[0001] Die Erfindung betrifft einen Ofen zur Wärmebehandlung von Werkstücken, bei dem in
einem Wärmebehandlungsraum mit einer etwa kreisringförmigen, insbesondere wendelförmigen
Transportbahn wenigstens zwei Gruppen von stabförmigen Tragelementen an zwei Trägeranordnungen
befestigt sind und die beiden Trägeranordnungen mit den ihnen jeweils zugeordneten
Tragelementen sowohl vertikal als auch in Umfangsrichtung der Transportbahn relativ
zueinander derart bewegbar sind, daß die Werkstücke entlang der Transportbahn transportiert
werden.
[0002] Ein Ofen dieser Art ist aus der WO 84/02390 bekannt. Er hat gegenüber herkömmlichen
Drehherdöfen erhebliche bauliche und betriebliche Vorteile. Insbesondere ist ein Ofen
der gattungsgemäßen Art auch für Gasbehandlungsprozesse, z.B. zum Nitrieren der Werkstücke
geeignet, da die Werkstücke insbesondere bei wendelförmigem Verlauf der Transportbahn
beliebig langen Verweilzeiten in einer Temperaturhaltezone unterworfen werden können
und eine thermische Trennung zwischen Einlauf- und Auslaufstelle problemlos geschaffen
werden kann. Ferner läßt sich das Ofenvolumen optimal für die Wärmebehandlung der
Werkstücke nutzen, so daß bei gleichem Ofenvolumen ein höherer Durchsatz erzielt werden
kann. Der Energieeinsatz ist im Vergleich zu herkömmlichen Ofenausführungen besonders
gering.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für den Wärmebehandlungsofen der eingangs
genannten Art eine konstruktiv einfache Transporteinrichtung zur Verfügung zu stellen,
die leicht zu montieren und zu justieren ist und eine zuverlässige Arbeitsweise bei
exaktem Bewegungsspiel der relativ zueinander bewegten Teile gewährleistet.
[0004] Zur Lösung diser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die erste Trägeranordnung
eine wenigstens eine Ofenwand durchgreifende vertikale Trägerwelle aufweist und daß
auf der vertikalen Trägerwelle wenigstens eine fest mit der zweiten Trägeranordnung
verbundene Hülse derart gelagert ist, daß die Trägerwelle und die Hülse unter gegenseitiger
Führung entlang einer vertikalen Zentralachse relativ zueinander drehbar und verschiebbar
sind. Aufgrund dieser erfindungsgemäß vorgesehenen gegenseitigen Führung und Zentrierung
der beiden die Werkstücke entlang der kreisringförmigen Transportbahn bewegenden Trägeranordnungen
lassen sich die Bewegungsbahnen der stabförmigen Tragelemente beim Einbau der Transporteinrichtung
sehr leicht und genau einstellen und die zusammenwirkenden Tragelemente der beiden
Trägeranordnungen in den Sollagen zueinander ausrichten. Die voreingestellten Relativlagen
und das betriebliche Bewegungsspiel bleiben auch nach längeren Betriebszeiten sehr
exakt erhalten. Die gegenseitige Zentrierung und Führung der beiden Trägeranordnungen
über die Wellen-Hülsen-Kombination läßt Relativbewegungen der Trägeranordnungen unabhängig
voneinander sowohl in Axialrichtung als auch in Umfangsrichtung zu.
[0005] Eine besonders raumsparende Ausbildung der ersten Trägeranordnung bei Erhaltung der
Führungsfunktion der Trägerwelle und einfacher Montagemöglichkeit der Tragelemente
ergibt sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß zwei Flansche mit vertikalem
Abstand an der Trägerwelle befestigt sind, daß an den beiden Flanschen achsparallele
Trägerstangen gehaltert sind und daß an den Trägerstangen im wesentlichen radial nach
außen weisende Tragelemente drehfest angebracht sind. Die achsparallelen Trägerstangen
sind dabei vorzugsweise einzeln oder paarweise in gleichem Winkelabstand auf einem
Kreis um die Zentralachse angeordnet.
