EP0481167B1 - Vertical shaft furnace for heat treating metallic work pieces - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vertikalschachtofen zum Wärmebehandeln von metallischen Werkstücken, mit einem Ofengehäuse, in dem eine Heizkammer angeordnet ist, wobei die Heizkammer an einem oberen Ende eine geschlossene Wand aufweist und an einem unteren Ende offenbar ist, um die zu behandelnden Werkstücke von unten in die Heizkammer einzubringen, mit Heizmitteln zum Erwärmen der Heizkammer, mit Mitteln zum Anheben eines Werkstückträgers aus einer ersten, unteren Position unterhalb des unteren Endes der Heizkammer in eine zweite, obere Position innerhalb der Heizkammer, wobei der Werkstückträger an zumindest einem flexiblen Element hängt, das durch eine Öffnung in der oberen Wand der Heizkammer hindurchgeführt und außerhalb der Heizkammer mit einem Antrieb verbunden ist.The invention relates to a vertical shaft furnace for the heat treatment of metallic workpieces, with a furnace housing, in which a heating chamber is arranged, the heating chamber having a closed wall at an upper end and is evident at a lower end to the workpieces to be treated from below into the Introduce heating chamber, with heating means for heating the heating chamber, with means for lifting a workpiece carrier from a first, lower position below the lower end of the heating chamber to a second, upper position within the heating chamber, the workpiece carrier at least a flexible element that passes through an opening in the upper wall of the heating chamber and is connected to a drive outside the heating chamber.

Ein Vertikalschachtofen der vorstehend genannten Art ist aus dem Dokument US-A-2 263 029 bekannt.A vertical shaft furnace of the type mentioned above is known from document US-A-2 263 029.

Unter Wärmebehandeln von metallischen Werkstücken versteht man einen Vorgang, bei dem die Werkstücke zur Verbesserung ihrer mechanischen Eigenschaften auf eine erhöhte Temperatur gebracht werden, wobei Temperaturen bis im Bereich von 1000°C angewendet werden und anschließend die Werkstücke wieder abgekühlt werden.Heat treatment of metallic workpieces is understood to mean a process in which the workpieces are brought to an elevated temperature in order to improve their mechanical properties, temperatures being used in the range up to 1000 ° C. and the workpieces then being cooled again.

Soll eine Oxidation der Werkstücke durch Luftsauerstoff vermieden werden, finden die Wärmebehandlungen in einer Schutzgasatmosphäre, meist einem Gemisch aus einem Inertgas, wie Stickstoff, und Wasserstoff statt.If oxidation of the workpieces by atmospheric oxygen is to be avoided, the heat treatments take place in a protective gas atmosphere, usually a mixture of an inert gas, such as nitrogen, and hydrogen.

Bei Wärmebehandlungen, die unter der Bezeichnung "Anlassen" und "Blankglühen" bekannt geworden sind, werden die metallischen Werkstücke erwärmt und, falls eine Härtung erwünscht ist, anschließend in einem Abschreckbad sehr rasch abgekühlt. Unter den Begriff Wärmebehandlung fallen auch thermochemische Behandlungen, bei denen die Randschichten der metallischen Werkstoffe chemisch verändert werden. Derartige thermochemische Behandlungen sind unter den Bezeichnungen Aufkohlen, Aufsticken bzw. Nitrieren und Nitrocarburieren bekannt geworden. Beim Aufkohlen werden die Randschichten der metallischen Werkstoffe mit Kohlenstoff angereichert. Beim Aufsticken oder Nitrieren werden die Randschichten mit Stickstoff angereichert. Beim Nitrocarburieren werden die Randschichten sowohl mit Stickstoff als auch mit Kohlenstoff angereichert.In the case of heat treatments which are known under the names "tempering" and "bright annealing", the metallic workpieces are heated and, if hardening is desired, then cooled very rapidly in a quenching bath. The term heat treatment also includes thermochemical treatments in which the outer layers of the metallic materials are chemically changed. Such thermochemical treatments are known under the names carburizing, embroidering or nitriding and nitrocarburizing. When carburizing, the outer layers of the metallic materials are enriched with carbon. When embroidering or nitriding the boundary layers are enriched with nitrogen. In nitrocarburizing, the surface layers are enriched with both nitrogen and carbon.

Bei Vertikalschachtöfen werden die zu behandelnden Werkstücke in vertikaler Richtung in die Heizkammer eingebracht, wonach diese gasdicht verschlossen wird, um in der Heizkammer den Wärmebehandlungsvorgang durchzuführen.In the case of vertical shaft furnaces, the workpieces to be treated are introduced into the heating chamber in the vertical direction, after which it is closed in a gastight manner in order to carry out the heat treatment process in the heating chamber.

Bei der Wärmebehandlung von sehr großen und sehr schweren metallischen Werkstücken, beispielsweise einem etwa zylindrischen metallischen Gehäuse einer Raketenstufe von etwa 20 m Höhe und einem Durchmesser von etwa 5 m und mit einem Gewicht von ca. 10 to müssen entsprechend leistungskräftige und robuste Mittel vorgesehen sein, um ein solches Werkstück in die Heizkammer hinein zu transportieren bzw. aus dieser zu entnehmen.In the heat treatment of very large and very heavy metallic workpieces, for example an approximately cylindrical metallic housing of a rocket level of approximately 20 m in height and a diameter of approximately 5 m and with a weight of approximately 10 tons, powerful and robust means must be provided accordingly. to transport or remove such a workpiece into the heating chamber.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Mittel zum Anheben und Absenken der Werkstücke in bzw. aus den Vertikalschachtofen während des Wärmebehandlungsvorganges nicht in der Heizkammer verbleiben sollten, da sie sonst bei jedem Wärmebehandlungsvorgang mit erwärmt werden müssen, was sehr energieaufwendig wäre und sie wären außerdem im Dauerbetrieb laufend den hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt, wodurch deren Lebensdauer eingeschränkt würde. Bei der Durchführung von thermochemischen Behandlungen wären die Mittel zum Anheben und Absenken nach mehreren Behandlungsvorgängen unbrauchbar, da insbesondere die bewegenden Teile durch die fortschreitende Veränderung der Randschichten ihre Struktur stark verändern.Another problem is that the means for lifting and lowering the workpieces in and out of the vertical shaft furnace should not remain in the heating chamber during the heat treatment process, since they would otherwise have to be heated with each heat treatment process, which would be very energy-intensive and would also be continuously exposed to high temperature fluctuations, which would limit their lifespan. When carrying out thermochemical treatments, the means for raising and lowering after several treatment processes would be unusable, since in particular the moving parts change their structure greatly due to the progressive change in the peripheral layers.

Es sind Vertikalschachtöfen bekannt, die am oberen Ende mit einem abnehmbaren Deckel versehen sind. Zum Einbringen der Werkstücke in den Vertikalschachtofen wird der Deckel geöffnet und seitlich verschwenkt und die Werkstücke werden von oben in den bodenseitig geschlossenen Vertikalschachtofen mittels eines Hebezeugs eingebracht. Nachdem das Hebezeug aus dem Vertikalschachtofen ausgefahren ist, wird der Deckel gasdicht abgeschlossen und die Wärmebehandlung in der Heizkammer durchgeführt. Zum Entnehmen der Werkstücke muß nach der Wärmebehandlung der Deckel geöffnet, das Hebewerkzeug wieder in den Ofen eingefahren werden und das Werkstück bzw. ein Werkstückträger, auf dem die Werkstücke aufgenommen sind, ergriffen werden. Sollen die Werkstücke in ein Abschreckbad eingetaucht werden, so müssen die noch heißen, glühenden Werkstücke aus dem Vertikalschachtofen angehoben, seitlich verfahren und dann in ein Abschreckbad eingetaucht werden. Dieser Vorgang ist umständlich und zeitaufwendig, und außerdem findet das Überführen in der Luftatmosphäre statt, so daß während des Überführens Oxidationsprozesse an dem noch heißen wärmebehandelnden Werkstück stattfinden können, die zu einer späteren Rißbildung und Unbrauchbarkeit des Werkstückes führen. Dies könnte bei einem Werkstück, das als Raketenstufengehäuse verwendet wird, fatale Folgen haben. Ferner kann während des zeitaufwendigen Überbringens der heißen voluminösen und schweren Werkstücke vom Vertikalschachtofen zum Abschreckbad bereits eine partielle Abkühlung im Außenbereich der heißen Werkstücke stattfinden, so daß dann ein Verzug stattfinden kann.Vertical shaft furnaces are known which are provided with a removable cover at the upper end. To insert the workpieces into the vertical shaft furnace, the cover is opened and swiveled to the side and the workpieces are introduced from above into the vertical shaft furnace closed at the bottom by means of a lifting device. After the hoist is extended from the vertical shaft furnace, the lid is closed gas-tight and the heat treatment is carried out in the heating chamber. To remove the workpieces, the lid must be opened after the heat treatment, the lifting tool must be moved back into the furnace and the workpiece or a workpiece carrier on which the workpieces are held must be gripped. If the workpieces are to be immersed in a quenching bath, the hot, glowing workpieces must be lifted out of the vertical shaft furnace, moved sideways and then immersed in a quenching bath. This process is cumbersome and time-consuming, and also the transfer takes place in the air atmosphere, so that during the transfer oxidation processes can take place on the still hot heat-treating workpiece, which lead to later cracking and uselessness of the workpiece. This could have fatal consequences for a workpiece that is used as a rocket stage housing. Furthermore, during the time-consuming transfer of the hot, voluminous and heavy workpieces from the vertical shaft furnace to the quenching bath, partial cooling can already take place in the outer region of the hot workpieces, so that warpage can then take place.

Bei sehr großen Werkstücken besteht ferner das Problem, daß diese Werkstücke sehr rasch in das Abschreckbad eingetaucht werden müssen, um einen Verzug zu verhindern.In the case of very large workpieces, there is also the problem that these workpieces have to be immersed very quickly in the quenching bath in order to prevent warping.

