PL70124Y1

PL70124Y1 - Oil mixer of the multi-chamber vacuum furnace with the quenching tank

Info

Publication number: PL70124Y1
Application number: PL124609U
Authority: PL
Inventors: Wiesław Fujak; Józef OLEJNIK; Józef Olejnik; Radosław Osiński; Marek Stankiewicz
Original assignee: Seco/Warwick Europe Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2018-07-31
Also published as: PL124609U1

Abstract

Mieszarka oleju wielokomorowego pieca próżniowego z wanną hartowniczą zasadniczo składa się z silnika elektrycznego i osadzonych na wale napędowym łopatek (9). Silnik elektryczny mieszarki (8) jest osadzony w jednościanowej, próżniowo-ciśnieniowej obudowie próżniowej (10), przy czym silnik ten, zabudowany w obrotowym uszczelnieniu próżniowo-ciśnieniowy (11) z mechanicznym kompaktowym uszczelniaczem dla zakresu obrotów znamionowych do 1800 obr./min. wału napędowego, ze znamionową temperaturą pracy uszczelnienia do 150°C i obrotowym uszczelnieniem dla ciśnień w zakresie 102 mbar do 2 bar, gdzie dla pełnego odizolowania objętości silnika od zmiennych ciśnień technologicznych komory chłodzenia jest zabudowane stałe podłączenie objętości silnika z zewnętrzną instalacją gazu obojętnego poprzez próżniowo-ciśnieniowy przewód (12), za pomocą którego ustalane jest stałe ciśnienie, korzystnie w zakresie +0,2 bar powyżej ciśnienia znamionowego komory chłodzenia nadciśnienia.The oil mixer of the multi-chamber vacuum furnace with quenching bath essentially consists of an electric motor and blades (9) mounted on the drive shaft. The electric motor of the mixer (8) is embedded in a single-wall, vacuum-pressure vacuum housing (10), the motor being built in a rotary vacuum-pressure seal (11) with a mechanical compact seal for the rated speed range up to 1800 rpm. drive shaft, with a rated operating temperature of the seal up to 150 ° C and a rotary seal for pressures in the range of 102 mbar to 2 bar, where for full isolation of the engine volume from the variable technological pressures of the cooling chamber, there is a permanent connection of the engine volume with an external inert gas installation through vacuum a pressure line (12) by means of which a constant pressure is established, preferably in the range of +0.2 bar above the rated pressure of the overpressure cooling chamber.

Description

Opis wzoruPattern description

Przedmiotem wzoru użytkowego jest mieszarka oleju wielokomorowego pieca próżniowego z wanną hartowniczą.The subject of the utility model is the oil mixer of a multi-chamber vacuum furnace with a quenching bath.

