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DE69907767T2 - Verfahren zum thermischen Bearbeiten von Werkstücken mittels einer thermischen übertragenden Flüssigkeit und Kondensationsofen zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum thermischen Bearbeiten von Werkstücken mittels einer thermischen übertragenden Flüssigkeit und Kondensationsofen zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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DE69907767T2
DE69907767T2 DE69907767T DE69907767T DE69907767T2 DE 69907767 T2 DE69907767 T2 DE 69907767T2 DE 69907767 T DE69907767 T DE 69907767T DE 69907767 T DE69907767 T DE 69907767T DE 69907767 T2 DE69907767 T2 DE 69907767T2
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steam
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oven
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Rehm Thermal Systems GmbH
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Bearbeitung im allgemeinen Sinne von Werkstücken aller Art Sinne mit Hilfe einer Wärmeübertragungsflüssigkeit und betrifft vorzugsweise die Bearbeitung von Werkstücken, die von einem Träger gebildet sind, auf dem Bauteile zum Beispiel elektronischer, elektrischer, elektromechanischer oder mechanischer Art mit Hilfe eines Zusatrwerkstoffs angebracht sind, der in Bezug auf die Befestigungsarme der Bauteile punktförmig aufgebracht ist.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt daher ein Verfahren zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks mit Hilfe wenigstens einer Wärmeübertragungsflüssigkeit und einem Kondensationsofen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8 vor (vgl. zum Beispiel US-A-4 838 476).
  • Die Erfindung findet eine besonders vorteilhafte Anwendung in der Bearbeitungstechnik beim Montieren von Bauteilen durch Polymerisation, bei der der Zusatzwerkstoff von einem Polymer gebildet wird, oder bei der Technik des Aufschmelzens oder Lötens von Bauteilen, bei der der Zusatzwerkstoff durch eine Legierung gebildet wird.
  • In dem bevorzugten technischen Gebiet der Erfindung sind verschiedene Arten von Maschinen bekannt, die es erlauben, die Befestigung von Bauteilen auf einem Träger durch das Schmelzen des Zusatzwerkstoffs zu gewährleisten. Es ist daher bekannt, eine Lötanlage zu verwenden, die dazu geeignet ist, die Temperatur des Trägers und der Bauteile schnell und gleichmäßig bis zu einer Temperatur zu erhöhen, die geringfügig über dem Schmelzpunkt des Zusatrwerkstoffs liegt, wodurch es ermöglicht wird, das Löten oder die Polymerisation des Zusatzwerkstoff zu erreichen.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine erste Anlagenart in Form eines Konvektionsofens, eines Infrarot-Ofens oder eines Zwangskonvektionsofens mit oder ohne Schutzgasatmosphäre auszuführen. Der Hauptvorteil bei der Verwendung eines Ofens beruht darin, dass er einfach in eine Straße zur Fertigung von Werkstücken integriert werden kann. Ebenso erlaubt ein Ofen eine kontinuierliche Bearbeitung der Werkstücke. Es ist jedoch auch zu berücksichtigen, dass ein Ofen große Nachteile aufweist, die im Wesentlichen mit der relativ langen Bearbeitungszeit, der schlechten Übertragung der Wärme auf das zu bearbeitende Werkstück, den relativ hohen Kosten und der Verwendung eines Inertgases für die mit einer Schutzgasatmosphäre betriebenen Öfen in Zusammenhang stehen.
  • Aus dem Stand der Technik ist eine zweite Anlagenart bekannt, die mit Hilfe des Dampfs einer Wärmeübertragungsflüssigkeit eine Bearbeitung gewährleistet. Eine sogenannte Dampfphasen-Bearbeitungsanlagen umfasst deshalb in der Regel einen Behälter, der eine Fluorkohlenstoff-Flüssigkeit enthält, die dazu bestimmt ist, durch Heizmittel auf eine Siedetemperatur gebracht zu werden, um in einem Verbindungsoder Lötbereich einen gesättigten, inerten Primärdampf zu erzeugen, dessen Temperatur geringfügig über dem Schmelzpunkt des Zusatzwerkstoffs liegt. Der Verbindungs- oder Lötbereich wird im Wesentlichen von dem Niveau der Flüssigkeit und einer Rohrschlange begrenzt, die eine Kondensation des Primärdampfs gewährleistet. Über diesem Verbindungs- oder Lötbereich befindet sich, oder auch nicht, ein Vorheiz- oder Kühlbereich, in dem ein Sekundärdampf vorhanden ist.
