УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВКИ
DEVICE AND METHOD FOR HEAT TREATMENT OF A WORKPIECE

Область изобретения
Данное изобретение относится к устройству для термической обработки заготовки, прежде всего ленточной заготовки. Кроме того, данное изобретение относится к способу термической обработки заготовки.
Уровень техники
В промышленных печах, прежде всего в печах непрерывного отжига или же в установках обработки ленточных полотен, атмосферу в пределах камеры создают из воздуха окружающей среды или из специального технологического газа, что является выгодным при термической обработке заготовок, прежде всего из металла. Кроме того, вследствие наличия атмосферы технологического газа из опасных технологических газов или вследствие химических реакций в пределах атмосферы печи, камера должна быть уплотнена между смежными секциями камеры или между внутренним объемом камеры и окружающей средой. Превышение взрывчатой концентрации, например, водорода, окиси углерода или кислорода может привести к тяжелым авариям.
В непрерывных технологических линиях ленточный материал подают в камеру посредством роликов. В линиях непрерывной обработки металлической ленты общепринятой практикой является установка двух противоположных роликовых пар на каждой стороне уплотняемой стальной ленты, что обеспечивает уплотнение, например, содержащей водород отжигательной камеры по отношению к окружающей среде (воздуху). Ролики могут быть либо непокрытыми, либо покрытыми. Тем не менее, при перемещении противоположных роликов, прежде всего вдоль направления хода металлической ленты, система более не является герметично уплотненной. Кроме того, зажатие металлической ленты между роликами при высокой температуре печи является неблагоприятным, поскольку может вести к деформации металлической ленты.
Сущность изобретения
Целью данного изобретения является оснащение устройства для термической обработки подходящим уплотнительным устройством.
Эта цель достигнута посредством устройства для термической обработки заготовки, а также посредством способа термической обработки заготовки согласно предмету независимых пунктов формулы изобретения.
Согласно первому аспекту данного изобретения представлено устройство для термической обработки (например, нагревания или охлаждения) заготовки, прежде всего ленточной заготовки. Устройство для термической обработки состоит из корпуса, в котором расположена камера (нагревательная или охлаждающая камера), в которой имеется возможность расположения заготовки для осуществления термической обработки, а также из первого ролика и первого щеточного уплотнения. Заготовка может опираться на первый ролик и является подвижной вдоль направления хода. Первый ролик и первое щеточное уплотнение расположены друг относительно друга таким образом, что первая сторона заготовки соприкасается с первым роликовым элементом, а вторая сторона заготовки, противоположная первой стороне, соприкасается с первым щеточным уплотнением таким образом, что посредством первого ролика и первого щеточного уплотнения по меньшей мере первая секция камеры, имеющая атмосферу с первым газовым составом, первой температурой и/или первым давлением, отделена от второй секции камеры, имеющей атмосферу со вторым газовым составом, второй температурой и/или вторым давлением, и уплотнена по отношению к ней.
Другой целью данного изобретения является создание способа термической обработки заготовки, прежде всего ленточной заготовки. Согласно способу заготовку располагают в камере, что делает возможным ее термическую обработку. Заготовку перемещают вдоль направления хода между первой секцией для осуществления термической обработки и второй секцией для осуществления термической обработки. При осуществлении способа используют предлагаемое в изобретении устройство.
Устройство для термической обработки согласно данному изобретению может быть представлено печью, например камерной печью или отжигательной печью непрерывного действия. В камере может быть создана температура примерно от 100°С до 1200°С.Таким образом, устройство для термической обработки согласно данному изобретению может быть применено в качестве печи для отжига или высокотемпературной печи. Кроме того, устройство для термической обработки может быть применено в качестве охлаждающего устройства для заготовок, которые поступают из расположенного выше в технологической цепи печной установки. В примерном варианте осуществления устройство для термической обработки может быть применено в качестве уплотнительного устройства для установки его между печью и окружающей средой. Таким образом, камера может представлять собой входную камеру для другой, находящейся ниже по технологической цепи печи.
Термически обрабатываемая заготовка может состоять, например, из металла или же металлического соединения. Прежде всего, заготовка может быть представлена ленточной заготовкой, причем ленточную заготовку транспортируют в непрерывном продвижении или в последовательном продвижении вдоль направления хода заготовки через устройство для термической обработки.
Направление хода заготовки задает направление перемещения заготовки между входом камеры и выходом камеры. Направление хода в пределах камеры может быть изменено. Как описано ниже, соответствующий ролик выполнен с возможностью отклонения заготовки во время ее прохождения через камеру.
Ролики согласно данному изобретению обеспечивают, прежде всего, опору для заготовки. Это означает, что заготовка подвергается перемещению и/или повороту посредством соответствующего ролика. Прежде всего, первая сторона заготовки соприкасается с верхней поверхностью ролика. Ролики могут быть представлены пустотелыми роликами или цельнотельными роликами. Ролики могут состоять из керамики, полимера или металла. Прежде всего, ролики могут быть покрыты теплостойким материалом, например тефлоном, карбидом вольфрама (WC), карбидом ванадия (VC) и/или композиционными материалами, например ОКМС (оксид – керамика – матрица - связующее вещество).
В качестве примерного варианта осуществления данного изобретения ролики могут быть снабжены подогревом или охлаждением. Например, ролики могут быть выполнены с управляемой или регулируемой температурой таким образом, что верхняя поверхность ролика может иметь управляемую температуру с диапазоном изменения температуры от 150°С до 600°С или более. Ролики могут иметь диаметр от 50 мм до 100 мм. Но также являются возможными и ролики с диаметрами более 100 мм.
