Härtefass - achtung heiß!

pmg

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Hallo Zusammen,

nach einer langen Bauphase von ca. 6 Monaten ist das Härtefass fertig geworden. Die Idee stammt von Torsten Pohl, er hat mich mit seinem Härtefass auf die Idee gebracht. Das Fass habe ich zusammen mit einem Bekannten gebaut, der Glücklicherweise auch ein genialer Metallbauer ist. Deswegen "wir".

Zum Fass:
Ausgangsmaterial war ein 200 Liter Fass, auf das ich durch einen glücklichen Zufall gestoßen bin. Das Fass ist gute 85cm hoch und hat einen 60er Durchmesser - genug Platz also, um einen gescheiten Brennraum hineinzubauen!

Die Isolierung:
Isoliert ist der Brennraum von innen nach außen mit: Feuerfestem Beton, Keramikwolle und Steinwolle. Und Sie funktionert saugut! Der Ofen wird an der Außenseite nur Lauwarm, lediglich am Deckel direkt beim Ablustrohr wirds unangenehm, wenn man draufpatscht. Zusätzlich haben wir noch Verschlusstopfen gebaut, um das Abluftloch und das Brennerloch zu versiegeln. Mit diesen hält der Ofen die Wärme ewig. Ein Beispiel: von 800° auf noch 700° brauchts fast eine Stunde, und 20 Stunden später hat der Ofen immernoch 30-40° mehr als die Umgebung. 20cm Isolierung in jede Richtung eben ;)
Das ist fürs Weich- und Spannungsarmglühen perfekt. Hoffen wir mal, dass dadurch in Zukunft Härteverzug vermieden wird.

Der Brenner:
Das Ausgangsmaterial ist der Brenner von Peter Abel, allerdings haben wir ein neues Brennerohr aus V2A geschweißt. Der Brenner verjüngt sich zunächst von 36mm auf 24mm Innendurchmesser. Dadurch ist der Brenner auch bei sehr niedrigem Druck noch Rückbrennstabil: bis 0,2 Bar brennt er einwandfrei, erst bei noch weniger Druck fängt er das "flattern" an.
Der Brenner ist nicht fest im Fass verbaut, sondern im Fass ist ein Extrarohr, in das der Brenner gesteckt wird. So kann man den Brenner in Ruhe anzünden und dann ins Fass stecken.

Temperaturfühler:
Im Fass sind 2 Temperaturfühler eingebaut, einer weit unten, einer weit oben im Brennraum. So haben wir nicht nur die Temperatur an einem Punkt, sondern als Differenz über einen Großteil des Brennraums. Das Ziel ist natürlich, diese Differenz so klein wie möglich zu halten - das geht durch spielen mit Gasdruck und Luftzufuhr auch gut.

Wie funktionierts?

Die zu Härtenden Klingen werden in einem Korb aufgehängt. Damit die Klingen zentral (in der Vertikalen gesehen) aufgehängt werden können, wird ein 6er Gewinde an die Klingenenden angeschweißt. Darauf kann man Haltestangen verschiedener Länge schrauben, je nach Klingenlänge. Wir haben das mit Gewindestangen realisiert, weil sie sich mit einer Zange stabiler Greifen lassen als glattes Material. Gewinde in V2A scheiden, ich hatte ganz vergessen was für eine ********* das ist!

Sind wir zufrieden mit dem Ofen?

Und wie! Ich will immer mehr Klingen produzieren, um dem Ofen zu testen, alles andere am Messerbau interessiert momentan nicht ;)

Und gibts Probleme?
Ja, eines gibt es: Der Ofen ist zu gut isoliert! Der wichtige Temperaturbereich sind ja 800-850°. Und um da nicht drüberzuheizen, muss der Gasdruck bei 0,2 Bar und weniger gehalten werden. Sonst ist man ganz schnell jenseits der 900°. Und bei so wenig Druck verbrennt die Flamme nur im unteren Teil des Fasses, und dadurch entsteht ein für unseren Geschmack zu großes Temperaturgefälle von bis zu 50°. Wirklich perfekt ist die Wärmeverteilung bei ca. 0,4 Bar. Dann ist kaum ein Temperaturgefälle vorhanden bei richtiger Luftzufuhr (zwischen 0 und 10°, und das über eine Strecke von ca. 40cm!), und im Brennraum befindliche Teile erwärmen schön gleichmäßig. Das Problem an den 0,4 Bar: Da pendelt sich der Ofen bei ca. 930 Grad ein, also 100 Grad mehr als es sein sollte ;)
Die Lösung dafür wird sein, den Brennraumboden noch steiler zu modellieren, so dass die Flamme noch direkter nach oben geleitet wird, oder aber eine Düse mit kleinerem Durchmesser. Letzteres gefällt mir besser, aber nach über einer Stunde Googlen bin ich leider immer noch nicht auf passende Teile gestoßen. Ein Tipp eurerseits für den passenden Suchbegriff?

