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Die
Erfindung betrifft ein Ofensystem, insbesondere einen Rollenherdofensystem,
zur konvektiven thermischen Behandlung von metallischem Gut umfassend
einen Ofen mit wenigstens einer Behandlungseinheit, wobei die Behandlungseinheit
einen längs
durch die Behandlungseinheit verlaufenden Behandlungstunnel aufweist,
durch welchen das zu behandelnde metallische Gut transportiert wird,
wobei das metallische Gut in dem Behandlungstunnel mit einem von
wenigstens einer Ventilatoreinheit erzeugten Gasstrom beaufschlagbar
ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Transporteinheit für das Ofensystem.
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Ofensysteme
der eingangs genannten Art sind aus der Praxis in vielfacher Ausführung seit
langem bekannt. Ein wichtiges Kriterium bei der Auslegung solcher
Ofensysteme ist es, diese für
Bauteile unterschiedlichster Geometrien nutzbar zu machen und mit
einem hohen Materialdurchsatz, d. h. möglichst kosteneffizient betreiben
zu können.
Für einen hohen
Durchsatz an thermisch zu behandelndem Material bedarf es zunächst eines
großen
nutzbaren Ofenquerschnitts, so dass sowohl großvolumige Bauteile als auch
eine große
Zahl kleinerer Bauteile gleichzeitig in dem Ofensystem behandelt
werden können.
Bei Konvektionsöfen
ergibt sich hierbei regelmäßig das
Problem, dass sich gleichmäßige Behandlungsbedingungen über den
gesamten Ofenquerschnitt bei großen Ofenquerschnitten nur in
unbefriedigender Weise erreichen lassen. Dies führt regelmäßig dazu, dass Bauteile, die
bodennah über durch
den Ofen transportiert werden, ein anderes Behandlungsergebnis aufweisen
als solche, die in größerer Höhe durch
den Behandlungstunnel des Ofensystems geführt werden. Derart unterschiedliche
Behandlungsergebnisse senken die Produktqualität insgesamt, was zu zusätzlichen
Kosten infolge teilweise erforderlicher Nachbearbeitung führen kann.
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Hiervon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ofensystem
der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich für die thermische
Behandlung großvolumiger
Bauteile ebenso wie einer Vielzahl gleichzeitig durch den Behandlungstunnel
geführter
kleinerer Bauteile eignet und derart aufgebaut ist, dass das durch
den Behandlungstunnel des Ofensystems transportierte Gut mit hoher
und zeitlich wie räumlich
gleichmäßiger Bearbeitungsqualität sowie
hoher Durchsatzleistung behandelt werden kann. Ferner soll das Ofensystem dabei
möglichst
einfach aufgebaut sein, so dass mit dem Aufbau eines solchen Ofensystems
nur vergleichsweise geringe Investitionskosten verbunden sind.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Ofensystem gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass die wenigstens eine
Ventilatoreinheit an einer Längsseite
der Behandlungseinheit als Ausblasseite angeordnet ist und in ein
in Transportrichtung des metallischen Gutes gesehen den Tunnelquerschnitt
umgebendes, U-förmiges
Strömungskanalsystem
ausbläst,
so dass der Gasstrom auf der der Ausblasseite gegenüber liegenden
Längsseite
als Einströmseite
in den Behandlungstunnel eintritt.
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Erfindungsgemäß weist
die Behandlungseinheit des erfindungsgemäßen Ofensystems ein U-förmiges Srömungskanalsystem
auf. Dabei ist das U-förmige
Strömungskanalsystem
in der Regel derart ausgerichtet, dass die beiden Schenkel des "U" vertikal stehen, wobei in einem Schenkel
die Ventilatoreinheit angeordnet ist (Ausblasseite) und der von der
Ventilatoreinheit beschleunigte Gasstrom zunächst in die horizontale Richtung
umgelenkt wird, wobei er den die beiden Schenkel verbindenden Kanalabschnitt
des Strömungskanalsystems
durchströmt
und über
das zu behandelnde Gut hinweggeführt
wird. Anschließend
strömt
er nach einer weiteren ca. 90°-Umlenkung
in den der Ventilatoreinheit gegenüberliegenden U-Schenkel (Einströmseite)
ein und von dort in den Behandlungstunnel, wo er das durch den Behandlungstunnel
hindurch transportierte metallische Gut gleichmäßig beaufschlagt und je nach
Funktion der Behandlungseinheit erwärmt oder abkühlt.
