der Heizkammer kann bei Bedarf für andere Einrichtungen wie etwa eine Heißgaskonvek tion leicht genutzt werden. Nicht zuletzt verringert sich die mit dem Unterdruck verbundene Gefahr von Überschlägen an der Kühlgasturbine. Grundsätzlich kann sogar diese Turbine, da sie im Überdruckbereich verbleibt, langsam anlaufen und damit auf ihre Funktion geprüft werden, noch bevor die Heiz kammer mit Kühlgas geflutet wird.

Da der Evakuierungs- und Erwärmungsprozeß der Heizkammer während der Behandlung einer Charge oft das mehrfache der Abkühldauer beansprucht, kann nach Wunsch auch eine Rück kühlkammer mit mehreren Heizkammern verbunden werden. In den meisten Fällen dürfte dabei allerdings gleichzeitig nur jeweils in einer einzigen Heizkammer eine Kühlung zulässig sein. Da eine geringe Wartezeit jedoch nur selten störend ist, dürfte die Installation einer Rückkühlkammer für meh rere Heizkammern oft eine wirtschaftlich interessante Variante sein.

Claims

1. Vakuumofen für Überdruckabschreckung mit getrennten Gehäusen für den Rückkühler zum Rückkühlen des Kühlgases und die Turbine zur Beschleunigung des Kühlgases einerseits sowie einem Gehäuse, das die Heizkammer mit dem Behandlungsgut enthält, andererseits, welche über 4 Rohrlei tungen für den alternierenden Kühlgasstrom miteinander ver bunden sind, gekennzeichnet dadurch, daß je zwei der 4 Rohr leitungen vor dem Eintritt in die Heizkammer zusammengeführt und gegenüber der Heizkammer mit einem thermisch isoliertem, Vakuum-dichtem und Überdruck-festem Ventil ausgerüstet sind und daß in jeder der 4 Rohrleitungen ein Schieber zur Steue rung des Kühlgasstromes enthalten ist.

2. Vakuum-Härteofen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit derselben Rückkühlkammer mehr als eine Heizkammer auf die gleiche Weise verbunden ist.

3. Vakuum-Härteofen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkühlkammer auch als Kühlgaspuf ferbehälter genutzt wird.