EP0922120B1 - Revolving furnace for the treatment of work pieces - Google Patents
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- EP0922120B1 EP0922120B1 EP97934473A EP97934473A EP0922120B1 EP 0922120 B1 EP0922120 B1 EP 0922120B1 EP 97934473 A EP97934473 A EP 97934473A EP 97934473 A EP97934473 A EP 97934473A EP 0922120 B1 EP0922120 B1 EP 0922120B1
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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- F27M2003/07—Carburising
Definitions
- Rotary cycle furnaces of this type are particularly suitable for heat treatments, for example for carburizing, nitriding, phosphating and / or hardening metallic workpieces.
- a feed lock arranged outside the furnace housing is accessible through an entrance gate and separated from a heating chamber by a first intermediate gate, which in turn is separated from an equalizing chamber by a second intermediate gate.
- the compensation chamber is attached radially on the outside of the furnace housing and separated from the furnace chamber by a third intermediate gate.
- An output lock connects to the hardening furnace and is also set up to quench the workpieces heated to the hardening temperature in the hardening furnace.
- This known arrangement takes up a relatively large amount of space for a given diameter of the furnace housing and requires considerable maintenance for the numerous gates required for the locks and further chambers.
- the invention has for its object a rotary cycle oven for treating workpieces, especially for hardening and Tempering metallic workpieces in a cost and space saving way design and enable him to save time.
- the rotary cycle furnace according to the invention be further developed in that the treatment rotor has at least two turntables which axially offset from each other, thermally insulated from each other and can be heated differently.
- At least one secondary chamber a device for cooling each batch of workpieces contains or can be connected to such.
- the facility a cooling device of known type can be used for cooling, for example a nitrogen shower, an oil bath or the like it is also possible to cool another workpiece Provide turntable.
- the lock rotor is preferred trained to cool the workpieces.
- a coolant channel can be arranged on the furnace housing over an arc corresponding to at least one step of the Lock rotor extends, separated from adjacent secondary chambers and with at least one along its length the lock chambers is connected.
- a stationary one formed on the furnace housing and one trained on or with the lock rotor rotating sealing surface interact directly with each other allow; has a sealing ring arranged according to the invention however the advantage that it is a relatively soft intermediate member represents that is subject to wear and in contrast to produce relatively inexpensive to its two contact partners and can be exchanged quickly.
- the sealing ring Compensate concentricity errors and thermal expansion, especially if the trained on the furnace housing and the lock rotor Sealing surfaces are converging and the sealing ring is conical has a corresponding wedge profile and in axial Direction is biased.
- the invention Develop the rotary cycle oven in such a way that it is low Expenditure of energy and resources a particularly accurate dosed action on workpieces, especially those to be hardened Workpieces of low mass made of steel.
- the rotary cycle furnace shown in Fig. 1 to 6 has a furnace housing 10 with an essentially cylindrical outer wall 12, an underbody 14 and an intermediate floor 16, which together enclose an evacuable furnace chamber 20, also with a Cover 18 and with a lower housing part 22, which with the outer wall 12 and the underbody 14 consists of one piece.
- an upwardly projecting cylindrical Collar 24 formed in which by means of radially inner bearing 26th a hub 28 of a treatment rotor 30 around a vertical central one Axis A is rotatably mounted.
- the treatment rotor 30 has as essential components an upper turntable 32 and a lower turntable 34, both of which are annular and numerous, in the example shown seventy-two, batch locations 36 or 38 have.
- Each of the batch places 36 and 38 is made up of several horizontal, upright slats 40 formed, which are parallel to each other and essentially Extend radially from the central axis A and through a common annular bottom plate 42 held together are.
- the treatment rotor 30 also includes three coaxially central axis A insulating plates 44 arranged one below the other, 46 and 48, with the upper batch locations 36 between the upper and the middle insulating plate 44 and 46, respectively, and the lower ones Batch places 38 between the middle and the lower insulating plate 46 and 48 are arranged such that on each Batch location a batch of workpieces to be treated W space Has.
- the insulating plates 44, 46 and 48 are preferably composite plates, each made of two thin ceramic plates and three thick insulating plates are composed of hard graphite felt. All of the plates 42 to 48 mentioned are axially parallel Tie rod 49 rigidly but interchangeably connected to the hub 28.
- the treatment rotor 30 thus constructed is by means of a Motor 50 can be driven in rotation about the central axis A step by step. Given the number of seventy-two chosen as an example Batch positions 36 and 38 on each of the two turntables 32 and 34, each step extends over 5 °. So that step size is strictly observed, the motor 50 is preferably a Servo motor with built-in, backlash-free reduction gear, for example cyclo transmission.
- the batch locations 36 of the upper turntable 32 are between two annular heating discs concentric to the central axis A. 52 arranged for high temperature heating; in corresponding The batch locations 38 of the lower turntable are wise 34 between two heating disks 54 for low temperature heating arranged. All heating disks 52 and 54 are star-shaped according to the arrangement of batch locations 36 and 38 serrated, preferably consist of molybdenum or graphite and are connected to a via a central slip ring assembly 56 electrical power source connected. Below the slip ring arrangement 56 is the furnace housing 10 with a cup-shaped Closure 58 completed.
- a lock rotor 60 is arranged in the furnace housing 10, which also on the collar 24 by means of outer bearings 62 stored and driven to rotate about the central axis A.
- the Lock rotor 60 has several, six in the example shown, Lock chambers 64, which are at angular intervals of 60 ° to each other offset in a spoke-like part of the lock rotor formed and in the embodiment shown in Fig.1 to 6 are only open radially to the outside.
- On the outside wall 12 of the furnace housing 10 are in the direction of rotation C against each other offset a first, second and third suction nozzle 66, 67 and 68 arranged to evacuate the lock chamber a suction pump can be connected.
- Horizontal slats 70 are upright in each lock chamber 64 arranged, which are at the same mutual distance as the fins 40 parallel to one another essentially radially from extend away from the central axis A and through a base plate 72 are interconnected.
- the bottom plates 72 of the lock rotor 60 as well as the bottom plates 42 of the treatment rotor 30 the task of vibrating the associated slats 70 or 40, especially with rapid acceleration or Braking the lock rotor 60 or treatment rotor 30, too prevent.
- the fins 70 in each of the lock chambers 64 form a lock place 74 on which a batch of workpieces W is deductible.
- each batch consists of five radially in a row arranged annular workpieces W, e.g. Ball bearing rings.
- W e.g. Ball bearing rings.
- the slats 40 and 70 as in Fig.5 on one of the slats 70 indicated, on their top with one Notch 75 provided so that each ball in notches two adjacent Slats can be safely accommodated.
- the workpiece batches it is also possible to arrange the workpiece batches on a pallet.
- the Lock rotor 60 there is a stationary one on the furnace housing 10 Sealing surface 76 formed in the shape of an inner cone, 5 has its smallest diameter at the bottom.
- the Lock rotor 60 also has a conical outer sealing surface 78, which has its largest diameter below and preferably is ceramic coated. Between the sealing surfaces 76 and 78 a correspondingly conical sealing ring 80 is arranged, which in profile has the shape of a wedge tapering downwards has, preferably essentially made of graphitized coal or semi-crystalline thermoplastic (PEEK), and there is outer conical surface one on the stationary sealing surface 76 has adjacent elastomer coating, while it on the outer sealing surface 78 of the lock rotor 60 is in direct contact.
- PEEK graphitized coal or semi-crystalline thermoplastic
- the sealing ring 80 is attached to it by means of a to the central axis A parallel pin 82 which in a Recess 84 of the lid 18 engages, prevented from rotating and is axially downward by means of springs 86 supported on the cover 18 biased.
- Passages 88 formed, which are at angular intervals of 60 ° to each other are offset and whenever the lock rotor 60 stands still, with one of the lock chambers 64 swear.
- the lock rotor 60 is stepped by means of two motors 90 drivable; for the number of six lock chambers 64 extend over each step 60 °.
- the two motors 90 preferably electric servomotors, are arranged offset from each other by 180 ° and have each a backlash-free reduction gear with a pinion 91, the free of play in a ring gear arranged on the lock rotor 60 92 engages.
- the outer wall 12 of the furnace housing 10 is thermally insulated, e.g. with hard graphite felt, and points at the level of the lock rotor 60 six radial openings 94 offset from one another by 60 ° on, each with one of the passages 88 of the sealing ring 80th swear. In the area of one of the openings 94 is on the outer wall 12 of the furnace housing 10 radially from the outside a panel 96 grown, the height of the lock rotor 60 through Slots 98 open to the outside of the furnace housing 10 is.
- a charger 100 is located inside the casing 96 Introducing and removing batches of workpieces in and out the lock chambers 64 arranged.
- the charger 100 has one Lamellar comb 102, which is between each of the lock places 74 forming fins 70 of the lock rotor 60 fits.
- the lamella comb 102 is slight along a vertical pivot axis B. can be raised and lowered and about this pivot axis B from one with respect to the central axis A radial position after both Directions, through one of the slots 98 of the panel 96 through, can be swiveled outwards by 90 ° and is on one Carriage 104 arranged radially to the central axis A is slidable to and from it.
- a lift drive 105 For lifting and lowering a lift drive 105, a swivel drive 106 for pivoting, and a displacement drive 108 is provided for radial displacement; these three drives can also each have an electric servo motor exhibit.
- Each of the total of five transfer devices 112 has one Slat comb 114, which corresponds to the slat comb 102, however in contrast to this, always arranged radially, for that but along a vertical column 116 between height positions is adjustable, those of the two turntables 32 and 34 and the lock chambers 64 correspond.
- the column 116 is mounted on a carriage 118, which by means of a motor 120 adjustable radially to the central axis of rotation A and away from it is.
- the motor 120 drives a nut that reciprocates movement of a hollow attached to the carriage 118 Spindle 122 generated. Another is for lifting movements Motor 124 is provided, which is flange-mounted on the motor 120 and drives a shaft 126.
- the shaft 126 extends extends through the hollow spindle 122 and drives in turn a vertical spindle 128, which with the lamellar comb 114 is threaded to lift and close reduce.
- At least one of the secondary chambers 110 can have a device 130 for cooling or quenching the previously heated workpieces W contain; this device 130 can, as in the right part of FIG Fig.4 indicated, be designed so that by the relevant Secondary chamber 110 a cooling gas, for example nitrogen, can be passed through.
- a cooling gas for example nitrogen
- an oil bath to quench in one of the subchambers 110 be provided.
- first secondary chamber 110 which in the direction of arrow C in Figure 2 follows the panel 96, in addition to the opening 94 connecting it to lock rotor 60 also has an opening additional opening 132 formed in the outer wall 12, which connects this secondary chamber with the upper turntable 32.
- An opening 134 opens into the last secondary chamber 110 connects them to the lower turntable 34. All openings 94, 132 and 134 in the outer wall 12 of the furnace housing 10 and the passages 88 of the sealing ring 80 are dimensioned so that one of the lamellar combs 102 or 114 between the fins 40 of the treatment rotor 30 or between the fins 70 of the lock rotor 60 can be inserted.
- the rotary cycle furnace shown in Fig. 1 to 6 works as follows:
- the lamella comb 102 of the charger 100 is pivoted out of the casing 96 according to FIG. 2, for example clockwise, and is loaded with a batch of workpieces W. This can be done by placing the workpieces W directly on the lamellar comb 102 or by placing them on a pallet or by placing them on a tray which is then taken over by the lamellar comb 102.
- the lamellar comb 102 is pivoted together with the workpiece batch into its radial normal position and then, with the lock rotor 60 at a standstill, moved radially inward into the lock chamber 64 which is just radially aligned with the lamellar comb 102.
- the lamella comb 102 assumes a height position which lies somewhat above the upper edges of the lamella 70. As soon as the lamella comb 102 has reached its radially inner position, it is lowered to such an extent that the batch of workpieces is placed on the lamellae 70, and thus on the lock place 74 of the lock chamber 64 in question.
