JP2002097517A - Cell for hardening with gas - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は鉄鋼部品の加工に関
し、より詳細には熱処理を経た部品の硬化、特にセメン
テーション法つまり部品の硬度を改良するために部品表
面に炭素を導入する方法を経た部品の硬化に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the processing of steel parts, and more particularly to the hardening of parts through heat treatment, in particular through a cementation method, i.e. a method of introducing carbon to the surface of a part to improve the hardness of the part. Related to hardening of parts.
【0002】[0002]
【従来の技術】セメンテーション法は、加工する部品を
空気漏れのないチャンバにおいて、二つのステップを交
互に選択して実施することで成り立つ。即ち、セメンテ
ーションガスが存在する場合の濃縮のステップと、真空
または中性気圧での拡散のステップを選択する。濃縮ス
テップおよび拡散ステップの回数とそれぞれの時間は、
所望の炭素濃度と部品内の容器の深さによって決定し、
このような加工方法は従来技術において既知である。低
圧力セメンテーショション法の例は本出願人による仏国
特許出願番号2,678,287に説明されている。2. Description of the Related Art A cementation method is realized by selecting and executing two steps alternately in a chamber having no air leakage. That is, a concentration step when a cementation gas is present and a diffusion step under vacuum or neutral pressure are selected. The number of enrichment and diffusion steps and their respective times are
Determined by the desired carbon concentration and the depth of the container in the part,
Such processing methods are known in the prior art. An example of a low pressure cementation method is described in French Patent Application No. 2,678,287 by the applicant.
【0003】どのようなセメンテーション法も、オイル
内またはガス内のいずれかで実施される少なくとも一つ
の硬化ステップが後に続く。硬化の主な目的は、セメン
テーションされて得られた部品の表面状態を変化させず
に急速に冷却することである。セメンテーションされた
不純物のない部品が直接的に得られるため、ガスによる
硬化ステップは多くの場合好ましい。[0003] Any cementation method is followed by at least one curing step performed either in oil or in gas. The main purpose of hardening is to cool rapidly without changing the surface condition of the part obtained by cementation. The curing step with gas is often preferred because a part free of cemented impurities is obtained directly.
【0004】本発明はまた、一般的にアンモニアが加え
られる浸炭窒化に関する。浸炭窒化とセメンテーション
との違いは使用される濃縮ガスの違いのみである。セメ
ンテーションにおいては炭化カルシウムを形成するが、
その代わりに、この既知の浸炭窒化においては部品表面
に窒化物を形成する。従って、セメンテーションに関し
て後述する全ては浸炭窒化にも適用する。[0004] The invention also relates to carbonitriding, in which ammonia is generally added. The only difference between carbonitriding and cementation is the difference in the enriched gas used. Form calcium carbide in cementation,
Instead, in this known carbonitriding, a nitride is formed on the component surface. Therefore, everything described below for cementation also applies to carbonitriding.
【0005】セメンテーションまたは浸炭窒化の後に続
く硬化処理は、いくつかの制限を考慮し、その制限の中
で部品を急速に冷却してその表面の破損を回避しなけれ
ばならない。与えられたガスで硬化速度を増加するため
には、ガスの流出量を増加させなければならない。つま
り、硬化用ガスのスピードおよび静圧力の少なくとも一
方を増加させなければならない。[0005] The hardening process following cementation or carbonitriding takes into account several limitations, within which the part must be cooled rapidly to avoid breaking its surface. To increase the cure rate for a given gas, the outflow of gas must be increased. That is, it is necessary to increase at least one of the speed of the curing gas and the static pressure.
【0006】硬化法とセメンテーション法は一般に、熱
処理装置においてバッチにより実施されるが、装置内の
処理される部品の負荷またはバッチはかなりの量である
(通常数百キログラム)。[0006] Curing and cementation processes are generally performed in batches in heat treatment equipment, but the load or batch of parts to be processed in the equipment is considerable (typically hundreds of kilograms).