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Neben
der vorstehend beschriebenen Anordnung des U-förmigen Strömungskanalsystems innerhalb
der Behandlungseinheit des Ofens ist es selbstverständlich auch
möglich,
das Strömungskanalsystem
derart auszurichten, dass das Behandlungsgas von der Ausblasseite über einen
unterhalb des Behandlungstunnels angeordneten, horizontalen Kanalabschnitt
in den der Ausblasseite gegenüberliegenden
einströmseitigen
U-Schenkel und von
dort in den Behandlungstunnel einströmt. Schließlich ist auch denkbar, dass
die beiden U-Schenkel horizontal oberhalb und unterhalb des zu behandelnden
Gutes angeordnet sind, so dass das Behandlungsgas von oben oder
von unten in den Behandlungstunnel einströmt.
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Durch
den Einsatz des U-förmigen
Strömungskanalsystems
ist das Ofensystem insgesamt einfach konstruiert und somit zu vergleichsweise
geringen Kosten realisierbar. Ferner ermöglicht die U-Form sehr große Behandlungstunnelquerschnitte, so
dass großvolumige
Bauteile ebenso wie eine große
Anzahl kleinerer Bauteile durch den Behandlungstunnel transportiert
werden können,
wobei sie jeweils über
den gesamten Tunnelquerschnitt gleichmäßig mit dem Behandlungsgas
beaufschlagt werden, was zu der gewünschten einheitlichen Bearbeitungsqualität führt.
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Nach
einer ersten vorteilhaften Lehre der Erfindung ist die wenigstens
eine Ventilatoreinheit als Radialventilator ausgebildet. Hierdurch
kann die Ventilatoreinheit platzsparend in einem U-Schenkel des Strömungskanalsystems
angeordnet werden, so dass der nutzbare Behandlungstunnelquerschnitt nicht
wesentlich durch die Ventilatoreinheit eingeschränkt wird. Radialventilatoren
sind darüber
hinaus technisch ausgereift und ermöglichen die Erzeugung eines
sehr hohen Volumenstroms, was den Betrieb des erfindungsgemäßen Ofensystems
mit noch weiter gesteigerter Durchsatzleistung ermöglicht.
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Nach
einer weitergehenden Lehre der Erfindung ist der Ansaugstutzen des
Radialventilators in die ventilatorseitige Längswand des Behandlungstunnels
integriert. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit einer weiteren Platzeinsparung
für den Radialventilator,
wobei ein Umwälzbetrieb
mit sehr hohem Volumenstrom in der Behandlungseinheit durch direktes
Ansaugen des Gases aus dem Behandlungstunnel problemlos möglich ist.
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Vorzugsweise
umfasst der einströmseitige U-Schenkel
des Strömungskanalsystems
eine Mehrzahl von Öffnungen, über die
der Gasstrom in den Behandlungstunnel einströmt. Eine besonders gleichmäßige Strömung durch
den Behandlungstunnel und somit eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung
wird dann erreicht, wenn die Öffnungen über die
gesamte Länge
des U-Schenkels verteilt sind. Eine besonders gleichmäßige Gasströmung im
Behandlungstunnel über
dessen gesamte Länge
wird zudem dadurch erreicht, dass die Öffnungen schlitzförmig ausgebildet
sind, wobei sich die Schlitze über
die gesamte Länge
des Behandlungstunnels erstrecken. Um eine möglichst verwirbelungsfreie
Umleitung des Gasstroms aus dem einströmseitigen U-Schenkel in den
Behandlungstunnel zu gewährleisten,
kann ferner vorgesehen sein, dass die schlitzförmigen Öffnungen durch Leitbleche voneinander
getrennt sind, wobei die Leitbleche einen gekrümmten Querschnitt aufweisen.
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Eine
weitere Verbesserung einer gleichmäßigen Gaseinströmung in
den Behandlungstunnel aus dem einströmseitigen U-Schenkel des Strömungskanalsystems
wird zudem dadurch erreicht, dass der einströmseitige Schenkel einen sich
zum Schenkelende hin verkleinernden Querschnitt aufweist.
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Die
Behandlungseinheit des Ofens kann, wie bereits erwähnt, der
Erwärmung
oder der Abkühlung des
durch sie hindurch transportierten metallischen Gutes dienen. Ist
die Behandlungseinheit als Erwärmungseinheit
ausgebildet, so ist bevorzugt vorgesehen, dass innerhalb des Strömungskanalsystems wenigstens
eine Heizeinrichtung angeordnet ist. Bevorzugt ist diese in dem
die beiden Schenkel verbindenden Kanalabschnitt des U-förmigen Strömungskanalsystems
angeordnet und beispielsweise als Strahlrohr, insbesondere Mantelstrahlrohr,
ausgebildet. Wie Messungen der Anmelderin gezeigt haben, entfalten
die in der Schlaufe des P-förmigen
Strahlrohrs zirkulierenden Rauchgase eine derartige Impulswirkung,
dass ungefähr
das Vierfache des durch den das Strahlrohr befeuernden Brenner produzierten
Rauchgasvolumenstroms in der Schlaufe des P-förmigen Strahlrohrs zirkuliert,
was zu einer besonders homogenen Erwärmung der Strahlrohrwandung und
damit zu einer homogenen Erwärmung
des das Strahlrohr umströmenden
Gasstromes führt.
