DE4433612A1 - Ofen zur Wärmebehandlung von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ofen zur Wärmebehandlung von Werkstücken mit einer Transportvorrichtung zur Bewegung der Werkstücke in einer Transportrichtung durch den Ofen, wobei die Transportvorrichtung aus Transportmodulen zusammengesetzte Schieber umfaßt, und jedes Transportmodul ein Obermodul und ein Untermodul aufweist, wobei weiterhin das Obermodul in einer unteren Ruhestellung auf dem Untermodul abgestützt und in einer oberen Transportstellung gegenüber dem Untermodul aufwärts verschoben ist.

Ein Ofen der vorstehend genannten Art ist aus der DE-41 32 197 C2 bekannt.

Industrieöfen arbeiten heutzutage zur Erhöhung der Durchsatz­ leistung entweder im kontinuierlichen oder auch im Taktbetrieb. Die Werkstücke werden dabei durch eine oder mehrere Ofenkammern transportiert und können so einem oder mehreren Schritten der Wärmebehandlung unterzogen werden. An die Transportvorrichtung in einem solchen Ofen werden insbesondere bei Industrieofen­ anlagen mit aufkohlender Gasatmosphäre hohe Anforderungen der Betriebssicherheit gestellt.

Bei dem bekannten Ofen gemäß DE-41 32 197 C2 befinden sich unterhalb der Roste, die die Werkstücke aufnehmen, mindestens zwei modulartig aufgebaute Schieber. Die einzelnen Transport­ module der Schieber bestehen jeweils aus einem Ober- und Untermodul, die über Kontaktflächen aufeinander abgelegt sind. Die Kontaktflächen haben dabei ebene Bereiche unterschiedlicher Höhe, die über einen zur Transportrichtung geneigten Bereich (schiefe Ebene) miteinander verbunden sind.

Der Transport der Werkstücke verläuft in vier Phasen. In der Ruhestellung sind die Roste auf dem Ofenherd abgestellt. Die Ober- und Untermodule liegen formschlüssig aufeinander. Der Ofenherd hat oberhalb der Schieber einen Spalt, dessen Breite mindestens der Breite der Obermodule entspricht.

Der Transportzyklus beginnt in der ersten Phase mit dem Abheben der Roste vom Ofenherd. Dazu verschiebt ein Rückschieber am Ofenauslauf die Untermodule relativ zu den Obermodulen und entgegen der Transportrichtung. Die Obermodule sind hierzu durch einen Festanschlag am Ofeneinlauf blockiert. Diese Verschiebung von Ober- und Untermodulen gegeneinander führt dazu, daß die Obermodule auf den Untermodulen in Transportrichtung und aufwärts verschoben werden. Die Obermodule treten nach oben durch den Spalt des Ofenherdes hindurch und heben die Roste an. Dies führt somit zu einer senkrechten Hubbewegung der Roste. Die Obermodule befinden sich in Transportstellung.

In der zweiten Phase, der Durchstoßphase, werden die auf den Obermodulen stehenden Roste um einen Platz weitergefördert, indem ein Durchstoßer in Transportrichtung am Schieber angreift. Die Kraft des Durchstoßers wirkt dabei nicht auf die Roste, sondern auf die Transportmodule. Am Ende des Durchstoßvorgangs wird die Obermodulreihe durch einen einstellbaren Festanschlag gestoppt.

In der dritten Phase, dem Absenken, drückt der Durchstoßer die Untermodulreihe weiter in Transportrichtung. Die Obermodulreihe wird in dieser Phase durch einen Festanschlag am Ofenauslauf festgehalten. Durch die gegenseitige Verschiebung der Obermodule und Untermodule werden die Obermodule wieder abwärts verschoben und die Roste wieder auf den Ofenherd abgesenkt. Wie beim Anheben wiederholt sich somit der gleiche Vorgang, nur in umgekehrter Reihenfolge.

