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Title:
METHOD AND DEVICE FOR REMOVING ADHESIONS, ESPECIALLY OILY OR FATTY ADHESIONS THAT ARE PRESENT ON THE SURFACE OF METAL PARTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/052166
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a device for removing adhesions, especially oily or fatty adhesions, that are present on the surface of metal parts. According to the invention, the metal parts to be treated are heated in a substantially closed treatment compartment in order to evaporate the adhesions. The device for carrying out the inventive method is embodied as a furnace, especially as a continuous/pusher type furnace.

Inventors:
Huppertz, Walter (Hoheweg 10 Monschau-Konzen, 52156, DE)
Johnen, Dieter (Graf-Schellart-Platz 13 Düren, 52355, DE)
Lopez Lopez, Francisco (Kreuzstrasse 2 Nörvenich, 52388, DE)
Application Number:
PCT/DE2002/004551
Publication Date:
June 26, 2003
Filing Date:
December 12, 2002
Export Citation:
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Assignee:
ELINO INDUSTRIE-OFENBAU CARL HANF GMBH & CO. (Zum Mühlengraben 16-18 Düren, 52355, DE)
Huppertz, Walter (Hoheweg 10 Monschau-Konzen, 52156, DE)
Johnen, Dieter (Graf-Schellart-Platz 13 Düren, 52355, DE)
Lopez Lopez, Francisco (Kreuzstrasse 2 Nörvenich, 52388, DE)
International Classes:
B08B7/00; C23G5/00; F26B15/18; F26B21/14; F27B9/04; F27B9/10; F27D99/00; (IPC1-7): C23G5/00; B08B7/00; F27B9/24
Domestic Patent References:
WO1995029779A11995-11-09
Foreign References:
US4919157A1990-04-24
US6004911A1999-12-21
DE3621814A11988-01-07
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 10 31 October 1997 (1997-10-31)
Attorney, Agent or Firm:
Döring, Wolfgang (Mörikestrasse 18 Düsseldorf, 40474, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Entfernen von Anhaftungen, insbesondere ölbzw. fettartigen Anhaftungen, die sich auf der Oberfläche von Metallteilen befinden, mit den folgenden Schritten : a. Befördern der zu behandelnden Metallteile durch einen oder in einem im wesentlichen geschlossenen Behand lungsraum ; b. Erhitzen der Metallteile im Behandlungsraum, um die Anhaftungen zu verdampfen ; und c. Abführen und ggf. Aufbereiten der durch das Verdamp fen gebildeten Gasatmosphäre.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallteile im Behandlungsraum mit einem Heizmedium beaufschlagt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass die Metallteile im Behandlungsraum mit einer sauerstoffarmen bzw. sauerstofffreien Atmosphäre beauf schlagt werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Metallteile im Behand lungsraum mit einer reduzierenden Atmosphäre beauf schlagt werden.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Metallteile nach dem Er hitzen gekühlt werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Metallteile im Behand lungsraum mit einem Feuchtgas beaufschlagt werden.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Metallteile im Behand lungsraum drucklos oder mit geringem Überdruck behan delt werden.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass zur Abführung der durch Ver dampfen gebildeten Gasatmosphäre permanent Frischgas in den Behandlungsraum eingeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Metallteile kontinuier lich durch den Behandlungsraum geführt werden.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Ofen, insbesondere Durchlauf/Durchstoßofen (10), ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen, insbesondere Durchlauf/Durchstoßofen (10), an seinem Einlaß und seinem Auslaß eine Atmosphä rentrenneinrichtung (Schleuse) (11,12) aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, dass der Ofen, insbesondere Durch lauf/Durchstoßofen (10), eine Erhitzungszone (13) mit nachgeschalteter Kühlzone (14) aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1012, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen, insbesondere Durch lauf/Durchstoßofen (10), Teil einer Wärmebehandlungsan lage für Metallteile ist.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Anhaftungen, insbesondere öl-bzw. fettartigen Anhaftungen, die sich auf der Oberfläche von Metallteilen befinden Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ent- fernen von Anhaftungen, insbesondere öl-bzw. fettartigen Anhaftungen, die sich auf der Oberfläche von Metallteilen befinden. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.