2
Ролики выполнены с возможностью вращения вокруг соответствующей оси вращения. В примерном варианте осуществления для перемещения заготовки через камеру, приводное устройство приводит в действие один из роликов. В другом примерном варианте осуществления данного изобретения оси вращения двух смежных роликов расположены на расстоянии друг от друга вдоль направления хода заготовки, и дополнительно - вдоль направления, ортогонального направлению хода заготовки через устройство для термической обработки. Другими словами: оси вращения двух смежных роликов могут находиться на расстоянии друг от друга в вертикальном и/или горизонтальном направлении. Прежде всего, оси вращения двух смежных роликов являются параллельными друг другу. Ролик может быть закреплен на корпусе и уплотнен, например, с помощью второго щеточного уплотнения или, предпочтительно, с помощью пары щеточных уплотнений, как описано ниже. Между несколькими вторыми щеточными уплотнениями может быть задана промежуточная секция с атмосферой, например из N.
"Первое" щеточное уплотнение согласно данному изобретению состоит из щеток, которые входят в соприкосновение со второй стороной заготовки. Первые щеточные уплотнения расположены, относительно заготовки, напротив соответствующего ролика. Щетки первого щеточного уплотнения, таким образом, соприкасаются со второй стороной заготовки, а соответственно противоположный ролик - с первой стороной заготовки. Тем самым образовано уплотнительное устройство, поскольку уменьшен или предотвращен поток технологического газа с одной стороны первой щетки к другой стороне первой щетки (то есть, вдоль направления хода).
Щетки являются гибкими, прежде всего эластично деформируемыми, и состоят, например, из термостойкого материала. Щетки могут быть изготовлены из различных материалов, начиная от полимеров и заканчивая жаропрочными сплавами, в зависимости от условий эксплуатации. Щетки могут состоять, например, из коррозионностойких и термостойких материалов, например из CrNi (хромоникелевых) сплавов, а также сплавов на основе Ni (нержавеющей стали), материалов со стальными сплавами, например по меньшей мере с 10,5% по массе содержания хрома. Уплотнительные щетки могут быть представлены наполненными щетками, например со стальным наполнением или с полимерным наполнением. Для обеспечения предпочтительной гибкости и прочности уплотнительных щеток, длина щетины на участке между заготовкой и щеточным креплением уплотнительной щетки должна составлять от 5 мм до 100 мм (миллиметров) при диаметре от 0,07 мм до 0,1 мм (миллиметров).
Прежде всего, согласно варианту осуществления данного изобретения первое щеточное уплотнение располагается по отношению к ролику таким образом, что без наличия заготовки, щетки щеточного уплотнения соприкасаются с поверхностью первого ролика. Заготовка проходит между первым щеточным уплотнением и соответствующим роликом таким образом, что заготовка отклоняет щетки щеточного уплотнения таким образом, что щетки щеточного уплотнения соприкасаются со второй стороной заготовки, в то время как заготовка своей первой стороной получает перемещение посредством первого ролика. Таким образом, секции оказываются уплотненными посредством соответствующего уплотнения роликами и щетками. Заготовка может пройти насквозь, причем секции остаются постоянно герметично уплотненными друг относительно друга, поскольку гибкая щетина (щетки) первого щеточного уплотнения автоматически приспосабливается благодаря ее гибким свойствам.
Заданное посредством ролика и соответствующего первого щеточного уплотнения уплотнительное устройство уплотняет и отделяет при этом первую секцию камеры от второй секции камеры. В пределах соответствующей секции камеры могут быть созданы предварительно заданные технологические параметры атмосферы. Например, в первой секции камеры предварительно задают атмосферу с первым газовым составом, первой температурой и/или первым давлением. Тем самым, во второй секции камеры может быть задана атмосфера со вторым газовым составом, второй температурой и/или вторым давлением. Таким образом, посредством уплотнительного устройства в виде соответствующей комбинации ролика и щеточного уплотнения две секции камеры могут быть отделены и уплотнены.
2
2
В одном варианте осуществления вторая секция задана как секция окружающей среды устройства для термической обработки, а первая секция находится в пределах камеры устройства для термической обработки. В этом варианте осуществления первый ролик и, соответственно, первое щеточное уплотнение образуют вход или выход корпуса печи. Однако в другом примерном варианте осуществления первую и вторую секцию задают как внутренние секции камеры, которые отделены друг от друга посредством соответствующего роликового-щеточного уплотнительного устройства. Например, камера разделена на различные секции. Секция может быть представлена нагревательной или охлаждающей секцией камеры, в которой заготовку термически обрабатывают (то есть, нагревают или охлаждают). Кроме того, другая секция может быть представлена уплотнительной камерой, которая образует буферную зону между секцией для термической обработки и другой секцией (например, окружающей среды). Например, в первой секции может быть предусмотрена защитная газовая атмосфера из азота N, в то время как во второй секции может быть предусмотрена атмосфера из высококонцентрированного водорода H. Кроме того, в обеих секциях может быть задано различное технологическое давление с разностью давлений от 0,1 мбар до 20 мбар. Посредством реализации разности давлений между двумя смежными секциями может быть произведен требуемый поток технологического газа в результате допустимых утечек таким образом, что обеспечено предотвращение неконтролируемого выхода опасных технологических газов. В то время как, кроме того, в первой секции может быть задана первая температура, вторая секция может иметь более высокую или менее высокую температуру относительно температуры атмосферы первой секции.