【0007】図1はセメンテーション装置における熱処
理セル1の従来技術の一例を示す簡素な断面図であり、
本発明はこの型の装置に適用する。図1に示すセル1は
二重セルであり、セメンテーション法で処理される部品
のバッチ2を加熱し、このバッチを硬化つまり急速冷却
するのに用いることができる。セル1は本質的に密閉し
た外部囲壁3を含み、囲壁内において適切な壁によって
熱処理チャンバ4が確定される。囲壁は通常、囲壁の外
側と内側の差の圧力に対する機械的抵抗を改良するため
に管状である。囲壁は一般にベース10を介して地面上
に置かれる。熱要素5(例えば電気抵抗バー)が負荷2
が置かれている熱処理チャンバの内側に分布する。囲壁
3はまたエンジン7によって駆動する冷却タービン6を
装備し、冷却タービン6は硬化ステップの間、囲壁3内
部の空気やガスを混ぜる。空気循環を可能にするため
に、チャンバ4の例えば上部または下部の壁に可動熱フ
ラップ8を装備し、可動熱フラップ8は熱セメンテーシ
ョン処理の間は閉じ、硬化処理の間は開いている。ター
ビン6は一般に空気をチャンバ4の外側へ送り、その空
気はチャンバ4の外部壁と囲壁3の内部壁の間に挿入さ
れた熱交換装置9を横切る。図1の矢印で示すように、
硬化用ガスは囲壁のボトムを通って熱処理チャンバ4に
入り、囲壁のトップに位置するタービン6の高さでチャ
ンバから出てくる。これはもちろん、配列の一例に過ぎ
ず、別の構造もまた既知であり、特にガスの循環は逆に
してもよい。簡素化のため囲壁3のガス吸気口/排気口
は図示しない。FIG. 1 is a simple sectional view showing an example of the prior art of a heat treatment cell 1 in a cementation apparatus.
The invention applies to this type of device. The cell 1 shown in FIG. 1 is a double cell and can be used to heat a batch 2 of parts to be treated in a cementation process and to cure or rapidly cool this batch. The cell 1 comprises an outer enclosure 3 which is essentially sealed, in which a heat treatment chamber 4 is defined by suitable walls. The enclosure is usually tubular to improve the mechanical resistance to differential pressure outside and inside the enclosure. The enclosure is generally placed on the ground via the base 10. The heat element 5 (for example, an electric resistance bar) is
Are distributed inside the heat treatment chamber in which is located. The enclosure 3 is also equipped with a cooling turbine 6 driven by an engine 7, which mixes the air and gas inside the enclosure 3 during the hardening step. To allow air circulation, a movable thermal flap 8 is provided, for example, on the upper or lower wall of the chamber 4, which is closed during the thermal cementation process and open during the curing process. The turbine 6 generally directs air outside the chamber 4, which air traverses a heat exchange device 9 inserted between the outer wall of the chamber 4 and the inner wall of the enclosure 3. As shown by the arrow in FIG.
The hardening gas enters the heat treatment chamber 4 through the bottom of the enclosure and exits the chamber at the level of the turbine 6 located at the top of the enclosure. This is, of course, only one example of an arrangement, other structures are also known, and in particular the gas circulation may be reversed. The gas inlet / outlet of the enclosure 3 is not shown for simplicity.
【0008】図2はセメンテーションされた部品の硬化
専用の硬化セル1´の、別の従来例を示す簡素な断面図
である。このようなセル1´は例えば、隣接のセルにお
いて熱セメンテーションまたは浸炭窒化処理を経た部品
のバッチ2を収容するためのオンライン装置に備えられ
る。前述のセル1と同様セル1´も本質的に、処理され
る負荷2が位置する密閉した囲壁3を含む。硬化チャン
バ4´は、囲壁3のトップとボトムで永続的に開いた状
態の壁によって確定される。エンジン7はそのシャフト
7´を介してタービン6を駆動するのに用いられ、ター
ビン6はチャンバ4´の外部壁と囲壁3の内部壁の間に
配列される熱交換装置9に向けて空気またはガスを送
る。次いで、そのガスは図2の矢印で示される通路をた
どって囲壁3のボトムを通って硬化処理チャンバ4´に
入り、タービン6の高さでチャンバから出る。別の型の
タービンによってガス循環を逆にすることも可能であ
る。FIG. 2 is a simplified sectional view showing another conventional example of a curing cell 1 'dedicated to curing cemented parts. Such a cell 1 'is provided, for example, in an on-line device for receiving a batch 2 of parts which have undergone thermal cementation or carbonitriding in an adjacent cell. Like cell 1 described above, cell 1 'essentially comprises a closed enclosure 3 in which the load 2 to be treated is located. The curing chamber 4 ′ is defined by walls that are permanently open at the top and bottom of the enclosure 3. The engine 7 is used to drive the turbine 6 via its shaft 7 ′, the turbine 6 air or heat directed to a heat exchange device 9 arranged between the outer wall of the chamber 4 ′ and the inner wall of the enclosure 3. Send gas. The gas then follows the path indicated by the arrow in FIG. 2 and passes through the bottom of the enclosure 3 into the curing chamber 4 ′ and exits at the level of the turbine 6. It is also possible to reverse the gas circulation by another type of turbine.
【0009】二重セルであれ硬化専用セルであれ、いく
つかのエンジンおよびタービンは硬化スピードを調節す
る空気流動を増加させるために、通常囲壁の高い位置に
配列される。[0009] Some engines and turbines, whether dual cells or dedicated cure cells, are usually arranged high in the enclosure to increase the air flow which regulates cure speed.