Soll beispielsweise ein etwa 20 m hoher hohlzylindrischer metallischer Körper mit stehender Zylinderachse in ein Abschreckbad eingetaucht werden, und erfolgt dies langsam, so würden sich der eingetauchte Bereich bereits stark abkühlen, während noch ein großer Teil des Körpers außerhalb des Abschreckbades befindlich ist, und noch eine wesentlich höhere Temperatur aufweist. Dadurch treten dann starke Verzugserscheinungen auf.If, for example, an approximately 20 m high hollow cylindrical metallic body with a standing cylinder axis is to be immersed in a quenching bath, and if this is done slowly, the immersed area would already cool down considerably while a large part of the body is still outside the quenching bath, and another has significantly higher temperature. This causes severe delays.

Aus dem eingangs genannten Dokument US-A-2 263 029 ist eine Wärmebehandlungsvorrichtung bekannt, bei der eine Heizkammer auf einem Gestell im vertikalen Abstand oberhalb einer Beladungsebene angeordnet ist. Unterhalb der Beladungsebene und unterhalb der Heizkammer befindet sich ein Abschreckbad. Die Heizkammer ist an ihrer Unterseite mit einem zweigeteilten Boden versehen, der in horizontaler Richtung seitlich auseinandergefahren werden kann, um von unten her einen Zugang zur Heizkammer zu ermöglichen. Im Zentrum der oberen, geschlossenen Wand der Heizkammer befindet sich eine Öffnung, durch die Hindurch eine Kette geführt ist. Die Kette läuft außerhalb der Heizkammer über Rollen und ist an ihrem außerhalb der Heizkammer befindlichen Ende mit einem Gegengewicht versehen. Innerhalb der Heizkammer hängt am Ende der Kette ein Werkstückträger. Mittels eines geeigneten Antriebes der Rollen kann nun erreicht werden, daß der Werkstückträger von einer oberen Position innerhalb der Heizkammer in eine mittlere Position im Bereich der Beladungsebene und dann auch in eine untere Position im Abschrägbad abgesenkt werden kann und umgekehrt.From the document US-A-2 263 029 mentioned in the introduction, a heat treatment device is known in which a heating chamber is arranged on a frame at a vertical distance above a loading plane. There is a quench bath below the loading level and below the heating chamber. The underside of the heating chamber is provided with a two-part base, which can be moved apart laterally in the horizontal direction to allow access to the heating chamber from below. In the center of the upper, closed wall of the heating chamber there is an opening through which a chain is passed. The chain runs on rollers outside the heating chamber and is provided with a counterweight at its end located outside the heating chamber. A workpiece carrier hangs at the end of the chain inside the heating chamber. By means of a suitable drive of the rollers it can now be achieved that the workpiece carrier can be lowered from an upper position within the heating chamber into a middle position in the area of the loading plane and then also into a lower position in the chamfering bath and vice versa.

Die bekannte Wärmebehandlungsvorrichtung hat damit jedoch einige wesentliche Nachteile:However, the known heat treatment device has several major disadvantages:

Zunächst muß berücksichtigt werden, daß bei Wärmebehandlungs-prozessen der hier interessierenden Art innerhalb der Wärmebehandlungskammer, nämlich der Heizkammer, Gase eingesetzt werden, die hochgiftig sind. Es ist daher in solchen Fällen nicht akzeptabel, die den Werkzeugträger tragende Kette durch eine einfache Öffnung in der oberen geschlossenen Wand der Heizkammer hindurchzuführen, weil wegen des erforderlichen Spiels zwischen der Kette und der Öffnung die Gefahr besteht, daß giftige Gase vom Inneren der Heizkammer nach außen entweichen. Es ist auch nicht möglich, in diesem Bereich eine übliche Dichtung vorzusehen, bei der sich elastische Elemente an die Kette anschmiegen.First of all, it must be taken into account that in heat treatment processes of the type of interest here, gases which are highly toxic are used within the heat treatment chamber, namely the heating chamber. It is therefore not acceptable in such cases to pass the chain carrying the tool carrier through a simple opening in the upper closed wall of the heating chamber, because there is a risk of toxic gases from inside the heating chamber due to the required play between the chain and the opening escape outside. It is also not possible to provide a conventional seal in this area, in which elastic elements nestle against the chain.

Ein weiteres Problem besteht nämlich darin, daß die durch die Öffnungen in der geschlossenen oberen Wand geführten Elemente, an denen der Werkstückträger hängt, bei dem erforderlichen raschen Absenken aus der Heizkammer in ein darunter angeordnetes Abschreckbad, sich mit sehr hoher Geschwindigkeit an den entsprechenden Dichtvorkehrungen entlang bewegen, wobei letztere äußerst hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.A further problem is namely that the elements which are guided through the openings in the closed upper wall and to which the workpiece carrier hangs, during the required rapid lowering out of the heating chamber into a quenching bath arranged underneath, move very quickly along the corresponding sealing arrangements move, the latter being exposed to extremely high mechanical loads.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Elemente, die durch die obere geschlossene Wand der Heizkammer hindurchreichen und an denen im Innenraum der Heizkammer die Werkstücke hängen, beim Erwärmen der Werkstücke ebenfalls mit erwärmt werden und sich dann dementsprechend ausdehnen. Bei Temperaturunterschieden zwischen Raumtemperatur und nahezu 1000°C sind bei Hebezeugen, die Werkstücke im Bereich von 10 to halten, entsprechend groß ausgebildete Elemente vorhanden, an denen die Werkstücke hängen, woraus ein relativ großes Ausdehnmaß beim Erwärmen resultiert.Another problem is that the elements that extend through the upper closed wall of the heating chamber and to which the workpieces hang in the interior of the heating chamber are also heated when the workpieces are heated and then expand accordingly. With temperature differences between room temperature and almost 1000 ° C, hoists that hold workpieces in the range of 10 tons have correspondingly large elements on which the workpieces hang, which results in a relatively large amount of expansion when heated.

Es ist daher äußerst problematisch über diesen großen Temperaturbereich eine andauernde gasdichte Verbindung zwischen Öffnung in der oberen Wand der Heizkammer und dem durchgeführten Element zu erzielen.It is therefore extremely problematic to achieve a permanent gas-tight connection between the opening in the upper wall of the heating chamber and the implemented element over this large temperature range.

Besondere Probleme treten dann auf, falls Gliederketten durch die Öffnung in der oberen Wand hindurchgeführt werden sollen, die aus Gliedern von jeweils um 90° längs der Kettenachse verdrehten, ineinandergefügten Ovalen bestehen, da solche Gliederketten kein einheitliches Profil in umfänglicher Richtung aufweisen.Particular problems then arise if link chains are to be passed through the opening in the upper wall, which consist of links of ovals which are rotated by 90 ° along the chain axis and are joined together, since such link chains do not have a uniform profile in the circumferential direction.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Vertikalschachtofen zu schaffen, bei dem eine gasdichte Durchführung von Elementen, insbesondere von Gliederketten, an denen die Werkstücke hängen, durch die obere geschlossene Wand der Heizkammer ermöglicht wird, wobei diese gasdichte Durchführung auch dann aufrecht erhalten bleibt, falls sich die Elemente aufgrund von Dehnungen horizontal und/oder vertikal bewegen. Es ist dabei ferner beabsichtigt, einen einfach handhabbaren, vollautomatisch betreibbaren Vertikalschachtofen zu schaffen.The invention is therefore based on the object to provide a vertical shaft furnace in which a gas-tight passage of elements, in particular link chains, on which the workpieces hang, is made possible by the upper closed wall of the heating chamber, this gas-tight passage also being maintained , if the elements move horizontally and / or vertically due to stretching. It is also intended to create an easy-to-use, fully automatic vertical shaft furnace.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der zweiten, oberen Position des Werkstückträgers mittels eines Dichtabschnitts des flexiblen Elements im Bereich der Öffnung und eines Dichtelements eine gasdichte Verbindung zur geschlossenen Wand hergestellt wird, wobei vom Dichtelement nach unten eine die Öffnung umrundende Wand vorspringt, die schwimmend in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, die in einem doppelwandigen, nach oben offenen, die Öffnung umrundenden und mit der geschlossenen Wand am oberen Ende der Heizkammer fest verbundenen Behälter aufgenommen ist.This object is achieved in that, in the second, upper position of the workpiece carrier, a gas-tight connection to the closed wall is established by means of a sealing section of the flexible element in the area of the opening and a sealing element, a wall surrounding the opening projecting downward from the sealing element, which is floatingly immersed in a liquid which is accommodated in a double-walled, upwardly open, surrounding the opening and firmly connected to the closed wall at the upper end of the heating chamber.

Das Dichtelement sorgt für die unmittelbare gasdichte Abdichtung am Umfang des flexiblen Elements. Dadurch, daß das flexible Element derart ausgestaltet ist, daß in der zweiten oberen Position des Werkstückträgers im Bereich der Öffnung ein Dichtabschnitt, beispielsweise ein stabförmiger Teil des flexiblen Elements angeordnet ist, der über einen gewissen Längenabschnitt die selbe umfängliche Geometrie aufweist, kann mit einfachen, an sich bekannten Dichtmitteln dieser z.B. stabförmiger Bereich umfänglich einfach abgedichtet werden. Dies ist besonders einfach möglich, wenn der z.B. stabförmige Bereich einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.The sealing element ensures the immediate gas-tight seal on the circumference of the flexible element. Characterized in that the flexible element is designed such that in the second upper position of the workpiece carrier in the region of the opening a sealing section, for example a rod-shaped part of the flexible element is arranged, which has the same circumferential geometry over a certain length section, with simple, known sealants of this example rod-shaped area can be easily sealed around the circumference. This is particularly easy if the e.g. rod-shaped area has a circular cross section.

Es ist daher möglich, das flexible Element als Gliederkette auszubilden, die einen stabförmigen Bereich aufweist, der in der zweiten, angehobenen Position des Werkstückträgers sich durch die Öffnung in der oberen Wand der Heizkammer hindurch erstreckt. Die den stabförmigen Bereich der Kette umrundende Dichtung des Dichtelements ist dann der umfänglichen Geometrie des stabförmigen Bereiches angepaßt und liegt an diesem an.It is therefore possible to design the flexible element as a link chain which has a rod-shaped area which, in the second, raised position of the workpiece carrier, extends through the opening in the upper wall of the heating chamber. The seal around the rod-shaped area of the chain of the sealing element is then adapted to the circumferential geometry of the rod-shaped area and bears against it.