Согласно техническому решению данного изобретения предусмотрено уплотнительное устройство, которое содержит первый ролик на одной стороне подлежащей нагреванию заготовки и соответствующее щеточное уплотнение на другой стороне подлежащей нагреванию заготовки. Щетки первого щеточного уплотнения соприкасаются, например, с поверхностями роликов и/или заготовки. Заготовка проходит через щетину первого щеточного уплотнения и отклоняет щетину поверх поверхности заготовки. Остальная щетина щетки может входить в соприкосновение с поверхностью ролика. Таким образом, заготовки обеспечено постоянное (герметичное) уплотнение по отношению к окружающей среде и областям камеры. Каждая секция может иметь различные технологические атмосферы. Гибкая щетина уплотнительной щетки отклоняется на ширине заготовки. Заготовки с различной шириной (то есть, с протяженностью вдоль оси вращения ролика) могут быть вставлены без потери устройством для термической обработки уплотнения, поскольку заготовка отклоняет щетки первого щеточного уплотнения, в то время как щеткам первого щеточного уплотнения, которые не отклоняются посредством заготовки, по-прежнему обеспечена возможность поддержания контакта с поверхностью соответствующего ролика. Таким образом, может быть предусмотрено уплотнение по всей длине вдоль оси вращения соответствующего ролика, независимо от ширины заготовки (то есть, ширины заготовки вдоль оси вращения ролика).
Согласно варианту осуществления изобретения первый ролик выполнен с возможностью приведения в действие посредством приводного устройства таким образом, что первый ролик транспортирует заготовку вдоль направления хода.
Согласно варианту осуществления изобретения первый ролик является перемещаемой по отношению к первому щеточному уплотнению таким образом, что расстояние между первым роликом и первым щеточным уплотнением является регулируемым. Ось вращения ролика может быть перемещена посредством регулировочного устройства, например с гидравлическими цилиндрами или пневматическими цилиндрами, или посредством линейного точного привода. Наряду с этим, первое щеточное уплотнение также может быть установлено тем же способом и на противоположной стороне заготовки, как описано ниже. Таким образом, ролики могут быть перемещены, например, перпендикулярно линии прохождения ленты (направлению хода) по направлению к заготовке или прочь от нее, например, для отклонения заготовки по мере надобности (позиционное регулирование).
Согласно варианту осуществления изобретения первый ролик выполнен с возможностью перемещения вдоль направления хода. Ось вращения ролика является перемещаемой посредством регулировочного устройства. Наряду с этим, первое щеточное уплотнение на противоположной стороне заготовки также является перемещаемой тем же способом вдоль направления хода, как описано ниже. Таким образом, ролики могут быть перемещены, например, параллельно линии прохождения ленты (направлению хода) по направлению к заготовке или прочь от нее, например, для отклонения заготовки по мере надобности (позиционное регулирование).
Согласно варианту осуществления изобретения первое щеточное уплотнение является перемещаемой по отношению к первому ролику таким образом, что расстояние между первым роликом и первым щеточным уплотнением является регулируемым. В примерном варианте осуществления первое щеточное уплотнение является перемещаемой в направлении первого ролика в полном своем составе. Прежде всего, первое щеточное уплотнение имеет регулировку положения вдоль радиального направления первого ролика. Альтернативно этому, щетки первого щеточного уплотнения могут быть удлинены и, как описано в последующем изложении, выполнены с возможностью выдвигания из щеточного крепления. Когда, например, вставляют новую металлическую ленту (заготовку), первое щеточное уплотнение первого ролика может быть отодвинуто. Так называемая стрелка, образованная несомым металлической лентой двутавровым профилем, может быть, в этом случае, направлена в корпус до тех пор, пока лента не окажется полностью перемещаемой роликами.
Посредством взаимной регулировки щеточного уплотнения и ролика, равным образом обеспечена возможность контролируемых утечек потоков технологического газа и/или (частичного) уравнивания других параметров между смежными секциями.
Согласно варианту осуществления изобретения первое щеточное уплотнение предварительно смещено посредством приспособления предварительного смещения по отношению к первому ролику таким образом, что приспособление предварительного смещения нажимает на щеточное уплотнение в направлении первого ролика. Приспособление предварительного смещения может состоять, например, из пружины, прежде всего натяжной пружины или нажимной пружины. Тем самым обеспечено прижатие на постоянной основе щеток первого щеточного уплотнения либо к первому ролику, либо к введенной заготовке.
Согласно варианту осуществления изобретения первое щеточное уплотнение выполнено с возможностью перемещения вдоль направления хода и/или первое щеточное уплотнение выполнено с возможностью перемещения вдоль направления, параллельного направлению протяженности оси вращения первого ролика.
Согласно варианту осуществления изобретения щеточное уплотнение состоит из щеток и щеточного крепления, выполненного для удержания щеток. Щетки могут быть вставлены в щеточное крепление с защемлением или на клею, причем удлиненная часть щеток простирается от конца щеточного крепления в направлении первого ролика. Характеристики гибкости и эластичности щеток регулируют в зависимости от длины щеток между концом щеточного крепления и поверхностью ролика или же заготовки.
Согласно варианту осуществления изобретения первое щеточное уплотнение, кроме того, содержит щеточное регулировочное приспособление, причем щеточное регулировочное приспособление выполнено таким образом, что относительно щеточного крепления щетки могут быть перемещены таким образом, что является регулируемой длина щеток между (концом) щеточного крепления и первым роликом. Регулировочное устройство может состоять, например, из подвижного поршня, на котором укреплены щетки. Подвижный поршень является перемещаемой по направлению к первому ролику или прочь от него. Регулировочное устройство или же подвижный поршень может быть перемещаемым пневматическим, гидравлическим или электрическим способом.
Согласно варианту осуществления изобретения устройство для термической обработки, кроме того, содержит перегородку, которая местами отделяет первую секцию от второй секции, причем перегородка простирается из корпуса в камеру. Первое щеточное уплотнение закреплено на перегородке. Перегородка может состоять из свободного конца, на котором закреплено первое щеточное уплотнение. Таким образом, перегородка осуществляет отделение соответствующей секции между первым щеточным уплотнением и корпусом печи.