Beim mechanischen Umformen von Metallteilen, beispielsweise Stanzvorgängen, Pressvorgängen, Bohrvorgängen etc., werden die Metallteile mit Verunreinigungen, beispielsweise Fet- ten, Ölen, Bohrflüssigkeiten etc., versehen, die sich auf den Oberflächen der Teile absetzen. Diese überwiegend flüs- sigen Verunreinigungen können erstarren, so dass sich auf den Oberflächen der Teile haftende filmartige Überzüge er- geben, die nicht ohne weiteres entfernt werden können. Für die Weiterverarbeitung derartiger Metallteile ist es aber erforderlich, dass diese saubere Oberflächen besitzen. Man hat daher bisher auf recht aufwendige Weise die Teile mit

chemischen Behandlungslösungen (Perchlorethylen etc. ) oder<BR> mit alkalischen Substanzen (Laugen etc. ) gereinigt. Diese Vorgehensweisen haben jedoch den Nachteil, dass die Ober- flächen der Metallteile durch Rückstände der jeweils ver- wendeten Behandlungslösungen beeinträchtigt werden können, was unerwünscht ist. Darüber hinaus sind diese bekannten Verfahren zeitaufwendig und kostenintensiv und in bezug auf den Umweltschutz problematisch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der angegebenen Art zu schaffen, mit dem bzw. der sich die Anhaftungen auf besonders wirtschaftli- che, umweltschonende und für die Metallteile schonende Wei- se entfernen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der angegebenen Art gelöst, das die folgenden Schritte auf weist : a. Fördern der zu behandelnden Metallteile durch einen oder in einem im wesentlichen geschlossenen Behand- lungsraum ; b. Erhitzen der Metallteile im Behandlungsraum, um die Anhaftungen zu verdampfen ; und c. Abführen und ggf. Aufbereiten der durch das Verdampfen gebildeten Gasatmosphäre.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird ferner durch eine Vor- richtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 10 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die sich auf der Oberfläche der Metallteile befindenden Anhaftungen nicht auf chemischem Wege, wie beim Stand der Technik, sondern durch Wärmeeinwirkung auf die Metallteile entfernt. Die zu behandelnden Metallteile werden durch einen oder in einem im wesentlichen geschlossenen Behandlungsraum befördert und im Behandlungsraum erhitzt. Das Erhitzen wird durchgeführt, um die Anhaftungen, bei denen es sich überwiegend um Öle oder Fette handelt, zu verdampfen. Die Anhaftungen werden somit auf diese Weise vom festen bzw. flüssigen Zustand in den gasförmigen Zustand überführt. Die hierdurch entstehen- de Gasatmosphäre wird aus dem Behandlungsraum abgeführt und, ggf. nach entsprechendem Aufbereiten, in die Atmosphä- re abgegeben. Als Aufbereitungsverfahren kommen beispiels- weise Filtrationsverfahren, Waschverfahren, Kondensations- verfahren oder eine Verbrennung in Frage.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Metallteile besonders schonend behandelt, da eine chemische Einwirkung auf die Metallteile nicht vorgesehen ist. Die Wärmebehand- lung erfolgt in Abhängigkeit von den jeweiligen Anhaftungen (Verunreinigungen) und wird so durchgeführt, dass eine na- hezu vollständige Verdampfung der Anhaftungen erreicht wird. Dabei werden die Metallteile in der Regel auf eine Temperatur über 50°C bis zu etwa 750°C erhitzt.

Das Erhitzen der zu behandelnden Metallteile im Behand- lungsraum kann mittels Strahlungswärme und/oder auf konvek- tive Weise erfolgen. An sich wird für die Behandlung der Metallteile keine Gasatmosphäre im Behandlungsraum benö- tigt. Vorzugsweise kommt jedoch eine derartige Gasatmosphä- re zur Anwendung, um die durch das Verdampfen der Anhaftun- gen entstehende Gasatmosphäre abzuführen und/oder als kon- vektives Heizmedium zu wirken.

