-
Drehtrommelofen, insbesondere für die Wärmebehandlung von kleineren
oder mittelgroßen Gegenständen in der metallurgischen Industrie, wie Glühen von
Eisen, Stahl u. dgl. Die Erfindung betrifft einen Drehtrommelofen, insbesondere
für die Wärmebehandlung kleinerer oder mittelgroßer Gegenstände in der metallurgischen
Industrie, wie Glühen von Eisen, Stahl u. dgl.
-
Es sind bereits Drehtrommelöfen dieser Art bekannt, welche eine drehbare
Retorte aufweisen, die an einem Ende geschlossen und am anderen Ende offen ist.
Es ist ferner bekannt, daß eine solche drehbare Retorte auf einem Drehzapfen gelagert
ist.
-
Außerdem ist bereits vorgeschlagen worden, in einem retortenartigen
Ofenteil einen in axialer Richtung einsetzbaren und herausnehmbaren Behälter in
Form einer am Einsetzende und an den Seiten geschlossenen zylindrischen Retorte
anzuordnen, die aus gut wärmeleitendem Material besteht und deren Durchmesser so
groß ist, daß die Retorte in erhitztem Zustand von dem drehbaren Ofenteil durch
Reibung mitgenommen wird und daß dabei das aus dem drehbaren Ofenteil herausragende
offene Ende der herausnehmbaren Retorte durch einen Deckel abschließbar ist. Es
ist auch bereits bekannt, daß der Deckel mit einem falschen Boden versehen ist,
sowie daß durch den Deckel und den falschen Boden ein Rohr hindurchgeht, das auf
der Stirnseite der inneren Retorte mit einem Hahn versehen ist.
-
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Drehtrommelofen, welcher eine
drehbare Retorte aufweist, die an einem Ende geschlossen und am anderen Ende offen
ist und die auf einem Drehzapfen gelagert ist.
-
Dieser Drehtrommelofen ist gekennzeichnet durch eine Vereinigung an
sich im wesentlichen bekannter Merkmale, nämlich daß in die drehbare Retorte in
axialer Richtung eine zylindrische Retorte aus gut wärmeleitendem Material einsetzbar
und herausnehmbar ist, die an ihrem Einsetzende und an den Seiten ganz geschlossen
ist und deren Durchmesser so groß ist, daß sie in erhitztem Zustand von der drehbaren
Retorte durch Reibung mitgenommen wird, daß das aus der drehbaren Retorte. herausragende
offene Ende der herausnehmbaren Retorte unter Zwischenlage einer Dichtung durch
einen Deckel abschließbar ist, daß der Deckel mit einem falschen Boden versehen
ist, sowie daß durch den Deckel und den falschen Boden ein Rohr hindurchgeht, das
auf der Stirnseite der inneren Retorte mit einem Hahn versehen ist.
-
Der erfindungsgemäß ausgebildete Drehtrommelofen ermöglicht die Behandlung
der in die herausnehmbare Retorte eingebrachten Gegenstände sowohl unter Luftabschluß
als auch in Verbindung mit der Außenluft. Außerdem kann in die herausnehmbare Retorte
ein für die Behandlung erforderliches Gas eingeleitet werden. Dasselbe gilt für
die Abkühlung der in der herausnehmbaren Retorte befindlichen Gegenstände, nachdem
die Retorte aus der drehbaren Retorte herausgezogen worden ist. Die Abkühlung kann
ebenfalls unter Luftabschluß, in Berührung mit der Außenluft oder in einer bestimmten
Gasatmosphäre erfolgen.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung.
-
Die Zeichnung zeigt schematisch einen axialen Längsschnitt durch einenDrehtrommelofen
gemäß der Erfindung.
-
Der Ofen besteht aus einer Kammer 1 aus feuerfesten Ziegeln, die am
vorderen Ende durch eine Stirnwand 2 abgeschlossen ist. Durch diese Stirnwand erstreckt
sich die Stirnseite einer drehbaren Retorte 3, die zylindrische Form aufweist und
die innerhalb der Kammer 1 Um eine waagerechte Achse drehbar ist. Zu diesem Zweck
ruht die Retorte auf drei Paaren von Rollen 4 auf, die relativ zur axialen Vertikalebene
der Retorte symmetrisch angeordnet sind. Eine Welle 5 der Retorte erstreckt sich
nach hinten und geht mit Spiel durch die Wand 1 a an dem der Stirnwand 2 gegenüberliegenden
Ende des Ofens hindurch. Auf der Welle 5 ist ein Zahnrad 6 od. dgl. verkeilt, das
die Drehung der Retorte durch irgendeine Antriebsvorrichtung ermöglicht. Die Retorte
3 kann durch beliebige (nicht dargestellte) Einrichtungen erhitzt werden,
z.