- the lamella comb 102 is then pulled back radially outwards, and the lock rotor 60 is moved one step, So in the example shown rotated by 60 °, for example counterclockwise, as indicated in Fig.2 with the arrow C. Meanwhile, the one with the first batch of workpieces moves occupied lock chamber 64 on the first suction port 66 over; this lock chamber 64 is thus evacuated State in the position in which it is with the first Secondary chamber 110 is aligned.
- the transfer device 112 arranged there fetches the batch of workpieces radially from the lock chamber mentioned 64 out, moving it down to the plane of the upper turntable 32, pushes the workpiece batch in a radial Direction in this turntable and sets it at a minor further downward movement on one of its batch places 36 from. Then the treatment rotor 30 by one Step rotated by 5 °.
- This sequence of operations is carried out with successive lock chambers 64 of the lock rotor 60 and with successive Batch places 36 of the upper turntable 32 repeated as long as until it is complete, in the example shown with a total seventy-two batches of workpieces.
- the batch of workpieces under consideration is then replaced by the same, in the second auxiliary chamber 110 arranged conversion device 112 again dropped off at the same empty lock place 74, and the Lock rotor 60 is rotated by a further step.
- the viewed workpiece batch thus reaches the radial area inside the third subchamber 110, from there arranged transfer device 112 taken over in the third secondary chamber 110 further cooled and then back to its previous one Returned to Schleusenplatz 74.
- the workpiece batch in question in the fourth sub-chamber 110 further cooled and if necessary then brought back to her previous lock place 74.
- the lock rotor 60 In the next step of the lock rotor 60, it now arrives adequately cooled batch of workpieces to the fifth secondary chamber 110.
- the lock chamber 64 moves on the way there, which contains this batch of workpieces, on the second suction port 67 over and is thereby removed from the coolant contained in it, e.g. Nitrogen, or free from oil vapors.
- the material batch considered is then by means of the in the fifth subchamber 110 arranged transfer device 112 from its lock chamber 64 brought out and on a batch space 38 of the lower turntable 34 discontinued. This sequence of processes is repeated as often as until the lower turntable 34 is also complete with workpiece batches is busy.
- the rotary cycle oven according to Fig. 7 to 9 differs from in Fig. 1 to 6 embodiment shown in that Treatment rotor 30 and the lock rotor 60 radially outside are stored; their bearings 26 and 62 are on the outer wall 12 the furnace housing 10 is arranged.
- the space radially inside the two rotors 30 and 60 is used to house the fairing 96 with the charger 100 and the five secondary chambers 110 each one of the transfer devices 112 used.
- the charger 100 and the Conversion devices 112 are according to FIGS. 7 to 9 compared to FIG. 1 up to 6 arranged in reverse; the lamellar combs 102 and 114 are So with the free ends of their slats directed radially outwards.
- the sealing ring 80 seals against a cylindrical one Inner wall 136 of the furnace housing 10, and in this are the Openings 94, 132 and 134 are arranged.
- the lock chambers 64 are open radially inwards according to Fig. 7 to 9. Accordingly lock positions 74 and batch positions 36 and 38 radially from the inside to the outside with one workpiece batch each loaded and emptied in the reverse direction.
- the cladding 96 forms a feed channel 138, which is above of the cover 18 of the furnace housing 10 extends radially outwards.
- a rotating body 140 by means of a Motors 142 gradually by 180 ° around a vertical Rotation axis D rotatably arranged.
- the rotating body 140 has two Lamella arrangements 144 diametrically opposite one another in which the lamella comb 102 of the charger 100 radially can be inserted.
- the charger 100 works with the rotating body 140 for depositing and removing workpiece batches in the same Way together as with the lock rotor 60.
- the mode of operation of the rotary cycle furnace shown in Fig. 7 to 9 is otherwise analogously the same as described with reference to FIGS. 1 to 6 has been.
- FIG. 10 to 14 In the rotary cycle oven shown in Fig. 10 to 14, this has Furnace housing 10 in addition to the upper intermediate floor 16 lower shelf 17.
- the upper turntable 32 of the treatment rotor 30 is between the two intermediate floors 16 and 17 arranged in an evacuable part of the furnace space
- the lower turntable 34 is between the underbody 14 and the lower shelf 17 in a normally not evacuated but with atmospheric air or with an inert one Gas like nitrogen-filled part of the furnace chamber 20 is arranged.
- the two turntables 32 and 34 are sealed against one another, thermally insulated from each other and heatable independently of each other.
- Each of the two motors 50 drives two pinions 51 according to FIG. each with a ring gear on the top or bottom Turntable 32 or 34 is in constant engagement.
- the two turntables 32 and 34 each be a double disc arrangement, which against the Oven housing 10 is sealed and each one delimited Forms part of the furnace chamber 20.
- the lock rotor 60 also has the one shown in FIGS. 10 to 14 Embodiment six lock chambers 64, the arranged at angular intervals of 60 °, however, in contrast to the previous exemplary embodiments are open radially outwards and radially inwards. Rings around the lock rotor 60 is a stationary one on the furnace housing 10 radially outer sealing surface 76 in the form of an inner cone, which has its smallest diameter below. Concentric there is also a stationary one on the furnace housing 10 radially inner sealing surface 76 'in the form of an outer cone, which has its largest diameter below.
- the lock rotor 60 also has a conical radially outer sealing surface 78, which has its largest diameter at the bottom, and a conical one radially inner sealing surface 78 ', the smallest diameter has down.
- a corresponding is between the sealing surfaces 76 and 78 conical outer sealing ring 80 arranged in the Profile has the shape of a wedge tapering downwards.
- Each of the sealing rings 80 and 80 ' is attached to the central axis A parallel key 160 or 160 ', which in a corresponding Recess 84 or 84 'of the cover 18 engages, prevented from rotating and is guided by means of pressure gas in the cover 18, e.g. Nitrogen, loaded piston 162 or 162 'axially biased downwards.
- pressure gas e.g. Nitrogen, loaded piston 162 or 162 'axially biased downwards.
- the outer seal ring 80 For loading and emptying and for evacuating the lock chambers 64 are four outer in the outer seal ring 80 radial passages 88 formed, which are at angular intervals of 60 ° offset from each other in the upper half according to Fig.10 of the outer sealing ring 80 are arranged and always when the lock rotor 60 is stationary, with one of the lock chambers 64 are cursed.
- the inner sealing ring 80 ' has two inner radial passages diametrically opposite each other 88 ', which are aligned with one of the outer passages 88.
- the sealing rings 80 and 80 ' have their in accordance Fig.10 lower area a larger number of closely consecutive Slots 146 and 146 'for introducing and discharging a Coolant into and out of the lock chambers 64.
- the outer wall 12 of the furnace housing 10 has the level of the lock rotor 60 four outer ones offset by 60 ° each radial openings 94, each with one of the passages 88 of the outer sealing ring 80 are aligned.
- the inner wall 136 of the furnace housing 10 has two inner radial at the level of the lock rotor 60 Openings 94 'arranged diametrically opposite one another and with one of the passages 88 'of the inner sealing ring 80 'aligned.
- Around two of the outer openings 94 is on the outer wall 12 of the furnace housing 10 radially from the outside ago a panel 96 is attached, which is at the level of the lock rotor 60 through a slot 98 to the outside of the furnace housing 10 is open.
- Inside the panels 96 one charger 100 each for inserting and removing workpiece batches arranged in or out of the lock chambers 64.
- the other two, diametrically opposite, openings 94 in the outer wall 12 of the furnace housing 10 each open an outer secondary chamber 110, which is hermetically sealed to the outside and contains an external converter 112.
- the Inner wall 136 of the furnace housing 10 encloses two inner secondary chambers 110 ', separated by a vertical partition 148 are separated and one of two diametrically opposite each other contained opposite conversion devices 112 '.
- Each of the four conversion devices 112 and 112 ' has one Lamellar comb 114 or 114 'on which the lamellar combs 102 of the Chargers 100 corresponds, but in contrast to them constantly arranged radially, but along a vertical column 116 or 116 'is adjustable between height positions, the those of the upper and lower turntable 32 and 34 and the Lock chambers 64 correspond.
- the columns 116 and 116 ' are attached to a carriage 118 or 118 ', which by means of a motor 120 or 120 'radially towards the central axis of rotation A. and adjustable from it.
- Each of the motors 120 and 120 ' drives a mother making a reciprocating motion a hollow attached to the associated slide 118 or 118 ' Spindle 122 or 122 'generated. Another is for lifting movements Motor 124 and 124 'provided the coaxially to the Motor 120 or 120 'is flanged and a shaft 126 or 126 'drives. The shaft 126 and 126 'extends through the associated hollow spindle 122 or 122 'and drives in turn a vertical spindle 128 or 128 ', with the associated lamella comb 114 or 114 'in threaded engagement stands to raise and lower it.
- outer secondary chamber arranged on the left according to FIGS. 10 and 11 110 opens out in addition to that connecting it to the lock rotor 60 upper outer opening 94 also in the outer wall 12 formed central outer opening 132 through which this outer secondary chamber 110 accessible from the upper turntable 32 is.
- Aligned with this central outer opening 132 a central inner opening formed in the inner wall 136 132 'through which the upper turntable 32 from the inner sub-chamber 110 'is accessible from. 10 and 11 outer subchamber 110 arranged on the right opens into a lower one outer opening 134 through which the lower turntable 34 is accessible is.
- the transfer device 112 in the left outer according to FIGS. 10 and 11 Sub-chamber 110 is equipped with a heating plate 150 which is arranged at a distance above the lamella comb 114 and heated the workpieces lying on it from above, e.g. electro-inductive or by heat radiation.
- a rotary indexing oven is different from the first and second embodiment for quenching the workpieces W a device with coolant supply channels 152 and 152 'is provided, which extend along the outer wall 12 or inner wall 136 of the furnace housing 10 over a very wide angular range of extend about 160 ° in the circumferential direction so that they are continuous with two, sometimes even three, successive lock chambers 64 have connection and this with coolant, e.g. cold nitrogen, supply.
- the coolant is through coolant discharge channels 154 and 154 'derived after having the flows through them in related lock chambers 64 Has.
- each lock chamber 64 is according to FIG. 13 and 14 enclosed by an interchangeable sleeve 156 which extends radially to the central axis A, radially inside and is open on the outside, consists of perforated sheet metal and the associated slats 70 wears.
- the environment of the sleeve 156 is in each case on the Coolant supply channels 152, 152 ', and the interior of the sleeve 156 connected to the coolant discharge channels 154, 154 'as long as the lock chamber 64 concerned the angular range described through these channels.
- the lamella comb 102 of the left according to FIGS. 10 and 12 Charger 100 is pivoted out of the associated panel 96 and loaded with a batch of workpieces W; then the lamellar comb 102 is pivoted into its normal radial position and radially inward into that lock chamber 64 retracted, just aligned radially on this lamella comb 102 is. Then the batch of workpieces is in the lock place 74 of the lock chamber 64 in question and the said lamella comb 102 is retracted radially outward.
- the lock rotor 60 is then moved one step, in example shown by 60 °, in the direction of arrow C in Fig. 10 rotated. This moves with the first batch of workpieces occupied lock chamber 64 past suction port 66, which is arranged on the outer wall 12 of the furnace housing 10 and on a suction pump is connected.
- the said lock chamber 64 thus reaches the position in the evacuated state, in which they with the left outer secondary chamber according to Fig.10 and 11 110 and simultaneously with the left inner secondary chamber 110 'has connection.
- the transfer device arranged in the latter 112 'fetches the workpiece batch radially out of the lock chamber mentioned 64 out, moving it down to the plane of the upper turntable 32, pushes the workpiece batch radially outside in this turntable and sets it at a minor further downward movement on one of its batch places 36 from. Then the treatment rotor 30 by one Step rotated by 5 °.
