DE3208574A1

DE3208574A1 - "vakuum-schachtofen"

Info

Publication number: DE3208574A1
Application number: DE19823208574
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 5750 Menden Schmetz
Original assignee: SCHMETZ INDUSTRIEOFENBAU und VAKUUM-HARTLOETTECHNIK KG; SCHMETZ INDUSTRIEOFENBAU und V; Schmetz Industrieofenbau und Vakuum Hartloettechnik Kg 5750 Menden
Current assignee: Schmetz GmbH and Co KG
Priority date: 1982-03-10
Filing date: 1982-03-10
Publication date: 1983-09-22
Also published as: DE3208574C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuum-Schachtofen, der
auch als Hubwagenofen ausgebildet sein kann, zur Wärmebehandlung von Werkstücken mit einer Einrichtung zur Abkühlung der wärmebehandelten Charge mittels einer Gasströmung, die über Öffnungen durch das Innere der vorzugsweise zylindrischen Kammer geführt wird und außerhalb der Heizkammer im geschlossenen Ofengehäuse durch ein Gasgebläse über einen Gaskühler umgewälzt wird.
Vakuumöfen dieser Art, die neben einer Heizeinrichtung eine irtegrierte Gas-Schnel lkühl einrichtung aufweisen, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Für die Anforderungen an die Kühleinrichtung sind neben verfahrenstechnischen auch wirtschaftliche Gründe maßgeblich. Zu den Hauptanforderungen gehören eine gute Anpassung der Gasströmung an den Chargenaufbau, eine gleichmäßige Eühlgeschwindigkeit innerhalb einer Charge und innerhalb eines einzelnen Werkstückes und nicht zuletzt die Möglichkeit, die Eühlgeschwindigkeit unterschiedlich großen Chargen in einfacher und wirtschaftlicher Weise anpassen zu können. Auch kommt es auf eine gute Regelbarkeit des Eühlprozesses auf unterschiedliche Solltemperatur-Verläufe der Charge an, Die verfahrenstechnischen Anforderungen rühren in erster Linie daher, daß es bei derartigen Wärmebehandlungen darauf ankommt, gezielte Veränderungen von Werkstoffeigenschaften zu erreichen und zugleich einen Verzug der Werkstücke zu vermeiden. In wirtschaftlicher Hinsicht wird angestrebt, bei den vorkommenden Behandlungsprozessen eine möglichst kostengünstige Verfahrensweise zu erreichen.
Da Vakuum-Schachtöfen dieser Art in der Regel für Wärmebehandlungen größerer Chargen bz. größerer Werkstücke eingesetzt werden, haben sie entsprechend groß bemessene Nutzräume. Bei solchen Öfen ist es besonders schwierig, bei Werkstücken, deren Werkstoffe elne hohe Abkühige schwindigkeit erfordern, Verzüge während einer Wärme behandlung zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Vakuum-Schachtofen die Einrichtung zur Abkühlung der wärmebehandelten Charge mit Hilfeeiner Gasströmung so zu gestalten, daß die gestellten Anforderungen besser als bisher erfüllbar sind, d.h. vor allem, daß bei den vorkommenden Chargen und Werkstücken bei der Abkühlung eine gute Anpassung an die werkstoffbedingten Vorgaben auf einfache Weise möglich ist und zugleich auch eine kostengünstige Arbeitsweise erreicht wird.
Bei einem Vakuum-Schachtofen in der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für eine vertikale Strömung in der Heizkammer im Boden und in der Decke und für eine horizontale Strömung an gegenüberliegenden Stellen in der Seitenwand der Heizkammer auf ihrer ganzen Höhe übereinanderliegende verschließbare Öffnungen angeordnet sind. Damit besteht die Möglichkeit, in der Heizkammer je nach den Erfordernissen die Gasströmung vertikal oder horizontal oder auch kombiniert zu führen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Heizkammerboden um die senkrechte Kammerachse drehbar gelagert und mit einem Drehantrieb ausgestattet. Die Drehung der Charge während des Abkühlprozesses bietet den Vorteil, daß der Gasstrom noch gleichmäßiger über die Gesamtanordnung der Charge verteilt werden kann, was vor allem für Chargen wichtig ist, bei denen Einzelstücke übereinander gestapelt sind.
Vorteilhaft ist es, den Heizkammerboden mit Hilfe einer nach unten ragenden Führungsbüchse an einem feststehenden Zapfen drehbar anzuordnen und auf seiner Unterseite Laufräder vorzusehen, die auf einer kreisrunden Lauffläche abrollen. Zur Ausführung der Drehbewegung wird zweckmäßigerweise der Heizkammerboden an seinem Umfang oder auf seiner Unterseite mit einem Zahnkranz ausgestattet, in den ein von einem Motor angetriebenes Stirn-Zahnrad eingreift.
Die Ausführung der Öffnungs- bzw. Schließbewegung der Abdeckungen der Öffnungen in der Wandung der Heizkammer kann zweckmäßigerweise mit einem Hubzylinder als Stellgerät bewirkt werden.
