JPH08199230A - ワークを冷却する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 冷却室内で正圧を有する冷却されたガスによ
り、金属ワークを特に焼入れのために冷却するために、
この冷却室の容積より大きな容積を有していてこの冷却
室に接続された循環回路機構内に、加圧下の冷えたガス
量が冷却室に対して遮断された状態で準備される。冷却
室にワークがチャージされ、次いで冷却室が循環回路機
構へ開放され、ガス量が冷却のためにワークへ導入され
る。冷却室は２つの側で弁により圧密に遮断可能であ
り、この弁は少なくとも同時にその開位置にもたらされ
る。 【効果】 循環回路内を循環する冷却ガスは直ちにかつ
完全な強さで作用する。時間、エネルギ及びガスの節約
により、運転コストが著しく軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷却室内で大気圧より高
い圧力下にある冷えたガスにより金属ワークを特に焼入
れのために冷却する方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特にころがり軸受部分（外輪、内輪、
球、円筒ころ、円錐ころなど）のような金属ワークは高
い使用強度及び耐用寿命を確実にするために焼入れされ
る。

【０００３】焼入れ可能な合金から成るワークをほぼ８
５０℃の温度に加熱し、予定の時間だけこの温度を保
ち、その後油浴又は塩浴内で焼入れすることは公知であ
る。

【０００４】このことのための従来の装置技術としては
例えばいわゆるキャスタ平炉が使用され、このキャスタ
平炉内において窒素の存在下で加熱と熱浸透が行われ
る。このキャスタ平炉の後方には油浴又は砂浴が設けら
れる。この場合、ワークは個々に焼入れ浴内に落とされ
るか、又はバッチ方式で浴内に浸される。玉軸受部分は
ただ１つの位置でキャスタ平炉を通して、しかもいわゆ
るフィールドの内部で密に接して搬送される。浴内への
浸漬はこの種のバッチ方式では、それぞれ複数の軸受部
分から成る１つのフィールドが焼入れ浴を介して炉から
搬出され終わった後に非連続的に次のフィールドのチャ
ージが行われる。当該テクノロジーは有害なガス及び又
は蒸気を発生させるのみならず、焼入れ浴が使い古さ
れ、この使い古された浴は多かれ少なかれ長い作業時間
の後に不経済な方法で復元されなければならない。この
場合、もっとも不経済なのはいわゆる塩浴の復元であ
る。

【０００５】環境保護の観点から、油浴及び塩浴が次第
に減少し、これに代わって、冷却されたガスによる焼入
れ技術が開発されている。この公知の焼入れ技術では、
ワークの焼入れが、冷却された不活性ガス例えば窒素ガ
スの流れにより８００℃から５００℃まで１０秒間で行
われる。この場合、焼入れガスの温度が低ければ低いほ
ど、かつ圧力が高ければ高いほど焼入れ効果が大きいの
はいうまでもない。

【０００６】ＥＰ−０３１３８８９Ａ１号特許明細書に
よれば、金属ワークを不活性ガスにより真空炉内で焼入
れすることが公知である。この真空炉はただ１つの送風
機により交番に加熱装置としても、冷却装置としても稼
働可能である。加熱過程では次第に加熱された不活性ガ
スが加熱管を介して炉のチャージ室内に圧入される。冷
却過程では炉に過圧が生じるまで付加的に冷えた不活性
ガスが供給される。この不活性ガスは同じ炉ケーシング
内に配置されている冷却器を介して案内され、しかる後
に、先に加熱管として役立てられたのと同じ管を介して
炉のチャージ室内に圧入される。この管と冷却器との間
に中空円筒状の熱ダムが配置されており、その端面の前
には円板状の熱ダム板が設けられている。この熱ダムの
開閉により炉の運転が「加熱」から「冷却」若しくは
「焼入れ」へ切替え制御される。

【０００７】上述のテクノロジーは従来推奨されている
が、しかし改良の余地は残されている。第１に炉と外部
に位置する貯蔵容器との間で比較的細い管を介して所要
のガス交換が行われ、従って少なからぬ時間の遅れが生
じる。第２に加熱過程と冷却若しくは焼入れ過程との間
には炉若しくはその炉室の組込み部分全体が著しい温度
交番にさらされなければならず、そのことのためには若
干の時間が必要であるばかりか、著しいエネルギ損失を
も生じる。第３に炉室は前述の組込み部分（加熱装置、
冷却装置、熱ダム、それらの制御部材並びに送風機）の
存在のために極めて著しい容積を有しており、この容積
内には、不活性ガスの部分的な回収による大気圧までの
圧力低下時に、極めて多量のガスが残される。このガス
はチャージの目的で炉を開放する際に大気に逃げ、これ
により引き続くプロセスのために失われる。

