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Title:
CARRIER DEVICE FOR HEAT-TREATING COMPONENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/110249
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (101, 201, 301) for receiving a first component (103) and a second component (103) for the purpose of loading a furnace for heat-treating said first component (103) and second component (103). This device comprises at least one casing (201, 301) which at least partially surrounds the first component (103) and the second component (103).

Inventors:
BEIRINCKX, Bert (Bredestraat 41, 2180 Ekeren, 2180, BE)
Application Number:
EP2018/080940
Publication Date:
June 13, 2019
Filing Date:
November 12, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Löwentaler Straße 20, Friedrichshafen, 88046, DE)
ZF WIND POWER ANTWERPEN N.V. (Gerard Mercatorstraat 40, 3920 Lommel, 3920, BE)
International Classes:
F27D5/00; C21D9/00; C21D9/30; C21D9/32
Foreign References:
DE10117987A12002-10-31
FR1113914A1956-04-05
US2348501A1944-05-09
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung (101 , 201 , 301 ) zur Aufnahme eines ersten Bauteils (103) und eines zweiten Bauteils (103), um einen Ofen zur Wärmebehandlung des ersten Bau teils (103) und des zweiten Bauteils (103) zu beschicken; gekennzeichnet durch mindestens eine Hülle (201 , 301 ), die das erste Bauteil (103) und das zweite Bau teil (103) mindestens teilweise umgibt.

2. Vorrichtung (101 , 201 , 301 ) nach Anspruch 1 ; dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (201 , 301 ) ausgebildet ist, Wärmestrahlung zu reflektieren.

3. Vorrichtung (101 , 201 , 301 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass

die Vorrichtung (101 , 201 , 301 ) ausgebildet ist, an einen Kran angehängt zu werden.

4. Vorrichtung (101 , 201 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch ge kennzeichnet, dass

die Hülle (201 ) rohrförmig ausgebildet ist.

5. Vorrichtung (101 , 301 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3; dadurch gekennzeich net, dass

die Hülle aus zueinander beabstandet angeordneten Platten (301 ) gebildet wird.

6. Verfahren zur Wärmebehandlung eines ersten Bauteils (103) und einen zweiten Bauteils (103) mit den folgenden Schritten:

- Einsetzen des ersten Bauteils (103) und des zweiten Bauteils (103) in eine Vorrich tung (101 , 201 , 301 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche;

- Beladen des Ofens mit dem ersten Bauteil (103) und dem zweiten Bauteil (103);

- Abkühlen des ersten Bauteils (103) und des zweiten Bauteils (103); wobei die Hülle (201 , 301 ) das erste Bauteil (103) und das zweite Bauteil (103) mindestens zeitweise während des Abkühlens mindestens teilweise umgibt.

Description:
Traqevorrichtunq zur Wärmebehandlung von Bauteilen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 6.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Bauteile einer Wärmebehandlung zu unter zeihen. Die Bauteile werden in einem Ofen erwärmt und anschließend wieder abge kühlt. Hierdurch lassen sich gezielt Werkstoffeigenschaften beeinflussen. Bei der Wärmebehandlung kommt es aber häufig zu einem Wärmeverzug.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Wärmebehandlung zu verbessern. Insbesondere soll der auftretende Wärmeverzug verringert werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfah ren nach Anspruch 6. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ent halten.

Die Vorrichtung ist zur Aufnahme eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils ausgebildet. Die Bauteile können also in die Vorrichtung eingesetzt werden, sodass die Vorrichtung die Bauteile fixiert.

Bei dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil handelt es sich etwa um Zahnräder oder Wellen.

Die Vorrichtung dient dazu, einen Ofen zum Zwecke der Wärmebehandlung des ers ten Bauteils und des zweiten Bauteils zu beschicken. Dies bedeutet, dass mittels der Vorrichtung das erste Bauteil und das zweite Bauteil in den Ofen eingeführt und aus diesem entnommen werden können.

Wenn das erste Bauteil und das zweite Bauteil in der Vorrichtung abkühlen, sinkt die Temperatur ungleichmäßig. Ein Bereich zwischen den beiden Bauteilen wird durch die Bauteile selbst abgeschirmt. Aus diesem Grund kann hier die Wärmestrahlung nicht entweichen. Zwischen den Bauteilen ist daher während der Abkühlphase die Temperatur höher als außerhalb. Es resultiert der eingangs beschriebene Wärme verzug.

Diese Erkenntnis macht sich die Erfindung zunutze. Eine erfindungsgemäße Hülle, die das erste Bauteil und das zweite Bauteil mindestens teilweise umgibt, sorgt für eine homogene Temperaturverteilung. Die Hülle wird zusammen mit dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil in dem Ofen erhitzt und gibt infolgedessen Wärme strahlung ab. So wird verhindert, dass die äußeren Bereiche des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils beschleunigt abkühlen.

