DRUCKKAMMER EINES WäRMEBEHANDLUNGSOFENS MIT UMWAL ZVENT I LATOR UND AUSSENLIEGENDEM ANTRIEB

Die Erfindung betrifft eine Druckkammer, insbesondere eine Unterdruck- und/oder überdruckkammer zur Aufnahme metallischer Werkstücke, mit einem innerhalb des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums angeordneten Ventilatorrad und mit einem Antriebsmotor zum Antrieb des Ventilatorrades.

Druckkammern im allgemeinen sowie Unterdruck- und/oder überdruckkammern zur Aufnahme metallischer Werkstücke im speziellen sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt, weshalb es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises an dieser Stelle nicht bedarf.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, metallische Werkstücke einer Wärmebehandlung zu unterziehen, zum Beispiel zum Zwecke des Aufkohlens, des Nitrierens, des Härtens oder dergleichen. Eine solche Wärmebehandlung erfolgt je nach Anwendungsfall und -gebiet unter atmosphärischen Bedingungen, unter Vakuum, das heißt unter Unterdrück oder unter überdruck. Die zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke vorgesehenen Einrichtungen, zum Beispiel öfen, verfügen deshalb über eine entsprechende Druckkammer, innerhalb welcher eine wunschgemäße Atmosphäre zur Wärmebehandlung der metallischen Werkstücke geschaffen werden kann.

So ist es aus dem Stand der Technik zum Beispiel unter anderem bekannt, in eine zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke genutzten Druckkammer zur

Schaffung einer gewünschten Druckkammeratmosphäre ein Behandlungsmedium und/oder eine Mehrzahl unterschiedlicher Behandlungsmedien einzuführen. Als Beispiel sei die Gasabschreckhärtung genannt. Bei der Gasabschreckhärtung metallischer Werkstücke kommt in aller Regel eine evakuierbare Druckkammer zum Einsatz, die im Vorfeld der eigentlichen Gasabschreckhärtung evakuiert wird. Im Anschluß an die Evakuierung der Druckkammer wird diese mit einem von außen zuzuführenden Abschreckgas, zum Beispiel Stickstoff geflutet, infolgedessen es zu einer Gasabschreckhärtung der innerhalb der Druckkammer angeordneten Werkstücke kommt. Dabei kann die Gasabschreckhärtung je nach Anwendungsfall und -gebiet bei Unterdruck, bei überdruck oder bei Normaldruck erfolgen.

Um beispielsweise bei der Gasabschreckhärtung sicherzustellen, daß alle innerhalb der Druckkammer angeordneten und abzuschreckenden Werkstücke möglichst gleichmäßig vom Abschreckgas umströmt werden, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, daß innerhalb des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums ein Ventilatorrad angeordnet ist. Dieses wird mittels eines dafür vorgesehenen Antriebamotors angetrieben, so daß die Druckkammeratmosphäre wunschgemäß mittels des Ventilatorrades umgewälzt werden kann.

Zum Antrieb eines oder gegebenenfalls mehrerer innerhalb des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums angeordneter Ventilatorräder kommen nach dem Stand der Technik Antriebsmotoren zum Einsatz, die gleichfalls innerhalb des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums angeordnet sind. Dabei ist entweder vorgesehen, daß der Antriebsmotor direkt innerhalb der Druckkammer angeordnet oder an den von der Druckkammer umschlossenen Volumenraum von außerhalb der Druckkammer angekapselt ist. In jedem Fall ist die Motormechanik und die Motorelektrik deshalb der innerhalb der Druckkammer herrschenden Druckkammeratmosphäre ausgesetzt, was die Verwendung im besonderen ausgestalteter Antriebsmotoren erforderlich macht. Insbesondere die im Betriebsfall erforderliche Kühlung eines Antriebsmotors erfordert im besonderen zu schaffende Einrichtungen, was die gesamte Anlage aufwendig und teuer macht. Die zwingenderweise zum Einsatz kommenden Spezialmotoren sind zudem aufwendig in der Wartung und machen im Reparaturfall einen aufwendigen

Ausbau erforderlich, was in nachteiliger Weise darüber hinaus den Komplettausfall der gesamten Anlage zur Folge hat.