Auch die Art der Beheizung ist nicht kritisch. So können beispielsweise normale Elektroheizungen aber auch mit Brennstoff beheizte Brenner Verwendung finden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in einer sauerstoffarmen bzw. sauerstofffreien Atmosphäre durchge- führt, d. h. die Metallteile werden vorzugsweise im Behand- lungsraum mit einer sauerstoffarmen bzw. sauerstofffreien Atmosphäre beaufschlagt. Hierdurch wird eine Oxidbildung der Anhaftungen vermieden, die bei einer Behandlung in oder mit einer normalen 02-enthaltenden Atmosphäre auftreten würde. Eine solche Oxidbildung ist aber für das gewünschte Verdampfen der Anhaftungen schädlich. So wird zweckmäßiger- weise mit einer Inertgasatmosphäre gearbeitet. Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich da- durch aus, dass die Metallteile im Behandlungsraum mit ei- ner reduzierenden Atmosphäre beaufschlagt werden. Hierdurch wird die Entfernung der Anhaftungen weiter gefördert, da in jedem Falle das Entstehen von Oxiden vermieden wird. Beson- ders bevorzugt werden Mischatmosphären, die überwiegend aus einem Inertgas, beispielsweise N2, bestehen und einen ge-

ringen Anteil eines Reduktionsmittels, beispielsweise H2, enthalten.

Vorzugsweise werden die Metallteile bei dem erfindungsgemä- ßen Verfahren nach dem Erhitzen gekühlt. Das Kühlen findet vorzugsweise in einem weiteren Behandlungsraum statt, wobei ebenfalls mit Strahlung oder auf konvektive Weise gearbei- tet werden kann. Ob ein Kühlschritt benötigt wird oder nicht, hängt ebenfalls von der Art der Anhaftungen bzw. der Temperaturführung ab. In jedem Falle soll vermieden werden, dass die Metallteile nach ihrer Wärmebehandlung eine unkon- trollierte Oxidation bei Raumtemperatur erfahren. Wenn die Gefahr einer solchen Nachoxidation besteht, werden die Me- tallteile entsprechend gekühlt.

Vorstehend wurde angeführt, dass bevorzugt mit einer sauer- stoffarmen bzw. sauerstofffreien Atmosphäre gearbeitet wird. Dies soll jedoch nicht generell die Verwendung einer oxidierenden Atmosphäre bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ausschließen. So zeichnet sich eine Verfahrensvariante da- durch aus, dass die Anhaftungen auf den Metallteilen zuerst gezielt oxidiert und danach reduziert werden, um auf diese Weise vorhandene Verkrustungen etc. erst aufzusprengen und dann die entsprechenden Bestandteile zu verdampfen. So kann je nach den vorhandenen Gegebenheiten (Art der vorhandenen Anhaftungen) auf gezielte und gesteuerte Weise mit unter- schiedlichen Atmosphären gearbeitet werden. Beispielsweise ist auch eine Behandlung mit einem Feuchtgas möglich, um eine Taupunktsteuerung durchzuführen.

Was den Druck im Behandlungsraum anbetrifft, so ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kein speziel- ler erhöhter oder erniedrigter Druck erforderlich. So wird vorzugsweise drucklos oder mit einem geringen Überdruck ge- arbeitet, letzteres vorwiegend, um ein Eindringen der den Behandlungsraum umgebenden Atmosphäre in den Behandlungs- raum zu verhindern.

Um die durch das Verdampfen gebildete Gasatmosphäre abzu- führen, wird zweckmäßigerweise permanent Frischgas in den Behandlungsraum eingeführt. Wie erwähnt, kann dieses Frischgas gleichzeitig als Heizmedium und/oder als Behand- lungsmedium für die Anhaftungen dienen. Mit einer derarti- gen kontinuierlichen Gasumwälzung können daher mehrere Zie- le gleichzeitig erreicht werden.

Die Metallteile werden vorzugsweise kontinuierlich durch den Behandlungsraum geführt. Auf diese Weise läßt sich das Verfahren besonders rasch und wirtschaftlich durchführen.

Ein diskontinuierlicher Betrieb oder Chargenbetrieb ist aber ebenfalls möglich.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durch- führung des Verfahrens der vorstehend beschriebenen Art.

Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie als Ofen, insbesondere Durchlauf/Durchstoßofen, ausgebildet ist.