Jetzt aber das wichtigste: Bilder!
Bilder im Betrieb habe ich leider nicht gemacht, weil ich mit Härten beschäftigt war. Nächstes mal gibts Bilder vom glühenden Innenraum.

Bild 1: Der Ofen mit Brenner
Bild 2: Klingen unterschiedlicher Länge mit verschieden langen Aufhängestangen
Bild 3: 4 Klingen hängen im Korb
Bild 4: Kaum eine Temperaturdifferenz! (Leider wird er dann auch immer heißer, wenn man nicht akribisch aufpasst)
Bild 5: Bei 0,25 Bar und auch darunter brennt der Brenner stabil
Bild 6: Der Ofen im "Passivbetrieb": Das Brennerloch und das Abluftloch sind mit Stopfen verschlossen, die Temperatur fällt nur ganz langsam.

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Hey Philipp!

Mächtiger Ofen das und supersauber gebaut!

Der "Pferdefuß" der zu hohen Konstanttemperatur wird in der Tat die zu starke Isolation Deines Fasses sein, Torsten hat ja sein 60l Fass mit nur einer Lage Keramikfaser ausgekleidet, nach oben läßt sich die Temperatur ohnehin einfacher durch entsprechend höheren Gasdruck regeln.

Wegen der Düsengröße wirst Du bei dem von Dir verwendeten Brennerkopf kein Glück haben, Austauschdüsen zu bekommen,
mein "Abel"-Brenner hat übrigens eine 1mm Düse, was mir viel zu viel Gas in die Esse bläst und auch erst bei Drücken > 0,5bar zufriedenstellend läuft.
Alternativ kannst Du aber die Düse mit 5mm aufbohren und ein M6 Gewinde einschneiden, dann läßt sich der Brenner mit einer 0.6er Stromdüse, wie Du sie in jedem Baumarkt bei den Schweißgeräten findest, bestücken...

Schöne Grüße vom Bodensee!
Dom

PS: Auf Bilder während des Betriebs bin ich auch gespannt!
 
Hallo pmg
In dem Schmiedekurs wo ich war, hatte der Schmied auch ein Fass zum Härten. Dabei hat er eine PID-Regelung verbaut. Der Gasbrenner wird per Magnetventil von der Gaszufuhr unterbrochen wenn es zu heiss ist. Um wieder zu Zünden ist eine Pilotflame ständig am brennen.
Vielleicht ist das was für dich.
Sonst, cooles Ding, sowas ist vor allem super weil es viel schneller als ein Elektroofen auf Temperatur ist.

Gruess René
 
Härtefass - Achtung, heiß!

.....nach einer langen Bauphase von ca. 6 Monaten ist das Härtefass fertig geworden.......Und gibts Probleme?
Ja, eines gibt es: Der Ofen ist zu gut isoliert! Der wichtige Temperaturbereich sind ja 800-850°. Und um da nicht drüberzuheizen, muss der Gasdruck bei 0,2 Bar und weniger gehalten werden. Sonst ist man ganz schnell jenseits der 900°. Und bei so wenig Druck verbrennt die Flamme nur im unteren Teil des Fasses, und dadurch entsteht ein für unseren Geschmack zu großes Temperaturgefälle von bis zu 50°.....
Verstehe ich das richtig, dass der Ofen bei niedrigem Gasdruck UNTEN wärmer ist als OBEN?

