DE1255687B - Vorrichtung zur Waermebehandlung von Werkstuecken - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. CI.:

C21d

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

■■DeutscheXl.: : 18c-1/74 ·· ';

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Nummer: :, 1255 687 ' _;/

Aktenzeichen: H 46405 VI a/18 c
Anmeldetag: 17. Juli 1962
•Auslegetag: 7. Dezember 1967
Ausgabetag: 12. Juni 1968
Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Werkstücken in einer geregelten Gasatmosphäre,, die beispielsweise zum Aufkohlen oder zum Glühen von Werkstücken Verwendung findet.

Die bisher bekannten Wärmebehandlungsvorrichtungen umfassen eine Heizkammer und mindestens eine sich durch die Heizkammer erstreckende drehbare Retorte, an deren Innenwand ein schraubenlinienförmiger Kanal für die kontinuierliche Förderung der Werkstücke durch die Retorte ausgebildet ist. Durch die Bewegung der Werkstücke in der sich drehenden Retorte ist eine gleichmäßige Einwirkung der Gasatmosphäre an der gesamten Werkstückoberfläche sichergestellt, was eine gleichmäßige Tiefenwirkung gewährleistet. Bei den verschiedenen bisher bekannten Wärmebehandlungsöfen dieser Bauart erstreckt sich die Retorte durch die Stirnwände des Ofens aus der Heizkammer heraus und ist außerhalb des Ofens gelagert und angetrieben. Zugleich kann die Beschickung des Drehrohrs und die Abgabe der Werkstücke an den Enden des Drehrohrs außerhalb des . Ofens erfolgen. Diese Konstruktion hat den Nachteil, daß die Retorte mit großer Wandstärke ausgeführt sein muß, damit sie bei dem großen, durch die Ofenlänge festgelegten Abstand der beiden Lagerstellen der Retorte trotz der hohen Temperaturen in der Heizkammer den Belastungen standhält. Im Hinblick auf die erforderliche Festigkeit bei hohen Temperaturen werden teure Legierungen für die Retorte verwendet und "die dickwandigen Retorten in einem vergleichsweise kostspieligen Gießverfahren hergestellt. Ein weiterer Nachteil der bekannten Konstruktionen ist der. verschlechterte Wärmeübergang von der Heizkammer in. das Innere des Drehrohrs bzw. der Retorte, der auf die große Wandstärke des Drehrohrs zurückgeht. , ^! ;

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen verbesserten Wärmebehandlungsofen zu schaffen, der >■. diese Nachteile der bekannten Drehrohröfen vermeidet. : . ■■■"·.

■ Gemäß der Erfindung ist die Vorrichtung zur Wärmebehandlung . von Werkstücken in einer geregelten Gasatmosphäre mit einer Heizkammer und mindestens einer sich durch die Heizkammer erstreckenden drehbaren Retorte, an deren Innenwand l eiaschraubenlinienförmiger Kanal für die kontinuierliche, Förderung der Werkstücke durch die Retorte ausgebildet äst, dadurch gekennzeichnet, daß die Retorte bzw, .Retorten vollständig innerhalb der Heizkammer" angeordnet und gelagert ist bzw. sind und offene Enden aufweist bzw. aufweisen, durch welche Vorrichtung zur Wärmebehandlung
von Werkstücken ^;

Patentiert für: '.·.,. ■ . . ..
Holcroft & Company, Detroit, Mich. (V. St. A.).

Vertreter: . ,

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dr. E. v. Pechmann, Patentanwälte,
München 9, Schweigerstr. 2

. Als Erfinder benannt:
Walter H. Holcroft, Detroit, Mich; (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 17. Juli 1961 (124 417)

die Werkstücke zugeführt und abgegeben werden, wobei das Innere der Retorte bzw. Retorten mit der Gäsatiriosphäre der Heizkammer verbunden ist.

