EP0662519A1 - Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Werkstücken - Google Patents
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- C21D9/0037—Rotary furnaces with vertical axis; Furnaces with rotating floor
Definitions
- the invention relates to a device for the heat treatment of workpieces, in particular an oven operated with hydrogen gas as cooling gas under excess pressure for hardening metallic workpieces, with a housing enclosing the heating chamber for receiving the workpiece batch and connected to a vacuum pump with gas inlet and gas outlet openings opening into the heating chamber. a motor-blower unit, the impeller of which circulates the cooling gas, and a heating unit.
- a vacuum furnace for the heat treatment of a batch of metallic workpieces is known (DOS 34 16 902), in which the container is evacuated after the batch is inserted and flooded with protective gas, the batch then being heated to the maximum permissible working temperature by gas recirculation the circulating device is heated and then heated to a desired final temperature of the heat treatment with inert gas or under vacuum, essentially by radiant heat.
- the device is provided with a closable steel container and an internal heating chamber for receiving the batch and with a gas blower and a gas guide device for generating a circulation flow through the heating chamber.
- the essentially circular cylindrical steel container is supported on a stationary support structure, its longitudinal axis being oriented perpendicularly and an upper part being able to be lifted off its supported lower part.
- the batch itself rests on a support frame, which in turn is supported on the housing cover of the lower part.
- a disadvantage of the known device is the uneven heating and cooling of the charge, in particular as a result of the heating elements arranged only in the area of the central housing part and the cooling gas flow flowing around the charge in one direction only and peripherally.
- the present invention has for its object to provide a device which avoids the disadvantages of the known device, so that e.g. also rotationally symmetrical thin-walled workpieces, the dimensional accuracy of which is subject to the highest demands, can be heat-treated without subsequent treatment being necessary because of the possible distortion or cracking of the workpieces.
- a bottom part of a batch table mounted on the lower housing cover and rotatable about a vertical axis, with a heating unit arranged on this bottom part and with a grate provided above the heating unit and formed from bars for storing the batch of workpieces and with one arranged below the heating unit Insulating plate, the bottom part being connected on its underside to a bearing pin which is sealed through a bearing ring on the housing cover and which is coupled via a shaft to a motor drive via which the bottom part can be rotated.
- the invention allows for a wide variety of designs; one of these is shown in more detail in the accompanying drawing, which shows the partial section through the lower part of the vacuum chamber of an industrial furnace for the heat treatment of metallic workpieces, the rotatable table for the workpieces to be treated being arranged on the lower housing cover of the vacuum chamber.
- a vacuum heat treatment furnace of the type in question usually consists of a hollow cylindrical housing, one end wall of which can be closed by a cover, a blower motor arranged on the other end wall of the housing with an impeller, a hollow cylindrical batch chamber arranged in the interior of the housing with a batch basket or support grid which can be inserted therein.
- a plurality of heating pipes extending up to the immediate vicinity of the support grate and aligned parallel to the longitudinal axis of the housing, a fan housing provided between the blower motor and the support grate in the interior of the housing and one in the annular space between the Housed inside wall of the housing and the outer wall of the batch chamber, consisting of a coil through which a refrigerant flows through.
- the heat treatment furnace is generally connected via a suction line to a vacuum pump, the suction connection of which opens into a chimney, the suction line being able to be shut off by an evacuation valve.
- the gas inlet lines which are connected to gas containers and are switched on in the valves via which the two lines can be shut off, open into the hollow cylindrical housing.
- the figure shows only the lower housing cover 3, which rests on a frame, of which only one of the supports 4 is shown and which is welded to a bearing ring 5, on which a support bearing 6 is arranged (ball bearing connection), on which in turn the base part 7 of the rotatable batch table 8 rests.
- the batch table 8 is provided on its underside with slip rings 9, 10, which correspond to current contacts 11, 12, the brackets 13, 14 of which are firmly connected to the housing cover 3 and which are designed in this way are that the upper end faces of the current contacts 11, 12 rest with a certain bias on the slip rings 9, 10.
- the underside of the bottom part 7 of the batch table 8 has a bearing pin 15 which is sealed with respect to the bearing ring 5 and which is extended downwards by a shaft 16 on which the pulley 17 is arranged in a rotationally fixed manner, which is connected via a toothed belt 18 or drive chain the pulley 20 of the motor-gear unit 19 is connected, so that with the help of the motor-gear unit 19 (with a three-phase motor) the batch table 8 can be set in rotation about the axis A.