- This sequence of operations is carried out with successive lock chambers 64 of the lock rotor 60 and with successive Batch places 36 of the upper turntable 32 repeated as long as until it is complete, in the example shown with a total seventy-two batches of workpieces.
- the transfer device 112 is arranged on the left in accordance with FIGS. 10 and 11 outer subchamber 110 used to hold this batch of workpiece from their batch location 36 on the upper turntable 32 to lift them off by means of the heating plate 150 to hardening temperature and hold them in the lock chamber 64 above to drop off at Schleusenplatz 74.
- This lock chamber 64 has become free by the fact that the one working at the same time Transfer device 112 'in the left inner secondary chamber 110' untreated workpiece batch from this lock chamber to has just brought vacant batch number 36.
- the heated workpiece batch arrives at the next step of the Lock rotor 60 in the effective range of the coolant supply channels 152, 152 ', so that the workpieces W of this batch be put off, taking because of the long while almost three steps of the lock rotor 60 the coolant to a relatively low temperature, e.g. can be cooled to 5 ° C.
- the lock rotor 60 In the fourth step of the lock rotor 60, it now arrives sufficiently cooled workpiece batch in a position between 10 and 11 the right outer secondary chamber 110th and the right inner subchamber 110 '. There is the considered Batch of material from in the right inner side chamber 110 'arranged inner conversion device 112' from their Lock chamber 64 removed and in a batch space 38 of the lower turntable 34. This sequence of operations will repeated until the lower turntable 34 is also complete, in the example shown with seventy-two workpiece batches, is busy.
- This lock chamber 64 with its lock place 74 is thereby released that the simultaneously operating transfer device 112 'in the right inner secondary chamber 110' a quenched Workpiece batch from this lock place to the one just released Lot 38 has brought.
- the rotary cycle oven according to the invention almost enables one continuous, fully automatic and in the production line fully integrable and linkable heat treatment process as well a product-related increase in quality and quantity.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Rundtaktofen zum Behandeln von Werkstücken, mit
- einem Ofengehäuse, das einen Ofenraum umschließt, in dem eine von der Umgebungsluft abweichende Atmosphäre herstellbar ist,
- einem Behandlungsrotor, der im Ofengehäuse um eine zentrale Achse drehantreibbar angeordnet ist und eine Anzahl Chargenplätze zum Aufnehmen je einer Werkstückcharge aufweist,
- Nebenkammern, die an das Ofengehäuse angeschlossen und dazu eingerichtet sind, jeweils eine Werkstückcharge vom Behandlungsrotor zu übernehmen oder an ihn abzugeben,
- mindestens zwei Schleusenkammern, die bezüglich der zentralen Achse gegeneinander winkelversetzt angeordnet und zum Aufnehmen und Abgeben jeweils einer Werkstückcharge abwechselnd zur Umgebung des Ofengehäuses sowie zu einer Nebenkammer geöffnet sind, und
- Umsetzgeräten zum Umsetzen jeweils einer Werkstückcharge zwischen je einer der genannten Kammern und dem Behandlungsrotor.
- an oven housing which encloses an oven chamber in which an atmosphere deviating from the ambient air can be produced,
- a treatment rotor, which is arranged in the furnace housing such that it can be driven in rotation about a central axis and has a number of batch locations for receiving one batch of work piece each,
- Secondary chambers, which are connected to the furnace housing and are set up to take over a batch of workpieces from the treatment rotor or to deliver them to it
- at least two lock chambers which are arranged at an angle to one another with respect to the central axis and which are open alternately to the surroundings of the furnace housing and to a secondary chamber for receiving and delivering a batch of workpieces, and
- Transfer devices for transferring a batch of workpieces between each of the above-mentioned chambers and the treatment rotor.
Rundtaktöfen dieser Gattung eignen sich besonders für Wärmebehandlungen,
beispielsweise zum Aufkohlen, Nitrieren, Phosphatieren
und/oder Härten metallischer Werkstücke. Bei einem bekannten
gattungsgemäßen Rundtaktofen (DE 295 05 496 U1) ist
eine außerhalb des Ofengehäuses angeordnete Aufgabeschleuse
durch ein Eingangstor zugänglich und durch ein erstes Zwischentor
von einer Aufheizkammer getrennt, die ihrerseits durch ein
zweites Zwischentor von einer Ausgleichskammer getrennt ist.
Die Ausgleichskammer ist radial außen an das Ofengehäuse angebaut
und vom Ofenraum durch ein drittes Zwischentor getrennt.
Werkstücke, die aufgekohlt und anschließend gehärtet werden
sollen, werden chargenweise auf je einer Palette angeordnet und
von Umsetzgeräten nacheinander durch die Aufgabeschleuse, die
Aufheizkammer und die Ausgleichskammer in den Ofenraum geschoben,
wozu die genannten Tore nacheinander geöffnet und vor dem
Öffnen des jeweils nächsten Tors wieder geschlossen werden mussen,
damit sich in den genannten Kammern sowie im Ofenraum eine
gewünschte, sich von der Umgebungsluft unterscheidende Atmosphäre
aufrechterhalten läßt. An das Ofengehäuse sind, gegen die
Ausgleichskammer und gegeneinander winkelversetzt, zwei Aufkohlungskammern
radial von außen her angebaut; auch diese Kammern
sind vom Ofenraum durch je ein normalerweise geschlossenes Tor
getrennt. Gleiches gilt für einen Härteofen, der ebenfalls radial
außen an das Ofengehäuse angebaut ist. An den Härteofen
schließt sich eine Ausgabeschleuse an, die auch zum Abschrecken
der im Härteofen auf Härtetemperatur erhitzten Werkstücke eingerichtet
ist. Diese bekannte Anordnung braucht bei gegebenem
Durchmesser des Ofengehäuses verhältnismäßig viel Platz und
erfordert einen erheblichen Wartungsaufwand für die zahlreichen
erforderlichen Tore der Schleusen und weiteren Kammern.Rotary cycle furnaces of this type are particularly suitable for heat treatments, for example for carburizing, nitriding, phosphating and / or hardening metallic workpieces. In a known generic rotary cycle oven (DE 295 05 496 U1), a feed lock arranged outside the furnace housing is accessible through an entrance gate and separated from a heating chamber by a first intermediate gate, which in turn is separated from an equalizing chamber by a second intermediate gate.
The compensation chamber is attached radially on the outside of the furnace housing and separated from the furnace chamber by a third intermediate gate. Workpieces that are to be carburized and then hardened are arranged in batches on a pallet and pushed by transfer devices one after the other through the feed lock, the heating chamber and the compensation chamber into the furnace chamber, for which the gates mentioned are opened one after the other and before the next gate is opened again must be closed so that a desired atmosphere that differs from the ambient air can be maintained in the chambers mentioned and in the furnace chamber. Two carburizing chambers are attached radially from the outside to the furnace housing, offset angularly against the compensation chamber and with respect to one another; these chambers are also separated from the furnace chamber by a normally closed gate. The same applies to a hardening furnace, which is also mounted radially on the outside of the furnace housing. An output lock connects to the hardening furnace and is also set up to quench the workpieces heated to the hardening temperature in the hardening furnace. This known arrangement takes up a relatively large amount of space for a given diameter of the furnace housing and requires considerable maintenance for the numerous gates required for the locks and further chambers.
Entsprechendes gilt auch für andere bekannte Rundtaktöfen der
eingangs genannten Gattung (DE 40 05 956 C1 und EP 0 198 871
B1).The same applies to other known rotary ovens
the type mentioned at the beginning (
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rundtaktofen zum Behandeln von Werkstücken, insbesondere zum Härten und Anlassen metallischer Werkstücke, kosten- und raumsparend zu gestalten und ihm eine zeitsparende Arbeitsweise zu ermöglichen.The invention has for its object a rotary cycle oven for treating workpieces, especially for hardening and Tempering metallic workpieces in a cost and space saving way design and enable him to save time.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß ausgehend von einem Rundtaktofen der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß
- die Schleusenkammern in einem Schleusenrotor angeordnet sind, der ebenfalls im Ofengehäuse angeordnet und um die zentrale Achse derart drehantreibbar ist, daß periodisch jeweils mindestens eine Schleusenkammer zu einer der Nebenkammern hin geöffnet ist, und
- mindestens eines der Umsetzgeräte zum Umsetzen jeweils einer Werkstückcharge zwischen dem Schleusenrotor und dem Behandlungsrotor ausgebildet ist.
- the lock chambers are arranged in a lock rotor, which is likewise arranged in the furnace housing and can be driven in rotation about the central axis such that at least one lock chamber is periodically opened towards one of the secondary chambers, and
- at least one of the transfer devices is configured to transfer a batch of workpieces between the lock rotor and the treatment rotor.
Aus der Unterbringung der Schleusen in einem mit dem Behandlungsrotor gleichachsigen Schleusenrotor ergibt sich die Möglichkeit, das Öffnen und Schließen der Schleusenkammern auf besonders einfache Weise zu steuern und den Platzbedarf der gesamten Anordnung geringzuhalten, selbst wenn erheblich mehr als die üblichen zwei Schleusen vorgesehen sind.From placing the locks in one with the treatment rotor coaxial lock rotor there is the possibility opening and closing of the lock chambers particularly simple way to control and take up the space to keep the entire arrangement small, even if considerably more than the usual two locks are provided.
Die beiden einander erfindungsgemäß zugeordneten Rotoren werden zweckmäßigerweise gesondert und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben. Der Behandlungsrotor benötigt für eine volle Umdrehung eine Zeitspanne entsprechend der erforderlichen Verweilzeit der Werkstücke; der Schleusenrotor braucht für jede volle Umdrehung z.B. nur ein Zwölftel dieser Zeit. Sofern die Winkelgeschwindigkeit beider Rotoren gering ist, und sofern die Werkstückchargen entweder nur aus einem verhältnismäßig großen Werkstück bestehen oder auf Horden, Paletten oder dgl. eingebracht und entnommen werden, ist eine kontinuierliche Betriebsweise beider Rotoren im Prinzip möglich. Im allgemeinen ist es jedoch vorzuziehen, den erfindungsgemäßen Rundtaktofen schrittweise zu betreiben. Zu diesem Zweck ist er vorzugsweise dadurch weitergebildet, daß
- die Anzahl Chargenplätze des Behandlungsrotors, die in einer gemeinsamen Ebene engeordnet sind, ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl Schleusenkammern des Schleusenrotors ist, und
- beide Rotoren schrittweise derart antreibbar sind, daß der Winkelbetrag jedes Schrittes des Schleusenrotors ein ebensogroßes Vielfaches jedes Schrittes des Behandlungsrotors ist.
- the number of batch locations of the treatment rotor, which are arranged in a common level, is an integer multiple of the number of lock chambers of the lock rotor, and
- both rotors can be driven step by step in such a way that the angular amount of each step of the lock rotor is an equally large multiple of each step of the treatment rotor.
Für den Fall, daß Werkstücke zu behandeln sind, die in jeweils verhältnismäßig langen Zeiträumen unterschiedlichen Einflüssen ausgesetzt werden sollen und zu diesem Zweck beispielsweise in unterschiedlichen Temperaturzonen zu verweilen haben, kann der erfindungsgemäße Rundtaktofen dadurch weitergebildet sein, daß der Behandlungsrotor mindestens zwei Drehteller aufweist, die gegeneinander axial versetzt angeordnet, gegeneinander wärmeisoliert und unterschiedlich beheizbar sind. In the event that workpieces are to be treated, each in relatively long periods of different influences should be suspended and for this purpose, for example, in different temperature zones, the rotary cycle furnace according to the invention be further developed in that the treatment rotor has at least two turntables which axially offset from each other, thermally insulated from each other and can be heated differently.