Согласно другому примерному варианту осуществления устройство для термической обработки или же печь, кроме того, содержит второе щеточное уплотнение, причем второе щеточное уплотнение соприкасается с первым роликом таким образом, что первая секция камеры оказывается уплотненной по отношению ко второй секции камеры, кроме того, посредством первого ролика и второго щеточного уплотнения. Посредством второго щеточного уплотнения может быть уплотнено пространство между первым роликом и корпусом. Иными словами, второе щеточное уплотнение образует с первым роликом уплотнение в области, через которую отсутствует перемещение каких-либо заготовок. Наряду с этим, первый ролик выполнен с возможностью вращения относительно второго щеточного уплотнения. Второе щеточное уплотнение может быть выполнено в рамках того же или схожего варианта осуществления, а также состоять из схожего или идентичного материала, как описанное выше первое щеточное уплотнение. Это относится также ко всем последующим щеточным уплотнениям.
Согласно другому примерному варианту осуществления устройство для термической обработки, кроме того, содержит другое второе щеточное уплотнение, которое расположено на расстоянии от второго щеточного уплотнения. Другое второе щеточное уплотнение соприкасается с первым роликом таким образом, что первая секция камеры оказывается дополнительно уплотненной по отношению ко второй секции камеры посредством первого ролика и другого второго щеточного уплотнения. Другое второе щеточное уплотнение может иметь ту же конструкцию и состоять из того же материала, что и второе щеточное уплотнение. Второе щеточное уплотнение и другое второе щеточное уплотнение находятся на таком отдалении друг от друга, что соответствующие щетки второго щеточного уплотнения и другого второго щеточного уплотнения прилегают к поверхности соответствующего ролика на различных местах в окружном направлении ролика. Предпочтительно, они не соприкасаются и обеспечивают возможность прохождения между собой частичной поверхности заготовки. Между вторым щеточным уплотнением и другим вторым щеточным уплотнением может быть образована промежуточная секция, например, с предварительно заданной атмосферой.
Согласно другому варианту осуществления устройство для термической обработки, кроме того, содержит третье щеточное уплотнение. Третье щеточное уплотнение расположено на расстоянии от первого щеточного уплотнения вдоль направления хода. Ролик и третье щеточное уплотнение расположены по отношению друг к другу таким образом, что первая сторона заготовки поддерживает контакт с роликовым элементом, а вторая сторона заготовки - с третьим щеточным уплотнением. Третье щеточное уплотнение может иметь ту же конструкцию и состоять из того же материала, что и первое щеточное уплотнение. Первое щеточное уплотнение и третье щеточное уплотнение находятся на таком удалении друг от друга, что соответствующие щетки первого щеточного уплотнения и третьего щеточного уплотнения входят в соприкосновение с поверхностями заготовки или ролика на различных местах. Также и в данном случае, первое и третье щеточные уплотнения, предпочтительно, не соприкасаются с поверхностью заготовки и обеспечивают возможность прохождения между собой частичной поверхности заготовки.
Между первым щеточным уплотнением и третьим щеточным уплотнением может быть образована промежуточная секция, например, с предварительно заданной атмосферой. Это является возможным также между вторым и другим вторым щеточными уплотнениями.
Согласно другому примерному варианту осуществления устройство для термической обработки, кроме того, содержит второй ролик, который отстоит от первого ролика в направлении хода. Заготовка может опираться посредством второго ролика. Кроме того, устройство для термической обработки содержит другое первое щеточное уплотнение, причем второй ролик и другое первое щеточное уплотнение расположены друг относительно друга таким образом, что другая первая сторона заготовки вступает в контакт со вторым роликом, а другая вторая сторона заготовки, противоположная другой первой стороне, соприкасается с другим первым щеточным уплотнением таким образом, что, по меньшей мере, первая секция или другая первая секция камеры оказывается уплотненной по отношению к третьей секции посредством второго ролика и другого первого щеточного уплотнения. Посредством данного варианта осуществления показано, что в устройство для термической обработки согласно данному изобретению могут быть встроены несколько описанных выше роликов/щеточных уплотнений.
Следует обратить внимание на то, что описаны варианты осуществления изобретения относительно различных аспектов. Прежде всего, некоторые варианты осуществления описаны с отсылкой на пункты формулы изобретения по устройству, в то время как другие варианты осуществления описаны с отсылкой на пункты формулы изобретения по способу. Тем не менее, из вышеприведенного и последующего описания специалисту понятно, что, если иное не оговорено, наряду с комбинацией относящихся к заданной тематике признаков, в настоящей заявке раскрыта также произвольная комбинация различных признаков, прежде всего объединяющая в себе признаки пунктов формулы изобретения на устройство и признаки пунктов формулы изобретения на способ.
Краткое описание чертежей
Описанные выше аспекты и последующие аспекты данного изобретения очевидны из описанных ниже вариантов осуществления и разъясняются посредством вариантов осуществления. Изобретение описано в подробностях в дальнейшем изложении с отсылками на варианты осуществления, которыми изобретение, тем не менее, не ограничено.
Фиг. 1 показывает схематическое представление устройства для термической обработки, прежде всего уплотнительного устройства, которое состоит из двух роликов, согласно примерному варианту осуществления данного изобретения,
Фиг. 2 показывает схематическое представление щеточного уплотнения согласно примерному варианту осуществления данного изобретения,
Фиг. 3 показывает схематическое представление устройства для термической обработки с тремя роликами и третьим щеточным уплотнением согласно примерному варианту осуществления данного изобретения, и
Фиг. 4 показывает систему термической обработки с зоной термической обработки, которая соединена с корпусом, который образует уплотнительное устройство, как представлено на фиг. 1, согласно примерному варианту осуществления данного изобретения.