Bei dieser Ausbildung ist die Retorte verkürzt und wird außerdem innerhalb der Heizkammer abgestützt, so · daß eine große Wandstärke der Retorte aus Festigkeitsgründen nicht mehr erforderlich ist. Daher braucht die Retorte·'nicht in einem teuren Gießverfahren in einem Stück hergestellt zu sein, sondern kann kostensparend aus Blechen zusammengeschweißt werden, und insbesondere führt die verringerte Wandstärke zu einer erheblichen Materialeinsparung, die wegen der üblicherweise verwendeten teuren Legierungen stark ins Gewicht fällt. :'··''''
^: Eine optimale Ausnutzung der Erfindung bzw. der durch sie erzielbäreri Vorteile ergibt sich dann, wenn zur Unterstützung für die Retorte bzw. Retorten sich über deren ganze Länge erstreckende, von außen antreibbare Tragrollen vorgesehen sind. In diesem^:''FaJIf wird die Retorte über ihre ganze Länge unterstützt, so daß ..eine-'sehr geringe Wandstärke bereits ausreichende Festigkeit bietet. Außerdem führt diese Konstruktion zu einnei sehr zweckmäßigen Losung für den Antrieb der Retorte.' Sie läßt sich zweckmäßig in konstruktiv einfacher uhd vorteilhafter Weise so weiter ausgestalten, daß die Tragrollen ΐη dem Winkel von Schienen gelagert sind, die die gesamte Konstruktion versteifen. Hierbei sind auch die Tragrollen ihrerseits in hervorragender "'Weise abgestützt.

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Zweckmäßigerweise ist zur Beschickung der Re- Widerstand entgegen. Ein Tragrollenaggregat 35, das

torte bzw. der Retorten eine sich durch eine Wand zwei sich in der Längsrichtung erstreckende Rollen

der Heizkammer erstreckende, in das eine offene 36 aus Stahl oder einem anderen geeigneten hitze-

Ende ragende Beschickungsrutsche und für die Ab- beständigen Material umfaßt, ist parallel zur Längs-j

gäbe der Werkstücke eine sich an das andere offene 5 achse des Ofens 10 angeordnet und wird durch die

Ende der bzw. jeder Retorte anschließende, aus der kanalförmigen Träger 26 unterstützt. Die vorderen

Heizkammer herausführende Abgaberutsche vor- Enden 42 der Rollen 36 sind, gemäß Fig. 1 mit

gesehen. Diese Konstruktion löst die sich durch die Achsstummeln 44 versehen, die durch die vordere

Verkürzung der Retorte ergebenden Schwierigkeiten Stirnwand 20 des Ofens nach außen ragen. Jeder

bei der Werkstückförderung durch die Heizkammer io Achsstummel 44 läuft in einem Lager 46 auf einer

mit einfachen baulichen Mitteln. außerhalb des Ofens angeordneten Unterstützung 48.

Im Interesse eines guten Kontaktes der in der Es sind geeignete Antriebsmittel einschließlich eines

Heizkammer vorhandenen Gasatmosphäre mit den Kettenrades 50 vorgesehen, damit die Rollen 36 syn-

sich durch die' Retorte bewegenden Werkstücken ist chron angetrieben werden können,

es von Vorteil, wenn das Innere der Retorte bzw. 15 Ferner ist eine Retorte 52 vorgesehen, die voll-

Retorten außer über die offenen Enden zusätzlich ständig innerhalb der Kammer 12 angeordnet ist und

über Öffnungen in der Retortenwand mit der regel- sich auf dem Tragrollenaggregat 35 abstützt, das die

baren Gasatmosphäre der Heizkammer verbunden. beiden Rollen 36 umfaßt, mittels deren die Retorte

ist. Eine Schwächung der Retortenwand durch die gedreht werden kann. Die Retorte 52 besteht aus

vorgesehenen Öffnungen ist bei der. erfindungs- ao einer geeigneten Legierung, die durch Walzen in die

gemäßen Ausbildung nicht zu befürchten. gewünschte zylindrische Form gebracht worden ist.

' Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer Auf der Innenseite der Retorte sind Schraubengang-

schematischen Zeichnung an zwei Ausführungs- abschnitte 54 vorgesehen, die aus einer geeigneten

beispielen näher erläutert. Legierung hergestellt und mit der Innenwand der

F i g. 1 zeigt im Längsschnitt einen gemäß der Er- »5 Retorte verschweißt sind. Die Retorten der bis jets:t

findung ausgebildeten Wärmebehandlungsofen, an gebräuchlichen Konstruktion sind dagegen als Guß-

den sich eine' Einrichtung zum Abschrecken der stück aus einer geeigneten Legierung ausgebildet. Bei

Werkstücke und eine Einrichtung zum Anlassen der diesen Retorten sind die Wände massiv und haben

Werkstücke anschließt; eine Dicke von etwa 20 mm. Wenn die erfindungs-

F i g. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g* 1 30 gemäße Retorte aus einer geeigneten Legierung beurid veranschaulicht die Beziehung zwischen den bei- steht, kommt man mit einer Wandstärke von etwa den angetriebenen Tragrollen und der drehbaren Re- 6,5 bis etwa 9,5 mm aus. Diese erhebliche Herabtorte des Härteofens; setzung der Wandstärke wird dadurch ermöglicht, daß