【０００８】焼入れ可能なワークを２０バールより高い
圧力下で冷却ガスにより焼入れすることも公知である。
これによれば、冷却過程においてこのような圧力で運転
される真空炉は、その容積が大きいために、このように
高い圧力に耐え得るためには著しく厚い壁を備えていな
ければならない。この場合、炉室と炉扉との間のシール
フランジに対する高い要求が課せられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は冒頭に
述べた形式の方法を、技術的に有利にかつ経済的に安価
に運転することができ、換言すれば、温度交番を短い時
間で、しかもわずかなエネルギ損失とわずかなガス損失
で実施できるようにすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明方法によれば、冷却室内で大気圧より高い圧力下にあ
る冷えたガスにより金属ワークを特に焼入れのために冷
却する方法において、冷却室の幾何学的容積より大きな
幾何学的容積を有していて冷却室に接続された循環回路
機構内に、加圧下にある冷えたガス量を冷却室に対して
遮断した状態で準備し、冷却室にワークをチャージし、
次いで冷却室を循環回路機構へ開放し、かつガス量を冷
却のためにワークへ導入する。

【００１１】この場合特に重要な点は、冷却の目的だけ
に使用されかつ相応して形成された冷却室が設けられて
いることにある。即ちこの冷却室は内部に加熱装置を備
えておらず、特に内部に熱ダムを備えていない。この冷
却室はむしろ加熱炉又は焼きなまし炉との関連において
使用される。しかし、これらの炉は本発明の対象外であ
る。このことにより、冷却室は、ワークのチャージに要
する大きさ若しくは先に記載したワークの「フィール
ド」の大きさにほぼ相応する比較的少ない容積を有する
ことができる。このような冷却室は、この冷却室に接続
された循環回路機構との衝撃的な接続時に著しく短時間
で加圧下の冷却ガスにより負荷され、しかもこの冷却ガ
スはそれが過圧であることにより極めて短時間で冷却室
全体をフル充填するばかりでなく、高い流れ速度でワー
クへ導入される。

【００１２】本発明に基づく方法は特に、従来加熱され
たチャージを塩浴又は油浴へ引渡す加熱炉及び焼きなま
し炉との関連において使用することができる。これによ
れば、連続的若しくは準連続的に作動するインライン方
式が形成され、このインライン方式によれば特に玉軸受
の製作において高い経済性が得られる。これについても
本発明は全く制約されない。

【００１３】循環回路機構内に準備されている冷却ガス
の量が冷却室の幾何学的容積に比して特に多いと有利で
ある。このことは循環回路機構の幾何学的容積と冷却室
の幾何学的容積との比を大きく選ぶことにより、しかも
循環回路機構内に準備される冷却ガスを可能な限り高い
過圧に保ち、有利には少なくとも５バール、特別有利に
は少なくとも８バールの圧力に保つことにより、付加的
に又は選択的に達成される。理想的な比は循環回路機構
と冷却室との流れ技術的な結合時に圧力均衡が生じるよ
うに考慮することにより得られる。冷却室内の圧力がガ
ス速度及びガス温度とともに冷却若しくは焼入れ過程の
ために極めて重要であるので、それに応じて循環回路機
構内の幾何学的容積及び圧力比が選択されなければなら
ない。

【００１４】冷却ガスとして不活性ガス、例えば窒素ガ
スが使用される場合には、冷却室をこの不活性ガスによ
り充填すると同時に、ワークをチャージする際に冷却室
内に流入する空気の排出又は掃気が推奨される。このよ
うにすれば、冷却ガスの純度が長時間にわたり保たれ
る。これと選択的に、周囲空気を遠ざけるために冷却室
を循環回路機構との接続前に真空にすることも可能であ
る。