In manchen Fällen genügt es, wenn mindestens eine Nebenkammer eine Einrichtung zum Abkühlen jeweils einer Werkstückcharge enthält oder an eine solche anschließbar ist. Die Einrichtung zum Abkühlen kann eine Abschreckeinrichtung bekannter Art sein, beispielsweise eine Stickstoffdusche, ein Ölbad oder dgl. Es ist auch möglich, zum Abkühlen der Werkstücke einen weiteren Drehteller vorzusehen. Vorzugsweise ist jedoch der Schleusenrotor zum Abkühlen der Werkstücke ausgebildet. Zu diesem Zweck kann am Ofengehäuse ein Kühlmittelkanal angeordnet sein, der sich über einen Bogen entsprechend mindestens einem Schritt des Schleusenrotors erstreckt, von benachbarten Nebenkammern getrennt und auf seiner Bogenlänge jeweils mit mindestens einer der Schleusenkammern verbunden ist.In some cases it is sufficient if at least one secondary chamber a device for cooling each batch of workpieces contains or can be connected to such. The facility a cooling device of known type can be used for cooling, for example a nitrogen shower, an oil bath or the like it is also possible to cool another workpiece Provide turntable. However, the lock rotor is preferred trained to cool the workpieces. To this end a coolant channel can be arranged on the furnace housing over an arc corresponding to at least one step of the Lock rotor extends, separated from adjacent secondary chambers and with at least one along its length the lock chambers is connected.
Der erfindungsgemäße Rundtaktofen braucht nur mit einer einzigen Dichtungsanordnung ausgestattet zu sein, die bewegte gegen unbewegte Teile abdichtet. Dies kann in der Weise geschehen, daß
- das Ofengehäuse eine ringförmige stationäre Dichtfläche, und der Schleusenrotor eine mit ihm rotierende Dichtfläche aufweist, und
- zwischen diesen beiden Dichtflächen ein gegen Drehen festgehaltener Dichtungsring angeordnet ist, in dem zum Hindurchbewegen je einer Werkstückcharge geeignete Durchlässe in gleicher Anzahl und Anordnung wie die Schleusenkammern ausgebildet sind.
- the furnace housing has an annular, stationary sealing surface, and the lock rotor has a sealing surface rotating with it, and
- between these two sealing surfaces there is arranged a sealing ring held against rotation, in which passages suitable for moving one batch of work piece each are designed in the same number and arrangement as the lock chambers.
Es ist zwar auch möglich, eine am Ofengehäuse ausgebildete stationäre und eine am Schleusenrotor ausgebildete oder mit ihm rotierende Dichtfläche unmittelbar miteinander zusammenwirken zu lassen; ein erfindungsgemäß angeordneter Dichtungsring hat jedoch den Vorteil, daß er ein verhältnismäßig weiches Zwischenglied darstellt, das einem Verschleiß unterliegt und im Gegensatz zu seinen beiden Kontaktpartnern relativ preisgünstig herzustellen und schnell auszutauschen ist. Außerdem kann der Dichtungsring Rundlauffehler und Wärmedehnungen ausgleichen, besonders wenn die am Ofengehäuse und am Schleusenrotor ausgebildeten Dichtflächen konvergierend konisch sind und der Dichtungsring ein entsprechendes Keilprofil aufweist und in axialer Richtung vorgespannt ist.It is also possible to have a stationary one formed on the furnace housing and one trained on or with the lock rotor rotating sealing surface interact directly with each other allow; has a sealing ring arranged according to the invention however the advantage that it is a relatively soft intermediate member represents that is subject to wear and in contrast to produce relatively inexpensive to its two contact partners and can be exchanged quickly. In addition, the sealing ring Compensate concentricity errors and thermal expansion, especially if the trained on the furnace housing and the lock rotor Sealing surfaces are converging and the sealing ring is conical has a corresponding wedge profile and in axial Direction is biased.
Die zentrale Achse des erfindungsgemäßen Rundtaktofens kann grundsätzlich eine beliebige Lage im Raum haben; beispielsweise kann sie waagerecht angeordnet sein, wenn dafür gesorgt ist, daß die zu behandelnden Werkstücke einzeln oder in größeren Chargen, z.B. auf Horden aufgesteckt, in den Schleusenkammern und an den Chargenplätzen ausreichend abgestützt, z.B. pendelnd gelagert, werden. Als besonders vorteilhaft hat sich jedoch eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rundtaktofens erwiesen, bei der
- die zentrale Achse senkrecht angeordnet ist,
- jeder der Chargenplätze mehrere Lamellen aufweist, die im wesentlichen radial zur zentralen Achse, jedoch parallel zueinander, hochkant angeordnet sind,
- jede Schleusenkammer einen Schleusenplatz enthält, der von entsprechend angeordneten Lamellen gebildet ist,
- die Umsetzgeräte je einen radial verschiebbaren, zwischen die Lamellen der Chargen- und Schleusenplätze passenden Lamellenkamm aufweisen und
- der Lamellenankamm jedes Umsetzgerätes zwischen Höhenstellungen, die denjenigen der Rotoren entsprechen, heb- und senkbar ist.
- the central axis is arranged vertically,
- each of the batch locations has a plurality of lamellae which are arranged upright essentially radially to the central axis but parallel to one another
- each lock chamber contains a lock place, which is formed by appropriately arranged slats,
- the transfer devices each have a radially displaceable slat comb that fits between the slats of the batch and lock spaces and
- the lamella comb of each transfer device can be raised and lowered between height positions corresponding to those of the rotors.
Der erfindungsgemäße Rundtaktofen kann derart weitergebildet, sein, daß
- mindestens eine Nebenkammer einer weiteren Nebenkammer derart gegenüberliegend angeordnet ist, daß jeweils eine Schleusenkammer und ein Chargenplatz gleichzeitig von diesen beiden Nebenkammern aus zugänglich sind, und
- diese beiden Nebenkammern je eines von zwei Umsetzgeräten enthalten, die derart steuerbar sind, daß eines von ihnen eine Werkstückchrage vom Schleusenrotor zum Behandlungsrotor, und gleichzeitig das andere Umsetzgerät eine Werkstückcharge vom Behandlungsrotor zum Schleusenrotor umsetzt.
- at least one secondary chamber is arranged opposite another secondary chamber in such a way that a lock chamber and a batch location are simultaneously accessible from these two secondary chambers, and
- these two secondary chambers each contain one of two transfer devices which can be controlled in such a way that one of them converts a workpiece collar from the lock rotor to the treatment rotor, and at the same time the other transfer device converts a workpiece batch from the treatment rotor to the lock rotor.
Damit gelingt es bei intermittierender Drehung der beiden Rotoren
deren Stillstandszeiten besonders kurz zu halten. Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen
8 und 9. Bei geeigneter Gestaltung der Umsetzgeräte ist auch
eine kontinuierliche Drehbewegung der beiden Rotoren möglich.This enables the two rotors to rotate intermittently
to keep their downtimes particularly short. Beneficial
Refinements result from the
Mit den Merkmalen der Ansprüche 10 bis 12 läßt sich der erfindungsgemäße
Rundtaktofen derart weiterbilden, daß er mit geringem
Aufwand an Energie und Betriebsmitteln eine besonders genau
dosierte Einwirkung auf Werkstücke, insbesondere zu härtende
Werkstücke geringer Masse aus Stahl, ermöglicht.With the features of
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- eine teilweise als waagerechter Schnitt I-I in Fig.3 gezeichnete Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rundtaktofens;
- Fig. 2
- den Schnitt in der waagerechten Ebene II-II in Fig.3;
- Fig. 3
- den senkrechten Schnitt III-III in Fig.2;
- Fig. 4
- den senkrechten Schnitt IV-IV in Fig.2;
- Fig. 5
- einen stark vergrößerten Ausschnitt aus Fig.4;
- Fig. 6
- den senkrechten Schnitt VI-VI in Fig.5;
- Fig. 7
- eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rundtaktofens im waagerechten Schnitt VII-VII in Fig.9;
- Fig. 8
- den senkrechten Schnitt VIII-VIII in Fig.7;
- Fig. 9
- den senkrechten Schnitt IX-IX in Fig.7;
- Fig. 10
- eine teilweise als waagerechter Schnitt X-X in Fig.11 gezeichnete Draufsicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rundtaktofens;
- Fig.11
- den senkrechten Schnitt XI-XI in Fig.10;
- Fig.12
- den senkrechten Schnitt XII-XII in Fig.10;
- Fig.13
- den senkrechten Schnitt XIII-XIII in Fig.10; und
- Fig.14
- eine Abwandlung von Fig.13.
- Fig. 1
- a top view, partly as a horizontal section II in FIG. 3, of a first embodiment of a rotary cycle oven according to the invention;
- Fig. 2
- the section in the horizontal plane II-II in Figure 3;
- Fig. 3
- the vertical section III-III in Fig.2;
- Fig. 4
- the vertical section IV-IV in Figure 2;
- Fig. 5
- a greatly enlarged section of Figure 4;
- Fig. 6
- the vertical section VI-VI in Fig.5;
- Fig. 7
- a second embodiment of a rotary cycle oven according to the invention in the horizontal section VII-VII in Figure 9;
- Fig. 8
- the vertical section VIII-VIII in Figure 7;
- Fig. 9
- the vertical section IX-IX in Figure 7;
- Fig. 10
- a top view, partly as a horizontal section XX in FIG. 11, of a third embodiment of a rotary cycle oven according to the invention;
- Fig. 11
- the vertical section XI-XI in Fig.10;
- Fig. 12
- the vertical section XII-XII in Fig.10;
- Fig. 13
- the vertical section XIII-XIII in Fig.10; and
- Fig. 14
- a modification of Fig. 13.
Der in Fig.1 bis 6 dargestellte Rundtaktofen hat ein Ofengehäuse
10 mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenwand 12,
einem Unterboden 14 und einem Zwischenboden 16, die gemeinsam
einen evakuierbaren Ofenraum 20 umschließen, ferner mit einem
Deckel 18 und mit einem Gehäuseunterteil 22, das mit der Außenwand
12 und dem Unterboden 14 aus einem Stück besteht.The rotary cycle furnace shown in Fig. 1 to 6 has a
Am Zwischenboden 16 ist ein nach oben ragender zylindrischer
Kragen 24 ausgebildet, in dem mittels radial innerer Lager 26
eine Nabe 28 eines Behandlungsrotors 30 um eine senkrechte zentrale
Achse A drehbar gelagert ist. Der Behandlungsrotor 30 hat
als wesentliche Bestandteile einen oberen Drehteller 32 und
einen unteren Drehteller 34, die beide kreisringförmig sind und
zahlreiche, im dargestellten Beispiel je zweiundsiebzig, Chargenplätze
36 bzw. 38 aufweisen. Jeder der Chargenplätze 36 und
38 ist von mehreren waagerechten, hochkant angeordneten Lamellen
40 gebildet, die sich parallel zueinander und im wesentlichen
radial von der zentralen Achse A wegerstrecken und durch
eine gemeinsame kreisringförmige Bodenplatte 42 zusammengehalten
sind.At the
Zum Behandlungsrotor 30 gehören ferner drei gleichachsig zur
zentralen Achse A untereinander angeordnete Isolierplatten 44,
46 und 48, wobei die oberen Chargenplätze 36 zwischen der oberen
und der mittleren Isolierplatte 44 bzw. 46, und die unteren
Chargenplätze 38 zwischen der mittleren und der unteren Isolierplatte
46 bzw. 48 derart angeordnet sind, daß auf jedem
Chargenplatz eine Charge zu behandelnder Werkstücke W Platz
hat. Die Isolierplatten 44, 46 und 48 sind vorzugsweise Verbundplatten,
die aus je zwei dünnen Keramikplatten und drei
dicken Isolierplatten aus Graphit-Hartfilz zusammengesetzt sind.
Alle genannten Platten 42 bis 48 sind mittels achsparalleler
Zuganker 49 mit der Nabe 28 starr, jedoch auswechselbar, verbunden.