In der vierten Phase, dem Zurückschieben, werden die Transport­ module unter den auf dem Ofenherd abgestellten Rosten nun durch den Rückschieber wieder in ihre Grundstellung geschoben. Der Transportzyklus ist beendet und nach Ablauf der Taktzeit bereit für einen neuen Transport.

Insbesondere wegen ihrer einfachen Mechanik haben sich die vorgenannten Transportvorrichtungen bewährt. Jedoch kann die bekannte Transportvorrichtung bei besonderen Anforderungen an die Betriebssicherheit spezifische Nachteile aufweisen.

Beim Durchstoßen besteht nämlich die Möglichkeit, daß sich die untere Modulreihe unter dem Druck des Durchstoßers "aufbäumt", das heißt die Module spannen sich wie ein Bogen und versuchen, nach oben auszuweichen. Die obere Modulreihe kann dabei abgehoben werden. Diese Gefahr ist insbesondere dann groß, wenn keine Werkstücke aufgelegt sind, die mit ihrem Gewicht gegenwirken würden, oder wenn die Modulflächen bedingt durch Fertigungs­ toleranzen nicht rechtwinklig sind. In Öfen nach dem Stand der Technik müssen daher bei sehr hohen Sicherheitsanforderungen dann, wenn nicht alle Plätze auf dem Schieber von mit Werkstücken beladenen Rosten besetzt sind, auf den unbesetzten Plätzen mit Schrottmaterial beladene Roste mitgefahren werden, um das Aufbäumen der Module zu verhindern.

Des weiteren besteht bei den Öfen nach dem Stand der Technik keine Möglichkeit, den reibungsbedingten Abrieb zu entfernen, weil die Transportmodule direkt im Ofenherd laufen. Dies ist insbesondere in Anlagen für die Gasaufkohlung sehr problematisch, da sich zusätzlich zum Abrieb auch noch Ruß in den Führungs­ kanälen bilden kann, was zur Blockierung des Transports führen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ofen der vorstehend genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Betriebssicherheit erhöht, insbesondere ein Aufbäumen der Transportmodulreihen verhindert, und eine Möglichkeit der automatischen Reinigung gegeben wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Transportmodule mittels Führungsmodulen entlang der Transport­ richtung vertikal geführt sind.

Die Aufgabe wird dadurch vollständig gelöst. Die Führungsmodule nehmen alle beim Durchstoßen der Schieber auftretenden, insbeson­ dere nach oben wirkenden, nicht in Transportrichtung wirkenden Kräfte auf. Ein Aushebeln der oberen Modulreihe wird dadurch verhindert. Ein Beschweren der Transportmodule durch mit Schrott beladene Roste ist nicht mehr erforderlich. Ein erhöhter Energiebedarf aufgrund des zu wärmenden Totgewichts wird dadurch vermieden. Die Sicherheit der Anlage wird entscheidend verbessert bei gleichzeitiger Verringerung des Energieaufwands.

Ein weiterer Vorteil der Führungsmodule gegenüber den Führungs­ kanälen im Ofenherd nach dem Stand der Technik ist in einer Verbesserung der Wartungseigenschaften zu sehen. Da es sich bei den beweglichen Teilen der Transportvorrichtung um Ver­ schleißteile handelt, müssen sie entsprechend erneuerbar sein. Während herkömmliche Führungen im Ofenherd infolge ihrer Eigenschaft als bauliche Bestandteile des Ofens bei Verschleiß oder Beschädigung nicht ausgewechselt werden können, sondern im Ofen wiederhergestellt werden müssen, sind die erfindungs­ gemäßen Führungsmodule vorteilhaft, da sie einzeln austauschbar sind und gegebenenfalls außerhalb des Ofens der Wiederverwertung zugeführt werden können.

In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Obermodule in Vertikalrichtung mit einem Spiel geführt, das dem Hub zwischen Ruhestellung und Transportstellung entspricht.