F i g. 3 ist ein Stück eines Längsschnitts durch eine die Retorte 52 nach der Erfindung innerhalb des

abgeänderte Ausbildungsform einer drehbaren Re- 35 Ofens 10 kein tragendes Konstruktionsglied bildet,

torte; Innerhalb der Retorte erstreckt sich ein schrauben-

Fi g. 4 zeigt eine weitere Ausbildungsform der Er- linienförmiger Kanal 56. Die Eintrittsöffnung der

findung in Gestalt eines Härteofens mit zwei par- Retorte ist in deren vorderer Stirnwand ausgebildet

allel angeordneten drehbaren Retorten; und in F i g. 1 mit 58 bezeichnet. Die mit 60 bezeich-

F i g. 5 ist ein Schnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 4. 40 nete Austrittsöffnung der Retorte ist in deren hinterer

In Fig. 1 ist der den Hauptgegenstand der Er- Stirnwandvorgesehen. Hier sei lediglich erwähnt, daß findung bildende Härte- oder Wärmebehandlungs- die kleinen Werkstücke oder Teile über die Zufühofen insgesamt mit 10 bezeichnet; gemäß Fig. 1 ist rungsrutsche 22 in den schraubenlinienförmigen Kader Ofen erhöht angeordnet. Die Wände des Wärme- nal 56 der Retorte eingeführt werden. Wenn die Rebehandlungsofens 10 begrenzen eine Heizkammer 12 45 torte mit Hilfe der Tragrollen 36 gedreht wird, be- und bestehen aus hohen Temperaturen standhalten- wegen sich die Teile längs des schraubenliniendem feuerfestem Material 16, z.B. wärmeisolieren- förmigen Kanals 56 zur Abgabeöffnung 60.
den Ziegeln aus feuerfestem Material, oder sie sind Die Kammer 12 wird mit Hilfe mehrerer, U-förals einteilige Wärmeisolation oder auf andere Weise miger Strahlrohre oder Brenner 66 beheizt, die sich ausgebildet. Das feuerfeste Material 16 ist in ein im 50 quer durch den oberen Teil der Kammer 12 erwesentlichen gasdichtes Metallgehäuse 17 einge- strecken. Gemäß Fig. 1 sind vier solche Brenner schlossen. vorgesehen. Es sei jedoch bemerkt, daß man die Zahl

Das Wärmebe.handlungsaggregat 10 ist in seiner der Brenner den jeweiligen Erfordernissen entvorderen Stirnwand 20 mit einem Zuführungsteil 18 sprechend variieren kann. Die Brenner 66, die alle versehen, und eine Zuführungsrutsche 22 ist auf einer 55 von gleicher Konstruktion sind, bilden nicht einen Unterstützung 24 nahe der vorderen Stirnwand 20 Gegenstand der Erfindung. Gas und Luft werden geangeordnet. Gemäß Fig. 2 trägt der Boden30 der trennt in jedes der Rohre 66 eingeleitet und durch Ofenkammer nahe den Seitenwänden der Kammer einen geregelten Diffusionsvorgang fortschreitend zwei sich in der Längsrichtung erstreckende Träger miteinander gemischt, woraufhin sie die Rohre 66 26, von denen jeder ein aufrecht stehendes Bauteil 60 durchströmen und eine ideale leuchtende Flamme er-32 und ein waagerecht angeordnetes Bauteil 34 um- zeugen. Als Heizmittel kann man Gas oder Öl verfaßt, die zusammen eine Anordnung bilden, deren wenden. Die Rohre 66 werden durch die Flamme erQuerschnitt im wesentlichen T-förmig ist. Diese all- hitzt und strahlen Wärme zu den sie umgebenden gemein kanalförmigen Träger bestehen aus Silizium- Ofenwänden sowie zu der Retorte 52 ab. Die gekarbid. Dieses Material besitzt auch dann, wenn es 65 regelte Ofenatmosphäre, bei der es sich um ein Gasaußerordentlich hohen Temperaturen ausgesetzt wird, gemisch von geeigneter Zusammensetzung handelt, die erforderliche Starrheit und Festigkeit, und außer- z. B. um ein Gas mit einem hohen Gehalt an Methan, dem setzt es einer Abnutzung einen sehr hohen wird mit Hilfe geeigneter Leitungen von bekannter

Claims (1)

1. Konstruktion (nicht dargestellt) von einem Ende der Retorte mit zahlreichen relativ kleinen Löchern 80

   Kammer oder von beiden Enden aus in die Kammer versehen ist, die von unterschiedlicher Größe sein

   12 eingeleitet. können und es der Gasatmosphäre des Ofens ermög-

   In der Kammer 12 kann ein ebenfalls nicht ge- liehen, nicht nur über die Enden der Retorte, son-

   zeigtes, durch einen Motor angetriebenes Gebläse 5 dem auch durch die zylindrische Wand in das Innere

   vorgesehen sein, um die Ofenatmosphäre um die der Retorte zu gelangen.