【００１５】特に有利には、循環回路機構と冷却室との
幾何学的容積の比が少なくとも５に選択される。

【００１６】準備状態で送風機の運転により冷却ガスを
冷却器との熱接触状態に保つのが有利である。これによ
り、冷却ガスは冷却室内へ衝撃的に流入する際に最適に
低い温度を有することになると共に、送風機の運転によ
る冷却ガスの加熱が回避される。この方法手段は、冷却
ガスを準備状態で循環回路機構内のバイパス導管により
冷却器へ導入すると、特に効果的である。

【００１７】冷却過程終了後に冷却室が必要に応じて加
圧ガスにより充填されるため、不必要な冷却ガス損失の
回避のために、ワークの冷却後に冷却室内の加圧下の冷
却ガスを大気との圧力均衡を生じるまで貯蔵容器内に導
入し、この貯蔵容器からコンプレッサを介して循環回路
機構内へ戻し搬送すると特別有利である。この措置によ
り、著しい冷却ガス量が回収され、冷却室の内部容積に
相応する大気圧下の冷却ガス量だけがチャージ交換時に
失われるにとどまる。

【００１８】ワークを複数のローラから成る搬送軌道に
より搬送し、かつ冷却室内に配置されているローラを冷
却過程中に交番する回転方向で駆動し、かつその際、交
番する回転運動の回転角を少なくとも１８０度にすると
特に有利である。

【００１９】この措置により、冷却過程時のワークの保
持に必要な、かご目状に形成されなければならない支持
機構がワークへの冷却作用の局所的な妨げとなることが
回避されるとともに、ワークの当該表面部分への冷却空
気の擦過の妨げが回避される。ローラの交番する回転運
動により、ローラの軸線に対する垂直方向のワークの振
動運動が得られ、その際、この振動の振動数はワーク表
面にわたり可能な限り均一な冷却作用が得られるように
選択されなければならない。

【００２０】ワークの支持機構のためのローラの使用
は、特に冷却空気を下方からローラ軌道を通してワーク
へ吹付けると特に有利である。この場合にはローラ間の
中間スペースがノズルとして作用し、このノズルが高い
流れ速度を生じるのみならず、ノズルから流出する個々
のガス流内の流れ速度の高い均一化を生じる。

【００２１】本発明はさらに、加圧下の冷却ガスによる
ワークの特に焼入れのための冷却装置であって、ワーク
を受容する冷却室と、この冷却室に接続された耐圧性の
循環回路導管とを備え、この循環回路導管内に冷却ガス
のための冷却器と送風機とを備えており、かつ冷却ガス
の供給及び排出の制御のための弁が設けられている形式
のものに関する。

【００２２】本発明方法と同じ課題を解決するための本
発明装置の特徴とするところは、冷却室が冷却の目的の
ためにのみ設備されており、かつ循環回路導管に対し
て、冷却室の少なくとも２つの側で弁により圧密に遮断
可能であり、循環回路導管が冷却室の幾何学的容積に比
して大きい幾何学的容積を有しており、両方の弁が少な
くともほぼ同時にそれらの開位置にもたらされ、これに
より冷却室が衝撃的に循環回路導管から加圧され、かつ
予定された冷却時間のあいだ冷却ガスにより貫流される
ように構成されていることにある。

【００２３】このように構成された本発明の利点は、本
発明方法に関連して述べた利点と同様である。

【００２４】さらに、循環回路導管が一方で冷却室の上
側に、かつ他方では冷却室の下側に接続されており、か
つ弁が冷却室への循環回路導管の接続箇所の領域内に配
置されていると有利である。

【００２５】このような装置によれば２種の運転形式が
可能である。即ち１つには、冷却が並流で上から下へ行
われる運転形式、２つには、冷却が並流で下方から上方
へ行われる運転形式である。後者の運転形式は搬送軌道
として上述したローラ軌道が使用されると特に有利であ
る。冷却室への循環回路導管の接続箇所の領域内に弁が
配置されていることにより、冷却室と循環回路導管との
与えられた容積では特別効果的な比が生じる。

【００２６】弁が遮断フラップとして形成されていると
特に有利である。この種の遮断フラップは市販されてい
る。この遮断フラップはその面重心に沿って二重偏心的
に支承されており、その結果、両方の弁半部に同じ圧力
が作用し、従って圧力作用は旋回メカニズムにより互い
に相殺される。この種の弁では衝撃的な圧力均衡及び冷
却ガス流の衝撃的な導入が特別有利な形式で生じる。

