專利名稱：淬火裝置以及淬火方法
淬火裝置以及淬火方法
現有技術本發明涉及一種按照權利要求1的前序部分所述的利用淬火氣體對淬火物件，尤其是金屬工件淬火的淬火裝置以及一種按照權利要求9的前序部分所述的利用淬火氣體對淬火物件，尤其是金屬工件淬火的淬火方法。為了產生限定的材料特性如例如高硬度或足夠的耐磨強度，通常對金屬工件實施熱處理。對處理結果重要的尤其是在先前進行的加熱之后用于使工件冷卻下來的速度。已知水、油或淬火氣體被用于為此所必需的淬火過程。使用淬火氣體取代淬火液體的主要優點在于淬火物件在淬火之后不必進行清洗并且在于能夠在批物件中達到較高的淬火均勻度。例如在EP11M024B1中描述了一種應用于上述淬火過程的淬火裝置。該已知的裝置包括一個可以用淬火氣體注滿的室，該室由一個用于接納淬火物件的淬火腔室和一個用于形成淬火氣體流動回路的流動通道形成。淬火腔室不在注滿了淬火氣體的狀態下裝卸物件，而是一般在真空下裝卸物件。在該已知的淬火裝置中具有一個鼓風機輪，用于在流動通道內形成淬火氣體流動，該鼓風機輪用一個布置在可用淬火氣體注滿的室里面的電動機驅動。由于驅動馬達的馬達軸穿過流動通道的外壁，因此需要大的結構費用來實現可用淬火氣體注滿的室的氣密的密封性。在一些替代的已知淬火裝置中，驅動馬達與鼓風機輪一起被布置在可用淬火氣體注滿的室內部，以避免不密封性。在此處存在的問題是，驅動馬達不能夠在真空中起動，因為否則在驅動馬達的繞組中會形成電跳火(電弧)，它們可能損壞驅動馬達。這僅就下面的情況而言是有問題的，即用于提高淬火速率所必需的大功率鼓風機為了達到額定轉速與實際的淬火持續時間相比較需要長的起動時間。由于不能在對淬火腔室裝載期間就已經在真空氣氛下開始起動驅動馬達，而是在用淬火氣體注滿該淬火腔室之后才起動驅動馬達，因此總的起動時間相加到實際的淬火持續時間上，這對要達到的周期數產生負面影響。與液體淬火相比，所述的缺點在總體上導致對淬火物件的更慢的淬火，因為在液體淬火情況下直接在將要淬火的一批物件浸入到液體池里面之后就可利用最大的淬火強度。在其驅動馬達布置在要被注滿的室內部的已知淬火裝置中，被降低的淬火速度不僅影響周期時間，而且由于淬火持續時間延長也影響工件組織的質量并且因此影響零部件的特性。發明的公開
本發明的任務是提出一種淬火裝置，在該淬火裝置中，一方面避免密封性問題，另一方面在對室中注滿淬火氣體之前，尤其是在承受真空的室情況下，也能夠起動用于鼓風機的大功率驅動馬達。此外的任務在于提出一種方法，該方法允許鼓風機驅動馬達與在具有鼓風機輪的室中的氣氛無關地運行。該任務在淬火裝置方面由權利要求1的特征解決和在方法方面由權利要求9的特征解決。本發明的有利的改進方案在從屬權利要求中給出。由在說明書、權利要求書和/ 或附圖中公開的特征中的至少兩個特征組成的全部組合落入本發明的范圍內。本發明認識到，只有當最好設計成標準電動機的、用于至少一個鼓風機輪的驅動馬達位于容納鼓風機輪的室外部時該驅動馬達才具有與該室中的氣氛和壓力情況無關的運行。由于現有技術中驅動馬達的驅動軸穿過室壁，因此在現有技術中不可避免地存在密封問題。為了避開這個問題，本發明建議，驅動馬達不象現有技術中利用機械地與鼓風機輪連接，而是無接觸地耦聯。換言之，為了驅動馬達和鼓風機輪配置一個耦聯器，該耦聯器被設計成可通過它將扭矩無接觸地從驅動馬達傳遞到鼓風機輪。由此不需要使傳動系的機械部件穿過室壁，由此也避免了密封問題。由于驅動馬達布置在可用淬火氣體注滿的、最好可施加真空的室的外部，因此此外還可以在對該室填充淬火氣體之前就已經起動大功率的驅動馬達，優選提早到在實際的淬火過程開始時刻，即一般在該室被完全注滿了淬火氣體時驅動馬達就已經達到它的額定轉速。按照該設計構思設計的淬火裝置的另一個優點在于不必使用專門密封的馬達，而是可以使用較低廉的標準電動機。