   Brenner herum sowie längs des Schraubenlinien- In F i g. 4 und 5 ist eine weitere Ausbildungsform

   förmigen Kanals 56 umzuwälzen, so daß die Atmo- der Erfindung dargestellt. Hierbei sind entsprechende

   Sphäre die Innen- und Außenflächen des Behänd- Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie

   kmgsgutes in der Retorte kräftig bestreicht. io in F i g. 1 bis 3. Theoretisch kann man gemäß der Er-

   Das Abgabeende 60 der Retorte ist in einem Ab- findung einen Ofen mit einer beliebigen Zahl von Restand von der Stirnwand 40 des Ofens angeordnet, so torten mit gleichem oder unterschiedlichem Durchdaß die von der Retorte abgegebenen Teile in den messer und jeder gewünschten Länge ausrüsten. Die Raum zwischen der Retorte und der Wand 40 ge- Ausbildungsform nach Fig. 4 und 5 unterscheidet langen. An eine Öffnung im Boden 30 des Ofens, die 15 sich von derjenigen nach F i g. 1 bis 3 in der Anordunmittelbar unterhalb des Raums zwischen dem Ab- nung der Retorten und deren drehbarer Lagerung. Es gabeende 60 der Retorte und der Stirnwand 40 liegt, sind zwei nebeneinander angeordnete Retorten 90 schließt sich eine Abgaberutsche 68 an, die zu einem vorgesehen, die sich parallel zur Längsachse des Abschreckbehälter 70 führt, welcher teilweise in den Ofens 88 erstrecken. Jede Retorte 90 besteht aus Boden eingelassen ist. Der Behälter 70 kann mit 20 zwei Abschnitten 92 und 94 von gleicher Länge, Wasser, Öl oder einem anderen geeigneten Ab- deren einander benachbarte Enden gemäß F i g. 4 bei Schreckmittel gefüllt sein. Eine drehbare, von einem 96 auf geeignete Weise mit Flanschen versehen und Rohr umschlossene Förderschnecke 72 mit einem aneinander befestigt sind. Zwei Paare von kanalförschraubenlinienförmigen Kanal ist so angeordnet, migen Trägern 98 aus Siliziumkarbid erstrecken sich daß sich ihr Eintrittsende 73 an die Abgaberutsche 25 in der Längsrichtung durch die Ofenkammer 89, und 68 anschließt, während das Äustrittsende 74 nahe jeder der beiden drehbaren Retorten 90 ist ein dem Eingang eines Anlaßofens 75 angeordnet ist. solches Trägerpaar zugeordnet. Durch die kanal-Das Abgabeende 74 der Förderschnecke 72 gibt die förmigen Träger 98 werden die drehbaren Trag-Teile an eine Rutsche 76 ab, welche direkt ober- rollen 100 unterstützt. Jedes der Rollenaggregate 100 halb eines endlosen Förderbandes 78 angeordnet ist, 30 umfaßt zwei in einem Querabstand angeordnete mittels dessen die abgegebenen Teile durch den An- Rollen 102, die in der vorderen Hälfte des Ofens 88 laßofen 75 geführt werden, wo eine Nachbehandlung angeordnet sind, sowie zwei in einem Querabstand der Teile erfolgt, um bestimmte Spannungen zu be- voneinander in der hinteren Hälfte des Ofens angeseitigen, die in den Teilen infolge der vorangegange- ordnete Rollen 104. Die Rollen 102 und 104 ernen Wärmebehandlung. entstanden sein können, so 35 strecken sich parallel zur Längsachse des Ofens und daß Gewähr dafür besteht, daß die fertigen Teile die werden gemäß Fig. 4 in erster Linie durch die kanalgewünschten Eigenschaften besitzen. förmigen Träger 98 unterstützt.