【００２７】冷却室が直方体状に形成され、弁の遮断フ
ラップがその閉位置で冷却室の上側と下側とに対して平
行に向けられていると有利である。弁横断面が冷却室の
上側と下側の面の可能な限り大きな部分を占めていると
特に有利である。この場合には、衝撃的に導入される冷
却ガス流が冷却室の可能な限り大きな横断面を介して流
入する。

【００２８】その場合、弁と冷却室の内室との間に、ワ
ークにより占められる面、いわゆる「フィールド」に関
連してガス流の均一化のためにガス案内装置が配置され
ていると有利である。この種のガス案内装置はいわゆる
ディフューザの作用を有している。このガス案内装置は
案内薄板、有孔板などから成ることができる。しかし、
特別有利に作用するガス案内装置は、冷却室内に互いに
平行な複数の円筒状のローラから成る搬送軌道がワーク
のために配置され、かつ、循環回路導管の吐出側が搬送
軌道の下方で冷却室内に開口している場合に得られる。
この場合、流れは下から上へ冷却室を通って案内され、
前述のローラからなる搬送軌道がスリット状のノズルの
配列として役立ち、これらのノズルはワークの振動運動
に関連して特別強力かつ均一な冷却を生じる。

【００２９】本発明は新しい構成物に限定されず、既存
の加熱炉及び焼なまし炉にも本発明に基づく装置を装備
することができる。

【００３０】本発明は環境汚染を回避するのみならず、
ワーク製作への密接な統合を可能ならしめ、その結果、
機械的な製作と焼入れとを同じ製作領域内で、特にイン
ライン方式で実施することができる。これにより、運転
コストが著しく軽減される。その他の有利な構成がその
他の請求項に記載されている。

【００３１】次に本発明の２つの実施例を図面に基づい
て以下に詳しく説明する。

【００３２】

【実施例】図１及び図２には冷却室１が示されており、
この冷却室１にはケーシング２が付属している。冷却室
１の内部には搬送軌道３が設けられており、この搬送軌
道は図３から明瞭に判るように、互いに平行な円筒状の
ローラ４の水平な配列から成っている。搬送軌道３の両
方の端部の領域内では、ケーシング２が互いに逆の側
に、チャージ開口７の開放のために持上げ装置６を有す
る遮断スライダ５を備えている。このチャージ開口の外
側に存在する搬送軌道は図面簡単のため図示されていな
い。各搬送軌道間の隙間は、遮断スライダ５と一緒に昇
降可能なローラ４ａにより架橋されることができる。ワ
ークの搬送方向は矢印８で示されている。１平面内でパ
ック状に密に冷却室１内に配置された複数のワークのフ
ィールド９は図１に１点鎖線で略示されている。このフ
ィールド９の上方及び下方にはガス案内装置１０，１１
が設けられており、これらのガス案内装置は案内薄板か
ら成っていて、ワークのフィールド９にガス流を可能な
限り均一に作用させるのに役立つ。上方のガス案内装置
１１はその作用の促進のためにさらに水平な有孔板１２
を備えている。

【００３３】冷却室１は上側１３と下側１４とを備えて
おり、それらには可能な限り大きな横断面を有する開口
１３ａ，１４ａが設けられており、これらの開口を起点
としてガス案内装置１１，１０が延びている。

【００３４】冷却室１には循環回路導管１５が、一方で
は上側１３にかつ他方では下側１４に接続されている。
この循環回路導管１５には水平な２つの導管部分１６、
１７と鉛直な１つの導管部分１８とが付属しており、こ
の鉛直な導管部分には横断面拡大部１９が設けられてお
り、この横断面拡大部１９内に冷却器２０が配置されて
おり、この冷却器２０は多数のターンを備えた導管から
成っており、これらのターンは半径方向及び軸方向に適
当な中間スペースをおいて段階状に配置されており、こ
の結果、冷却ガスのために十分な流路が提供されてい
る。冷却器２０の内部には挿入体２１が配置されてお
り、この挿入体の存在によりガス流は強制的に冷却器２
０を貫流する。

【００３５】冷却器２０の下方には送風機２２が設けら
れており、その送風羽根車２３は電動機２４により駆動
される。下方の水平な導管部分１７はこの送風機２２内
に開口している。

【００３６】循環回路導管１５の他方の鉛直な導管部分
はほぼ完全に冷却室１と２つの弁２５，２６とにより形
成されており、これらの弁のケーシングが同時に循環回
路導管１５のための接続箇所を形成している。