Znane są wielokomorowe piece próżniowe z wbudowaną wanną hartowniczą przystosowane do hartowania olejowego np. materiałów narzędziowych, części ze stali do ulepszania cieplnego np. HSLA i części po nawęglaniu próżniowym LPC, gdzie w momencie zanurzenia wsadu zawierającego te części w oleju hartowniczym w celu uzyskania równomiernego hartowania zawsze zabudowane są w tej wannie hartowniczej odpowiednie mieszarki oleju oraz odpowiednie kierownice, zapewniające napływ cyrkulującego oleju hartowniczego, korzystnie od dołu wsadu. Mieszarki oleju, zabudowane w odpowiednich kanałach, wyposażone są w napędzające je silniki zabudowane bądź wewnątrz przestrzeni próżniowej powyżej lustra oleju hartowniczego bądź na zewnątrz obudowy próżniowej, także korzystnie powyżej lustra oleju hartowniczego. Mieszarki z silnikami zabudowanymi wewnątrz obudowy próżniowej muszą być przystosowane do pracy w zakresie ciśnień od próżni do np. 1500 mbar oraz w temperaturach nad lustrem oleju hartowniczego do np. 200°C. Stosowane są tu dodatkowe środki techniczne zabudowy i chłodzenia silnika w postaci np. dodatkowych obudów lub kierownic chłodzone wodą, a w przypadku niekorzystnych ciśnień również blokady pracy silnika np. przy zagazowaniu komór próżniowych w zakresie ciśnień wyładowań jarzeniowych rzędu kilku mbar, przy czym zawsze wymaga się stosowania silników z izolacją klasy H i z napięciem zasilania maks. 3 x 220 V. Rozwiązania te nie są całkowicie skuteczne, szczególnie w krytycznej fazie zanurzenia wsadu do oleju i zagazowania komory próżniowej, a sterowanie silnikami jest przy tym utrudnione i skomplikowane. Rozwiązaniem eliminującym te problemy jest umieszczenie silników napędu mieszarek na zewnątrz obudowy próżniowej, z zastosowaniem próżniowo-obrotowych uszczelnień wałów tych mieszarek. Uszczelnienia takie są jednak zawodne w eksploatacji, a zabudowa takich mieszarek z silnikami umieszczonymi na zewnątrz wymaga zapewnienia miejsca serwisowego w obszarze ścian bocznych obudowy komory chłodzenia, co utrudnia budowę kompaktowych pieców i ich instalacji.Known are multi-chamber vacuum furnaces with an integrated quenching bath, suitable for oil quenching, e.g. tool materials, parts made of steel for quenching, e.g. HSLA and parts after vacuum carburizing LPC, where, when the charge containing these parts is immersed in quenching oil, in order to achieve uniform quenching there are always installed in this quenching bath appropriate oil mixers and appropriate guides, ensuring the inflow of circulating quenching oil, preferably from the bottom of the charge. Oil mixers, installed in appropriate channels, are equipped with driving motors built either inside the vacuum space above the quenching oil level or outside the vacuum housing, also preferably above the quenching oil level. Mixers with motors built inside a vacuum housing must be adapted to work in the pressure range from vacuum to e.g. 1500 mbar and at temperatures above the quenching oil surface up to e.g. 200 ° C. Additional technical measures for the installation and cooling of the engine are used here, e.g. additional casings or water-cooled blades, and in the event of unfavorable pressures also blocking the engine operation, e.g. when gassing vacuum chambers in the range of glow discharge pressures of a few mbar, but the use of Class H insulation motors and a supply voltage of max. 3 x 220 V. These solutions are not fully effective, especially in the critical phase of immersion of the charge into the oil and gasification of the vacuum chamber, and the control of the motors is difficult and complicated. A solution that eliminates these problems is to place the mixer drive motors outside the vacuum housing, using vacuum-rotary seals of the shafts of these mixers. However, such seals are unreliable in service, and the installation of such mixers with motors located outside requires a service space in the area of the side walls of the cooling chamber casing, which makes the construction of compact furnaces and their installation difficult.

Celem wzoru użytkowego jest nowa, alternatywna i udoskonalona konstrukcja mieszarek oleju w wielokomorowych piecach próżniowych z zabudowaną hartowniczą wanną olejową.The purpose of the utility model is a new, alternative and improved design of oil mixers in multi-chamber vacuum furnaces with a built-in oil quench bath.

Istota mieszarki według wzoru użytkowego polega na tym, że silnik elektryczny mieszarki jest usytuowany w obudowie próżniowo-ciśnieniowej, w której dnie jest osadzone obrotowe uszczelnienie próżniowo-ciśnieniowe wału napędowego silnika elektrycznego z łopatkami mieszarki, a ponadto obudowa próżniowo-ciśnieniowa jest wyposażona w przewód próżniowo-ciśnieniowy, który jest osadzony w górnej pokrywie obudowy próżniowo-ciśnieniowej, z kolei silnik elektryczny mieszarki jest wyposażony w rolki toczne, rozmieszczone po obu stronach jego osi pionowej, przy czym pierwsza para rolek jest zamocowana w dolnej części korpusu silnika, zaś druga na stelażu górnej pokrywy tego korpusu, a ponadto na stelażu tym jest także zamocowany uchwyt.The essence of the mixer according to the utility model is that the electric motor of the mixer is located in a vacuum-pressure housing, in the bottom of which a rotary vacuum-pressure seal of the electric motor drive shaft with the mixer blades is embedded, and the vacuum-pressure housing is equipped with a vacuum conduit -pressure, which is embedded in the upper cover of the vacuum-pressure housing, while the electric motor of the mixer is equipped with roller rollers arranged on both sides of its vertical axis, the first pair of rollers being mounted on the lower part of the motor body, and the second on the frame the upper cover of this body, and a handle is also mounted on the rack.