Durch die schwimmende Anordnung der vom Dichtelement nach unten vorspringenden Wand in dem doppelwandigen Behälter, der die Öffnung umrundet, ist eine gasdichte Verbindung zwischen der unteren Seite des Dichtelements und dem die Öffnung in der oberen Wand umrundenden Behälter gegeben. Gleichzeitig ist die Möglichkeit gegeben, daß sich die schwimmende Wand um ein gewisses Maß in horizontaler Richtung in dem doppelwandigen Behälter hin- und herbewegen kann. Außerdem kann sich die Wand ferner in vertikaler Richtung hin- und herbewegen, nämlich gerade soweit, wie die Wand in die Flüssigkeit eingetaucht ist. Es ist dann möglich, Lageveränderungen des durch die Öffnung durchreichenden, stabförmigen Abschnittes des flexiblen Elements in horizontaler und vertikaler Richtung dadurch auszugleichen, daß das um den Stab dichtend anliegende Dichtungselement über seine nach unten vorspringende Wand in dem doppelwandigen Behälter in vertikaler und/oder horizontaler Richtung "hin- und herschwimmt", wobei andauernd der gasdichte Abschluß aufrecht erhalten bleibt.The floating arrangement of the wall projecting downward from the sealing element in the double-walled container that surrounds the opening provides a gas-tight connection between the lower side of the sealing element and the container surrounding the opening in the upper wall. At the same time, there is the possibility that the floating wall can move back and forth in the double-walled container by a certain amount in the horizontal direction. In addition, the wall can also reciprocate in the vertical direction, namely just as far as the wall is immersed in the liquid. It is then possible to change the location of the to compensate for the opening-penetrating, rod-shaped section of the flexible element in the horizontal and vertical directions in that the sealing element which is in sealing contact with the rod "floats" back and forth in the double-walled container in the vertical and / or horizontal direction via its downwardly projecting wall, whereby the gas-tight seal is maintained continuously.

Die relative Lage zwischen dem stabförmigen Bereich des flexiblen Elements und dem gasdicht daran anliegenden Dichtelement ändert sich dabei nicht. Die schwimmend in den Behälter eingetauchte vorspringende Wand des Dichtelements sorgt für den gasdichten Abschluß zwischen Dichtelement und Außenseite und kann die Lageveränderungen zwischen stabförmigen Bereich und Öffnung in der Wand der Heizkammer in dem Maße ausgleichen, in dem die vorspringende Wand des Dichtelements in die Flüssigkeit des Behälters eingetaucht ist bzw. wie weit es sich in horizontaler Richtung im Behälter hin- und herbewegen kann.The relative position between the rod-shaped area of the flexible element and the sealing element lying thereon gastight does not change. The projecting wall of the sealing element immersed in the container ensures the gas-tight seal between the sealing element and the outside and can compensate for the changes in position between the rod-shaped region and the opening in the wall of the heating chamber to the extent that the projecting wall of the sealing element is in the liquid of the container is immersed or how far it can move back and forth in the container in the horizontal direction.

Eine Lageveränderung zwischen stabförmigen Bereich des flexiblen Elements und der Öffnung in der oberen Wand der Heizkammer erfolgt beispielsweise aufgrund der Wärmeausdehnung während der Aufheizphase. Das flexible Element mit dem daran hängenden Werkstück dehnt sich dabei mit einer vertikalen und horizontalen Bewegungskomponente aus.A change in position between the rod-shaped area of the flexible element and the opening in the upper wall of the heating chamber takes place, for example, due to the thermal expansion during the heating phase. The flexible element with the workpiece attached to it expands with a vertical and horizontal movement component.

Eine Lageveränderung in horizontaler Lage kann auch dadurch verursacht werden, daß in verschiedenen Wärmebehandlungsvorgängen verschieden schwere Werkstücke behandelt werden, die je nach Schwere eine mehr oder wenige starke Längendehnung des flexiblen Elements verursachen. Auch eine solche Längendehnung kann durch eine vertikal gerichtete Bewegung der in die Flüssigkeit eingetauchten Wand des Dichtelements unter Aufrechterhaltung des gasdichten Zustandes ausgeglichen werden. Es ist dann nicht notwendig, eine komplizierte Steuerung des Antriebes vorzusehen, um diese Lageveränderung auszugleichen, wozu beispielsweise eine Erfassung des Gewichts des jeweiligen Werkstückes notwendig wäre. Die Länge der Wand in axialer Richtung bzw. die Eintauchtiefe in die Flüssigkeit ist dann selbstverständlich so ausgewählt, daß die vorkommenden Verschiebungen in vertikaler Richtung ausgeglichen werden können.A change in position in a horizontal position can also be caused by the fact that workpieces of different weights are treated in different heat treatment processes, which, depending on the severity, have a more or less extensive elongation of the flexible element. Such a longitudinal expansion can also be compensated for by a vertically directed movement of the wall of the sealing element immersed in the liquid while maintaining the gas-tight state. It is then not necessary to provide a complicated control of the drive in order to compensate for this change in position, for which purpose it would be necessary, for example, to record the weight of the respective workpiece. The length of the wall in the axial direction or the depth of immersion in the liquid is then of course selected so that the occurring displacements in the vertical direction can be compensated for.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Dichtelement als Scheibe ausgebildet, die mit einer mittigen Durchtrittsöffnung für das flexible Element versehen ist, und der stabförmige Abschnitt geht unterhalb der Scheibe über eine Schulter in einen Bereich über, dessen Durchmesser größer als der der Durchtrittsöffnung ist, wobei zwischen Schulter und Scheibe eine Dichtung angeordnet ist.In a further embodiment of the invention, the sealing element is designed as a disk, which is provided with a central passage opening for the flexible element, and the rod-shaped section passes below the disk via a shoulder into an area whose diameter is larger than that of the passage opening, a seal is arranged between the shoulder and the disc.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch konstruktiv sehr einfache und robuste Maßnahmen die Dichtung zwischen dem Dichtelement und dem stabförmigen Abschnitt des flexiblen Elements bewerkstelligt wird. Das flexible Element wird dabei soweit angehoben, bis die Schulter von unten auf die Unterseite der Scheibe trifft und dann durch die zwischenliegende Dichtung für einen gasdichten Abschluß sorgt. Das flexible Element mit dem auf der Schulter aufliegenden Dichtelement kann dann außerdem noch so weit angehoben werden, wie tief die von der Unterseite des Dichtelements hervorspringende Wand in die Flüssigkeit eingetaucht ist. Der Antrieb des flexiblen Elements kann dann so eingestellt werden, daß das stabförmige Element samt dem auf der Schulter aufliegenden Dichtelement ohne Belastung des flexiblen Elements, d.h. also ohne daß ein Werkstück angehängt ist, gerade soweit angehoben wird, daß die von der Unterseite des Dichtelements vorspringende Wand gerade noch in die Flüssigkeit eingetaucht ist. Hängt nun an dem flexiblen Element ein mehr oder weniger schweres Werkstück, wird das flexible Element um ein entsprechendes Stück gedehnt (zusätzlich zu der Ausdehnung durch die Erwärmung), wobei dann die Tiefe des doppelwandigen Behälters bzw. die Länge der von der Unterseite des Dichtelements vorspringenden Wand so ausgestaltet ist, daß diese auch noch in einem maximal gedehnten Zustand in der Flüssigkeit schwimmt. Dann ist zu jedem Zeitpunkt sichergestellt, daß eine gasdicht abgeschlossene Durchführung des flexiblen Elements durch die Öffnung in der oberen Wand der Heizkammer gewährleistet ist.This measure has the advantage that the seal between the sealing element and the rod-shaped section of the flexible element is accomplished by structurally very simple and robust measures. The flexible element is raised until the shoulder hits the underside of the pane from below and then ensures a gas-tight seal through the intermediate seal. The flexible element with the sealing element resting on the shoulder can then also be raised as far as the depth of the wall protruding from the underside of the sealing element is immersed in the liquid. The drive of the flexible element can then be set so that the rod-shaped element together with the sealing element resting on the shoulder without loading the flexible element, that is to say without a workpiece being attached, is just raised so far that the wall projecting from the underside of the sealing element is just still in the Liquid is immersed. If a more or less heavy workpiece hangs on the flexible element, the flexible element is stretched by a corresponding amount (in addition to the expansion due to the heating), the depth of the double-walled container or the length of the protruding from the underside of the sealing element Wall is designed so that it floats in the liquid even in a maximally stretched state. Then it is ensured at all times that a gas-tight passage of the flexible element through the opening in the upper wall of the heating chamber is guaranteed.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Öffnung in der oberen geschlossenen Wand der Heizkammer einen solchen Durchmesser auf, daß der Bereich des stabförmigen Abschnittes des flexiblen Elements mit größerem Durchmesser mit seitlichem Spiel in der Öffnung aufgenommen ist.In a further embodiment of the invention, the opening in the upper closed wall of the heating chamber has a diameter such that the region of the rod-shaped section of the flexible element with a larger diameter is accommodated in the opening with lateral play.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das flexible Element, selbst im durchmessergrößeren Bereich, einen gewissen seitlichen Abstand von der die Öffnung umgrenzenden Wandfläche aufweist, so daß keine Berührungen bei dem Anheben oder dem Absenken des flexiblen Elements stattfinden kann, wodurch Beschädigungen in der Öffnung vermieden werden. Die Öffnung in der Wand weist einen wesentlichen größeren Durchmesser auf als das flexible Element, das nach oben durch die Durchtrittsöffnung im Dichtelement hindurchreicht, was zur Folge hat, daß dieser durch-messergeringere Teil einen noch größeren Abstand von der Innenwand der Öffnung hat. Dadurch ist es dann möglich, das flexible Element beim Absenken der Werkstücke aus der zweiten oberen Position, beispielsweise nach einem Wärmebehandlungsvorgang, mit großer Geschwindigkeit in die zweite untere Position abzusenken, ohne daß die Gefahr besteht, daß das sehr rasch sich nach unten bewegende flexible Element die die Öffnung umrundende Wand beschädigt. Es ist dann beispielsweise auch möglich, sehr stabile Ketten mit hoher Geschwindigkeit durch die Öffnung in der oberen Wand der Heizkammer hindurchzuführen, ohne daß die Gefahr besteht, daß einzelne Kettenglieder gegen die die Öffnung umrundende Wand stoßen und diese beschädigen.This measure has the advantage that the flexible element, even in the larger diameter area, has a certain lateral distance from the wall surface surrounding the opening, so that no contact can take place when lifting or lowering the flexible element, thereby avoiding damage in the opening become. The opening in the wall has a much larger diameter than the flexible one Element that extends upwards through the passage opening in the sealing element, with the result that this smaller-diameter part has an even greater distance from the inner wall of the opening. This then makes it possible to lower the flexible element into the second lower position at high speed when lowering the workpieces from the second upper position, for example after a heat treatment process, without the risk that the flexible element moving down very quickly damaged the wall surrounding the opening. It is then also possible, for example, to pass very stable chains at high speed through the opening in the upper wall of the heating chamber without the risk of individual chain links striking the wall surrounding the opening and damaging it.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der doppelwandige Behälter, der die Öffnung umrundet, eine erste innere, die Öffnung umrundende Wand und eine davon im Abstand angeordnete zweite äußere Wand auf, wobei der Abstand zwischen erster innerer und zweiter äußerer Wand zumindest der Differenz des Durchmessers der Öffnung in der oberen Wand in der Heizkammer und dem Außendurchmesser des Bereichs des stabförmigen Abschnitts des flexiblen Elements mit größerem Durchmesser entspricht.In a further embodiment of the invention, the double-walled container which surrounds the opening has a first inner wall surrounding the opening and a second outer wall arranged at a distance therefrom, the distance between the first inner and second outer walls being at least the difference in diameter corresponds to the opening in the upper wall in the heating chamber and the outer diameter of the area of the rod-shaped section of the flexible element with a larger diameter.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die von der Unterseite des Dichtelements vorspringende Wand in radialer Richtung der Öffnung in der Wand der Heizkammer gesehen, jeweils über den maximalen Bereich horizontal hin- und herschwimmen kann, der dem maximalen seitlichen Spiel zwischen flexiblem Element und Öffnung entspricht.This measure has the advantage that the projecting wall seen from the underside of the sealing element in the radial direction of the opening in the wall of the heating chamber can swim back and forth horizontally over the maximum area, which corresponds to the maximum lateral play between the flexible element and the opening .