【００３７】図１から判るように、循環回路導管１５は
冷却室１の容積に対して極めて大きな横断面を備えてお
り、これにより、冷却室１を貫流する冷却ガスの高い装
入量が可能となるばかりでなく、弁２５，２６を閉鎖し
た場合には加圧下の冷却ガスの大きな貯蔵容積として役
立つ。この運転状態で冷却ガスをさらに送風機２２によ
り冷却器２０を介して案内することができるように、両
方の水平な導管部分１６，１７間に遮断弁２８を備えた
バイパス導管２７が設けられている。この手段により、
冷却ガスの若干の残留熱が弁２５，２６の閉じた状態で
も、換言すればチャージ過程でも排出可能となり、さら
に、送風羽根車２３によるガスの撹拌により冷却ガスが
暖められるのが阻止される。

【００３８】図２から判るように、弁２５，２６は遮断
フラップ２９を備えており、この遮断フラップがその開
位置で図２に１点鎖線により示されている。この遮断フ
ラップ２９は二重偏心的に支承されており、かつサーボ
モータ３０により駆動される。両方の遮断フラップ２９
の図２に示された開位置ではその平面が鉛直に延びてお
り、かつこれにより可能な限り小さな流れ抵抗を生じ
る。遮断フラップ２９の図示されていない閉位置ではそ
の平面が冷却室１の上側１３と下側１４とに対して平行
に延びる。この種の弁の有利な作用はすでに述べた通り
である。図面から判るように、弁横断面は冷却室１の上
側１３及び下側１４の面の可能な限り大きな部分を占め
ている。

【００３９】図１からさらに判るように、冷却室１は遮
断弁３２を備えた導管３１を介して貯蔵容器３３に接続
されており、この貯蔵容器３３はコンプレッサ３４と別
の遮断弁３５とを介して循環回路導管１５に接続されて
いる。この手段は、冷却過程の終了と弁２５，２６の閉
鎖後に冷却室１内に存在し未だ高い圧力下にある冷却ガ
スを貯蔵容器３３内に引渡し、その際ほぼ大気圧までの
圧力均衡を行わせるのに役立つ。次いで、遮断弁３２の
閉鎖後に冷却室１が遮断スライダ５により開放され、こ
の結果、冷却室１からワークがディスチャージされ、冷
却室内に新たにワークがチャージされる。貯蔵容器３３
内に存在する冷却ガスは、ワークのチャージ後に冷却室
１内に存在する空気を追い出すのにも使用することがで
きる。

【００４０】図１及び図２から判るように、この機構全
体は高いガス圧力、高いガス装入量若しくは高いガス速
度で運転されるように、かつ特に弁２５，２６の高い操
作速度が得られるように形成されている。さらに、冷却
室１の幾何学的容積ができるだけ小さく、かつ循環回路
導管１５の幾何学的容積が採算のとれる上限の範囲内で
可能な限り大きく形成されており、これにより、弁２
５，２６の開閉による圧力均衡時に可能な限りわずかな
圧力降下を甘受するだけですむ。循環回路導管１５の幾
何学的容積が小さければ小さいほど、冷却室１内に冷却
過程のための予定の圧力を得るために、圧力均衡前の循
環回路導管内の圧力は高く調節されていなければならな
い。この機構の充填のための圧力発生機として例えばコ
ンプレッサ３４が使用される。この場合、貯蔵容器３３
とコンプレッサ３４との間の導管３６内に２方向制御弁
が組込まれる。この弁の一方の入口導管が、ここには詳
しく図示しないが冷却ガスのためのガス供給装置に接続
される。

【００４１】循環回路導管１５のいわゆる吐出側は弁２
５の側に位置しており、このことが矢印３７により示さ
れている。このことの意味するところは、図１及び図２
に示した実施例では、フィールド９内のワークが上から
下へ流れの作用を受け、その結果、この場合には有孔板
１２が上方のガス案内装置１１の効果的な補完を成して
いる。

