DE69600287T2 - Aufwickelspule für eine Drahtziehmaschine - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Aufwickelspulen, insbesondere für Drahtziehmaschinen, die eine Fluidkühleinrichtung aufweisen.
• Beim Drahtziehen läuft der Draht üblicherweise durch eine Ziehdüse, wo sein Querschnitt durch plastische Verformung reduziert wird. Der Abziehvorgang wird durch eine Spule bewirkt, die unterhalb der Ziehdüse angeordnet ist, die durch Drehen eine bestimmte Anzahl von Windungen des Drahts auf sich selbst aufwickelt, im Falle von Mehrfachziehmaschinen wird dieser Vorgang mehrere Male aufeinanderfolgend wiederholt, wobei der Draht von der Spule zur nächsten Ziehdüse geführt wird und so weiter.
• Es ist bekannt, daß die zum Erzeugen der plastischen Verformung des Drahtes aufgewendete Energie in Wärme umgewandelt wird, die teilweise auf die Ziehdüse übertragen wird und zum größten Teil auf den Draht selbst.
• Bei diesen Bearbeitungsvorgängen stellt sich unausweichlich das Problem, Wärme aus dem Draht abzuführen, weil sich sonst die Struktureigenschaften des Drahtes verschlechtern, was erhebliche Konsequenzen für die Qualität des Endprodukts ergibt.
• Dieses Abführen wird durch einen Wärmeaustausch zwischen dem Draht und der Spule durchgeführt, und es ist offensichtlich, daß die übertragene Wärmemenge direkt proportional ist zur Anzahl der Windungen, die auf die Spule aufgewickelt sind, der Abzugsgeschwindigkeit und dem Temperaturunterschied zwischen der Spule und dem Draht.
• Um den Unterschied in der Temperatur zwischen der Spule und dem Draht zu erhöhen, ist es äußerst wichtig, die Spule zu kühlen, um die Wärmemenge zu erhöhen, die aus dem Draht abgeführt wird.
• Um dieses Problem zu lösen, werden derzeit verschiedene Lösungen vorgeschlagen, die ein Fluid, insbesondere Wasser als Wärmeaustauschermedium verwenden.
• Eine dieser Lösungen ist verbunden mit einer bestimmten Menge Wasser, die durch eine Düse zugeführt, mit der heißen Wand der Spule in Kontakt gebracht wird. Kreisförmige Elemente, die zur Spulenwand koaxial sind und innen liegen, drehen sich starr mit der Spule und bilden Zwischenräume, in denen Wasser mittels eines Systems von Zwangspassagen zwangsweise durchströmt und dann durch einen Auslaß austritt, der zentral zur Spulenwand angeordnet ist.
• Obwohl diese Lösung einfacher und effektiver ist als vorherige, hat sie noch verschiedene Nachteile; hauptsächlich sind dies: ungenügende Turbulenz des Fluids im allgemeinen und im besonderen die fast vollständige Stagnation des Kühlfluids gegen den unteren Teil der Spulenwand, wo der größte Bedarf für wirksame Kühlung vorhanden ist, da der untere Teil den heißesten Draht aufnimmt; wiederholte Wartung, bedingt durch das Ansammeln des Fluids am Boden der Zwischenräume; und ziemlich komplizierte Konstruktion und Zusammenbau im Hinblick auf die große Zahl an drehbaren Bauteilen.
• Außerdem weist bei dieser Lösung das Profil des unteren Teils der Spulenwand am Spulenträgerflansch einen dickeren Teil auf, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Draht und dem Fluid gerade an der Stelle behindert, an der, wie zuvor erwähnt, der heißeste Draht aufgewickelt wird.
• GB-A-651 708 offenbart eine Drahtaufwickelspule mit der Kombination von Merkmalen wie sie im Oberbegriff des beigefügten Anspruch 1 angegeben sind. GB-A-1146355, GB-A-1159590, US-A- 2262247, US-A-2712381, US-A-2241956, US-A-1390714, GB-A- 781011, SU-A-445489 und SU-A-939153 offenbaren weitere Beispiele von Drahtaufwickelspulen.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die oben genannten Nachteile zu eliminieren, indem eine Kühleinheit zur Verfügung gestellt wird, die in der Lage ist, zufriedenstellende Turbulenz im Fluid zu induzieren, während es mit dem Spulenkörper in Kontakt ist.
• Im Rahmen dieser Aufgabe ist ein besonderes Ziel der Erfindung, eine Einheit zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, den sogenannten "hot spot" zu kühlen, das heißt den Punkt, wo der erste Kontakt mit dem Draht auftritt.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Kühleinheit zur Verfügung zu stellen, die eine minimale Anzahl von rotierenden Teilen aufweist.
• Gemäß der Erfindung wird eine Aufnahmespule für eine Drahtziehmaschine zur Verfügung gestellt, wie sie in Anspruch 1 definiert ist. Die Unteransprüche 2 bis 8 betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
• Die besonderen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht ausschließlichen Ausführungsform einer Spule ersichtlich, die eine Fluidkühleinheit umfaßt, die nur als nicht einschränkendes Beispiel in den begleitenden Zeichnungen erläutert ist, worin: Figur 1 eine schematische axiale Schnittansicht der Spule mit der erfindungsgemäßen Kühleinheit darstellt;
• Figur 2 eine Draufsicht der Spule mit der erfindungsgemäßen Kühleinheit darstellt;
• Figur 3 eine axiale Schnittansicht eines Sektors darstellt;
• Figur 4 eine Schnittansicht entlang der Ebene IV-IV von Figur 3 darstellt;
• Figur 5 eine Außenseitenansicht eines der Sektoren darstellt.