  • Der Behälter umfasst in seinem oberen Teil eine Durchlassöffnung, die dazu geeignet ist, von einem Deckel verschlossen zu werden, und die dazu bestimmt ist, das Einführen des mit den zu verbindenden Bauteilen bestückten Trägers in den Behälter hinein zu ermöglichen. Ein derartiger Träger wird von einer Vorrichtung übernommen, die für dessen Fortbewegung und dessen Aufenthalt nacheinander in dem Vorheizbereich, dem Lötbereich und dem Kühlbereich sorgt. Nachdem sich der Träger für eine bestimmte Zeitdauer in dem Vorheizbereich befunden hat, kommt der Träger mit dem Primärdampf in Kontakt, um eine Übertragung der latenten Dampfkondensationswärme auf den Träger und die zugehörigen Bauteile zu erreichen. Durch diese Wärmezufuhr wird die Temperatur des Trägers und der Bauteile schnell und gleichmäßig bis zu der Temperatur des Primärdampfs erhöht, wodurch das Schmelzen des Zusatrwerkstoffs und anschließend, je nach Art der angewandten Technik, das Löten oder die Polymerisation der Bauteile auf dem Träger bewirkt wird.
  • In dem Patent US 4 838 476 , das als nächstkommender Stand der Technik angesehen wird, ist ein Verfahren zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks mit Hilfe wenigstens einer Wärmeübertragungsflüssigkeit beschrieben, die einen Siedepunkt bei einem gegebenen Wert aufweist, wobei das Verfahren darin besteht, das zu bearbeitende Werkstück in einem Ofen zu platzieren, dessen innere Struktur einen Raum bildet, der über wenigstens eine Türe zugänglich ist, im Raum des Ofens für einen durch Verdampfen der Wärmeübertragungsflüssigkeit erzielten Dampf zu sorgen, um teilweise dessen Kondensation auf dem zu bearbeitenden Werkstück und die Bearbeitung des Werkstücks zu ermöglichen, nach Einlegen des Werkstücks in den Ofen die Türe oder die Türen so zu schließen, dass ein hermetisch abgeschlossener Raum entsteht, das Werkstück zu bearbeiten und es aus dem Ofen zu entnehmen. In diesem Patent ist auch eine Anlage zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks beschrieben mit:
    • – einem Gehäuse, das einen Raum zur thermischen Bearbeitung begrenzt, der über wenigstens eine Türe zugänglich ist,
    • – einem System, das innen in dem Raum für einen durch Verdampfen einer Wärmeübertragungsflüssigkeit erzielten gesättigten Dampf sorgt, der dazu bestimmt ist, teilweise auf dem zu bearbeitenden Werkstück zu kondensieren.
  • Ein derartiges System umfasst eine Düse zum Einspritzen einer Flüssigkeit, die dazu bestimmt ist, sich auf einer Aufnahmefläche niederzuschlagen, die durch geeignete Heizmittel beheizt ist.
    • – und eine Vorrichtung zum Entziehen des innen in dem Raum des Ofens vorhandenen Dampfs.
  • Das Patent US 4 321 031 A beschreibt ebenfalls eine Anlage zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks, die ein Gehäuse umfasst, das einen Raum zur thermischen Bearbeitung aufweist, der über zwei Türen zugänglich ist, und in dem ein Dampf vorhanden ist, der dazu bestimmt ist, teilweise auf dem zu bearbeitenden Werkstück zu kondensieren. Diese Anlage umfasst vor der Zugangstüre und nach der Ausgangstüre Mittel zur Rückgewinnung des Dampfs.
  • Diese Anlagenart weist zweifellos Vorteile hinsichtlich der Homogenität und der Qualität der Wärmeübertragung und eines Investitionsaufwands auf, der bezogen auf die für einen Ofen erforderlichen Kosten geringer ist. Diese Anlagenart weist jedoch Nachteile hinsichtlich des Verbrauchs der Wärmeübertragungsflüssigkeit sowie die Schwierigkeit auf, diese Anlage in eine Fertigungsstraße zu integrieren und folglich eine kontinuierliche Bearbeitung zu gewährleisten.
