NO166146B - Fluidumbarriere-gardinsystem. - Google Patents

Description

En fluidumbarriere-gardin bibeholder separasjon av fluida

på motsatte sider av gardinen, men tillater at gjenstander kan passere derigjennom. En slik gardin er spesielt nyttig i industrier hvor kontrollert bevaring av en fluidumbehand-lingssone er nødvendig. Et eksempel på anvendelse av fluidumbarriere-gardiner er varmebehandlingsovner. Typisk vil en mekanisk transportør anvendes for å føre en kontinuerlig strøm av artikler som skal varmebehandles i ovnen i gjennom en adgangsåpning, gjennom tunnelrommet i ovnen og ut av ovnen gjennom en annen åpning. Et krav for visse varmebehandlingsovner og ovner av en kontinuerlig type er bibe-holdelse av en omhyggelig kontrollert og tørket atmosfære inne i varmebehandlingskammeret i ovnen. Optimal kontroll av ovnsatmosfæren krever maksimal utelukkelse av inntrengning av den omgivende luft, minimal inter-difusjon av sideordnede separate atmosfærer og minimal sammenblanding mellom ovnsatmosfæren og gardingassen.

Før foreliggende oppfinnelse har det vært vanlig praksis å anordne fysiske skillevegger, så som hengslete metalldører eller flammegardiner lokalisert ved inngangen og utgangen av varmebehandlingskammeret for å forhindre inntregning av atmosfærisk luft. Disse anordninger har hatt en tendens til kun å være marginalt tilfredsstillende med hensyn til å eliminere sammenblanding av gasser i varmebehandlings-apparatet. Stengsler anordnet for bevegelse når arbeidsstykket innføres i et kontinuerlig ovnssystem tillater sammenblanding av den ytre luft inn i den indre atmosfære med derav følgende ujevn varmebehandlingsresultater.

Hydrogenovner, som er spesielt følsomme for innblanding av

spor av luft, blir ofte konstruert med en såkalt "hump back" for at den lettere hydrogen kan stige til toppen av ovnen og således letteuteiukkelse av den omgivende luft, men dette på bekostning av brennende flammegardiner som kontinuerlig brenner av hydrogen ved luft- hydrogengrenseflaten. Flammegardiner krever store mengder kostbart hydrogen og danner vanndamp som biprodukt, tillater avsetning av karbon på

arbeidsstykket og kan ellers gi ytterligere varme til arbeidsstykket, hvilket kan være uønsket. Varmebehandlingsresultater som anvender de kjente gassgardiner tillater innblanding av visse gasser med den indre ovnsgass hvilket fører til varierende reduksjonsbetingelser.

En form for gassgardin for industrielle ovner er beskrevet i US patent nr. 4.448.610 bevilget 15. mai 1985. Inerte gasser avgis fra hull i et rør plassert i taket i ovnsåpningen og hullene er vinklet innad for å forsøke å presse tilbake ovnsatmosfæren. Tilsvarende system er beskrevet i US patent nr. 1. 725.059, bortsett fra at et lite rør med hull retter gardingassen rett ned over ovnsåpningen. Mellom tidspunktene for disse patenter har andre patenter vist varierende gassgardinsystemer med tilsvarende generell tillempning. F.eks. er en tvungen gasstrøm vinklet innad mot ovnsatmosfæren, i den hensikt å resirkulere og forbruke gassen, vist i US patent nr. 4.298.341 bevilget 3. november 1981. Et perforert rørgassgardinsystem for kontroll av ovnsatmosfære er beskrevet i US patent nr. 3.9 31.684. I dette patent er vist fuktig luft som avgår fra hull i et rør mot et avsmalende innløpsvarmekammer hvor skillevegger sammen med et avtrekksrør har til hensikt å nedsette avgang av flyktige gasser fra herdekammeret.

I US patent nr. 3.672.948 er beskrevet en tversgående strøm av gass over vafler som transporteres i en ovnslengde retninger med liten eller ingen hensynstagen til sammmen-blahding av den omgivende luft, bortsett fra en avsmalning av innløpsåpningen. I US patent nr. 3.363.533 viser et viftedrevet munnstykke som presser luft i en vinkel mellom 15° og 25° og således deler luftstrømmen inn i to ulike horisontale strømmer, nemlig en hovedstrøm rettet mot den varme indre atmosfære i ovnen og en andre strøm rettet mot den kalde atmosfære ved enden av ovnen hvor ved denne strøm slår tilbake fra ovnens gulv.

