EP0727498A1

EP0727498A1 - Process and installation for cooling workpieces, in particular for hardening

Info

Publication number: EP0727498A1
Application number: EP95119665A
Authority: EP
Inventors: Klaus Dr. Löser; Helmut Mayer; Friedrich Dr. Preisser
Original assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Current assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1995-12-13
Publication date: 1996-08-21
Also published as: DE19501873C2; JPH08199230A; DE19501873A1

Abstract

Process for cooling metallic workpieces, esp. to harden them, by means of cooled gases under superatmospheric pressure in a cooling chamber is novel in that: (a) an amt. of cold gas sealed off from the cooling chamber (1) is prepd. in a cooling circulation system connected to the cooling chamber (1), the cooling circulation system having a geometric volume larger than the geometric volume of the cooling chamber (1); (b) the workpieces (38) are placed in the cooling chamber (1); (c) the cooling chamber (1) is opened up to the cooling circulation system; and then (d) the gas is passed over the workpieces (38) to cool them. Also claimed is the appts. for carrying out the above cooling process, esp. quenching of workpieces (38) using pressurised cooling gases. The appts. has a pressure resistant cooling chamber (1) into which the workpieces (38) are placed, a pressure resistant circulation system conduit (15) connected to the cooling chamber, the conduit having a cooler (20) and blower (22) for the cooling gases, and valves (25, 26) for controlling the supply and withdrawal of the cooling gases. The appts. is novel in that the cooling chamber (1) is fitted out exclusively for cooling and can be sealed off from the circulation system conduit (15) on at least two sides by valves (25, 26), the circulation system conduit (15) has a geometric volume larger than that of the cooling chamber (1), and the valves (25, 26) can be simultaneously opened such that the cooling chamber (1) can be put under pressure in sudden bursts from the circulation system conduit (15) and have cooling gas passing through it for a predetermined duration.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen von aus einem Wärmeofen angelieferten metallischen Werkstücken, insbesondere zum Härten, in einer von Heizeinrichtungen freien, durch mindestens ein gasdichtes Absperrventil abschließbaren Kühlkammer mittels unter überatmosphärischem Druck stehender durch ein Gebläse in einem druckfesten Kreislauf über einen äußeren Kühler geführter Gase.The invention relates to a method for cooling metallic workpieces delivered from a heating furnace, in particular for hardening, in a cooling chamber free of heating devices and lockable by at least one gas-tight shut-off valve by means of gases guided under superatmospheric pressure by a blower in a pressure-resistant circuit via an external cooler .

Metallische Werkstücke wie insbesondere Wälzlagerteile (Außenringe, Innenringe, Kugeln, Zylinderrollen, Kegelrollen, etc.) werden zur Sicherstellung hoher Gebrauchsfestigkeit und Gebrauchsdauer gehärtet.Metallic workpieces such as roller bearing parts in particular (outer rings, inner rings, balls, cylindrical rollers, tapered rollers, etc.) are hardened to ensure high durability and service life.

Es ist bekannt, Werkstücke aus härtbaren Legierungen auf Temperaturen von etwa 850 °C zu erwärmen, eine vorgegebene Zeitspanne auf dieser Temperatur zu halten und danach in einem Ölbad oder Salzwärmbad abzuschrecken.It is known to heat workpieces made of hardenable alloys to temperatures of approximately 850 ° C., to keep them at this temperature for a predetermined period of time and then to quench them in an oil bath or salt bath.

Eine der herkömmlichen Anlagentechniken hierfür ist beispielsweise ein sogenannter Rollenherdofen, in dem die Erwärmung und Durchwärmung unter Stickstoff durchgeführt wird. Hinter diesem Rollenherdofen befindet sich ein Öl- oder Salzbad. Die Werkstücke können hierbei entweder einzeln in das Abschreckbad fallen oder chargenweise in das Bad eingetaucht werden. Kugellagerteile werden in einer einzigen Lage durch den Ofen befördert, und zwar innerhalb eines sogenanntes Feldes, Teil an Teil dicht gepackt. Das Eintauchen in das Bad geschieht im Falle einer derartigen Charge diskontinuierlich, nachdem jeweils ein Feld aus Ringteilen aus dem Ofen heraus über das Abschreckbad befördert worden ist. Die betreffende Technologie führt nicht nur zur Bildung von schädlichen Gasen und/oder Dämpfen, sondern auch zu verbrauchten Abschreckbädern, die nach mehr oder weniger langer Betriebszeit in aufwendigen Verfahren entsorgt werden müssen. Ganz besonders aufwendig hat sich hierbei die Entsorgung der sogenannten Salzbäder erwiesen.One of the conventional plant technologies for this is, for example, a so-called roller hearth furnace, in which the heating and heating is carried out under nitrogen. There is an oil or salt bath behind this roller hearth furnace. The workpieces can either fall individually into the quench bath or be immersed in batches in the bath. Ball bearing parts are conveyed through the furnace in a single layer, within a so-called field, part by part tightly packed. In the case of such a batch, immersion in the bath takes place discontinuously after a field of ring parts has been conveyed out of the furnace over the quenching bath. The technology in question not only leads to the formation of harmful gases and / or vapors, but also to spent quenching baths, which have to be disposed of in complex procedures after a more or less long operating time. The disposal of the so-called salt baths has proven to be particularly complex.

Aus Umweltschutzgründen sollen in zunehmendem Maße die Öl- und Salzbäder eliminiert und durch die gleichfalls bekannte Abschrecktechnik durch gekühlte Gase ersetzt werden. Bei dieser Abschrecktechnik wird die rasche Abkühlung der Werkstücke in beispielsweise 10 Sekunden von 800 °C auf 500 °C durch Anströmen mit gekühlten Inertgasen wie beispielsweise Stickstoff erreicht. Es versteht sich, daß hierbei die Abschreckwirkung um so größer ist, je niedriger die Temperatur und je höher der Druck der Abschreckgase sind.For reasons of environmental protection, the oil and salt baths are to be eliminated to an increasing extent and replaced by cooled gases using the known quenching technique. With this quenching technique, the rapid cooling of the workpieces in, for example, 10 seconds 800 ° C to 500 ° C achieved by flow with cooled inert gases such as nitrogen. It is understood that the lower the temperature and the higher the pressure of the quenching gases, the greater the quenching effect.

Durch die EP 0 313 889 A1 ist es bekannt, metallische Werkstücke mit Inertgasen in einem Vakuumofen abzuschrecken, der alternierend als Heizvorrichtung und als Kühlvorrichtung mittels eines einzigen Gebläses betrieben werden kann. In der Heizphase wird zunehmend aufgeheiztes Inertgas durch Heizrohre in den Chargenraum des Ofens gedrückt. In der Abkühlphase wird der Ofen zusätzlich mit kaltem Inertgas beschickt, bis ein Überdruck entstanden ist. Das Inertgas wird jetzt über einen im gleichen Ofengehäuse angeordneten Kühler geleitet und danach über die gleichen Rohre in den Chargenraum des Ofens gedrückt, die zuvor als Heizrohre gedient haben. Zwischen diesen Rohren und dem Kühler befindet sich eine hohlzylindrische Wärmedämmung, vor deren Stirnseiten sich kreisscheibenförmige Wärmedämmplatten befinden. Durch Öffnen und Schließen der Wärmedämmung kann der Ofenbetrieb von "Heizen" auf "Kühlen" bzw. "Abschrecken" umgesteuert werden.From EP 0 313 889 A1 it is known to quench metallic workpieces with inert gases in a vacuum furnace, which can be operated alternately as a heating device and as a cooling device by means of a single blower. In the heating phase, heated inert gas is increasingly pressed into the batch space of the furnace through heating pipes. In the cooling phase, the furnace is additionally charged with cold inert gas until excess pressure has arisen. The inert gas is now passed through a cooler arranged in the same furnace housing and then pressed into the batch space of the furnace via the same pipes that previously served as heating pipes. Between these tubes and the cooler there is a hollow cylindrical thermal insulation, in front of which there are circular disk-shaped thermal insulation panels. By opening and closing the thermal insulation, the furnace operation can be switched from "heating" to "cooling" or "quenching".

Obwohl sich die vorstehend beschriebene Technologie bisher gut bewährt hat, sind dennoch Verbesserungen erstrebenswert: Zum einen erfolgt der notwendige Gasaustausch zwischen dem Ofen und außenliegenden Vorratsbehältern über verhältnismäßig enge Rohrleitungen, so daß eine nicht unerhebliche Zeitverzögerung eintritt. Zum anderen müssen zwischen der Heizphase und der Abkühl- bzw. Abschreckphase sämtliche Einbauteile des Ofens bzw. der Ofenkammer an diesem erheblichen Temperaturwechsel teilnehmen, was nicht nur eine gewisse Zeit erfordert, sondern auch erhebliche Energieverluste mit sich bringt. Zum dritten hat die Ofenkammer wegen der vorstehend beschriebenen Einbauteile (Heizeinrichtung` Kühleinrichtung, Wärmedämmung und deren Steuerelemente sowie Gebläse) ein ganz beträchtliches Volumen, in dem auch bei Druckabsenkung auf Atmosphärendruck unter teilweiser Rückgewinnung des Inertgasen ein ganz beträchtliches Gasvolumen verbleibt, das nach dem Öffnen des Ofens zu Chargierzwecken an die Atmosphäre entweicht und damit für weitere Prozesse verloren geht.Although the technology described above has proven itself so far, improvements are still worth striving for: on the one hand, the necessary gas exchange between the furnace and external storage containers takes place via relatively narrow pipes, so that a not inconsiderable time delay occurs. On the other hand, between the heating phase and the cooling or quenching phase, all built-in parts of the furnace or the furnace chamber must participate in this considerable temperature change, which not only requires a certain time, but also entails considerable energy losses. Third, because of the built-in parts described above (heating device, cooling device, thermal insulation and their Controls and blowers) have a very considerable volume, in which even when the pressure is reduced to atmospheric pressure with partial recovery of the inert gas, a very considerable volume of gas remains, which escapes to the atmosphere for charging purposes after the furnace is opened and is therefore lost for further processes.