[0006] Eine ensprechend einfach montierbare, kostengünstige und raumsparende Ausbildung
ist in Weiterbildung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die der zweiten Trägeranordnung
zugeordneten Tragelemente in gleichmäßiger Winkelverteilung um die Zentralachse etwa
radial nach innen weisend angeordnet und mit wenigstens einem Trägerkranz verbunden
sind, der koaxial zur Zentralachse an der Führungshülse befestigt ist. Vorzugsweise
ist dabei vorgesehen, daß eine zweite Führungshülse mit vertikalem Abstand von der
ersten Führungshülse auf der Trägerwelle relativ zu dieser drehbar und verschiebbar
gelagert und fest mit einem zweiten Trägerkranz verbunden ist und daß die Tragelemente
an achsparallelen Trägerstangen drehfest angebracht sind, die an den beiden zueinander
ausgerichteten Trägerkränzen gehaltert sind. In dieser Ausführung bilden die beiden
koaxialen Trägerkränze zusammen mit den an ihnen gehalterten Trägerstangen ein käfigartiges
Gebilde, das die erste Trägeranordnung mit den dieser zugeordneten Tragelementen außen
umgibt. Die beiden Führungshülsen der zweiten Trägeranordnung können bei dieser Ausführungsform
der Erfindung um einen vorgegebenen axialen Hub relativ zu den innen gelegenen wellenfesten
Flanschen der ersten Trägeranordnung verschoben werden.
[0007] Ein besonders einfacher Einbau und Ausbau der beiden Trägeranordnungen ist in Weiterbildung
der Erfindung dadurch möglich, daß die zweite Trägeranordnung von einem Ofendeckel
aus in den Ofeninnenraum abgespannt ist. Der Ofendeckel kann dabei die von der vertikalen
Trägerwelle durchgriffene Ofenwand darstellen. Bei Abnahme des Ofendeckels können
beide Trägeranordnungen aus dem Ofen herausgehoben und beispielsweise nach Überprüfung
oder Durchführung etwaiger Reparaturarbeiten in besonders einfacher Weise wiedereingesetzt
werden.
[0008] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Trägeranordnung
im Ofen lagefest gehaltert, während die Trägerwelle zur Ausführung der Relativbewegungen
zwischen den beiden Trägeranordnungen sowohl axial verschiebbar als auch drehbar ist
und mit Hub- und Drehantrieben kuppelbar ist.
[0009] Eine weitere Vereinfachung der Montagemöglichkeit und Erleichterung der Lagejustierungen
zwischen den zusammenwirkenden Tragelementen ergibt sich in Weiterbildung der Erfindung
dadurch, daß die Tragelemente jeweils mit einem auf eine der Stangen oder ein Stangenpaar
aufsteckbaren Fußstück versehen sind. Bei wendelförmiger Transportbahn sind mehrere
Tragelemente in Etagen an einer Stange oder einem Stangenpaar vertikal übereinander
gehaltert und durch wenigstens ein auf die Stange aufgestecktes, vorzugsweise rohr-
oder doppelrohrförmiges Abstandsstück in gegenseitigem Abstand gehalten. Der Etagenabstand
der einzelnen Tragelemente kann also durch geeignete Wahl der Länge der Abstandsstücke
genau eingestellt werden, wodurch der Justieraufwand bei der Montage der Trägeranordnungen
insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Schweißverbindungen wesentlich verringert
und eine Änderung der Etagenhöhe zur Anpassung an unterschiedliche Werkstückformen
problemlos möglich wird.
[0010] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die Zentralachse des Ofens unter schematischer
Darstellung einer besonderen Ausbildung von zwei Trägeranordnungen zum Transport der
Werkstücke entlang einer wendelförmigen Transportbahn; und
Fig. 2 eine schematische Radialschnittansicht entlang der Schnittlinie II-II in Figur
1.