- the shaft 16 is extended by a pipe section 21, 49, which is rotatably connected to a fixed bearing 22 via a support 23, on the rest of which a centering rod 24 is mounted, which is passed through an inner tube 25 and which causes that Inner tube 25 does not rotate together with the shaft 16 or the bearing journal 15 and the base part 7.
- the bottom part 7 is provided with a cavity 26 which is connected to the inner tube 25, so that the cooling water flowing upward at the connecting piece 27 into the annular space between the inner tube 25 and the longitudinal bore 30 in the tube piece 21 also the cavity 26 flows through in the bottom part 7 for the purpose of cooling the batch table 8 (rotatable cooling water duct).
- the coolant returned from the cavity 26 flows through the inner tube 25 and exits at the connecting piece 31.
- a large number of supports 32, 32 ', ... made of graphite or ceramic are attached to the top of the base part 7 of the batch table 8, which in turn hold bearing pieces 33, 33', ..., on which in turn rods 34, 34 'each , ... are made of highly heat-resistant and corrosion-resistant material on which the workpieces to be treated can be deposited.
- Parallel to the supports 32, 32 ', ... are holding arms 35, 35', ... attached to the bottom part, the upper ends of which are designed as forks 36, 36 ', ... in which extend parallel to each other
- Store heating rods 37, 37 ', ... which are connected to one another via current conductors 38, 38', ...
- the insulation plate 43 (graphite hard felt insulation) is provided with a central opening 50 which allows the cooling gas to flow from bottom to top through the charging table 8 and thus also through that on the bars 34, 34 ',. . rust formed workpieces.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Werkstücken, insbesondere einen mit Wasserstoffgas als Kühlgas unter Überdruck betriebenen Ofen zum Härten metallischer Werkstücke, mit einem die Heizkammer zur Aufnahme der Werkstückcharge einschließenden, an eine Vakuumpumpe angeschlossenen Gehäuse mit in die Heizkammer einmündende Gaseinlaß- und Gasauslaßöffnungen, einer Motor-Gebläse-Einheit, deren Gebläserad das Kühlgas umwälzt und einem Heizaggregat.
- Es ist ein Vakuumofen zur Wärmebehandlung einer Charge aus metallischen Werkstücken bekannt (DOS 34 16 902), bei dem der Behälter nach dem Einsetzen der Charge evakuiert und mit Schutzgas geflutet wird, wobei die Charge anschließend durch Heizen und durch Gasumwälzung bis auf die maximal zulässige Arbeitstemperatur der Umwälzeinrichtung erwärmt wird und hiernach mit ruhendem Schutzgas oder unter Vakuum im wesentlichen durch Strahlungswärme auf eine gewünschte Endtemperatur der Wärmebehandlung erwärmt wird. Die Vorrichtung ist dazu mit einem verschließbaren Stahlbehälter und einer inneren Heizkammer zur Aufnahme der Charge und mit einem Gasgebläse sowie einer Gasleiteinrichtung zur Erzeugung einer Umwälzströmung durch die Heizkammer versehen. Der im wesentlichen kreiszylindrische Stahlbehälter ist auf einer ortsfesten Trägerkonstruktion abgestützt, wobei seine Längsachse lotrecht ausgerichtet ist und wobei ein Oberteil von seinem abgestützten Unterteil abhebbar ist. Die Charge selbst ruht auf einem Traggestell, das seinerseits auf dem Gehäusedeckel des Unterteils abgestützt ist.
- Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung ist die ungleichmäßige Aufheizung und auch Abkühlung der Charge, insbesondere infolge der nur im Bereich des mittleren Gehäuseteils angeordneten Heizelemente und des nur die Charge in einer Richtung und peripher umströmenden Kühlgasstrom.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Vorrichtung vermeidet, so daß z.B. auch rotationssymmetrische dünnwandige Werkstücke an deren Formtreue höchste Ansprüche gestellt werden, wärmebehandelt werden können, ohne daß eine spätere Nachbehandlung wegen des möglichen Verzugs oder der Rißbildung der Werkstücke notwendig wird.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein am unteren Gehäusedeckel gelagertes, um eine vertikale Achse drehbares Bodenteil eines Chargentisches mit einem auf diesem Bodenteil angeordneten Heizaggregat und mit einem oberhalb des Heizaggregats vorgesehenen, aus Gitterstäben gebildeten Rost zur Ablage der Werkstückcharge und mit einer unterhalb des Heizaggregats angeordneten Isolierplatte, wobei das Bodenteil an seiner Unterseite mit einem Lagerzapfen verbunden ist, der abgedichtet durch einen Lagerring am Gehäusedeckel hindurchgeführt ist und der über eine Welle mit einem motorischen Antrieb gekoppelt ist, über den das Bodenteil drehbar ist.
- Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind in den Patentansprüchen näher beschrieben und gekennzeichnet.
- Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in der anliegenden Zeichnung näher dargestellt, die den Teilschnitt durch den unteren Teil der Vakuumkammer eines Industrieofens zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke zeigt, wobei am unteren Gehäusedeckel der Vakuumkammer der drehbare Tisch für die zu behandelnden Werkstücke angeordnet ist.
- Ein Vakuum-Wärmebehandlungsofen der infragestehenden Art besteht üblicherweise aus einem hohlzylindrischen Gehäuse, dessen eine Stirnwand von einem Deckel verschließbar ist, einem an der anderen Stirnwand des Gehäuses angeordneten Gebläsemotor mit Gebläserad, einer im Gehäuseinnern angeordneten hohlzylindrischen Chargenkammer mit einem in diese einsetzbaren Chargenkorb oder Auflagerost, in den bzw. auf das wiederum die zu behandelnden Werkstücke auflegbar sind, mehreren sich bis in die unmittelbare Nachbarschaft des Auflagerostes erstreckenden, parallel zur Gehäuselängsachse ausgerichteten Heizrohren, einem zwischen dem Gebläsemotor und dem Auflagerost im Innenraum des Gehäuses vorgesehenen Gebläsegehäuse und einem im Ringraum zwischen der Innenwand des Gehäuses und der Außenwand der Chargenkammer untergebrachten, aus einer von einem Kältemittel durchströmten Rohrschlange bestehenden Wärmetauscher.
- Der Wärmebehandlungsofen ist in der Regel über eine Saugleitung an eine Vakuumpumpe angeschlossen, deren Absaugstutzen in einen Kamin einmündet, wobei die Saugleitung durch ein Evakuierventil absperrbar ist. In das hohlzylindrische Gehäuse münden die Gas-Einlaßleitungen ein, die mit Gasbehältern verbunden sind und in die Ventile eingeschaltet sind, über die die beiden Leitungen absperrbar sind.
- Die Abbildung zeigt nur den unteren Gehäusedeckel 3, der auf einem Gestell ruht, von dem nur eine der Stützen 4 dargestellt ist und der mit einem Lagerring 5 fest verschweißt ist, auf dem ein Traglager 6 angeordnet ist (Kugeldrehverbindung), auf dem wiederum das Bodenteil 7 des drehbaren Chargentischs 8 aufliegt. Der Chargentisch 8 ist an seiner Unterseite mit Schleifringen 9, 10 versehen, die mit Stromkontakten 11, 12 korrespondieren, deren Halterungen 13, 14 fest mit dem Gehäusedeckel 3 verbunden sind und die so ausgebildet sind, daß die oberen Stirnflächen der Stromkontakte 11, 12 mit einer bestimmten Vorspannung an den Schleifringen 9, 10 anliegen. Die Unterseite des Bodenteils 7 des Chargentischs 8 weist einen Lagerzapfen 15 auf, der gegenüber dem Lagerring 5 abgedichtet ist und der nach unten zu um eine Welle 16 verlängert ist, auf der die Riemenscheibe 17 drehfest angeordnet ist, die über einen Zahnriemen 18 oder Antriebskette mit der Riemenscheibe 20 der Motor-Getriebeeinheit 19 verbunden ist, so daß mit Hilfe der Motor-Getriebeeinheit 19 (mit Drehstrommotor) der Chargentisch 8 um die Achse A in Drehung versetzt werden kann. Die Welle 16 ist um ein Rohrstück 21, 49 verlängert, das mit einem ortsfesten Lager 22 über eine Stütze 23 drehfest verbunden ist, auf dem im übrigen ein Zentrierstab 24 gelagert ist, der durch ein Innenrohr 25 hindurchgeführt ist und der bewirkt, daß sich das Innenrohr 25 nicht zusammen mit der Welle 16 bzw. dem