DE808588C

DE808588C - Device for distributing the coolant on workpiece surfaces to be cooled

Info

Publication number: DE808588C
Application number: DE1949P0043801
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hjalmar Von Schwarze; Dr-Ing Gerhard Seulen
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1949-05-24
Filing date: 1949-05-24
Publication date: 1951-07-15

Description

Vorrichtung zur Verteilung der Kühlflüssigkeit auf abzukühlenden Werkstückoberflächen l@ie Frfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verteilung der Kühlflüssigkeit auf abzukühlenden Werkstückoberfliichen. Insbesondere bei den verschiedensten Verfahren zum Härten oder Vergiften von Stahlteilen, aber auch im Zusammenhang mit anderen Verfahren, bei denen es darauf ankommt, eine erhitzte Oberfläche abzukühlen, ergeben sich Schwierigkeiten im Hinblick auf eine gleichmäßige Verteilung der Kühlflüssigkeit auf der abzukühlenden Werkstückoberfläche. Vornehmlich wenn die Ol;erfläche auf sehr hohe Temperaturen erwärmt worden ist, wie (lies beispielsweise beim Härten von Stahl erforderlich wird, treten Dampfblasenbildungen und Dampffilmbildungen auf, die den Wärmeaustausch verhindern oder zum mindesten stark beeinträchtigen, was beim Härten von Stahl zu Weichfleckigkeit führt. Es ergibt sich ferner die Schwierigkeit, daß die Kühlflüssigkeit nicht unter allen Umständen an die Stellen gelangt, an denen die Abschreckwirkung stattfinden soll. Beispielsweise bei den Härteverfahren, die sich zum Erhitzen des Werkstückes der Induktionserhitzung bedienen, ist es im sogenannten fortschreitenden Verfahren erforderlich, zu verhindern, daß die Kühlflüssigkeit in den Wirkbereich des Induktors gelangt. Es ist versucht worden, diese Aufgabe dadurch zu lösen, daß ein Preßluftstrom auf die sich auf der Oberfläche verteilende Kühlflüssigkeit gerichtet wird, um sie aus dem Bereich des Induktors wegzudrücken. Diese Methode ist zwar wirksam, erfordert aber verhältnismäßig verwickelte zusätzliche Apparaturen. Dieses Verfahren ist aber nicht anwendbar, wenn die Bewegung zwischen Induktor und Werkstück so erfolgt, daß oberhalb des Induktors abgeschreckt werden muß, weil dann die Flüssigkeit trotz des Preßluftstromes unter den Induktor zurücktritt. In allen Fällen muß außerdem mit verhältnismäßig großen Flüssigkeitsmengen gearbeitet werden, um das Leidenfrostsche Phänomen der Dampffilmbildung zu vermeiden und damit beispielsweise bei der Stahlhärtung Fehlhärtungen durch Weichfieckigkeit zu unterbinden. Die Verwendung großer Kühlflüssigkeitsmengen hat, abgesehen von dem großen unerwünschten Wasserverbrauch, den Nachteil, daß die WaAsermengen in geeigneter Form abgeführt werden müssen, um sie gegebenenfalls wieder verwenden zu können.Device for distributing the cooling liquid on workpiece surfaces to be cooled The invention relates to a device for distributing the coolant workpiece surfaces to be cooled. Especially with the most varied of procedures for hardening or poisoning steel parts, but also in connection with others Processes in which it is important to cool a heated surface result difficulties arise with regard to an even distribution of the cooling liquid on the workpiece surface to be cooled. Especially when the oil surface is on has been heated to very high temperatures, such as (read for example during hardening is required by steel, vapor bubble formation and vapor film formation occur that prevent or at least severely impair the heat exchange, which leads to soft spots when hardening steel. There is also the difficulty that the coolant does not get to the places where the deterrent effect should take place. For example in the hardening process that use induction heating to heat the workpiece, it is in the so-called Progressive process required to prevent the cooling liquid gets into the effective range of the inductor. Attempts have been made to accomplish this task to solve in that a stream of compressed air is distributed on the surface Cooling liquid is directed to push it away from the area of the inductor. This method, while effective, requires relatively complex additional ones Apparatus. However, this procedure is not applicable when the movement is between Inductor and workpiece is done so that above of the inductor quenched must be, because then the liquid despite the compressed air flow under the inductor resigns. In all cases, relatively large amounts of liquid must also be used worked to avoid the Leidenfrost phenomenon of vapor film formation and thus incorrect hardening due to softness in steel hardening, for example to prevent. The use of large amounts of coolant has, apart from the large undesirable water consumption, the disadvantage that the amount of water in must be removed in a suitable form in order to use them again if necessary to be able to.

