DE7621558U1 - Heizeinrichtung fuer einen waermebehandlungsofen - Google Patents

Description

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D-4000 DÜSSELDORF 1 DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

MaDastensöaSe2 DIPL.-ING. HEINZ J. RING

Unser ZeiAen: 17 03Q Datum: 19- Mai 1978

Ipsen Industries International Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Flutstraße 52, 4190 Kleve 1

Heizeinrichtung für einen Wärmebehandlungsofen

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung zur Regelung der Ofentemperaturen eines Wärmebehandlungsofens, insbesondere Vakuumofens, während der üufheizphase.

Bei elektrisch beheizten oder gasbeheizten Wärmebehandlungsöfen stellt sich in der Aufheizphase eine ungleichmäßige Temperaturverteilung über den Ofenraum in Abhängigkeit von der Lage der Heizeinrichtungen und der vorhandenen und gegebenen Wärmeverluststellen, wie Türen ein. Die ungleichmäßige Temperaturverteilung bewirkt eine Überhitzung von zu behandelnden Werkstücken und bei größeren Bauteilen ein Verziehen dieser, wodurch sich je nach Ausgangstemperatur des Werkstücks unterschiedliche Behandlungsergebnisse zum Beispiel beim Aufkohlen ergeben. Die Folge dieser Nachteile war, daß man Teile des Ofens unbeschickt ließ oder Leitbleche zur besseren Atmosphärenverteilung im Ofen vorsah, was aber zum Beispiel beim Vakuumofen selbstverständlich keine Lösung darstellt.Darüber hinaus ist nachteilig, daß trotz großen apparativen Aufwands eine akzeptierbare Beseitigung der ungleichmäßigen Temperaturverteilung über den Ofenraum während der Aufheizphase nicht erzielt werden konnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gleichmäßige Temperaturverteilung über den Ofenraum während der Aufheizphase

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sicherzustellen und eine Überhitzung bestimmter Werkstückteile, z.B. im oberen Ofenraum, zu vermeiden.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Ofenzone eigene, separat regelbare Heizelemente und eigene Temperaturmeßeinrichtungen, insbesondere Thermoelemente aufweist und daß die Regeleinrichtung für jede Ofenzone aus einem eigenen Teniperatur-Meßwertumformer, einem eigenen Regler und einem eigenen Verstärker besteht.

Mit der Erfindung wird eine gleichmäßige Temperaturverteilung /~w während der Aufheizphase in einem Ofenraum unter Vermeidung jeder Überhitzung von Werkstückteilen erreicht. Die erste Ofenzone ist hierbei zweckmäßigerweise eine mittlere oder zentral ausgewählte Zone des Ofenraums, da deren erfaßte Temperatur-Istwerte zur Regelung der anderen Ofenzonen dienen. Bei entsprechender Regeloptiraierung wird eine gleichmäßige Temperatur innerhalb des gesamten Ofenraumes gewährleistet.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, deren einzige Figur sehematisch einen Vakuumofen mit Regelkreis zeigt.

C Auf einem Traggestell 1 mit Stützen 2 ist ein vakuumdichter Behälter 3 angeordnet, der über ein Eckventil 4 an ein Vakuumpumpensystem 5 angeschlossen ist. Der Behälter 3 weist einen Chargenraum 6 auf, dessen Wände aus einer dicken Schicht von wärmeisolierendem Material J bestehen. Die Unterseite 8 des Chargenraums 6 kann zusammen mit der Unterseite des Behälters 3 abgesenkt werden, wenn die Behandlung einer Charge abgeschlossen ist.

Zwischen der Wärmeisolierung 7 und dem Behälter 3 sind Wärmeaustauseher 9 verteilt angeordnet, während innerhalb der Wärme-

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isolierung 7 verschiedene Heizelemente zur Erhitzung der Charge angeordnet sind. An der Oberseite 11 befindet sich oberhalb eines Deckenschiebers 12 ein Umwälzventilator 13 mit einem auf dem Behälter 3 befestigten Antrieb 14. Durch den Ventilator 13 wird eine Atmosphären-Zwangsumwälzung ermöglicht, die durch die Charge verläuft.

Im Behälter 3 ist vorne ein Eckventil 15 angeordnet, das der Einführung von inertem Gas dient.