Es ist auch bekannt, die Abschreckung von härtbaren Werkstücken mit Kühlgasen durchzuführen, die unter einem Druck von mehr als 20 bar stehen. Daraus ergibt sich, daß Vakuumöfen, die in der Abkühlphase mit derartigen Drücken betrieben werden, schon wegen ihres großen Volumens eine ganz erhebliche Wandstärke aufweisen müssen, um solchen Drücken widerstehen zu können. Besonders hohe Anforderungen sind hierbei an die Dichtungsflansche zwischen der Ofenkammer und der Ofentür zu stellen.It is also known to quench hardenable workpieces with cooling gases which are under a pressure of more than 20 bar. It follows from this that vacuum furnaces which are operated with such pressures in the cooling phase, because of their large volume, must have a very considerable wall thickness in order to be able to withstand such pressures. Particularly high demands are placed on the sealing flanges between the furnace chamber and the furnace door.

Die DE 28 44 843 A1 offenbart einen Industrieofen, der eine Einheit aus Heizkammer und Abkühlvorrichtung bildet und sowohl Heizeinrichtungen als auch einen Gaskühler und ein Gebläse innerhalb des Ofengehäuses enthält. Das Ofengehäuse besitzt ein großes Volumen mit der Notwendigkeit entsprechend druckfester Gehäusewandungen. Durch die ständige Aufheizung und Abkühlung sämtlicher innerhalb einer Wärmedämmung liegenden Einbauteile entstehen beträchtliche Energieverluste und Aufheiz- und Abkühlzeiten. Eine Vorratshaltung nennenswerter vorgekühlter und unter Druck stehender Gasmengen ist nicht möglich.DE 28 44 843 A1 discloses an industrial furnace which forms a unit consisting of a heating chamber and cooling device and contains both heating devices and a gas cooler and a blower within the furnace housing. The furnace housing has a large volume with the need for corresponding pressure-resistant housing walls. The constant heating and cooling of all built-in components within thermal insulation results in considerable energy losses and heating and cooling times. It is not possible to keep significant quantities of pre-cooled and pressurized gas in stock.

Dabei sind vorhandene Sperrschieber keine gasdichten Absperrventile, die einer merklichen Druckdifferenz widerstehen können. Es handelt sich also vielmehr nur um verschiebbare Wandungsteile der Wärmedämmung.Existing gate valves are not gas-tight shut-off valves that can withstand a noticeable pressure difference. Rather, it is only a matter of sliding wall parts of the thermal insulation.

Auf beiden Seiten der Sperrschieber herrscht stets Druckgleichheit solange wie keine hohen Gasgeschwindigkeiten auftreten. Damit ist es nicht möglich, während der Zeit der Wärmebehandlung große Mengen vorgekühlter Kühlgase bereit zu stellen und damit den Abkühlvorgang schlagartig einzuleiten. Eine externe Kreislaufleitung hat nur ein verschwindend geringes Volumen und enthält selbst weder ein Gebläse noch einen Kühler, und sie steht auch mit ihrem einen Ende ständig mit dem Innenraum des Ofengehäuses in Verbindung, so daß in der Kreislaufleitung stets der gleiche Druck herrscht wie im Ofengehäuse selbst. Ein weiterer Nachteil liegt in der Tatsache, daß das Gebläse erst dann angestellt wird, wenn der Abschreckvorgang eingeleitet werden soll. Motor und Gebläse haben eine erhebliche Massenträgheit, so daß das Gebläse in seiner Drehzahl erst allmählich "hochläuft" und damit auch die Kühlwirkung entsprechend langsam und zeitverzögert einsetzt. Dies ist für die Härtung von Werkstücken aus niedrig legierten Stählen und/oder mit größerer Wandstärke ein unbrauchbarer Zustand.Pressure is always the same on both sides of the gate valve as long as no high gas speeds occur. It is therefore not possible to provide large quantities of pre-cooled cooling gases during the heat treatment period and thus to initiate the cooling process abruptly. An external circuit line has a negligibly small volume and contains neither a blower nor a cooler, and it is also constantly connected at one end to the interior of the furnace housing, so that the circuit line always has the same pressure as in the furnace housing itself Another disadvantage lies in the fact that the blower is only switched on when the quenching process is to be initiated. Motor and blower have a considerable inertia, so that the blower only gradually "runs up" in its speed and thus the cooling effect begins accordingly slowly and with a time delay. This is an unusable condition for the hardening of workpieces made from low-alloy steels and / or with thicker walls.

Der Aufsatz von Hoffmann u.a. "Möglichkeiten und Grenzen der Gasabkühlung" in HTM 47 (1992) 2, Seiten 112 bis 122, offenbart lediglich die Anwendung von Gasdrücken bis 20 bar, entsprechend hohen Gasgeschwindigkeiten und Gasmengen. Die Eintritts- und Austrittsöffnungen für das Kühlgas sind in der Decke und im Boden der Heizkammer angebracht. Auch sind die Heizwiderstände stets im Innern einer Wärmedämmung angeordnet.The essay by Hoffmann and others "Possibilities and limits of gas cooling" in HTM 47 (1992) 2, pages 112 to 122, only discloses the use of gas pressures up to 20 bar, corresponding to high gas velocities and gas quantities. The inlet and outlet openings for the cooling gas are located in the ceiling and floor of the heating chamber. The heating resistors are also always arranged inside thermal insulation.

Der Hinweis darauf, daß die Bereitstellung von Kühlgas zum Fluten der kleinvolumigen Kühlschleuse keine großen Speicheranlagen erforderlich macht, führt von der Erfindung weg, denn die Erfindung besteht gerade darin, eine verhältnismäßig große Kühlgasmenge zur Verfügung zu stellen.The indication that the provision of cooling gas for flooding the small-volume cooling lock does not require large storage facilities leads away from the invention, because the invention consists precisely in making a relatively large amount of cooling gas available.