Eine solche Führung ermöglicht es einerseits, den herkömmlichen Transportmechanismus zu übernehmen, der darin besteht, die Obermodule kontrolliert von ihrem Niveau in der Ruhestellung zum Transport der Roste von den Untermodulen abzuheben, anderer­ seits wird ein unkontrolliertes unerwünschtes Abheben über den Hub in der Transportstellung hinaus verhindert.

In einer Ausgestaltung sind auf seitlichen Innenflächen der Führungsmodule Führungsnuten vorhanden, in die entsprechende Führungsstege der Transportmodule eingreifen.

Seitliche Führungsnuten und entsprechende Führungsstege gewähr­ leisten die vertikale Führung der Transportmodule auf mechanisch sehr einfache Weise. Insbesondere die Fertigung der Führungs­ module und Transportmodule bedarf keines aufwendigen Verfahrens, da die Nuten und Stege bei der Fertigung der Führungsmodule bzw. Transportmodule durch eine entsprechende Formgebung, zum Beispiel bei einer gießenden Herstellung, eingearbeitet werden können. In einer vorteilhaften Weiterbildung des Ofens weisen die Führungsmodule untere und obere Führungsnuten auf, wobei in die unteren Führungsnuten entsprechende Führungsstege der Unter­ module und in die oberen entsprechende Führungsstege der Obermodule eingreifen, wobei die oberen Führungsnuten breiter als die Führungsstege der Obermodule sind.

Dadurch wird erreicht, daß die Druckkräfte auf mehrere Flächen verteilt werden. Die unteren Führungsnuten und Führungsstege können dabei so ausgebildet sein, daß sie formschlüssig inein­ andergreifen, so daß der untere Schieber auf eine rein ein­ dimensionale Bewegung in Transportbewegung eingeschränkt ist, so daß sich eine bogenartige Verspannung der Untermodulreihen von vornherein nicht ausbilden kann. Die oberen Führungsnuten sind entsprechend um den Hub der Obermodule breiter als die Führungsstege der Obermodule. Die Funktionsweise der Transport­ vorrichtung bleibt dadurch erhalten, und gleichzeitig wird einer eventuell auftretenden Verspannung der Obermodulreihen durch den Anschlag an die obere Begrenzungsfläche der oberen Fuhrungs­ nut entgegengewirkt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Ofens besteht in einer prismenförmigen Ausbildung der Führungsnuten und -stege.

Prismenförmige Nuten und Stege nehmen einerseits den Druck nach oben auf und halten die Transportmodule in den Führungsmodulen, andererseits sind die horizontal verlaufenden oberen Begrenzungs­ flächen der Führungsstege und Führungsnuten gegenüber einer Ausführung mit quaderförmigen Führungsstegen und Führungsnuten verkleinert, so daß der Abrieb in einer solchen Ausführung vermindert ist. Insbesondere ist die Gefahr des Verkantens der Transportmodule in den Führungsmodulen geringer.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind in die Längsseiten und/oder die Unterseiten der Führungsmodule Öffnungen eingebracht.

Durch die Öffnungen kann der entstehende Abrieb der Transport­ module und gegebenenfalls Ruß, der bei der Gasaufkohlung entsteht, bei jeder Transportbewegung automatisch nach außen geführt werden und gefahrlos auf den Ofenherd herunterfallen.

In einer Ausführungsvariante sind die Führungsmodule auf im Ofen quer zur Transportrichtung liegenden Stützmauern abgestützt, vorzugsweise mit Verankerungen befestigt.

Zwischen den Stützmauern schweben die Führungsmodule über dem Ofenherd, so daß in Verbindung mit den Öffnungen auf den Längs- und Unterseiten die automatische Reinigung von Ruß und Abrieb gewährleistet wird. Die Verankerungen an den Führungsmodulen nehmen insbesondere die nach oben wirkenden Druckkräfte auf.