Ausgehend vom Vorbeschriebenen ist es deshalb die A u f g a b e der Erfindung, eine Druckkammer vorzuschlagen, die hinsichtlich des zum Antrieb des Ventilatorrades zum Einsatz kommenden Antriebsmotors vereinfacht ausgebildet ist.

Zur L ö s u n g dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß der Antriebsmotor außerhalb des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums angeordnet ist.

Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Druckkammern ist der zum Antrieb des Ventilatorrades vorgesehene Antriebsmotor außerhalb des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums angeordnet, das heißt der Antriebsmotor bzw. dessen Bauelemente unterliegen nicht der in der Druckkammer im Zuge einer Wärmebehandlung wunschgemäß auszubildenden Druckkammeratmosphäre. Der Antriebsmotor ist erfindungsgemäß also weder innerhalb der Druckkammer angeordnet noch in gekapselter Bauform an die im Innenraum der Druckkammer herrschende Atmosphäre, das heißt an den von der Druckkammer umschlossenen Volumenraum angeschlossen. Die erfindungsgemäße Anordnung des Antriebsmotors außerhalb des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums macht es in vorteilhafter Weise möglich, Standardmotoren einzusetzen, die im Vergleich zu den bei den aus dem Stand der Technik bekannten Druckkammern zum Einsatz kommenden Spezialmotoren wirtschaftlicher in der Anschaffung, Wartung und Pflege sind. Darüber hinaus ist es im Reparaturfall in vereinfachter Weise möglich, einen defekten Antriebsmotor entweder zu reparieren oder auszutauschen.

Außerhalb des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums herrschen atmosphärische Normalbedingungen. Der erfindungsgemäß außerhalb des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums angeordnete Antriebsmotor steht also unbeeinflußt von der innerhalb der Druckkammer herrschenden Druckkammeratmosphäre stets unter atmosphärischen Normalbedingungen. Dies macht den Einsatz standardisierter und in der Anschaffung, Wartung und Pflege

kostengünstigeren Normalmotoren möglich. Außerdem werden die durch Druckschwankungen und Eintrag von Verunreinigungen verursachten Wälzlagerprobleme, die in sogenannten „Trockenläufern" resultieren, vermieden.

Zur Anordnung des Antriebsmotors an der Druckkammer dient erfindungsgemäß ein druckfest ausgebildeter Flansch. Das innerhalb der Druckkammer angeordnete Ventilatorrad ist auf eine Ventilatorradwelle einendseitig aufgesetzt, welche Ventilatorradwelle anderendseitig durch eine mit dem druckfesten Flansch verschließbare öffnung der Druckkammer nach außen reicht. Die Ventilatorradwelle ist durch eine in dem druckfesten Flansch ausgebildete Bohrung geführt, wobei die Ventilatorradwelle gegenüber der im druckfesten Flansch ausgebildeten Bohrung abgedichtet ist. Erfindungsgemäß ergibt sich also ein Aufbau, wonach die Ventilatorradwelle gegenüber der im druckfesten Flansch ausgebildeten Bohrung und der druckfeste Flansch gegenüber der Druckkammer abgedichtet ist. Mit Blick auf die erfindungsgemäße Anordnung des Antriebsmotors außerhalb des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums wird so die Ausbildung einer druckdichten Druckkammer, die beispielsweise als vv ^'' aakkuuuummkkaammmrneerr,, a aiiss u uuueeffddriuucCkkkkäcuiϊTuuTϊiiθeri oύddeeri a ctlis5 kk(ombinierte VäküUm- Und überdruckkammer ausgebildet sein kann, sichergestellt.

Gemäß einer ersten Ausgestaltungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Ventilatorradwelle durch die Antriebswelle des Antriebsmotors gebildet ist. In diesem Fall ist der Antriebsmotor direkt an den druckfesten Flansch angesetzt. Die Antriebswelle durchragt die im druckfesten Flansch ausgebildete Bohrung und reicht im montierten Zustand in den von der Druckkammer umschlossenen Volumenraum hinein. Dabei ist die Antriebswelle gegenüber der im druckfesten Flansch ausgebildeten Bohrung abgedichtet, ebenso wie der druckfeste Flansch gegenüber der Druckkammer. Der Vorteil dieser Ausgestaltungsform ist insbesondere darin zu sehen, daß es keiner im besonderen ausgestalteten Ventilatorradwelle bedarf, da das Ventilatorrad direkt auf die Antriebswelle des Antriebsmotors einendseitig aufgesetzt ist. Im Ergebnis ergibt sich eine besonders einfach aufgebaute und zu montierende bzw. zu demontierende Ausgestaltungsform.