Zasadniczą zaletą takiej konstrukcji jest możliwość pracy mieszarki ze znamionowymi parametrami w czasie procesu hartowania w wielokomorowych piecach próżniowych z zabudowaną wanną hartowniczą, szczególnie w fazie transportu wsadu w próżni i w fazie zanurzania w oleju hartowniczym pod zmiennym ciśnieniem, w zakresie od próżni do znamionowego ciśnienia hartowania. Dodatkową zaletą kompaktowej konstrukcji mieszarki jest łatwość wprowadzenia jej w miejsce posadowienia eksploatacyjnego w tunelu recyrkulacji oleju podczas prac montażowych i serwisowych. Kolejną zaletą konstrukcji wyposażonej w jednościankową obudowę próżniowo-ciśnieniową jest bezpośrednie chłodzenie silnika przez olej hartowniczy, cyrkulujący na zewnątrz tej obudowy, a dzięki zabudowanemu uszczelnieniu na wale silnika możliwe jest utrzymywanie wewnątrz obudowy silnika stałego ciśnienia gazu ochronnego, co przy ewentualnym rozszczelnieniu nie spowoduje utlenienia hartowanego wsadu.The main advantage of this design is the ability to operate the mixer with rated parameters during the hardening process in multi-chamber vacuum furnaces with a built-in quenching bath, especially in the phase of charge transport under vacuum and in the phase of immersion in quenching oil under variable pressure, in the range from vacuum to rated hardening pressure. An additional advantage of the compact construction of the mixer is the ease of introducing it in the place of operational foundation in the oil recirculation tunnel during assembly and service works. Another advantage of the design equipped with a single-wall vacuum-pressure casing is direct cooling of the engine by quenching oil, circulating outside the casing, and thanks to the built-in seal on the motor shaft, it is possible to maintain a constant pressure of protective gas inside the motor casing, which, in the event of possible unsealing, will not oxidize the hardened charge.

Wzór użytkowy został bliżej objaśniony na rysunku, którego poszczególne figury przedstawiają: fig. 1 - przekrój poprzeczny komory pieca z wewnętrzną wanną hartowniczą z zabudowanymi mieszarkami, fig. 2 - przekrój wzdłużny silnika mieszarki, fig. 3 - widok mieszarki oleju hartowniczego z zawieszeniem tej mieszarki w prowadnicach, gdzie fig. 3a przedstawia widok wzdłużny, fig. 3b - przekrój poprzeczny z widokiem umiejscowienia rolek prowadzących, oraz fig. 4 - etapy wprowadzenia montażowego mieszarki na miejsce posadowienia.The utility model is explained in more detail in the drawing, the individual figures of which are shown: Fig. 1 - cross-section of the furnace chamber with an internal quenching bath with built-in mixers, Fig. 2 - longitudinal section of the mixer motor, Fig. 3 - view of the quenching oil mixer with suspension of the mixer in guides, where Fig. 3a shows a longitudinal view, Fig. 3b - a cross-section with a view of the location of the guide rollers, and Fig. 4 - stages of introducing the assembly mixer to the installation site.

Komora pieca z olejową wanną hartowniczą przedstawiona na fig. 1 składa się z obudowy próżniowo-ciśnieniowej 1, w której w dolnej części umieszczona jest wanna hartownicza wypełniona olejem hartowniczym 2. W obudowie tej zabudowany jest mechanizm transportu poziomego 3 umożliwiający przemieszczanie wsadu 4 do komory grzejnej pieca w celu jego nagrzewania, a następnie przemieszczanie go po nagrzaniu z komory grzejnej do komory chłodzenia nad lustro oleju hartowniczego. Po wycofaniu wsadu mechanizmem transportu 3 z wsadem jest on opuszczany do wanny hartowniczej do pozycji 3 za pomocą mechanizmu transportu pionowego 5. Z jednej i drugiej strony pro-stopadłościennego wsadu 4 zabudowano kanały/dyfuzory 6 cyrkulacji oleju hartowniczego z kanałami wlotu oleju 7. W kanałach wlotowych umieszczono symetrycznie łopatki 9 mieszarek 8 oleju hartowniczego.The furnace chamber with an oil quenching bath shown in Fig. 1 consists of a vacuum-pressure housing 1, in which a quenching bath filled with quenching oil 2 is placed in the lower part. The casing is equipped with a horizontal transport mechanism 3 enabling the charge 4 to be moved to the heating chamber the furnace to heat it, and then after heating it is moved from the heating chamber to the cooling chamber above the quenching oil mirror. After the charge is withdrawn by the transport mechanism 3 with the charge, it is lowered into the quenching bath to position 3 by means of the vertical transport mechanism 5. On both sides of the rectangular charge 4, there are channels / diffusers 6 for quenching oil circulation with oil inlet channels 7. In the channels blades 9 of the mixers 8 of quenching oil are symmetrically placed in the inlet ports.

