DE202008010215U1

DE202008010215U1 - Industrieofen wie Mehrkammer-Vakuumofen, insbesondere Zweikammer-Vakuumofen zur Wärmebehandlung von Chargen metallischer Werkstücke

Info

Publication number: DE202008010215U1
Application number: DE202008010215U
Authority: DE
Original assignee: Ipsen International GmbH
Current assignee: Ipsen International GmbH
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2018-08-01
Also published as: WO2010012270A1

Abstract

Industrieofen mit mehreren Kammern, insbesondere Zweikammer-Vakuumofen zur Wärmebehandlung von Chargen (3.1) metallischer Werkstücke, aufweisend mindestens je eine Heizkammer (1.1) und eine Abschreckkammer (1.2), eine Kühleinrichtung (1.2.1) sowie eine Transporteinrichtung gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
a) Die Heizkammer und die Abschreckkammer sind in einem Gehäuse (1) integriert mit einer die Heizkammer (1.1) von der Abschreckkammer (1.2) räumlich trennenden hochdruckfesten Trennwand (1.3) mit Chargenöffnung (1.4) für den Transport der Charge (3.1),
b) eine die Chargenöffnung (1.4) abdichtende und horizontal verfahrbare Trenntür (2), die im abgedichteten Zustand die Heizkammer (1.1) von der Abschreckkammer (1.2) vakuum- und hochdruckfest trennt,
c) ein in der Abschreckkammer (1.2) angeordnetes horizontal verfahrbares Chargentransportsystem (3) für den wechselseitigen Transport der Charge (3.1) zwischen Abschreckkammer (1.2) und Heizkammer (1.1) und
d) ein in der Heizkammer (1.1) angeordnetes Chargenherdsystem (4), wobei
e) das Chargenherdsystem (4) der Heizkammer (1.1) und das Chargentransportsystem (3) Abschreckkammer (1.2) Mittel...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Industrieofen wie Mehrkammer-Vakuumofen, insbesondere Zweikammer-Vakuumofen zur Wärmebehandlung von Chargen metallischer Werkstücke mit Heizkammer und Abschreckkammer sowie Transporteinrichtung für die Charge.
Stand der Technik
Es sind allgemein Industrieöfen sowohl als Einkammer- und auch als Mehrkammer-Vakuumöfen zur Wärmebehandlung von Chargen metallischer Werkstücke, so zum Härten aller Arten von Stahlteilen bekannt, wobei letztere Gattung einen Heizbereich wie mindestens eine Heizkammer und einen Kühlbereich wie mindestens eine Abschreckkammer umfaßt.
Zum Transport der Charge zwischen Heizkammer Abschreckkammer ist in der Regel eine Transporteinrichtung vorgesehen.
Bei dieser Gattung von Industrieöfen weist der Heizbereich eine Heizeinrichtung zur Wärmebehandlung der Charge auf, und der Kühlbereich umfaßt für die Abschreckung der wärmebehandelten Charge einen über einen Wärmetauscher geführten Kühlgaskreislauf.
Derartige Industrieöfen wurden u. a. gemäß DE-OS 26 08 850 , DE OS-28 44 843 , DE 34 05 244 C1 weiterentwickelt, wobei schon hauptsächlich Lösungen zur optimalen Anpassung der Anströmverhältnisse der jeweils abzukühlenden Charge an deren Gegebenheiten oder auch zur optimalen Verteilung des Kühlgasstromes im Vordergrund standen.
Unter Zugrundelegung einer bewährten Ausführung gemäß der DE 34 05 244 C1 ist festzustellen, daß bei diesen Industrieöfen zwischen der Heizkammer und der Abschreckkammer keine Gas- und Drucktrennung besteht, so daß in der Praxis auftretende Verunreinigungen einer Heizkammer oder Abschreckkammer die jeweils andere Kammer nachteilig beeinflussen, die Heizkammer für Hochdruck ausgelegt sein muß und relativ viel Kühlgas verbraucht wird.
Mit Ausblick auf eine andere Gattung von Industrieöfen mit zwei verschiedenen Gehäuseteilen, wie z. B. entsprechend der US 20070172786 A1 , scheinen besagte Nachteile durch ein Normal- und ein Unterdruck- und Überdruckteil lösbar zu sein. Jedoch sind dann ein kostenaufwendiger hochdruckfester Türkasten, ein aufwendiges hydraulisches oder pneumatisches Türhebesystem und dafür zusätzliche Mittel zur Realisierung der Anpreßdrücke erforderlich.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Industrieofen wie Mehrkammer-Vakuumofen, zur Wärmebehandlung von Chargen metallischer Werkstücke, umfassend mindestens je eine Heizkammer und eine Abschreckkammer, eine Kühleinrichtung sowie eine Transporteinrichtung, zu schaffen, bei dem die für die Abschreckung benötigte Kühlgasmenge reduziert und die auf die Charge wirkende Abschreckintensität in der Abschreckkammer verbessert wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