Der so aufgebaute Behandlungsrotor 30 ist mittels eines
Motors 50 schrittweise um die zentrale Achse A drehantreibbar.
Bei der als Beispiel gewählten Anzahl von je zweiundsiebzig
Chargenplätzen 36 und 38 auf jedem der beiden Drehteller 32 und
34 erstreckt sich jeder Schritt über 5°. Damit diese Schrittgröße
genau eingehalten wird, ist der Motor 50 vorzugsweise ein
Servomotor mit eingebautem, spielfreien Untersetzungsgetriebe,
beispielsweise Cyclogetriebe.The
Die Chargenplätze 36 des oberen Drehtellers 32 sind zwischen
zwei zur zentralen Achse A konzentrischen, ringförmigen Heizscheiben
52 für Hochtemperaturerhitzung angeordnet; in entsprechender
Weise sind die Chargenplätze 38 des unteren Drehtellers
34 zwischen zwei Heizscheiben 54 für Niedrigtemperaturerhitzung
angeordnet. Sämtliche Heizscheiben 52 und 54 sind
entsprechend der Anordnung der Chargenplätze 36 und 38 sternförmig
gezackt, bestehen vorzugsweise aus Molybdän oder Graphit
und sind über eine zentrale Schleifringanordnung 56 an eine
elektrische Stromquelle angeschlossen. Unterhalb der Schleifringanordnung
56 ist das Ofengehäuse 10 mit einem topfförmigen
Verschluß 58 abgeschlossen.The
Über dem Behandlungsrotor 30, durch den Zwischenboden 16 von
ihm getrennt, ist im Ofengehäuse 10 ein Schleusenrotor 60 angeordnet,
der mittels äußerer Lager 62 ebenfalls am Kragen 24
gelagert und um die zentrale Achse A drehantreibbar ist. Der
Schleusenrotor 60 hat mehrere, im dargestellten Beispiel sechs,
Schleusenkammern 64, die in Winkelabständen von 60° gegeneinander
versetzt in je einem speichenartigen Teil des Schleusenrotors
ausgebildet und bei dem in Fig.1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel
nur radial nach außen offen sind. An der Außenwand
12 des Ofengehäuses 10 sind in Drehrichtung C gegeneinander
versetzt ein erster, zweiter und dritter Saugstutzen 66, 67
und 68 angeordnet, die zum Evakuieren der Schleusenkammer an
eine Saugpumpe anschließbar sind.Above the
In jeder Schleusenkammer 64 sind waagerechte Lamellen 70 hochkant
angeordnet, die sich in gleichem gegenseitigen Abstand wie
die Lamellen 40 parallel zueinander im wesentlichen radial von
der zentralen Achse A weg erstrecken und durch eine Bodenplatte
72 miteinander verbunden sind. Die Bodenplatten 72 des Schleusenrotors
60 haben ebenso wie die Bodenplatten 42 des Behandlungsrotors
30 die Aufgabe, Schwingungen der zugehörigen Lamellen
70 bzw. 40, insbesondere bei raschem Beschleunigen bzw.
Abbremsen des Schleusenrotors 60 bzw. Behandlungsrotors 30, zu
verhindern. Die Lamellen 70 in jeder der Schleusenkammern 64
bilden einen Schleusenplatz 74, auf dem eine Charge Werkstücke
W absetzbar ist.
Jede Charge besteht aus beispielsweise fünf radial hintereinander
angeordneten ringförmigen Werkstücken W, z.B. Kugellagerringen.
Für den Fall, daß die zu behandelnden Werkstücke W Kugeln
sind, sind die Lamellen 40 und 70, wie in Fig.5 an einer
der Lamellen 70 angedeutet, an ihrer Oberseite mit je einer
Kerbe 75 versehen, so daß jede Kugel in Kerben zweier benachbarter
Lamellen sicher aufgenommen werden kann. Es ist aber
auch möglich, die Werkstückchargen auf je einer Palette anzuordnen.For example, each batch consists of five radially in a row
arranged annular workpieces W, e.g. Ball bearing rings.
In the event that the workpieces to be treated W balls
are, the
Rings um den Schleusenrotor 60 ist am Ofengehäuse 10 eine stationäre
Dichtfläche 76 in der Form eines Innenkonus ausgebildet,
die gemäß Fig.5 ihren kleinsten Durchmesser unten hat. Der
Schleusenrotor 60 hat eine ebenfalls konische äußere Dichtfläche
78, die ihren größten Durchmesser unten hat und vorzugsweise
keramikbeschichtet ist. Zwischen den Dichtflächen 76 und
78 ist ein entsprechend konischer Dichtungsring 80 angeordnet,
der im Profil die Form eines sich nach unten verjüngenden Keils
hat, vorzugsweise im wesentlichen aus graphitierter Kohle oder
teilkristallinem Thermoplast (PEEK), besteht und an seiner
außenliegenden Kegelfläche eine an der stationären Dichtfläche
76 anliegende Elastomerbeschichtung aufweist, während er an der
äußeren Dichtfläche 78 des Schleusenrotors 60 unmittelbar anliegt.
Der Dichtungsring 80 ist mittels eines an ihm befestigten,
zur zentralen Achse A parallelen Stifts 82, der in eine
Aussparung 84 des Deckels 18 eingreift, am Drehen gehindert und
ist mittels am Deckel 18 abgestützter Federn 86 axial nach unten
vorgespannt. Im Dichtungsring 80 sind gemäß Fig.2 sechs
Durchlässe 88 ausgebildet, die in Winkelabständen von 60° gegeneinander
versetzt sind und immer dann, wenn der Schleusenrotor
60 stillsteht, mit je einer der Schleusenkammern 64
fluchten.Around the
Der Schleusenrotor 60 ist mittels zweier Motoren 90 schrittweise
drehantreibbar; bei der als Beispiel gewählten Zahl von
sechs Schleusenkammern 64 erstreckt sich jeder Schritt über
60°. Die beiden Motoren 90, vorzugsweise elektrische Servomotoren,
sind um 180° gegeneinander versetzt angeordnet und haben
je ein spielfreies Untersetzungsgetriebe mit einem Ritzel 91,
das spielfrei in einen am Schleusenrotor 60 angeordneten Zahnkranz
92 eingreift.The
Die Außenwand 12 des Ofengehäuses 10 ist wärmeisoliert, z.B.
mit Graphit-Hartfilz, und weist in Höhe des Schleusenrotors 60
sechs um je 60° gegeneinander versetzte radiale Öffnungen 94
auf, die mit je einem der Durchlässe 88 des Dichtungsrings 80
fluchten. Im Bereich einer der Öffnungen 94 ist an der Außenwand
12 des Ofengehäuses 10 radial von außen her eine Verkleidung
96 angebaut, die in Höhe des Schleusenrotors 60 durch
Schlitze 98 zur äußeren Umgebung des Ofengehäuses 10 hin offen
ist. Innerhalb der Verkleidung 96 ist ein Ladegerät 100 zum
Einbringen und Entnehmen von Werkstückchargen in die bzw. aus
den Schleusenkammern 64 angeordnet. Das Ladegerät 100 hat einen
Lamellenkamm 102, der zwischen die je einen der Schleusenplätze
74 bildenden Lamellen 70 des Schleusenrotors 60 paßt. Der Lamellenkamm
102 ist längs einer senkrechten Schwenkachse B geringfügig
heb- und senkbar sowie um diese Schwenkachse B aus einer
in bezug auf die zentrale Achse A radialen Stellung nach beiden
Richtungen, durch je einen der Schlitze 98 der Verkleidung 96
hindurch, um jeweils 90° nach außen schwenkbar und ist auf einem
Schlitten 104 angeordnet, der radial zur zentralen Achse A
hin und von ihr weg verschiebbar ist. Zum Heben und Senken ist
ein Hubantrieb 105, zum Schwenken ein Schwenkantrieb 106, und
zum radialen Verschieben ein Verschiebeantrieb 108 vorgesehen;
diese drei Antriebe können ebenfalls je einen elektrischen Servomotor
aufweisen. The
Die fünf übrigen Öffnungen 94 in der Außenwand 12 des Ofengehäuses
10 münden bei dem in Fig.1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel
des Rundtaktofens in je eine Nebenkammer 110, die
nach außen hermetisch abgeschlossen ist und ein Umsetzgerät 112
enthält. Jedes der insgesamt fünf Umsetzgeräte 112 weist einen
Lamellenkamm 114 auf, der dem Lamellenkamm 102 entspricht, jedoch
im Gegensatz zu diesem ständig radial angeordnet, dafür
aber längs einer senkrechten Säule 116 zwischen Höhenstellungen
verstellbar ist, die denen der beiden Drehteller 32 und
34 sowie der Schleusenkammern 64 entsprechen. Die Säule 116 ist
auf einem Schlitten 118 befestigt, der mittels eines Motors 120
radial zur zentralen Drehachse A hin und von ihr weg verstellbar
ist. Der Motor 120 treibt eine Mutter an, die eine hin- und
hergehende Bewegung einer am dem Schlitten 118 befestigten hohlen
Spindel 122 erzeugt. Für Hubbewegungen ist ein weiterer
Motor 124 vorgesehen, der gleichachsig an den Motor 120 angeflanscht
ist und eine Welle 126 antreibt. Die Welle 126 erstreckt
sich durch die hohle Spindel 122 hindurch und treibt
ihrerseits eine senkrechte Spindel 128, die mit dem Lamellenkamm
114 in Gewindeeingriff steht, um diesen zu heben und zu
senken.The five remaining
Mindestens eine der Nebenkammern 110 kann eine Einrichtung 130
zum Abkühlen oder Abschrecken der zuvor erhitzten Werkstücke W
enthalten; diese Einrichtung 130 kann, wie im rechten Teil der
Fig.4 angedeutet, so ausgebildet sein, daß durch die betreffende
Nebenkammer 110 ein kühlendes Gas, beispielsweise Stickstoff,
hindurchgeleitet werden kann. Alternativ kann als Einrichtung
zum Abschrecken in einer der Nebenkammern 110 ein Ölbad
vorgesehen sein.At least one of the
In die erste Nebenkammer 110, die in Richtung des Pfeils C in
Fig.2 auf die Verkleidung 96 folgt, mündet zusätzlich zu der
sie mit dem Schleusenrotor 60 verbindenden Öffnung 94 eine ebenfalls
in der Außenwand 12 ausgebildete zusätzliche Öffnung 132,
welche diese Nebenkammer mit dem oberen Drehteller 32 verbindet.
In die letzte Nebenkammer 110 mündet eine Öffnung 134, die
sie mit dem unteren Drehteller 34 verbindet. Sämtliche Öffnungen
94, 132 und 134 in der Außenwand 12 des Ofengehäuses 10
sowie die Durchlässe 88 des Dichtungsrings 80 sind so bemessen,
daß radial durch sie hindurch einer der Lamellenkämme 102 oder
114 zwischen die Lamellen 40 des Behandlungsrotors 30 bzw. zwischen
die Lamellen 70 des Schleusenrotors 60 einschiebbar ist.In the first
Der in Fig.1 bis 6 dargestellte Rundtaktofen arbeitet folgendermaßen:
Der Lamellenkamm 102 des Ladegeräts 100 wird gemäß Fig.2 aus
der Verkleidung 96 herausgeschwenkt, beispielsweise im Uhrzeigersinn,
und wird mit einer Charge Werkstücke W beladen. Dies
kann dadurch geschehen, daß die Werkstücke W unmittelbar auf
den Lamellenkamm 102 aufgelegt werden oder auf eine Palette
aufgelegt oder auf eine Horde aufgesteckt werden, die anschließend
von dem Lamellenkamm 102 übernommen wird. Sodann
wird der Lamellenkamm 102 zusammen mit der Werkstückcharge in
seine radiale Normalstellung geschwenkt und anschließend bei
stillstehendem Schleusenrotor 60 radial nach innen in diejenige
Schleusenkammer 64 eingefahren, die gerade auf den Lamellenkamm
102 radial ausgerichtet ist. Währenddessen nimmt der Lamellenkamm
102 eine Höhenstellung ein, die etwas oberhalb der Oberkanten
der Lamellen 70 liegt. Sobald der Lamellenkamm 102 seine
radial innere Stellung erreicht hat, wird er soweit abgesenkt,
daß die Werkstückcharge auf den Lamellen 70, und somit auf dem
Schleusenplatz 74 der betreffenden Schleusenkammer 64, abgesetzt
wird.The rotary cycle furnace shown in Fig. 1 to 6 works as follows:
The
Anschließend wird der Lamellenkamm 102 radial nach außen zurückgezogen,
und der Schleusenrotor 60 wird um einen Schritt,
im dargestellten Beispiel also um 60°, gedreht, beispielsweise
entgegen dem Uhrzeigersinn, wie in Fig.2 mit dem Pfeil C angedeutet.