Подробное описание примерных вариантов осуществления
Иллюстрации на чертежах выполнены схематическим образом. Следует учесть, что похожие или идентичные элементы на различных иллюстрациях снабжены идентичными ссылочными обозначениями.
Фиг. 1 показывает устройство 100 для термической обработки согласно примерному варианту осуществления данного изобретения. Устройство 100 для термической обработки может быть представлено уплотнительным устройством, которое установлено на входе печи (например, представлено на фиг. 4). Устройство 100 для термической обработки содержит два ролика 110, 120 согласно примерному варианту осуществления данного изобретения. Устройство 100 для термической обработки служит для термической обработки заготовки 101, прежде всего ленточной заготовки 101. Устройство 100 для термической обработки содержит корпус 102, который охватывает камеру 103, в которой может быть размещена заготовка 101 для осуществления термической обработки. Заготовка 101 может опираться на первый ролик 110, причем заготовка является перемещаемой вдоль направления 105 хода. Первый ролик 110 и первое щеточное уплотнение 111 расположены друг относительно друга таким образом, что первая сторона заготовки 101 входит в соприкосновение с первым роликовым элементом 110, а вторая сторона заготовки 101, противоположная первой стороне, соприкасается с первым щеточным уплотнением 111 таким образом, что, по меньшей мере, первая секция I (например, первая уплотнительная камера) камеры 103 оказывается уплотненной посредством первого ролика 110 и первого щеточного уплотнения 111 по отношению ко второй секции II (например, второй уплотнительной камере камеры 103).
Кроме того, устройство термической обработки содержит второй ролик 120, который расположен на расстоянии вдоль направления 105 хода от первого ролика 110. Заготовка 101 является перемещаемой посредством второго ролика 120. Кроме того, устройство 100 для термической обработки содержит дополнительное первое щеточное уплотнение 121, причем второй ролик 120 и другое первое щеточное уплотнение 121 расположены друг относительно друга таким образом, что вторая сторона заготовки 101 соприкасается со вторым роликом 120, а первая сторона заготовки 101 - с дополнительным первым щеточным уплотнением 121 таким образом, что первая секция I оказывается уплотненной посредством второго ролика 120 и дополнительного первого щеточного уплотнения 121 по отношению к секции III (например, третьей уплотнительной камере) камеры 103.
Устройство 100 для термической обработки в примерном варианте осуществления на фиг. 1 является камерой предварительного уплотнения, которая расположена, например, перед входом печи. В камере 103 температура может составлять примерно от 100°С до 1200°С.
Подвергаемая термической обработке заготовка 101 представлена на фиг.1, например, ленточной заготовкой 101 из металла. Ленточную заготовку 101 транспортируют через устройство 100 для термической обработки в ходе непрерывного продвижения или в ходе последовательного продвижения вдоль направления 105 хода заготовки 101.
Ролики 110, 120 образуют опору для заготовки 101. Заготовка 101 перемещают с помощью первого ролика 110 и/или отклоняют с помощью второго ролика 120. Прежде всего, первая сторона заготовки 101 соприкасается с верхней поверхностью соответствующих роликов 110, 120. Ролики 110, 120 в данном случае являются пустотелыми роликами.
Ролики 110, 120 выполнены с возможностью вращения вокруг соответствующих осей 117 вращения. В примерном варианте осуществления для перемещения заготовки 101 через камеру 103 приводное устройство приводит в действие один из роликов 110, 120. Оси 117 вращения обоих смежных роликов 110, 120 расположены на расстоянии друг от друга в вертикальном и горизонтальном направлениях. Ролики 110, 120 закреплены на корпусе 102 и уплотнены по отношению к нему с помощью одного и, при необходимости, другого второго щеточного уплотнения 112, 113, 122, 123. На осевом конце ролика 110, 120 может быть расположено осевое уплотнение между осевым концом и корпусом 102.
Первое щеточное уплотнение 111 и другое первое щеточное уплотнение 121 состоят из щеток, которые соприкасаются со второй стороной заготовки 101. Первые щеточные уплотнения 111, 121 расположены относительно заготовки 101 напротив соответствующего ролика 110, 120. Таким образом, щетки первых щеточных уплотнений 111, 121 соприкасаются со второй стороной заготовки 101, а соответственно, противоположный ролик 110, 120 соприкасается с первой стороной заготовки 101. Тем самым, образован уплотнительный узел, поскольку поток технологического газа от одной стороны первого щеточного уплотнения 111, 121 к другой стороне первого щеточного уплотнения 111, 121 (то есть, вдоль направления 105 хода) оказывается уменьшенным или предотвращенным.
Щетки первых щеточных уплотнений 111, 121 являются гибкими, прежде всего эластично деформируемыми, и состоят, например, из термостойкого материала.
Первые щеточные уплотнения 111, 121 расположены относительно ролика таким образом, что, без наличия заготовки 101, щетки первых щеточных уплотнений 111, 121 соприкасаются с поверхностями первого и второго роликов 110, 120. При эксплуатации устройства 100 для термической обработки заготовка 101 перемещается между первыми щеточными уплотнениями 111, 121 и соответствующим роликом 110, 120 таким образом, что заготовка 101 отклоняет щетки соответствующих первых щеточных уплотнений 111, 121 таким образом, что щетки соприкасаются со второй стороной заготовки 101 в то время, когда заготовка 101 подвергается перемещению за ее первую сторону посредством соответствующего ролика 110, 120. Таким образом, секции I, II оказываются уплотненными за счет узлов соответствующего ролика 110, 120 и первого щеточного уплотнения 111, 121. Заготовка 101 может быть перемещена, и секции I, II, III остаются постоянно герметично уплотненными друг относительно друга, поскольку гибкая щетина (щетки) первых щеточных уплотнений 111, 121 автоматически приспосабливается благодаря ее гибким свойствам.
