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Anordnung zum Kühlen des Drahtes in Ziehmaschinen
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Kühlen des Drahtes in Ziehmaschinen.
übliche Ziehmaschinen sind mehrstufig ausgebildet, so daß der zu verformende Draht
nacheinander eine Anzahl von Ziehsteinen passiert. Die zum Durchziehen und damit
für die Umformung benötigten Leistungen sind relativ hoch und bewirken eine unerwünschte
Erhitzung des gezogenen Drahtes. Die den Ziehsteinen nachgeordneten Ziehscheiben
haben daher auch die Aufgabe, den sie umschlingenden Draht zu kühlen. Insbesondere
in den letzten der Ziehstufen lassen sich jedoch die Wärmeübergänge, die für eine
wünschenswerte Kühlung erforderlich sind, der hohen Drahtgeschwindigkeit und damit
der geringen Verweilzeit des Drahtes auf den Kühlscheiben wegen nicht erzielen.
Man hat daher bereits vorgeschlagen, zwischen den Ziehstufen vorgesehene Umlenkrollen
zusätzlich zu kühlen. Derartige Umlenkrollen werden insbesondere-dann erforderlich,
wenn nach einem neueren Vorschlage eine Anzahl von jeweils unterschiedlichen Ziehstufen
zugehörenden Ziehscheiben axial übereinander angeordnet werden, da hier der Draht
nicht nur um seine Auflagebreite auf einer Ziehscheibe nach unten zurückzuführen
ist, sondern um die Gesamthöhe einer Anzahl von Ziehscheiben. Hierbei hat sich jedoch
gezeigt, daß die vermittels von Umlenkrollen zu erreichende Kühlung den gewünschten
Kühleffekt nicht zuläßt und der Draht mit einer unerwünscht hohen Temperatur bspw.
auf Spulen aufläuft. Hier kommt nicht nur der Bedienungsmann bei der Weiterverarbeitung,
bspw.
dem Abbinden von Spulen, deren Austausch oder dergleichen, mit Material unerwünscht
hoher Temperatur in Kontakt, die Drahtwindungen auf der Spule selbst unterliegen
beim Abkühlen infolge der Schrumpfwirkung unvorteilhaft hohen Spannungen, die auch
auf die Spulen, insbesondere deren Flanschen, übertragen werden, so daß diese vorzeitig
durch Eindrücken ihres Kernes oder Absprengen ihrer Flanschen unbrauchbar werden.
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Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, eine Anordnung für Drahtziehmaschinen
zu schaffen, welche den auslaufenden Draht wirkungsvoll auf unbedenkliche Temperaturen
abzukühlen vermag.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen einem der letzten Ziehsteine
nachgeordneten umlaufenden, eine Vielzahl schollender Drahtringe aufnehmenden Kühlzylinder.
Durch die Vielzahl der aufgenommenen Drahtringe werden eine hohe Kapazität des Kühlzylinders
und eine große Kontaktfläche des auf ihm aufliegenden Drahtes erreicht, so daß trotz
der am Ende einer Ziehmaschine auftretenden hohen Drahtgeschwindigkeiten bei geringen
Drahtdurchmessern relativ lange Verweilzeiten erreichtwerden, die eine ausreichende
Kühlung des Drahtes sichern.
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Hierbei kann ein solcher Kühlzylinder bspw. dem letzten Ziehstein
nach- und einem folgenden Spuler vorgeordnet sein; eine ausreichende Wirkung wird
jedenfalls aber auch dann erreicht, wenn der Kühl zylinder bspw. hinter dem vorletzten
Ziehstein vorgesehen ist und ihm ein weiterer Ziehstein folgt, da auch in diesem
Falle eine so weite Abkühlung des Drahtes erreicht werden kann, daß auch bei der
weiteren Aufheizung im folgenden Ziehstein der Draht mit erwünscht niedriger Temperatur
gespult werden kann.
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Zur Erzielung einer ausreichenden Kapazität des Kühlzylinders hat
es sich bewährt, seine Höhe seinen Durchmesser überschreiten
zu
lassen. Zur Anpassung an unterschiedliche Auflaufhöhen des aufgenommenen Drahtes
hat es sich bewährt, daß der Kühl zylinder einen mit einem Schollkonus ausgestatteten
Flansch aufweist, der axial verschiebbar und fixierbar ist.