【0010】より詳細には、本発明は図1および図2に
説明するような硬化用セルに適用し、該セルにおいてガ
スは閉回路中で処理する負荷上を再循環する。ガスは負
荷に接触して加熱し、次に熱交換装置を介してこれらの
熱量を失う。このようなセルは特に、硬化用ガスが空気
ではなくガス(例えば窒素または別の中性ガス)の時に
使用され、使用されたガスの量は好ましくは保存され
る。More particularly, the present invention applies to a curing cell as described in FIGS. 1 and 2, in which the gas is recirculated over the processing load in a closed circuit. The gas contacts the load and heats up and then loses their heat through the heat exchanger. Such cells are particularly used when the curing gas is a gas (eg, nitrogen or another neutral gas) rather than air, and the amount of gas used is preferably preserved.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】従来のセルの問題は、
高速硬化に要求されるガス流動の速度が原因で、エンジ
ンを悪化させてしまうという点であり、このエンジンは
タービンを駆動するために極めて高速で回転しなければ
ならない。例えば、流動速度およそ5m3/秒で約20
バールの硬化圧力を得るのに、毎分数千回回転する10
0kw以上のエンジンを使用しなければならない。この
ような回転スピードはエンジン、特に機械回転部品の消
耗を加速してしまう。SUMMARY OF THE INVENTION Problems with conventional cells include:
The speed of the gas flow required for high speed curing degrades the engine, which must be run at very high speed to drive the turbine. For example, about 20 m 2 at a flow velocity of about 5 m 3 / sec.
Rotate several thousand revolutions per minute to obtain a cure pressure of 10 bar
An engine of 0 kW or more must be used. Such a rotational speed accelerates the consumption of the engine, especially the mechanical rotating parts.
【0012】本発明の目的は、従来の硬化用セルおよび
熱処理セルの少なくとも一方の問題点を克服することで
ある。An object of the present invention is to overcome the problems of at least one of the conventional curing cell and heat treatment cell.
【0013】より詳細には本発明の目的は、熱冷却セル
のタービンを駆動する際のエンジン消耗に関連する問題
を回避することである。More specifically, it is an object of the present invention to avoid problems associated with engine wear when driving a turbine in a thermal cooling cell.
【0014】本発明の目的はまた、使用する硬化用ガス
が空気ではないために保存する必要がある場合に、硬化
用セルの閉回路動作と互換性のある解決策を提供するこ
とである。It is also an object of the present invention to provide a solution that is compatible with the closed circuit operation of the curing cell when the curing gas used is not air and needs to be stored.
【0015】本発明はまた、硬化スピードの持続または
改良をも目的としている。The present invention is also directed to maintaining or improving cure speed.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】これらの目的を達成する
ために、本発明は密閉した囲壁においてガス循環によっ
て鋼鉄部品を硬化させるセルを提供し、前記セルはガス
を循環させるための少なくとも一つの静アスピレータを
含み、静アスピレータの吸気口のガスの圧力は大気圧よ
りも大きい。In order to achieve these objects, the present invention provides a cell for hardening a steel part by gas circulation in a closed enclosure, said cell comprising at least one cell for circulating gas. Including a static aspirator, the gas pressure at the inlet of the static aspirator is greater than atmospheric pressure.
【0017】本発明の実施形態によると、静アスピレー
タにインダクタ流動体として注入される二次空気流動を
除き、囲壁内のガスの循環は閉回路内で生じる。According to an embodiment of the present invention, except for secondary air flow injected into the static aspirator as inductor fluid, gas circulation within the enclosure occurs in a closed circuit.
【0018】本発明の実施形態によると、閉回路のガス
の循環は、熱冷却用の熱交換手段を通過する。According to an embodiment of the invention, the closed circuit gas circulation passes through a heat exchange means for heat cooling.
【0019】本発明の実施形態によると、セルは二次イ
ンダクタ空気流動をリサイクルする手段を含む。According to an embodiment of the present invention, the cell includes means for recycling the secondary inductor airflow.
【0020】本発明の実施形態によると、インダクタ流
動体は20から80バールの間の圧力で静アスピレータ
に注入される。According to an embodiment of the present invention, the inductor fluid is injected into the static aspirator at a pressure between 20 and 80 bar.