Bei einer ersten Variante, bei der die Vorrichtung als Durchlaufofen ausgebildet ist, werden die zu behandelnden Metallteile auf einer Fördereinrichtung angeordnet und mit-

tels dieser durch den Durchlaufofen bewegt. Im Ofen werden die Metallteile erhitzt, um die Anhaftungen zu verdampfen.

Die durch das Verdampfen gebildete Gasatmosphäre wird aus dem Ofen abgeführt und ggf. aufbereitet. Der Ofen ist mit geeigneten Heizeinrichtungen versehen, um die Erhitzung der Metallteile durchzuführen. Beispielsweise kann es sich hierbei um Elektroheizungen, mit Brennstoff beheizte Bren- ner, Infrarotstrahler etc. handeln. Die durch das Verdamp- fen gebildete Gasatmosphäre wird vorzugsweise abgeführt, indem dem Ofen Frischgas zugeführt wird. Hierzu weist der Ofen vorzugsweise entsprechende Ventilatoren auf.

Bei einer zweiten Variante, einem Durchstoßofen, ist eine geeignete Stoßeinrichtung vorgesehen, die die Metallteile durch den Ofen bewegt.

Der Ofen, insbesondere Duchlauf/Durchstoßofen, besitzt vor- zugsweise an seinem Einlaß und seinem Auslaß eine Atmosphä- rentrenneinrichtung (Schleuse). Hiermit wird verhindert, dass die im Ofen aufrechterhaltene Atmosphäre durch die von außen eindringende Atmosphäre beeinflußt wird. Die Atmo- sphärentrenneinrichtung kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie sie in der DE 198 14 626 AI beschrieben ist.

Um eine Kühlung der behandelten Metallteile zu ermöglichen, weist der Ofen eine Erhitzungszone mit nachgeschalteter Kühlzone auf. Diese Kühlzone, die von der vorgeschalteten Erhitzungszone getrennt ist, kann ebenfalls eine umgewälzte Gasatmosphäre besitzen und hierzu mindestens einen Ventila- tor aufweisen.

Der hier beschriebene Durchlauf/Durchstoßofen kann Teil ei- ner Wärmebehandlungsanlage für Metallteile sein. Eine sol- che Wärmebehandlungsanlage zeichnet sich beispielsweise durch weitere Glühöfen aus, die ebenfalls als Durch- lauf/Durchstoßöfen ausgebildet sind und dem hier beschrie- benen Durchlauf/Durchstoßofen nachgeschaltet sind. Zwischen den einzelnen Öfen sind entsprechende Schleusen vorgesehen, da in den jeweiligen Öfen in der Regel mit unterschiedli- chen Gasatmosphären gearbeitet wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spieles in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläu- tert. Es zeigen : Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine als Durchlaufofen ausgebildete Vorrichtung zum Entfernen von Anhaftungen ; und Figur 2 eine Schemadarstellung von mehreren Wärme- behandlungsanlagen, die mit der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung versehen sind.

Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung zum Entfernen von Anhaftungen, insbesondere öl-bzw. fettartigen Anhaftungen, die sich auf der Oberfläche von Metallteilen befinden, ist als Durchlaufofen ausgebildet. Dieser Durchlaufofen kann herkömmlich ausgebildet sein, so dass auf Einzelheiten hiervon nicht bezug genommen wird. Er hat im wesentlichen die Form eines langgestreckten liegenden Zylinders und ist

in eine Behandlungszone (Erhitzungszone) 13 und eine Kühl- zone 14 unterteilt, wobei beide Zonen voneinander abge- trennt sind. In Figur 1 ist der gesamte Durchlaufofen mit 10 bezeichnet.

Durch den Durchlaufofen erstreckt sich eine geeignete Transporteinrichtung 15, beispielsweise ein Förderband, das die von den Anhaftungen zu befreienden Metallteile (nicht gezeigt) trägt und diese kontinuierlich durch den Durch- laufofen 10 fördert. Die Förderrichtung ist dabei in Figur 1 mit einem Pfeil angedeutet. Vor dem Eintritt in den Durchlaufofen 10 passiert die Transporteinrichtung 15 eine erste Atmosphärentrenneinrichtung 11 am Einlaß des Durch- laufofens. Am Ende des Durchlaufofens befindet sich eine zweite Atmosphärentrenneinrichtung 12, die beim Verlassen des Durchlaufofens von der Transporteinrichtung 15 passiert wird. Diese Atmosphärentrenneinrichtungen (Schleusen) 11,12 verhindern, dass die den Ofen umgebende Atmosphäre in das Ofeninnere dringt. Sie können beispielsweise so ausgebildet sein, wie dies in der DE 198 14 626 AI beschrieben ist.