Durch die EP 0 562 250 ist ein gattungsgemäßer Rollenherdofen bekannt, dessen Ofenkammer eine Kühlkammer zum Abschrecken von Werkstücken unmittelbar nachgeschaltet ist. Die Kühlkammer besitzt keine Heizeinrichtungen und ein möglichst kleines Volumen. Der Druckbereich der Gase kann dabei zwischen 0,5 und 20 bar liegen. Die Kühlkammer ist nach dem Einbringen der Werkstücke einseitig durch einen Deckel verschließbar, während der äußere Gaskreislauf, der ein Gebläse und einen Gaskühler enthält, gegenüber der Kühlkammer nicht gesondert absperrbar ist. In der Kühlkammer und im Gaskreislauf herrschen also stets gleiche Drücke. Über den Querschnitt oder das Speichervolumen der Kreislaufleitungen ist nichts ausgesagt, und im Hinblick auf Gasverluste nach dem Öffnen der Kühlkammer ist davon auszugehen, daß der Gaskreislauf möglichst geringe Gasmengen enthält. Ein dort vorhandener Gasentspannungsbehälter ist nicht Teil des Kühlkreislaufs, sondern dient lediglich zur Aufnahme der entspannten Gase. Es wird also keine unter Druck stehende Kühlgasmenge bereit gehalten, sondern es wird zunächst der Deckel geschlossen und danach das Gebläse eingeschaltet. Hierbei wird durch das Anlaufen des Gebläses sowohl in der Kreislaufleitung als auch in der Abkühlkammer erst allmählich ein Druck aufgebaut. Die Abschreckwirkung wird beim Stande der Technik dadurch erreicht, daß die Werkstücke gezielt durch Gasstrahlen angeblasen werden. Diese Maßnahme eignet sich nur für genau positionierte Werkstücke, bei denen es sich entweder um einzelne Ringe oder um aufeinander gestapelte Ringe handelt, an die die Kühlkammer und die Lage der Düsen besonders angepaßt ist. Selbst wenn ein Werkstück auch aus mehreren kleinen Einzelteilen bestehen kann, die in kleiner gleichmäßiger Schütthöhe auf einem gasdurchlässigen Träger angeordnet sind, dann muß immer noch die Kühlkammer mit dem Düsenfeld der Raumlage der Werkstücke angepaßt sein.EP 0 562 250 discloses a roller hearth furnace of the generic type, the furnace chamber of which is immediately followed by a cooling chamber for quenching workpieces. The cooling chamber has no heating devices and the smallest possible volume. The pressure range of the gases can be between 0.5 and 20 bar. After inserting the workpieces, the cooling chamber can be closed on one side by a cover, while the outer gas circuit, which contains a blower and a gas cooler, cannot be shut off separately from the cooling chamber. The pressure in the cooling chamber and in the gas circuit is always the same. Nothing is said about the cross section or the storage volume of the circuit lines, and with regard to gas losses after opening the cooling chamber, it can be assumed that the gas circuit contains the smallest possible amounts of gas. An existing gas expansion tank is not part of the cooling circuit, but only serves to hold the relaxed gases. So no pressurized amount of cooling gas is kept ready, but first the lid is closed and then the fan is switched on. As the blower starts up, pressure is gradually built up both in the circuit line and in the cooling chamber. The quenching effect is achieved in the prior art in that the workpieces are blown selectively by gas jets. This measure is only suitable for precisely positioned workpieces, which are either individual rings or stacked rings, to which the cooling chamber and the position of the nozzles are particularly adapted. Even if a workpiece can also consist of several small individual parts, which are arranged in a small, uniform bed height on a gas-permeable carrier, the cooling chamber with the nozzle field must still be adapted to the spatial position of the workpieces.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, das technisch vorteilhaft und wirtschaftlich betrieben werden kann, d.h. bei dem ein Temperaturwechsel innerhalb kurzer Zeit und bei geringen Energie- und Gasverlusten durchgeführt werden kann.The invention is therefore based on the object of specifying a method of the type described at the outset which can be operated in a technically advantageous and economical manner, i.e. in which a temperature change can be carried out within a short time and with low energy and gas losses.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs angegebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß man ein Kreislaufsystem verwendet, dessen geometrisches Volumen größer ist als das geometrische Volumen der Kühlkammer, daß man in dem beidseitig gegenüber der Kühlkammer abgesperrten Kreislaufsystem eine unter Druck stehende kalte Gasmenge bei laufendem Gebläse bereithält, die Kühlkammer mit den Werkstücken beschickt, danach die Kühlkammer auf gegenüberliegenden Seiten schlagartig gegenüber dem Kreislaufsystem öffnet und die Gasmenge zur Kühlung über die Werkstücke leitet.The object is achieved in the above-mentioned method according to the invention in that a circulatory system is used whose geometric volume is greater than the geometrical volume of the cooling chamber, that in the circulatory system, which is shut off on both sides with respect to the cooling chamber, a pressurized amount of cold gas is running Blower is available, the cooling chamber is loaded with the workpieces, then the cooling chamber on opposite sides opens abruptly in relation to the circulatory system and the amount of gas for cooling passes over the workpieces.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein verhältnismäßig großes Volumen von unter Druck stehendem Kühlgas in Bereitstellung gehalten, und zwar dadurch, daß man das Kreislaufsystem beidseitig gegenüber der Kühlkammer absperrt. Weiterhin erfolgt die Bereitstellung des Kühlgases bei laufendem Gebläse, so daß auch die Anlaufzeit des mit einer Massenträgheit behafteten Gebläses wegfällt. Durch schlagartiges Öffnen der auf beiden Seiten der Kühlkammer angeordneten gasdichten Absperrventile wird die Kühlkammer gleichfalls schlagartig mit dem Kühlgas beaufschlagt. Hierbei ist von Bedeutung, daß durch das laufende Gebläse auf dessen Druckseite ein höherer Druck vor dem Absperrventil der Kühlkammer ansteht als auf der Saugseite. Naturgemäß entsteht durch das schlagartige Öffnen der Absperrventile kurzzeitig ein Zusammenprall der Gase. Durch die Druckdifferenz zwischen Druckseite und Saugseite erfolgt aber praktisch unverzögert sofort eine Gasströmung mit hoher Geschwindigkeit. Zur Unterstützung der erfindungsgemäßen Maßnahme kann man sogar durch eine kurzzeitige sequentielle Aufeinanderfolge der Öffnung der beiden Absperrventile dafür sorgen, daß die Kühlkammer sofort in einer Richtung von dem unter hohen Druck stehenden Kühlgas durchströmt wird.In the method according to the invention, a relatively large volume of pressurized cooling gas is kept in stock, namely by shutting off the circulation system on both sides with respect to the cooling chamber. Furthermore, the cooling gas is provided with the fan running, so that the start-up time of the fan with inertia is also eliminated. By suddenly opening the gas-tight shut-off valves arranged on both sides of the cooling chamber, the cooling chamber is also suddenly subjected to the cooling gas. It is important here that the running fan has a higher pressure upstream of the shut-off valve of the cooling chamber than on the suction side. Of course, the sudden opening of the shut-off valves causes a brief collision of the gases. Due to the pressure difference between the pressure side and the suction side, however, gas flow takes place at high speed with practically no delay. To support the invention Measure can even be ensured by a brief, sequential sequence of the opening of the two shut-off valves that the cooling chamber is immediately flowed through in one direction by the high-pressure cooling gas.

Von besonderer Bedeutung ist hierbei auch das Vorhandensein einer Kühlkammer, die ausschließlich zu Kühlzwecken verwendet wird und auch entsprechend konstruiert ist. So besitzt diese Kühlkammer keine innenliegenden Heizeinrichtungen und insbesondere auch keine innenliegende Wärmedämmung; sie wird vielmehr im Zusammenhang mit einem Wärme- oder Glühofen verwendet, der jedoch nicht Gegenstand der Erfindung ist. Damit kann zunächst einmal die Kühlkammer ein relativ kleines Volumen erhalten, das im wesentlichen nur der Chargengröße bzw. der Größe des weiter oben beschriebenen "Feldes" an Werkstücken entsprechen muß. Eine solche Kühlkammer läßt sich bei einer schlagartigen Verbindung mit dem an sie angeschlossenen Kreislaufsystem außerordentlich kurzzeitig mit dem unter Druck stehenden Kühlgas beaufschlagen, das infolge eines entsprechenden Überdrucks extrem kurzzeitig nicht nur die gesamte Kühlkammer ausfüllt, sondern auch mit hoher Strömungsgeschwindigkeit über die Werkstücke geleitet wird.Of particular importance is the presence of a cooling chamber, which is used exclusively for cooling purposes and is also designed accordingly. So this cooling chamber has no internal heating devices and in particular also no internal thermal insulation; rather, it is used in connection with a heating or annealing furnace, which, however, is not the subject of the invention. First of all, the cooling chamber can thus have a relatively small volume, which essentially only has to correspond to the batch size or the size of the "field" of workpieces described above. Such a cooling chamber can be pressurized with the pressurized cooling gas in an abrupt connection with the circulatory system connected to it, which not only fills the entire cooling chamber extremely briefly due to a corresponding excess pressure, but is also passed over the workpieces at high flow speed.

Da hierbei keine Einbauteile wie Heizeinrichtungen, Wärmedämmungen und deren Steuerelemente sowie Gebläse abgekühlt werden müssen, geht für diesen Vorgang weder Zeit verloren, noch sind unnötige Energieverluste in Kauf zu nehmen; vielmehr wird das im Kreislauf umgewälzte Kühlgas sofort und mit voller Intensität wirksam. Das entsprechend geringe Volumen der Kühlkammer führt weiterhin dazu, daß nach einer Druckabsenkung auf Atmosphärendruck durch Abpumpen des Kühlgases nur ein verhältnismäßig geringer Rest an Kühlgas an die Atmosphäre gelangen kann, wenn die genärtete Charge der Kühlkammer entnommen und eine neue erhitzte Charge in die Kühlkammer eingeführt wird. Durch die Ersparnis an Zeit, Energie und Gas werden die Betriebskosten ganz erheblich gesenkt.Since no built-in parts such as heating devices, thermal insulation and their control elements as well as blowers have to be cooled down, neither time is wasted for this process nor unnecessary energy losses have to be accepted; rather, the cooling gas circulated in the circuit becomes effective immediately and at full intensity. The correspondingly small volume of the cooling chamber further leads to the fact that after a reduction in pressure to atmospheric pressure by pumping off the cooling gas, only a relatively small amount of cooling gas can reach the atmosphere when the hardened charge of the cooling chamber removed and a new heated batch is introduced into the cooling chamber. The savings in time, energy and gas significantly reduce operating costs.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere im Zusammenhang mit Wärme- und Glühofen durchgeführt werden, die ihre erhitzte Charge bisher an Salz- oder Ölbäder abgegeben haben. Dadurch entsteht ein kontinuierlich bzw. quasi-kontinuierlich ablaufendes In-line-Verfahren, das speziell in der Kugellagerfertigung zu einer hohen Wirtschaftlichkeit führt. Darauf ist die Erfindung aber keineswegs beschränkt.The process according to the invention can be carried out in particular in connection with heating and annealing furnaces which have so far given their heated batch to salt or oil baths. This creates a continuous or quasi-continuous in-line process, which leads to high economic efficiency, especially in ball bearing production. The invention is in no way restricted to this.

Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Menge des im Kreislaufsystem bereitgehaltenen kalten Kühlgases besonders groß ist im Verhältnis zum geometrischen Volumen der Kühlkammer. Dieses Ziel kann sowohl durch ein entsprechend groß gewähltes Verhältnis der geometrischen Volumina von Kreislaufsystem einerseits und Kühlkammer andererseits erreicht werden, allerdings auch additiv oder alternativ dadurch, daß man das im Kreislaufsystem bereitgehaltene Kühlgas unter einem möglichst hohen überatmosphärischen Druck hält, vorzugsweise auf einem Druck von mindestens 5 bar, besonders vorzugsweise auf einem Druck von mindestens 8 bar. Die idealen Verhältnisse ergeben sich aus der Überlegung, daß bei der strömungstechnischen Verbindung des Kreislaufsystems mit der Kühlkammer ein Druckausgleich erfolgt. Da der Druck in der Kühlkammer neben der Gasgeschwindigkeit und der Gastemperatur entscheidend ist für den Abkühl- bzw. Abschreckverlauf, sind entsprechend die geometrischen Volumina und die Druckverhältnisse im Kreislaufsystem zu wählen.It is particularly advantageous if the amount of cold cooling gas held ready in the circulation system is particularly large in relation to the geometric volume of the cooling chamber. This goal can be achieved both by an appropriately large ratio of the geometric volumes of the circulatory system on the one hand and the cooling chamber on the other hand, but also additively or alternatively by keeping the cooling gas held in the circulatory system under as high a superatmospheric pressure as possible, preferably at a pressure of at least 5 bar, particularly preferably at a pressure of at least 8 bar. The ideal conditions result from the consideration that a pressure equalization takes place in the fluidic connection of the circulatory system to the cooling chamber. Since the pressure in the cooling chamber, in addition to the gas velocity and the gas temperature, is decisive for the cooling or quenching process, the geometric volumes and the pressure conditions in the circulation system must be selected accordingly.

Bei Verwendung von Inertgas als Kühlgas, beispielsweise von Stickstoff, empfiehlt sich auch eine Füllung der Kühlkammer mit diesem Inertgas unter gleichzeitiger Verdrängung oder Ausspülung der beim Chargieren in die Kühlkammer eingetretenen Luft. Auf diese Weise wird die Reinheit des Kühlgases über lange Zeit erhalten. Es ist natürlich alternativ auch möglich, die Kühlkammer vor der Verbindung mit dem Kreislaufsystem zu evakuieren, um die Umgebungsluft zu entfernen.When using inert gas as the cooling gas, for example nitrogen, it is also advisable to fill the cooling chamber with this inert gas while at the same time displacing or flushing out the charge during charging air entering the cooling chamber. In this way, the purity of the cooling gas is maintained for a long time. Alternatively, it is of course also possible to evacuate the cooling chamber before connection to the circulatory system in order to remove the ambient air.

In besonders vorteilhafter Weise beträgt dabei das Verhältnis der geometrischen Volumina von Kreislaufsystem und Kühlkammer mindestens 5.In a particularly advantageous manner, the ratio of the geometric volumes of the circulation system and the cooling chamber is at least 5.

Es ist dabei weiterhin von Vorteil, wenn man das Kühlgas in der Bereitstellungsphase durch ein laufendes Gebläse im Wärmekontakt mit einem Kühler hält. Hierdurch wird einmal gewährleistet, daß das Kühlgas die optimal niedrige Temperatur beim schlagartigen Eintritt in die Kühlkammer aufweist, zum anderen wird eine Erwärmung des Kühlgases, die durch den Betrieb des Gebläses erfolgt, vermieden. Diese Verfahrensmaßnahme ist dann besonders wirksam, wenn man das Kühlgas in der Bereitstellungsphase durch eine By-pass-Leitung im Kreislauf über den Kühler führt.It is also advantageous if the cooling gas is kept in thermal contact with a cooler in the preparation phase by a running fan. This ensures on the one hand that the cooling gas has the optimally low temperature when it suddenly enters the cooling chamber, and on the other hand heating of the cooling gas, which is caused by the operation of the fan, is avoided. This procedural measure is particularly effective if the cooling gas is passed through the cooler through a by-pass line in the supply phase.

Da die Kühlkammer nach Beendigung der Abkühlphase notwendigerweise mit unter Druck stehendem Kühlgas gefüllt ist, ist es zur Vermeidung unnötiger Kühlgasverluste besonders vorteilhaft, wenn man nach dem Abkühlen der Werkstücke das in der Kühlkammer befindliche, unter Überdruck stehende Kühlgas bis zum Druckausgleich mit der Atmosphäre in einen Sammelbehälter einleitet und aus diesem mittels eines Kompressors in das Kreislaufsystem zurückfördert. Hierdurch werden ganz erhebliche Kühlgasmengen wiedergewonnen, und nur die unter Normaldruck stehende und dem Innenvolumen der Kühlkammer entsprechende Kühlgasmenge geht durch den Chargenaustausch verloren.Since the cooling chamber is necessarily filled with pressurized cooling gas after the cooling phase has ended, it is particularly advantageous to avoid unnecessary cooling gas losses if, after the workpieces have cooled, the pressurized cooling gas in the cooling chamber is in one until pressure equalization with the atmosphere Collects container and feeds it back into the circulatory system by means of a compressor. As a result, very large quantities of cooling gas are recovered, and only the quantity of cooling gas which is under normal pressure and corresponds to the internal volume of the cooling chamber is lost as a result of the batch exchange.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn man die Werkstücke mittels einer aus Rollen bestehenden Transportbahn fördert und die in der Kühlkammer angeordneten Rollen während des Abkühlvorganges mit alternierendem Drehsinn antreibt, insbesondere dann, wenn der Drehwinkel für die alternierende Drehbewegung zu mindestens 180 Grad gewählt wird. Hierdurch wird verhindert, daß die für die Halterung der Werkstücke beim Abkühlvorgang benötigte Auflage, die ohnehin durchbrochen ausgebildet sein muß, eine örtliche Behinderung der Kühlwirkung am Werkstück erzeugt oder gar die Kühlluft an dem betreffenden Oberflächenteil des Werkstücks vorbeiführt. Durch die alternierende Drehbewegung der Transportrollen wird eine oszillierende Bewegung der Werkstücke senkrecht zu den Achsen der Transportrollen erreicht, wobei die Oszillationsfrequenz so hoch gewählt werden sollte, daß eine möglichst gleichmäßige Kühlwirkung über die gesamte Werkstückoberfläche erzielt wird.It is also advantageous if the workpieces are conveyed by means of a transport path consisting of rollers and the rollers arranged in the cooling chamber are driven with an alternating direction of rotation during the cooling process, in particular if the angle of rotation for the alternating rotary movement is selected to be at least 180 degrees. This prevents the support required for holding the workpieces during the cooling process, which has to be perforated anyway, to generate a local impediment to the cooling effect on the workpiece or even to lead the cooling air past the surface part of the workpiece in question. Due to the alternating rotary movement of the transport rollers, an oscillating movement of the workpieces perpendicular to the axes of the transport rollers is achieved, the oscillation frequency should be chosen so high that a cooling effect as uniform as possible is achieved over the entire workpiece surface.

Die Verwendung von Rollen für die Auflage der Werkstücke ist dann besonders vorteilhaft, wenn man die Kühlluft von unten her durch die Rollenbahn gegen die Werkstücke bläst. In diesem Falle wirken nämlich die Zwischenräume zwischen den Rollen als Düsen, die nicht nur eine hohe Strömungsgeschwindigkeit erzeugen, sondern auch eine hohe Vergleichmäßigung der Strömungsgeschwindigkeit in den einzelnen, aus den Düsen austretenden Gasstrahlen.The use of rollers for supporting the workpieces is particularly advantageous if the cooling air is blown against the workpieces from below through the roller conveyor. In this case, namely, the spaces between the rollers act as nozzles, which not only generate a high flow rate, but also a high leveling of the flow rate in the individual gas jets emerging from the nozzles.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Abkühlen, insbesondere zum Abschrecken, von Werkstücken durch unter Druck stehende Kühlgase mit einer druckfesten, von Heizeinrichtungen freien Kühlkammer zur Aufnahme der Werkstücke, mit einer an die Kühlkammer angeschlossenen druckfesten Kreislaufleitung, in der ein Kühler und ein Gebläse für die Kühlgase angeordnet sind, und mit Ventilen für die Steuerung der Zufuhr und der Abfuhr der Kühlgase.The invention also relates to a device for cooling, in particular for quenching, workpieces by pressurized cooling gases with a pressure-resistant cooling chamber free of heating devices for receiving the workpieces, with a pressure-resistant circuit line connected to the cooling chamber, in which a cooler and a blower for the cooling gases are arranged, and with valves for controlling the supply and discharge of the cooling gases.

Zur Lösung der gleichen Aufgabe ist eine solche Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer gegenüber der Kreislaufleitung auf mindestens zwei gegenüberliegenden Seiten der Kühlkammer durch die Ventile druckdicht absperrbar ist, daß die Kreislaufleitung ein geometrisches Volumen aufweist, das größer ist als das geometrische Volumen der Kühlkammer, und daß die Ventile zumindest im wesentlichen gleichzeitig in ihre Offenstellung bringbar sind, derart, daß die Kühlkammer schlagartig von der Kreislaufleitung aus unter Druck setzbar und vom Kühlgas für eine vorgebbare Abkühldauer durchströmbar ist.To achieve the same object, such a device according to the invention is characterized in that the cooling chamber can be shut off in a pressure-tight manner with respect to the circuit line on at least two opposite sides of the cooling chamber, that the circuit line has a geometric volume that is larger than the geometric volume of the cooling chamber , and that the valves can be brought into their open position at least substantially simultaneously, such that the cooling chamber can be pressurized suddenly from the circuit line and flowed through by the cooling gas for a predeterminable cooling time.