Et apparat som viser en dusjavgivelse ned mot gulvet i en ovnsåpning kombinert med et avløpspipearrangement er vist i US patent nr. 3.223.396.

Et gassgardinapparat for beskyttelse av et område for kirurgisk operasjon er vist i US patent nr. 4.140.015 i henhold til hvilket steril luft utblåses fra én vifte, rettet over det kirurgiske operasjonsområde, og deretter trukket av fra respektive inntak til en sugeenhet. En steril gardin av luft rettet over en åpning under tidspunktet for åpning av en dør i et innelukke, er beskrevet i US patent nr. 3.221.632.

Luftgardiner for dører er beskrevet i US patent nr. 4.074.620 i henhold til hvilket luftstråler blåses ut fra spalter i dørpassasjen i den hensikt å forhindre inntregning av kald luft til rommet. En annen dørpassasjeluftgardin er beskrevet i US patent nr. 3.086.441, i henhold til hvilket luft presses nedad ved hjelp av en vifte som avgir luft fra munnstykker anordnet over passasjen.

I US patent nr. 3.068.775 beskrives varierende vifteluft-anordninger som retter en luftstrøm mot kaldluft for å hindre at denne trenger inn i et rom.

I det etterfølgende er vist et nytt fluidumbarrieregardin-arrangement ved åpningen til en ovn eller andre strukturer eller apparater, hvilket arrangement tilveiebringer en effektiv barriere mot sammenblanding av et første fluidum på en side av barrieren mot sammenblanding av et første fluidum på en side av barrieren med fluidumet på den motsatte side av denne. I henhold til foreliggende oppfinnelse omfatter midler som definerer en åpningssone gjennom hvilken gjenstander kan passere, midler for tilføreing av fluidum til denne sone, midler for å forme den tilførte fluidum til et laminert ark og presse dette inn i sonen, samt midler plassert på den motsatte side av formningsanordningene for å motta en resulterende strøm av fluida som medbringes denne. Slike fluidumbarrieregardiner kan anvendes i flergardins-rekker for å minimalisere eller unngå samtidig forstyrrelser av alle gardiner i et portområde.

Det er en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en fluidumgardin-separasjonsbarriere for å minimalisere eller i det vesentlige forhindre sammenblanding av fluida separert med denne. En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fluidumgardinbarriere for å bibeholde en vesentlig separasjon av atmosfærene på motsatte sider av gardinen. En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe fluidumgardiner som i det vesentlige forhindrer sammenblanding av den ytre omgivende atmosfære med den indre atmosfære i en varmebehandlingsovn.

Det er en ytterligere hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe fluidumgardiner som anvender en inert gass for å isolere den indre atmosfære i en ovn.

Det er en ytterligere hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe fluidumgardiner hvori den inerte gass er rettet over en kanal i en varmebehandlingsovn og oppsamle denne på en motsatt side av kanalen i et oppsamlingskammer.

En ytterligere hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en vesentlig separasjon av gassformige atmosfærer ved hjelp av minst to fluidumgardiner slik at arbeidsstykket kan overføres fra en atmosfære til den andre uten at det forårsaker sammenblanding av de tilstøtende atmosfærer.

Disse og andre hensikter og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil lett forstås av en fagmann ved å lese den etterfølgende detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen og av de vedlagte krav og tegninger, hvor

fig. 1 viser et skjematisk sideriss av fluidumsgardiner knyttet til en konvensjonell varmebehandlingsovn,

fig. 2 er et perspektivbilde av frontenden av ovnen og viser tilknytningen av fluidumgardinenhetene,

fig. 3 er et tverrsnitt-bilde tatt langs linjene.III - III

fig. 2,

fig. 3A er et tverrsnitt av et fluidumgardinsystem ifølge oppfinnelsen installert i åpningen i en vegg eller skille-anordning,

og fig. 4 er en grafisk gjengivelse av en gassprofil i henhold til oppfinnelsen installert i en ovn sammenlignet med en gassprofil for ovnen forsynt med en kjent gassgardin-arrangement.