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die erste innere Wand unmittelbar benachbart zum Rand der runden Öffnung in der oberen Wand der Heizkammer angeordnet, und die vom Dichtelement nach unten vorspringende Wand, die in die Flüssigkeit des Behälters eingetaucht ist, ist zylindrisch und kommt mittig zwischen erster innerer und zweiter äußerer Wand zum Liegen, falls eine Mittellängsachse des flexiblen Elements koaxial zur Mittellängsachse der runden Öffnung in der oberen Wand verläuft.In a further embodiment of the invention, the first inner wall is arranged immediately adjacent to the edge of the round opening in the upper wall of the heating chamber, and the wall projecting downward from the sealing element and immersed in the liquid of the container is cylindrical and comes between in the middle first inner and second outer wall for lying if a central longitudinal axis of the flexible element is coaxial with the central longitudinal axis of the round opening in the upper wall.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß in jeglicher radialer Richtung eine horizontale Schwimmbewegung der Wand des Dichtelements im Behälter möglich ist.This measure has the advantage that a horizontal floating movement of the wall of the sealing element in the container is possible in any radial direction.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Behälter, in dessen Flüssigkeit die vom Dichtelement nach unten vorspringende Wand schwimmend eingetaucht ist, über zumindest einen Einlaß und zumindest einen Auslaß mit einer Umwälzvorrichtung für die Flüssigkeit verbunden, wobei die Flüssigkeit in der Umwälzvorrichtung auf eine bestimmte Temperatur gebracht wird.In a further embodiment of the invention, the container, in the liquid of which the wall protruding downward from the sealing element is immersed, is connected to a circulating device for the liquid via at least one inlet and at least one outlet, the liquid in the circulating device being at a specific temperature brought.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß beispielsweise durch Kühlen der Flüssigkeit während eines Wärmebehandlungsvorganges in der Heizkammer die Bauteile im Bereich der Durchführung des flexiblen Elements durch die Öffnung in der oberen Wand der Heizkammer auf einer konstanten Temperatur gehalten werden können. Dies erhöht die Lebensdauer der Bauteile, da diese dann nicht den hohen und den schwankenden Temperaturen aus dem Innenraum der Heizkammer ausgesetzt sind.This measure has the advantage that, for example, by cooling the liquid during a heat treatment process in the heating chamber, the components in the area of the passage of the flexible element can be kept at a constant temperature through the opening in the upper wall of the heating chamber. This increases the lifespan of the components since they are then not exposed to the high and fluctuating temperatures from the interior of the heating chamber.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind drei flexible Elemente, die als Ketten ausgebildet sind, vorgesehen, wobei die drei Ketten, im Querschnitt der Heizkammer gesehen, an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks liegen, wobei die Ketten mit einer einzigen angetriebenen Welle in Verbindung stehen, die parallel und im Abstand zu einer Drei-ecksseite verläuft.In a further advantageous embodiment of the invention, three flexible elements, which are designed as chains, are provided, the three chains, viewed in cross section of the heating chamber, lying at the corners of an equilateral triangle, the chains being connected to a single driven shaft that runs parallel and at a distance to a triangle side.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch die Aufhängung über drei Ketten eine verkippfreie Halterung bezüglich der horizontalen Lage der Werkstücke erhalten wird. Um ein Kippen eines von drei Ketten gehaltenen Werkstückträgers aus einer horizontalen Ebene heraus zu erreichen, müßte zumindest eine der Ketten entlastet werden, was angesichts der Schwere der Werkstücke auszuschließen ist. Bei einer Aufhängung an einer Kette oder auch an zwei Ketten könnte ein solches Kippen oder Pendeln aus der Horizontalebene in dem Bereich, an dem der Werkstückträger oder das Werkstück selbst am unteren Ende des flexiblen Elements angelenkt ist, erfolgen, wobei eine Aufhängung über eine einzige Kette außerdem noch ein Verdrehen um die vertikale Längsachse des einen flexiblen Elements möglich machen würde. Ein Drehen um die vertikale Achse ist bei der Aufhängung an drei an einem Dreieck angeordneten Ketten ebenfalls ausgeschlossen. Dies bedeutet aber, daß die Orientierung der an den drei Dreieckspunkten angeordneten Kettenenden in jedem Anhebezustand gleich ist, so daß eine Ankopplung eines von drei Ketten getragenen Werkstückträgers an ein Werkstückträgergestell oder an ein Werkstück vollautomatisch erfolgen kann, ohne daß dieser Vorgang von einer Person dahingehend überwacht werden muß, daß diese ggf. von Hand eingreift und den Werkstückträger in eine entsprechende Position drehen muß. Dies erleichtert erheblich die Handhabung des Ofens.This measure has the advantage that a tilt-free mounting with respect to the horizontal position of the workpieces is obtained by the suspension via three chains. In order to tilt a workpiece carrier held by three chains out of a horizontal plane, at least one of the chains would have to be relieved, which can be ruled out in view of the weight of the workpieces. In the case of a suspension on a chain or also on two chains, such a tilting or oscillation from the horizontal plane could take place in the area to which the workpiece carrier or the workpiece itself is articulated at the lower end of the flexible element, with a suspension via a single chain would also make a rotation about the vertical longitudinal axis of a flexible element possible. Rotation around the vertical axis is also not possible with three chains arranged on a triangle. However, this means that the orientation of the chain ends arranged at the three triangle points is the same in every lifting state, so that a workpiece carrier carried by three chains can be coupled to a workpiece carrier frame or to a workpiece fully automatically without this process being monitored by a person must be that this intervenes by hand and must rotate the workpiece carrier into a corresponding position. This considerably simplifies the handling of the furnace.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.Further advantages of the invention can be found in the description below.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen und in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination indicated in each case, but also in other combinations and on their own without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines ausgewählten Ausführungsbeispiels in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen

Fig. 1

zeigt stark schematisiert einen Vertikallängsschnitt eines erfindungsgemäßen Vertikalschachtofens, dessen Werkstückträger sich in einer ersten unteren Position befindet, unmittelbar vor Übernahme eines Werkstückes.

Fig. 2

zeigt eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines erfindungsgemäßen Vertikalschachtofens in einem Betriebszustand, in dem eine Wärmebehandlung in der Heizkammer des Ofens stattfindet.

Fig. 3

zeigt eine ausschnittsweise, stark vergrößerte Draufsicht auf das Ofengehäuse des Vertikalschachtofens von Fig. 1.

Fig. 4

zeigt in vergrößertem Maßstab den in Fig. 2 mit einem strichpunktierten Kreis umgrenzten Bereich des erfindungsgemäßen Vertikalschachtofens.

Fig. 5

zeigt einen Horizontalschnitt längs der Linie V-V in Fig. 4.

Fig. 6

zeigt stark schematisiert einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 2.

Fig. 7

zeigt stark vereinfacht einen der Fig. 4 entsprechenden Schnitt mit einer ersten, mittig zentrierten Position des flexiblen Elements.

Fig. 8

zeigt eine der Fig. 7 entsprechenden Darstellung in einer seitlich versetzten Position des flexiblen Elements.

Fig. 9

zeigt eine der Darstellung von Fig. 7 entsprechende Darstellung mit einer leicht gekippten Position des flexiblen Elements.

Fig. 10

zeigt eine der Fig. 7 entsprechende Darstellung, wobei das flexible Element gegenüber der Darstellung von Fig. 7 abgesenkt ist.

The invention is described and explained in more detail below on the basis of a selected exemplary embodiment in conjunction with the accompanying drawings. Show it

Fig. 1

shows a highly schematic vertical longitudinal section of a vertical shaft furnace according to the invention, the workpiece carrier of which is in a first lower position, immediately before taking over a workpiece.

Fig. 2

shows a representation corresponding to FIG. 1 of a vertical shaft furnace according to the invention in an operating state in which a heat treatment takes place in the heating chamber of the furnace.

Fig. 3

shows a detail, greatly enlarged plan view of the furnace housing of the vertical shaft furnace of Fig. 1st

Fig. 4

shows on an enlarged scale the area of the vertical shaft furnace according to the invention which is delimited by a dash-dotted circle in FIG. 2.

Fig. 5

shows a horizontal section along the line VV in Fig. 4th

Fig. 6

shows a highly schematic section along the line VI-VI in Fig. 2nd

Fig. 7

shows, in a highly simplified manner, a section corresponding to FIG. 4 with a first, centered position of the flexible element.