非常特別優選的是一種實施形式的淬火裝置，其中用于將驅動扭矩從驅動馬達傳遞到鼓風機輪的耦聯器設計成電磁耦聯器，通過該電磁耦聯器可以實現穿過室的壁的扭矩傳遞。特別有利的是一種實施形式，其中電磁耦聯器具有機械地與驅動馬達，最好與驅動馬達的馬達軸，連接的第一轉子和可以由第一轉子無接觸地驅動的、機械地與鼓風機輪連接的第二轉子，其中第二轉子與鼓風機輪一起布置在可以用淬火氣體注滿的室中。按照一個第一備選方案，機械地與驅動馬達耦聯的轉子是內轉子，該內轉子在徑向外部被無接觸地驅動的第二轉子包圍住并且通過旋轉運動的磁場置于旋轉運動。也可以實現反向的變型方案。在此情況下，第二轉子即被無接觸驅動的轉子是內轉子，該內轉子在徑向外部被第一轉子(外轉子)包圍住。這個實施形式涉及優選的變型方案。在本發明的改進方案中有利地規定，鼓風機輪直接地設置在淬火室中，即設置在可直接裝載淬火物件的室里面。在一種備選的實施形式中鼓風機布置在一個流動通道中， 該流動通道以流動技術的方式連接到淬火室上。流動通道的設置是選設的，也就是說，也可以實現一種沒有流動通道的淬火裝置的實施形式作為淬火室，即一種實施形式，其中借助于鼓風機使淬火氣體只在淬火室中循環。特別優選的是淬火裝置的一種實施形式，其中淬火裝置具有向具有鼓風機輪的室注滿淬火氣體的機構。特別優選地，該機構在此情況下包括通到室中的氣體輸入管道，其中輸入管道由一個用淬火氣體充滿的壓力箱供給。此外優選的是設置用于對淬火裝置抽真空的機構。優選該機構這樣地設計，使得與環境相比可以對淬火室施加負壓，即可以在室中產生真空。極其特別有利的是，在具有鼓風機輪的室中布置熱交換器，該熱交換器被加載由鼓風機輪循環的淬火氣體并且目標明確地從淬火氣體中取出熱量。本發明還涉及一種在使用一種淬火裝置，最好前述的淬火裝置下用淬火氣體對淬火物件，尤其是金屬工件淬火的方法。在該方法中淬火氣體借助于鼓風機輪被加速，以便在淬火物件和淬火氣體之間實現好的傳熱。本發明的方法的核心是，所述鼓風機輪由驅動馬達無接觸地驅動，尤其是在使用電磁耦聯器下。這種實施形式可以實現穿過壁的扭矩傳遞并且因此可以將驅動馬達設置在具有鼓風機輪的室的外部。極其特別優選的是，在該室(還)沒有被注滿淬火氣體期間起動和/或運行驅動馬達。這種情況在采用沒有被密封的標準驅動馬達時只有在驅動馬達位于被注滿的室里面時才有可能實現。本發明的其它的優點、特征和細節從下面對優選實施例的說明中以及依據附圖獲得。附圖在惟一的
圖1中示出了一個淬火裝置的一種可能的結構的示意圖。在圖1中示出了淬火裝置1的一種可能的實施形式。在所示的實施例中，淬火裝置1包括一個惟一的室2，該室可以用淬火氣體注滿(充填)。不存在如在EP11M024B1中所示的呈流動通道形式的可被注滿的室，但是如果需要也可以設置。室2具有可以壓力密封地閉鎖的裝載門3，穿過該裝載門可以向室2 (在此處是淬火室)中裝載淬火物件4。在所示實施例中由鋼材工件構成的淬火物件4為此被布置在加料架5上，該加料架可以通過合適的運輸裝置在真空氣壓下輸送到室2內并且然后在淬火過程之后再從該室輸送出來。通常在裝載門3前面設有在此處沒有示出的爐子，用于預先熱處理淬火物件4。淬火氣體輸入管道6通入室2中，淬火氣體可以從壓縮氣體容器7經該輸入管道導入室2內。為了向室2內填充淬火氣體只需要打開閥門8，最好是自動地打開。優選在填充淬火氣體之后室2內的壓力為直至大約20bar。鼓風機輪9 (風機葉輪)可旋轉地支承在室2內部，其中鼓風機輪9在末端側布置在軸10上，該軸在相對置的末端上安裝有電磁耦聯器12第二轉子11 (在此處我內轉子)。 軸10與第二轉子11 一起凸入到室2的一個外拉伸殼13內，該外拉伸殼沿徑向從外部被電磁耦聯器12的第一轉子14(在此處是外轉子)在徑向外部包圍。