DE9400222U1

DE9400222U1 - Mehrkammerofen mit kombinierter Abkühlung

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Publication number: DE9400222U1
Application number: DE9400222U
Authority: DE
Original assignee: Ipsen International GmbH
Current assignee: Ipsen International GmbH
Priority date: 1994-01-08
Filing date: 1994-01-08
Publication date: 1994-02-24
Anticipated expiration: 2004-01-09

Description

Stenger, Watzke & Ring

PATENTANWÄLTE '.'\%? &Ggr;. I .^«er-Friedrich-Ring 70

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DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE
DIPL.-ING. HEINZ J. RING
Unser Zeichen: 95 0579 DIPL.-ING. ULRICH CHRISTOPHERSEN

PATENTANWÄLTE

Ipsen Industries european patent attorneys

International GmbH
Flutstraße 78

47533 Kieve ^Dato 0 7. Jan. 1994

Mehrkammerofen mit kombinierter Abkühlung

Die Erfindung betrifft einen Mehrkammerofen zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken, der wenigstens eine Heizkammer und eine Kühlkammer umfaßt, wobei die Kühlkammer mit Kühlgas beaufschlagt wird.

Gattungsgemäße Mehrkammerofen werden in großem Umfang zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken, beispielsweise zum Härten von Werkstücken aus Stahl, eingesetzt. In der Regel weisen Mehrkammeröfen wenigstens eine Heizkammer und eine Kühlkammer auf. Die Kühlkammer ist in einem Gehäuse angeordnet, in welchem beispielsweise mittels eines Ventilators Kühlgas im Kammerinneren umgewälzt wird. Üblicherweise wird das Kühlgas durch eine Gasführung entlang von Wärmetauschern geführt, wo es wieder zur Kühlung regeneriert wird.

Zur Verbesserung der Kühlung in derartigen Kühlkammern ist es bekannt, ein aus Rohren aufgebautes Leitungssystem anzuordnen, durch welches das Gas an einer Vielzahl von ins Kammerinnere weisenden Stellen auf das Werkstück gerichtet werden kann.

Aus der EP O 151 700 ist es weiterhin bekannt, innerhalb der Kühlkammer einen sogenannten Düsenkasten anzuordnen, dessen Seitenwände je nach Bedarf mit Düsenplatten bestückt werden. Durch die Ausgestaltung der Düsenplatte selbst, d.h. durch die Anordnung der Düsenlöcher, sowie durch den Einsatz der Düsen-

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platten als Düsenkastenseitenwände kann eine vorbestimmte Gasströmung relativ zur Werkstückoberfläche im Innern des Düsenkastens erzeugt werden. Dies wird unterstützt durch Blindbleche, die an den Düsenkastenseitenwänden eingesetzt werden, aus deren Richtung eine Gasströmung nicht gewünscht ist.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Mehrkammerofen der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß die Werkstückkühlung optimiert wird, insbesondere die Wärmeübertragungsrate und die Abkühlgeschwindigkeit erhöht werden.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird der erfindungsgemäße Mehrkammerofen dadurch verbessert, daß in der Kühlkammer zur Leitung des Kühlgases in einer vorgegebenen Richtung zur Werkstückoberfläche Düsenplatten und zusätzlich Kühlplatten für den Wärmeaustausch nahe zu wenigstens einer Werkstückoberfläche angeordnet sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Mehrkammerofen wird eine optimale Kombination von konvektiver Abkühlung und Strahlungsabkühlung bewirkt. Die miteinander kombinierten Düsen- und Kühlplatten können relativ zu den abzukühlenden Werkstückoberflächen derart angeordnet werden, daß beide Kühlmethoden optimal zum Einsatz kommen.

In vorteilhafter Weise werden die Kühlplatten den jeweiligen Werkstückoberflächen großflächig gegenüberliegend angeordnet. Auf diese Weise können möglichst große Wärmeaustauschflächen für die Stahlungsabkühlung gebildet werden. Mit Vorteil werden die Kühlplatten mit zur vom Werkstück ausgehenden Wärmestrahlung senkrecht stehenden Oberflächen angeordnet. Weiterhin kann die Strahlungsabkühlung durch Kühlplatten mit einer Ober-

fläche mit einem hohen Emissionsfaktor verbessert. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Kühlplatten aus einem gut wärmeleitfähigen Material hergestellt. Weiterhin wird die Strahlungsabkühlung durch eine Kühlung der Kühlplatten verbessert werden. Beispielsweise können an den Kühlplatten Leitungen angeordnet sein, die von einem Kühlmedium durchflossen werden. Bei der Verwendung gut wärmeleitfähiger Materialien kann auch schon eine ausreichende Plattenmasse gute Abkühleffekte bewirken.

In vorteilhafter Weise ist die Düsenplatte ein in der Kühlkammer angeordnetes, einstückiges Formteil. Die Düsenplatte wird mit Vorteil derart angeordnet, daß das Werkstück von einer Kühlgasprallströmung gekühlt wird. Weiterhin wird die Kühlung durch eine nahe Anordnung der Düsenplatte relativ zu den zu kühlenden Werkstückoberflächen verbessert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stehen die Düsen- und die Kühlplatten senkrecht zueinander. Das durch die Düsenplatten gerichtete Kühlgas strömt somit auch entlang der Kühlplatten und kühlt diese dabei ab. Mit Vorteil wird angegeben, daß die Platten auswechselbar sind. Dadurch kann die Kühlkammer für unterschiedlichste Werkstückchargen ausgerüstet werden. In vorteilhafter Weise können die Platten aus einem einstückigen Formprofil gebildet sein, welches an bestimmten Stellen die die Düsenplatten bildenden Düsen aufweist, im übrigen jedoch Kühlplatten bildet. So können beispielsweise bei schlanken Werkstücken, wie Bohrerrohlingen, Tunnel gebildet werden, wobei die oberen Plattenabschnitte Düsenplatten darstellen, während die seitlichen Plattenabschnitte Kühlplatten bilden.