  • Die Analyse der technischen Lösungen nach dem Stand der Technik führt zu der Feststellung, dass gegenwärtig keine Bearbeitungsanlagen existieren, die völlig zufriedenstellend sind.
  • Gegenstand der Erfindung ist es, dieses Problem zu beheben, indem ein Verfahren zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks vorgeschlagen wird, das dazu geeig net ist, die Vorteile der beiden bekannten Techniken unter Vermeidung ihrer Nachteile miteinander zu kombinieren.
  • Ein Gegenstand der Erfindung ist folglich ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit Hilfe einer Wärmeübertragungsflüssigkeit, das es erlaubt, den Bearbeitungsvorgang in eine Fertigungsstraße zu integrieren, wodurch somit eine kontinuierliche Bearbeitung ermöglicht wird, wobei dieses Verfahren zudem eine homogene und qualitativ hochwertige Wärmeübertragung bietet.
  • Zur Lösung dieser Aufgaben schlägt die Erfindung ein Verfahren zur thermischen Bearbeitung gemäß Patentanspruch 1 vor.
  • Verschiedene andere Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die beispielhaft in nicht einschränkender Weise Ausführungs- und Anwendungsformen des Erfindungsgegenstands zeigen.
  • 1 ist ein Längsschnitt im Aufriss eines schematischen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ofens,
  • 2 ist ein Querschnitt im Wesentlichen entlang Linie II-II aus 1.
  • 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ofens, der die thermische Bearbeitung eines Werkstücks 2 im allgemeinen Sinne erlaubt. In dem nachstehend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Werkstück 2 durch einen Träger gebildet, der mit Bauteilen aller Art, zum Beispiel elektronischer, elektrischer, mechanischer oder elektromechanischer Art, in Kombination miteinander oder einzeln, bestückt ist, die in geeigneter Weise angeordnet sind, um die speziellen Funktionen im Zusammenhang mit der beabsichtigten Anwendung auszuführen. In dem dargestellten Beispiel ist der Ofen 1 dazu bestimmt, die Anordnung der Bauteile auf dem Träger durch Schmelzen eines Zusatrwerkstoffs zu gewährleisten, der in Bezug auf die Befestigungsarme punktförmig aufgebracht ist. Herkömmlicherweise ist der Zusatrwerkstoff aus einem Polymer oder einer Legierung gebildet. Der Träger ist zum Beispiel eine gedruckte Schaltung, die, versehen mit ihren verschiedenen Bauteilen, eine Leiterplatte oder ein Werkstück 2 bildet.
  • Der erfindungsgemäße Ofen 1 umfasst ein Gehäuse 4, das von einer inneren, so genannten warmen Struktur 5 gebildet ist, die vorzugsweise mit einer thermischen Iso lierbeschichtung 6 versehen ist. Die innere Struktur 5 begrenzt innen einen hermetisch abgeschlossenen Raum 7, der über wenigstens eine oder, wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, zwei Türen 8 und 9, eine Zugangs- bzw. Ausgangstüre, zugänglich ist.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die innere Struktur 5 einen Boden 11 auf, von dem aus sich zwei vertikale Seitenwände 12 erheben, die an eine Decke 13 stoßen. Die innere Struktur 5 wird in dem dargestellten Beispiel durch eine Vorderwand 14 und eine Rückwand 15 ergänzt, die der Zugangstüre 8 bzw. der Ausgangstüre 9 zugehörig sind, die mit Mitteln zum automatischen Öffnen und Schließen ausgestattet sind, die als solche bekannt und nicht dargestellt sind. Diese innere Struktur 5, die von dem Boden 11, den Seitenwänden 12, der Decke 13 und der Vorderwand 14 und der Rückwand 15 gebildet wird, begrenzt innen bei geschlossenen Türen einen hermetisch abgeschlossenen oder dichten Raum. Die einzelnen, die innere Struktur 5 bildenden Teile sind aus einem Material ausgeführt, das eine gute Wärmeleit- oder -übertragungsfähigkeit aufweist. Der Boden 11, die Seitenwände 12, die Decke 13, die Vorderwand 14 und die Rückwand 15 sind Teile in Form von Metallplatten.