Fig. 8

shows a representation corresponding to FIG. 7 in a laterally offset position of the flexible element.

Fig. 9

shows a representation corresponding to the representation of FIG. 7 with a slightly tilted position of the flexible element.

Fig. 10

shows a representation corresponding to FIG. 7, the flexible element being lowered compared to the representation of FIG. 7.

In Fig. 1 und 2 bezeichnet die Bezugsziffer 10 allgemein einen Vertikalschachtofen.1 and 2, reference numeral 10 generally designates a vertical shaft furnace.

Der Vertikalschachtofen 10 weist ein etwa zylindrisches Gehäuse 12 auf, das eine Heizkammer 14 umschließt.The vertical shaft furnace 10 has an approximately cylindrical housing 12 which encloses a heating chamber 14.

Die Heizkammer 14 ist an einem oberen Ende 16 durch eine horizontale Wand 18 verschlossen.The heating chamber 14 is closed at an upper end 16 by a horizontal wall 18.

Ein unteres Ende 20 der Heizkammer 14 ist offen und kann durch einen seitlich verschwenkbaren Boden 20 gasdicht verschlossen werden.A lower end 20 of the heating chamber 14 is open and can be closed gas-tight by a bottom 20 which can be pivoted laterally.

In der Heizkammer 14, sind, wie an sich bekannt, Heizelemente angeordnet, die aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt sind. Ferner ist die Heizkammer 14 mit hier nicht dargestellten Leitungen verbunden, über die ein Schutzgas, beispielsweise ein Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff in die Heizkammer 14 eingeleitet werden kann. Ferner sind zusätzliche Anschlüsse vorhanden, um Gase in die Heizkammer 14 einzuleiten, je nachdem, welche Art von Behandlung in der Heizkammer 14 durchgeführt werden soll. Soll in der Heizkammer 14 ein Aufkohlungsvorgang durchgeführt werden, so kann ein kohlenstoffhaltiges Gas, beispielsweise Kohlenmonoxid oder ein Kohlenwasserstoff eingeleitet werden. Soll in der Heizkammer 14 eine Aufstickung durchgeführt werden, wird ein stickstoffhaltiges Gas, meist Ammoniak eingeleitet. Soll eine Nitrocarburierung stattfinden, werden entsprechende Gasmischungen eingeführt, die dann kohlenstoffhaltige und stickstoffhaltige Gase enthalten.As is known per se, heating elements are arranged in the heating chamber 14, which are not shown for reasons of clarity. Furthermore, the heating chamber 14 is connected to lines, not shown here, via which a protective gas, for example a mixture of hydrogen and nitrogen, can be introduced into the heating chamber 14. There are also additional connections for introducing gases into the heating chamber 14, depending on the type of treatment to be carried out in the heating chamber 14. If a carburizing process is to be carried out in the heating chamber 14, a carbon-containing gas, for example carbon monoxide or a hydrocarbon, can be introduced. If nitriding is to be carried out in the heating chamber 14, a nitrogen-containing gas, usually ammonia, is introduced. If nitrocarburization is to take place, appropriate gas mixtures are introduced which then contain carbon-containing and nitrogen-containing gases.

Das Gehäuse 12, das die Heizkammer 14 umschließt, ruht auf einem Gestell 26 (siehe Fig. 3), das über zwei horizontal verlaufende Schienen 24, 25 verfahrbar ist. Dazu ist das Gestell 26 mit einem hier nicht dargestellten Antrieb verbunden. Das Gestell 26 ruht über Räder 28, 29 auf den Schienen 24, 25.The housing 12, which surrounds the heating chamber 14, rests on a frame 26 (see FIG. 3) which can be moved over two horizontally running rails 24, 25. For this purpose, the frame 26 is connected to a drive, not shown here. The frame 26 rests on the rails 24, 25 via wheels 28, 29.

Die Schienen 24, 25 erstrecken sich über eine unterhalb dieser angeordneten Be- und Entladestation 30, eine Waschstation 32, in der ein Waschbad 33 aufgenommen ist und eine Kühlstation 34, die ein Ölbad 35 beinhaltet.The rails 24, 25 extend over a loading and unloading station 30 arranged below this, a washing station 32, in which a washing bath 33 is accommodated, and a cooling station 34, which contains an oil bath 35.

Am Gehäuse 12 sind Mittel 40 zum Anheben und Abheben der in der Heizkammer 14 zu behandelnden Werkstücke vorgesehen.Means 40 for lifting and lifting the workpieces to be treated in the heating chamber 14 are provided on the housing 12.

Die Mittel 40 weisen drei Ketten 42, 44, 46 auf, die als metallene Gliederketten ausgebildet sind.The means 40 have three chains 42, 44, 46, which are designed as metal link chains.

Jede der Ketten 42, 44, 46 ist an ihrem unteren frei abhängenden Ende jeweils mit einem Stab 48, 50, 52 verbunden. Jeder Stab 48, 50, 52 besteht aus einem metallenen Rundmaterial, das näher in Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wird.Each of the chains 42, 44, 46 is connected to a rod 48, 50, 52 at its lower, freely hanging end. Each rod 48, 50, 52 consists of a metal round material, which is described in more detail in connection with FIG. 4.

Jeder Stab 48, 50, 52 ist an seinem unteren Ende, das dem Ende, an den der Stab mit der jeweiligen Kette 42, 44, 46 verbunden ist, abgewandt ist, mit einem Werkstückträger 54 verbunden. Die unteren abhängenden Enden der Ketten 42, 44, 46 bzw. der Stäbe 48, 50, 52 kommen jeweils in einer horizontalen Ebene zum Liegen, d.h. der Werkstückträger 54 erstreckt sich in einer horizontalen Ebene. Der Werkstückträger 54 weist in Draufsicht die Form eines gleichseitigen Dreiecks auf und ist an seinen Dreiecksecken mit den Stäben 48 bzw. 50 verbunden.Each bar 48, 50, 52 is connected to a workpiece carrier 54 at its lower end, which faces away from the end to which the bar is connected to the respective chain 42, 44, 46. The lower depending ends of the chains 42, 44, 46 and the bars 48, 50, 52 each lie in a horizontal plane, i.e. the workpiece carrier 54 extends in a horizontal plane. The workpiece carrier 54 has the shape of an equilateral triangle in plan view and is connected to the bars 48 and 50 at its triangular corners.

Von der Unterseite des Werkstückträgers 54 erstrecken sich von seinen Dreiecksecken Greifer 56, 58 weg, die als Gabeln ausgebildet sind, deren Zinken jeweils in die selbe Richtung ausgerichtet sind.From the underside of the workpiece carrier 54 extend from its triangular corners grippers 56, 58 which are designed as forks, the tines of which are each oriented in the same direction.

Der Werkstückträger 54 dient dazu, ein Werkstückträgergestell 60 zu ergreifen. Das Werkstückträgergestell 60 weist im Querschnitt die Form eines gleichseitigen Dreiecks auf, wie dies in Fig. 6 zu erkennen ist. Am oberen Ende ist das Werkstückträgergestell 60 an den Ecken des entsprechenden Dreiecks mit je einem Haken 62, 64 versehen, die ebenfalls in die selbe Richtung ausgerichtet sind und zwar derart, daß sie auf die Gabeln der Greifer 56, 58 des Werkstückträgers 54 zu gerichtet sind.The workpiece carrier 54 serves to grip a workpiece carrier frame 60. The workpiece carrier frame 60 has the shape of an equilateral triangle in cross section, as can be seen in FIG. 6. At the upper end, the workpiece carrier frame 60 is at the corners of the corresponding triangle each provided with a hook 62, 64, which are also aligned in the same direction and in such a way that they are directed towards the forks of the grippers 56, 58 of the workpiece carrier 54.

Das Werkstückträgergestell 60 weist einen Boden 66 auf, der über vertikale Streben 61, 61', 61'' mit dem oberen Ende des Werkstückträgergestells 60, das die Haken 62, 64 trägt, verbunden ist.The workpiece carrier frame 60 has a bottom 66 which is connected via vertical struts 61, 61 ', 61' 'to the upper end of the workpiece carrier frame 60, which carries the hooks 62, 64.

Auf dem Boden 66 des Werkstückträgergestells 60 steht ein Werkstück 68 in Form eines metallischen Rohres, das eine Höhe von etwa 20 m und einen Durchmesser von etwa 5 m aufweist. Das Werkstück 68, das als Teil einer Antriebsrakete für ein Raumfahrzeug dient, soll in der Heizkammer 14 einem thermochemischen Wärmebehandlungsvorgang unterzogen werden, um dessen mechanische Eigenschaften zu vergüten.On the bottom 66 of the workpiece carrier frame 60 is a workpiece 68 in the form of a metallic tube, which has a height of approximately 20 m and a diameter of approximately 5 m. The workpiece 68, which serves as part of a propulsion rocket for a spacecraft, is to be subjected to a thermochemical heat treatment process in the heating chamber 14 in order to temper its mechanical properties.

Die Ketten 42, 44, 46 werden durch Öffnungen 70, 72, 74 in der Wand 18, die einen oberen Abschluß der Heizkammer 14 bildet, zur Außenseite geführt.The chains 42, 44, 46 are guided to the outside through openings 70, 72, 74 in the wall 18, which forms an upper end of the heating chamber 14.

Die Öffnungen 70, 72, 74 sind, wie insbesondere aus Fig. 3 zu entnehmen, an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet, das durch gedachte Verbindungslinien der drei Öffnungen entsteht.The openings 70, 72, 74, as can be seen in particular from FIG. 3, are arranged at the corners of an equilateral triangle which is formed by imaginary connecting lines of the three openings.

Jede der drei Ketten 42, 44, 46 umläuft, nachdem sie durch die Öffnungen 70, 72, 74 durchgetreten sind, eine Rolle 76, 78, 80 und wird dann in horizontaler Richtung verlaufend jeweils einer Rolle 86, 88, 90 zugeführt, die auf einer Welle 82 aufgenommen sind.Each of the three chains 42, 44, 46, after having passed through the openings 70, 72, 74, rotates around a roller 76, 78, 80 and is then fed to a roller 86, 88, 90 running in the horizontal direction a shaft 82 are received.