2
2
Обобщая, уплотнительный узел задан посредством соответствующего ролика 110, 120 и соотнесенного ему первого щеточного уплотнения 111, 121. При этом уплотнительный узел отделяет первую секцию I камеры 103 от второй секции II камеры 103. В пределах соответствующей секции I, II, III камеры 103 могут быть реализованы предварительно заданные технологические параметры атмосферы в пределах соответствующих секций I, II, III. Например, в первой секции I камеры 103 может быть создана атмосфера с первым газовым составом, таким как, например, азот N, и с первым давлением. Первая газовая атмосфера может быть подведена через первое впускное отверстие 106. Тем самым, во второй секции II камеры 103 может быть задана атмосфера со вторым газовым составом, таким как, например, воздух окружающей среды, с температурой окружающей среды. В третьей секции III камеры 103 может быть задана атмосфера с третьим газовым составом, таким как, например, водород H, со второй температурой. Камера 103 также может иметь управляемое выпускное отверстие таким образом, что обеспечена возможность контролируемого удаления требуемого объема газа.
2
2
В примерном варианте осуществления на фиг.1 вторая секция II задана как секция окружающей среды устройства 100 для термической обработки, а первая секция I находится в камере 103 устройства 100 для термической обработки. В этом варианте осуществления первый ролик 110 и соответствующее первое щеточное уплотнение 111 образуют вход или выход корпуса 102. Кроме того, первая и третья секции I, III окружают внутренние участки камеры, которые отделены друг от друга посредством узла соответствующего второго ролика 120 и дополнительного первого щеточного уплотнения 121. Например, в первой секции I может быть предусмотрена защитная атмосфера газа из азота N, в то время как в третьей секции может быть предусмотрена атмосфера из высококонцентрированного водорода H. Кроме того, в обеих секциях может быть задано различное технологическое давление с разностью давлений от 0,1 мбар до 20 мбар. Посредством реализации разности давлений между двумя смежными секциями I, III может быть произведен требуемый поток технологического газа в результате допустимых утечек таким образом, что обеспечено предотвращение неконтролируемого выхода опасных технологических газов. В то время как, кроме того, в первой секции I может быть задана первая температура, в третьей секции III может быть реализована более высокая или менее высокая температура по сравнению с температурой атмосферы в первой секции I.
В процессе эксплуатации щетки первого щеточного уплотнения 111, 121 соприкасаются, например, с поверхностями роликов соответствующего ролика 110, 120 и/или заготовки 101. Заготовка 101 проходит через сопряжение между щетиной первых щеточных уплотнений 111, 121 и отклоняет щетину, которая, после этого, входит в соприкосновение с поверхностью заготовки. Гибкая щетина первых щеточных уплотнений 111, 121 получает отклонение на ширине заготовки. Остальная щетина первых щеточных уплотнений 111, 121, которая не была отклонена посредством заготовки 101, пребывает в контакте с поверхностью соответствующего ролика 110, 120. Таким образом, заготовка 101 оказывается (герметично) уплотненной в каждой секции по отношению к окружающей среде II или же к другим секциям I, III камеры 103.
Первый ролик 110 и/или второй ролик 120 является перемещаемой относительно соответствующего первого щеточного уплотнения 111, 121 таким образом, что может быть отрегулировано расстояние между соответствующим роликом 110, 120 и соответствующим первым щеточным уплотнением 111, 121. Ролики 110, 120 могут быть перемещены, например, перпендикулярно линии прохождения ленты (направлению 105 хода) в направлении заготовки 101 или прочь от нее, что обеспечивает возможность отклонения, например, заготовки 101 по мере надобности (позиционное регулирование).
Кроме того, первые щеточные уплотнения 111, 121 выполнены с возможностью перемещения по отношению к первому ролику 110 или же ролику 120 таким образом, что обеспечена возможность регулировки расстояния между соответствующим роликом 110, 120 и соответствующим первым щеточным уплотнением 111, 121. В примерном варианте осуществления первые щеточные уплотнения 111,121 выполнены с возможностью перемещения в направлении соответствующего ролика 110, 120 в полном своем составе.
Первое щеточное уплотнение 111, 121 предварительно смещено посредством приспособления предварительного смещения по отношению к соответствующему ролику 110, 120 таким образом, что приспособление предварительного смещения нажимает на первое щеточное уплотнение 111, 121 в направлении соответствующих роликов 110, 120.
Как показано на фиг.1, устройство 100 для термической обработки, кроме того, содержит перегородку 114, 115, 116. Соответствующие перегородки 114, 115, 116 отделяют две смежные секции I, III. Перегородки 114, 115, 116 выступают от корпуса 102 в камеру 103. Первое щеточное уплотнение 111 закреплено на перегородке 114. Второе щеточное уплотнение 112 и другое второе щеточное уплотнение 113 закреплены соответственно на других перегородках 115, 116. Перегородки 114, 115, 116 могут иметь свободный конец, на котором закреплены соответствующие щеточные уплотнения 111, 112, 113. Таким образом, между первым щеточным уплотнением 111 и корпусом 102 посредством, например, перегородки 114 реализовано отделение соответствующих секций I, II. Соответствующие другие щеточные уплотнения 121 122 123 закреплены на соответствующих перегородках 114', 115', 115', 116'.