  • Der Ofen 1 ist mit Mitteln zum Aufheizen 16 der inneren Struktur 5 versehen, so dass diese auf eine bestimmte Temperatur gebracht wird. Die Heizmittel 16 sind zum Beispiel durch elektrische Widerstände gebildet, die auf der Außenseite von wenigstens einigen und vorzugsweise allen die innere Struktur 5 bildenden Teilen angebracht sind. Natürlich kann auch in Betracht gezogen werden, die Heizmittel 16 in anderer Form auszuführen, zum Beispiel mittels eines Kreislaufs zur Zirkulation eines flüssigen Wärmeübertragungsmittels. Die innere Struktur 5 ist vorzugsweise außen mit einer thermischen Isolierbeschichtung 6 versehen, um den Wärmeverlust zu begrenzen. Die thermische Isolierbeschichtung 6 kann in jeder geeigneten, dem Fachmann bekannten Weise ausgeführt sein, um die verschiedenen, die innere Struktur 5 bildenden Teile zu bedecken.
  • Erfindungsgemäß ist der Ofen 1 mit einem System 17 versehen, das innen in dem Raum 7 für Dampf zu sorgen vermag, der durch die Verdampfung einer Wärmeübertragungsflüssigkeit erzeugt wird, die einen gegebenen Siedepunkt oder Siedetemperatur aufweist. Bei dem betrachteten Anwendungsbeispiel für das Löten von Bauteilen liegt die Siedetemperatur der Flüssigkeit über dem Schmelzpunkt des Zusatrwerkstoffs. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsmerkmal wird das innen im Raum für Dampf sorgende System durch einen Kreislauf 18 zur Zuleitung der in ei nem Behälter 19 enthaltenen Wärmeübertragungsflüssigkeit gebildet. Der Kreislauf 18 zur Zuleitung der Flüssigkeit mündet vorteilhafterweise auf dem Boden 11 des Ofens, dessen Innenseite dazu geeignet ist, die Aufnahme der Flüssigkeit zu ermöglichen, die sich auf deren Oberfläche ausbreitet. Der Boden 11 des Ofens wird auf eine Temperatur gebracht, die über dem Siedepunkt der Flüssigkeit liegt, um deren Verdampfen zu gewährleisten. Der Boden 11 des Ofens ist zudem so konzipiert, dass eine Temperatur aufrecht erhalten wird, die über dem Siedepunkt der Flüssigkeit liegt, und zwar auch dann, wenn die Flüssigkeit auf dessen Innenseite geleitet wird. Hierzu ist der Boden 11 so ausgestattet, dass Wärme in ausreichendem Maße gespeichert wird, um das Verdampfen der mit seiner Innenseite in Berührung kommenden Flüssigkeit zu gewährleisten.
  • Es ist festzuhalten, dass als System 17, das innen im Raum 7 für Dampf sorgt, ein System vorgesehen werden kann, das die Zuleitung von Dampf in den Raum gewährleistet. Dieser Dampf wird außerhalb des Raums durch jegliche geeignete Mittel mittels Verdampfens einer Wärmeübertragungsflüssigkeit erzeugt. Darunter ist zu verstehen, dass der Gegenstand der Erfindung darin besteht, innen in dem Raum 7 in der Weise einen Dampf zu erhalten, dass wenigstens ein Teil davon auf dem zu bearbeitenden Werkstück 2 kondensiert.
  • Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung umfasst der Ofen 1 eine Vorrichtung 21, die ein Entziehen des innen in dem hermetisch abgeschlossenen Raum 7 herrschenden Dampfs sicherstellt. Die Abzugsvorrichtung 21 ist in einer bevorzugten Ausführungsvariante durch einen Absaugkreislauf 22 gebildet, der im unteren Teil des Raums 7 einmündet und außerhalb des Ofens mit einer Einheit 23 zum Kondensieren des abgesaugten Dampfs verbunden ist. Die Kondensationseinheit 23 umfasst eine Rücklaufleitung 24, die in den hermetisch abgeschlossenen Raum 7 einmündet, so dass die vorher abgesaugte und von Dampf befreite Luft innen in den Raum geleitet wird. Die Abzugsvorrichtung 21 bildet somit einen geschlossenen Kreislauf zum Kondensieren des in dem hermetisch abgeschlossenen Raum 7 enthaltenen Dampfes. Die Kondensationseinheit 23 ist vorzugsweise mit einem Kreislauf 24a zur Rückleitung der Flüssigkeit in den Behälter 19 versehen.
  • Natürlich kann auch eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zum Entziehen 21 des Dampfs vorgesehen werden. Diese Vorrichtung kann zum Beispiel von einem Kondensator gebildet sein, der innen im Raum 7 des Ofens platziert ist und das Kondensieren des Dampfs innen in dem hermetisch abgeschlossenen Raum gewährleistet. Bei dieser Ausführungsart ist der Raum mit einem Mittel zum Entziehen der Wärmeübertragungsflüssigkeit versehen, das es erlaubt, diese aus dem Raum abzuführen.
  • Der erfindungsgemäße Ofen 1 ist vorzugsweise auch mit einer nicht dargestellten Steuereinheit ausgestattet, die es erlaubt, den Betrieb seiner verschiedenen Bestandteile entsprechend dem nachfolgend beschriebenen Bearbeitungszyklus zu steuern.
  • Die Verwendung des erfindungsgemäßen Kondensationsofens ergibt sich direkt aus der vorstehenden Beschreibung.
  • Der Ofen 1 ist unmittelbar dazu geeignet, die Bearbeitung eines Werkstücks 2 zu gewährleisten, das durch jegliches bekannte Transportmittel 25 in den Ofen 1 hinein befördert wird, der mit einer als solches bekannten inneren Fördereinrichtung 26 ausgestattet ist, die zum Tragen des Werkstücks 2 geeignet ist. Die Türen 8 und 9 sind geschlossen, so dass man einen hermetisch abgeschlossenen Raum 7 erhält. Die innere Struktur 5 des Ofens wird durch Heizmittel 16 auf eine geeignete Temperatur gebracht, die die Kondensation eines Teils des durch das Verdampfen der Wärmeübertragungsflüssigkeit erzielten Dampfes auf dem zu bearbeitenden Werkstück ermöglicht. Vorzugsweise wird die innere Struktur 5 des Ofens auf eine Temperatur gebracht, die über dem Siedepunkt der Flüssigkeit liegt. Bei einer Siedetemperatur einer Flüssigkeit von etwa 215°C kann zum Beispiel vorgesehen werden, die innere Struktur auf eine Temperatur von etwa 240°C zu bringen. Die Zuleitung der Wärmeübertragungsflüssigkeit durch die mit dem Boden 11 in Kontakt stehende Leitung 18 erlaubt es, deren fast unverzügliches Verdampfen innen in dem hermetisch abgeschlossenen Raum zu gewährleisten. Hieraus resultiert ein Verdampfen innen im Raum, dessen Dampfmenge allmählich ansteigt, bis eine Sättigung innen im Raum erreicht ist. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsmerkmal wird die gesamte innere Struktur 5 auf eine Temperatur gebracht, die über dem Siedepunkt der Flüssigkeit liegt, so dass der Dampf nicht auf der inneren Struktur kondensiert. Definitionsgemäß ist hierunter zu verstehen, dass die innere Struktur 5 ebenfalls alle innen im Ofen eingefügten Einrichtungen oder Elemente umfasst, außer denjenigen, die das Gehäuse 4 bilden und den Raum 7 begrenzen. Hierunter ist folglich zu verstehen, dass die innere Struktur 5 insbesondere die Leitung 18 zur Zuleitung der Flüssigkeit, den Absaugkreislauf 22 sowie die Fördereinrichtung 26 umfasst.