第一轉子14與第二轉子 11之間以一定的(徑向的)間距布置并且在驅動馬達15運轉時將扭矩無接觸地穿過室2 的壁16，更確切地說穿過室2的外拉伸殼13的壁16，傳遞到第二轉子11上，該第二轉子由此被帶動旋轉，由此使鼓風機輪9進入旋轉運動。第一轉子14在末端側上防轉動地支承在設計成標準電動機的驅動馬達15的馬達軸17上。重要的是，驅動馬達15被布置在室2的壁16的外部，即最好處于正常的空氣氣壓下，從而驅動馬達15可以獨立于室氣氛和室內壓地運行。如還從圖1中看見的，在室2內布置有熱交換器18，它從通過鼓風機輪9循環的淬火氣體中取出熱量。以下詳細說明優選的淬火過程。首先打開裝載門3并將裝有淬火物件4的加料架 5送入到最好處于真空下的室2內。優選在裝載期間就已經起動驅動馬達15。在關閉裝載門3之后，經淬火氣體輸入管道6向室2填充淬火壓力下的淬火氣體。驅動馬達15并且由此鼓風機輪9在時已經被加速到額定轉速，從而緊接著在填充過程結束之后具有完全的淬火強度供使用。在一個預先規定的淬火時間之后，或者將淬火氣體排放到環境中，或者經一個沒有示出的壓縮機輸回到壓縮氣體容器7中，并且取下裝載門3，以便取出帶有已被淬火的淬火物件4的加料架5。優選接下來對室2施加真空。
權利要求
1.淬火裝置，包括至少一個室O)，尤其是淬火室和/或流動通道，所述室可以用淬火氣體填充并且具有用于循環淬火氣體的鼓風機輪(9)，其中鼓風機輪(9)與一個布置在所述室( 外部的用于驅動鼓風機的驅動馬達(1 相關聯，其特征在于，所述驅動馬達(15) 經一個無接觸地工作的耦聯器以傳遞扭矩的方式與鼓風機輪(9)耦聯。
2.按照權利要求1所述的淬火裝置，其特征在于，所述耦聯器設計成電磁耦聯器 (12)。
3.按照權利要求2所述的淬火裝置，其特征在于，所述電磁耦聯器(1 具有機械地與驅動馬達(1 連接的第一轉子(14)和可由第一轉子(14)無接觸地驅動的、機械地與鼓風機輪(9)連接的第二轉子(11)。
4.按照權利要求3所述的淬火裝置，其特征在于，第一轉子(14)設計成外轉子，該外轉子在徑向外部包圍設計成內轉子的第二轉子(11)。
5.按照權利要求3所述的淬火裝置，其特征在于，第二轉子(11)設計成外轉子，該外轉子在徑向外部包圍設計成內轉子的第一轉子(14)。
6.按照前述權利要求之一所述的淬火裝置，其特征在于，在具有鼓風機輪(9)的室 (2)中可以布置淬火物件G)。
7.按照前述權利要求之一所述的淬火裝置，其特征在于，設有向所述室( 注滿淬火氣體的機構。
8.按照前述權利要求之一所述的淬火裝置，其特征在于，在所述室O)中設置熱交換器(18)。
9.在使用最好按照前述權利要求中之一所述的淬火裝置(1)下用淬火氣體對淬火物件G)，尤其是金屬工件淬火的方法，其中淬火氣體利用由驅動馬達(1 驅動的鼓風機輪 (9)循環，其特征在于，所述鼓風機輪(9)由驅動馬達(1 無接觸地驅動。
10.按照權利要求9所述的方法，其特征在于，在所述室( 還沒有被注滿淬火氣體期間起動和/或運行所述驅動馬達(15)。
全文摘要
本發明涉及一種淬火裝置，它包括至少一個室(2)，尤其是淬火室和/或流動通道。所述室可以用淬火氣體填充并且具有至少一個用于循環淬火氣體的鼓風機輪(9)。鼓風機輪(9)與一個布置在所述室(2)外部的用于驅動鼓風機的驅動馬達(15)相關聯。本發明的特征在于，所述驅動馬達(15)經一個無接觸地工作的耦聯器與鼓風機輪(9)耦聯，以傳遞扭矩。本發明還涉及一種淬火方法。
文檔編號C21D1/613GK102282271SQ200980154501
公開日2011年12月14日 申請日期2009年12月2日 優先權日2009年1月14日
發明者米勒 B., 勒歇爾 M. 申請人:羅伯特·博世有限公司