Strukturen valgt for å vise oppfinnelsen er ikke påtenkt å tjene som en begrensning av omfanget eller læren av oppfinnelsen, men kun for å illustrere denne og det kan være betydelige variasjoner og tilpassninger av alle deler av oppfinnelsens lære, avhengig av krav til kommersiell praksis. Fig. 1 viser skjematisk et sideriss av et gardinbarriere-system omfattende et par fluidumgardiner 20 ved innløps-enden av ovnen 33 eller annet varmebehandlingsapparat og et andre par gardiner 40 ved utløpsenden av kjøledelen 3 5 av ovnen 3 3. Fig. 2 viser et perspektivbilde av gardinene 20 og viser en transportør 46 som innmater en gjenstand 48 (begge som fantomtegninger) som skal herdes gjennom kanalen 31 og deretter gjennom to på hverandre følgende åpningssoner 32, 3 3 mens den beveges i gjennom gardinene 20 og inn i ovnen 3 3 (vist som fantomtegning). Den ønskede atmosfære inne i ovnen 33 (eksempelvis hydrogen) bibeholdes ved den gradvis infusjon av den ønskede gass fra en kilde 36 (eksempelvis en gassflaske) et fluidum så som en inert gass, eksempelvis hydrogen, tilføres fra kilden 37 og innføres under trykk i gjennom strømningsmålere 38 og ventilene 39 til fluidumgardinenhetene 20 og fluidumgardinenhetene 40 i henhold til den etterfølgende beskrevne måte.

Gardinene 20 og 40 er like hverandre med hensyn til størrelse og konstruksjon og derfor vil den følgende beskrivelse av én gjelde for dem alle. Hvis det anvendes to gardiner ved hver ende av systemet, slik som vist i figurene 1 og 2, så er avstanden mellom gardinene av hvert par fortrinnsvis slik at en full lengde av gjenstand 48 vil gå klar av den første gardin, før den går gjennom den andre gardin. På samme måte så kan tre gardiner anvendes ved hver ende av ovnen (ikke vist) for å oppta gjenstander med forskjellig størrelse i den samme produksjonsstreng i den hensikt å opprettholde den ønskede atmosfære i ovnen. Et innløpsrør 19 fører inn i tilførselskammeret 21 for den fluidum-avgivende del 13 i hver av gardinenhetene (eksempelvis i en gardinenhet i enhetene 20 eller 40). Innløpsrøret 19 tilveiebringer komunikasjon fra en kilde 37 (ikke vist i figurene 2 eller 3) som kan være en gassflaske enhet inne-holdene nitrogen. Konstruksjonen av hver gardinenhet er slik at kanal 31,har motsatt anordnede sidevegger 16 (kun en sidevegg er vis i fig. 2) som er forenet med taket 17 og gulvet 18, i henhold til kjent teknikk. En pipe 29 utstrekker seg fra et kasselignende oppsamlingshus 14, hvilket hus 14 er forenet med taket 17 i en forhåndsbestemt plassering umiddelbart over den fluidumgardin-avgivende enhet 13,. slik som nærmere beskrevet i det senere.