  • Der in dem Raum 7 vorhandene Dampf überträgt seine Wärmeenergie durch Kondensation auf das zu bearbeitende Werkstück 2. Der seinen Phasenzustand ändernde Dampf gibt die latente Verdampfungswärme an das Werkstück 2 ab, das eine Tem peratur aufweist, die unter der Siedetemperatur der Flüssigkeit liegt. Bei dem betrachteten Beispiel des Lötens von Bauteilen ist zu beachten, dass der gesättigte, inerte Dampf eine Temperatur aufweist, die geringfügig über dem Schmelzpunkt des Zusatzwerkstoffs liegt, der vorher in Bezug zu den Befestigungsarmen der Bauteile aufgebracht wurde. Hieraus ergibt sich die Montage von Bauteilen auf dem Träger des Werkstücks.
  • Nach dem Verbindungsvorgang wird die Abzugsvorrichtung 21 in Betrieb gesetzt, um das Absaugen des innen in dem hermetisch abgeschlossenen Raum 7 verbliebenen Dampfs zu gewährleisten. Die Abzugsvorrichtung 21 stellt sicher, dass durch die Leitung 24 in den hermetisch abgeschlossenen Raum 7 wieder dampffreie Luft zurückkehrt. Ist in dem hermetisch abgeschlossenen Raum 7 kein Dampf mehr enthalten, wird die Türe 9 geöffnet, um das Werkstück 2 aus dem Ofen zu entnehmen, das von einer Fördereinrichtung 27 aufgenommen wird. Der Ofen 1 kann somit erneut zur Bearbeitung eines anderen Werkstücks 2 verwendet werden.
  • Der erfindungsgemäße Ofen 1 erlaubt es, die Werkstücke in einer Inertatmosphäre mittels eines Dampfs zu bearbeiten, dessen Temperatur über dem Siedepunkt der Wärmeübertragungsflüssigkeit liegt. Es zeigt sich nämlich, dass der Dampf bezogen auf den Siedepunkt der Flüssigkeit über diesen erhitzt wird, sofern sich dieser in einem geschlossenen Raum 7 befindet, dessen innere Struktur 5 des Gehäuses auf eine Temperatur gebracht wird, die ebenfalls über dem Siedepunkt der Flüssigkeit liegt.
  • Es ist festzuhalten, dass eine relativ begrenzte, endliche Menge Flüssigkeit innen in den Raum eingebracht wird, um eine entsprechende Dampfmenge zu erhalten. Es kann zum Beispiel in Betracht gezogen werden, dass 15 Gramm Flüssigkeit pro Liter Raum zugeführt werden müssen. Der erfindungsgemäße Ofen 1 weist folglich den Vorteil auf, mit einer begrenzten Menge Flüssigkeit zu funktionieren, die bei jedem Bearbeitungszyklus rückgewonnen wird. Es versteht sich, dass die Flüssigkeit nicht ständig, sondern sequenziell nur während der Bearbeitungszeit in Dampf umgewandelt wird. Zum Bearbeiten eines jeden Werkstücks steuert die Steuereinheit des Ofens hierzu zunächst das System 17 zum Erzeugen von Dampf innen im Raum und anschließend die Vorrichtung 21 zum Entziehen des Dampfs.
  • Bei der Beschreibung des Betriebs des Ofens ist zu beachten, dass die Dampfmenge innen im Raum ausreichend sein muss, damit das Werkstück vollständig von Dampf umhüllt wird. Die Dampfmenge innen im Raum kann durch die auf den Boden 11 eingespritzte Flüssigkeitsmenge reguliert werden. Zudem ist es möglich, eine Flüssigkeit einzuspritzen, die unter mehreren Wärmeübertragungsflüssigkeiten ausgewählt wird, die alle unterschiedliche Siedepunkte aufweisen, um die Temperatur des Systems zu regulieren. Hierzu kann die Leitung 18 mittels Ventilen mit verschiedenen Behältern verbunden sein, die alle mit unterschiedlichen Wärmeübertragungsflüssigkeiten gefüllt sind. Ein weiterer Vorteil der Erfindung betrifft die Möglichkeit, den Kondensationsofen in eine Fertigungsstraße zu integrieren, die eine kontinuierliche Bearbeitung der Werkstücke erlaubt. In diesem Sinne ist auch festzuhalten, dass das zu bearbeitende Werkstück während der Bearbeitung in ein und derselben Ebene verbleibt, die an die Förderebenen vor und nach dem Ofen angrenzt.