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Zum sicheren Schollen bzw. axialen Weiterschieben dünner Drähte wurde
als wesentlich erkannt, den Mantel des Kühlzylinders in gleichförmiger Teilung im
wesentlichen achsparallele Ausnehmungen aufweisen zu lassen, in denen drehantreibbare
Förderspindeln vermittels von Lagern gehalten sind. Diese Förderspindeln weisen
mindestens eine schraubenlinienartig geführte Nut auf, deren Nutgrund innerhalb
des Umkreises des Kühlzylinders bleibt, und deren Gänge aus der Ausnehmung und damit
über den Umkreis hervortreten. Damit kann sich ein dünner, beim einfachen Schollen
Schwierigkeiten bietender Draht in die jeweils oben gebotene Nut einlegen, und durch
Drehen der Transportspindeln während des Drehens des Kühlzylinders wandert die jeweilige,
den Draht gabelartig umfassende Stelle der Nut in axialer Richtung weiter, vorzugsweise
nach unten. Als zweckmäßig zeigt es sich, die Förderspindeln synchron zum Umlauf
der Kühlscheibe zu betreiben. Bewährt hat sich hierbei ein Antrieb, der von einem
zentralen Sonnenrad abgeleitet wird. Hierbei kann mit einem stehenden Sonnenrad
gearbeitet werden, wenn mit konstantem Drahtvorschub gearbeitet werden soll. Es
ist aber auch möglich, das Sonnenrad antreibbar auszubilden, um unter Beibehaltung
der Förderspindeln deren Vorschubgeschwindigkeit zu verändern.
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Um eine feste Beziehung zum Umlauf der Trommel zu erhalten, kann der
Antrieb des Sonnenrades vom Umlauf der Trommel abgeleitet werden.
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Der Kühlungseffekt läßt sich auch bei der erzielten relativ langen
Verweilzeit und großen Kontaktfläche weiter steigern, indem der Mantel des Kühlzylinders
mit einer einen Kühlwasserdurchlauf aufweisenden Wasserkühlung ausgestattet ist.
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Zur Umstellung vom einfachen Schollbetrieb bei relativ dickem Draht
und der axialen Führung bei dünnem Draht sowie gegebenenfalls der bei der Zwangsführung
erreichten Vorschubgeschwindigkeit hat es sich als nachahmenswert gezeigt, die Förderspindeln
in den Ausnehmungen lösbar und/oder austauschbar zu lagern.
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Wie bereits erwähnt, hat es sich bewährt, den Kühl zylinder einem
folgenden Spuler oder aber dem letzten der Ziehsteine vorzuordnen, obwohl eine Vorordnung
auch vor vorhergehenden Ziehsteinen möglich ist und Kühlzylinder auch gegebenenfalls
mehrfach innerhalb der Ziehstufen eines Drahtes vorgesehen werden können.
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Dem Kühlzylinder können dessen Auflauf- und Ablaufhöhe anfahrende
Leitrollen vor- und/oder nachgeordnet sein; andererseits hat es sich bewährt, nach
Möglichkeit auf Umlenkrollen zu verzichten, da diese ihres durchweg geringeren Durchmessers
wegen dem Draht unerwünschte mechanische bleibende Durchbiegungsverformungen aufprägen.
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Erleichtert wird das Einführen eines neuen Drahtes, wenn der Kühlzylinder
mit einer Führungsnut, einer Führungsstange oder dergleichen zum Anklemmen des Drahtanfanges
ausgestattet ist.
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Bewährt hat es sich, den Kühlzylinder vom Antrieb der-vorhergehenden
Fertigscheibe aus anzutreiben; da der Antrieb der Kühlscheibe eine nur sehr geringe
Leistung erfordert, braucht der Antrieb der Fertigscheibe nicht höher als üblich
ausgelegt zu werden. Insbesondere bei der Anwendung der Förderspindeln hat es sich
bewährt, dem Kühlzylinder eine dessen Einlaufniveau fixierende Einlaufführung für
den auflaufenden Draht vorzuordnen.