【0021】本発明の実施形態によると、セルは、空気
漏れのない囲壁と、冷却する鋼鉄部品の負荷を収容す
る、前記囲壁内にある冷却チャンバと、冷却チャンバの
外部壁と密閉した囲壁の内部壁の間の冷却用ガスの循環
路上にある熱交換手段と、下部の壁が開いていて冷却用
ガスを排出する冷却チャンバの上部の壁に位置する複数
の静ガスアスピレータと、囲壁に包含されるガスの圧力
よりも大きい圧力のかかったインダクタガスダクト、を
含む。According to an embodiment of the invention, the cell comprises an air-tight enclosure, a cooling chamber in said enclosure for accommodating a load of steel parts to be cooled, and an outer wall of the cooling chamber and a closed enclosure. Heat exchange means on the circulation path of the cooling gas between the inner walls, a plurality of static gas aspirators located on the upper wall of the cooling chamber where the lower wall is open and discharges the cooling gas; An inductor gas duct under pressure greater than the pressure of the gas to be applied.
【0022】本発明の実施形態によると、セルはインダ
クタ流動体を静アスピレータに注入するためのコンプレ
ッサと組み合わせられる。According to an embodiment of the present invention, the cell is combined with a compressor for injecting the inductor fluid into the static aspirator.
【0023】本発明の実施形態によると、ガスは窒素、
水素、ヘリウムおよび空気の中から選択される。According to an embodiment of the present invention, the gas is nitrogen,
Selected from among hydrogen, helium and air.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】異なる図面において同じ要素につ
いては同じ符号を付すこととする。明白化のため、本発
明の理解に必要な硬化用セルの要素のみ、より一般的に
は熱処理の要素のみ図示し、これより説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The same reference numerals are used for the same elements in different drawings. For clarity, only those elements of the curing cell necessary for an understanding of the invention, and more generally only those of the heat treatment, are shown and described below.
【0025】本発明の特徴は、硬化用セル内で空気また
はガスを循環させる要素として、流量増加装置を使用す
る点である。流量増加装置は、比較的流量の少ない加速
ガスを供給する圧縮空気ソースと組み合わせられる。本
発明によると、所謂ベンチュリ効果流量増加装置が使用
され、この装置は、圧縮された空気によって周囲空気の
流量を増加することで知られている。この型の装置は静
アスピレータとしても知られている。A feature of the present invention is that a flow increasing device is used as an element for circulating air or gas in the curing cell. The flow intensifier is combined with a compressed air source that supplies a relatively low flow of accelerating gas. According to the invention, a so-called Venturi effect flow increasing device is used, which is known for increasing the flow of ambient air by means of compressed air. This type of device is also known as a static aspirator.
【0026】図3は本発明による冷却セルの実施例を示
す簡素な断面図である。FIG. 3 is a simplified sectional view showing an embodiment of the cooling cell according to the present invention.
【0027】ガスによる硬化用セル20はベース30に
よって支えられる空気漏れのない囲壁23を含み、冷却
される負荷2を収容する。負荷2は、例えば低い部分な
ど一つのサイドが開いたチャンバ24に導入される。チ
ャンバ24の開いた側の反対側には、少なくとも一つの
静アスピレータ26が備えられ、吸引するガスの吸気口
はチャンバ24の外側に設けられ、誘導されたガスの排
気口は処理される負荷2の方向に向けられている。処理
する容積が大量のときは、好ましくは複数の静アスピレ
ータが使用される。アスピレータ26は、空気コンプレ
ッサまたはガスコンプレッサ27から発生するダクト2
7´から流出する圧力のかかった空気またはガスを、作
動流動体として受け取る。コンプレッサ27は好ましく
は囲壁23の外部に位置する。セル20もまた従来構造
の熱交換装置9を含む。図示はしていないが、熱交換装
置9はガス状または液状の流動体を熱伝導性流動体とし
て使用し、囲壁23の外部に通じてこの熱伝導性流動体
を冷却する。The gas curing cell 20 includes an airtight enclosure 23 supported by a base 30 to accommodate the load 2 to be cooled. The load 2 is introduced into a chamber 24 which is open on one side, for example the lower part. On the opposite side of the open side of the chamber 24, at least one static aspirator 26 is provided, the inlet for the gas to be sucked is provided outside the chamber 24, and the outlet for the induced gas is provided for the load 2 to be treated. In the direction of. When processing large volumes, multiple static aspirators are preferably used. The aspirator 26 is provided with a duct 2 generated from an air compressor or a gas compressor 27.
The pressured air or gas flowing out of 7 'is received as working fluid. The compressor 27 is preferably located outside the enclosure 23. The cell 20 also includes the heat exchange device 9 having a conventional structure. Although not shown, the heat exchange device 9 uses a gaseous or liquid fluid as a heat conductive fluid and communicates with the outside of the enclosure 23 to cool the heat conductive fluid.