Um dem der Erfindung zugrunde liegende Effekt zu begünstigen ist die Hülle in einer bevorzugten Weiterbildung ausgebildet, Wärmestrahlung zu reflektieren. Insbesonde re kann die Hülle eine helle, etwa weiße Oberfläche haben bzw. mit einem hellen Material beschichtet sein und/oder aus Metall bestehen. Durch die Reflektion kon zentriert die Hülle die Wärmestrahlung, die von dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil abgegeben wird, in ihrem Inneren.

Um einen Ofen zur Wärmebehandlung zu beschicken, wird gewöhnlich ein Kran verwendet. Entsprechend ist die Vorrichtung bevorzugt weitergebildet, an einen Kran angehängt zu werden. Insbesondere kann die Vorrichtung eine Öse aufweisen, mit welcher die Vorrichtung an einen Haken des Krans angehängt wird.

Die Hülle ist in bevorzugten Weiterbildungen entweder rohrförmig ausgebildet oder besteht aus Platten. Ein rohrförmiger Körper ist ein Körper, der die Form eines Hohl zylinders mit typischerweise geringer Wandstärke hat. Platten zeichnen sich durch eine Abmessung in eine erste Raumdimension - die Dicke - aus, die signifikant ge ringer ist, als die Abmessungen in die beiden anderen, orthogonal dazu verlaufende, Raumdimensionen - die Breite und Länge. Insbesondere kann es sich um ebene- und/oder quaderförmige Platten handeln. Innerhalb der Hülle kann es zu einem Kamineffekt kommen. Platten, die zueinander beabstandet angeordnet sind, so dass zwischen jeweils zwei benachbarten Platten ein Zwischenraum verläuft, wirken dem Kamineffekt entgegen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Wärmebehandlung eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils umfasst die folgenden Schritte:

- Einsetzen des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils in die oben beschrie bene Vorrichtung;

- Beladen eines Ofens mit dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil;

- Abkühlen des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils; wobei die Hülle das erste Bauteil und das zweite Bauteil mindestens zeitweise während des Abkühlens mindestens teilweise umgibt.

Das Beladen des Ofens mit dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil geschieht unter Zuhilfenahme der Vorrichtung, d.h. die Vorrichtung wird zusammen mit dem darin eingesetzten ersten Bauteil und zweiten Bauteil in den Ofen eingeführt. Analog werden das erste Bauteil und das zweite Bauteil unter Zuhilfenahme der Vorrichtung nach dem Erhitzen aus dem Ofen entfernt.

Um die Wärmebehandlung durchzuführen, muss der Ofen aufgeheizt werden. Dies kann geschehen, bevor der Ofen mit dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil beladen wird, oder während sich das erste Bauteil und das zweite Bauteil bereits in dem Ofen befinden. Im letztgenannten Fall wird der Ofen zusammen mit dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil aufgeheizt.

Das Abkühlen des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils kann erfolgen, während sich das erste Bauteil und das zweite Bauteil noch in dem Ofen befinden. Alternativ erfolgt die Abkühlung des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils außerhalb des Ofens. In diesem Fall werden das erste Bauteil und das zweite Bauteil zum Abkühlen aus dem Ofen entnommen.

Eine aus dem Stand der Technik b bekannte Vorrichtung zeigt Fig. 1 . Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Figuren 2 und 3 dargestellt. Überein stimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkma le. Im Einzelnen zeigt:

Fig. 1 einen mit Bauteilen beladenen Träger;

Fig. 2 einen Träger mit einem Mantel; und

Fig. 3 ein Träger mit Platten.

Der in Fig. 1 dargestellte Träger 101 ist mit vier Bauteilen 103 bestückt. Nach der Wärmebehandlung emittiert jedes Bauteil 103 zu allen Seiten hin Wärmstrahlung. Ein Teil davon wird an die Umgebung abgegeben. Zur Mitte hin jedoch trifft die Wärme strahlung aller vier Bauteile 103 zusammen. Hier wirkt nicht nur die vielfache Wär mestrahlung, es erfolgt auch eine Reflektion an dem jeweils gegenüberliegenden Bauteil. Infolgedessen sind die Temperaturen in der Mitte höher als in der Randzone.

Um dem beschriebenen Problem entgegenzuwirken, weist der Träger 101 gemäß Fig. 2 einen Mantel 201 auf. Die vier Bauteile 103 befinden sich im Inneren des Man tels 201 . Der Mantel 201 reflektiert die von den Bauteilen 103 ausgehende Wärme strahlung. Die Wärmestrahlung wird also nicht mehr an die Umgebung abgegeben, sondern verbleibt innerhalb des Mantels 201 . Auf diese Weise wird eine gleichmäßi gere Temperaturverteilung erreicht.

Der Mantel 201 gemäß Fig. 2 ist rohrförmig ausgebildet. Alternativ kann der Mantel, wie in Fig. 3 dargestellt, aus Platten 301 bestehen. Mehrere Platen 301 sind um die Bauteile 103 herum angeordnet, um die on den Bauteilen 103 ausgehende Wärme strahlung zu reflektieren.

Zwischen jeweils zwei Platten 301 verläuft ein Spalt. Die Spalten verhindern einen Kamineffekt. Bezuqszeichen Träger

Bauteil

Mantel

Platte