Währenddessen bewegt sich die mit der ersten Werkstückcharge
besetzte Schleusenkammer 64 am ersten Saugstutzen
66 vorbei; diese Schleusenkammer 64 gelangt somit in evakuiertem
Zustand in diejenige Stellung, in der sie mit der ersten
Nebenkammer 110 fluchtet. Das dort angeordnete Umsetzgerät 112
holt die Werkstückcharge radial aus der genannten Schleusenkammer
64 heraus, bewegt sie nach unten in die Ebene des
oberen Drehtellers 32, schiebt die Werkstückcharge in radialer
Richtung in diesen Drehteller und setzt sie bei einer geringfügigen
weiteren Abwärtsbewegung auf einem seiner Chargenplätze
36 ab. Anschliessend wird der Behandlungsrotor 30 um einen
Schritt, also um 5°, gedreht.The
Diese Vorgangsfolge wird mit aufeinanderfolgenden Schleusenkammern
64 des Schleusenrotors 60 und mit aufeinanderfolgenden
Chargenplätzen 36 des oberen Drehtellers 32 solange wiederholt,
bis dieser vollständig, im dargestellten Beispiel also mit insgesamt
zweiundsiebzig Werkstückchargen, besetzt ist.This sequence of operations is carried out with
Sobald die als erste auf den oberen Drehteller 32 aufgegebene
Werkstückcharge an einer vollen Umdrehung des Behandlungsrotors
30 teilgenommen hat und dabei von den beiden oberen Heizscheiben
52 auf eine bestimmte, beispielsweise zum Härten ausreichende,
Temperatur erhitzt worden ist, wird das in der ersten
Nebenkammer 110 angeordnete Umsetzgerät 112 verwendet, um diese
Werkstückcharge von ihrem Chargenplatz 36 am oberen Drehteller
32 abzuheben und sie in der darüberstehenden, gerade freigewordenen
Schleusenkammer 64 abzusetzen, so daß diese erhitzte Werkstückcharge
beim nächsten Schritt des Schleusenrotors 60 in
eine Stellung gegenüber der zweiten Nebenkammer 110 gelangt,
die in Richtung des Pfeils C in Fig.2 auf die Verkleidung 96
folgt. Das dort angeordnete Umsetzgerät 112 holt die Werkstückcharge
aus dem Schleusenrotor 60 heraus, damit sie einer Stickstoffdusche
ausgesetzt oder in ein Ölbad getaucht wird, so daß
die Werkstücke W der betrachteten Charge abgeschreckt werden.As soon as the first placed on the
Daraufhin wird die betrachtete Werkstückcharge vom selben, in
der zweiten Nebenkammer 110 angeordneten Umsetzgerät 112 wieder
auf dem selben leeren Schleusenplatz 74 abgesetzt, und der
Schleusenrotor 60 wird um einen weiteren Schritt gedreht. Die
betrachtete Werkstückcharge gelangt dadurch in den Bereich radial
innerhalb der dritten Nebenkammer 110, wird von dem dort
angeordneten Umsetzgerät 112 übernommen, in der dritten Nebenkammer
110 weiter abgekühlt und dann wieder zu ihrem bisherigen
Schleusenplatz 74 zurückgebracht. Nach einem weiteren Schritt
des Schleusenrotors 60 wird die betrachtete Werkstückcharge in
der vierten Nebenkammer 110 bei Bedarf weiter abgekühlt und
dann zu ihrem bisherigen Schleusenplatz 74 zurückgebracht.The batch of workpieces under consideration is then replaced by the same, in
the second
Beim folgenden Schritt des Schleusenrotors 60 gelangt die nun
hinreichend abgekühlte Werkstückcharge zur fünften Nebenkammer
110. Auf dem Weg dorthin bewegt sich die Schleusenkammer 64,
die diese Werkstückcharge enthält, am zweiten Saugstutzen 67
vorbei und wird dadurch von in ihr enthaltenem Kühlmittel, z.B.
Stickstoff, oder von Öldämpfen, befreit. Die betrachtete Werkstoffcharge
wird dann mittels des in der fünften Nebenkammer
110 angeordneten Umsetzgerätes 112 aus ihrer Schleusenkammer 64
herausgeholt und auf einem Chargenplatz 38 des unteren Drehtellers
34 abgesetzt. Diese Vorgangsfolge wird sooft wiederholt,
bis auch der untere Drehteller 34 vollständig mit Werkstückchargen
besetzt ist.In the next step of the
Auf dem unteren Drehteller 34 nimmt die betrachtete und jede
folgende Werkstückcharge wieder an einer vollen Umdrehung des
Behandlungsrotors 30 teil, um auf eine Anlaßtemperatur erhitzt
zu werden. Dann wird jede einzelne Werkstückcharge vom Umsetzgerät
112 in der fünften Nebenkammer 110 abgeholt und auf dem
senkrecht über dem von ihr bisher eingenommenen unteren Chargenplatz
38 bereitstehenden, gerade freigewordenen Schleusenplatz
74 abgesetzt. Schließlich nimmt die betrachtete und jede
folgende Werkstückcharge an einem letzten Schritt des Schleusenrotors
60 teil, wodurch sie, am dritten Saugstutzen 68 vorbei,
wieder in den Arbeitsbereich des Ladegerätes 100 gelangt,
von diesem abgeholt und aus der Verkleidung 96 heraus nach
außen gebracht wird.On the
Der Rundtaktofen gemäß Fig.7 bis 9 unterscheidet sich vom in
Fig.1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, daß der
Behandlungsrotor 30 und der Schleusenrotor 60 radial außen
gelagert sind; ihre Lager 26 und 62 sind an der Außenwand 12
des Ofengehäuses 10 angeordnet. Der Raum radial innerhalb der
beiden Rotoren 30 und 60 wird zur Unterbringung der Verkleidung
96 mit dem Ladegerät 100 sowie der fünf Nebenkammern 110 mit je
einem der Umsetzgeräte 112 genutzt. Das Ladegerät 100 und die
Umsetzgeräte 112 sind gemäß Fig.7 bis 9 im Vergleich zu Fig.1
bis 6 umgekehrt angeordnet; die Lamellenkämme 102 und 114 sind
also mit den freien Enden ihrer Lamellen radial nach außen gerichtet.
Der Dichtungsring 80 dichtet gegen eine zylindrische
Innenwand 136 des Ofengehäuses 10 ab, und in dieser sind die
Öffnungen 94, 132 und 134 angeordnet. Die Schleusenkammern 64
sind gemäß Fig.7 bis 9 radial nach innen offen. Dementsprechend
werden die Schleusenplätze 74 sowie die Chargenplätze 36 und 38
radial von innen nach außen mit jeweils einer Werkstückcharge
beschickt und in umgekehrter Richtung entleert.The rotary cycle oven according to Fig. 7 to 9 differs from in
Fig. 1 to 6 embodiment shown in that
Die Verkleidung 96 bildet einen Zuführkanal 138, der sich oberhalb
des Deckels 18 des Ofengehäuses 10 radial nach außen erstreckt.
Im Zuführkanal 138 ist ein Drehkörper 140 mittels eines
Motors 142 schrittweise um jeweils 180° um eine senkrechte
Drehachse D drehbar angeordnet. Der Drehkörper 140 weist zwei
einander diametral gegenüberliegende Lamellenanordnungen 144
auf, in welche der Lamellenkamm 102 des Ladegerätes 100 radial
einschiebbar ist. Das Ladegerät 100 wirkt mit dem Drehkörper
140 zum Absetzen und Entnehmen von Werkstückchargen in gleicher
Weise zusammen wie mit dem Schleusenrotor 60. Die Arbeitsweise
des in Fig.7 bis 9 dargestellten Rundtaktofens ist im übrigen
sinngemäß die gleiche wie sie anhand der Fig.1 bis 6 beschrieben
worden ist.The
Bei dem in Fig.10 bis 14 dargestellten Rundtaktofen hat das
Ofengehäuse 10 zusätzlich zu dem oberen Zwischenboden 16 einen
unteren Zwischenboden 17. Der obere Drehteller 32 des Behandlungsrotors
30 ist zwischen den beiden Zwischenböden 16 und 17
in einem evakuierbaren Teil des Ofenraumes angeordnet, und der
untere Drehteller 34 ist zwischen dem Unterboden 14 und dem
unteren Zwischenboden 17 in einem normalerweise nicht evakuierten
sondern mit atmosphärischer Luft oder mit einem inerten
Gas wie Stickstoff gefüllten Teil des Ofenraumes 20 angeordnet.
Die beiden Drehteller 32 und 34 sind gegeneinander abgedichtet,
gegeneinander wärmeisoliert und unabhängig voneinander heizbar.
Jeder der beiden Motoren 50 treibt gemäß Fig.12 zwei Ritzel 51,
von denen jedes mit einem Zahnkranz am oberen bzw. unteren
Drehteller 32 bzw. 34 in ständigem Eingriff steht.In the rotary cycle oven shown in Fig. 10 to 14, this has
Anstatt, wie dargestellt, in je einem von zwei durch den unteren
Zwischenboden 17 voneinander getrennten Teilen des Ofenraumes
20 angeordnet zu sein, können die beiden Drehteller 32
und 34 je eine Doppelscheibenanordnung sein, die gegen das
Ofengehäuse 10 abgedichtet ist und selber je einen abgegrenzten
Teil des Ofenraumes 20 bildet. In diesem Fall genügt es, wenn
der Behandlungsrotor 30, wie bei den in Fig.1 bis 9 dargestellten
Ausführungsbeispielen, nur einen gemeinsamen Zahnkranz für
beide Drehteller 32 und 34 aufweist und die Motoren 50 dementsprechend
nur je ein Ritzel 51 antreiben.Instead of one of two through the lower one, as shown
Der Schleusenrotor 60 hat auch bei dem in Fig.10 bis 14 dargestellten
Ausführungsbeispiel sechs Schleusenkammern 64, die
in Winkelabständen von 60° gegeneinander versetzt angeordnet,
jedoch im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen
radial nach außen und radial nach innen offen sind. Rings
um den Schleusenrotor 60 ist am Ofengehäuse 10 eine stationäre
radial äußere Dichtfläche 76 in der Form eines Innenkonus ausgebildet,
die ihren kleinsten Durchmesser unten hat. Konzentrisch
dazu ist am Ofengehäuse 10 eine ebenfalls stationäre
radial innere Dichtfläche 76' in Form eines Außenkonus ausgebildet,
die ihren größten Durchmesser unten hat. Der Schleusenrotor
60 hat eine ebenfalls konische radial äußere Dichtfläche
78, die ihren größten Durchmesser unten hat, und eine konische
radial innere Dichtfläche 78', die ihren kleinsten Durchmesser
unten hat. Zwischen den Dichtflächen 76 und 78 ist ein entsprechend
konischer äußerer Dichtungsring 80 angeordnet, der im
Profil die Form eines sich nach unten verjüngenden Keils hat.