Die mit einer solchen konstruktiven Ausbildung der Vorrichtung verbundenen Vorteile ergeben sich aus den bereits oben im Zusammenhang mit der Verfahrensführung beschriebenen Vorteile.The advantages associated with such a constructive design of the device result from the advantages already described above in connection with the procedure.

Es ist dabei weiterhin von Vorteil, wenn die Kreislaufleitung einerseits an die Oberseite und andererseits an die Unterseite der Kühlkammer angeschlossen ist und wenn die Ventile im Bereich der Anschlußstellen der Kreislaufleitung an die Kühlkammer angeordnet sind.It is also advantageous if the circuit line is connected on the one hand to the upper side and on the other hand to the lower side of the cooling chamber and if the valves are arranged in the region of the connection points of the circuit line to the cooling chamber.

Mit einer solchen Vorrichtung sind zwei Betriebsarten möglich, nämlich einmal diejenige, bei der das Kühlen im Parallelstrom von oben nach unten erfolgt, und zum anderen eine solche Betriebsweise, bei der das Kühlen im Parallelstrom von unten nach oben erfolgt. Die zuletzt genannte Betriebsweise ist besonders dann vorteilhaft, wenn als Transportbahn die bereits weiter oben beschriebene Rollenbahn verwendet wird. Dadurch, daß die Ventile im Bereich der Anschlußstellen der Kreislaufleitung an die Kühlkammer angeordnet sind, wird bei gegebenen Volumina von Kühlkammer einerseits und Kreislaufsystem andererseits ein besonders günstiges Volumensverhältnis erzeugt.With such a device, two operating modes are possible, namely the one in which the cooling takes place in parallel flow from top to bottom, and the other one in which the cooling takes place in parallel flow from bottom to top. The last-mentioned mode of operation is particularly advantageous when the roller conveyor already described above is used as the transport track. Because the valves are arranged in the region of the connection points of the circulation line to the cooling chamber, a particularly favorable volume ratio is generated for given volumes of the cooling chamber on the one hand and the circulation system on the other hand.

Es ist dabei weiterhin von Vorteil, wenn die Ventile als Absperrklappen ausgebildet sind. Mit solchen Ventilen ist es in ganz besonders vorteilhafter Weise möglich, einen schlagartigen Druckausgleich und einen schlagartigen Einsatz der Kühlgasströmung herbeizuführen.It is also advantageous if the valves are designed as butterfly valves. With such valves, it is possible in a particularly advantageous manner to bring about an abrupt pressure equalization and an abrupt use of the cooling gas flow.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Kühlkammer quaderförmig ausgebildet ist und die Absperrklappen der Ventile in ihrer Schließstellung parallel zur Oberseite und zur Unterseite der Kühlkammer ausgerichtet sind. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Ventilquerschnitte einen möglichst großen Teil der Flächen von Oberseite und Unterseite der Kühlkammer einnehmen. In diesem Falle erfaßt die schlagartig einsetzende Kühlgasströmung einen möglichst großen Querschnitt der Kühlkammer.It is also advantageous if the cooling chamber is cuboid and the shutoff valves of the valves are aligned parallel to the top and bottom of the cooling chamber in their closed position. In particular, it is advantageous if the valve cross sections take up as large a part of the surfaces as possible from the top and bottom of the cooling chamber. In this case, the sudden onset of cooling gas flow covers the largest possible cross section of the cooling chamber.

Es ist dabei weiterhin von Vorteil, wenn zwischen den Ventilen und dem Innenraum der Kühlkammer Gasleiteinrichtungen für die Homogenisierung der Gasströmung in Bezug auf eine von den Werkstücken eingenommene Fläche, das sogenannte "Feld", angeordnet sind. Derartige Gasleiteinrichtungen haben die Wirkung sogenannter Diffusoren; sie können aus Leitblechen, Lochsieben oder dergleichen bestehen. Eine besonders vorteilhaft wirkende Gasleiteinrichtung entsteht jedoch dann, wenn sich in der Kühlkammer eine aus untereinander parallelen zylindrischen Rollen bestehende Transportbahn für die Werkstücke befindet und wenn die Druckseite der Kreislaufleitung unterhalb der Transportbahn in die Kühlkammer mündet. In diesem Fall wird die Strömung von unten nach oben durch die Kühlkammer geführt, und die besagte Rollenbahn dient als eine Reihenanordnung von schlitzförmigen Düsen, die in Verbindung mit der oszillierenden Bewegung der Werkstücke zu einer besonders intensiven und gleichmäßigen Kühlung führt.It is also advantageous if gas guiding devices for the homogenization of the gas flow are arranged between the valves and the interior of the cooling chamber in relation to an area occupied by the workpieces, the so-called "field". Such gas guiding devices have the effect of so-called diffusers; they can consist of baffles, perforated sieves or the like. However, a gas guiding device which has a particularly advantageous effect arises when there is a transport path for the workpieces consisting of parallel cylindrical rollers in the cooling chamber and when the pressure side of the circuit line opens into the cooling chamber below the transport path. In this case, the flow is led from bottom to top through the cooling chamber, and said roller conveyor serves as a series arrangement of slot-shaped nozzles which, in conjunction with the oscillating movement of the workpieces, leads to particularly intensive and uniform cooling.

Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf Neukonstruktionen beschränkt, vielmehr lassen sich auch bereits bestehende Wärme- und Glühöfen durch Zuschaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nachrüsten.The subject matter of the invention is not limited to new designs; rather, existing heating and annealing furnaces can also be retrofitted by connecting a device according to the invention.

Der Erfindungsgegenstand ermöglicht wegen der Vermeidung von Umweltbelastungen auch eine lückenlose Integration in die Fertigung der Werkstücke, so daß eine mechanische Fertigung und die Härterei in ein und demselben Fertigungsbereich durchgeführt werden können, insbesondere im Sinne einer In-line-Fertigung. Hierdurch lassen sich die Betriebskosten weiter senken.Because of the avoidance of environmental pollution, the subject of the invention also enables seamless integration into the production of the workpieces, so that mechanical production and hardening can be carried out in one and the same production area, in particular in the sense of in-line production. This further reduces operating costs.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the subject matter of the invention emerge from the remaining subclaims.

Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert.Two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 4.

Es zeigen:

Figur 1: eine Seitenansicht einer vollständigen Anlage mit einem Schnitt durch die Kühlkammer für eine von oben nach unten gerichtete Kühlgasströmung,
Figur 2: einen teilweisen Schnitt durch den Gegenstand von Figur 1 entlang der Linie II-II in Figur 1,
Figur 3: eine Seitenansicht einer aus parallelen Zylinderrollen bestehenden Transportbahn mit einem aufgelegten Außenring für ein Kugellager, und
Figur 4: eine Variante des Gegenstandes nach Figur 1 mit entgegengesetzter Strömungsrichtung des Kühlgases für die Anwendung einer Rollenbahn nach Figur 3.

Show it:

Figure 1: 1 shows a side view of a complete system with a section through the cooling chamber for a cooling gas flow directed from top to bottom,
Figure 2: 2 shows a partial section through the object of FIG. 1 along line II-II in FIG. 1,
Figure 3: a side view of a transport path consisting of parallel cylindrical rollers with an outer ring for a ball bearing, and
Figure 4: 2 shows a variant of the object according to FIG. 1 with the opposite flow direction of the cooling gas for the use of a roller conveyor according to FIG. 3.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Kühlkammer 1 dargestellt, zu der ein druckfestes Gehäuse 2 gehört. Im Innern der Kühlkammer 1 befindet sich eine Transportbahn 3, die aus einer waagrechten Reihenanordnung untereinander paralleler zylindrischer Rollen 4 besteht, wie dies aus Figur 3 deutlicher ersichtlich ist. Im Bereich beider Enden der Transportbahn 3 besitzt das Gehäuse 2 auf gegenüberliegenden Seiten Absperrschieber 5 mit Hubeinrichtungen 6 für die Freigabe von Chargieröffnungen 7. Die außerhalb dieser Chargieröffnungen vorhandenen Transportbahnen sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Der Abstand zwischen den einzelnen Transportbahnen kann durch Rollen 4a überbrückt werden, die gemeinsam mit den Absperrschiebern 5 heb- und senkbar sind. Die Transportrichtung der Werkstücke ist durch Pfeile 8 angegeben. Ein in der Kühlkammer 1 befindliches Feld 9 von einzelnen Werkstücken, die in einer Ebene in dichter Packung angeordnet sind, ist nur strichpunktiert angedeutet (Figur 1). Oberhalb und unterhalb dieses Feldes 9 befinden sich Gasleiteinrichtungen 10 und 11, die aus Leitblechen bestehen und dazu dienen, die Gasströmung möglichst gleichmäßig auf das Feld 9 von Werkstücken auszubreiten. Die obere Gasleiteinrichtung 11 ist zur Unterstützung ihrer Wirkung noch mit einem waagrechten Lochblech 12 versehen.In Figures 1 and 2, a cooling chamber 1 is shown, to which a pressure-resistant housing 2 belongs. In the interior of the cooling chamber 1 there is a transport path 3, which consists of a horizontal row arrangement of mutually parallel cylindrical rollers 4, as can be seen more clearly from FIG. In the area of both ends of the transport path 3, the housing 2 has, on opposite sides, gate valves 5 with lifting devices 6 for the release of charging openings 7. The transport paths existing outside these charging openings are not shown for the sake of simplicity. The distance between the individual transport tracks can be bridged by rollers 4a, which can be raised and lowered together with the gate valves 5. The direction of transport of the workpieces is indicated by arrows 8. A field 9 of individual workpieces located in the cooling chamber 1, which are arranged in a plane in a dense packing, is only indicated by dash-dotted lines (FIG. 1). Above and below this field 9 there are gas guide devices 10 and 11, which consist of guide plates and serve to spread the gas flow as uniformly as possible onto the field 9 of workpieces. The upper gas guide device 11 is provided with a horizontal perforated plate 12 to support its effect.