Gruß

sanjuro
 
Hallo Zusammen,

ja, der Ofen hat Spaß gemacht zu bauen! Bis auf das Betonieren, diese Tätigkeit ist einfach nichts für mich. Ich hab noch ein paar Fotos vom Bau:

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Zu meinem Brenner"problem":
Ich will mir einen 2ten Brenner bauen, den jetzigen Brenner werde ich dann für meine ebenfalls fertige Esse verwenden. Finde bloß nirgendwo einen passenden Brenner mit einer 40mm "Haube".

@Sanjuro
Ja, der Brenner ist unten wärmer als oben, weil ja unten die Flamme verbrennt. Der Brennraum ist immerhin knapp 70cm hoch. Und bei einem gewissen Druck steigt die heiße Luft schnell genug nach oben und die Temperatur ist schön konstant.
Der Brenner geht ja relativ gerade in den Brennraum (nicht ganz, er zeigt leicht nach oben und zeigt auch nicht auf die Brennraummitte), aber im Boden ist eine Rampe, die die Flamme nach oben umleitet. Evtl. modelliere ich diese Rampe noch ein bisschen steiler, dann sollte die heiße Luft noch schneller nach oben strömen. Ein bisschen will ich sowieso noch modellieren, damit die heiße Luft stärker spiralförmig aufsteigt. Bei meiner Gasesse funktioniert das perfekt, bei dem Härteofen steigt mir die heiße Luft noch etwas zu gerade nach oben.
 
Hallo,

Der Ofen gefällt mir auch richtig gut. Brauch auch unbedingt einen Härteofen und das gibt mir noch ein paar mehr Ideen.

Eine Frage hätte ich. Woher hast du den Druckminderer? Find nirgendwo einen der unter 0,35 bar geht.

Gruß Tim
 
Glückwunsch zum Nachbau und im detail verbessertem Ofen.

Sauber gemacht!!!

Das überhitzen ist in der Tag eine frage der Isolierug aber das macht nix, das bekommst du mit einem wenig Leistungfähigerem Brenner sicher in den Griff!!! Feintuning halt.

Ich bin da in der Tat den weg gegangen das die Isolierung gerade so reicht um die Wunschtemperatur zu ereichen mehr Feuer geht ja immer.
Hat wie du richtig erkannt hast, hat das halt den Nachteil das er etwas schneller auskühlt beim weichglühen.

Was mir weniger gefällt ist das mit dem Gerwindeanschweißen das wäre mir zuviel gedöns pro Klinge, lässt sich das vielleich umrüsten auf irgendwas mit Klemmfunktion, aber das ist nur mein persönlicher Geschmack.


Tschua Torsten der sich über den erfolgreichen Nachbau richtig freut!!!
 
Härtefass - Achtung, heiß!

......Ja, der Brenner ist unten wärmer als oben, weil ja unten die Flamme (ver)brennt. Der Brennraum ist immerhin knapp 70cm hoch. Und bei einem gewissen Druck steigt die heiße Luft schnell genug nach oben und die Temperatur ist schön konstant.
Der Brenner geht ja relativ gerade in den Brennraum (nicht ganz, er zeigt leicht nach oben und zeigt auch nicht auf die Brennraummitte), aber im Boden ist eine Rampe, die die Flamme nach oben umleitet. Evtl. modelliere ich diese Rampe noch ein bisschen steiler, dann sollte die heiße Luft noch schneller nach oben strömen. Ein bisschen will ich sowieso noch modellieren, damit die heiße Luft stärker spiralförmig aufsteigt......
Im ersten zitierten Satz von Dir sollte es vermutlich heißen:....der Ofen ist unten heißer als oben....

Bei der Behandlung von Krankheiten ist eine gute Diagnose der erste und wichtigste Schritt. In Eurem Fall muss überlegt werden, welche Parameter ungünstig sind und wie man sie verändern kann (Therapie), um einen besseren Temperaturausgleich zu erhalten.