Die Welle 82 verläuft dabei parallel zu einer gedachten Verbindungslinie zwischen den Öffnungen 70 und 72.The shaft 82 runs parallel to an imaginary connecting line between the openings 70 and 72.

Die Welle 82 ist an einem Ende mit einem Antriebsmotor 84 verbunden, am gegenüberliegenden Ende in einer hier nicht näher bezeichneten Lagerung aufgenommen.The shaft 82 is connected at one end to a drive motor 84 and received at the opposite end in a bearing (not shown here).

Die Rollen 86, 88, 90 weisen alle samt den selben Außendurchmesser auf, so daß durch Drehen der Welle 82 mittels des Antriebsmotores 84 alle drei Ketten 42, 44, 46 um das selbe Längenmaß verschoben werden.The rollers 86, 88, 90 all have the same outer diameter, so that by rotating the shaft 82 by means of the drive motor 84, all three chains 42, 44, 46 are displaced by the same length.

Nach Überlaufen der Rollen 86, 88, 90 umläuft jede Kette 40, 44, 46 noch eine lose Rolle 92 und wird anschließend zu einer Öse 94 an der Unterseite einer Halterung 85 zurückgeführt.After the rollers 86, 88, 90 have passed over, each chain 40, 44, 46 still runs around a loose roller 92 and is then returned to an eyelet 94 on the underside of a holder 85.

An der losen Rolle 92 ist ein Ausgleichsgewicht 96 befestigt.A balance weight 96 is attached to the loose roller 92.

In der Darstellung von Fig. 1 und 2 ist jeweils nur die lose Rolle 92 zu erkennen, um die die Kette 42 läuft, unmittelbar dahinter sind entsprechende Rollen angeordnet, um die dann die Ketten 44 bzw. 46 laufen.1 and 2, only the loose roller 92 around which the chain 42 runs can be seen, corresponding rollers are arranged immediately behind it, around which the chains 44 and 46 then run.

Die weiteren Bauteile, insbesondere die nähere Ausgestaltung des Vertikalschachtofens im Bereich der Öffnungen 70, 72, 74 sollen anhand der Funktionsweise des Vertikalschachtofens 10 in Zusammenhang mit den Fig. näher beschrieben werden.The other components, in particular the more detailed design of the vertical shaft furnace in the area of the openings 70, 72, 74 are to be described in more detail with reference to the functioning of the vertical shaft furnace 10 in connection with the figures.

In Fig. 1 ist eine Situation dargestellt, in der in der Be- und Entladestation 30 ein Werkstücktragegestell 60 abgestellt1 shows a situation in which a workpiece support frame 60 is placed in the loading and unloading station 30

wurde, das ein Werkstück 68 trägt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß das Werkstücktragegestell 60, wie dies durch einen Pfeil 69 angedeutet ist, seitlich in die Be- und Entladestation 30 gefahren wurde.that carries a workpiece 68. This can be done, for example, by moving the workpiece support frame 60 laterally into the loading and unloading station 30, as indicated by an arrow 69.

Das Gehäuse 12 des Vertikalschachtofens 10 ist dabei über die Be- und Entladestation 30 gefahren und der Werkstückträger 54 wurde durch Betätigen des Antriebsmotores 84 soweit abgesenkt, daß dessen Greifer 56, 58 etwa auf Höhe, jedoch neben den Haken 62, 64 des Werkstücktragegestells 60 zum Liegen kommen. Dadurch, daß der Werkstückträger 54 an den drei Ketten 42, 44, 46 hängt, ist die in Fig. 1 dargestellte Ausrichtung der Greifer 56, 58 vorbestimmt, so daß keine Manipulationen an dem Werkstückträger 54 bzw. an dessen Greifern 56, 58 vorgenommen werden müssen.The housing 12 of the vertical shaft furnace 10 has moved over the loading and unloading station 30 and the workpiece carrier 54 has been lowered by actuating the drive motor 84 to such an extent that its gripper 56, 58 is approximately at the level, but next to the hooks 62, 64 of the workpiece carrier frame 60 Coming couches. Because the workpiece carrier 54 is suspended from the three chains 42, 44, 46, the orientation of the grippers 56, 58 shown in FIG. 1 is predetermined, so that no manipulations are carried out on the workpiece carrier 54 or on its grippers 56, 58 have to.

Wurde der Werkstückträger 54, wie in Fig. 1 dargestellt, abgesenkt, wird das Gehäuse 12 auf den Schienen 24 soweit verfahren, in der Darstellung von Fig. 1 nach rechts, wie dies durch einen Pfeil 97 dargestellt ist, bis die Greifer 56, 58 die Haken 62, 64 ergriffen haben.If the workpiece carrier 54 has been lowered, as shown in FIG. 1, the housing 12 is moved on the rails 24 to the right in the illustration of FIG. 1, as shown by an arrow 97, until the grippers 56, 58 have caught the hooks 62, 64.

Anschließend wird der Antriebsmotor 84 betätigt, und zwar derart, daß sich in der Darstellung von Fig. 1 die Welle 82 im Uhrzeigersinn dreht. Dadurch werden dann die Ketten 42, 44, 46 über die Rollen 86, 88, 90 abgewickelt, wodurch der Werkstückträger 54 samt ergriffenem Werkstücktragegestell 60 in die Kammer 14 hinein angehoben wird, wie dies in Fig. 1 durch einen Pfeil 95 angedeutet ist. Bei diesem Vorgang senkt sich dann die lose Rolle 92 mit dem Ausgleichsgewicht 96 ab.Then the drive motor 84 is actuated in such a way that the shaft 82 rotates clockwise in the illustration of FIG. 1. As a result, the chains 42, 44, 46 are then unwound via the rollers 86, 88, 90, as a result of which the workpiece carrier 54 together with the gripped workpiece carrier frame 60 is raised into the chamber 14, as shown in FIG. 1 is indicated by an arrow 95. In this process, the loose roller 92 with the counterweight 96 then lowers.

Nachdem der Werkstückträger 54 samt Werkstücktragegestell 60 vollständig angehoben ist, wird das Gehäuse 12 längs der Schienen 24, 25 verfahren, wie dies in Fig. 1 durch einen Pfeil 99 dargestellt ist, bis er die in Fig. 2 dargestellte Position erreicht hat, in der das Gehäuse 12 über dem Ölbad 35 zum Liegen kommt.After the workpiece carrier 54 together with the workpiece support frame 60 has been raised completely, the housing 12 is moved along the rails 24, 25, as shown by an arrow 99 in FIG. 1, until it has reached the position shown in FIG the housing 12 comes to rest on the oil bath 35.

Nachdem der Boden 20 die Heizkammer 14 gasdicht verschlossen hat, wird zunächst die Heizkammer mit Schutzgas ausgespült, bis sie völlig sauerstofffrei ist.After the base 20 has closed the heating chamber 14 in a gas-tight manner, the heating chamber is first flushed out with protective gas until it is completely free of oxygen.

Damit kein Schutzgas durch die Öffnungen 70, 72, 74 in der oberen Wand 18 des Gehäuses 12 treten kann, sind die in Fig. 4 und 5 näher dargestellten konstruktiven Maßnahmen vorgesehen. In Fig. 4 und 5 ist eine gasdichte Durchführung der Kette 42 durch die Öffnung 70 dargestellt.So that no protective gas can pass through the openings 70, 72, 74 in the upper wall 18 of the housing 12, the constructive measures shown in FIGS. 4 and 5 are provided. 4 and 5, a gas-tight passage of the chain 42 through the opening 70 is shown.

Auf der Oberseite der Wand 18 ist die Öffnung 70 von einem doppelwandigen Behälter 98 umrundet.On the top of the wall 18, the opening 70 is surrounded by a double-walled container 98.

Der Behälter 98 weist eine erste innere vertikal stehende, zylindrische Wand 100 auf, die die Öffnung 70 umrundet und etwa vertikal mit dieser fluchtet, wie dies aus dem Schnitt von Fig. 4 zu erkennen ist.The container 98 has a first inner, vertical, cylindrical wall 100 which surrounds the opening 70 and is approximately vertically aligned therewith, as can be seen from the section of FIG. 4.

Im Abstand zur ersten inneren Wand 100ist eine zweite äußere zylindrische Wand 100 angeordnet, die über einen Boden 101 am unteren Ende mit der ersten inneren Wand 100 verbunden ist.A second outer cylindrical wall 100 is arranged at a distance from the first inner wall 100 and is connected to the first inner wall 100 via a base 101 at the lower end.

Der Behälter 98 ist über den Boden 101 gasdicht mit der entsprechenden Oberseite der Wand 18 verbunden. Im Bereich des Bodens 101 ist die zweite äußere Wand 102 mit zwei diametral gegenüberliegenden Stutzen 104, 106 versehen, die mit einer hier nicht dargestellten Umwälz- und Temperieranlage verbunden sind. Der Stutzen 104 dient als Einlaßstutzen, über den eine Flüssigkeit 108 in den Ringraum im Behälter 98 eingeführt werden kann, wie dies durch einen Pfeil 105 angedeutet ist.The container 98 is connected in a gastight manner to the corresponding upper side of the wall 18 via the base 101. In the area of the floor 101, the second outer wall 102 is provided with two diametrically opposed connecting pieces 104, 106, which are connected to a circulation and temperature control system, not shown here. The connecting piece 104 serves as an inlet connecting piece, via which a liquid 108 can be introduced into the annular space in the container 98, as is indicated by an arrow 105.

Der Stutzen 106 dient als Auslaßstutzen, über den die Flüssigkeit 108 wieder aus dem Behälter 98 abgeführt und der Umwälzanlage zugeführt werden kann, wie dies durch einen Pfeil 107 angedeutet ist. Von der Umwälzanlage wird dann die Flüssigkeit wieder dem Stutzen 104 zugeführt.The nozzle 106 serves as an outlet nozzle, via which the liquid 108 can be discharged again from the container 98 and fed to the circulating system, as indicated by an arrow 107. The liquid is then fed back to the nozzle 104 from the circulation system.

Die Flüssigkeit besteht aus einem Öl.The liquid consists of an oil.

In der in Fig. 2 und 4 dargestellten angehobenen Stellung der Kette 42 kommt der Stab 48 auf Höhe der Öffnung 70 zum Liegen.In the raised position of the chain 42 shown in FIGS. 2 and 4, the rod 48 comes to rest at the level of the opening 70.