Fig. 3 viser et sideriss, hovedsakelig i tverrsnitt, av en av gardinenhetene av gardinparet 20. Fig. 3A viser en annen utførelsesform av oppfinnelsen hvori et enkelt gardinsystem er bygget inn i en åpning 32a i en vegg 60. Et fluidum så som den inerte gass nitrogen tilføres fra kilden 37 (vist i fig. 3A, men ikke i fig. 3). Nitrogenet tilføres via røret 19 til tilførselskammeret 21 som tidligere beskrevet. Av-giverenheten 13, platene 22 og 23 utstrekker seg opp fra toppen av kammeret 21 gjennom hele høyden av avgiveren 13 opp til den horisontale plane overflate av bunnen av kanalen 31. Disse plater 22 og 23 er adskilt i en relativt liten av-stand for å konsentrere strømmen av fluidumet i en forhåndsbestemt laminær strømning (som vist med piler mellom platene 22 og 23). Gapdimensjonen mellom platene. 22 og 23 og likeledes bredden av åpningen 25 kan være 4,8 mm. Avstanden bør fortrinnsvis ikke vesentlig overstige 6,4 mm fravær av meget store tverrdimensjoner for kanalen. Fluidumet passerer °PP gjennom åpningen 25. (Platene 22 og 23 er indikert med stiplede linjer i fig. 2). Fluidumet (eksempelvis en inert gass så som nitrogen) strømmer ut som en laminær strøm gjennom åpningen 25 ved et forhåndsbestemt trykk. Den fortsetter gjennom transportøren 46 (på en type som gir minimal motstand mot oppad.rettede strømmer) mot den motsatte vegg (den øvre indre vegg) av kanal 31 og inn i et andre kammer 26. Det kasselignende hus 14 utstrekker seg oppad fra kanalen 31 og har et antall adskilte parallelle oppsamlingsfinner 27a, b, c festet ved deres motsatte sider til motstående innervegger 44 derav (ikke vist i fig. 3 eller 3A) og fiksert i en perpendikulær innretning til-støtende overflaten av taket 17 og på tvers av bevegelsesretningen for gjenstanden 48. Hver av oppsamlingsfinnene 27a, 27b, 27c har en meget tynn kant 28 rettet mot det indre av kanalen 31. Finnene 27a, 27b, 27c i kammeret 26 er anordnet for å motta fluidumstrømmen som kommer fra åpningen 25 og som forløper paralell med de mest sentrale finner 27a, 27b, slik som vist med piler i figurene 3 og 3A. Avstanden fra åpningen 25 til de tynne kanter 28 kan være så stor som 30 x gapdimensjonen (gapbredden) av bredden av åpningen 25 og likevel bibeholdes en laminær strøm med passende gass-strømningshastighet. Ved en medføring, når en gass anvendes som fluidum, vil en liten mengde av atmosfæren inne i både ovn 33 og kanalen 31 bli rettet parallelt med de ytterste finner 27c tilstøtende de ytterste vegger av huset 14, slik som vist med pilene i figurene 3 og 3A. Ytterligere vil all strømning av gass og atmosfæren skje forbi finnene og gjennom pipen 29 for oppsamling og fjernelse. De overfor beskrevne komponenter kan fremstilles av rustfritt stål eller annet egnet materiale.

Fig. 4 viser grafisk sammenligning av gassprofilen for en konvensjonell gardin med den ifølge oppfinnelsen, hvor hydrogen anvendes som den indre gassatmosfære i ovnen 3 3 og nitrogengass (holdt under trykk) anvendes som fluidum fra kilden 37 som virker i gardinene 20 og 40. Som det fremgår av den grafiske fremstilling vil for et ineffektivt gardin-arrangement i en hydrogenprofil som er lik en klokke-formet, kurve og som utstrekker seg fra de små triangler 52. Denne kurve representerer den sterkeste konsentrasjon av hydrogen nær midten av ovnen og en mindre konsentrasjon nær hver ende. I motsetning til denne gassprofilkurve er hydrogen-prof ilkurven for ovn forsynt med foreliggende oppfinnelse.

I denne kurve med de små kvadratiske symboler 56, indikeres det at konsentrasjonen av herdegassen hydrogen, forblir ganske høy, nesten 100% i det vesentlige fra den indre gardin av frontparret 20 til den indre gardin av det bakre per 40. Et sideriss av ovnssystemet forsynt med foreliggende oppfinnelse er vist i fig. 1 for lettere å forstå den grafiske fremstilling ifølge fig. 4 ved hjelp av symbolene 56.

Disse og andre variasjoner i detaljene av systemet kan utføres i henhold til oppfinnelsen som må forstås bredt og er definert av omfanget av de vedlagte krav.

Claims (7)

1. En fluidumbarrieregardin (20) ved en åpning (32) for å bibeholde separasjon av fluida på motsatte sider av barrieregardinen (20, 40) og samtidig tillater passasjer av gjenstander (48) gjennom åpningen (32), karakterisert ved at det omfatter: midler som definerer en åpningssone (32) gjennom hvilken gjenstander (48) kan passere, et fluidumgardinbarrieresystem (20, 40) som i det vesentlige forhindrer utveksling av fluida på tvers over åpningssonen (32), hvilket fluidumgardinbarrieresystem omfatter midler (37) for å tilføre fluidum til fluidumgardinbarriere-systemet (20, 40), fluidumstrømformende midler (13) som retter den tilførte fluidum-strøm i et konsentrert laminært ark i det vesentlige inne i sonen og fra en grense av sonen til den motsatte grense derav, mottaksanordninger (14) lokalisert på motsatte sider av den laminære fluidumformende anordning (13) for å motta en resulterende strøm og fluida båret med denne og inn-befattende fluida som ankommer ved mottakeranordningens (14) nærhet for å oppsamle og forårsake at fluidumet avgår fra åpningssonen (32) som en sammenhengende utstrømning, hvilken mottakende anordning innbefatter en åpning (26) som utstrekker seg på tvers av den motstående grense (25) av åpningssonen, hvilken åpning (26) er bredere i retning på tvers av åpningssonen (32) enn bredden av det laminære ark av fluidum som utføres fra den fluidumstrømfor-mende anordning (13), et kasselignende hus (14) som utstrekker seg fra åpningen (26) bort fra åpningssonen, og et antall adskilte finner (27 a, b, c) fast posisjonert i huset (14) og forsynt med tynne kanter (28) i det vesentlige koplanare med åpningen (26), hvilke finner (27 a, b, c) i det vesentlige er perpendikulære på bevegelsesretningen for gjenstander (48) gjennom sonen (32) og tjener til å separere fluidum som strømmer ut av åpningssonen (32) og inn i laminære strømningssegmenter.