B. durch Brenner, deren Öffnungen längs einer zur Zeichnungsebene parallelen Wand
in die Kammer 1 münden. Die Verbrennungsgase können durch Kanäle abgeführt werden,
welche in die andere Wand münden.
-
Innerhalb der drehbaren Retorte 3 ist eine herausnehmbare Retorte
7 angeordnet, die zylindrische Form aufweist und deren äußerer Durchmesser in heißem
Zustand nur etwas geringer ist als der Innendurchmesser der drehbaren Retorte 3,
so daß die Retorte 7 durch axiale Verschiebung in die Retorte 3 eingeführt und aus
derselben herausgenommen werden kann. Der Raum zwischen den Wänden der beiden Retorten
soll gering sein, um eine wirksame Wärmeübertragung zu gewährleisten.
-
Bei der dargestellten Ausführungsform dringt die mit der drehbaren
Retorte 3 fest verbundene Welle 5 ein bestimmtes Stück in dieselbe ein und ist am
inneren Ende abgeschlossen. Die Welle 5 bildet daher ein Gehäuse oder eine Kammer
8, die Temperaturmeßeinrichtungen aufnehmen kann, deren Angaben zusammen mit Fehlertafeln
die genaue Temperatur innerhalb der herausnehmbaren Retorte 7 anzeigen. Das Einsetzende
9 der Retorte 7 ist abgeschlossen und weist einen einspringenden Teil 9 a auf, der
sich genau der Form des Endes der Welle 5 anpaßt. Die Stirnseite der herausnehmbaren
Retorte 7 ist mit einem äußeren radialen Flansch 10 versehen, gegen den ein
Deckel 11 unter Zwischenlage einerDichtung 12, z. B. eines gasdichten Asbestringes,
anliegt, der zwischen dem Flansch 10 und dem Deckel 11 mittels der
Befestigungsbolzen 13 eingespannt ist.
-
Wie die Zeichnung zeigt, befindet sich der Deckel 11 in einem bestimmten
Abstand von der Stirnwand 2, so daß er soweit als möglich von der Hitze des Ofens
entfernt ist. Dadurch werden Verformungen des Dekkels vermieden, die das Eindringen
von Luft in die Retorte 7 ermöglichen könnten. Damit der über den Ofen vorstehende
Teil der Retorte, in dem eine weniger hohe Temperatur herrscht, nicht für die auszuführenden
Behandlungen verwendet werden kann, ist am Deckel 11 ein Gehäuse 14 mit einem falschen
Boden 14 a befestigt. Die Länge 1 des Gehäuses 14 ist so groß, daß der falsche Boden
14a um denselben Abstand von der Stirnwand 2 innerhalb der Kammer 1 entfernt ist,
den das Einsetzende 9 von der hinteren Wand la der Kammer 1 aufweist.
-
In der Mitte des falschen Bodens 14a ist ein Rohr 15 angeschweißt,
das in axialer Richtung unter gasdichtem Abschluß durch den Deckel 11 hindurchgeht.
Das äußere Ende des Rohres 15 trägt einen Hahn 16, der den Eintritt der umgebenden
Luft in das Innere der herausnehmbaren Retorte 7 oder die Isolierung derselben ermöglicht.
Vorzugsweise sind Glas Rohr 15 und der Hahn 16 durch eine drehbare Dichtung 17 bekannter
Art miteinander verbunden. Ein Rohr 18, dessen Durchmesser geringer ist als
der Innendurchmesser des Rohres 15, ist in axialer Richtung in der Mitte des einspringenden
Teiles 9 a des Einsetzendes 9 angeschweißt. Das Rohr 18 ist in unmittelbarer Nähe
des Teiles 9 a mit radialen Bohrungen 19 versehen und weist eine solche Länge auf,
daß sein freies Ende ein kurzes Stück in das Rohr 15 eintritt, wenn der Deckel 11
der herausnehmbaren Retorte 7 in Stellung gebracht ist. Ein drittes Rohr 20 ist
in axialer Richtung in der Mitte des Deckels 11 befestigt und weist einen solchen
Durchmesser auf, daß es mit sehr geringem Spielraum im Rohr 18 verschiebbar ist.
Wenn sich der Deckel 11 in Stellung befindet, ist das freie Ende des Rohres
20 gegenüber den radialen Bohrungen 19 etwas versetzt angeordnet. Das Rohr 20 ist
nach außen bis zu einer (nicht dargestellten) drehbaren Dichtung verlängert, die
koaxial zur Retorte 7 angeordnet ist. Ein Hahn (oder der Hahn 16, bei Ausbildung
desselben als Mehrweghahn) ermöglicht die Herstellung oder Unterbrechung der Verbindung
des Rohres 20 mit einem Gasbehälter.