Für das Verschließen der Öffnungen in der Seitenwand der Heizkammer wird zweckmäßigerweise auf jeder Seite eine alle Öffnungen überdeckende Abdeckplatte vorgesehen, die mit den Öffnungen in der Seitenwand deckungsgleiche Öffnungen enthält und um wenigstens eine halbe Öffnungsteilung verschiebbar ist.
Für einen automatischem Kühlvorgang mit wechselnden Kühlbeeinflussungen können die Abdeckungen der Öffnungen und ebenso der Antrieb des Heizkammerbodens nach einem vorprogrammierten Programm gesteuert werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung zeigt in schematischer Form einen Längsschnitt eines Vakuum-Schachtofens in der Bauart eines Hubwagenofens.
Der dargestellte Vakuum-Schachtofen enthält ein aufrechtstehendes zylindrisches Gehäuse 1 mit einem oberen Deckel 2 und einem für das Einsetzen der Charge abnehmbaren unteren Deckel 3. Die eigentliche Heizkammer 4 wird von einer zylindrischen Wandung 5, einer Deckenplatte 6 und einer Bodenplatte 7 umschlossen. Die vorgenannten Wandungsteile bestehen aus einem wärmeisolierenden Material, z,B. auf Seramik- oder Grafitbasis, Die Bodenplatte 7 dient zur Lagerung der zu behandelnden Werkstücke, also Charge, die in der Zeichnung mit einem Quadrat 8 angedeutet ist und auf einer Tragkonstruktion ruht. Ebenfalls nur angedeutet ist in der Zeichnung innerhalb der Heizkammer 4 die Heizeinrichtung 9, die beispielsweise als elektrische Widerstandsbeheizung ausgebildet sein kann.
Die Bodenplatte 7 der Heizkammer ruht mit einer geeigneten Stützkonstruktion auf dem Deckel 3, der für das Beschicken des Schachtofens nach unten absenkbar ist.
Gegenüber dem Deckel 3 ist die Bodenplatte 7 um die senkrechte Mittenachse der Heizkammer 4 drehbar gelagert. Hierzu ist an der Unterseite der Bodenplatte 7 eine Führungsbüchse 10 befestigt, die auf einem am unteren Deckel 3 starr befestigten Zapfen 11 gegebenenfalls unter Zwischenschaltung geeigneter Lager wie Gleit-oder Rollager geführt ist. Weiterhin sind an der Unterseite der Bodenplatte 7 Laufräder 12 angebracht, die auf einer fest mit dem Deckel 3 verbundenen kreisrunden Lauffläche 13 abrollen. Die gesamte Gewichtsbelastung der Bodenplatte 7 wird über die 1aufrollen auf den Deckel 3 übertragen.
Der Antrieb für die drehbare Bodenplatte 7 besteht aus einem an der Bodenplatte oder an der Stützkonstruktion befestigten Zahnkranz 14, in den ein von einem Motor 15 angetriebenes Stirn-Zahnrad 16 eingreift.
Am oberen Deckel 2 ist in einem Deckeldom 17 der Motor 18 eines Gebläses untergebracht, das mit einem Schaufelrad 19 eine Umwälzströmung erzeugt, wobei der Gasstrom vor dem Eintritt in das Gebläse einen Gaskühler 20 in der Pfeilrichtung durchströmt. Die gewünschte Lenkung der Gasströmung außerhalb der Heizkammer wird durch den Einbau von Leitblechen, wie sie in der Zeichnung mit 21 und 22 bezeichnet sind, bewirkt.
Kühler und/oder Gebläse können ebensogut außerhalb des Schachtofens angeordnet und über geeignete Einlaß- und Auslaßrohre mit diesem verbunden sein.
Für die Einstellung einer horizontalen Strömung innerhalb der Heizkammer 4 sind in der Seitenwand 5 an gegenüberliegenden Stellen auf der ganzen Höhe mit Abstand übereinander Öffnungen 23 enthalten. Zum Verschließen dieser Offnungen 23 ist jeweils eine Abdeckplatte 24 vorgesehen, die deckungsgleiche Öffnungen 25 enthält und mit Hilfe eines Stellgerätes, beispielsweise eines Hubzylinders 26, längs verschiebbar ist, so daß die Öffnungen 23 in der Seitenwand 5 entweder geöffnet oder verschlossen sind.
Für eine vertikale Strömung der umgewälzten Kühlgase sind in der Bodenplatte 7 Öffnungen 27 enthalten, die durch je eine Abdeckplatte 28 verschließbar sind, die ebenfalls durch einen Hubzylinder 29 aus der Offen- in die Schließstellung und umgekehrt bewegbar sind. Für das Austreten der in vertikaler Richtung strömenden Gase am oberen Ende der Heizkammer 4 ist bei dem Ausführungs beispiel die Deckenplatte 6 als Ganzes heb- und senkbar ausgebildet, so daß in der angehobenen Stellung ein sich über den ganzen Umfang erstreckender Austrittsspalt 30 vorhanden ist, wie es in der rechten Hälfte der Schnittdarstellung veranschaulicht ist. Anstelle dieser Ausführung können in der Deckenplatte 6 auch einzelne verschließbare Öffnungen wie bei der Bodenplatte 7 angewendet werden.
Während des hbkühlvorganges kann das umgelzte Sühlmedium im Innern der Heizkammer 4 vertikal oder horizontal oder auch wechselnd in beiden Richtungen strömen, wobei durch die Drehung der Bodenplatte 7 die zu behandelnden Werkstücke einer Charge von allen Seiten der Strömung ausgesetzt sind, so daß optimale Bedingungen für die Erzielung einer gleichmäßigen Kühlgeschwindig keit innerhalb aller Werkstücke gegeben sind.