Die Kühlkammer 1 besitzt eine Oberseite 13 und eine Unterseite 14, in denen Öffnungen 13a und 14a möglichst großen Querschnitts angeordnet sind, von denen die Gasleiteinrichtungen 11 und 10 ausgehen.The cooling chamber 1 has an upper side 13 and a lower side 14, in which openings 13a and 14a are arranged with the largest possible cross section, from which the gas guiding devices 11 and 10 originate.

An die Kühlkammer 1 ist eine Kreislaufleitung 15 angeschlossen, und zwar einerseits an die Oberseite 13 und andererseits an die Unterseite 14. Zu dieser Kreislaufleitung 15 gehören zwei waagrechte Leitungsabschnitte 16 und 17 und ein senkrechter Leitungsabschnitt 18 mit einem im Querschnitt erweiterten Abschnitt 19, in dem ein Kühler 20 untergebracht ist, der aus einer Rohrleitung mit einer Vielzahl von Windungen besteht, die radial und axial mit entsprechenden Zwischenräumen gestaffelt angeordnet sind, so daß für das Kühlgas ausreichende Strömungswege zur Verfügung stehen. Zur Erhöhung des gasseitigen Wärmeaustausches ist die Rohrleitung vorzugsweise mit außenseitigen Rippen versehen. Im Innern des Kühlers 20 befindet sich ein Füllkörper 21, durch den die Strömung durch den Kühler 20 gezwungen wird.A circuit line 15 is connected to the cooling chamber 1, on the one hand to the top 13 and on the other to the bottom 14. To this circuit line 15 include two horizontal line sections 16 and 17 and a vertical line section 18 with a section 19 which is enlarged in cross section and in which a cooler 20 is accommodated, which consists of a pipeline with a plurality of windings which are radial and axial corresponding spaces are staggered so that sufficient flow paths are available for the cooling gas. To increase the gas-side heat exchange, the pipeline is preferably provided with ribs on the outside. Inside the cooler 20 there is a filler 21, through which the flow through the cooler 20 is forced.

Unterhalb des Kühlers 20 befindet sich ein Gebläse 22, dessen Gebläserad 23 von einem Elektromotor 24 angetrieben wird. Der untere waagrechte Leitungsabschnitt 17 mündet in das Gebläse 22.Below the cooler 20 there is a blower 22, the impeller 23 of which is driven by an electric motor 24. The lower horizontal line section 17 opens into the blower 22.

Der andere senkrechte Abschnitt der Kreislaufleitung 15 wird nahezu vollständig durch die Kühlkammer 1 und zwei Ventile 25 und 26 gebildet, deren Gehäuse gleichzeitig die Anschlußstellen für die Kreislaufleitung 15 bilden.The other vertical section of the circuit line 15 is almost completely formed by the cooling chamber 1 and two valves 25 and 26, the housing of which simultaneously form the connection points for the circuit line 15.

Es ist aus Figur 1 ersichtlich, daß die Kreislaufleitung 15 im Verhältnis zum Volumen der Kühlkammer 1 einen sehr großen Querschnitt aufweist und dadurch nicht nur einen hohen Durchsatz an Kühlgas durch die Kühlkammer 1 ermöglicht, sondern auch als großes Speichervolumen für das unter hohem Druck stehende Kühlgas dient, wenn die Ventile 25 und 26 geschlossen sind. Um in dieser Betriebsphase das Kühlgas auch weiterhin durch das Gebläse 22 über den Kühler 20 führen zu können, ist zwischen den waagrechten Leitungsabschnitten 16 und 17 eine By-pass-Leitung 27 mit einem Absperrventil 28 vorgesehen. Durch diese Maßnahme kann eine etwaige Restwärme des Kühlgases auch bei geschlossenen Ventilen 25 und 26, d.h. während der Chargierphase, abgeführt werden, und weiterhin wird verhindert, daß sich das Kühlgas durch Gasverwirbelung mittels des Gebläserades 23 erwärmt.It can be seen from FIG. 1 that the circuit line 15 has a very large cross section in relation to the volume of the cooling chamber 1 and thus not only enables a high throughput of cooling gas through the cooling chamber 1, but also as a large storage volume for the cooling gas under high pressure serves when the valves 25 and 26 are closed. In order to be able to continue to pass the cooling gas through the blower 22 via the cooler 20 in this operating phase, a by-pass line 27 with a shut-off valve 28 is provided between the horizontal line sections 16 and 17. Any residual heat from the cooling gas can also be removed by this measure closed valves 25 and 26, that is to say during the charging phase, and furthermore the cooling gas is prevented from being warmed up by gas swirling by means of the impeller 23.

Aus Figur 2 ist zu ersehen, daß die Ventile 25 und 26 mit Absperrklappen 29 ausgestattet sind, die in Figur 2 in ihrer Offenstellung strichpunktiert dargestellt sind. Die Absperrklappen sind doppelexzentrisch gelagert und werden durch Stellmotoren 30 angetrieben. In der in Figur 2 dargestellten Offenstellung verlaufen die Ebenen der beiden Absperrklappen 29 senkrecht und bilden dadurch einen kleinstmöglichen Strömungswiderstand. In der nicht dargestellten Schließstellung der Absperrklappen 29 verlaufen diese parallel zur Oberseite 13 und zur Unterseite 14 der Kühlkammer 1. Die vorteilhafte Wirkung derartiger Ventile mit Absperrklappen wurde bereits in der allgemeinen Beschreibung erläutert. Es ist aus den Zeichnungen erkennbar, daß die Ventilquerschnitte einen möglichst großen Teil der Flächen von Oberseite 13 und Unterseite 14 der Kühlkammer 1 einnehmen.From Figure 2 it can be seen that the valves 25 and 26 are equipped with butterfly valves 29 which are shown in broken lines in Figure 2 in their open position. The butterfly valves are double eccentric and are driven by servomotors 30. In the open position shown in Figure 2, the planes of the two butterfly valves 29 run vertically and thereby form the lowest possible flow resistance. In the closed position, not shown, of the butterfly valves 29, these run parallel to the upper side 13 and the lower side 14 of the cooling chamber 1. The advantageous effect of such valves with butterfly valves has already been explained in the general description. It can be seen from the drawings that the valve cross sections take up as large a part of the surfaces of the top 13 and bottom 14 of the cooling chamber 1.

Figur 1 ist noch zu entnehmen, daß die Kühlkammer 1 über eine Leitung 31 mit einem Absperrventil 32 an eine Sammelkammer 33 angeschlossen ist, die ihrerseits über einen Kompressor 34 und ein weiteres Absperrventil 35 mit der Kreislaufleitung 15 verbunden ist. Diese Maßnahme dient dazu, das nach Beendigung der Abkühlphase und nach dem Schließen der Ventile 25 und 26 in der Kühlkammer 1 befindliche und noch unter hohem Druck stehende Kühlgas in die Sammelkammer 33 zu überführen und dabei einen Druckausgleich bis auf etwa Atmosphärendruck herbeizuführen. Nach dem Schließen des Absperrventils 32 kann alsdann die Kühlkammer 1 mittels der Absperrschieber 5 geöffnet werden, so daß die Kühlkammer 1 entladen und neu chargiert werden kann. Das in der Sammelkammer 33 befindliche Kühlgas kann auch dazu verwendet werden, die nach dem Chargieren in der Kühlkammer 1 befindliche Luft zu verdrängen.FIG. 1 also shows that the cooling chamber 1 is connected via a line 31 with a shut-off valve 32 to a collecting chamber 33, which in turn is connected to the circuit line 15 via a compressor 34 and a further shut-off valve 35. This measure serves to transfer the cooling gas, which is still in the cooling chamber 1 after the end of the cooling phase and after the closing of the valves 25 and 26 and is still under high pressure, into the collecting chamber 33 and thereby bring about a pressure compensation up to approximately atmospheric pressure. After the shut-off valve 32 has been closed, the cooling chamber 1 can then be opened by means of the slide valve 5, so that the cooling chamber 1 can be unloaded and recharged. The located in the collection chamber 33 Cooling gas can also be used to displace the air in the cooling chamber 1 after charging.