【0028】本発明による、セル20において、圧力の
かかった空気またはガスの流れは、静アスピレータ26
により行なわれ、静アスピレータ26はチャンバ24に
ガス流を注入する。このガス流はチャンバ24の開いた
下方部分を通ってチャンバより出て、熱交換装置9を通
って流量増加装置6によって元に戻される。In the cell 20 according to the present invention, a flow of air or gas under pressure is applied to a static aspirator 26.
The static aspirator 26 injects a gas flow into the chamber 24. This gas flow exits the chamber through the open lower part of the chamber 24 and is returned by the flow intensifier 6 through the heat exchanger 9.
【0029】図3に説明する実施例によると、制御され
た流動の通気孔28がさらに備えられ、該通気孔は、ダ
クト27´を通って囲壁23に注入され作動流動体とし
て使われる余分なガスを排気する機能を有する。According to the embodiment illustrated in FIG. 3, a controlled flow vent 28 is further provided, which is provided through a duct 27 'into the enclosure 23 for use as extra fluid used as working fluid. It has a function to exhaust gas.
【0030】図4は本発明による硬化用セルに使用でき
る圧縮空気静アスピレータを説明する簡素な断面図であ
る。ベンチュリノズルとも呼ばれるこのような静アスピ
レータは従来、中間圧力の低ガス流動をきわめて大きな
大気圧の流動に変換する機能を有している。本発明によ
ると、この静アスピレータは極めて高い圧力の低ガス流
動を、中間圧力の極めて大きなガス流動に変換するのに
使用される。FIG. 4 is a simple sectional view illustrating a compressed air aspirator which can be used in the curing cell according to the present invention. Such static aspirators, also referred to as Venturi nozzles, conventionally have the function of converting low pressure gas flows at intermediate pressures into very large atmospheric pressure flows. According to the invention, this static aspirator is used to convert a very high pressure low gas flow into a medium pressure very high gas flow.
【0031】このような装置は、インダクタ41によっ
て環状チャンバ42に導入される一次供給ガス流動を使
用する。チャンバ42は、環状スロット43によってベ
ンチュリノズルの吸気口の中へ開き、作動ガスは、加速
しながら表面効果によってベンチュリノズルの表面をた
どる。作動ガス流動はベンチュリノズルの溝45に大き
な沈下を生じ、その結果中央近くの吸気口の前にあるガ
スを中へ引き込む。誘導されたガス流動とインダクタガ
ス流動は末広ノズル46内で混ざり、高速でノズルの排
気口に放出される。末広ノズル46の排気口において、
アスピレータの外囲器47の外部のガスもまた放散され
る。インダクタ流動環状チャンバ42は末広ノズル46
の排気口周辺に付加の環状スロット48を含むことが可
能であり、流動現象をさらに加速することができる。静
流動増加装置によって、誘導された流動を得ることが可
能であり、この誘導された流動は、ベンチュリノズルの
吸気口のガス流動の5倍から30倍以上の速度を有す
る。Such a device uses a primary feed gas flow introduced into an annular chamber 42 by an inductor 41. The chamber 42 opens into the inlet of the Venturi nozzle by means of an annular slot 43 and the working gas follows the surface of the Venturi nozzle by means of surface effects while accelerating. The working gas flow causes a large sink in the groove 45 of the venturi nozzle, thereby drawing gas in front of the inlet near the center. The induced gas flow and the inductor gas flow mix in the divergent nozzle 46 and are discharged at high speed to the nozzle outlet. At the exhaust port of the divergent nozzle 46,
Gas outside the aspirator envelope 47 is also vented. The inductor flow annular chamber 42 has a divergent nozzle 46.
An additional annular slot 48 can be included around the exhaust port to further accelerate the flow phenomenon. With the aid of the static flow augmentation device, it is possible to obtain an induced flow, which has a speed that is 5 to 30 times higher than the gas flow at the inlet of the Venturi nozzle.
【0032】ベンチュリ効果ノズルまたは空気アスピレ
ータの動作原理および構造は既知であり、図4はその従
来の一例を示す図であるが、本発明によるセルにおいて
別の構造も使用可能である。Although the operating principle and structure of a Venturi effect nozzle or air aspirator are known, and FIG. 4 shows a conventional example thereof, other structures can be used in the cell according to the present invention.
【0033】硬化用セルの囲壁23はセルの外側と内側
の間の激しい圧力差に耐えられるよう設計されているの
で、鋼鉄部品硬化用セルにおいて静アスピレータを使用
することができる。従って、従来技術では静アスピレー
タを用いて、圧縮された空気により周囲空気の流動を加
速するのに対し、本発明では静アスピレータを用いて大
気圧よりも既に大きい圧力のセル内部のガス流動を加速
させ、インダクタ流動に対して極めて高いガス圧力を用
いる。Since the hardening cell enclosure 23 is designed to withstand severe pressure differences between the outside and inside of the cell, a static aspirator can be used in the steel part hardening cell. Therefore, in the prior art, the static aspirator is used to accelerate the flow of the surrounding air by the compressed air, whereas in the present invention, the static aspirator is used to accelerate the gas flow inside the cell at a pressure already higher than the atmospheric pressure. And use a very high gas pressure for the inductor flow.