In einer zweiten Ausgestaltungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ventilatorradwelle und die Antriebswelle des Antriebsmotors kraftübertragend

miteinander in Verbindung stehen, zu welchem Zweck ein Koppelelement dient, welches beispielsweise ein Zahnriemen, ein Getriebe oder eine dergleichen Einrichtung zur Kraftübertragung ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist insbesondere darin zu sehen, daß mit ein- und demselben Antriebsmotor mehrere innerhalb der Druckkammer angeordnete Ventilatorräder zeitgleich betrieben werden können. Auch bei der Verwendung nur eines Ventilatorrades kann sich die zweite Ausgestaltungsform der Erfindung insofern als vorteilhaft erweisen, als daß es möglich ist, den Antriebsmotor unabhängig von der Plazierung des Ventilatorrades innerhalb der Druckkammer an einer beliebigen Stelle außerhalb des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums anzuordnen. So besteht gemäß der zweiten Ausführungsform zum Beispiel die Möglichkeit, den Antriebsmotor an einer für Reparatur- und/oder Wartungszwecke günstigen Position zu installieren.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Ventilatorrad innerhalb eines eine Ansaugöffnung und eine Abgabeöffnung aufweisenden Kastens angeordnet. Die Ausbildung eines solchen das Ventilatorrad aufnehmenden Kastens hat insbesondere den Vorteil, daß die vom Ventilatorrad im Betriebsfall erzeugte Strömung kanalisiert und über die in dem Kasten ausgebildete Abgabeöffnung zielgerichtet auf die mit der Druckkammeratmosphäre zu umströmenden Werkstücke gerichtet werden kann. Darüber hinaus bietet der Kasten für das darin angeordnete Ventilatorrad einen Schutz vor ungewollten mechanischen Einwirkungen, die beispielsweise beim Be- und/oder Entladen der Druckkammer mit zu behandelnden Werkstücken entstehen können. So stellt der Kasten insbesondere einen Schutz des Ventilatorrades vor mechanischen Schlagbeanspruchungen dar.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der das Ventilatorrad aufnehmende Kasten druckkammerseitig am druckfesten Flansch angeordnet ist. In vorteilhafter Weise wird so eine separat zu handhabende Baukomponente geschaffen, die in einfacher Weise montiert bzw. demontiert werden kann.

Um darüber hinaus eine weitere Montage- bzw. Demontagevereinfachung zu geben, kann vorgesehen sein, daß die mit dem druckfesten Flansch

verschließbare öffnung in der Druckkammer einen den Durchmesser des Ventilatorrades übersteigenden Durchmesser aufweist, so daß das Ventilatorrad nach einer Lösung der Flanschbefestigung durch die in der Druckkammer ausgebildete und im Betriebsfall durch den druckfesten Flansch abgedeckte öffnung nach außerhalb des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums in einfacher Weise geführt werden kann. Gemäß dieser Ausgestaltungsform ist es in vorteilhafter weise bei einer Demontage möglich, eine solche von außerhalb des von der Druckkammer umschlossenen Volumenraums vornehmen zu können, das heißt es ist nicht erforderlich, in einem ersten Demontageschritt das auf die Antriebswelle oder die Ventilatorradwelle einendseitig aufgesetzte Ventilatorrad druckkammerseitig zu lösen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Fign. Dabei zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Anordnung eines Antriebsmotors an einer Drückkammer in einer ersten Ausführungsform ι_md

Fig. 2 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Anordnung eines Antriebsmotors an einer Druckkammer in einer zweiten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Anordnung eines Antriebsmotors 5 für ein Ventilatorrad 4 an der Druckkammerwand 3 einer Druckkammer 1.

Die Druckkammer 1 ist in Fig. 1 der besseren übersicht wegen nur ausschnittsweise schematisch dargestellt. Die Druckkammer 1 umfaßt eine im Detail nicht weiter dargestellte Druckkammerwand 3, wobei die Druckkammer 1 einen Volumenraum 2 umschließt.