Eine gute Wärmedämmung (nicht Isolierung!) ist zunächst in ökonomischer wie ökologischer Hinsicht positiv zu sehen und sollte nicht primär für den Mangel verantwortlich gemacht werden, wenn das Gesamtkonzept überhaupt umsetzbar ist. Dieses enthält aber ein Problem, das die Form betrifft (geringer Durchmesser und relativ große Höhe sind ungünstig bei Konvektionsöfen, aber günstig für Infrarot-Heizung). Da die Form aber so gebraucht wird und nun so vorliegt, muss man wohl an der Gasdynamik des Ofens arbeiten - das sage ich mit aller Vorsicht, die man bei Ferndiagnosen walten lassen sollte! Brenner unten - Abzug oben - das führt, allgemein betrachtet, bei wenigen Strömungshindernissen zu starker Konvektion und damit zu einem schlechten Temperaturausgleich, der bei geringem Druck so wie bei Dir (unten warm, oben kühler) ausfallen und bei vollem Druck auch in das Gegenteil umschlagen kann! Du hast ja schon ein Prallstück eingebaut, was bei bestimmten Druckverhältnissen sicher seine Wirkung tut.

Falls Du noch etwas ändern kannst oder willst, hätte ich den Vorschlag, den Brenner in Bezug auf den Ofeninnenraum so zu positionieren, dass die Flame tangential eintritt. Es entsteht dadurch im Idealfall eine Rotation der heißen Gase mit längerem Weg im Ofen und dadurch verlangsamtem Aufstieg. Ein besserer Temperaturausgleich (im Fall von zuviel Wärme oben) sollte das Resultat sein. So ein System funktioniert natürlich umso besser, je höher die Gasgeschwindigkeit und je kürzer der vertikale Weg ist.

Ansonsten muss man die physikalischen Grundfunktionen berücksichtigen: bei geringem Gasdruck sollte sich für einen besseren Ausgleich natürlich auch der Gasabzug in seinem Querschnitt verändern lassen (wenn das bei Dir nicht schon berücksichtigt wurde).

Eine Veränderung der Düsenbestückung ist in den Auswirkungen nicht vorhersagbar und wirkt sich häufig auf die Regelbarkeit des Brenners in unterschiedlichen Druckbereichen aus. Da müsste man dann mit verschiedenen Parametern experimentieren, um zu einem stabilen Flammenbild im gesamten Druckspektrum zu kommen.

Ansonsten sieht der Ofen ungemein professionell gemacht aus. Ich bin zuversichtlich, dass Du die Funktion noch verbessern kannst.

Gruß

sanjuro
 
Hi Sanjuro,

der Brenner geht schon ziemlich tangential in den Brennraum, allerdings nicht ganz. Da haben wir leider ein wenig geschlafen beim einbauen, bei der Gasesse ists wirklich perfekt. Da macht die Flamme 2 volle Umdrehungen, bevor Sie denn Brennraum verlässt.

Ich werde nochmal ein wenig an der Rampe im Ofenboden modellieren, um die Flamme etwas mehr zu verwirbeln.

Aber: Das Hauptproblem ist der zu leistungsstarke Brenner/die zu Gute Isolierung. Wenn ich den jetzigen Brenner so einstelle, dass es nicht zu heiß wird (unter 0,2 Bar), ist die Konvektion zu gering. Ist die Konvektion gut, ist der Ofen zu heiß. Deswegen ist die beste Lösung die mir einfällt, einen Brenner mit weniger Leistung einzubauen. Dadurch müsste bei gleicher Heizleistung die Konvektion höher ausfallen. Dann werd ich mich mal fleißig in den Brennerbau einlesen ;)
Wie gesagt, bei 0,4 Bar funktioniert der Ofen perfekt. Die Temperraturverteilung im Ofen ist sehr gleichmäßig, und auch ein Probestab hat sich sehr gleichmäßig erhitzt. Ich will also die Konvektion von 0,4 Bar bei der Wärmeleistung von 0,2 Bar.

Und es ist ja nicht so, dass der Ofen nicht funktionieren würde! Es ist bloß sehr schwierig, die Temperatur bei so niedrigem Brennerdruck gut zu führen, weil der Ofen schnell zu heiß wird und die Temperturverteilung nicht ganz gleichmäßíg ist. 4 Klingen habe ich damit aber erfolgreich gehärtet, in den nächsten Tagen erhalten sie eine professionelle Härteprüfung.

Grüße
Philipp
 
Last edited:
Härtefass - Achtung, heiß!

....... in den nächsten Tagen erhalten Sie eine professionelle Härteprüfung.......
Du kannst 'Du' zu mir sagen.....