Второе щеточное уплотнение 112 соприкасается с первым роликом 110 таким образом, что первая секция I камеры 103 оказывается дополнительно уплотненной по отношению ко второй секции II камеры 102 посредством первого ролика 110 и второго щеточного уплотнения 112. Таким образом, при помощи второго щеточного уплотнения 112 может быть уплотнено пространство между первым роликом 110 и корпусом 102. Другими словами: второе щеточное уплотнение 112 совместно с первым роликом 110 уплотняет область, через которую отсутствует перемещение каких-либо заготовок 101. Наряду с этим, первый ролик 110 выполнен с возможностью вращения относительно второго щеточного уплотнения 112. Второе щеточное уплотнение 112 может иметь ту же конструкцию и состоять из того же материала, что и описанное выше первое щеточное уплотнение 111.
2
Дополнительно, другое второе щеточное уплотнение 113 расположено на расстоянии от второго щеточного уплотнения 112. Другое второе щеточное уплотнение 113 соприкасается с первым роликом 110 таким образом, что первая секция I камеры 103 оказывается дополнительно уплотненной по отношению ко второй секции II камеры 102 посредством первого ролика 110 и другого второго щеточного уплотнения 113. Другое второе щеточное уплотнение 113 может иметь подобную конструкцию, что и второе щеточное уплотнение 112, и состоять при этом из соответствующего материала. Второе щеточное уплотнение 112 и другое второе щеточное уплотнение 113 находятся на таком отдалении друг от друга, что соответствующие щетки второго щеточного уплотнения 112 и другого второго щеточного уплотнения 113 соприкасаются с поверхностью соответствующего ролика 110 на различных местах в окружном направлении ролика 110. В промежуточной секции 109 между вторым щеточным уплотнением 112 и другим вторым щеточным уплотнением 113 может быть образована, например, заданная атмосфера (например, из азота N) посредством подачи газа через второе впускное отверстие 107.
2
Дополнительно, другое второе щеточное уплотнение 123 расположено на расстоянии от второго щеточного уплотнения 122. Вторые щеточные уплотнения 122, 123 соприкасаются с роликом 120 таким образом, что первая секция I камеры 103 оказывается дополнительно уплотненной по отношению к третьей секции III камеры 103. Второе щеточное уплотнение 122 и другое второе щеточное уплотнение 123 находятся на таком отдалении друг от друга, что соответствующие щетки второго щеточного уплотнения 122 и другого второго щеточного уплотнения 123 соприкасаются с поверхностью сопутствующего ролика 120 на различных местах в окружном направлении ролика 120. Между вторым щеточным уплотнением 122 и другим вторым щеточным уплотнением 123, в промежуточной секции 109', может быть образована, например, заданная атмосфера (например, из азота N) посредством подачи газа через второе впускное отверстие 108.
Фиг. 2 показывает более подробное представление щеточного уплотнения 111, 112, 121, 121, 122 согласно примерному варианту осуществления данного изобретения. Соответствующее щеточное уплотнение состоит, например, из щеток 201 и щеточного крепления 202, которое выполнено для размещения щеток 201 или же щетины. Щетки 201 могут быть вставлены с защемлением в щеточное крепление 202 или могут быть приклеены, причем выступающая часть ВН щеток простирается от конца щеточного крепления 202 в направлении, например, первого ролика 110. Характеристики гибкости и эластичности щеток могут быть отрегулированы в зависимости от длины щеток 201 между концом щеточного крепления 202 и поверхностью ролика или же заготовки 101.
Кроме того, щеточное уплотнение содержит щеточное регулировочное приспособление 203, причем щеточное регулировочное приспособление 203 выполнено таким образом, что относительно щеточного крепления 202 щетки 201 могут быть позиционированы таким образом, что является регулируемой длина щеток 201 (например, длины ВН) между концом щеточного крепления 202 и соответствующим роликом. Однако также является возможным закрепление щеточного крепления 202 совместно со щетками 201 на щеточном регулировочном приспособлении 203 таким образом, что щеточное крепление 202 является перемещаемой по отношению к щеточному регулировочному приспособлению 203.
Фиг. 3 показывает схематическое представление устройства 100 для термической обработки с тремя роликами 110, 120, 130 и с третьим щеточным уплотнением 334 согласно примерному варианту осуществления данного изобретения. Показанный на фиг.3 примерный вариант осуществления содержит первый и второй узлы щеточного уплотнения и роликов, схожие с представленными на фиг. 1. Примерный вариант осуществления дополнительно содержит третий узел щеточного уплотнения и роликов.
Устройство 100 для термической обработки, кроме того, содержит третий ролик 330, который расположен в направлении хода 105 на расстоянии от второго ролика 120. Заготовка 101 является перемещаемой посредством ролика 330. Кроме того, устройство 100 для термической обработки содержит другое первое щеточное уплотнение 331, причем ролик 330 и другое первое щеточное уплотнение 331 расположены друг относительно друга таким образом, что вторая сторона заготовки 101 соприкасается с третьим роликом 330, а первая сторона заготовки 101 соприкасается с первым щеточным уплотнением 331 таким образом, что представленная третья секция III оказывается уплотненной посредством третьего ролика 330 и другого первого щеточного уплотнения 331 по отношению к четвертой секции IV камеры 103.