Zwischen den Dichtflächen 76' und 78' ist ein dem Dichtungsring
80 entsprechender, jedoch im Durchmesser kleinerer innerer
Dichtungsring 80' angeordnet. Jeder der Dichtungsringe 80 und
80' ist mittels einer an ihm befestigten, zur zentralen Achse A
parallelen Paßfeder 160 bzw. 160', die in eine entsprechende
Aussparung 84 bzw. 84' des Deckels 18 eingreift, am Drehen gehindert
und ist mittels im Deckel 18 geführter und mit Druckgas,
z.B. Stickstoff, beaufschlagter Kolben 162 bzw. 162' axial
nach unten vorgespannt.The
Zum Beschicken und Entleeren sowie zum Evakuieren der Schleusenkammern
64 sind im äußeren Dichtungsring 80 vier äußere
radiale Durchlässe 88 ausgebildet, die in Winkelabständen von
60° gegeneinander versetzt in der gemäß Fig.10 oberen Hälfte
des äußeren Dichtungsrings 80 angeordnet sind und immer dann,
wenn der Schleusenrotor 60 stillsteht, mit je einer der Schleusenkammern
64 fluchten. Der innere Dichtungsring 80' weist zwei
einander diametral gegenüberliegende innere radiale Durchlässe
88' auf, die mit je einem der äußeren Durchlässe 88 fluchten.
Außerdem haben die Dichtungsringe 80 und 80' in ihrem gemäß
Fig.10 unteren Bereich eine größere Anzahl eng aufeinanderfolgender
Schlitze 146 bzw. 146' zum Einleiten und Abführen eines
Kühlmittels in die bzw. aus den Schleusenkammern 64.For loading and emptying and for evacuating the
Die Außenwand 12 des Ofengehäuses 10 hat in Höhe des Schleusenrotors
60 vier um je 60° gegeneinander versetzte äußere
radiale Öffnungen 94, die mit je einem der Durchlässe 88 des
äußeren Dichtungsrings 80 fluchten. Die Innenwand 136 des Ofengehäuses
10 hat in Höhe des Schleusenrotors 60 zwei innere radiale
Öffnungen 94', die einander diametral gegenüber angeordnet
sind und mit je einem der Durchlässe 88' des inneren Dichtungsrings
80' fluchten. Rings um zwei der äußeren Öffnungen 94
ist an der Außenwand 12 des Ofengehäuses 10 radial von außen
her je eine Verkleidung 96 angebaut, die in Höhe des Schleusenrotors
60 durch einen Schlitz 98 zur äußeren Umgebung des Ofengehäuses
10 hin offen ist. Innerhalb der Verkleidungen 96 ist
je ein Ladegerät 100 zum Einbringen bzw. Entnehmen von Werkstückchargen
in die bzw. aus den Schleusenkammern 64 angeordnet. The
Die beiden übrigen, einander diametral gegenüberliegenden, Öffnungen
94 in der Außenwand 12 des Ofengehäuses 10 münden in je
eine äußere Nebenkammer 110, die nach außen hermetisch abgeschlossen
ist und ein äußeres Umsetzgerät 112 enthält. Die
Innenwand 136 des Ofengehäuses 10 umschließt zwei innere Nebenkammern
110', die durch eine senkrechte Trennwand 148 voneinander
getrennt sind und je eines von zwei einander diametral
gegenüber angeordneten Umsetzgeräten 112' enthalten.The other two, diametrically opposite,
Jedes der insgesamt vier Umsetzgeräte 112 und 112' weist einen
Lamellenkamm 114 bzw. 114' auf, der den Lamellenkämmen 102 der
Ladegeräte 100 entspricht, jedoch im Gegensatz zu diesen ständig
radial angeordnet, dafür aber längs einer senkrechten Säule
116 bzw. 116' zwischen Höhenstellungen verstellbar ist, die
denen des oberen bzw. unteren Drehtellers 32 bzw. 34 sowie der
Schleusenkammern 64 entsprechen. Die Säulen 116 und 116' sind
auf je einem Schlitten 118 bzw. 118' befestigt, der mittels
eines Motors 120 bzw. 120' radial zur zentralen Drehachse A hin
und von ihr weg verstellbar ist. Jeder der Motoren 120 und 120'
treibt eine Mutter an, die eine hin- und hergehende Bewegung
einer am zugehörigen Schlitten 118 bzw. 118' befestigten hohlen
Spindel 122 bzw. 122' erzeugt. Für Hubbewegungen ist ein weiterer
Motor 124 bzw. 124' vorgesehen, der gleichachsig an den
Motor 120 bzw. 120' angeflanscht ist und eine Welle 126 bzw.
126' antreibt. Die Welle 126 bzw. 126' erstreckt sich durch die
zugehörige hohle Spindel 122 bzw. 122' hindurch und treibt
ihrerseits eine senkrechte Spindel 128 bzw. 128', die mit dem
zugehörigen Lamellenkamm 114 bzw. 114' in Gewindeeingriff
steht, um diesen zu heben und zu senken.Each of the four
In die gemäß Fig.10 und 11 links angeordnete äußere Nebenkammer
110 mündet zusätzlich zu der sie mit dem Schleusenrotor 60 verbindenden
oberen äußeren Öffnung 94 eine ebenfalls in der Außenwand
12 ausgebildete mittlere äußere Öffnung 132, durch die von
dieser äußeren Nebenkammer 110 aus der obere Drehteller 32 zugänglich
ist. Mit dieser mittleren äußeren Öffnung 132 fluchtet
eine in der Innenwand 136 ausgebildete mittlere innere Öffnung
132', durch die der obere Drehteller 32 von der inneren Nebenkammer
110' aus zugänglich ist. In die gemäß Fig.10 und 11
rechts angeordnete äußere Nebenkammer 110 mündet eine untere
äußere Öffnung 134, durch die der untere Drehteller 34 zugänglich
ist. Mit dieser unteren äußeren Öffnung 134 fluchtet eine
in der Innenwand 136 ausgebildete untere innere Öffnung 134'
durch die der untere Drehteller 34 von der inneren Nebenkammer
110' aus zugänglich ist. Sämtliche Öffnungen 94, 94', 132, 132',
134 und 134' des Ofengehäuses 10 sowie die Durchlässe 88 und
88' der Dichtungsringe 80 und 80' sind so bemessen, daß radial
durch sie hindurch jeweils einer der Lamellenkämme 102 bzw. 114
bzw. 114' zwischen die Lamellen 40 des Behandlungsrotors 30
bzw. zwischen die Lamellen 70 des Schleusenrotors 60 einschiebbar
ist.In the outer secondary chamber arranged on the left according to FIGS. 10 and 11
110 opens out in addition to that connecting it to the
Die gemäß Fig.10 und 11 links angeordnete äußere Nebenkammer
110 und die zugehörige innere Nebenkammer 110' stehen ständig
mit dem oberen Drehteller 32 in Verbindung und sind ebenso wie
der zugehörige Teil des Ofenraumes 20 im Betrieb ständig evakuiert.
Die rechte äußere Nebenkammer 110 und die zugehörige
innere Nebenkammer 110' haben hingegen ständig Verbindung mit
dem unteren Drehteller 34 und dem diesen umschließenden Teil
des Ofenraumes 20 und enthalten deshalb die dort herrschende
Atmosphäre, z.B. heißen Stickstoff, mit dem die Werkstücke auf
Anlaßtemperatur gebracht werden.The outer secondary chamber arranged on the left according to FIGS. 10 and 11
110 and the associated inner secondary chamber 110 'are constantly on
with the
Das Umsetzgerät 112 in der gemäß Fig.10 und 11 linken äußeren
Nebenkammer 110 ist mit einer Heizplatte 150 ausgestattet, die
in einem Abstand oberhalb des Lamellenkammes 114 angeordnet ist
und die auf diesem liegenden Werkstücke von oben her beheizt,
z.B. elektroinduktiv oder durch Wärmestrahlung.The
Bei dem in Fig.10 bis 14 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel
eines Rundtaktofens ist im Unterschied zum ersten und
zweiten Ausführungsbeispiel zum Abschrecken der Werkstücke W
eine Einrichtung mit Kühlmittelzuführkanälen 152 und 152' vorgesehen,
die sich entlang der Außenwand 12 bzw. Innenwand 136
des Ofengehäuses 10 über einen sehr weiten Winkelbereich von
ungefähr 160° in Umfangsrichtung erstrecken, so daß sie ständig
mit zwei, zeitweise sogar mit drei, aufeinanderfolgenden Schleusenkammern
64 Verbindung haben und diese mit Kühlmittel, z.B.
kalten Stickstoff, versorgen. Das Kühlmittel wird durch Kühlmittelabführkanäle
154 und 154' abgeleitet, nachdem es die mit
ihnen in Verbindung stehenden Schleusenkammern 64 durchströmt
hat. Die Schlitze 146 und 146' gehen von diesen Kanälen aus
bzw. münden in sie, erstrecken sich durch die Ofenwand 12 bzw.