【００４２】図３は著しく拡大した尺度でケーシング２
の内部の搬送軌道３を示す。この搬送軌道は互いに平行
に配置された円筒状のローラ４を備えており、このロー
ラ４上にワーク３８が載着されており、これらのワーク
はこの場合、ころがり軸受の外輪として形成されてい
る。このような外輪は例えば１００ｍｍの外径と、８０
ｍｍの内径と、２０ｍｍの高さとを有しており、その結
果、肉厚は１０ｍｍである。特に図３から判るように、
ローラ４間には隙間が形成されており、この隙間のギャ
ップ幅はほぼローラ４の直径の１／３に相応する。これ
らの隙間はある程度スリットノズルを形成しており、こ
のスリットノズルにより、冷却ガスが矢印３９で示す方
向に貫流され、その結果、高い流れ速度が生じる。この
方式は特に、冷却ガス流の方向が図１に示す実施例とは
逆の場合、換言すれば循環回路導管１５の吐出側が冷却
室１の下方に位置する場合に有利であり、これについて
は図４と関連してさらに詳しく説明する。

【００４３】ワーク３８は線接触でローラ４上に位置し
ており、ワークが静止状態に在るとき、これらのローラ
４は冷却効果の「影」を生じる。極めて高い流れ速度で
可能な限り均一な冷却を得るために、ローラ４全体がリ
バース駆動装置４０に結合されており、このリバース駆
動装置は図３には概略的にしか図示されていないが、す
べてのローラ４に作用している。このリバース駆動装置
４０により、冷却過程でローラ４の回転方向の交番が強
要される。その場合、回転角度は少なくとも１８０度で
ある。冷却過程内での回転方向の逆転の適当に高い振動
数では、ワーク３８若しくはすべてのワーク３８のすべ
ての表面エレメントがほぼ均一に冷却ガスにより負荷さ
れ、この結果、効果的に均一な焼入れ過程を得ることが
できる。冷却室１内へのワークのチャージ及びディスチ
ャージ時に、リバース駆動装置４０を同じ向きの搬送方
向へ切り替えることができる。

【００４４】図４に示す実施例では、循環回路導管１５
の吐出側が下方の弁２６の領域内に位置しており、この
ことが矢印４１により示されている。このことにより、
図３で説明した流れ方が冷却過程のために生じる。ロー
ラ４のノズル効果があるため、図１及び図２に示された
有孔板１２が省かれる。図４の実施例では、流れ方向が
逆であることにより、送風機２２と冷却器２０との組込
み位置が逆となり、しかも、この場合には送風機２２が
冷却器２０の上方に配置される。その結果、水平な導管
部分１６が、同様にラジアル送風機として形成された送
風機２２内に開口し、この送風機２２が、冷却器２０を
備えた横断面拡大部１９内に開口する。図４に示す実施
例でも、図１に示す遮断弁２８を備えたバイパス導管２
７を備えることができるのは勿論であり、さらに図４の
実施例も効果的には図１に示したような貯蔵容器３３を
備えて運転される。

【００４５】前述した関係から、バイパス導管２７が存
在する限り、弁２５，２６が開放されかつ遮断弁２８が
閉鎖されるやいなや、冷却ガス流が衝撃的に導入され
る。送風羽根車２３が継続的に回転していることによ
り、ワークも衝撃的に冷却ガス流により負荷され、換言
すれば、送風羽根車２３を備えた電動機２４の時間のか
かる高速回転がかならずしも必要でなくなる。弁２５，
２６の閉鎖時の循環回路導管１５内のガスの加熱を回避
しようとするならば、送風羽根車２３と電動機２４との
間に図示されていないクラッチを設けることができ、換
言すれば電動機２４の運転回転数を維持し、送風羽根車
２３を冷却過程の開始時に衝撃的に接続することができ
る。電動機２４の回転する質量が一般には送風羽根車２
３の回転する質量に比して極めて大きいため、この送風
羽根車２３は、電動機２４と送風羽根車２３との組合わ
せを一緒に運転回転数まで増速させなければならない場
合に比して、迅速に運転回転数にもたらされることがで
きる。