-
Die Retorte 7 ist aus einem Material hergestellt, das ein guter Wärmeleiter
ist. Die äußere Wand der Retorte 7 befindet sich im wesentlichen über ihren ganzen
Umfang in Berührung mit der Innenwand der drehbaren Retorte 3, so daß von den in
der Kammer 1 strömenden heißen Gasen leicht eine Wärmeübertragung auf die in der
Retorte 7 enthaltenen, zu behandelnden Gegenstände bewirkt wird, wobei der durch
die leitenden Wände der Retorten 3 und 7 gebildete doppelte Schirm eine gleichmäßige
Temperaturverteilung innerhalb der Retorte 7 gewährleistet. Die Drehung der letzteren
wird lediglich durch die gegenseitige Reibung der beiden Retorten bewirkt.
-
Der Ofen wird auf folgende Weise betrieben: Die zu behandelnden Gegenstände
werden mit oder ohne Behandlungs- oder Isoliermaterial in den ringförmigen Raum
eingebracht, der das Rohr 18 der herausnehmbaren Retorte 7 umgibt. Die Einbringung
ist beendet, wenn die der Stellung des falschen Bodens 14 a des Deckels 11 entsprechende
Höhe erreicht ist. Letzterer wird in Stellung gebracht, wobei das Rohr 20 zuerst
in das Rohr 18 eintritt, das für das Rohr 20 einen Weg durch die Mitte der zu behandelnden
Gegenstände freigehalten hat. Nachdem die Asbestdichtung 12 in Stellung gebracht
ist, wird die Retorte 7 durch Anziehen der Muttern auf den Bolzen 13 luftdicht abgeschlossen.
Dann wird der Hahn 16 geöffnet, um das Innere der Retorte 7 in Verbindung mit der
umgebenden Luft zu bringen, und die Retorte 7 wird mit Hilfe der üblichen Mittel
so in der drehbaren Retorte 3 angeordnet, daß das Ende der Welle 5 in den einspringenden
Teil 9 a am Boden der Retorte 7 eingreift.
-
Wenn die auszuführende Behandlung keine besondere innere Atmosphäre
erfordert (gewöhnliches Glühen) oder wenn diese Atmosphäre im Innern der zu behandelnden
Masse erzeugt wird, wird der Hahn 16 offen gehalten, bis die Retorte die Behandlungstemperatur
erreicht, und wird dann für die Dauer der Behandlung geschlossen, um jeden Zutritt
von Luft zu verhindern. Wenn die Behandlung eine besondere Atmosphäre erfordert,
z. B. eine reduzierende, halogenhaltige oder andere Atmosphäre, wird das innere
Rohr 20 mit einem Gasbehälter verbunden, sobald die Retorte 7 im Ofen angeordnet
ist. Der Hahn 16 (oder der den Gaseintritt und -austritt steuernde besondere Hahn)
wird in die dem Eintritt einer verhältnismäßig raschen Strömung des Gases entsprechende
Stellung gebracht. Nach dem Austritt aus dem Rohr 20 gelangt das Gas durch die Bohrungen
19 in den Boden der Retorte und verdrängt die in derselben enthaltene Luft. Die
Luft verläßt die Retorte durch den ringförmigen Spalt zwischen den Rohren 15 und
18, wobei das Rohr 15, die drehbare Dichtung 17 und der Hahn 1.6 das Innere der
Retorte entweder mit der Außenluft oder mit einem Entlüftungsschacht oder mit einem
Absorptionsbehälter verbinden, wenn es sich um ein schädliches Gas handelt. Nachdem
die Spülung ausgeführt worden ist, kann die Geschwindigkeit
der
Gasströmung auf den für die Ausführung der Behandlung erforderlichen Wert verringert
werden.
-
Nach Beendigung der Behandlung wird die Retorte 7 durch Betätigung
des Hahnes 16 oder erforderlichenfalls der beiden Hähne von der Außenluft abgeschnitten.
Die Retorte 7 wird aus der Retorte 3 herausgezogen und zwecks Abkühlung in einer
beheizten Kammer angeordnet, und zwar in einem Medium, das ein schlechter Wärmeleiter
ist, oder einfach in der freien Luft. 7e nach den Erfordernissen kann die Retorte
während der Dauer der Abkühlung geschlossen gehalten werden oder es kann in der
Retorte ein entsprechendes Gas in Umlauf gesetzt werden, das im Innern derselben
die gewünschte Atmosphäre aufrechterhält.