Es ergibt sich aus den Figuren 1 und 2, daß das gesamte System auf einen hohen Gasdruck, hohe Gasdurchsätze bzw. Gasgeschwindigkeiten ausgelegt ist und insbesondere auch im Hinblick auf eine hohe Stellgeschwindigkeit der Ventile 25 und 26. Es ergibt sich weiterhin, daß das geometrische Volumen der Kühlkammer 1 kleinstmöglich und das geometrische Volumen der Kreislaufleitung 15 unterhalb einer vertretbaren Obergrenze größtmöglich ausgelegt sind, um beim Druckausgleich durch Öffnen der Ventile 25 und 26 einen möglichst geringen Druckabfall in Kauf nehmen zu müssen. Je kleiner das geometrische Volumen der Kreislaufleitung 15 ist, um so höher muß dort der Druck vor dem Druckausgleich eingestellt werden, damit in der Kühlkammer 1 ein vorgegebener Druck für die Kühlphase erreicht wird. Als Druckerzeuger für das Füllen des Systems kann beispielsweise der Kompressor 34 verwendet werden, wenn in die Leitung 36 zwischen der Sammelkammer 33 und dem Kompressor 34 ein Zwei-Wege-Ventil eingebaut wird, dessen eine Eintrittsleitung an eine Gasversorgungseinrichtung für Kühlgas angeschlossen ist, was hier jedoch nicht im einzelnen dargestellt ist.It can be seen from FIGS. 1 and 2 that the entire system is designed for a high gas pressure, high gas throughputs or gas velocities and in particular also with regard to a high actuating speed of the valves 25 and 26. It also follows that the geometric volume of the cooling chamber 1 are as small as possible and the geometric volume of the circuit line 15 is designed as large as possible below an acceptable upper limit in order to have to accept the lowest possible pressure drop when opening the valves 25 and 26. The smaller the geometric volume of the circuit line 15, the higher the pressure there must be set before the pressure equalization so that a predetermined pressure for the cooling phase is reached in the cooling chamber 1. For example, the compressor 34 can be used as a pressure generator for filling the system if a two-way valve is installed in the line 36 between the collecting chamber 33 and the compressor 34, the one inlet line of which is connected to a gas supply device for cooling gas, which is here but is not shown in detail.

Die sogenannte Druckseite der Kreislaufleitung 15 befindet sich auf der Seite des Ventils 25, was hier durch einen Pfeil 37 angedeutet ist. Dies bedeutet, daß bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 die Werkstücke im Feld 9 von oben nach unten angeströmt werden, so daß in diesem Falle das Lochblech 12 eine zweckmäßige Ergänzung der oberen Gasleiteinrichtung 11 darstellt.The so-called pressure side of the circuit line 15 is on the side of the valve 25, which is indicated here by an arrow 37. This means that in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2 the workpieces in the field 9 are flowed from top to bottom, so that in this case the perforated plate 12 is a useful addition to the upper gas guide device 11.

Figur 3 zeigt in erheblich vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus der Transportbahn 3 innerhalb des Gehäuses 2 mit zylindrischen und parallel zueinander angeordneten Rollen 4, auf denen ein Werkstück 38 aufliegt, das im vorliegenden Falle durch den Außenring eines Wälzlagers gebildet wird. Ein solcher Ring hat beispielhaft einen Außendurchmesser von 100 mm, einen Innendurchmesser von 80 mm und eine Höhe von 20 mm, so daß sich eine Wandstärke von 10 mm ergibt. Es ist Figur 3 insbesondere zu entnehmen, daß zwischen den Rollen 4 Spalte gebildet werden, deren Breite etwa ein Drittel des Durchmessers der Rollen 4 entspricht. Diese Spalte bilden gewissermaßen Schlitzdüsen, durch die das Kühlgas in Richtung der Pfeile 39 hindurchgefördert werden kann, so daß eine hohe Strömungsgeschwindigkeit entsteht. Diese Verfahrensführung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Richtung der Kühlgasströmung gegenüber Figur 1 umgekehrt wird, d.h. wenn die Druckseite der Kreislaufleitung 15 unterhalb der Kühlkammer 1 liegt, worauf im Zusammenhang mit Figur 4 noch näher eingegangen wird.Figure 3 shows a considerably enlarged scale a section of the transport path 3 within the housing 2 with cylindrical and parallel mutually arranged rollers 4, on which a workpiece 38 rests, which in the present case is formed by the outer ring of a rolling bearing. Such a ring has, for example, an outer diameter of 100 mm, an inner diameter of 80 mm and a height of 20 mm, so that there is a wall thickness of 10 mm. It can be seen in particular from FIG. 3 that gaps are formed between the rollers 4, the width of which corresponds to approximately one third of the diameter of the rollers 4. To a certain extent, these gaps form slot nozzles through which the cooling gas can be conveyed in the direction of the arrows 39, so that a high flow velocity is produced. This procedure is particularly advantageous if the direction of the cooling gas flow is reversed compared to FIG. 1, ie if the pressure side of the circuit line 15 is below the cooling chamber 1, which will be discussed in more detail in connection with FIG. 4.

Die Werkstücke 38 liegen unter linienförmiger Berührung auf den Rollen 4 auf, und diese Rollen würden natürlich zu einer "Abschattung" des Kühleffekts führen, wenn sich die Werkstücke 38 im Ruhezustand befinden würden. Um eine möglichst gleichförmige Kühlung bei dennoch extrem hoher Strömungsgeschwindigkeit zu erzielen, sind sämtliche Rollen 4 mit einem Reversierantrieb 40 verbunden, der in Figur 3 nur schematisch angedeutet ist, aber natürlich auf alle Rollen 4 einwirkt. Mittels dieses Reversierantriebes wird in der Abkühlphase eine periodische alternierende Drehrichtung der Rollen 4 erzwungen, wobei der Drehwinkel mindestens 180 Grad beträgt. Bei entsprechend hoher Frequenz der Drehrichtungsumkehr innerhalb des Abkühlzyklus werden dadurch alle Oberflächenelemente des Werkstücks 38 bzw. aller Werkstücke 38 quasi-gleichmäßig vom Kühlgas beaufschlagt, so daß im Effekt ein gleichförmiger Abschreckvorgang erzielt werden kann. Es versteht sich, daß beim Beladen einerseits und beim Entladen der Kühlkammer 1 andererseits der Reversierantrieb 40 auch auf eine gleichgerichtete Transportrichtung umgeschaltet werden kann.The workpieces 38 rest on the rollers 4 with linear contact, and these rollers would of course lead to a "shading" of the cooling effect if the workpieces 38 were to be at rest. In order to achieve as uniform a cooling as possible with an extremely high flow speed, all rollers 4 are connected to a reversing drive 40, which is only indicated schematically in FIG. 3, but of course acts on all rollers 4. By means of this reversing drive, a periodic alternating direction of rotation of the rollers 4 is forced in the cooling phase, the angle of rotation being at least 180 degrees. With a correspondingly high frequency of reversal of the direction of rotation within the cooling cycle, all the surface elements of the workpiece 38 or all the workpieces 38 are acted upon quasi-uniformly by the cooling gas, so that, in effect, a uniform quenching process can be achieved. It goes without saying that when loading the one hand and when unloading the Cooling chamber 1, on the other hand, the reversing drive 40 can also be switched to a rectified transport direction.

Aus Figur 4 ist ersichtlich, daß die Druckseite der Kreislaufleitung 15 im Bereich des unteren Ventils 26 liegt, was durch den Pfeil 41 angedeutet ist. Dadurch gelten für den Abkühlvorgang die in Figur 3 erläuterten Strömungsverhältnisse. Durch die Düsenwirkung der Rollen 4 entfällt dadurch auch das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Lochblech 12. Durch die In Figur 4 umgekehrte Strömungsrichtung ergibt sich auch eine umgekehrte Einbaulage von Gebläse 22 und Kühler 20, und zwar ist in diesem Falle das Gebläse 22 über dem Kühler 20 angeordnet. Infolgedessen mündet der waagrechte Leitungsabschnitt 16 in das Gebläse 22, das gleichfalls als Radialgebläse ausgeführt ist, und dieses mündet wiederum in den erweiterten Abschnitt 19 mit dem Kühler 20. Selbstverständlich kann auch die Anordnung nach Figur 4 durch die By-pass-Leitung 27 mit dem Absperrventil 28 nach Figur 1 erweitert werden, und auch die Anlage nach Figur 4 wird zweckmäßigerweise mit einer Sammelkammer 33 analog Figur 1 betrieben.From Figure 4 it can be seen that the pressure side of the circuit line 15 is in the region of the lower valve 26, which is indicated by the arrow 41. As a result, the flow conditions explained in FIG. 3 apply to the cooling process. As a result of the nozzle action of the rollers 4, the perforated plate 12 shown in FIGS. 1 and 2 is also eliminated. The direction of flow reversed in FIG. 4 also results in the reverse installation position of the blower 22 and the cooler 20, and in this case the blower 22 is over the cooler 20. As a result, the horizontal line section 16 opens into the blower 22, which is also designed as a radial blower, and this in turn opens into the expanded section 19 with the cooler 20. Of course, the arrangement according to FIG Shut-off valve 28 can be expanded according to Figure 1, and the system according to Figure 4 is advantageously operated with a collection chamber 33 analogous to Figure 1.