【0034】本発明の別の特徴は、静アスピレータによ
って誘導されたガス流動体をリサイクルすることであ
る。事実、硬化用セルで使われるガスは通常空気ではな
く不活性ガスであり、好ましくは多量に消耗してはなら
ない。従って、アスピレータ26をセル内に封入し、閉
回路内のガス流動を形成することが提供される。Another feature of the present invention is to recycle the gas fluid induced by the static aspirator. In fact, the gas used in the curing cell is usually an inert gas, not air, and preferably should not be consumed in large quantities. Thus, it is provided to enclose the aspirator 26 in a cell and to create a gas flow in a closed circuit.
【0035】本発明の実施形態によると、20から80
バールの範囲の圧力で圧縮されたガスをインダクタ流動
として使用し、10から20バールの範囲の圧力で誘導
される流動が得られる。According to an embodiment of the present invention, 20 to 80
Gas compressed at a pressure in the range of bar is used as the inductor flow and a flow induced at a pressure in the range of 10 to 20 bar is obtained.
【0036】本発明の利点は、エンジンのスピードによ
って空気を流動させる代わりに、圧縮ガスソースと流量
増加装置を使用することである。従って、同じ冷却速度
に対してコンプレッサ27のエンジン回転は、従来技術
のタービンのエンジンよりも遅い回転でよい。流量増加
装置によってガス流動の点から見ておよそ5から15係
数のガス流動が、セルにおいて得ることができる。An advantage of the present invention is the use of a compressed gas source and a flow booster instead of flowing air with engine speed. Thus, for the same cooling rate, the engine speed of the compressor 27 may be slower than the engine of the prior art turbine. By means of the flow intensifier, a gas flow of approximately 5 to 15 coefficients in terms of gas flow can be obtained in the cell.
【0037】本発明の別の利点は、ほとんどの機械部品
(コンプレッサエンジン)を囲壁の外部へ移動すること
が可能な点であり、このことで、硬化用セル内の可動構
成要素への抑制が可能になるばかりではなく、与えられ
た空気流動に対する硬化用セルの容積の減少も可能とな
る。従って、本発明は誘発された利点によって、硬化用
セルでのガスの消耗を減少させることができる。Another advantage of the present invention is that most of the mechanical parts (compressor engine) can be moved outside the enclosure, thereby limiting the moving components in the curing cell. Not only is it possible, but also a reduction in the volume of the curing cell for a given air flow. Thus, the present invention can reduce the gas consumption in the curing cell by the induced advantages.
【0038】本発明は使用するどのようなガス流動体に
も適用する。いくつかの適用においては空気も使用可能
である。しかしながら、作動流動体またはインダクタ流
動体は、好ましくは囲壁内の周囲流動体と同じ性質を持
つ。The present invention applies to any gas fluid used. Air may also be used in some applications. However, the working or inductor fluid preferably has the same properties as the surrounding fluid in the enclosure.
【0039】また、セメンテーション囲壁23の周囲ガ
スの加速は、好ましくは交換装置9でガスが冷却された
後に実施される。従って、高温のガスよりも冷却された
ガスを加速することによって、システム出力が最適化さ
れる。しかしながら、他の実施形態では、チャンバ24
の排気口、つまり高温ガスが流出する排気口に流量増加
装置を搭載してもよい。The acceleration of the gas surrounding the cementation wall 23 is preferably carried out after the gas has been cooled by the exchanger 9. Thus, system output is optimized by accelerating the cooled gas over the hot gas. However, in other embodiments, the chamber 24
A flow increasing device may be mounted on the exhaust port of the above, that is, the exhaust port from which the hot gas flows out.