Lagerzapfen 15 und dem Bodenteil 7 dreht. Wie die Zeichnung zeigt, ist das Bodenteil 7 mit einem Hohlraum 26 versehen, der mit dem Innenrohr 25 in Verbindung steht, so daß das am Anschlußstutzen 27 in den Ringraum zwischen dem Innenrohr 25 und der Längsbohrung 30 im Rohrstück 21 aufwärtsströmende Kühlwasser auch den Hohlraum 26 im Bodenteil 7 zum Zwecke der Kühlung des Chargentisches 8 durchströmt (drehbare Kühlwasserdurchführung). Das aus dem Hohlraum 26 zurückgeführte Kühlmittel strömt durch das Innenrohr 25 und tritt am Anschlußstutzen 31 wieder aus. Auf der Oberseite des Bodenteils 7 des Chargentischs 8 sind eine Vielzahl von Stützen 32, 32', ... aus Graphit oder Keramik befestigt, die wiederum Lagerstücke 33, 33', ... halten, auf die ihrerseits jeweils Stäbe 34, 34', ... aus hochhitzefestem und korrosionsfestem Werkstoff aufliegen, auf denen die zu behandelnden Werkstü ke ablegbar sind. Parallel zu den Stützen 32, 32', ... sind jeweils Haltearme 35, 35', ... auf dem Bodenteil angebracht, deren obere Enden als Gabeln 36, 36', ... ausgebildet sind, in denen sich zueinander parallel erstreckende Heizstäbe 37, 37', ... lagern, die über Stromleiter 38, 38', ... miteinander in Verbindung stehen bzw. an die mit den Schleifringen 9, 10 korrespondierenden stromleitenden Verbindungsstäbe 39, 40 (Kohlegleitkontakte) angeschlossen sind. Parallel der beiden Verbindungsstäbe 39, 40 erstrecken sich weitere lotrechte Haltearme 41, 42, die fest auf dem Bodenteil 7 verankert sind und die jeweils eine Isolationsplatte 43 bzw. 44 in einer Ebene halten, die sich parallel der Ebene des Bodenteils 7 erstreckt. Weiterhin ist auf dem Bodenteil 7 ein Haltearm 45 befestigt, der die Lagerstücke 33, 33', ... im Abstand zueinander hält. Schließlich sind zwei Meßfühler 46, 47 am Lagerring 5' vorgesehen, die über nicht näher dargestellte Schleifkontakte mit auf dem Bodenteil 7 angeordneten Teilen der Vorrichtung in Verbindung stehen, so daß die Temperatur an unterschiedlichen Orten der Vorrichtung meßbar ist. Es sei noch erwähnt, daß die Isolationsplatte 43 (Graphithartfilzisolation) mit einer zentralen Öffnung 50 versehen ist, die ein Durchströmen des Kühlgases von unten nach oben durch den Chargentisch 8 und damit auch durch die auf dem von den Stäben 34, 34', ... gebildeten Rost abgelegten Werkstücke ermöglicht.
-
- 2 Gehäuse
- 3 Gehäusedeckel
- 4 Stütze
- 5, 5' Lagerring
- 6 Traglager
- 7 Bodenteil
- 8 Chargentisch
- 9 Schleifring
- 10 Schleifring
- 11 Stromkontakt, Schleifkontakt
- 12 Stromkontakt, Schleifkontakt
- 13 Halterung
- 14 Halterung
- 15 Lagerzapfen
- 16 Wellenstumpf
- 17 Riemenscheibe
- 18 Zahnriemen
- 19 Motor-Getriebeeinheit
- 20 Riemenscheibe
- 21 Rohrstücke
- 22 Lager
- 23 Stütze
- 24 Zentrierstab
- 25 Innenrohr
- 26 Hohlraum
- 27 Anschlußstutzen
- 29 Ringraum, Kanal
- 30 Längsbohrung
- 31 Anschlußstutzen
- 32, 32', ... Stütze
- 33, 33', ... Stab, Rost
- 34, 34', ... Stab
- 35, 35', .. Haltearm
- 36, 36', ... Gabel
- 37, 37', ... Heizstab
- 38, 38', ... Stromleiter
- 39 Verbindungsstab
- 40 Verbindungsstab
- 41 Haltearm
- 42 Haltearm
- 43 Isolationsplatte
- 44 Isolationsplatte
- 45 Haltearm
- 46 Meßfühler
- 47 Meßfühler
- 48 Kanal
- 49 Hülse, Rohrstück
- 50 Öffnung
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