Die Erfindung will die Aufgabe lösen, mit geringen Wassermengen auszukommen und dabei sicherzustellen, daß die Flüssigkeit ausschließlich an die Stellen gelangt, wo sie gewünscht wird, und daß das Leidenfrostsche Phänomen unterdrückt wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß am Ende des Kühlmittelanschlusses ein Körper aus nicht brennbaren Fasern vorgesehen, der auf die Werkstückoberfläche aufgesetzt wird. Als nicht brennbare Fasern sollen hierbei insbesondere Metall- oder Glasfasern benutzt werden. Es hat sich ergeben, daß es mit diesen einfachen Mitteln gelingt, den Flüssigkeitsstrom zusammenzuhalten und genau an die Stellen zu richten, an denen die Flüssigkeit ihre Abschreckwirkung ausüben soll. Die Fasern wirken hierbei in einem gewissen Umfang wie ein Schwamm, und zwar auch dann, wenn metallische oder gläserne Fasern benutzt werden. Die auf der Werkstückoberfläche aufsitzenden Fasern verhindern in wirksamer Weise die Entstehung eines zusammenhängenden Dampffilms bzw. zerstören diesen bereits im Entstehen. Es wird daher auf diese Weise eine vollkommen gleichmäßige Abkühlung auf der Oberfläche erzielt, und insbesondere beim Härten von Stahl wird Weichfleckigkeit vermieden.The invention aims to solve the problem of making do with small amounts of water and ensure that the liquid only reaches the places where it is desired and that the Leidenfrost phenomenon is suppressed. To the According to the invention, a solution to this problem is provided at the end of the coolant connection Body made of non-flammable fibers is provided, which is placed on the workpiece surface will. In particular, metal or glass fibers should be used as non-combustible fibers to be used. It has been shown that with these simple means it is possible to to hold the flow of liquid together and to direct it precisely to the places where the liquid should exert its deterrent effect. The fibers act here in to a certain extent like a sponge, even if metallic or glass fibers are used. The fibers sitting on the workpiece surface effectively prevent the formation of a coherent vapor film or destroy it as it is being created. It therefore becomes perfect in this way uniform cooling achieved on the surface, and especially when hardening soft spots are avoided on steel.

Die Fasern können in Richtung des Kühlstromes gestellt, in Form einer Bürste oder auch in Form mehrerer Bürsten angeordnet sein, wobei die Enden der Fasern auf der Werkstückoberfläche aufstehen. Hierbei sind zwei unterschiedliche Anordnungsarten möglich, und zwar für die Ganzflächenhärtung und für die nur örtliche Härtung. Bei der Ganzflächenhärtung kann die Bürste so ausgebildet sein, daß sie den gesamten Werkstückabschnitt überdeckt, der abgekühlt werden soll. Wenn nur eine örtliche Abkühlung durchgeführt werden soll, wie dies beispielsweise im fortschreitenden Verfahren bei der Behandlung von zylindrischen Körpern der Fall ist, können die Bürsten den betreffenden Werkstückabschnitt wie durch aufgesetzte Wände begrenzen, wobei alsdann der Raum zwischen den Bürsten frei mit einem Flüssigkeitsstrahl beschickt wird. Die Bürsten bzw. die Fasern der Bürste wirken hierbei wie Labyrinthdichtungen und verhindern das Zurücktreten der Abschreckflüssigkeit unter den Induktor. Da außerdem bei dieser Art der fortschreitenden Behandlung der von der Abschreckflüssigkeit beaufschlagte Bereich des Werk-Stückes anschließend unmittelbar unter die Bürsten gelangt, wird auch hier die Dampfbildung vermieden.The fibers can be placed in the direction of the cooling flow, in the form of a Brush or in the form of several brushes, the ends of the fibers stand on the workpiece surface. There are two different types of arrangement possible, namely for whole-surface hardening and for only local hardening. at the whole-surface hardening, the brush can be designed so that they the entire Covered workpiece section that is to be cooled. If only a local Cooling should be carried out, for example in the progressive Procedure in the treatment of cylindrical bodies is the case, the Brushes limit the workpiece section in question as if by attached walls, then the space between the brushes is freely charged with a jet of liquid will. The brushes or the fibers of the brush act like labyrinth seals and prevent the quench liquid from receding under the inductor. There also with this type of progressive treatment of the quenching liquid acted upon area of the work piece then directly under the brushes the formation of steam is avoided here too.