  • Der erfindungsgemäße Ofen ist dazu geeignet, die gleichzeitige Bearbeitung eines oder mehrerer Werkstücke 2 zu gewährleisten. Der Ofen kann ferner vorteilhafterweise mit einem Fenster versehen sein, durch das der Bearbeitungsfortschritt beobachtet werden kann.
  • Hierzu ist festzuhalten, dass ein derartiges in Form einer Glasscheibe ausgeführtes Fenster, das an der Decke 13 des Ofens angebracht ist und die chemische Sicherheit des Ganzen gewährleistet, vorteilhafterweise zum Durchtritt von Infrarotstrahlung verwendet werden kann. Es kann nämlich vorgesehen werden, den erfindungsgemäßen Ofen mit einer Quelle für kurzwellige oder mittelwellige Infrarotstrahlen zu versehen, die es erlauben, die thermischen Eigenschaften innen im Ofen zu verändern. Ein derartiger Ofen, der mit einer zusätzlichen auf Strahlungen basierenden Funktionsart versehen ist, erlaubt es, die Verwendung des erfindungsgemäßen Ofens einfacher zu machen, wobei jede Heizart (Konvektion, Strahlung oder mit Kondensation) alleine oder zusammen gemäß einem Merkmal der Erfindung verwendet werden kann.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Beispiele beschränkt, da verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne dabei den in den beigefügten Ansprüchen definierten Rahmen zu verlassen.

Claims (14)

  1. Verfahren zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks (2) mit Hilfe wenigstens einer Wärmeübertragungsflüssigkeit, die einen Siedepunkt bei einem gegebenen Wert aufweist, wobei das Verfahren für jeden Bearbeitungszyklus für ein Werkstück (2) darin besteht, – das zu bearbeitende Werkstück (2) in einem Ofen (1) zu platzieren, dessen innere Struktur (5) einen Raum (7) bildet, der über wenigstens eine Türe (8, 9) zugänglich ist, – nach Einlegen des Werkstücks in den Ofen (1) die Türe oder die Türen (8, 9) so zu schließen, dass ein hermetisch abgeschlossener Raum (7) entsteht, – die innere Struktur (5) des Ofens auf eine Temperatur zu bringen, die dazu geeignet ist, die Kondensation eines Teils des Dampfs auf dem zu bearbeitenden Werkstück zu ermöglichen, – im Raum (7) des Ofens für einen durch Verdampfen der Wärmeübertragungsflüssigkeit erzielten Dampf zu sorgen, um teilweise dessen Kondensation auf dem zu bearbeitenden Werkstück und die Bearbeitung des Werkstücks zu gewährleisten, – den innen im Raum (7) des Ofens verbliebenen Dampf nach Bearbeitung des Werkstücks und vor Entnahme des Werkstücks aus dem Ofen zu entriehen, – und das Werkstück aus dem Ofen zu entnehmen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, die innere Struktur (5) des Ofens auf eine Temperatur zu bringen, die über dem Siedepunkt der Flüssigkeit liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, die gesamte innere Struktur (5) des Ofens auf eine Temperatur zu bringen, die über dem Siedepunkt der Flüssigkeit liegt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, um in dem Raum (7) des Ofens für Dampf zu sorgen, eine gegebene Menge Flüssigkeit innen in den Ofen auf den Ofenboden zu spritzen, damit die Flüssigkeit verdampft.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, eine gegebene Menge Dampf, um in dem Raum (7) des Ofens für Dampf zu sorgen, in das Innere des Ofen einzuführen, bis innen in dem Raum (7) eine Sättigung erreicht ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, um dem Raum (7) des Ofens Dampf zu entziehen, den Dampf aus dem Ofen nach außen zu leiten, damit dieser kondensiert.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, um dem Raum (7) des Ofens Dampf zu entziehen, das Kondensieren des Dampfs innen in dem Raum zu gewährleisten und dem Raum die Flüssigkeit zu entriehen.