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Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung
mit dieses
darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei: Figur 1 die teilweise aufgebrochene
Ansicht eines Kühlzylinders, und Figur 2 einen Schnitt durch den Kühl zylinder der
Fig. 1 entlang der Ebene II-II.
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In den Figuren ist ein auf einer Welle 1 gehaltener Kühlzylinder 2
gezeigt, der nach unten durch einen Flansch 3 und nach oben durch einen mit einem
Schollkonus 4 ausgestatteten Flansch 5 begrenzt ist. Der Flansch 5 ist höhenverschiebbar
ausgebildet und kann in unterschiedlichen Höhenstellungen durch Klemmvorrichtungen
oder Schrauben auf dem Kühlzylinder 2 fixiert werden.
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Der Mantel des Kühlzylinders weist in gleichmäßiger Teilung achsparallele,
nach innen gerichtete Ausnehmungen 6 auf, in denen vermittels von Lagern 7 Förderspindeln
8 drehbar gelagert sind. Wie der in Fig. 1 rechts oben bis zur Ausnehmung 6 hin
aufgebrochene Mantel des Kühlzylinders 2 zeigt, weisen die Förderspindeln 8 schraubenlinienartige
Gänge 9 auf, die über den den Kühl zylinder 2 umfassenden Umkreis hervorstehen,
während die zwischen den Gängen 9 gebildeten Nutgründe diesen Umkreis nicht erreichen.
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Gemäß Fig. 2 und der Aufbrechung des Flansches 3 der Fig. 1 sind die
unteren Enden der Förderspindeln 8 mit Zahnriemenscheiben 10 ausgestattet, die von
einem gemeinsamen Zahnriemen 11 umfaßt sind, so daß Drehungen einer der Förderspindeln
auf die andere übertragen werden. Die in der Fig. 2 unten dargestellte Förderspindel
8 ist weiterhin unterhalb der Zahnriemenscheibe 10 mit einem Stirnrad ausgestattet,
das über ein Zwischenrad 12 mit einem ortsfesten zentrischen, ein Lager der Welle
1 umschließenden Zahnkranz 13 kämmt. Die Anordnung
ist hierbei
so getroffen, daß die Förderspindeln 8 den Ausnehmungen 6 relativ leicht entnehmbar
sind. Dies kann erzielt werden, indem kurze, die Zahnriemenscheiben 10 sowie gegebenenfalls
das Stirnrad aufweisende kurze Wellen beidendig im Flansch 3 gelagert sind, wobei
die Wellen an ihrem oberen Ende ein Kupplungsstück aufweisen, auf das die unteren
Enden der Förderspindeln aufgesteckt werden können, während deren obere Enden mit
zugehörigen Lagern im oberen, zweckmäßig verbreiterten und vertieften Ende der Ausnehmungen
6 festspannbar sind.
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Bei einer derartigen Ausbildung kann die Kühltrommel in Richtung des
Pfeiles 14 der Fig. 2 angetrieben werden, wobei der Draht 15 in Höhe und Richtung
des Pfeiles 16 auf den Schollkonus 4 des oberen Flansches 5 aufläuft. Insbesondere
wenn -der Kühlzylinder 2 sich, gegebenenfalls erst von einer mittleren Höhe aus,
nach unten geringfügig konisch verjüngt, läßt sich der Kühlzylinder 2 in seiner
ganzen Höhe mit dem Draht so umwickeln, daß dieser in Höhe und Richtung des Pfeiles
17 vom Kühlzylinder 2 abgezogen werden kann. Entsprechend der Höhe des Zylinders
läßt sich hierbei eine Vielzahl von Drahtringen auf dem Kühlzylinder unterbringen,
so daß auch bei hoher Laufgeschwindigkeit des mit dem Kühlzylinder 2 umlaufenden
und auf diesem nach unten schollenden Drahtes eine lange Verweilzeit erreicht wird,
welche die gewünschte intensive und ausgiebige Kühlung auf für die Weiterverarbeitung
unbedenkliche Temperaturen sichert. Ein einfacher Aufbau und die Vermeidung von
bezüglich der Vorbiegung des Drahtes oft als nachteilig empfundenen Umlenkrollen
wird bspw. bei der vorgeschlagenen neuen Anordnung einer Ziehmaschine erreicht,
bei der eine Anzahl von Ziehscheiben koaxial übereinander angeordnet sind. Der Kühlzylinder
kann in seiner Höhe hierbei so bemsssen werden, daß der in Höhe des Pfeiles 16 von
der obersten der Ziehscheiben ablaufende Draht 15 direkt auf den Schollkonus 4 des
oberen Flansches 5 aufzulaufen vermag.