Es ergibt sich aus dem vorstehend geschilderten Zusammenhang, daß die Kühlgasströmung schlagartig einsetzt, sobald die Ventile 25 und 26 geöffnet werden und das Absperrventil 28 geschlossen wird, sofern eine By-pass-Leitung 27 vorhanden ist. Durch die fortgesetzte Rotation des Gebläserades 23 werden die Werkstücke auch schlagartig mit der Kühlgasströmung beaufschlagt, d.h. es bedarf nicht erst eines zeitaufwendigen Hochlaufens des Elektromotors 24 mit dem Gebläserad 23. Will man eine Erwärmung des Gases in der Kreislaufleitung 15 bei geschlossenen Ventilen 25 und 26 vermeiden, so kann zwischen dem Gebläserad 23 und dem Elektromotor 24 eine hier nicht gezeigte Kupplung vorgesehen werden, d.h. der Elektromotor 24 wird auf seiner Betriebsdrehzahl gehalten, und das Gebläserad 23 wird bei Beginn der Abkühlphase schlagartig zugeschaltet. Da die rotierende Masse des Elektromotors 24 in der Regel sehr viel größer ist als die rotierende Masse des Gebläserades 23, kann dieses Gebläserad schneller auf Betriebsdrehzahl gebracht werden, als wenn die Kombination von Elektromotor und Gebläserad gemeinsam auf die Betriebsdrehzahl hochgefahren werden müßte.It follows from the context described above that the cooling gas flow begins suddenly as soon as the valves 25 and 26 are opened and the shut-off valve 28 is closed if a by-pass line 27 is present. Due to the continued rotation of the fan wheel 23, the workpieces are also abruptly acted upon by the cooling gas flow, ie it does not first require a time-consuming start-up of the electric motor 24 with the fan wheel 23. If the gas in the circuit line 15 is to be prevented from heating up when the valves 25 and 26 are closed , a clutch, not shown here, can be provided between the impeller 23 and the electric motor 24, ie the electric motor 24 is kept at its operating speed, and the impeller 23 is at the beginning of the Cooling phase switched on suddenly. Since the rotating mass of the electric motor 24 is generally much larger than the rotating mass of the impeller 23, this impeller can be brought up to operating speed more quickly than if the combination of electric motor and impeller had to be run up to the operating speed together.

Example:

In einer Vorrichtung nach den Figuren 3 und 4 wurden Felder 9 mit jeweils 5 x 5 in möglichst enger Nachbarschaft zueinander angeordneten Außenringen von Kugellagern abgeschreckt und gehärtet, wobei diese Außenringe die Dimensionen aufwiesen, die im Zusammenhang mit Figur 3 beschrieben wurden. Die betreffenden Ringe bestanden aus der Legierung 100Cr6, d.h. einem ausgesprochenen "Ölhärter". Zu Beginn der Abschreckphase befanden sich die Werkstücke auf einer Temperatur von 850 °C, und der Außenumfang des mit 5 x 5 Ringen bestückten Feldes betrug 550 mm x 550 mm. Dieses Feld von Kugellagerringen wurde in der Abkühlphase bei einem Druck in der Kühlkammer von 10 bar und einer Gasgeschwindigkeit von 12 m pro Sekunde und einer Gastemperatur von etwa 30 °C innerhalb einer Zeitspanne von 30 Sekunden auf eine Endtemperatur von 100 °C abgeschreckt, wobei die geforderte Härtung erzielt wurde. Es handelte sich um eine Abkühlgeschwindigkeit, wie sie üblicherweise auch unter Verwendung von Abschrecköl erreicht wird. Die gemessene Härtequalität der Ringe betrug an ihrer gesamten Oberfläche 64HR_c. Die gesamte Zykluszeit für das Öffnen der Absperrschieber 5, das Zusammenfahren der Rollenbahnen, das Einfahren der Werkstücke 38, das Trennen der Rollenbahnen, das Schließen der Absperrschieber 5, das Fluten der Kühlkammer bzw. Öffnen der Ventile 25 und 26, das Kühlen, das Ablassen des Kühlgases in den Sammelbehälter 33, das Öffnen der Absperrschieber 5 und das Ausfahren der Werkstücke 38 betrug hierbei nur 66 Sekunden.In a device according to FIGS. 3 and 4, fields 9 each with 5 × 5 outer rings of ball bearings arranged in the closest possible proximity to one another were quenched and hardened, these outer rings having the dimensions that were described in connection with FIG. 3. The rings in question consisted of 100Cr6 alloy, ie a pronounced "oil hardener". At the beginning of the quenching phase, the workpieces were at a temperature of 850 ° C and the outer circumference of the field equipped with 5 x 5 rings was 550 mm x 550 mm. This field of ball bearing rings was quenched in the cooling phase at a pressure in the cooling chamber of 10 bar and a gas velocity of 12 m per second and a gas temperature of about 30 ° C within a period of 30 seconds to a final temperature of 100 ° C, the required hardening was achieved. It was a cooling rate, as is usually achieved using quenching oil. The measured hardness quality of the rings was 64HR _c over their entire surface. The total cycle time for opening the gate valves 5, moving the roller tracks together, retracting the workpieces 38, separating the roller tracks, closing the gate valves 5, flooding the cooling chamber or opening the valves 25 and 26, cooling, draining of the cooling gas in the collecting container 33, the opening of the gate valve 5 and the extension of the workpieces 38 were only 66 seconds.

Claims

Method for cooling metallic workpieces delivered from a heating furnace, in particular for hardening, in a cooling chamber (1) which is free of heating devices and which can be closed by at least one gas-tight shut-off valve (25, 26) by means of a blower (22) in a pressure-resistant manner which is under superatmospheric pressure Circulation via an external cooler (20) of gases, characterized in that a circulation system is used whose geometric volume is greater than the geometric volume of the cooling chamber (1), that in the circulation system, which is shut off on both sides with respect to the cooling chamber (1), an under Pressurized cold gas quantity with the fan (22) running, supplies the cooling chamber (1) with the workpieces (38), then suddenly opens the cooling chamber (1) on opposite sides towards the circulatory system and the gas quantity for cooling via the workpieces (38) directs.

Method according to Claim 1, characterized in that the geometric volume of the cooled gas quantity kept ready in the circulatory system is at least five times the geometric volume of the cooling chamber (1).

Method according to Claim 1, characterized in that the cooling gas is kept in thermal contact with the cooler (20) by the running fan (22) in the preparation phase.

Method according to Claim 3, characterized in that the cooling gas is circulated through a cooler (20) in the supply phase through a by-pass line (27).

A method according to claim 1, characterized in that after the workpieces (38) have cooled, the cooling gas, which is in the cooling chamber (1) and is under pressure, is introduced into a collecting container (33) until pressure equalization with the atmosphere and from this by means of a compressor (34) fed back into the circulatory system.

Method according to Claim 1, characterized in that the workpieces are conveyed through the cooling chamber (1) by means of a transport path (3) consisting of rollers (4) and the rollers (4) arranged in the cooling chamber (1) during the cooling process with an alternating direction of rotation drives.

Method according to claim 6, characterized in that the angle of rotation for the alternating rotary movement is selected to be at least 180 degrees.

A method according to claim 6, characterized in that the cooling air is blown from below through the roller conveyor (3) against the workpieces (38).

Device for cooling, in particular for quenching, workpieces by pressurized cooling gases with a pressure-resistant cooling chamber (1) free of heating devices for receiving the workpieces (38), with a pressure-resistant outer circuit line (15) connected to the cooling chamber, in which a cooler (20) and a fan (22) for the cooling gases are arranged, and with valves (25, 26) for controlling the supply and discharge of the cooling gases, characterized in that the cooling chamber (1) opposite the circuit line (15) At least two opposite sides of the cooling chamber (1) can be shut off in a pressure-tight manner by the valves (25, 26), that the circuit line (15) has a geometric volume that is greater than the geometric volume of the cooling chamber (1), and that the valves ( 25, 26) can be brought into their open position at least substantially simultaneously, such that the cooling chamber (1) can be pressurized suddenly from the circuit line (15) and the cooling gas can flow through it for a predeterminable cooling time.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the geometric volume of the circulation line (15) is at least five times, preferably at least eight times, the geometric volume of the cooling chamber (1).

Apparatus according to claim 9, characterized in that the circuit line (15) is connected on the one hand to the upper side (13) and on the other hand to the lower side (14) of the cooling chamber (1) and that the valves (25, 26) in the area of the connection points of the Circuit line (15) to the cooling chamber (1) are arranged.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the valves (25, 26) are designed as shut-off flaps (29).

Device according to claim 11, characterized in that the cooling chamber (1) is cuboid and in that the shut-off flaps (29) of the valves (25, 26) in their closed position parallel to the upper side (13) and the lower side (14) of the cooling chamber (1 ) are aligned.

Apparatus according to claim 13, characterized in that the valve cross sections take up as large a part of the surfaces as possible from the top (13) and bottom (14) of the cooling chamber (1).

Device according to claim 14, characterized in that gas guiding devices (10, 11) are arranged between the valves (25, 26) and the interior of the cooling chamber (1) for the homogenization of the gas flow with respect to an area occupied by the workpieces.

Apparatus according to claim 9, characterized in that there is a transport path (3) for the workpieces (38) consisting of parallel cylindrical rollers (4) in the cooling chamber (1) and that the pressure side of the circuit line (15) is below the transport path ( 3) opens into the cooling chamber (1).

Apparatus according to claim 16, characterized in that the rollers (4) are connected to a reversing drive (40).

Apparatus according to claim 9, characterized in that a lockable by-pass line (27) is located between the pressure side and the suction side of the circuit line (15).

Device according to claim 9, characterized in that the cooling chamber (1) is connected via a shut-off line (31) to a collecting chamber (33) for the cooling gas, which in turn is connected to the circuit line (15) via a compressor (34).