a) Heizkammer und Abschreckkammer nicht wie bisher in mehreren, sondern nur in einem Gehäuse integriert sind mit einer die Heizkammer von der Abschreckkammer räumlich trennenden hochdruckfesten Trennwand mit Chargenöffnung für den Transport der Charge,
b) die Chargenöffnung durch eine horizontal verfahrbare Trenntür abgedichtet ist, die im abgedichteten Zustand die Heizkammer von der Abschreckkammer vakuum- und hochdruckfest trennt,
c) in der Abschreckkammer ein horizontal verfahrbares Chargentransportsystem für den wechselseitigen Transport der Charge zwischen Abschreckkammer und Heizkammer angeordnet ist und
d) in der Heizkammer sich ein Chargenherdsystem befindet, wobei

Bei diesem erfindungsgemäßen Industrieofen werden der Austrag von Verunreinigungen einer Heizkammer oder Abschreckkammer zur jeweils anderen Kammer vermieden, eine vollständige Gas-, Vakuum- und Hochdrucktrennung gewährleistet und der Kühlgasverbrauch reduziert. Konstruktiv wird ein üblicher Türkasten eingespart, und es werden einfache Mittel zur Realisierung der Abdichtung der getrennten Bereiche eingesetzt.
Die korrespondierenden Mittel zur Übergabe/Übernahme der Charge sind in erfindungsgemäßer Ausbildung

a) am Chargentransportsystem horizontal verfahrbar angeordnete, die Charge aufnehmende und mit dem Chargenherdsystem korrespondierende Ladegabeln und
b) am Chargenherdsystem verfahrbare Chargenstützen.

Dabei nehmen die Chargenstützen während der Wärmebehandlung die Charge auf. Im Zuge der Übergabe/Übernahme der Charge sind die Chargenstützen entlastet und die Charge liegt auf den Ladegabeln des Chargentransportsystems.
Entscheidend bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Industrieofens ist, daß die jeweils möglichen konstruktiven Varianten – u. a. einerseits mit den Ladegabeln oder gleichwirkenden Mitteln des Chargentransportsystems und andererseits mit den Chargenstützen am Chargenherdsystem – folgende Funktionsabläufe oder Situationen sowohl in der Heizkammer als auch in der Abschreckkammer sichern:

– Während der Übergabe der Charge zum Chargenherdsystem sind die Ladegabeln oder gleichwirkenden Mittel mit der Charge belastet und ohne Kontakt zum Chargenherdsystem, die Chargenöffnung ist frei,
– während der Übergabe der Charge zum Chargenherdsystem ist dieses von der Charge entlastet und nach der Übergabe der Charge ist diese abgestützt, die Ladegabeln sind frei zurückfahrbar,
– während der Wärmebehandlung der Charge ist die Chargenöffnung durch die Trenntür abgedichtet und die Charge auf den Chargenstützen oder gleichwirkenden Mitteln abgestützt, wobei die Ladegabeln in der Abschreckkammer zurückgefahren sind,
– nach der Wärmebehandlung der Charge ist die Chargenöffnung frei, die Ladegabeln sind in die Heizkammer eingefahren, die Chargenstützen entlastet, die Ladegabeln übernehmen die Charge zum Transport in die Abschreckkammer,
– während der Abschreckung (Kühlung) der Charge ist die Chargenöffnung durch die Trenntür abgedichtet und die Charge auf den Ladegabeln gelagert.