Der Stab 70 weist einen unteren Bereich 110 auf, an dessen unterem Ende der Greifer 56 angebracht ist. Der Durchmesser des Bereichs 110 ist dabei geringer als der Durchmesser der Öffnung 70.The rod 70 has a lower region 110, on the lower end of which the gripper 56 is attached. The diameter of the region 110 is less than the diameter of the opening 70.

Der Bereich 110 geht über eine Schulter 112 in einen Bereich 114 mit einem geringeren Durchmesser über.The area 110 merges via a shoulder 112 into an area 114 with a smaller diameter.

Der Bereich 114 geht über eine konusförmige Verjüngung 116 in eine Öse 118 über, an die das unterste Kettenglied der Kette 42 befestigt ist. Entlang der äußeren Umfangskante der ringförmigen Schulter 112 ist ein nach oben vorspringender Ringflansch 120 vorgesehen.The area 114 merges via a conical taper 116 into an eyelet 118 to which the lowest chain link of the chain 42 is fastened. An upwardly projecting annular flange 120 is provided along the outer peripheral edge of the annular shoulder 112.

Ein Dichtelement 122 weist eine Scheibe 124 auf, die mit einer mittigen Durchtrittsöffnung 126 versehen ist.A sealing element 122 has a disc 124, which is provided with a central passage opening 126.

Der Durchmesser der Durchtrittsöffnung 126 ist etwas größer als der Durchmesser des Bereichs 114 des Stabes 48, jedoch kleiner als der Außendurchmesser des Bereiches 110.The diameter of the passage opening 126 is somewhat larger than the diameter of the region 114 of the rod 48, but smaller than the outer diameter of the region 110.

Der Durchmesser der Durchtrittsöffnung 126 ist ferner größer als der äußere Umhüllungsradius der Kette 42, d.h. die Kette 42 kann von oben durch die Durchtrittsöffnung 126 treten.The diameter of the passage opening 126 is also greater than the outer envelope radius of the chain 42, i.e. the chain 42 can pass through the passage opening 126 from above.

An der Unterseite der Scheibe 124 ist eine die Durchtrittsöffnung 126 umrundende Dichtungsscheibe 128 in einer entsprechenden, hier nicht näher bezeichneten Ringnut, eingebettet. Die Dichtungsscheibe 128 besteht aus einem hochtemperaturbeständigen Material auf Graphitbasis.On the underside of the disk 124, a sealing disk 128 encircling the passage opening 126 is embedded in a corresponding annular groove, which is not described in greater detail here. The sealing washer 128 consists of a high temperature-resistant material based on graphite.

Der Durchmesser der Scheibe 124 ist dabei etwas größer als der Außendurchmesser des Behälters 98.The diameter of the disk 124 is slightly larger than the outer diameter of the container 98.

Von der Unterseite der Scheibe 124 erstreckt sich eine zylindrische Wand 130 fort, deren Längserstreckung in axialer Richtung des Stabes 48 gesehen, kürzer ist als die Tiefe des Behälters 98.A cylindrical wall 130 extends from the underside of the disk 124, the longitudinal extent of which, viewed in the axial direction of the rod 48, is shorter than the depth of the container 98.

Der lichte Innendurchmesser der zylindrischen Wand 130 ist dabei um das halbe Abstandsmaß zwischen erster innerer Wand 100 und zweiter äußerer Wand 102 größer als der Durchmesser der ersten inneren Wand 100. Dadurch taucht die zylindrische Wand 130 in den Innenraum des Behälters 98 ein, der mit der Flüssigkeit 108 gefüllt ist.The inside diameter of the cylindrical wall 130 is larger by half the distance between the first inner wall 100 and the second outer wall 102 than the diameter of the first inner wall 100. As a result, the cylindrical wall 130 plunges into the interior of the container 98, which is connected to the Liquid 108 is filled.

In der in Fig. 2 und 4 dargestellten Situation ist die Kette 42 bzw. der Stab 48 soweit angehoben, daß der Ringflansch 120 auf der Schulter 112 an der Unterseite der Dichtungsscheibe 128 anliegt, wodurch ein gasdichter Abschluß der Durchtrittsöffnung 126 in der Scheibe 124 des Dichtelements 122 erreicht ist. Der Ringflansch 120 hat dabei ferner die Scheibe 124 etwas von der Oberkante des Behälters 98 angehoben. Dadurch, daß die ringförmige Wand 130 in die Flüssigkeit 108 eingetaucht ist, ist ein gasdichter Abschluß zur Außenseite erreicht. Es muß selbstverständlich dafür Sorge getragen werden, daß der Gasdruck im Innenraum der Heizkammer 14 nicht so groß ist, daß die Flüssigkeit 108 aus dem Behälter 98 herausgedrückt wird.In the situation shown in FIGS. 2 and 4, the chain 42 or the rod 48 is raised so far that the ring flange 120 rests on the shoulder 112 on the underside of the sealing washer 128, as a result of which the passage opening 126 in the washer 124 is sealed gas-tight Sealing element 122 is reached. The ring flange 120 has also raised the disc 124 somewhat from the upper edge of the container 98. Because the annular wall 130 is immersed in the liquid 108, a gas-tight seal to the outside is achieved. Care must, of course, be taken to ensure that the gas pressure in the interior of the heating chamber 14 is not so great that the liquid 108 is pressed out of the container 98.

In dieser Stellung kann in der Heizkammer 14 eine Wärmebehandlung stattfinden, ohne daß Gas nach außen dringt oder Luftsauerstoff von außen in die Heizkammer 14 eindringt. Da im Innern der Heizkammer Temperaturen bis zu 1000°C vorherrschen können, sorgt die hier nicht dargestellte Umwälz-und Temperieranlage dafür, daß das im Behälter 98 aufgenommene Öl auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird, beispielsweise auf 200°C. Da die Wand 130 ebenfalls in das Öl eingetaucht ist, wird die Scheibe 124 des Dichtelements 122 ebenfalls gekühlt und auch die darin eingebettete Dichtungsscheibe 128, was zur Erhöhung der Lebensdauer des Dichtelements 122 beiträgt.In this position, heat treatment can take place in the heating chamber 14 without gas escaping to the outside or atmospheric oxygen penetrating into the heating chamber 14 from the outside. Since temperatures of up to 1000 ° C. can prevail inside the heating chamber, the circulation and temperature control system (not shown here) ensures that the oil received in the container 98 is kept at a certain temperature, for example 200 ° C. Since the wall 130 is also immersed in the oil, the washer 124 of the sealing element 122 is also cooled and also the sealing washer 128 embedded therein, which contributes to increasing the life of the sealing element 122.

Die Steuerung des Antriebsmotores 84 ist dabei derart, daß sichergestellt ist, daß der Ringflansch 120 in Eingriff mit der Dichtungsscheibe 128 steht.The control of the drive motor 84 is such that it is ensured that the ring flange 120 is in engagement with the sealing washer 128.

In Fig. 7 ist eine Situation dargestellt, in der der Stab 48 noch nicht soweit angehoben ist, daß er in Eingriff mit der Scheibe 124 kommt. In dem in Fig. 7 dargestellten Zustand ist noch kein gasdichter Abschluß der Öffnung 126 erreicht, d.h. der Stab 48 muß noch etwas angehoben werden.A situation is shown in FIG. 7 in which the rod 48 has not yet been raised to such an extent that it comes into engagement with the disk 124. In the state shown in Fig. 7, a gas-tight closure of the opening 126 has not yet been reached, i.e. rod 48 still needs to be raised a little.

Die zuvor in Zusammenhang mit Fig. 4 und 5 beschriebene Ausgestaltung zur Abdichtung der Öffnung 70 ist gleichermaßen zur Abdichtung der Öffnung 72 und 74 verwirklicht.The embodiment described above in connection with FIGS. 4 and 5 for sealing the opening 70 is likewise implemented for sealing the opening 72 and 74.

Nachdem das Werkstücktragegestell 60 in die in Fig. 2 dargestellte zweite obere Position in der Heizkammer 14 angehoben und der Boden 20 verschlossen wurde, befinden sich die Stäbe 48, 50, 52 derart in den Öffnungen 70, 72, 74, daß deren Mittellängsachse etwa koaxial zur Mittellängsachse der entsprechenden Öffnung verläuft.After the workpiece support frame 60 has been raised to the second upper position shown in FIG. 2 in the heating chamber 14 and the base 20 has been closed, the rods 48, 50, 52 are located in the openings 70, 72, 74 in such a way that their central longitudinal axis is approximately coaxial runs to the central longitudinal axis of the corresponding opening.

Wird die Heizkammer 14 nun aufgeheizt, so dehnen sich die darin aufgenommenen Teile auf. In Fig. 6 ist dargestellt, wie sich das im Querschnitt dreieckförmige Werkstücktragegestell 60 ausdehnt. Dabei haben die drei seitlichen Streben 61, 61', 61'' die Tendenz, sich von den Ecken des Dreiecks weg zu bewegen, wie dies in Fig. 6 durch Pfeile dargestellt ist.If the heating chamber 14 is now heated, the parts accommodated therein expand. FIG. 6 shows how the workpiece support frame 60, which is triangular in cross section, expands. The three side struts 61, 61 ', 61' 'tend to move away from the corners of the triangle, as shown by arrows in FIG. 6.

Dadurch bewegen sich dann auch die Stäbe 48, 50, 52 deren Mittellängsachsen 132 ebenfalls auf den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks liegen von diesen Dreiecksseiten weg, so daß sich die Mittellängsachse des jeweiligen Stabes von der Mittellängsachse der entsprechenden Öffnung weg bewegt.As a result, the rods 48, 50, 52 then also move, whose central longitudinal axes 132 also lie on the tips of an equilateral triangle, away from these triangular sides, so that the central longitudinal axis of the respective rod moves away from the central longitudinal axis of the corresponding opening.

Diese Situation ist in Fig. 8 anhand der Öffnung 70 und dem Stab 48 dargestellt.This situation is shown in FIG. 8 by means of the opening 70 and the rod 48.