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

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschrei­ bung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung eines Ausführungsbei­ spiels eines erfindungsgemäßen Ofens in schematischer Darstellung entlang der Linie I-I von Fig. 2, teil­ weise aufgebrochen;

Fig. 2 eine Querschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Ofens aus Fig. 1 entlang der Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht von hinten bzw. vorne auf ein Ausfüh­ rungsbeispiel eines Führungsmoduls mit eingeschobenem Transportmodul in vergrößerter Darstellung, wie es bei dem Ofen gemäß Fig. 1 oder 2 verwendet werden kann;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Transportmoduls aus Fig. 3; und

Fig. 5 und 6 perspektivische Ansichten zweier Varianten von Führungsmodulen ähnlich denen aus Fig. 3.

Fig. 1 zeigt einen Ofen 10 im Längsschnitt und Fig. 2 denselben Ofen 10 im Querschnitt. Der Ofen 10 umfaßt ein Ofengehäuse 11, eine Ofenkammer 12 und einen Ofenherd 13. Die Ofenkammer 12 ist mit einer Verschlußplatte 14 an einem Ofeneinlauf und einer Verschlußplatte 15 an einem Ofenauslauf verschließbar. Die Verschlußplatten 14 und 15 sind verschiebbar oder schwenkbar. Auf dem Ofenherd 13 liegen Stützmauern 16 quer zu einer Trans­ portrichtung 17 mit Zwischenräumen 18 zwischen jeweils zwei benachbarten der Stützmauern 16. In Fig. 2 liegt die Transport­ richtung 17 senkrecht zur Zeichenebene.

Der Ofen 10 umfaßt weiterhin eine Transportvorrichtung, die Führungsmodule 20 aufweist, die auf den Stützmauern 16 mit Verankerungen 22 befestigt sind. Über den Zwischenräumen 18 schweben die Führungsmodule 20 frei über dem Ofenherd 13.

Die Führungsmodule 20 sind hintereinander zu zwei parallelen, in der Transportrichtung 17 verlaufenden Reihen zusammengefügt. In jeder Reihe der Führungsmodule 20 läuft ein Schieber 26, der aus Transportmodulen 30 zusammengesetzt ist. Jedes Transport­ modul 30 besteht aus einem Obermodul 32 und einem Untermodul 34, derart, daß das Obermodul 32 auf dem Untermodul 34 abgestützt ist. Das Obermodul 32 und das Untermodul 34 weisen als schiefe Ebenen ausgebildete Führungsflächen 36 mit gestuftem Übergang auf.

Werkstücke, die zur Wärmebehandlung durch den Ofen befördert werden, sind in oder auf Rosten 38 aufgenommen.

Ferner umfaßt die Transportvorrichtung einen Antrieb 40 am Ofeneinlauf, der auf der Verschlußplatte 14 montiert ist und über einen in der Transportrichtung 17 beweglichen Durchstoßer 42 an dem in Transportrichtung 17 ersten Untermodul 34 angreift. Auf der Verschlußplatte 15 am Ofenauslauf ist entsprechend ein Antrieb 44 montiert, der über einen entgegen der Transport­ richtung 17 beweglichen Rückstoßer 46 an dem in Transportrichtung 17 letzten Untermodul 34 angreift. Des weiteren weist die Transportvorrichtung einen Festanschlag 48 am Ofeneinlauf und einen Festanschlag 50 am Ofenauslauf auf. Der Festanschlag 48 ist an der Verschlußplatte 14, der Festanschlag 50 an der Verschlußplatte 15 fest montiert.