[0011] In dem in der Zeichnung dargestellten Wärmebehandlungsofen 1 sind zwei Trägeranordnungen
2 und 3 um eine vertikale Zentralachse 4 zentriert angeordnet. Die beiden Trägeranordnungen
2 und 3 dienen zum Transport der in Figur 1 schematisch dargestellten Werkstücke 5
im Ofeninnenraum 10 von oben nach unten entlang einer die Zentralchse 4 etwa konzentrisch
umgebenden wendelförmigen Transportbahn, deren Mittellinie in Figur 2 mit dem strichpunktierten
Kreis 6 angegeben ist. Die Beschickung des Ofens erfolgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
durch eine Beschickungsöffnung A in einem Ofendeckel 11; die Entnahme erfolgt durch
eine Entnahmeöffnung B am Boden 12 des Ofens 1.
[0012] Die erste Trägeranordnung 2 weist eine zur vertikalen Zentralachse 4 koaxiale Trägerwelle
20, zwei in vertikalem Abstand voneinander mit der Trägerwelle 20 fest verbundene
Ringflansche 21, 21', an den beiden Flanschen 21, 21' gehalterte, in gleichmäßigem
Winkelabstand um die Zentralachse 4 verteilte, vertikale Trägerstangenpaare 22 und
auf den Trägerstangenpaaren 22 aufgesteckte, gabelförmige Tragelemente 8 auf. Zwischen
den Fußstücken 28 der einzelnen gabelförmigen Trägerelemente 8 sind als Doppelrohre
ausgebildete Abstandsstücke 29 auf die Stangenpaare 22 aufgesteckt. Die Vertikalabmessungen
der Fußstücke 28 und der dazwischenliegenden Abstandsstücke 29 bestimmen die gleichbleibende
Etagenhöhe zwischen übereinanderangeordneten gabelförmigen Trägerelementen 8. Die
auf einem Stangenpaar angeordneten Fuß- und Abstandsstücke 28 und 29 liegen unter
Schwerkrafteinfluß aufeinander und sind unten durch den trägerwellenfesten Flansch
21 abgestützt. Eines oberen Widerlagers auf den Stangenpaaren 22 bedürfen die in dieser
Weise angeordneten Trägerelemente 8 nicht.
[0013] Die zweite Trägeranordnung 3 weist untere und obere Führungshülsen 30, 30' auf, die
auf der Trägerwelle 20 axial geführt und drehbar gelagert sind. Untere und obere Trägerkränze
31, 31' sind fest mit den Führungshülsen 30, 30' verbunden. Jeder Trägerkranz 31 bzw.
31' ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Art eines Rades ausgebildet,
dessen Nabe durch die Führungshülse 30 gebildet ist und dessen Außenring über speichenartige
Radialstreben mit der Führungshülse 30 verbunden ist. Die Führungshülsen 30 bzw. 30'
sind mit axialem Abstand von den ihnen jeweils benachbarten unteren und oberen Flanschen
21 und 21' angeordnet, wobei die axialen Abstände ausreichend groß bemessen sind,
daß die beiden Trägeranordnungen 2 und 3 ihr betriebliches Bewegungsspiel in Richtung
der Zentralachse 4 zum Transport der Werkstücke 5 ausführen können.
[0014] Zur zweiten Trägeranoardnung 3 gehören ferner achsparallele Trägerstangenpaare 32,
die in gleichmäßiger Winkelverteilung und passender räumlicher Zuordnung zu der inneren
Trägeranordnung 2 zwischen den beiden Außenringen der beiden Trägerkränze 31 und 31'
verspannt gehalten sind. Auf den Trägerstangenpaaren 32 sind die der zweiten Trägeranordnung
3 zugeordneten, ebenfalls gabelförmig ausgebildeten Tragelemente 9 in der gleichen
Weise wie bei der ersten Trägeranordnung 2 aufgesteckt, wobei die Etagenhöhe zwischen
benachbarten Tragelementen 9 auch hier durch die Vertikalabmessungen der Fußteile
38 der Tragelemente 9 und der auf die Stangenpaare 32 aufgesteckten Distanzstücke
39 bestimmt ist.
[0015] Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die gesamte zweite Trägeranordnung
3 über am oberen Trägerkranz 31' angreifende Anker 35 am Ofendeckel 11 aufgehängt.