  8. Kondensationsofen zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks, mit – einem Gehäuse (4), dessen innere Struktur (5) einen Raum (7) begrenzt, der über wenigstens eine Türe (8, 9) zugänglich ist, – einem System (17), das innen in dem Raum für einen durch Verdampfen einer Wärmeübertragungsflüssigkeit erzielten Dampf sorgt, der dazu bestimmt ist, teilweise auf dem zu bearbeitenden Werkstück zu kondensieren, – einer Vorrichtung (21) zum Entziehen des innen in dem Raum des Ofens vorhandenen Dampfs, – einer inneren Struktur (5), die bei geschlossener Türe oder geschlossenen Türen (8, 9) einen hermetisch abgeschlossenen Raum (7) begrenzt, – und Mitteln zum Aufheizen (16) der inneren Struktur (5) auf eine Temperatur, die dazu geeignet ist, die Kondensation eines Teils eines durch Verdampfen einer Wärmeübertragungsflüssigkeit erzielten Dampfs auf dem zu bearbeitenden Werkstück zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Steuereinheit umfasst, die es erlaubt – nach Schließen der Türe oder Türen (8, 9) die innere Struktur (5) des Ofens mittels der Heizmittel (16) auf eine Temperatur zu bringen, die dazu geeignet ist, die Kondensation eines Teils des durch Verdampfen der Wärmeübertragungsflüssigkeit erzielten Dampfs auf dem zu bearbeitenden Werkstück zu ermöglichen, – die Vorrichtung (21) zum Entriehen zu steuern, um das Absaugen des innen in dem hermetisch abgeschlossenen Raum (7) verbliebenen Dampfs vor dem Öffnen der Türe bzw. Türen (8, 9) zur Entnahme des Werkstücks aus dem Ofen zu gewährleisten.
  9. Kondensationsofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das innen im Raum für Dampf sorgende System (17) von einem Kreislauf (18) zur Zuleitung der Flüssigkeit gebildet ist, der auf dem Boden (11) des Ofens einmündet, um das Verdampfen der Flüssigkeit zu gewährleisten.
  10. Kondensationsofen nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Entziehen (21) des Dampfs von einem Kreislauf zum Absaugen (22) des Dampfs gebildet ist, der mit einer Kondensationseinheit (23) versehen ist, deren Austrittsöffnung mit dem Raum (7) verbunden ist.
  11. Kondensationsofen nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationseinheit (23) mit einem Behälter (19) zur Rückgewinnung der Wärmeübertragungsflüssigkeit versehen ist, der mit dem Kreislauf (18) zur Zuleitung der Flüssigkeit in das Innere des Raums verbunden ist.
  12. Kondensationsofen nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Entziehen (21) des Dampfs von einem innen in dem Raum des Ofens angeordneten Kondensator und einem in dem Raum angeordneten Mittel zum Entziehen der Wärmeübertragungsflüssigkeit gebildet ist.
  13. Kondensationsofen nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das innen im Raum für Dampf sorgende System (17) mit einem Satz Behälter versehen ist, die mit Wärmeübertragungsflüssigkeiten gefüllt sind, die unterschiedliche Siedepunkte aufweisen.
  14. Kondensationsofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) mit einem Fenster zum Durchtritt von kurz- oder mittelwelligen Infrarotstrahlen versehen ist, die von einer entsprechenden Infrarotquelle erzeugt werden.
DE69907767T 1998-01-23 1999-01-22 Verfahren zum thermischen Bearbeiten von Werkstücken mittels einer thermischen übertragenden Flüssigkeit und Kondensationsofen zur Durchführung des Verfahrens Expired - Lifetime DE69907767T2 (de)

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JP21564399A JP4652500B2 (ja) 1998-01-23 1999-07-29 少なくとも一つの熱伝達液によるワークピースの熱処理方法及びその方法を実現するための凝縮炉
CA002279132A CA2279132A1 (fr) 1998-01-23 1999-07-29 Procede de traitement thermique d'une piece a l'aide d'au moins un liquide de transfert thermique et four a condensation pour sa mise en oeuvre
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DE69907767T Expired - Lifetime DE69907767T2 (de) 1998-01-23 1999-01-22 Verfahren zum thermischen Bearbeiten von Werkstücken mittels einer thermischen übertragenden Flüssigkeit und Kondensationsofen zur Durchführung des Verfahrens

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