• Mit Bezug zu den obigen Figuren umfaßt die Aufnahmespule für Drahtziehmaschinen, allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet: einen zylindrischen Körper 2, der um eine zentrale Achse 3 drehbar ist und mittels Lager 4 vom festen Rahmen 5 der Maschine getragen ist; eine Kammer 6, die im genannten Körper ausgebildet ist; und eine Spulenkühleinheit, die in der Kammer untergebracht ist.
• Die Kühleinheit ist durch mindestens einen kreisförmigen Sektor 10 aufgebildet, der zu der Achse 3 koaxial ist und mit dem festen Rahmen durch eine Kupplung verbunden ist, die zum Beispiel von der Art ist, die eine Schraube oder einen Bolzen 12 verwendet.
• Die Figuren 1 und 2 erläutern eine Ausführungsform der Erfindung, die zwei Sektoren in diametral gegenüberliegenden Positionen verwendet. Selbstverständlich können andere Ausführungsformen, die in der Figur nicht gezeigt sind, drei oder vier Sektoren umfassen.
• Mit Bezug zu den Figuren 3-5 wird die endgültige Form des Sektors dann weiter verfeinert, um der Fluiddynamik und den Anforderungen zum Zusammenbau besser zu entsprechen. Wie in Figur 4 gezeigt ist, ist beispielsweise das Profil der Oberfläche des Sektors an einem Ende mittels einer Ausnehmung 13 modifiziert, die seinen Abstand von der Oberfläche des zylindrischen Körpers 2 erhöht und, am anderen Ende, mittels eines V-förmigen Vorsprungs 14, der seinen Abstand von dem Körper verringert.
• Das Fluid wird mittels einer Düse 21, die im Bereich der Außenfläche des Sektors angeordnet ist, in die Kammer eingeführt.
• Eine Prallfläche 22 ist mit einem Flansch 16 verbunden, der im oberen Teil des Sektors 10 angeordnet ist und vor der Düse 21 angeordnet ist, um das Fluid, das nach unten und zum zylindrischen Körper 2 austritt, zurückzuleiten.
• Der zylindrische Körper 2 bildet eine Höhlung 18 auf der Innenfläche im Bereich des Flansches. In der Höhlung ist die untere Kante 18' zur Achse 3 näher als die innere Seitenfläche des Körpers 2.
• Bedingt durch die Rotation des Körpers bildet sich eine Hülle von Kühlfluid, in der Figur nicht gezeigt, die über die innere Seitenflche des Körpers fließt. Die auf diese Weise ausgebildete Fluidhülle wird durch die Kante 18' der zuvor beschriebenen Höhlung 18 gestützt.
• Die zur Spulenwand gerichtete Basis des Segments 17 weist eine hervorstehende Vorderkante 17' auf. Ihre Hauptaufgabe ist, das Wasser zu der Höhlung 18 zu leiten, ferner seine Turbulenz und daher seine Kühlkraft im sogenannten "hot spot" zu erhöhen.
• Die Höhlung 18 ermöglicht auf diese Weise, den Teil des Bauteils zu kühlen, der der stärksten Wärmebelastung ausgesetzt ist.
• Auf der Basis 17 sind zwei Schlitze 19 ausgebildet; mittels dieser Schlitze, wie erwähnt, ist der Sektor 10 am festen Rahmen 5 durch eine Dreh- oder Schraubkupplung 12 befestigt.
• Die Schlitze 19, die in eine radiale Richtung verlaufen, sind zum Zerlegen und Zusammenbauen des Sektors 10 wesentlich, da sie sein Zurückziehen oder Vorschieben erm£cglichen, wobei entsprechend die Vorderkante 17' in Bezug auf die Höhlung 18 herausgenommen oder eingeführt wird, und dementsprechend der Sektor 10 durch die Oberseite 20 der Spule herausgezogen oder eingeführt wird.
• Figur 1 zeigt einen Sektor, der in die Arbeitsposition eingeführt ist, und einen anderen in zurückgezogener Position.
• Es sind auf der Außenfläche 23 des Sektors 10 Rippen 24 vorgesehen, die in einer im wesentlichen spiralförmigen Anordnung entlang dieser Fläche verlaufen und mit der Fluidhülle in Wechselbeziehung stehen.
• Das Eindringen der Rippen 24 in das Fluid, das an der Wand haftet, erhöht die Turbulenz des Fluids und seine Bewegung entlang des zylindrischen Körpers 2 und erhöht daher den Wärmeaustausch. Um den Wärmeaustausch weiter zu erleichtern, weist die Innenfläche des Körpers 2 der Spule am Fluid Wellen auf, um seine Kontaktfläche zu vergrößern.
• Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht, mittels der Düse 21 eine bestimmte Menge an Fluid einzuführen, beispielsweise in Abhängigkeit einer Temperaturüberwachung des abgegebenen Fluids, um die Temperatur des Systems konstant zu halten.
• Das Fluid wird von der Kammer 6 mittels des Durchgangs 26 abgeführt.
• In der Praxis wurde beobachtet, daß die so beschriebene Erfindung es ermöglicht, eine Vorrichtung zum Kühlen von Aufnahmespulen für Ziehmaschinen zu erhalten, die außer daß sie eine beträchtliche Effektivität beim Kühlen und optimale Wärmeregelung sicherstellt, eine Struktur aufweist, die konstruktiv einfacher ist und im Unterschied zu herkömmlichen Geräten, in der Praxis keine Wartung erfordert.
• Die so vorgestellte Erfindung kann zahlreiche Modifikationen und Variationen erfahren, die alle im Rahmen des erfindenschen Konzepts liegen.
• Alle Details können ferner durch andere technisch äquivalente Elemente ersetzt sein.
• In der Praxis können die verwendeten Materialien sowie die jeweiligen Formen und Abmessungen gemäß den Erfordernissen gewählt sein.
• Wo in einem Anspruch genannte technische Merkmale von einem Bezugszeichen gefolgt sind, wurden diese Bezugszeichen nur zum Zwecke der verbesserten Verständlichkeit der Ansprüche eingefügt und dementsprechend besitzen solche Bezugszeichen keine einschränkende Wirkung auf die Interpretation eines Elements, das als Beispiel durch ein solches Bezugszeichen identifiziert ist.