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Läuft der Draht dagegen von einem tieferen Niveau aus auf den Kühl
zylinder 2 auf, bspw. von der zweitobersten von koaxial übereinander angeordneten
Ziehscheiben in Höhe des Pfeiles 18, so kann der in der gezeigten Stellung durch
eine KlemmvorrichLung, durch Druckschrauben oder Wandungsbereiche sowohl des Flansches
5 als auch des Kühl zylinders 2 durchgreifende Schrauben fixierte obere Flansch
so weit nach unten verstellt und in der neuen Stellung fixiert werden, daß nunmehr
der in Höhe des Pfeiles 17 auflaufende Draht auf den Schollkonus 4 des Flansches
5 auf läuft.
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Der durch Schollen bewirkte axiale Vorschub der Drahtringe auf dem
Kühlzylinder 2 läßt sich zwar bei dickeren Drähten sichern, bei sehr dünnen Drähten
dagegen besteht die Gefahr des Festlegens und Übereinanderlegens des Drahtes, selbst
wenn das Eingangsniveau durch eine gesonderte Einlaufführung konstant gehalten wird.
In diesen Fällen werden vor dem Zuführen dünnen Drahtes die Förderspindeln 8 in
den Ausnehmungen 6 montiert. Wird nun nach Aufbringen des dünnen Drahtes der Kühlzylinder
in Richtung des Pfeiles 14 angetrieben, so wirkt sich dieser Antrieb auch auf die
Förderspindeln 8 aus: Mit dem Flansch 3 des Kühlzylinders 2 umläuft das im Flansch
gelagerte Zwischenrad 12 den als ortsfestes Sonnenrad vorgesehenen Zahnkranz 13
und wälzt sich in diesem in Richtung des Pfeiles 19 ab. Das Zwischenrad 12 treibt
das unter einer der Zahnriemenscheiben 10 vorgesehene Stirnrad an, und über den
Zahnriemen 11 nimmt diese Zahnriemenscheibe 10 die anderen im Sinne des Pfeiles
20 mit, so daß sich die Förderspindeln 8 jeweils im Sinne dieses Pfeils 20 innerhalb
ihrer Ausnehmungen 6 drehen und ihre aus den Ausnehmungen heraus vorstehenden Gänge
9 den jeweils zwischen ihnen umfaßten Draht aufgrund der schraubenlinienartigen
Führung der Gänge 9 nach unten weitertransportieren. Ein definiertes Einlegen auch
dünnen Drahtes definiert zwischen die Gänge 9 läßt sich leicht bspw. durch eine
vorgeordnete Einlaufführung erreichen Beim
Einsetzen der Förderspindeln
ist darauf zu achten, daß zweckmäßig Ausgangsstellungen -gewählt werden, in denen
die Gänge der einzelnen Förderspindeln jeweils ihrer Unterbringung in Winkelstellungen
des Kühl zylinders 2 entsprechenden Transportphasen stehen. Es ist hierbei möglich,
unterschiedliche vertikale Vorschubgeschwindigkeiten durch den Austausch von Förderspindeln
8 vorzusehen, deren Gänge 9 unterschiedliche Steigungen aufweisen. Andererseits
ist es auch möglich, anstelle eines ortsfesten Zahnkranzes 13 einen solchen vorzusehen,
der mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in oder entgegen der Drehrichtung des
Kühlzylinders 2 antreibbar ist: Hiermit wird eine Verringerung bzw. Erhöhung der
Antriebsgeschwindigkeit der Förderspindeln 8 erzielt, und beim Ableiten des Antriebes
eines solchen Zahnkranzes vom Drehantrieb des Kühlzylinders 2 läßt sich diese abweichende
Vorschubgeschwindigkeit auch beim Hochlaufen oder Auslaufen des Kühlzylinders aufrechterhalten.