Die Druckkammer 1 verfügt über eine in Fig. 1 nicht näher dargestellte Be- und Entladungsöffnung, die mittels einer druckfesten Tür verschließbar ist. über die Be- und Entladungsöffnung können wärmezubehandelnde Werkstücke in die

Druckkammer 1 , das heißt in den von der Druckkammer 1 umschlossenen Volumenraum 2 gegeben werden.

Zwecks Umwälzung der im Betriebsfall innerhalb der Druckkammer 1 herrschenden Druckkammeratmosphäre ist innerhalb des von der Druckkammer 1 umschlossenen Volumenraums 2 in an sich bekannter Weise ein Ventilatorrad 4 angeordnet. Das Ventilatorrad 4 ist mittels eines Antriebsmotors 5 antreibbar, welcher erfindungsgemäß außerhalb des von der Druckkammer 1 umschlossenen Volumenraums 2 angeordnet ist.

Zur Anordnung des Antriebsmotors 5 an der Druckkammer 1 dient gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein druckfester Flansch 7, mittels dem eine in der Druckkammerwand 3 ausgebildete öffnung 6 druckfest verschließbar ist. Im montierten Zustand ist der druckfeste Flansch 7 mittels einer in Fig. 1 nicht näher dargestellten Dichtung gegenüber der Druckkammerwand 3 der Druckkammer 1 abgedichtet. Zur lösbaren Anordnung des druckfesten Flansches 7 an der Druckkammerwand 3 der Druckkammer 1 können beispielsweise Schrauben dienen, dis durch Bohrungen 19 des Flansches 7 geführt in Sackiochbohrungen 20 der Druckkammerwand 3 eingreifen.

Der druckfeste Flansch 7 verfügt über eine in der Darstellung nach Fig. 1 nicht näher zu erkennende Bohrung 25, durch die hindurch die Antriebswelle 9 des Antriebsmotors 5 geführt ist. Die Antriebswelle 9 dient im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 gleichzeitig als Ventilatorradwelle 8. Auf die Antriebswelle 9 bzw. die Ventilatorradwelle 8 ist einendseitig das Ventilatorrad 4 aufgesetzt, wie dies aus Fig. 1 zu erkennen ist.

Die Antriebswelle 9 bzw. die Ventilatorradwelle 8 ist gegenüber der im druckfesten Flansch 7 ausgebildeten Bohrung 25 druckfest abgedichtet, was mittels einer Dichtung 13 realisiert ist.

Zur druckfesten Anordnung der Dichtung 13 dient ein Aufsatz 14, der druckkammerseitig am druckfesten Flansch 7 angeordnet ist. Bevorzugterweise sind der druckfeste Flansch 7 und der druckkammerseitig bzw. ventilatorradseitig an diesem angeordnete Aufsatz 14 einstückig ausgebildet.

Die die Antriebswelle 9 bzw. die Ventilatorradwelle 8 gegenüber der im Flansch 7 ausgebildeten Bohrung 25 abdichtende Dichtung 13 ist, wie Fig. 1 erkennen läßt, druckkammerseitig mit dem Aufsatz 14 verschraubt. Auf diese Weise wird eine dichte und zugleich robuste Anordnung sichergestellt.

Entgegen der Darstellung nach Fig. 1 kann die in der Druckkammerwand 3 ausgebildete und mit dem druckfesten Flansch 7 verschließbare öffnung einen Durchmesser aufweisen, der den Durchmesser des Ventilatorrades 4 übersteigt, so daß das Ventilatorrad 4 nach einem Lösen des druckfesten Flansches 7 von außerhalb der Druckkammer 1 durch die öffnung 6 hindurch aus dem von der Druckkammer 1 umschlossenen Volumenraum 2 nach außen geführt werden kann.

Eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung zeigt in schematischer Darstellung Fig. 2. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform im wesentlichen dadurch, daß die Ventilatorradwelle 8 nicht durch die Antriebswelle 9 des Antriebsmotors 5 gebildet ist. Der Antriebsmotor 5 ist im Vergleich zur Ausgestaltungsform nach Fig. 1 vielmehr andernorts püsiüGfiieri., wobei die Antriebsweiie 9 des Antriebsmoiors 5 mittels eines Koppelelements in Form eines Zahnriemens 10 mit der Ventilatorradwelle 8 in kraftübertragender Verbindung steht.

Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, ist der Antriebsmotor 5 auf einem Gestell 21 angeordnet. Dieses Gestell 21 verfügt über Räder 22, die auf einer Schienenstrecke 21 geführt sind, was es ermöglicht, den Antriebsmotor 25 in Längsrichtung 24 relativ zur Ventilatorradwelle 8 zu positionieren. Diese längsverschiebliche Anordnung des Antriebsmotors 5 ermöglicht es, eine genaue Ausrichtung des im weiteren noch beschriebenen Zahnriemens zu ermöglichen.

Die Antriebswelle 5 weist endseitig ein daran angeordnetes Zahnrad 12 auf. In gleicher Weise verfügt auch die Ventilatorradwelle 8 endseitig über ein daran angeordnetes Zahnrad n . Die beiden Zahnräder 11 und 12 stehen mittels eines Zahnriemens 10 in kraftübertragender Verbindung so daß in an sich bekannter Weise eine vom Antriebsmotor 5 erzeugte Drehbewegung mittels des Zahnriemens 10 auf die Ventilatorradwelle 8 und damit auf das Ventilatorrad 4 übertragen werden kann.

im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist das Ventilatorrad 4 innerhalb eines Kastens 16 angeordnet. Dieser Kasten 16 verfügt über eine Ansaugöffnung 17 sowie über eine Abgabeöffnung 18. Im Betriebsfall wird die innerhalb der Druckkammer 1 befindliche Druckkammeratmosphäre mittels des Ventilatorrades 4 umgewälzt, wobei die umzuwälzende Druckkammeratmosphäre über die Ansaugöffnung 17 in den Kasten 16 gelangt. Die über die Ansaugöffnung 17 angesogene Druckkammeratmosphäre wird über die Abgabeöffnung 18 wieder abgegeben, wobei die Abgabeöffnung 18 in vorteilhafter weise derart ausgestaltet und ausgerichtet ist, daß innerhalb der Druckkammer 1 angeordnete Werkstücke zielgerichtet mit der mittels des Ventilatorrades 4 umgewälzten Druckkammeratmosphäre umströmt werden.

Die Ventilatorradwelle 8 durchragt die im druckfesten Flansch 7 ausgebildete Bohrung 25, und zwar unter Zwischenordnung eines entsprechenden Lagerkörpers 15. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Lagerkörper 15 nach Art einer Buchse ausgebildet, die druckkammerseitig druckfest am Flansch 7 angeordnet ist. Der Lagerkörper 15 verfügt ein- wie anderendseitig über entsprechende Lager, beispielsweise Kugeiiager, mitteis weicher die Ventiiatorradwelle 8 verdrehbar innerhalb des Lagerkörpers 15 angeordnet ist.

Zur Abdichtung der Ventilatorradwelle 8 gegenüber dem Lagerkörper 15 und damit gegenüber der im druckfesten Flansch 7 ausgebildeten Bohrung 25 dient eine Dichtung 13, die im gezeigten Ausführungsbeispiel druckkammerseitig mittels entsprechender Verschraubungen am Lagerkörper 15 befestigt ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung des Antriebsmotors 15 außerhalb des von der Druckkammer 1 umschlossenen Volumenraums 2, wie dies beispielhaft in den Fign. 1 und 2 dargestellt ist, bietet den Vorteil, daß als Antriebsmotoren 5 standardisierte Normalmotoren zum Einsatz kommen können. Die Verwendung von Spezialmotoren, wie dies bei den aus dem Stand der Technik bekannten Druckkammern von Nöten ist, ist nicht erforderlich.

Bezuqszeichenliste

1 Druckkammer

2 Volumenraum

3 Druckkammerwand

Ventilatorrad

Antriebsmotor

öffnung

Flansch

Ventilatorradwelle

Antriebswelle 0 Zahnriemen 1 Zahnrad 2 Zahnrad 3 Dichtung 4 Aufsatz 5 Lagerkörper 6 Kasten 7 Ansaugöffnung 8 Abgabeöffnung 9 Bohrung 0 Sacklochbohrung 1 Gestell 2 Rad 3 Schiene 4 Längsrichtung 5 Bohrung