2
Устройство 100 для термической обработки дополнительно содержит третье щеточное уплотнение 334. Третье щеточное уплотнение 334 расположено в направлении хода 105 на расстоянии от другого первого щеточного уплотнения 331. Третий ролик 330 и третье щеточное уплотнение 334 расположены друг относительно друга таким образом, что вторая сторона заготовки 100 соприкасается с третьим роликом 330, а первая сторона заготовки 100 - с третьим щеточным уплотнением 334. Третье щеточное уплотнение 334 может иметь ту же конструкцию и состоять из соответствующего материала, что и первое щеточное уплотнение 111. Другое первое щеточное уплотнение 331 и третье щеточное уплотнение 334 находятся на таком отдалении друг от друга, что соответствующие щетки первого щеточного уплотнения 331 и третьего щеточного уплотнения 334 входят в соприкосновение с поверхностью третьего ролика 330 или же с заготовкой 101 на различных местах. Между другим первым щеточным уплотнением 331 и третьим щеточным уплотнением 334, в промежуточной секции 109, может быть образована, например, заданная атмосфера, такая как, например, из азота N. Кроме того, имеются соответственно одно второе щеточное уплотнение 332 и другое второе щеточное уплотнение 333, которые соприкасаются с поверхностью третьего ролика 330.
2
2
2
2
Согласно показанному на фиг.3 варианту осуществления узел первого ролика 110 и первого щеточного уплотнения 111 уплотняет первую секцию I по отношению ко второй секции II камеры 103. Первая секция I может иметь атмосферу из водорода и воды (H/HO) с целью окисления заготовки 101. Узел второго ролика 120 и дополнительного первого щеточного уплотнения 121 уплотняет вторую секцию II по отношению к третьей секции III камеры 103. Вторая и третья секция II, III могут иметь атмосферу защитного газа посредством их заполнения, например, азотом N. Узел третьего ролика 130 и другого щеточного уплотнения 331, 334 уплотняет третью секцию III по отношению к четвертой секции IV камеры 103. Четвертая секция IV может иметь атмосферу из H, например, с целью восстановления заготовки 101.
Фиг. 4 показывает систему 400 термической обработки с зоной термической обработки, которая действует, например, в качестве печи, которая соединена с представленным на фиг. 1 устройством 100 для термической обработки. Устройство 100 для термической обработки имеет те же признаки, что и представленное на фиг. 1 устройство 100 для термической обработки. Например, посредством секции II обозначена окружающая устройство 100 для термической обработки окружающая среда. В первой секции I образована атмосфера из азота с давлением p1. Между вторым щеточным уплотнением 112 и другим вторым щеточным уплотнением 113 отграничена промежуточная секция 109, в которой представлена атмосфера с давлением р2. Равным образом, другая промежуточная секция 109' с давлением р2 образована между вторым щеточным уплотнением 121 и другим вторым щеточным уплотнением 123. В третьей секции III камеры 103 создана атмосфера технологического газа с давлением р3.
Давление р3 уступает давлению p1. Давление p1 превышает давление окружающей среды р0 и уступает давлению р2.
Устройство 100 для термической обработки может быть неподвижно соединено с системой 400 термической обработки. Альтернативно, устройство 100 для термической обработки может быть соединено с системой 400 термической обработки сменным образом.
Поэтому устройство 100 для термической обработки может быть применено в качестве модернизационного оснащения для обычных систем 400 термической обработки, то есть печей.
На выходе корпуса 102 расположены первый запирающий элемент 402 и второй запирающий элемент 403. Заготовка 101 проходит между первым запирающим элементом 402 и вторым запирающим элементом 403. Запирающие элементы 402, 403 выполнены с возможностью перемещения в направлении друг к другу до соприкосновения обоих запирающих элемента 402, 403 с заготовкой 101 с целью ее уплотнения. Например, два запирающих элемента 402, 403 обеспечивают возможность уплотнения выхода корпуса 102 в аварийном случае (например, при разрыве ленточной заготовки).
По отношению к направлению 105 хода заготовки 101 позади выхода, между корпусом 102 и системой 400 термической обработки расположена промежуточная туннельная секция 406. Промежуточная туннельная секция 406 может содержать охлаждающие элементы 404, 405, прежде всего элементы водяного охлаждения. Альтернативно, промежуточная туннельная секция 406 может содержать, например, также нагревательные элементы для нагревания заготовки 101. В промежуточной туннельной секции 406 находится четвертая секция IV. Вслед за промежуточной туннельной секцией 406 заготовка 101 проходит через систему 400 термической обработки, которая образует собой пятую секцию V. В зоне 400 термической обработки может быть образована высокочистая атмосфера, например из высококонцентрированного водорода. Система 400 термической обработки может быть представлена, например, высокотемпературной печью. Заготовка 101 может транспортироваться посредством другого ролика 401.
Необходимо отметить, что понятия "содержать/состоять из/включать в себя" не исключают наличия других элементов или шагов, а указание на единственное число не исключает множественного. Также и описанные в связи с различными вариантами осуществления элементы могут быть скомбинированы друг с другом. Необходимо также отметить, что ссылочные обозначения в формуле изобретения не предназначены для ограничения объема формулы изобретения.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
100 устройство для термической обработки
101 заготовка
102 корпус
103 камера
104 приспособление предварительного смещения
105 направление хода
106 первое впускное отверстие
107 второе впускное отверстие
108 третье впускное отверстие
109 промежуточная секция
110 первый ролик
111 первое щеточное уплотнение
112 второе щеточное уплотнение
113 другое второе щеточное уплотнение
114 перегородка
115 другая перегородка
116 другая перегородка
117 ось вращения
120 второй ролик
121 первое щеточное уплотнение
122 второе щеточное уплотнение
123 другое второе щеточное уплотнение
201 щетка
202 щеточное крепление
203 щеточное регулировочное приспособление
330 третий ролик
331 другое первое щеточное уплотнение
332 второе щеточное уплотнение
333 другое второе щеточное уплотнение
334 третье щеточное уплотнение
400 система термической обработки
401 другой ролик
402 запирающий элемент
403 запирающий элемент
404 элемент водяного охлаждения
405 элемент водяного охлаждения
406 промежуточная туннельная секция
I первая секция
II вторая секция
III третья секция
IV четвертая секция
V пятая секция