2. Barrieregardin ifølge krav 1, karakterisert ved at den fluidumstrømdannende anordning (13) omfatter: en langstrakt smal åpning (25) i en første vegg (18) ved åpningssonen, og midler for å føre fluidumet til åpningen (25) gjennom et begrenset, smalt strømningsrom (22, 23) hvori fluidumet bringes til å strømme i en i det vesentlige laminær strøm når det nærmer seg åpningssonen (25).

3. Barrieregardin som beskrevet i krav 2, karakterisert ved at gapdimensjonen for den langstrakte, smale åpning (22, 23) er minst 1/30 av avstanden fra den første vegg (18) til den motstående vegg (17) .

4. Barrieregardin ifølge krav 3, karakterisert ved at barrieregardinen (20, 40) er innstallert i en vegg og definerer en passasje der i gjennom.

5. Apparat for å bibeholde separasjon mellom gasser inne i en ovn (33) og atmosfæren og som tillater at gjenstander (48) kan passere inn i ovnen (33) og ut av denne, karakterisert ved at det omfatter: et antall adskilte barrieregardinenheter (20, 40) lokalisert tilstøtende inngangen til ovnen (33) og et antall slike enheter (20, 40) lokalisert tilstøtende utløpet til ovnen (33) for å definere inngangs- og utløpssoner (32) gjennom hvilke gjenstander (48) passerer inn og ut av ovnen (33), og kanalmidler (31) mellom barrieregardinenhetene (20, 40) i hver av enhetene derav for å tilveiebringe en passasje inn i og en passasje ut av ovnen (33) , idet hver barriereenhet omfatter: fluidstrømformende midler (13) ved en grense av hver sone (32) for å rette den tilførte fluidumstrøm i form av et konsentrert laminært ark fullstendig over hver inngangs- og utgangssoné (32) og mot en motstående grense derav, mottakeranordning (14) plassert motsatt den fluidstrøm-dannende anordning (13) for å motta den resulterende strøm og fluida som medbæres i denne og bevirke at de fluida som ankommer i mottakeranordningens (14) nærhet til å bli oppsamlet sammen og bringes til å avgå fra åpningssonen (32) som en sammenhengende utstrømning, og midler (37) for tilføring av fluidum til hver av de fluidumstrømformende midler (13).

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at hver av de fluidum-strømformende midler (13) omfatter en smal langstrakt åpning (25) i en første vegg av sonen, hvilken åpning (25) er forbundet med midler for innføring av fluidum gjennom et begrenset tynt strømningsrom hvori fluidumet bringes til å strømme i en i det vesentlige laminær strøm som nærmer seg sonen.

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at hver mottakende anordning (14) omfatter en åpning (26) i en andre vegg (17) av sonen motstående åpningen i den første vegg (18), hvilken åpning (26) er plassert motstående til midler (13) for tilføring av fluidum og innretning av dette, et kasselignende hus (14) som strekker seg fra åpningen (26) , et antall adskilte finner (27 a, b, c) festet ved sine motsatte sider til motstående indre vegger (44) i huset (14) og er forsynt med tynne kanter (28) og er i det vesentlige koplanare med den andre veggen (17), hvilke finner (27 a, b, c) er anordnet i det vesentlige perpendikulært på bevegelsesretningen for gjenstander gjennom sonen (32) og tjener til å separere fluidum som strømmer ut av sonen til laminært strømmende segmenter, og fluidum utløpsmidler (29) som strekker seg fra et område av det kasselignende hus (14) motstående dets tilslutninger til den andre veggen (17).