Somit lassen sich die korrespondierenden Mittel zur Übergabe/Übernahme der Charge derart gestalten, daß die Ladegabeln während der Übergabe der Charge in die Heizkammer kontaktlos zwischen die Chargenstützen vorgefahren sind, die Charge mit den belasteten Chargenstützen somit übernommen ist und während der Wärmebehandlung auf diesen lagert, wobei die Ladegabeln in die Abschreckkammer zurückgefahren sind, und nach der Wärmebehandlung der Charge die Ladegabeln wiederum vorgefahren sind, wonach die Charge durch Entlastung der Chargenstützen auf den Ladegabeln zur Rückfahrt in die Abschreckkammer liegt.
Optional kann eine aus der Mittelachse des Gehäuses 1 gerückte, exzentrische Anordnung des Chargentransportsystems 3, der Chargenöffnung 1.4 und des Chargenherdsystems 4 die Erfindung im Hinblick auf die zu lösende Aufgabenstellung vervollkommnen. Auf diese Weise wird ein besonders geringes Volumen der Abschreckkammer erreicht.
Der Erfindungsgedanke dieser neuartigen Kombination ist auch auf ein Industrieofensystem übertragbar, bei dem mehrere Kammern wie z. B. Abschreckkammem wechselseitig zu bedienen sind.
Funktionell wird die bei dem derart neu und erfindungsgemäß kombiwerten Industrieofen erreichte verbesserte Abschreckintensität dadurch unterstützt, daß die Kühleinrichtung ein das Kühlgas auf die Charge führendes Kühlgasleitsystem umfaßt.
Funktionell verschmilzt diese neue Kombination aus zum Teil für sich bekannten Einzelmerkmalen – neben den erreichten baulichen und mechanischen Vorteilen – zu einer neuen und einheitlichen Wirkung im Hinblick auf die verbesserte Abschreckintensität durch solche Maßnahmen, wie

• kurze Strömungswege,
• geringe Druckverluste,
• keine den Strömungsweg blockierende Elemente des Chargentransports.

So entfallt durch den Wegfall des bisherigen Türkastens und klein bauender Türöffnung toter Raum, damit werden der zu spülende/zu flutende Raum geringer, der Kühlgasverbrauch gesenkt und schließlich eine weitaus effektivere Kühlung in Verbindung mit günstigeren Strömungsverhältnissen erzielt.
Diese erfindungsgemäße Wirkung zeitigt außerdem noch den Effekt, daß die Heizkammer im Wesentlichen stets auf Betriebstemperatur gehalten werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Zeichnungen zeigen eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Industrieofens als Zweikammer-Vakuumofen, und zwar
1 in einem Längsschnitt der Seitenansicht,
2 in einem Längsschnitt der Draufsicht und
3 in einem Querschnitt der Seitenansicht.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Bei der Erläuterung des folgenden Ausführungsbeispiels wird nur auf die erfindungswesentlichen Zusammenhänge eingegangen, ohne die für den Fachmann geläufigen wärmetechnologischen Abläufe abzuhandeln und die konstruktiven Einzelheiten eines gattungsgemäßen Industrieofens darzustellen.
Aus den 1 bis 3 ist ein Industrieofen zu entnehmen, der ein Gehäuse 1, eine Heizkammer 1.1 und eine Abschreckkammer 1.2, ausgeführt als so genannte Hochdruck-Gasabschreckkammer, eine Kühleinrichtung 1.2.1 sowie eine Transporteinrichtung, letztere erfindungsgemäß ausgeführt als in der Abschreckkammer 1.2 angeordnetes horizontal verfahrbares Chargentransportsystem 3 und in der Heizkammer 1.1 angeordnetes Chargenherdsystem 4, umfaßt. Das Chargenherdsystem 4 ist in diesem Beispiel als Hubsystem mit Chargenstützen 4.1 ausgeführt, wobei andere als vertikal verfahrbare Systeme denkbar sind.
Das Gehäuse 1 ist mit einer, in dessen Querschnitt die Heizkammer 1.1 von der Abschreckkammer 1.2 räumlich trennender hochdruckfester Trennwand 1.3 ausgebildet, die mit einer Chargenöffnung 1.4 für den Transport der Charge 3.1 versehen ist.
Die Chargenöffnung 1.4 ist mit einer abdichtenden und horizontal verfahrbaren Trenntür 2 ausgestattet, die im abgedichteten Zustand die Heizkammer 1.1 von der Abschreckkammer 1.2 vakuum- und hochdruckfest trennt. Die konstruktive Ausgestaltung und Funktion der Trenntür 2 nach der Lehre entsprechend DE 20 2005 012 487 U ist zwar ein bekanntes, jedoch wesentliches Kombinationsmerkmal, welches allein schon die Einsparung eines aufwendigen Türkastens (mit dem eingangs erwähnten aufwendigen hydraulischen oder pneumatischen Türhebesystem und Mitteln zur Realisierung der Anpreßdrücke) sichert.
Die 2 und 3 zeigen in diesem Beispiel eine aus der Mittelachse des Gehäuses 1 gerückte, exzentrische Anordnung des Chargentransportsystems 3, der Chargenöffnung 1.4 und Chargenherdsystems 4, und zwar aus folgenden, dem Ziel der Erfindung – die Erhöhung der Abschreckintensität – dienenden Gründen:

1. Es ist denkbar, die Chargenöffnung 1.4 auch zentrisch anzuordnen, jedoch dann mehr Raum und ein größer bauendes Gehäuse 1 für die horizontal verfahrbare Trenntür 2 gemäß DE 20 2005 012 487 U1 in Anspruch nehmen zu müssen.
2. Dieser Nachteil würde der erfinderischen Aufgabe zuwider laufen, weshalb auch die Anordnung des Chargentransportsystems 3 und Chargenherdsystems 4 der exzentrischen Anordnung der Chargenöffnung 1.4 folgt, wodurch eine die erhöhte Abschreckintensität unterstützende Maßnahme u. a. infolge optimierter Strömungswege bei reduzierter Kühlgasmenge realisierbar wird.

In der Abschreckkammer 1.2 ist das horizontal verfahrbare Chargentransportsystem 3 für den wechselseitigen Transport der Charge 3.1 zwischen Abschreckkammer 1.2 und Heizkammer 1.1 angeordnet, welches mit dem in der Heizkammer 1.1 angeordneten Chargenherdsystem 4 zur Übergabe/Übernahme der Charge 3.1 korrespondiert.
Vor dem Beginn der Wärmebehandlung wird das Chargentransportsystem 3 in der Abschreckkammer 1.2 über eine nicht bezeichnete geöffnete Tür an einer (in der Zeichnung rechten) Stirnseite des Gehäuses 1 mit der Charge beladen.
Somit ist die Charge 3.1 auf das horizontal verfahrbare Chargentransportsystem 3 mit Ladegabeln 3.2 in der Abschreckkammer 1.2 abgelegt, die Tür an der Stirnseite des Gehäuses 1 wird geschlossen. Nach Evakuieren der Abschreckkammer wird die Trenntür 2 weggefahren und damit ist die Chargenöffnung 1.4 frei.
Die Ladegabeln 3.2 mit der Charge 3.1 sind während der Übergabe in die Heizkammer 1.1 kontaktlos zwischen die Chargenstützen 4.1 vorgefahren. Die Charge 3.1 wird mit den – in diesem Beispiel hochgefahrenen – Chargenstützen 4.1 übernommen und lagert während der Wärmebehandlung auf denselben. Die Ladegabeln 3.2 werden danach in die Abschreckkammer 1.2 leer zurückgefahren. Die Chargenöffnung 1.4 wird dann durch die Trenntür 2 geschlossen. Nach Ende der Wärmebehandlung der Charge 3.1 in der Heizkammer 1.1 wird die Trenntür 2 geöffnet, werden die Ladegabeln 3.2 leer vorgefahren, wobei die Charge 3.1 durch in diesem Beispiel Absenkung der Chargenstützen 4.1 auf die Ladegabeln 3.2 übernommen und in die Abschreckkammer 1.2 zurückgefahren und die Trenntür 2 vor Beginn der Abschreckung (Abkühlung) geschlossen wird.
Die durch diese Ausbildung erreichte intensivere Abschreckung kann durch ein Kühlgasleitsystem 1.2.2 funktionell unterstützt werden. Aus der 3 ist ersichtlich, wie die Kühleinrichtung 1.2.1 als das, das Kühlgas auf die Charge 3.1 richtendes Kühlgasleitsystem 1.2.2 prinzipiell ausgeführt sein kann.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die durch die Erfindung erreichbaren baulichen und besonders funktionellen Vorteile ermöglichen sowohl eine technologisch einfachere Herstellung als auch wegen der anwenderorientierten Wirkungen, wie der gesenkte Kühlgasverbrauch und die effektivere Kühlung infolge der günstigeren Strömungsverhältnisse, einen wirtschaftlicheren Ofenbetrieb.