【0040】図5は本発明による硬化用セルの第二の実
施形態を示す図である。この実施形態において、セル2
3の中では図3に関して説明した要素と同じ要素を示し
ている。図5では、圧縮空気静アスピレータはより概略
的に示される。図3と図5における実施形態の違いは、
第二の実施形態では、通気孔28を通って排気されるガ
ス流動を再利用することが提供されることにある。この
ため、この二次流動はバッファ・リザーバ51を使用す
ることによってリサイクルされる。バッファ・リザーバ
51は、コンプレッサ57および必要であれば付加の熱
交換装置58を介して、通気孔28から流出するガス流
動体を収容する。付加の熱交換装置58は通気孔28を
通って排気される空気を冷却する。リザーバ51の排気
口は、ベンチュリノズル26にインダクタ流動体を供給
するダクト27´に接続されている。FIG. 5 is a view showing a second embodiment of the curing cell according to the present invention. In this embodiment, cell 2
3, the same elements as those described with reference to FIG. 3 are shown. In FIG. 5, the compressed air aspirator is shown more schematically. The difference between the embodiment in FIGS. 3 and 5 is that
In a second embodiment, it is provided to recycle the gas flow exhausted through the vent 28. Thus, this secondary flow is recycled by using the buffer reservoir 51. The buffer reservoir 51 contains gas fluid flowing out of the vent 28 via a compressor 57 and, if necessary, an additional heat exchange device 58. An additional heat exchange device 58 cools the air exhausted through the vent 28. The outlet of the reservoir 51 is connected to a duct 27 ′ that supplies the inductor fluid to the venturi nozzle 26.
【0041】図5の実施形態の利点は、使用するガスの
容積をさらに軽減できる点である。An advantage of the embodiment of FIG. 5 is that the volume of gas used can be further reduced.
【0042】硬化用セル内の静アスピレータ26の個数
は特に、セルの寸法と所望の冷却速度によって決定す
る。静アスピレータのサイズ合わせやその個数と配置に
関しては、上記に挙げられる機能的表示と与えられた硬
化用セルへの適用に基づけば、当業者の能力の範囲以内
である。特に本発明では、従来技術の硬化用セルをわず
かに修正することのみが要求される。極端なケースで
は、本発明は硬化用セルの熱交換ネットワークを修正し
なくても、囲壁の緊密度の維持を確保しつつタービンと
エンジンを静アスピレータに単に置き換えることによっ
て実施可能である。The number of static aspirators 26 in the curing cell is determined in particular by the dimensions of the cell and the desired cooling rate. The sizing of static aspirators and their number and arrangement are within the capabilities of those skilled in the art, based on the functional indications listed above and their application to a given curing cell. In particular, the present invention requires only minor modifications to prior art curing cells. In extreme cases, the present invention can be practiced by simply replacing the turbine and engine with static aspirators while maintaining the tightness of the enclosure without modifying the heat exchange network of the curing cell.
【0043】もちろん、本発明は当業者が容易に考え得
る様々な変更、修正、および改良が可能である。特に、
本発明は硬化専用セルに関連して説明してきたが、図1
に説明するような型の二重セルにも適用する。即ち二重
セルでは、セメンテーションまたは浸炭窒化熱処理が実
施される囲壁のまさにその中で、硬化が実施される。さ
らに、本発明の本質的特徴が尊重されていれば、実施例
として説明した静アスピレータとは別の静アスピレータ
も使用可能である。このアスピレータは作動ガスによっ
てセメンテーション囲壁の周囲ガスの加速を可能にす
る。使用可能な硬化用ガスの中では、窒素、ヘリウムや
水素のような中性ガスが挙げられる。Of course, the present invention is capable of various alterations, modifications, and improvements which will readily occur to those skilled in the art. In particular,
Although the present invention has been described in connection with a cell dedicated to curing, FIG.
This also applies to double cells of the type described in. That is, in a double cell, hardening is performed exactly within the enclosure where the cementation or carbonitriding heat treatment is performed. Furthermore, other static aspirators than those described as examples may be used, provided that the essential features of the invention are respected. This aspirator allows the working gas to accelerate the gas surrounding the cementation wall. Among the available curing gases are neutral gases such as nitrogen, helium and hydrogen.
【図1】本発明が適用する型の、従来技術による熱処理
セルの一例を説明する簡素な断面図である。FIG. 1 is a simplified cross-sectional view illustrating an example of a conventional heat treatment cell of the type to which the present invention is applied.
【図2】本発明が適用する型の、従来技術による硬化用
セルの一例を説明する簡素な断面図である。FIG. 2 is a simplified cross-sectional view illustrating an example of a conventional curing cell of the type to which the present invention is applied.
【図3】本発明による硬化用セルの第一の実施形態を示
す簡素な断面図である。FIG. 3 is a simple sectional view showing a first embodiment of a curing cell according to the present invention.
【図4】本発明の実施形態による硬化用セルの静アスピ
レータを説明する断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a static aspirator of a curing cell according to an embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第二の実施形態を説明する図3と同様
の断面図である。FIG. 5 is a sectional view similar to FIG. 3, illustrating a second embodiment of the present invention.