Wie eine vertikale Führung der Obermodule 32 und Untermodule 34 auf einfache Weise erzielt werden kann, soll anhand einer vergrößerten Darstellung eines der Führungsmodule 20 aus Fig. 1 und 2 in den Fig. 3 und 4 erläutert werden. In das U-förmige Führungsmodul 20 ist eines der Transportmodule 30 eingeschoben, das aus dem Obermodul 32 und dem Untermodul 34 besteht. Das Führungsmodul 20 weist auf den seitlichen Innenflächen einge­ brachte, obere Führungsnuten 52 und untere Führungsnuten 54 auf. Die Führungsnuten 52 und 54 sind prismenförmig ausgebildet. Die obere Führungsnut 52 ist durch eine obere Begrenzungsfläche 58, die untere Führungsnut 54 durch eine obere Begrenzungsfläche 59 begrenzt. Das Untermodul 34 besitzt seitlich ausgedehnte Führungsstege 62, die formschlüssig in die unteren Führungsnuten 54 des Führungsmoduls 20 eingreifen. Das Obermodul 32 dagegen weist seitlich ausgedehnte, prismenförmige Führungsstege 60 auf, wobei die vertikale Ausdehnung der oberen Führungsnuten 52 größer als die vertikale Ausdehnung der Führungsstege 60 ist, und zwar um das Spiel, das dem Hub 70 beim Übergang von der Ruhestellung in die Transportstellung entspricht. Die Transportstellung des Obermoduls 32 ist gestrichelt dargestellt.

Es ist nun leicht einzusehen, daß eine solche Ausführung des Führungsmoduls 20 und des Transportmoduls 30 die vertikale Führung sowohl des Obermoduls 32 als auch des Untermoduls 34 ermöglicht. Vertikal gerichtete Kräfte werden von den Begren­ zungsflächen 58, 59 der Führungsnuten 52, 54 kompensiert. Wirkt auf das Untermodul 34 eine nach oben gerichtete Kraft, so kann diese Kraft das Untermodul 34 nur so weit anheben, bis die obere Begrenzungsfläche der Führungsstege 62 an die oberen Begrenzungs­ flächen 59 der unteren Führungsnut 54 anschlägt. Für das Obermodul 32 gilt Entsprechendes: da das Obermodul 32 in der Transportstellung (gestrichelt) von dem Untermodul 34 um den Hub 70 abgehoben ist, liegt die obere Begrenzungsfläche der Führungsstege 60 bei entsprechender Ausmessung der oberen Führungsnut 52 bereits nahe an der oberen Begrenzungsfläche 58 der Führungsnut 52, so daß wie bei dem Untermodul 34 ein Anheben des Obermoduls 32 über den transportgemäßen Hub 70 hinaus durch ein Anschlagen der Führungsstege 60 an die Begrenzungs­ flächen 58 verhindert wird.

In Fig. 5 ist das Führungsmodul 20 der Fig. 3 perspektivisch dargestellt. Das Führungsmodul 20 weist Öffnungen 72 an der Unterseite des Führungsmoduls 20 auf. In Fig. 6 ist eine Variante des Führungsmoduls 20 aus seitlicher Perspektive gezeigt, so daß Öffnungen 74 an den Seitenflächen zu sehen sind, die bei dem Führungsmodul 20 der Fig. 5 aber ebenfalls vorhanden sein können. Der beim Durchlaufen der Transportmodule 30 durch das Führungsmodul 20 entstehende Abrieb wird durch die Öffnungen 72, 74 automatisch nach außen befördert und fällt durch die Zwischenräume 18 der Stützmauern 16 (Fig. 1) auf den Ofenherd 13 und kann von dort problemlos entfernt werden.

In einer Ruhestellung (in Fig. 1 und 2 nicht dargestellt) sind die Obermodule 32 in die Führungsmodule 20 eingetaucht und die Roste 38 auf den Führungsmodulen 20 abgesetzt. Die Obermodule 32 und die Untermodule 34 liegen nach Art einer Verzahnung formschlüssig auf den Führungsflächen 36 und den gestuften Übergängen aufeinander. Durch Rückschieben der Untermodule 34 mittels des Rückstoßers 46 entgegen der Transportrichtung 17 und gleichzeitiges Festhalten der Obermodule 32 am Festanschlag 48 werden die Obermodule 32 auf den Untermodulen 34 aufwärts verschoben, indem die Obermodule 32 auf den als schiefe Ebenen ausgebildeten Führungsflächen 36 auf den Untermodulen 34 gleiten. Die Obermodule 32 tauchen aus den Führungsmodulen 20 heraus und heben die Roste 38 an. Die Obermodule 32 befinden sich nun in der in Fig. 1 und 2 dargestellten Transportstellung.