Claims

Vakuum-Schachto fen ;I,nsprüche 1. Vakuum-Schachtofen zur Wärmebehandlung von Werkstücken mit einer Einrichtung zur Abkühlung der rmebehandelten Charge mittels einer Gasströmung, die über Öffnungen durch das Innere der vorzugsweise zylindri schen Heizkammer geführt wird und außerhalb der Seizkammer im geschlossenen Ofengehäuse durch ein Gasgebläse über einen Gaskühler umgewälzt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß für eine vertikale Strömung in der Heizkammer (4) im Boden (7) und in der Decke (6) verschließbare Öffnungen (27,30) und für eine horizontale Strömung an gegenüberliegenden Stellen in der Seitenwand (5) der Heizkammer (4) auf ihrer ganzen Höhe übereinanderliegende verschließbare Öffnungen (c3) angeordnet sind.
2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keizkammerboden (7) um die senkrechte Kammerachse drehbar gelagert und mit einem Drehantrieb \ 15, 16) ausgestattet ist.
3. Schachtofen nach Anspruch 2, dadurch gesennzeichnet daß der Heizkammerboden (7) mit Hilfe einer nach unten ragenden Pührungsbüchse (10) an einem feststehenden Zapfen (11) drehbar geführt ist und daß auf seiner Unterseite Laufräder (12) angebracht sind, die auf einer kreisrunden Lauffläche (13) abrollen.
4. Schachtofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkammerboden (7) an seinem Umfang oder seiner Unterseite einen Zahnkranz (14) aufweist, in den ein von einem Motor (15) angetriebenes Stirn-Zahnrad (16) eingreift.
5. Schacht ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für das Bewegen der Abdeckungen (28 bzw. 24) der oeffnungen (27 bzw. 23) in der Wandung der Heizkammer (4) Hubzylinder (29 bzw. 26) vorgesehen sind.
6. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschließen der Offnungen (23) in der Seitenwand (5) der Heizkammer (4) eine alle Öffnungen (23) überdeckende Abdeckplatte (24) vorgesehen ist, die mit den Öffnungen (23) in der Seitenwand (5) deckungsgleiche Öffnungen (25) enthält und um eine halbe Öffnungsteilung verschiebbar ist.