Die radiale Zentrierung der zweiten Trägeranordnung 3 in Bezug auf die erste Trägeranordnung
2 erfolgt dabei, wie oben gesagt, über die auf der Trägerwelle 20 gleitenden Führungshülsen
30 und 30'. Die zweite Trägeranordnung 3 mit den zugehörigen Tragelementen 9 bleibt
im Betrieb stationär. Die zum Transport der Werkstücke 5 erforderlichen Relativbewegungen
der Tragelemente 8 und 9 sowohl vertikal als auch in Umfangsrichtung der Transportbahn
werden durch entsprechende Bewegung der als Betätigungsstange dienenden Trägerwelle
20 bewirkt, die durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten geeigneten Hub- und
Drehantrieb angetrieben wird. Die Trägerwelle 20 ist durch eine geeignete Durchführung
13 durch den Ofendeckel 11 nach außen geführt.
[0016] In Figur 2 ist die Ausbildung und die Relativlage der zusammenwirkenden inneren und
äußeren Tragelemente 8 und 9 veranschaulicht. Die beiden stabförmigen Trägerarme der
gabelförmigen Tragelemente 9 der zweiten Trägeranordnung 3 weisen etwa radial einwärts
und haben einen größeren Abstand als die beiden radial nach außen weisenden Tragarme
der gabelförmigen Tragelemente 8 der ersten Trägeranordnung 2. In der dargestellten
Relativlage der Tragelemente 8 und 9 kann die erste Trägeranordnung über die als Betätigungsstange
wirkende Trägerwelle 20 relativ zur stationären zweiten Trägeranordnung 3 axial angehoben
oder abgesenkt werden, um ein Werkstück 5 von einem Tragelement 9 abzuheben oder auf
dieses abzusetzen. Der axiale Hub ist dabei so bemessen, daß am Ende der Hubbewegung
die radial nach außen weisenden Tragelemente 8 über den zugehörigen Tragelementen
9 oder unter diesen um einen geeigneten Drehschritt zur nächsten Position gedreht
werden können. In dem in Figur 2 dargestellten Beispiel sind jeweils 6 Tragelementenpaare
8 und 9 in einem Winkelabstand von 60° verteilt angeordnet, und jeder Drehschritt
der inneren Trägeranordnung 6, bei dem beispielsweise ein Werkstück von dem einen
stationären Tragelement 9 zu dessen benachbarten Tragelement 9 überführt wird, schließt
einen Drehwinkel von 60° ein. Nach dem Absetzen des Werkstücks auf dem benachbarten
äußeren Tragelement 9 wird die erste Trägeranordnung 2 soweit abgesenkt, daß die zugehörigen
Tragelemente 8 unter den äußeren Tragelementen 9 in einem entsprechenden gegenläufigen
Drehschritt zurückbewegt werden können. (Ein Weiterdrehen in einer Richtung ist wegen
des wendelförmigen Verlaufs der Transportbahn 6 bei dem in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel nicht möglich; die Hubbewegung kann nur eine Stufe von einem zum
nächstfolgenden äußeren Tragelement 9 ausgleichen). Wie in Figur 2 deutlich zu sehen
ist, sind die gabelförmigen Tragelemente 8 bzw. 9 auf den vertikalen Trägerstangenpaaren
22 bzw. 32 drehfest gehalten. Aufgrund der genauen Zentrierung zwischen der als Betätigungsstange
dienenden Trägerwelle 20 und den Führungshülsen 30, 30' sind auch die Trägeranordnungen
2 und 3 genau zueinander zentriert, und die gabelförmigen Tragelement 8 und 9 können
in einem exakt aufeinander abgestimmten Bewegungsspiel mit relativ geringen Abständen
zueinander geführt und bewegt werden.
[0017] Die gabelförmigen Tragelemente sind beispielsweise jeweils einstückig aus hitzebeständigem
Stahlguß oder auch als Schweißteile hergestellt, oder sie bestehen aus keramischem
Material.