1 熱処理セル 1´ 硬化用セル 2 バッチ 3、23 囲壁 4、24 熱処理チャンバ 4´ 硬化チャンバ 5 熱要素 6 冷却タービン 7 エンジン 7´ シャフト 8 可動熱フラップ 9、58 熱交換装置 10、30 ベース 20 ガスを用いた硬化用セル 26 静アスピレータ 27、57 コンプレッサ 27´ ダクト 28 通気孔 41 インダクタ 42 環状チャンバ 43、48 環状スロット 44 吸気口 45 溝 46 末広ノズル 47 外囲器 51 バッファ・リザーバ Reference Signs List 1 heat treatment cell 1 'curing cell 2 batch 3, 23 surrounding wall 4, 24 heat treatment chamber 4' curing chamber 5 heat element 6 cooling turbine 7 engine 7 'shaft 8 movable heat flap 9, 58 heat exchange device 10, 30 base 20 gas Cell for curing 26 Static aspirator 27, 57 Compressor 27 'Duct 28 Vent 41 Inductor 42 Annular chamber 43, 48 Annular slot 44 Inlet 45 Groove 46 Divergent nozzle 47 Envelope 51 Buffer reservoir
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローラン ペリスィエ フランス国, 38430 サン ジャン ド ゥ ムワラン, ル ルウレ Fターム(参考) 4K028 AA01 AB06 4K034 AA07 CA05 GA12 4K061 AA01 BA02 CA08 4K063 AA05 AA15 BA02 CA03 CA06 DA04 DA26 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Laurent Perrisier, France, 38430 Saint-Jean ゥ Muwarin, Le Roule F-term (reference) 4K028 AA01 AB06 4K034 AA07 CA05 GA12 4K061 AA01 BA02 CA08 4K063 AA05 AA15 BA02 CA03 CA06 DA04 DA26
Claims (8)
によって鋼鉄部品を硬化させるセル(20)において、
該セルはガスを循環させるための少なくとも一つの静ア
スピレータを含み、静アスピレータの吸気口のガスの圧
力は大気圧よりも大きいことを特徴とする、硬化用セ
ル。1. A cell (20) for hardening a steel part by gas circulation in a closed enclosure (23),
A curing cell, characterized in that the cell comprises at least one static aspirator for circulating gas, the pressure of the gas at the inlet of the static aspirator being greater than atmospheric pressure.
動体として注入される二次空気流動を除き、囲壁(2
3)内のガスの循環が閉回路内で生じることを特徴とす
る、請求項1に記載の硬化用セル。2. Except for a secondary air flow injected into a static aspirator (26) as an inductor fluid, an enclosure (2) is provided.
3. The curing cell according to claim 1, wherein the circulation of the gas in 3) occurs in a closed circuit.
換手段(9)を通過することを特徴とする、請求項2に
記載の硬化用セル。3. The curing cell according to claim 2, wherein the closed-circuit gas circulation passes through a heat exchange means for thermal cooling.
サイクルするための手段(51、57、58)を含むこ
とを特徴とする、請求項2に記載の硬化用セル。4. The curing cell according to claim 2, wherein the cell comprises means (51, 57, 58) for recycling the secondary inductor gas flow.
の間の圧力で静アスピレータ(26)に注入されること
を特徴とする、請求項2に記載の硬化用セル。5. The curing cell according to claim 2, wherein the inductor fluid is injected into the static aspirator at a pressure between 20 and 80 bar.
にある冷却チャンバ(24)と、 冷却チャンバの外部壁と密閉した囲壁の内部壁の間の冷
却用ガスの循環路上にある熱交換手段(9)と、 下部の壁が開いていて冷却用ガスを排出する冷却チャン
バの上部の壁に位置する複数の静ガスアスピレータ(2
6)と、 囲壁に包含されるガスの圧力よりも大きい圧力のかかっ
たインダクタガスダクト(27´)、 を含むことを特徴とする、請求項1に記載の硬化用セ
ル。6. A cooling chamber (24) in said enclosure, said cell containing an air-tight enclosure (23), a load (2) of a steel part to be cooled, and an outer wall of the cooling chamber. A heat exchange means (9) on the circulation path of the cooling gas between the inner walls of the enclosed enclosure; and a plurality of static chambers located on the upper wall of the cooling chamber whose lower wall is open and discharges the cooling gas. Gas aspirator (2
The curing cell according to claim 1, characterized in that it comprises: 6); and an inductor gas duct (27 ') under a pressure higher than the pressure of the gas contained in the enclosure.
レータ(26)に注入するためのコンプレッサ(27、
57)と組み合わせられることを特徴とする、請求項6
に記載の硬化用セル。7. A compressor (27) for injecting the inductor fluid into a static aspirator (26).
57), characterized in that it is combined with (57).
The curing cell according to the above.
空気の中から選択されることを特徴とする、請求項1に
記載の硬化用セル。8. The curing cell according to claim 1, wherein the gas is selected from nitrogen, hydrogen, helium and air.
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