Wie aus dem Vergleich mit der darübergeordneten Fig. 7 zu entnehmen, hat sich der Stab aufgrund der Wärmeausdehnung des Werkstückträgers 54 in der Darstellung von Fig. 8 um einen gewissen Betrag nach links verschoben. Dabei wurde das auf der Schulter 112 aufliegende Dichtelement 122 mit bewegt, und auch die in der Flüssigkeit 108 aufgenommene schwimmende Wand 130. Trotz dieser Relativbewegung zwischen Stab 48 und Öffnung 70 ist weiterhin der gasdichte Abschluß nach außen gewährleistet, da ja weiterhin die Dichtung des Dichtelements 122 auf der Schulter 112 liegt und die Wand 130 in die Flüssigkeit 108 eingetaucht ist. In Fig. 8 ist im Unterschied zu Fig. 4 zu entnehmen, daß auch bei einem gegenüber Fig. 4 weiter angehobenen Zustand des Stabes 48 gleichermaßen der gasdichte Zustand aufrecht erhalten bleibt, solange die Wand 130 in die Flüssigkeit 108 eingetaucht ist.As can be seen from the comparison with the higher-level FIG. 7, the rod has shifted to the left by a certain amount due to the thermal expansion of the workpiece carrier 54 in the illustration in FIG. 8. The sealing element 122 resting on the shoulder 112 was also moved, and also the floating wall 130 absorbed in the liquid 108. Despite this relative movement between the rod 48 and the opening 70, the gas-tight seal to the outside is still ensured, since the sealing element is still sealed 122 rests on shoulder 112 and wall 130 is immersed in liquid 108. In FIG. 8, in contrast to FIG. 4, it can be seen that even when the rod 48 is raised further compared to FIG. 4, the gas-tight state is maintained as long as the wall 130 is immersed in the liquid 108.

In Fig. 9 ist eine Situation dargestellt, bei dem der Stab 48 um einen Winkel α gegenüber der Vertikalen gekippt ist. Diese Situation kann beispielsweise dann eintreten, falls ein Kettenglied der Kette 42 sperrig abstehend auf der Rolle 76 steht. Auch hier ist durch die erfindungsgemäße Konstruktion gewährleistet, daß ein gasdichter Abschluß aufrecht erhalten wird. Dadurch, daß die Wand 130 auch leicht schräg im Behälter 98 aufgenommen sein kann, ohne daß die Wand 130 an die Wände 100, 102 des Behälters 98 stößt, liegt das Dichtelement 122 weiterhin dichtend auf der Schulter 112 auf.9 shows a situation in which the rod 48 is tilted by an angle α with respect to the vertical. This situation can occur, for example, if a chain link of the chain 42 stands bulky on the roller 76. Here too, the construction according to the invention ensures that a gas-tight seal is maintained. Because the wall 130 is also slightly inclined in the container 98 can be accommodated without the wall 130 abutting the walls 100, 102 of the container 98, the sealing element 122 continues to lie sealingly on the shoulder 112.

In Fig. 10 ist eine Situation dargestellt, die nach Beendigung des Wärmebehandlungsvorganges in der Heizkammer 14 beschreibt, d.h. der Stab 48 wird so eben aus der zweiten oberen Position in die erste untere Position abgesenkt, wie dies durch einen Pfeil 133 angedeutet ist.In Fig. 10, a situation is shown which describes after completion of the heat treatment process in the heating chamber 14, i.e. the rod 48 is just lowered from the second upper position into the first lower position, as indicated by an arrow 133.

Das Dichtelement 122 liegt mit seiner Scheibe 124 auf der Oberseite des Behälters 98 und die Kette 42 kann durch die Durchtrittsöffnung 126 in der Scheibe 124 mit hoher Geschwindigkeit durchtreten.The sealing element 122 lies with its disk 124 on the upper side of the container 98 and the chain 42 can pass through the passage opening 126 in the disk 124 at high speed.

In diesem Betriebszustand, in dem beispielsweise, wie in Fig. 2 durch einen Pfeil 133 angedeutet, der Werkstückträger 54 samt Werkstücktragegestell 60 mit relativ hoher Geschwindigkeit in das Ölbad 35 zum Abhärten abgesenkt wird, ist ein gasdichter Abschluß der Öffnung 126 nicht mehr notwendig, so daß durch diese Gasmengen aus dem Innenraum der Heizkammer 14 austreten können, wie dies durch Strömungspfeile 135 angedeutet ist.In this operating state, in which, for example, as indicated in FIG. 2 by an arrow 133, the workpiece carrier 54 together with the workpiece carrier frame 60 is lowered into the oil bath 35 at a relatively high speed for hardening, a gas-tight closure of the opening 126 is no longer necessary, so that these gas quantities can escape from the interior of the heating chamber 14, as indicated by flow arrows 135.

Claims (14)

1. A vertical-shaft furnace for the heat-treatment of metallic workpieces (68), comprising a furnace housing (12) with a heating chamber (14) arranged therein, the heating chamber (14) being provided with a closed wall (18) at its upper end (16), while its lower end (20) can be opened in order to enable the workpieces (68) to be treated, to be loaded into the heating chamber (14) from below, heating means for heating the heating chamber (14), means (40) for lifting a workpiece carrier (54) from a first, lower position below the lower end (20) of the heating chamber (14) into a second, upper position inside the heating chamber (14), wherein the workpiece carrier (54) is suspended on at least one flexible element which is passed through an opening (70, 72, 74) in the upper wall (18) of the heating chamber (14), and connected to a drive outside the heating chamber (14), characterized in that in the second, upper position of the workpiece carrier (54) a gas-tight sealing is established with respect to the closed wall (18) by means of a sealing section of the flexible element in the area of the opening (70, 72, 74) and of a sealing element (122), wherein a wall (130) projecting from the sealing element (122) in a downward direction surrounds the opening (70, 72, 74) and is immersed to float in a liquid (108) contained in a double-walled vessel (98) with open top surrounding the opening (70, 72, 74) and being rigidly connected to the closed wall (18) at the upper end of the heating chamber (14).
2. The vertical-shaft furnace of claim 1, characterized in that the sealing element (122) is configured as a disk (124) provided with a central passage opening (126) for passing the element therethrough, the sealing section being configured as a rod-shaped section (48, 50, 52) transiting below the disk (126) via a shoulder (120) into an area (110) having a diameter larger than that of the passage opening (70, 72, 74), a gasket (128) being arranged between the shoulder (120) and the disk (126).
3. The vertical-shaft furnace of claim 2, characterized in that the disk (126) carries on its bottom phase a gasket (128) surrounding the passage opening (70, 72, 74) and coming to rest against the shoulder (120).
4. The vertical-shaft furnace of claim 2 or 3, characterized in that the diameter of the opening (70, 72, 74) in the upper closed wall (18) of the heating chamber (14) is such that the area of the rod-shaped section (48, 50, 52) of the flexible element which presents the larger outer diameter, is received in the opening (70, 72, 74) at a certain lateral clearance.
5. The vertical-shaft furnace of claim 4, characterized in that the double-walled vessel (98) surrounding the opening (70, 72, 74) comprises a first, inner wall (100) encircling the opening (70, 72, 74) and a second, outer wall (120) arranged at a radial distance from the first, inner wall (100), the distance between the first, inner wall (100) and the second, outer wall (120) being at least equal to the difference between the diameter of the opening (70, 72, 74) in the upper wall (18) of the heating chamber (14) and the outer diameter of the section of the rod-shaped section (48, 50, 52) of the flexible element having a larger diameter.
6. The vertical-shaft furnace of claim 5, characterized in that the first, inner wall (100) is arranged immediately adjacent the edge of the opening (70, 72, 74) in the upper wall (18) of the heating chamber (14), and the wall (130) projecting downwardly from the sealing element (122) and being immersed into the liquid (108) of the vessel (98) presents a cylindrical shape and comes to rest at a central position between the first, inner wall and the second, outer wall (100, 120), when a longitudinal center axis (132) of the flexible element extends coaxially to a longitudinal center axis (132) of the opening (70, 72, 74) in the upper wall (18).
7. The vertical-shaft furnace of any of claims 1 - 6, characterized in that the vessel (98) containing the liquid, into which liquid the wall (130) projecting downwardly from the sealing element (122) is immersed in floating relationship, is connected to a recirculating device for the liquid (108) via at least one inlet (104) and via at least one outlet (106), the liquid (108) being adjusted to a predetermined temperature in the recirculating device.
8. The vertical-shaft furnace of any of claims 1 - 7, characterized in that the flexible element is configured as a chain (42, 44, 46) connected to a rigid metal rod (48, 50, 52) which, in the second, upper position of the workpiece carrier (55), is in sealing contact with the sealing element (122), an end of the metal rod (48, 50, 52) opposite to the chain (42, 44, 46) being provided with a gripper (56) for gripping an upper end of a workpiece carrier frame (60).
9. The vertical-shaft furnace of any of claims 1 - 8, characterized in that three flexible elements are provided which are arranged at the corners of an imaginary equilateral triangle, relative to the cross-section of the heating chamber (14), and which are passed through three openings (70, 72, 74) in the upper wall (18) of the heating chamber (14), the flexible elements being connected to a workpiece carrier (54).
10. The vertical-shaft furnace of claim 9, characterized in that the three flexible elements are moved in synchronism via a common drive.
11. The vertical-shaft furnace of claim 9 or 10, characterized in that the three flexible elements are configured as chains (48, 50, 52) being connected to a drive shaft (82) extending in parallel to, and at a certain distance from, one of the sides of the triangle, the three chains (48, 50, 51) being arranged at the corners of an equilateral triangle with respect to the cross-section of the heating chamber (14).
12. The vertical-shaft furnace of claim 11, characterized in that the three chains (48, 50, 52) are interconnected by tie rods (61) extending along the sides of the triangle.
13. The vertical-shaft furnace of any of claims 9 - 12, characterized in that each of the three chains (48, 50, 52) is provided, on its lower end opposite the shaft (82), with a fork-like gripper (56, 58), each of the grippers (56, 58) extending into the same direction, the grippers (56, 58) being adapted to move in engagement with three mating ends of a workpiece carrier frame (60), the engaging movement being effected by a laterally directed movement of the grippers (56, 58) and the ends relative one to another.
14. The vertical-shaft furnace of any of claims 1 - 13, characterized in that the heating chamber (14) is configured as a horizontally displaceable furnace portion comprising a lower end of the heating chamber (14), the end being adapted to be opened and to be displaceable above various stations of the furnace (10), e.g. a loading station (30), a quenching station (34), a washing station (32) etc.

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