1. Ofen zur Wärmebehandlung von Werkstücken, bei dem in einem Wärmebehandlungsraum
mit einer etwa kreisringförmigen, insbesondere wendelförmigen Transportbahn wenigstens
zwei Gruppen von etwa stabförmigen Tragelementen (8, 9) an zwei Trägeranordnungen
(2, 3) befestigt sind und die beiden Trägeranordnungen mit den ihnen jeweils zugeordneten
Tragelementen sowohl vertikal als auch in Umfangsrichtung der Transportbahn relativ
zueinander derart bewegbar sind, daß die Werkstücke (5) entlang der Transportbahn
transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Trägeranordnung (2) eine
wenigstens eine Ofenwand (11) durchgreifende vertikale Trägerwelle (20) aufweist und
daß auf der vertikalen Trägerwelle (20) wenigstens eine fest mit der zweiten Trägeranordnung
(3) verbundene Hülse (30, 30') derart gelagert ist, daß die Trägerwelle (20) und die
Hülse (30, 30') unter gegenseitiger Führung entlang einer Zentralachse (4) relativ
zueinander drehbar und verschiebbar sind.
2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Flansche (21, 21') mit vertikalem
Abstand an der Trägerwelle (20) befestigt sind, daß an den beiden Flanschen achsparallele
Trägerstangen (22) gehaltert sind und daß an den Trägerstangen im wesentlichen radial
nach außen weisende Tragelemente (8) drehfest angebracht sind.
3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der zweiten Trägeranordnung
(3) zugeordneten Tragelemente (9) in gleichmäßiger Winkelverteilung um die Zentralachse
(20) etwa radial nach innen weisend angeordnet und mit wenigstens einem Trägerkranz
(31, 31') verbunden sind, der koaxial zur Zentralachse (4) an der Führungshülse (30,
30') befestigt ist.
4. Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Führungshülse (30')
mit vertikalem Abstand von der ersten Führungshülse (30) auf der Trägerwelle (20)
relativ zu dieser drehbar und verschiebbar gelagert und fest mit einem zweiten Trägerkranz
(31') verbunden ist und daß die Tragelemente (9) der zweiten Trägeranordnung (3) an
achsparallelen Trägerstangen (32) drehfest angebracht sind, die an den beiden zueinander
ausgerichteten Trägerkränzen (31, 31') gehaltert sind.
5. Ofen nach den Ansprüche 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Führungshülsen
(30, 30') soweit voneinander beabstandet sind, daß die über die beiden Trägerkränze
(31, 31') und die Trägerstangen (32) verbundenen beiden Führungshülsen (30, 30') der
zweiten Trägeranordnung (3) um einen vorgegebenen axialen Hub relativ zu den innen
gelegenen wellenfesten Flanschen (21, 21') der ersten Trägeranordnung (2) verschiebbar
sind.
6. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Trägeranordnung
(3) von einem Ofendeckel (11) aus über Anker (35) in den Ofeninnenraum (10) abgespannt
ist.
7. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Trägeranordnung
(3) im Ofen (1) lagefest gehaltert ist und daß die Trägerwelle (20) zur Ausführung
der Relativbewegungen zwischen den beiden Trägeranordnungen (2 und 3) sowohl axial
verschiebbar als auch drehbar ist und mit Hub- und Drehantrieben kuppelbar ist.
8. Ofen nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente
(8, 9) jeweils mit einem auf eine Stange oder ein Stangenpaar (22, 32) aufsteckbaren
Fußstück (28, 38) versehen sind.
9. Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Tragelemente (8 bzw.
9) an einer Stange oder einem Stangenpaar (22 bzw. 32) vertikal übereinander gehaltert
und durch wenigstens ein auf die Stange oder das Stangenpaar aufgestecktes, vorzugsweise
rohrförmiges oder doppelrohrförmiges Abstandsstück (29 bzw. 39) in gegenseitigem Abstand
gehalten sind.
10. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente
(8, 9) gabelförmig ausgebildet sind.
11. Ofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die radial einwärts gerichteten
Trägerarme der gabelförmigen Tragelemente (9) der zweiten Trägeranordnung (3) soweit
voneinander beabstandet sind, daß sie von den radial nach außen weisenden Tragelementen
(8) der ersten Trägeranordnung (2) berührungsfrei durchgriffen werden können.
12. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente
(8, 9) mit zugehörigem Fußteil (28, 38) aus keramischem Werkstoff bestehen.
13. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente
(8, 9) mit zugehörigem Fußteil (28, 38) einteilig aus hitzebeständigem Stahlguß ausgebildet
sind.