In der Transportstellung werden die Untermodule 34 in der Transportrichtung 17 mittels des Durchstoßers 42 durchgestoßen. Die Obermodule 32 folgen den Untermodulen 34 aufgrund eines reibschlüssigen Kontakts, der zwischen den Führungsflächen 36 besteht. Die aus den Obermodulen 32 und Untermodulen 34 gebil­ deten Transportmodule 30 laufen dabei unter horizontaler und vertikaler Führung durch die Führungsmodule 20. Die Roste 38 werden so in der Ofenkammer 12 in der Transportrichtung 17 verschoben, bis die Reihe der Obermodule 32 an dem Festanschlag 50 anstößt.

Ein weiteres Durchstoßen der Untermodule 34 führt zu einem Abgleiten der Obermodule 32 auf den Führungsflächen 36, bis die Obermodule 32 wieder formschlüssig auf den Untermodulen aufliegen. Die Obermodule 32 tauchen in die Führungsmodule 20 ein, die Roste 38 werden auf die Führungsmodule 20 abgesetzt.

Der Transportvorgang kann wiederholt werden, nachdem mittels des Rückstoßers 46 die Transportmodule 30 in die Ausgangsstellung entgegen der Transportrichtung 17 zurückgeschoben worden sind.

Claims (8)

1. Ofen zur Wärmebehandlung von Werkstücken mit einer Trans­ portvorrichtung zur Bewegung der Werkstücke in einer Transportrichtung (17) durch den Ofen (10), wobei die Transportvorrichtung aus Transportmodulen (30) zusammen­ gesetzte Schieber (26) umfaßt, und jedes Transportmodul (30) ein Obermodul (32) und ein Untermodul (34) aufweist, wobei weiterhin das Obermodul (32) in einer unteren Ruhestellung auf dem Untermodul (34) abgestützt und in einer oberen Transportstellung gegenüber dem Untermodul (34) aufwärts verschoben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportmodule (30) mittels Führungsmodulen (20) entlang der Transportrichtung (17) vertikal geführt sind.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Obermodule (32) in Vertikalrichtung mit einem Spiel geführt sind, das dem Hub (70) zwischen Ruhestellung und Transport­ stellung entspricht.

3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf seitlichen Innenflächen der Führungsmodule (20) Führungsnuten (52, 54) angeordnet sind, in die entsprechende Führungsstege (60, 62) der Transportmodule (30) eingreifen.

4. Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmodule (20) mindestens eine untere und mindestens eine obere, in Transportrichtung verlaufende Führungsnut (52, 54) aufweisen, wobei in die mindestens eine untere Führungsnut (54) entsprechende Führungsstege (62) der Untermodule (34), und in die mindestens eine obere Führungs­ nut (52) entsprechende Führungsstege (60) der Obermodule (32) eingreifen, wobei die mindestens eine obere Fürungsnut (52) breiter als die Führungsstege (60) der Obermodule (32) ist.

5. Ofen nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führungsstege (60, 62) der Transportmodule (30) und die Führungsnuten (52, 54) der Führungsmodule (20) prismenförmig ausgebildet sind.

6. Ofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Längsseiten der Führungsmodule (20) Öffnungen (74) eingebracht sind.

7. Ofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Unterseiten der Führungsmodule (20) Öffnungen (72) eingebracht sind.

8. Ofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmodule (20) auf im Ofen (10) quer zur Transportrichtung (17) liegenden Stützmauern (16) abgestützt sind.