In der Behandlungs/Erhitzungszone 13 des Durchlaufofens be- findet sich eine Vielzahl von Elektroheizungen 16, die in Förderrichtung nacheinander im äußeren Umfangsbereich des Innenraumes des Ofens angeordnet sind. Desweiteren sind nacheinander in Förderrichtung mehrere Umwälzventilatoren 17, die über geeignete Motoren angetrieben werden, im Ofeninneren angeordnet, und zwar derart, dass sie sich im oberen Teil des Ofens befinden. Auch die nachgeordnete Kühlzone 14 enthält einen derartigen Umwälzventilator.

Im Betrieb des dargestellten Durchlaufofens werden die von den Anhaftungen zu befreienden Metallteile auf der Trans- porteinrichtung 15 angeordnet und mit dieser durch die At- mosphärentrenneinrichtung 11 in die Behandlungszone (Erhit- zungszone) 13 des Durchlaufofens 10 eingeführt. Die Teile werden von der Transporteinrichtung kontinuierlich durch die Behandlungszone bewegt. Während der Bewegung der Teile durch die Behandlungszone wird in diese permanent ein Frischgas eingeführt, bei dem es sich um ein Gasgemisch aus 95% N2 und 5% H2 handelt. Auf diese Weise wird somit in der Behandlungszone 13 eine Gasatmosphäre aufrechterhalten, die geringfügig reduzierend wirkt. Mit Hilfe der Elektroheizun- gen 16 wird das Ofeninnere auf etwa 600° erhitzt. Durch das Erhitzen verdampfen die Anhaftungen auf der Oberfläche der Metallteile, und es bildet sich eine diese gasförmigen Be- standteile enthaltende Atmosphäre, die durch die permanente Frischgaszufuhr aus der Behandlungszone gedrückt wird. Die aus dem Ofen entfernte Atmosphäre kann entsprechend aufbe- reitet und dann an die Atmosphäre abgegeben werden.

Nachdem die auf der Transporteinrichtung 15 befindlichen Metallteile die Behandlungszone 13 passiert haben, werden sie in die Kühlzone 14 des Durchlaufofens eingeführt. Dort werden die Teile abgekühlt, um eine unkontrollierte Nach- oxidation zu verhindern. Sie gelangen dann von der Kühlzone 14 durch die zweite Atmosphärentrenneinrichtung 12 aus dem Ofen heraus und können einer weiteren Bearbeitung unterzo- gen werden.

Der in Figur 1 dargestellte und vorstehend beschriebene Durchlaufofen kann als Teil einer Gesamtwärmebehandlungsan-

lage eingesetzt werden. Figur 2 zeigt oben den Durchlaufo- fen 2 mit einer vorgeschalteten Schleuse 1 und einer nach- geschalteten Schleuse 3. In der darunter befindlichen Dar- stellung ist dieser Durchlaufofen 2 mit den beiden Schleu- sen 1 und 3 einem ersten Glühofen 4 vorgeschaltet, in dem sich ein Schutzprozessgas 1 befindet. Dem ersten Glühofen 4 ist wiederum eine Schleuse 5 nachgeordnet. In der untersten Darstellung ist zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Einrichtungen ein weiterer Glühofen 6 vorgesehen, der ein Schutzprozessgas 2 enthält. Auch diesem Ofen ist eine Schleuse 7 nachgeordnet.

Man erkennt, dass die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrich- tung somit Teil einer Wärmebehandlungsanlage bilden kann, mit der Metallteile zuerst von ihren Anhaftungen befreit werden und danach entsprechenden weiteren Behandlungen, beispielsweise Reduktions-oder Oxidationsbehandlungen, un- terzogen werden.