【００４６】例：図３及び図４に基づく装置内に、可能
な限り狭い間隔で互いに隣合って配置された玉軸受の外
輪をそれぞれ５×５個備えたフィールド９が冷却されて
焼入れされ、その際、これらの外輪は図３に関連して説
明した寸法を有していた。当該外輪は合金１００Ｃｒ
６，換言すれば油焼入れ鋼から成っていた。焼入れ過程
の開始に当たり、ワークが８５０℃の温度を有してお
り、５×５個の外輪を装着したフィールドの外周が５５
０ｍｍ×５５０ｍｍであった。玉軸受外輪のこのフィー
ルドは冷却過程で冷却室内圧力が１０バール、ガス速度
が秒当たり１２ｍ及びガス温度がほぼ３０℃の状態で、
３０秒間内に１００℃の最終温度まで冷却され、要求さ
れた硬度が得られた。この冷却速度は通常焼入れ油を使
用して得られる速度である。外輪の測定された硬度の質
はその全表面で６４ＨＲｃであった。遮断スライダ５の
開放、ローラから成る搬送軌道の寄合い、ワーク３８の
走入、搬送軌道の分離、遮断スライダ５の閉鎖、冷却室
のフラッディング若しくは弁２５，２６の開放、冷却、
貯蔵容器３３内への冷却ガスの排出、遮断スライダ５の
開放、ワーク３８のディスチャージに要した全サイクル
時間はわずかに６６秒であった。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱装置、熱ダム、それらの制御部材及び送風機のよう
な組込み部分が冷却される必要がないために、この過程
のために時間も失われず、不必要なエネルギ損失も被ら
ず、むしろ、循環回路内を循環する冷却ガスは直ちにか
つ完全な強さで作用する。冷却室が可能な限りわずかな
容積を有していることにより、冷却ガスの排出による大
気圧までの圧力低下後に、比較的わずかに残された冷却
ガスが、焼入れされたチャージを冷却室から取り出し、
新しく加熱したチャージを冷却室内に導入する際に大気
中に放出されるだけである。時間、エネルギ及びガスの
節約により、運転コストが著しく軽減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の１実施例において上から下へ向け
られた冷却ガス流のための冷却室を断面して装置全体を
示す側面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

【図３】玉軸受の外輪を載着した互いに平行な円筒状の
ローラから成る搬送軌道の側面図である。

【図４】図３に示す搬送軌道を使用するために図１に示
す実施例の冷却ガスの流れ方向を逆転させた別の実施例
を示す図である。

【符号の説明】

１ 冷却室、 ２ ケーシング、 ３ 搬送軌道、
４，４ａ ローラ、 ５遮断スライダ、 ６ 持上げ装
置、 ８ 矢印、 ９ フイールド、 １０，１１ ガ
ス案内装置、 １２ 有孔板、 １３ 上側、 １３ａ
開口、１４下側、 １４ａ 開口、 １５ 循環回路
導管、 １６，１７，１８ 導管部分、 １９ 横断面
拡大部、 ２０ 冷却器、 ２１ 挿入体、 ２２ 送
風機、２３ 送風羽根車、 ２４ 電動機、 ２５，２
６ 弁、 ２７ バイパス導管、 ２８ 遮断弁、
２９ 遮断フラップ、 ３０ サーボモータ、 ３１導
管、 ３２ 遮断弁、 ３３ 貯蔵容器、 ３４ コン
プレッサ、 ３６導管、 ３７ 矢印、 ３８ ワー
ク、 ３９ 矢印、 ４０ リバース駆動装置、 ４１
矢印