-
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß der verbesserte Drehtrommelofen
gemäß der Erfindung die Ausführung aller Behandlungen an in großen Mengen vorhandenen
Gegenständen leicht ermöglicht, z. B. Einsatzhärten mit darauffolgender langsamer
Abkühlung, das eine Bearbeitung vor dem Vergüten ermöglicht, die zweite Glühung
in einer geregelten Atmosphäre von Metallen, die gegen rasche Abkühlung empfindlich
sind, die Nitrierung von Stahlgegenständen, die Verchromung mit Abkühlung auf Raumtemperatur
bei vollständiger Abwesenheit von Sauerstoff usw.
-
Wenn zur Ausführung der beabsichtigten Behandlung keine Gasströmung
erforderlich ist, kann selbstverständlich das Einlaßrohr 20 entfallen, ebenso wie
auch das dasselbe umgebende Rohr 18, das am einspringenden Teil 9a der Retorte befestigt
ist. Die zu behandelnden Gegenstände können dann leichter eingebracht werden.
-
Als Beispiel einer Behandlung, die mit Hilfe des verbesserten Ofens
gemäß der Erfindung ohne Schwierigkeit ausgeführt werden kann, werden nachstehend
die Ergebnisse angegeben, die bei Versuchen mit einem Verfahren zum Verchromen von
Stahlgegenständen erzielt worden sind. Beispiel Das angewendete Diffusionsverfahren
ist in der britischen Patentschrift Nr. 646 637 beschrieben, gemäß welcher aus den
in festem Zustand eingebrachten Bestandteilen in situ gebildetes Cromjodid verwendet
wird. Da während dieser Behandlung keine Gasströmung in der Retorte erforderlich
war, wies dieselbe die Rohre 18 und 20 nicht auf, und es wurde ein Einweghahn 16
verwendet. Die Retorte wurde mit bis zu 0,l2 bis 0,l3 mm weich gehärteten Stahlgegenständen
und mit halbharten Stahlgegenständen mit 0,3 bis 0,35 % Kohlenstoff gefüllt. Diese
Gegenstände wurden in eine Verchromungsmischung eingebettet, die aus 66 Gewichtsteilen
pulverisiertem Chromeisen, 66 Gewichtsteilen Chrom, 33 Gewichtsteilen Aluminium
und 0,2 Gewichtsteilen Ammoniumjodid bestand. Nachdem die herausnehmbare Retorte
gefüllt und durch den Deckel 11 mit dem falschen Boden 14a luftdicht abgeschlossen
war, wurde sie in einen üblichen Drehtrommelofen eingesetzt, der vorher auf 900e
C erhitzt worden ist. In diesem Ofen lief die drehbare Retorte mit einer Geschwindigkeit
von 3 U/min um. Der Hahn 16, der beim Füllen offen war, wurde geschlossen, sobald
die in der Retorte enthaltene Luft durch Ausdehnung teilweise verdrängt worden war,
und wurde während der Dauer des Erhitzens und Abkühlens geschlossen gehalten. Die
Ofentemperatur wurde während des ganzen Vorganges auf 900° C gehalten. Nach vierstündigem
Erhitzen wurde die herausnehmbare Retorte herausgezogen und in der freien Luft bei
geschlossenem Hahn 16 abgekühlt,' während eine andere, mit zu behandelnden Gegenständen
gefüllte Retorte in den Ofen eingesetzt wurde. Nach dem Abkühlen wurde der Hahn
16 geöffnet. Die aus der Retorte herausgenommenen Gegenstände hatten ein silbergraues
Aussehen, zeigten aber keine Spur von Oxydation, wodurch die vollständige Abwesenheit
von Luft in der Retorte veranschaulicht wurde. Die diffundierte Schicht hatte eine
gleichmäßige Dicke von etwa 0,007 mm, die mittlere Härte der Schicht lag im Bereich
von 1600° Vickers. Die gleichmäßige Dicke der diffundierten Schicht zeigt die Gleichmäßigkeit
der inneren Atmosphäre und die gleichmäßige Temperaturverteilung in der herausnehmbaren
Retorte.
-
Selbstverständlich kann der vorstehend beschriebene Drehtrommelofen
Abänderungen erfahren, insbesondere durch Ersatz gleichwertiger technischer Mittel,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Retorte 7 könnte durch die Retorte
3 wirksam angetrieben werden, beispielsweise mittels der Welle 5. Das in der Retorte
3 liegende Ende der Retorte 7 könnte vieleckigen Querschnitt aufweisen, in welchem
Falle der einspringende Teil 9 a am Boden der Retorte 7 einen entsprechenden Querschnitt
erhalten würde.