Mit Vorteil wird angegeben, daß die Plattenkombination auf die in die Kühlkammer eingebrachten Werkstücke absenkbar ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Kühlkammer eines

erfindungsgemäßen Mehrkammerofens gemäß einem Ausführungsbeispiel; und

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Kühlkammer gemäß

einem weiteren Ausführungsbeispiel.

In beiden Figuren sind die gleichen Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Danach ist die Kühlkammer 1 im Ofengehäuse 2 angeordnet. Ein Chargiergestell 3 mit Werkstücken 4 wird in die Kühlkammer mit an sich bekannten Mitteln eingefahren. Kühlgas wird mittels eines Ventilators 5, der von einem Ventilatormotor 6 angetrieben wird, umgewälzt. Dabei wird das Kühlgas entlang eines Wärmetauschers 7 geführt, bis es von dem Ventilator 5 in den durch die Innenwand 8 und die Plattenoberfläche gebildeten Stauraum 9 gedruckt wird. Durch die in der oder den Düsenplatten IO angeordneten Düsen wird das Kühlgas in gewünschter Strömungsrichtung auf das oder die Werkstücke 4 gerichtet. Weiterhin sind Kühlplatten 11 derart angeordnet, daß relativ große Wärmeaustauschflächen zur Verfugung stehen.

In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Düsenplatte 10 und die Kühlplatten 11 voneinander getrennt ausgebildet. Beispielsweise werden hier schlanke Werkstücke, z.B. Bohrerrohlinge, in die Kühlkammer eingebracht. Die Kühlplatten sind so ausgebildet, daß sie den großen Werkstückoberflächen gegenüberliegend große Wärmeaustauschflächen bieten. Die Düsenplatte 10 ist oberhalb der Werkstücke

4 angeordnet, so daß diese in Längsrichtung umströmt werden, was insbesondere für eine verzugsarme Härtung vorteilhaft ist.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Seitenflächen beispielsweise von flachen Werkstücken mit einer Prallströmung beaufschlagt. Dazu wird eine Kombinationsplatte 12 eingesetzt, die den Werkstückseitenflächen gegenüberliegende Düsenflächen und zugleich Kühlflächen ausbildet.

Es ist leicht vorstellbar, daß die im Schnitt gezeigten Plattenanordnungen Tunnel für große Chargen darstellen, die alle einheitlich und in gleicher Form gekühlt werden. Somit ist es möglich, auch große Chargen mit geringem Ausschuß definiert zu behandeln. Wie in den Figuren gezeigt, können die Düsen- und Kühlplatten 10,11 bzw. die Kombinationsplatte 12 in seitliche Führungsschienen in der Kühlkammer eingeschoben werden.

Bezugszeichenlis t e

1 Kühlkammer

2 Ofengehäuse

3 Chargiergestell

4 Werkstück

5 Ventilator

6 Motor

7 Wärmetauscher

8 Innenwand

9 Stauraum

Düsenplatte Kühlplatte Kombinationsplatte

- 7 —

Claims

«&ogr; ■» Ansprüche

1. Mehrkammerofen zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken, der wenigstens eine Heizkammer und eine Kühlkammer umfaßt, wobei die Kühlkammer mit Kühlgas beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet,

daß in der Kühlkammer (1) zur Leitung des Kühlgases in einer vorgegebenen Richtung zur Oberfläche der Werkstücke (4) wenigstens eine Düsenplatte (10) und zusätzlich wenigstens eine Kühlplatte (11) für den Wärmeaustausch nahe zu wenigstens einer Werkstückoberfläche angeordnet sind.

2. Mehrkammerofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kühlplatte (11) einer großen Werkstückoberfläche gegenüberliegend angeordnet ist.

3. Mehrkammerofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlplatte mit ihrer Oberfläche senkrecht zur Wärmestrahlungsrichtung angeordnet ist.

4. Mehrkammerofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kühlplatte (11) eine Oberfläche mit einem hohen Emissionsfaktor aufweist.

5. Mehrkammerofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kühlplatte (11) aus einem Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist.

6. Mehrkammerofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kühlplatte (11) gekühlt ist.

7. Mehrkammerofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daS die wenigstens eine Kühlplatte (11) nahe zur Werkstückoberfläche angeordnet ist.

8. Mehrkammerofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daG die wenigstens eine Düsenplatte (10) zur Bildung einer Prallströmung gegen das Werkstück (4) angeordnet ist.

9. Mehrkammerofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenplatte (10) nahe zur Werkstückoberfläche angeordnet ist.

10. Mehrkammerofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen- und/oder Kühlplatten (10,11) auswechselbar sind.

11. Mehrkammerofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen- und Kühlplatten (10,11) einstückig als Kombinationsplatte (12) ausgebildet sind.

12. Mehrkammerofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen- und Kühlplatten (10,11) einen Kühltunnel bilden.

13. Mehrkammerofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen- und/oder Kühlplatten (10,11) absenkbar sind.

R/RS/mg