   Wenn der Abschreckbehälter 70 mit öl gefüllt ist, Die Rollen 102 tragen Achsstummel 106, die sieht man gewöhnlich eine hier nicht gezeigte Wasch- durch die Vorderwand des Ofens nach außen ragen einrichtung zwischen der Förderschnecke 72 und 40 und in an einer Unterstützung 110 angebrachten Ladern Anlaßofen 75 vor, damit die Teile vor der ab- gern 108 laufen. Die äußeren Enden der Achsschließenden Behandlung im Anlaßofen 75 von dem Stummel 106 sind mit Kettenrädern 112 versehen, an Ölfilm befreit werden. denen geeignete Antriebsmittel angreifen. Die Rollen

   Während des Betriebs der Einrichtung gelangen 104 tragen Achsstummel 114, die durch die hintere

   die Teile über die Rutsche 22 in die Retorte 52. Das 45 Stirnwand des Ofens 88 nach außen ragen und mit

   Rollenaggregat 35, d. h. die beiden Rollen 36, wird Kettenrädern 116 versehen sind, um auf geeignete

   nach einem bestimmten Plan angetrieben, so daß sich Weise angetrieben werden zu können. Die Ketten-

   die Retorte oder Trommel zuerst in der einen Rieh- räder. 112 und 116 werden synchron angetrieben, so

   tung und dann in der anderen Richtung dreht, und daß sich die Rollen des Aggregats 100 drehen und

   zwar derart, daß sich die Teile z.B. jeweils inner- 50 die Retorten 90 antreiben.

   halb einer halben Stunde um einen Schneckengang Die Austrittsenden der Rotorten 90 sind in einem

   weiterbewegen. Bei dieser Betätigung der Retorte Abstand von der hinteren Stirnwand 120 des Ofens

   werden die Teile innerhalb der Retorte in der ge- angeordnet, damit die abgegebenen Teile in den da-

   wünschten Weise durcheinandergeworfen. Bei der be- zwischen befindlichen Raum gelangen, um in die

   schriebenen Konstruktion wird die Gasatmosphäre 55 Abgaberutsche 68 zu fallen und danach aus dem Ab-

   in die Retorte gewöhnlich von beiden Enden aus ein- schreckbehälter' 70 mit Hilfe der Förderschnecke 72

   geleitet, und sie wird an den Innen- und Außen- entfernt zu werden, wie es weiter oben an Hand von

   flächen der Teile vorbei umgewälzt, so daß die Teile Fig. 1 beschrieben wurde,
   in optimaler Weise der Gasatmosphäre ausgesetzt

   werden und die erforderliche gleichmäßige Tiefe der 60 Patentansprüche:
   Härtung erzielt wird. Im Verlauf dieses Arbeitsganges

   können die Teile schließlich einzeln über die Ab- 1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung von

   gabeöffnung 60 in den Abschreckbehälter 70 ge- Werkstücken in einer geregelten Gasatmosphäre

   langen. Bei dieser Arbeitsweise wird gewöhnlich eine mit einer Heizkammer und mindestens einer sich bessere Abschreckwirkung erzielt, als bei den bis jetzt 65 durch die Heizkammer erstreckenden drehbaren

   bekannten Konstruktionen. Retorte, an deren Innenwand ein schrauben-

   F i g. 3 zeigt eine abgeänderte Ausbildungsform linienförmiger Kanal für die kontinuierliche Förder Retorte 52, bei der die zylindrische Wand der derung der Werkstücke durch die Retorte aus-

   gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Retorte (52) bzw. Retorten (90) vollständig innerhalb der Heizkammer (12; 89). angeordnet und gelagert ist bzw. sind und offene Enden (58, 60) aufweist bzw. aufweisen, durch welche die Werkstücke zugeführt und .abgegeben werden, wobei das Innere der Retorte bzw. Retorten mit der Gasatmosphäre der Heizkammer verbunden ist.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß zur Unterstützung für die Retorte (52) bzw. Retorten (90). sich über deren ganze Länge erstreckende, von außen antreibbare Tragrollen (36; 100) dienen.

   3. Vorrichtung nach Anspruch, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragrollen (36; 100) in dem Winkel von Schienen (26; 98) gelagert Sind, die die gesamte Konstruktion versteifen.

   4. Vorrichtung nach Anspruch, 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschickung der Retorte

   . (52) bzw. Retorten (90) eine sich durch eine Wand (20) der Heizkammer (12; 89) erstrekkende, in- das eine offene Ende (58) ragende Beschickungsrutsche (22) und für die Abgabe der Werkstück eine sich an das andere offene Ende (60) der bzw. jeder Retorte anschließende, aus der Heizkammer herausführende Abgaberutsche (68) dient. . :

   ,5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der Retorte (52) bzw. Retorten (90) außer über die offenen Enden (58, 60) zusätzlich über Öffnungen (80) in der

   . Wand der bzw. jeder Retorte mit der regelbaren Gasatmosphäre der Heizkammer (12) verbunden ist. .

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 293 797, 584 378;
   deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 804 333;
   USA.-Patentschrift Nr. 2,182 616. '

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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