1: Gehäuse
1.1: Heizkammer
1.2: Abschreckkammer
1.2.1: Kühleinrichtung
1.2.2: Kühlgasleitsystem
1.3: Trennwand
1.4: Chargenöffnung
2: verfahrbare Tür
3: Chargentransportsystem
3.1: Charge
3.2: Ladegabeln
4: Chargenherdsystem
4.1: Chargenstützen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2608850 [0005]
- DE 2844843 [0005]
- DE 3405244 C1 [0005, 0006]
- US 20070172786 A1 [0007]
- DE 202005012487 [0028]
- DE 202005012487 U1 [0029]

Claims

Industrieofen mit mehreren Kammern, insbesondere Zweikammer-Vakuumofen zur Wärmebehandlung von Chargen (3.1) metallischer Werkstücke, aufweisend mindestens je eine Heizkammer (1.1) und eine Abschreckkammer (1.2), eine Kühleinrichtung (1.2.1) sowie eine Transporteinrichtung gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) Die Heizkammer und die Abschreckkammer sind in einem Gehäuse (1) integriert mit einer die Heizkammer (1.1) von der Abschreckkammer (1.2) räumlich trennenden hochdruckfesten Trennwand (1.3) mit Chargenöffnung (1.4) für den Transport der Charge (3.1), b) eine die Chargenöffnung (1.4) abdichtende und horizontal verfahrbare Trenntür (2), die im abgedichteten Zustand die Heizkammer (1.1) von der Abschreckkammer (1.2) vakuum- und hochdruckfest trennt, c) ein in der Abschreckkammer (1.2) angeordnetes horizontal verfahrbares Chargentransportsystem (3) für den wechselseitigen Transport der Charge (3.1) zwischen Abschreckkammer (1.2) und Heizkammer (1.1) und d) ein in der Heizkammer (1.1) angeordnetes Chargenherdsystem (4), wobei e) das Chargenherdsystem (4) der Heizkammer (1.1) und das Chargentransportsystem (3) Abschreckkammer (1.2) Mittel zur Übergabe/Übernahme der Charge (3.1) aufweisen.
Industrieofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine aus der Mittelachse des Gehäuses 1 gerückte, exzentrische Anordnung des Chargentransportsystems 3, der Chargenöffnung 1.4 und des Chargenherdsystems 4.
Industrieofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Übergabe/Übernahme der Charge (3.1) betreffend a) das Chargentransportsystem (3) horizontal verfahrbar angeordnete, die Charge (3.1) aufnehmende und mit dem Chargenherdsystem (4) kontaktlos korrespondierende Ladegabeln (3.2) und b) das Chargenherdsystem (4) verfahrbar integrierte Chargenstützen (4.1) sind, wobei die Ladergabeln (3.2) während der Übergabe der Charge (3.1) in die Heizkammer (1.1) kontaktlos zwischen die Chargenstützen (4.1) vorgefahren sind, die Charge (3.1) mit den Chargenstützen (4.1) somit übernommen ist und während der Wärmebehandlung auf diesen lagert, wobei die Ladegabeln (3.2) in die Abschreckkammer zurückgefahren sind, und nach der Wärmebehandlung der Charge (3.1) die Ladegabeln (3.2) wiederum vorgefahren sind, die Charge (3.1) durch Absenkung der Chargenstützen (4.1) auf den Ladegabeln (3.2) zur Rückfahrt in die Abschreckkammer (1.2) liegt.
Industrieofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (1.2.1) ein das Kühlgas auf die Charge (3.1) richtendes Kühlgasleitsystem (1.2.2) umfaßt.