Na fig. 2 przedstawiono konstrukcję mieszarki 8, gdzie w jednościankowej obudowie próżniowo--ciśnieniowej 10 zabudowano silnik elektryczny, na wale którego zabudowano bezpośrednio łopatki 9 mieszarki 8. Na wale silnika zabudowano także mechaniczne kompaktowe uszczelnienie próżniowo--ciśnieniowe 11, przystosowane do pracy w zakresie temperatur do np. 150°C, szybkości obrotowej silnika do 1800 obr./min i różnicy ciśnień typowej dla zakresu pracy obudowy wanny hartowniczej. Obudowa silnika połączona jest próżniowo-ciśnieniowym przewodem 12, który zawiera przewody zasilania elektrycznego i jest połączony z zewnętrzną instalacją gazu obojętnego; ciśnienie tego gazu jest ustawione nieznacznie powyżej maksymalnych ciśnień gazu chłodzącego w czasie chłodzenia, korzystnie np. +0,2 bar.Fig. 2 shows the construction of the mixer 8, where an electric motor is installed in a single-wall vacuum-pressure casing 10, on the shaft of which blades 9 of the mixer 8 are mounted. The motor shaft also has a compact mechanical vacuum-pressure seal 11, adapted to work in temperature range up to e.g. 150 ° C, engine speed up to 1800 rpm and differential pressure typical for the operating range of the quenching bath housing. The engine casing is connected by a vacuum-pressure conduit 12 which contains electric power lines and is connected to an external inert gas line; the pressure of this gas is set slightly above the maximum pressures of the cooling gas during cooling, preferably e.g. +0.2 bar.

Na fig. 3a i 3b pokazano sposób zawieszenia silnika w komorze hartowniczej. Silnik mieszarki mocowany jest nad wlotem tunelu z wykorzystaniem prowadnic 13 umieszczonych z dwóch stron silnika, gdzie silnik w tych prowadnicach zawieszony jest z użyciem rolek tocznych dolnych 14a i górnych 14b.Figures 3a and 3b show how the engine is suspended in the quenching chamber. The mixer motor is mounted above the tunnel inlet by means of guides 13 located on both sides of the engine, where the motor in these guides is suspended by lower 14a and upper 14b rollers.

Fig. 4 pokazuje sposób wprowadzenia silnika mieszarki z obszaru przestrzeni wsadu nad lustrem oleju do objętości oleju z wykorzystaniem uchwytu 15. Po wprowadzeniu silnika dolnymi rolkami umieszczonymi w dolnej części silnika do prowadnic 13, przesuwa się go w położenie nad kanałem wlotowym, w którym następuje zaaretowanie silnika i zamocowanie eksploatacyjne śrubą 16.Fig. 4 shows the way of introducing the mixer motor from the area of the charge space above the oil mirror into the oil volume by means of the handle 15. After the motor has been introduced with the lower rollers located in the lower part of the motor into the guides 13, it is moved to a position above the inlet channel where the feeding takes place motor and service fixing with bolt 16.