Eine weitere Art der Anordnung der Fasern besteht darin, sie in Form mindestens eines Schwammes vorzusehen, der sich auf den Bereich des zu kühlenden Werkstückabschnittes legt. Der Flüssigkeitsanschluß wird in den Schwamm eingeführt und die Flüssigkeit auf diese Weise sicher und ohne seitliche Ausweichmöglichkeiten auf die Oberfläche des Werkstückes geführt. Das schwammartige Polster, das auf der Werkstückoberfläche liegt, verhindert ebenfalls wirksam die Entstehung irgendwelcher Leidenfrostscher Phänomene. Darüber hinaus werden durch derartige Schwämme und auch bei derartigen Bürsten Unreinigkeiten, wie beispielsweise Zunder, von der Stahloberfläche abgebürstet oder abgekratzt, falls das Werkstück unter dem aufliegenden Schwamm bzw. der aufliegenden Bürste weiterbewegt wird.Another way of arranging the fibers is to shape them Provide at least one sponge that is placed on the area to be cooled Workpiece section sets. The fluid connector is inserted into the sponge and the liquid in this way safely and without lateral evasion out on the surface of the workpiece. The sponge-like padding on the Workpiece surface, also effectively prevents the formation of any Leidenfrost phenomena. In addition, such sponges and also with brushes of this type, impurities, such as scale, from the steel surface brushed off or scraped off if the workpiece is under the sponge on top or the brush on top is moved on.

Die Vorrichtungen gemäß der Erfindung lassen sich sinngemäß überall dort anwenden, wo es darauf änkommt, eine erhitzte Werkstückoberfläche durch eine Flüssigkeit in kurzer Frist gleichmäßig abzukühlen, d. h. also insbesondere beim Abschrecken von Stahl oder sonstigen Metallen oder Metallegierungen zum Zwecke des Härtens oder Vergütens. Die Verwendung der :Mittel ist unabhängig von der Art des Erhitzens. Besonders zweckmäßig ist ihre Verwendung indes in Verbindung mit dem Induktionserhitzen, weil es gerade hierbei in besonderem Maße darauf ankommt, zu verhindern, daß die Flüssigkeit an Stellen gelangt, wo sie unerwünscht ist, also beispielsweise unter den in Betrieb befindlichen Induktor. Wenn Metallfasern benutzt werden, kann aber beim induktiven Erhitzen durch die Bürsten oder Schwämme eine Störung der elektroinduktiven Vorgänge eintreten. Erfindungsgemäß werden solche Störungen dadurch unterbunden, daß die einzelnen metallischen Faserlt elektrisch isoliert werden, beispielsweise durch einen Laeküberzug oder einen Überzug aus Aluminiumoxyd. Es schadet nicht, wenn der isolierende Überzug im Bereich der Faserenden durch die Berührung mit der Werkstückoberfläche zerstört wird.The devices according to the invention can be used anywhere Use where it is necessary, a heated workpiece surface through a To cool the liquid evenly in a short period of time, d. H. so especially with Quenching steel or other metals or metal alloys for the purpose of Hardening or tempering. The use of: means is independent of the type of Heating. Their use is particularly useful in connection with the Induction heating, because this is where it is particularly important to prevent the liquid from reaching places where it is undesirable, so for example, under the inductor in operation. When using metal fibers but can be a Disturbance of the electroinductive processes occur. According to the invention such Interferences prevented by the fact that the individual metallic fibers are electrically be isolated, for example by a Laek coating or a coating of aluminum oxide. It does not hurt if the insulating coating in the area of the fiber ends through the Contact with the workpiece surface is destroyed.

Sowohl die bürstenartig als auch schwammartig angeordneten Fasern können in einem Flüssigkeitsanschlußstück gefaßt sein, das aus Kunstharzpreßstoff o. dgl. hergestellt ist. Es ist aber auch möglich, Fassungen aus Metall zu verwenden. Die Stärke der Faseranordnung ergibt sich jeweils in Abhängigkeit von der zu bewältigenden Flüssigkeitsmenge, wobei in jedem Einzelfall zu entscheiden ist, ob und in welchem Maße Höhe und Breite der Faserkörper voneinander abweichen.Both the brush-like and sponge-like arranged fibers can be contained in a fluid connector made of extruded synthetic resin o. The like. Is made. But it is also possible to use metal frames. The strength of the fiber arrangement depends on the one to be mastered Amount of liquid, whereby it has to be decided in each individual case whether and in which case Dimensions height and width of the fiber bodies differ from each other.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Device for distributing the coolant on workpiece surfaces to be cooled, preferably for quenching treatments metallic workpieces through one at the end of the Coolant connection arranged body made of non-flammable fibers, in particular made of metal or glass fibers, which is placed on the workpiece surface.

2. Device according to claim i, characterized in that the fibers in the direction of the coolant flow and in the form of a one-part or multi-part brush are arranged, wherein the ends of the fibers stand up on the workpiece surface.

3. Apparatus according to claim 2, characterized. that several brushes the workpiece surface area to be cooled, for example in the case of an only local Hardening, limit wall-like.

4. Apparatus according to claim i, characterized in that that the fibers are arranged in the form of at least one sponge, which is on the area of the workpiece section to be cooled.

5. Device according to the Claims 1 to 4, characterized in that in the case of electro-inductive heating the individual metallic fibers are insulated, for example by a coating made of lacquer or aluminum oxide.