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Die
Behandlungseinheit des erfindungsgemäßen Ofensystems kann ebenso
als Kühleinheit ausgebildet
sein, wobei hierbei innerhalb des Strömungskanalsystems wenigstens
eine Kühleinrichtung
vorgesehen ist. Diese kann zweckmäßigerweise als wassergekühlter Wärmetauscher
ausgebildet sein.
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Der
Ofen kann als Rollenherdofen ausgebildet sein, wobei in der Behandlungseinheit
ein Rollengang zum Transport des zu behandelnden Gutes durch die
Behandlungseinheit vorgesehen ist. Die Behandlung des metallischen
Gutes in der Behandlungseinheit erfolgt vorzugsweise unter Schutzgasatmosphäre (beispielsweise
N2), um eine Oxidation der Oberfläche des
metallischen Gutes zu verhindern. Hierzu ist es entsprechend erforderlich,
ein Eindringen der Umgebungsluft in die Behandlungseinheit zu verhindern.
Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass vor dem Eingang
des Behandlungstunnels und hinter seinem Ausgang jeweils eine Vakuumkammer
zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Schutzgasatmosphäre im Behandlungstunnel angeordnet
ist. In der ofeneingangsseitig angeordneten Vakuumkammer wird, sobald
das zu behandelnde Gut in die Vakuumkammer eingeschleust und die Vakuumkammer
gasdicht verschlossen ist, die Umgebungsluft abgesaugt bis ein Restdruck
von < 2 mbar in
der Vakuumkammer vorherrscht. Sodann wird die Vakuumkammer mit Schutzgas
gefüllt
und zum Behandlungstunnel, in welchem ebenfalls eine Schutzgasatmosphäre vorliegt,
hin geöffnet.
Bei der ausgangsseitigen Vakuumkammer erfolgt dies durch entsprechendes
Absaugen der Schutzgasatmosphäre
und Einleiten von Umgebungsluft, nachdem die Verbindung zwischen
der Vakuumkammer und dem Behandlungstunnel durch eine entsprechende
gasdichte Ofentür
getrennt wurde.
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Bevorzugt
ist zwischen den Vakuumkammern und dem Eingang bzw. Ausgang des
Behandlungstunnels jeweils ein Behandlungsvorraum angeordnet, welcher
als Zwischenspeicher für
das zu behandelnde metallische Gut fungiert. Durch Einsatz solcher
räumlicher
Zwischenspeicher ist es möglich, die
Behandlung des metallischen Gutes in dem erfindungsgemäßen Ofensystem
auf Basis einer taktweisen Bearbeitung durchzuführen.
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Ein
besonders zeit- und kosteneffizienter Betrieb des Ofensystems wird
dadurch sichergestellt, dass das Ofensystem einen Förderkreislauf
umfasst, mittels dessen das zu behandelnde metallische Gut durch
die wenigstens eine Behandlungseinheit des Ofens transportierbar
ist, wobei der Förderkreislauf ofeneingangsseitig
eine erste Handhabungseinrichtung zur automatischen oder manuellen
Einschleusung des zu behandelnden metallischen Gutes in den Förderkreislauf
umfasst und ofenausgangsseitig eine zweite Handhabungseinrichtung
zur automatischen Ausschleusung des behandelten Gutes umfasst. Der
Einsatz eines solchen Förderkreislaufes
ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das zu behandelnde metallische
Gut auf wiederverwendbaren Transporteinheiten durch die Behandlungseinheit
geführt wird,
wobei die Transporteinheiten nach Entladung auf dem Förderkreislauf
wieder in Richtung des Ofeneingangs zurückgeführt werden, wo sie erneut mit
zu behandelndem metallischem Gut bestückt werden. Zweckmäßigerweise
ist der Förderkreislauf
zumindest teilweise durch Rollengänge gebildet. Ferner sind die
erste und die zweite Handhabungseinrichtung jeweils als Positionierroboter
ausgebildet. Positionierroboter ("Pick-and-Place-Roboter") ermöglichen
ein zeiteffizientes Be- und Entladen des Förderkreislaufs bzw. speziell
der Transporteinheiten mit dem zu behandelnden metallischen Gut
mit hoher Reproduzierbarkeit und erhöht somit den Automatisierungsgrad
der Bearbeitung insgesamt.