Działanie pieca z zabudowanymi mieszarkami jest następujące. W celu montażu mieszarki (mieszarek) należy wprowadzić mieszarkę przednimi dolnymi rolkami 14a w górną część prowadnic 13 i dalej, po przesunięciu, wprowadzić w prowadnice rolki górne 14b i opuścić mieszarkę do pozycji eksploatacyjnej, w której zostaje ona zaaretowana za pomocą zabezpieczenia 16. Następnie następuje podłączenie zasilania elektrycznego oraz gazowego do instalacji zewnętrznych. Połączenia te znajdują się zawsze powyżej poziomu oleju hartowniczego, co pozwala prowadzić montaż i ewentualny demontaż ze znamionowym poziomem oleju hartowniczego. Wymiar mieszarki przed operacją wprowadzania do prowadnic 13 jest zawsze mniejszy od wymiaru poprzecznego komory wsadu a) na rysunku fig. 1, co ułatwia operację montażu mieszarki nawet przez jednego montażystę czy pracownika serwisu. Praca mieszarek w cyklu pracy pieca, tj. w czasie wyładunku wsadu z komory grzejnej do komory chłodzenia i dalej przy opuszczeniu tego wsadu do wanny hartowniczej, przy ciśnieniach nad lustrem oleju zmiennych w zakresie od próżni w czasie przeładunku do nadciśnienia gazu obojętnego np. do 0,5 bar w czasie hartowania, odbywa się zawsze z wykorzystaniem znamionowych obrotów łopatek 9 mieszarki 8 i cyrkulacji oleju hartowniczego. Takie rozwiązanie konstrukcyjne mieszarek zapewnia możliwość pracy silników mieszarek w każdym czasie, tj. zarówno w czasie próżniowego przeładunku wsadu, jak i w czasie próżniowo-ciśnieniowego zanurzania go w oleju hartowniczym. W tym czasie komora obudowy silnika jest napełniana gazem obojętnym z ciśnieniem regulowanym na poziomie np. +0,2 bar w stosunku do znamionowego nadciśnienia komory wanny hartowniczej, a kompaktowe uszczelnienie próżniowo-ciśnieniowe 11, przy obrotach silnika mieszarek do 1800 obr./min, zabezpiecza znamionową wydajność układu cyrkulacji oleju hartowniczego, a tym samym potrzeby technologii obróbki cieplnej wsadów wymagających modulacji ciśnienia nad lustrem oleju w zakresie od próżni do nadciśnienia bez ograniczeń.The operation of the furnace with built-in mixers is as follows. In order to assemble the mixer (s), insert the mixer with the lower front rollers 14a into the upper part of the guides 13 and then, after shifting, insert the upper rollers 14b into the guides and lower the mixer to the operating position, in which it is greased by means of the protection 16. Then electric and gas connection to external installations. These connections are always above the quenching oil level, which allows for assembly and possible disassembly with the rated quenching oil level. The dimensions of the mixer before the operation of introducing into the guides 13 is always smaller than the transverse dimension of the charge chamber a) in Fig. 1, which facilitates the operation of assembling the mixer even by one installer or service worker. Operation of the mixers in the furnace operation cycle, i.e. during the discharge of the charge from the heating chamber to the cooling chamber and then when leaving the charge into the quenching bath, with pressures above the oil level varying from vacuum during reloading to overpressure of inert gas, e.g. up to 0 , 5 bar during quenching, always takes place with the use of the rated speed of the blades 9 of the mixer 8 and the circulation of the quenching oil. Such a design of the mixers enables the mixer motors to work at any time, i.e. both during vacuum loading of the charge and during vacuum-pressure immersion in quenching oil. During this time, the engine housing chamber is filled with an inert gas with a pressure regulated at the level of e.g. +0.2 bar in relation to the rated overpressure of the quenching bath chamber, and the compact vacuum-pressure seal 11, at the engine speed of the mixers up to 1800 rpm, secures the rated efficiency of the quenching oil circulation system, and thus the need for charge heat treatment technologies that require modulation of pressure above the oil level in the range from vacuum to overpressure without restrictions.

Claims

Protective disclaimer

1. Oil mixer of a multi-chamber vacuum furnace with a quenching bath, consisting of an electric motor and blades mounted on the drive shaft, characterized in that the electric motor of the mixer (8) is located in a vacuum-pressure housing (10), in which the bottom is rotatable vacuum-pressure seal (11) of the electric motor drive shaft with blades (9) of the mixer (8), and in addition, the vacuum-pressure housing (10) is equipped with a vacuum-pressure conduit (12), which is embedded in the upper cover of the vacuum housing pressure (10), while the electric motor of the mixer (8) is equipped with rollers (14) arranged on both sides of its vertical axis, the first pair of rollers (14a) being mounted in the lower part of the motor body, and the second (14b) ) on the frame of the upper cover of this body, and furthermore, a handle (15) is mounted on the frame.