O Der Chargenraum 6 ist in seiner Gesamtheit in V-Ofenzonen unterteilt, Jede Ofenzone I bis V weist eigene, separat regelbare Heizelemente IO und eigene Thermoelemente 16 auf. Die schematische Darstellung der Anschlüsse der Heizelemente 10 und Thermoelemente 16 an den Regelkreis ergibt* sich aus der Zeichnung. Die Regeleinrichtung besteht für jede Ofenzone I bis V aus einem eigenen Temperatur-Meßwertutnforrner· 17 bis 21, einem für jede Ofenzone separaten Regler 21 bis 25, Wechselstromsteller 26 bis 30 und Transduktor 31 bis 35. Mit diesem Regelkreis ist die separate temperatur/ zeit-gesteuerte Aufheizung der Ofenzonen I bis V möglich.

Ist eine Charge in den Chargenraum 6 eingebracht, so wird der Behälter 3 mittels des Vakuumpumpensystems 5 evakuiert, Anschließend j ( ) wird der Behälter 3 mittels des Eckventils 4 von dem Vakuumpumpen- j system 5 getrennt, das Schieberventil 15a und 15b geöffnet und inertes Gas in den Behälter 3 eingelassen. Der Ventilator I3 verteilt dann das Gas gleichmäßig und die Heizelemente 10 werden eingeschaltet. Die Erhitzung erfolgt, während der Gasdruck im Behälter 3 konstant gehalten wird. Der ErhitzungsVorgang während der Aufheizphase erfolgt derart, daß die mittlere Ofenzone I entsprechend einem vom Ofen vorgegebenen temperatur/zeit-Sollwertprogramm aufgeheizt wird, welcher Sollwert dem Regler 23 zugeführt wird, der über den Wechselstromsteller 28 und den Transduktor 33 an seine Heizelemente angeschlossen ist. überfein Thermoelement l6 wird

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in der mittleren Ofenzone I ein Temperatur-Istwert erfaßt, der den Regler 23 als Istwert und den Reglern 21, 22,24 und 25 als Sollwert für die Aufheizung der Ofenzonen II bis V zugeführt wird. An diese Regler sind wiederum jeweils separate Heizelemente angeschlossen, die die getrennte Aufheizung der Ofenzonen II bis V ermöglichen. Die dort gemessenen Temperatur=Istwerte werden über Meßwertumformer 17, 18, 20, 21 den Reglern 21, 22, 24, 25 zugeführt .Bei entsprechender Regeloptimierung und Abstimmung ist eine gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb des gesamten Chargenraumes 6 gewährleistet.

Nach Durchführung der Wärmebehandlung bei der vorgegebenen Temperatur des Chargenraums 6 kann die Abkühlung mittels der Wärmeaustauscher 9 geregelt oder ungeregelt erfolgen.

Während der beschriebene Ablauf den Betrieb des Ofens als Atmosphären-Ofen darstellt, wird beim Betrieb als Vakuumofen nach dem Evakuieren des Behälters 3 das Eckventil 4 nicht geschlossen und es wird auch der Ventilator 13 nicht eingeschaltet. Schließlich wird auch kein inertes Gas zugeführt. Der Erhitzungsvorgang des Chargenraumes 6 erfolgt iedoch in der beschriebenen Weise, so daß sich eine Wiederholung erübrigt. Während der Abkühlung kann auf Wunsch das TJSeuusi aufrechterhalten werden oder eine Schnell— kühlung durch Sehließen des Eckventils 4, füllen mit Inertgas (druckgeregelt), öffnen der Schieberventile 15a und 15b und Einschalten des Ventilators 15 erfolgen.

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Bezugszeichenliste :

1	Traggestell
2	Stützen
	Behälter
	Eckventil
5	Vakuumpumpensystem
6	Chargenraum
7	W arme i s ölierung
8	Unterseite
9	Wärmeaustauscher
10	Heizelemente
11	Oberseite
12	Deckensehieber
13	Umwälzventilator
14	Antrieb
15	Eckventil
15a	Schieberventil
15b	Schieberventil
16	Thermoelemente
17 - 21	Temperatur-Meßwertumformer
21 - 25	Regler
26 - 30	Wechselstromsteller

I - V Ofenzonen

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Claims (1)

1. , * tin

   ! " ANSPRUCH

   Heizeinrichtung zur Regelung der Ofentemperaturen eines Wärmebehandlungsofens, insbesondere einen Vakuumofeac, mit Heizelementen und einer Regeleinrichtung,
   dadurch gekennzeichnet, daS «Jede Ofenzone (I bis V) eigene, separat regelbare Heizelemente (10) und eigene Temperaturmeßeinrichtungen, insbesondere Thermoelemente (16), aufweist, und daß die Regeleinrichtung für jede Ofenzone (I bis V) aus einem eigenen Temperatur-Meßwertumformer (17 bis 21), einem eigenen Regler (21 bis 25) und einem eigenen Verstärker (51 bis 35) besteht.

   R/B/mr

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