136 und den Dichtungsring 80 bzw. 80' hindurch und ermöglichen
das gleichzeitige Durchströmen sämtlicher Schleusenkammern 64,
die den Bereich zwischen den Kühlmittelzuführkanälen 152, 152'
und den dazwischen angeordneten Kühlmittelabführkanälen 154,
154' durchlaufen.In the third exemplary embodiment illustrated in FIGS. 10 to 14
A rotary indexing oven is different from the first and
second embodiment for quenching the workpieces W
a device with
Der Schleusenplatz 74 jeder Schleusenkammer 64 ist gemäß Fig.13
und 14 von einer auswechselbaren Hülse 156 umschlossen, die
sich radial zur zentralen Achse A erstreckt, radial innen und
außen offen ist, aus Lochblech besteht und die zugehörigen Lamellen
70 trägt. Die Umgebung der Hülse 156 ist jeweils an die
Kühlmittelzuführkanäle 152, 152', und das Innere der Hülse 156
an die Kühlmittelabführkanäle 154, 154' angeschlossen, solange
die betreffende Schleusenkammer 64 den beschriebenen Winkelbereich
dieser Kanäle durchläuft.The
Der in Fig.10 bis 14 dargestellte Rundtaktofen arbeitet folgendermaßen:The rotary cycle furnace shown in Fig. 10 to 14 works as follows:
Der Lamellenkamm 102 des gemäß Fig.10 und 12 links angeordneten
Ladegeräts 100 wird aus der zugehörigen Verkleidung 96 herausgeschwenkt
und mit einer Charge Werkstücke W beladen; sodann
wird der Lamellenkamm 102 in seine radiale Normalstellung geschwenkt
und radial nach innen in diejenige Schleusenkammer 64
eingefahren, die gerade auf diesen Lamellenkamm 102 radial ausgerichtet
ist. Dann wird die Werkstückcharge auf dem Schleusenplatz
74 der betreffenden Schleusenkammer 64 abgesetzt und der
genannte Lamellenkamm 102 wird radial nach außen zurückgezogen. The
Anschließend wird der Schleusenrotor 60 um einen Schritt, im
dargestellten Beispiel also um 60°, in Richtung des Pfeils C in
Fig.10 gedreht. Dabei bewegt sich die mit der ersten Werkstückcharge
besetzte Schleusenkammer 64 am Saugstutzen 66 vorbei,
der an der Außenwand 12 des Ofengehäuses 10 angeordnet und an
eine Saugpumpe angeschlossen ist. Die genannte Schleusenkammer
64 gelangt somit in evakuiertem Zustand in diejenige Stellung,
in der sie mit der gemäß Fig.10 und 11 linken äußeren Nebenkammer
110 und gleichzeitig mit der linken inneren Nebenkammer
110' Verbindung hat. Das in letzterer angeordnete Umsetzgerät
112' holt die Werkstückcharge radial aus der genannten Schleusenkammer
64 heraus, bewegt sie nach unten in die Ebene des
oberen Drehtellers 32, schiebt die Werkstückcharge radial nach
außen in diesen Drehteller und setzt sie bei einer geringfügigen
weiteren Abwärtsbewegung auf einem seiner Chargenplätze
36 ab. Anschließend wird der Behandlungsrotor 30 um einen
Schritt, also um 5°, gedreht.The
Diese Vorgangsfolge wird mit aufeinanderfolgenden Schleusenkammern
64 des Schleusenrotors 60 und mit aufeinanderfolgenden
Chargenplätzen 36 des oberen Drehtellers 32 solange wiederholt,
bis dieser vollständig, im dargestellten Beispiel also mit insgesamt
zweiundsiebzig Werkstückchargen, besetzt ist.This sequence of operations is carried out with
Sobald die als erste auf den oberen Drehteller 32 aufgegebene
Werkstückcharge an einer vollen Umdrehung des Behandlungsrotors
30 teilgenommen hat und dabei auf eine bestimmte, beispielsweise
zum Härten notwendige, Temperatur erhitzt worden ist,
wird das Umsetzgerät 112 in der gemäß Fig.10 und 11 links angeordneten
äußeren Nebenkammer 110 verwendet, um diese Werkstückcharge
von ihrem Chargenplatz 36 am oberen Drehteller 32
abzuheben, sie mittels der Heizplatte 150 auf Härtetemperatur
zu halten und sie in der darüberstehenden Schleusenkammer 64
auf ihrem Schleusenplatz 74 abzusetzen. Diese Schleusenkammer
64 ist dadurch freigeworden, daß das gleichzeitig arbeitende
Umsetzgerät 112' in der linken inneren Nebenkammer 110' eine
unbehandelte Werkstückcharge von dieser Schleusenkammer zum
soeben freigewordenen Chargenplatz 36 gebracht hat. As soon as the first placed on the
Die erhitzte Werkstückcharge gelangt beim nächsten Schritt des
Schleusenrotors 60 in den Wirkungsbereich der Kühlmittelzufuhrkanäle
152, 152', so daß die Werkstücke W dieser Charge
abgeschreckt werden, wobei sie wegen der langen, während
nahezu drei Schritten des Schleusenrotors 60 andauernden Einwirkung
des Kühlmittels auf eine relativ niedrige Temperatur,
z.B. auf 5°C, abgekühlt werden können.The heated workpiece batch arrives at the next step of the
Beim vierten Schritt des Schleusenrotors 60 gelangt die nun
hinreichend abgekühlte Werkstückcharge in eine Stellung zwischen
der gemäß Fig.10 und 11 rechten äußeren Nebenkammer 110
und der rechten inneren Nebenkammer 110'. Dort wird die betrachtete
Werkstoffcharge vom in der rechten inneren Nebenkammer
110' angeordneten inneren Umsetzgerät 112' aus ihrer
Schleusenkammer 64 herausgeholt und auf einem Chargenplatz 38
des unteren Drehtellers 34 abgesetzt. Diese Vorgangsfolge wird
sooft wiederholt, bis auch der untere Drehteller 34 vollständig,
also im dargestellten Beispiel mit zweiundsiebzig Werkstückchargen,
besetzt ist.In the fourth step of the
Sobald die als erste auf den unteren Drehteller 34 aufgegebene
Werkstückcharge wieder an einer vollen Umdrehung des Behandlungsrotors
30 teilgenommen hat und dabei auf eine bestimmte,
beispielsweise zum Anlassen notwendige Temperatur erhitzt worden
ist, wird diese Werkstückcharge vom Umsetzgerät 112 in der
gemäß Fig.10 und 11 rechts angeordneten äußeren Nebenkammer 110
von ihrem Chargenplatz 38 am unteren Drehteller 34 abgeholt und
auf dem darüberstehenden, gerade freigewordenen Schleusenplatz
74 abgesetzt.As soon as the first placed on the
Diese Schleusenkammer 64 mit ihrem Schleusenplatz 74 ist dadurch
freigeworden, daß das gleichzeitig arbeitende Umsetzgerät
112' in der rechten inneren Nebenkammer 110' eine abgeschreckte
Werkstückcharge von diesem Schleusenplatz zum soeben freigewordenen
Chargenplatz 38 gebracht hat.This
Schließlich nimmt die betrachtete und den Ofen als erste beladende
Werkstückcharge an einem sechsten Schritt des Schleusenrotors
60 teil, wodurch sie, am Saugstutzen 68 vorbei, in
den Arbeitsbereich des gemäß Fig.1 rechts angeordneten Ladegerätes
100 gelangt, von diesem abgeholt und aus der zugehörigen
Verkleidung 96 heraus nach außen geschwenkt wird.Finally, take the one considered and the first one loading the furnace
Workpiece batch in a sixth step of the
Damit ist das Auffüllen des Ofens mit Werkstückchargen abgeschlossen - im dargestellten Beispiel dauert dies ca. 22 Minuten - und es beginnt in Intervallen von nur 9 Sekunden je eine Werkstückcharge im fertig wärmebehandelten Zustand den Ofen zu verlassen, währenddessen weiterhin in denselben Intervallen je eine unbehandelte Werkstückcharge dem Ofen zugeführt wird. Der Verbleib der Werkstückchargen auf den beiden Drehtellern des Behandlungsrotors dauert im dargestellten Beispiel je 10,8 Minuten. Vor Umrüstungen oder/und Reparaturen des Ofens läuft der im Vergleich zum Auffüllen umgekehrte Vorgang des Entleerens von den Werkstückchargen ab, er würde im dargestellten Beispiel ebenfalls ca. 22 Minuten dauern.This completes the furnace filling with batches of workpieces - In the example shown, this takes about 22 minutes - and it starts at intervals of only 9 seconds each a workpiece batch in the finished heat-treated state Leaving furnace while continuing at the same intervals One batch of untreated workpiece is fed to the furnace becomes. The whereabouts of the workpiece batches on the two Turntables of the treatment rotor last in the example shown 10.8 minutes each. Before converting and / or repairs the The procedure is the reverse of that of filling the oven of emptying from the workpiece batches, it would be shown in the Example also take about 22 minutes.
Der erfindungsgemäße Rundtaktofen ermöglicht einen nahezu kontinuierlichen, voll automatischen und in die Fertigungslinie voll integrier- und verkettbaren Wärmebehandlungsablauf sowie eine produktbezogene Qualitäts- und Quantitätssteigerung.The rotary cycle oven according to the invention almost enables one continuous, fully automatic and in the production line fully integrable and linkable heat treatment process as well a product-related increase in quality and quantity.
Claims (12)
- A revolving transfer furnace for treating workpieces (W), comprisinga furnace body (10) enclosing a furnace chamber (20) adapted for an atmosphere which differs from the ambient air to be established inside said chamber,a treatment rotor (30) arranged in the furnace body (10) so as to be driven in rotation about a central axis (A) and comprising a number of batch locations (36) to each take up a batch of workpieces,side chambers (110) connected to the furnace body (10) and designed each for receiving a batch of workpieces from the treatment rotor (30) or for delivering one to the same,at least two lock chambers (64) disposed angularly offset relative to each other with respect to the central axis (A) and being opened alternately to the surroundings of the furnace body (10) and to a side chamber (110) so as to each receive and deliver a batch of workpieces, andtransfer apparatus (112) for transferring a batch of workpieces each between a respective one of the aforementioned chambers (64, 110) and the treatment rotor (30),the lock chambers (64) are located in a lock rotor (60) which likewise is arranged in the furnace body (10) and adapted to be driven in rotation about the central axis (A) such that at least one lock chamber (64) each is periodically opened towards one of the side chambers (110), andat least one of the transfer apparatus (112) is designed to transfer one batch of workpieces each between the lock rotor (60) and the treatment rotor (30).
- The revolving transfer furnace as claimed in claim 1,
characterized in thatthe number of batch locations (36) of the treatment rotor (30) located in a common plane is an integer multiple of the number of lock chambers (64) of the lock rotor (60), andboth rotors (30, 60) are adapted to be driven stepwise in rotation such that the angular dimension of each step of the lock rotor (60) is the same size multiple of each step of the treatment rotor (30). - The revolving transfer furnace as claimed in claim 1 or 2, characterized in that the treatment rotor (30) comprises at least two turntables (32, 34) which are axially offset with respect to each other, thermally insulated from each other, and adapted to be heated differently.
- The revolving transfer furnace as claimed in one of claims 1 to 3, characterized in that at least one coolant channel (152, 154; 152', 154') is arranged at the furnace body (10) so as to extend through an arc corresponding to at least one step of the lock rotor (60) and is separated from adjacent side chambers (110; 110') and communicates throughout its arc length with at least one of the lock chambers (64).
- The revolving transfer furnace as claimed in one of claims 1 to 4, characterized in thatthe furnace body (10) comprises at least one annular, stationary sealing surface (76; 76') and the lock rotor (60) comprises a co-rotating sealing surface (78; 78'), and thata sealing ring (80; 80') which is fixed against rotation is disposed between those two sealing surfaces (76, 78; 76', 78') and formed with suitable passages (88), being the same in number and arrangement as the lock chambers (64), to permit a batch of workpieces each to pass.
- The revolving transfer furnace as claimed in one of claims 1 to 5, characterized in thatthe central axis (A) is disposed vertically,each batch location (36) comprises a plurality of fins (40) which are disposed substantially radially with respect to the central axis (A) but parallel to one another and essentially on edge,each lock chamber (64) includes a lock location (74) formed by fins (70) which are arranged accordingly,the transfer apparatus (112) each comprise a radially displaceable fin comb (114) which fits between the fins (40, 70) of the batch and lock locations (36, 74), andthe fin comb (114) of each transfer apparatus (112) is adapted to be raised and lowered between positions in height corresponding to those of the rotors (30, 60).
- The revolving transfer furnace as claimed in one of claims 1 to 6, characterized in thatat least one side chamber (110) is disposed opposite another side chamber (110') such that one and the same lock chamber (64) as well as one and the same batch location (36) each are simultaneously accessible from these two side chambers (110, 110'), andthese two side chambers (110, 110') contain one each of two transfer apparatus (112, 112') which are controllable such that one of them will transfer a batch of workpieces from the lock rotor (60) to the treatment rotor (30) while the other one, at the same time, translates a batch of workpieces from the treatment rotor (30) to the lock rotor (60).
- The revolving transfer furnace as claimed in claim 7,
characterized in thatboth rotors (30, 60) are annular, andat least one inner side chamber (110') is disposed radially within the two rotors (30, 60). - The revolving transfer furnace as claimed in claim 8, in combination with claim 3, characterized in thatthe inner side chamber (110') includes two inner transfer apparatus (112') which face diametrically away from each other,an outer transfer apparatus (112) each, located in a side chamber (110) each, is associated with a respective one of the two inner transfer apparatus (112') in radially opposed relationship,one of the inner transfer apparatus (112') and the respective radially opposed outer transfer apparatus (112) are provided for transferring batches of workpieces between the lock rotor (60) and one of the turntables (32), andthe other inner transfer apparatus (112') and the respective radially opposed outer transfer apparatus (112) are provided for transferring batches of workpieces between the lock rotor (60) and the other turntable (34).
- The revolving transfer furnace as claimed in claim 9,
characterized in that the two turntables (32, 34) are sealed with respect to each other so that a different atmosphere can be maintained at the batch locations (36) of the first turntable (32) from that at the batch locations (38) of the second turntable (34). - The revolving transfer furnace as claimed in claim 9 or 10, characterized in that at least the side chamber (110) provided for transferring the workpieces (W) from the first turntable (32) to the lock rotor (60) comprises a heater by means of which a substantial drop in temperature of the workpieces (W) as early as during transferring can be prevented.
- The revolving transfer furnace as claimed in claim 11,
characterized in that the transfer apparatus (112) in the heatable side chamber (110) comprises a heater plate (150).
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