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Dank seiner großen Oberfläche erlaubt bereits ein luftgekühlter Kühl
zylinder eine wirksame Reduzierung der Drahttemperatur. Bewährt hat es sich jedoch,
die Kühlwirkung durch Anwendung der an sich bekannten Wasserkühlung zu steigern,
wobei sowohl ein Durchlauf als auch ein Zwangsdurchlauf vorgesehen sein können.
Unter Umständen erweist es sich hierbei als zweckmäßig, den für die Förderspindeln
vorgesehenen, im Ausführungsbeispiel im unteren Flansch 3 untergebrachten Antrieb
in den oberen -Flansch zu verlegen, um die Kühlwasserzu-und -abfuhr von unten her
in die Kühltrommel einzubringen; gegebenenfalls kann in diesem Falle der Zahnkranz
13 von oben, bspw. vermittels eines Auslegers, gegen den Flansch 5 geschwenkt und
auf der Welle des Kühlzylinders 2 zentriert werden. Andererseits kann gegebenenfalls
auch die Kühlwasserzuwie auch die -abfuhr über von oben her eingebrachte Rohre bewirkt
werden.
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Der dargestellte Kühl zylinder läßt sich auch üblichen Ziehmaschinen
ohne Anwendung von Umlenkrollen nachordnen, wenn bspw. bei der Anordnung des nachgeordneten
Spulers die durch den Kühlzylinder bewirkte Höhendifferenz berücksichtigt wird oder
aber zwei Kühlzylinder, gegebenenfalls durch Ziehstufen voneinander getrennt, hintereinander
derart angeordnet sind, daß der Draht auf einem der Zylinder axial steigt und auf
dem anderen axial in der Geqenrichtung geführt wird.
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Die Anzahl der Nute und der in ihnen angeordneten Transportspindeln
kann weitgehend beliebig gewählt werden; als vorteilhaft hat es sich gezeigt, diese
in gleichförmiger Teilung unterzubringen, so daß bspw. bei drei Nuten diese um 1200,
bei vier Nuten diese um 900, bei fünf Nuten diese um 720 und bei sechs Nuten diese
um 600 gegeneinander versetzt angeordnet sind. Wesentlich ist hierbei nur, daß die
Anzahl der Förderspindeln ausreicht, um die Drahtringe durch deren Gänge sicher
und gleichmäßig vorzuschieben.
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Zur Belegung des Kühlzylinders mit einem neu eingezogenen Draht hat
es sich bewährt, am Mantel eine Führungsnut bzw.
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eine Führungsstange vorzusehen, an welche der von der vorhergehenden
Scheibe kommende Drahtanfang angeklemmt wird, so daß der Draht durch einfaches kraftbetriebenes
Drehen des Kühlzylinders in der erforderlichen Anzahl von Ringen auf diesen aufgebracht
wird und anschließend das unten angekommene freie Drahtende dem letzten Ziehsteinhalter,
dem folgenden Spuler oder dergleiche, zuführbar ist.
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Zweckmäßig läuft der Kühl zylinder mit der Geschwindigkeit der vorgeordneten
Ziehscheibe gegebenenfalls synchron mit dieser um. Es ist daher nicht erforderlich,
für den Kühlzylinder einen gesonderten Antrieb vorzusehen, dieser kann vielmehr
von dem
der vorhergehenden Ziehscheibe abgeleitet werden, ohne
daß deren Antriebsmotor stärker zu dimensionieren ist: Da der Kühl zylinder den
Draht ohne Ziehvorgänge transportiert, weist er auch nur einen sehr geringen Leistungsbedarf
auf.
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Die Erfindung ist nicht auf Kühlzylinder mit vertikal stehender Welle
beschränkt: Zum Beispiel bei überstarken Drähten haben sich schon des hohen Gewichtes
der Drahtringe wegen, deren Lage ggf. vom die Ziehmaschine Bedienenden zu korrigieren
ist, Kühlzylinder mit horizontal liegender Welle bewährt, und durck beliebig wählbare
Schrägstellungen der Welle lassen sich die Auflauf- und Ablaufpunkte des Drahtes
wählbar verlagern, so daß beispielsweise Umlenkrollen mit ihren Nachteilen eingespart
werden können.
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