フロントページの続き (72)発明者 へルムート マイヤー ドイツ連邦共和国 ハーナウ ヴェストバ ーンホーフシュトラーセ 13

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却室（１）内で大気圧より高い圧力下
   にある冷えたガスにより金属ワークを特に焼入れのため
   に冷却する方法において、冷却室（１）の幾何学的容積
   より大きな幾何学的容積を有していて冷却室（１）に接
   続された循環回路機構内に、加圧下にある冷えたガス量
   を冷却室（１）に対して遮断した状態で準備し、冷却室
   （１）にワーク（３８）をチャージし、次いで冷却室
   （１）を循環回路機構へ開放し、かつガス量を冷却のた
   めにワーク（３８）へ導入することを特徴とするワーク
   を冷却する方法。
2. 【請求項２】 循環回路機構内に冷えたガス量を大気圧
   より高い圧力下で準備し、ガス量の幾何学的容積を冷却
   室の幾何学的容積の少なくとも５倍にする請求項１記載
   の方法。
3. 【請求項３】 準備状態において送風機（２２）の運転
   により冷却ガスを冷却器（２０）との熱接触状態に保つ
   請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 冷却ガスを準備状態において循環回路機
   構内のバイパス導管により冷却器（２０）へ導入する請
   求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 冷却ガスを準備状態において少なくとも
   ５バールの圧力に保つ請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】 ワーク（３８）の冷却後、冷却室（１）
   内に存在する加圧下の冷却ガスを大気圧と圧力均衡する
   まで捕集容器（３３）内に導入し、かつこの捕集容器
   （３３）からコンプレッサ（３４）により循環回路機構
   内へ戻し搬送する請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】 ワークをローラ（４）から成る搬送軌道
   （３）を介して搬送し、かつ、冷却室（１）内に配置さ
   れているローラ（４）を冷却過程中に回転方向を交番さ
   せて駆動する請求項１記載の方法。
8. 【請求項８】 交番する回転運動のための回転角度を少
   なくとも１８０度にする請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 冷却空気を下方から搬送軌道を通してワ
   ーク（３８）に吹付ける請求項７記載の方法。
10. 【請求項１０】 加圧下の冷却ガスによりワークを特に
    焼入れのために冷却する装置であって、ワーク（３８）
    を受容するための耐圧性の冷却室（１）と、この冷却室
    に接続された耐圧性の循環回路導管（１５）と、この循
    環回路導管内に冷却ガスのために配置された冷却器（２
    ０）及び送風機（２２）と、冷却ガスの供給と排出の制
    御のための弁（２５，２６）とを備えている形式のもの
    において、冷却室（１）が、冷却の目的のためにのみ設
    備されており、かつ循環回路導管（１５）に対して、冷
    却室（１）の少なくとも２つの側で弁（２５，２６）に
    より圧密に遮断可能であり、循環回路導管（１５）が冷
    却室（１）の幾何学的容積に比して大きい幾何学的容積
    を有しており、両方の弁（２５，２６）が少なくともほ
    ぼ同時にそれらの開位置にもたらされ、これにより冷却
    室（１）が衝撃的に循環回路導管（１５）から加圧さ
    れ、かつ予定された冷却時間のあいだ冷却ガスにより貫
    流されるように構成されていることを特徴とするワーク
    を冷却する装置。
11. 【請求項１１】 循環回路導管（１５）の幾何学的容積
    が冷却室（１）の幾何学的容積の少なくとも５倍である
    請求項１０記載の装置。
12. 【請求項１２】 循環回路導管（１５）が一方で冷却室
    （１）の上側（１３）に、かつ他方では冷却室（１）の
    下側（１４）に接続されており、かつ弁（２５，２６）
    が冷却室（１）への循環回路導管（１５）の接続箇所の
    領域内に配置されている請求項１０記載の装置。
13. 【請求項１３】 弁（２５，２６）が遮断フラップ（２
    ９）として形成されている請求項１０記載の装置。
14. 【請求項１４】 冷却室（１）が直方体状に形成されて
    おり、弁（２５，２６）の遮断フラップ（２９）がその
    閉鎖位置で冷却室（１）の上側（１３）及び下側（１
    ４）に対して平行に向けられている請求項１２記載の装
    置。
15. 【請求項１５】 弁横断面が冷却室（１）の上側（１
    ３）及び下側（１４）の面の可能な限り大きな部分を占
    めている請求項１４記載の装置。
16. 【請求項１６】 弁（２５，２６）と冷却室（１）の内
    室との間に、ワークにより占められた面積に関連したガ
    ス流の均一化のためにガス案内装置（１０，１１）が配
    置されている請求項１５記載の装置。
17. 【請求項１７】 冷却室（１）内に、複数の互いに平行
    な円筒状のローラ（４）から成る搬送軌道（３）がワー
    ク（３８）のために配置されており、かつ、循環回路導
    管（１５）の吐出側がこの搬送軌道（３）の下方で冷却
    室（１）に開口している請求項１０記載の装置。
18. 【請求項１８】 ローラ（４）がリバーシブル駆動装置
    （４０）に結合されている請求項１７記載の装置。
19. 【請求項１９】 循環回路導管（１５）の吐出側と吸込
    側との間に、遮断可能なバイパス導管（２７）が設けら
    れている請求項１０記載の装置。
20. 【請求項２０】 冷却室(１)が、遮断可能な導管（３
    １）を介して冷却ガスのための貯蔵容器（３３）に接続
    されており、この貯蔵容器がコンプレッサ（３４）を介
    して循環回路導管（１５）に接続されている請求項１０
    記載の装置。