Claims (8)

1. Aufwickeispule (1) für eine Drahtziehmaschine umfassend: einen zylindrischen Körper (2), der um eine zentrale Achse (3) drehbar ist und mittels Lager (4) durch den festen Rahmen (5) der Maschine getragen ist, und der einen unteren Teil mit einem vorstehenden Flansch aufweist; eine Kammer (6), die in dem Körper ausgebildet ist; und eine Spulenktihleinrichtung (10), die in der Kammer angeordnet ist; wobei die Kühleinrichtung umfaßt: mindestens einen kreisförmigen Sektor (10) der im Bereich der inneren Seitenfläche des Körpers angeordnet ist und mit dem festen Rahmen verbunden ist, der den zylindrischen Körper trägt, und mindestens eine Düse (21) zum Einführen eines Kühlfluids, die im Bereich der Außenfläche des Sektors angeordnet ist, so daß sie eine Hülle von Kühlfluid bildet, die über die innere Seitenfläche des Körpers fließt, wobei die Spule dadurch gekennzeichnet ist, daß der untere Teil des zylindrischen Körpers eine Höhlung (18) auf seiner Innenfläche am Flansch aufweist, in der Weise, daß die ausgebildete Hülle von Kühlfluid in die Höhlung fließt.

2. Aufwickelspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Antriebsmittel (24) umfaßt, die auf der Außenfläche des Sektors angeordnet sind und mit der Fluidhülle zusammenwirken.

3. Aufwickelspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel mindestens eine rippenartige Oberfläche (24) umfassen, die auf dem Sektor angeordnet und mit im wesentlichen spiralförmiger Anordnung entlang der Außenfläche des Sektors laufen.

4. Aufwickelspule nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse mit einem Kanal verbunden ist, der in dem Sektor angeordnet ist, und daß mindestens eine Prallfläche (22) vor der Düse angeordnet ist.

5. Aufwickelspule nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem kreisförmigen Sektor die untere Basis (17) eine Vorderkante (17') aufweist, die in die Höhlung hineinragt und mindestens teilweise in den durch die Höhlung begrenzten Raum eindringt.

6. Aufwickelspule nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Höhlung das Ende der unteren Kante (18') näher zur Achse gelegen ist als die innere Seitenfläche des Körpers, und daß die Kante den Bereich zur Ausbildung der Fluidhülle abgrenzt.

7. Aufwickeispule nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper an der Oberseite (20) der Spule eine Öffnung aufweist, durch die der Sektor zum Zusammenbau eingesetzt werden kann.

8. Aufwickelspule nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Basis des Sektors einen Flansch aufweist, der mit Schlitzen (19) zum radialen Positionieren des Sektors in Bezug auf die innere Seitenfläche aufweist.