Mich interessiert noch, ob Du meinen Vorschlag mal getestet hast, den Querschnitt der Abgasöffnung nach Bedarf zu verkleinern (z.B. mit einem Stück Schamotteplatte). Davon verspreche ich mir einiges. Vermutlich könnte auch eine kleinere Düse Abhilfe bringen, falls Du die höheren Temperaturbereiche gar nicht benötigst - Du willst ja keine Keramik brennen!

Nach wie vor bin ich der Meinung, dass eine gute Wärmedämmung (nicht 'Isolierung') kein prinzipieller Fehler sein kann, von daher ist der Ofen nicht falsch konzipiert. Sollten sich die Probleme mit der Wärmeverteilung bei dieser schlanken, hohen Form als nicht lösbar mit der derzeitigen Brennerbestückung herausstellen, hast Du immer noch die Möglichkeit, zwei kleine Brenner in unterschiedlichen Höhen gegenüber liegend tangential einzubauen.

Viel Erfolg!

Gruß

sanjuro
 
AW: Härtefass - Achtung, heiß!

Sie = Die Klingen, die ich gehärtet habe ;)
Ist doch keine persönliche Anrede, sondern ein weibl. Plural, und der wird klein geschrieben. Ähnlich wie bei .....Da macht die Flamme 2 volle Umdrehungen, bevor Sie den(n) Brennraum verlässt......(da ist es ein weiblicher Singular, auch keine Anrede, also auch klein). Das war aber nur zum besseren Verständnis der Texte.

Hast Du denn den Abzug mal teilweise abgedeckt? Es ist ja einleuchtend, dass bei geringer Leistung und großer Abgasöffnung die Energie den Ofen eilends verlässt! Bevor Du Dich an aufwändigere Umbaumaßnahmen machst, solltest Du das wenigstens mal probieren - in Keramikbrennöfen klappt das jedenfalls!

Gruß

sanjuro
 
Ja, Rechtschreibfehler gibts, und manchmal führen sie - wie in diesem Fall - zu lustigen Missverständnissen.

Die Abzugsöffnung teilweise abzudecken werde ich probieren, so bald ich Zeit habe. Danke für den Tipp, ich berichte dann hier die Ergebnisse.

p.s.: Was ist eigentlich an "Isolierung" falsch?
 
Härtefass - Achtung, heiß!

......p.s.: Was ist eigentlich an "Isolierung" falsch?
Der Zusammenhang. Isolierung bezieht sich auf den Elektro-Bereich, wenn man es nicht im Sinne von 'vereinzeln' oder 'von seiner Umgebung abtrennen' gebraucht.

Populär ausgedrückt, kann man mit einer Wärmedämmung versuchen, die Wärme am Ort ihrer Entstehung eine Weile 'festzuhalten' und das Entweichen zu verlangsamen. Dabei geht es primär um Infrarotstrahlung und in unserem Fall auch etwas um die erwärmte Luft. Beides lässt sich selbst mit geeigneten Materialien nur 'eindämmen' bzw. verlangsamen, aber nicht verhindern. Aber wie wir wissen, geht Energie ja nicht verloren....

Gruß

sanjuro
 
Hi

Schöner Ofen ist das, sehr professionell gerade für große Klingen.

Ein Vorschlag bei zu hoher Temperatur: stell die Flamme etwas "fetter" ein, d.h. mach die Luftzufuhr etwas zu. Eine gelbe Flamme ist deutlich "kühler" als eine "blaue" und wirkt zudem der Entkohlung/Verzunderung entgegen.

Vieleicht hilfts

Gruß Thomas
 
Ich denke auch dass du mit einer Regulierung in der Abzugsöffnung deinem Ziel näher kommst.
Man regelt dadurch ja direkt die Konvektion der heißen Gase.
Bei vollständig offenem Abzug zieht oben zuviel Wärme durch den "Schornstein", bei geschlossener Öffnung entsteht kein Sog nach oben und die Wärme staut sich unten.
Mit einer Ofenrohr-Drosselklappe müsste sich da doch ein Gleichgewicht einstellen lassen.

Ciao Sven
 
Hi Thomas,

um auf die 800-830° zu kommen habe ich die Flamme schon sehr "fett" eingestellt, trotzdem heizt der Ofen noch fast zu viel ;)
 
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