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Bei
der konvektiven thermischen Behandlung von metallischem Gut können Bauteile
unterschiedlichster Geometrie gemeinsam in der Behandlungseinheit
des Ofens behandelt werden. Um eine stets optimale Ausnutzung des
Ofenvolumens sicherzustellen, kann es sinnvoll sein, Bauteile unterschiedlicher
Geometrien gemeinsam zu behandeln. Um hierfür stets eine optimale Kombination
verschiedener oder auch gleichartiger Bauteile zu ermöglichen,
ist nach einer weiteren vorteilhaften Lehre der Erfindung vorgesehen,
dass das Ofensystem ein Speichermagazin für zu behandelndes metallisches Gut
umfasst. Das Speichermagazin seinerseits kann eine Fördereinrichtung,
beispielsweise einen weiteren Rollengang, umfassen, über welche
das gespeicherte metallische Gut in den Wirkungsbereich des zweiten
Positionierroboters transportiert werden kann, welcher es bevorzugt
auf die in dem Förderkreislauf
zirkulierenden Transporteinheiten lädt.
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Eine
weitere der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine
Transporteinheit zur Aufnahme von in einem Ofensystem der vorstehend beschriebenen
Art zu behandelndem metallischem Gut anzugeben, welche sehr einfach
aufgebaut ist und die gleichzeitige Behandlung einer großen Teilezahl
in dem Ofensystem ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird mit einer Transporteinheit mit einem Boden, auf dem
das zu behandelnde metallische Gut ablegbar ist, dadurch gelöst, dass
die Transporteinheit eine Rahmenkonstruktion aufweist, die derart
ausgebildet ist, dass mehrere Transporteinheiten übereinanderstapelbar
sind. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Transporteinheit besteht
darin, dass aufgrund der Stapelbarkeit der Transporteinheiten das
Volumen des Behandlungstunnels auch bei vergleichsweise kleinen Bauteilen
optimal ausgenutzt werden kann, indem nämlich eine entsprechende Zahl
von Transporteinheiten übereinandergestapelt
wird, so dass der gebildete Stapel idealerweise eine Höhe hat,
die der Innenhöhe
des Behandlungstunnels im wesentlichen entspricht. Werden auf der
einzelnen Transporteinheit großvolumigere
Bauteile transportiert, so versteht es sich, dass entsprechend eine
geringere Zahl von Transporteinheiten übereinandergestapelt werden
kann bzw. nur eine einzelne Transporteinheit durch den Behandlungstunnel
geführt
wird. Die Transporteinheiten selbst sind extrem einfach aufgebaut
und somit zu geringen Kosten herzustellen.
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Die
erfindungsgemäße Transporteinheit
ist ferner bevorzugt in Leichtbauweise beispielsweise aus Chrom-Nickel-Stahl,
abgekürzt
CrNi-Stahl, gefertigt, wodurch ihre Handhabung erleichtert wird.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Ofensystem zur konvektiven thermischen Behandlung von Kupfer-Flachspulen
in Seitenansicht mit einem schematisch angedeuteten Förderkreislauf,
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2 die
Erwärmungseinheit
des Ofensystems aus 1 in Querschnittsansicht entlang
Linie II-II der 1,
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3 die
Kühleinheit
des Ofensystems aus 1 in Querschnittsansicht entlang
Linie III-III der 1,
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4 eine
erfindungsgemäße Transporteinheit
zum Einsatz in dem Ofensystem aus 1 in Seitenansicht,
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5 die
Transporteinheit aus 4 in beladenem Zustand in Draufsicht,
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6 eine
Vielzahl aufeinandergestapelter Transporteinheiten in gegenüber 2 und 3 vergrößerter Ansicht,
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7 das
erfindungsgemäße Ofensystem aus 1 in
Detaildarstellung in einer ersten Ausführungsform und
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8 das
Ofensystem aus 1 in Detaildarstellung in einer
zweiten Ausführungsform.
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Das
Ofensystem zur konvektiven thermischen Behandlung von Kupfer-Flachspulen
K ist als Rollenherdofensystem ausgebildet und umfasst einen Rollenherdofen
O mit zwei Behandlungseinheiten 1, 2, wovon die
Behandlungseinheit 1 als Erwärmungseinheit ausgebildet ist
und die sich in Transportrichtung des zu behandelnden Gutes (Pfeil
T) daran anschließende
Behandlungseinheit 2 als Kühleinrichtung ausgebildet ist.
Wie in 1 ferner schematisch dargestellt, umfasst der
Rollenherdofen des erfindungsgemäßen Ofensystem
auf der Eingangsseite der Erwärmungseinrichtung 1 eine
Vakuumkammer 3, gefolgt von einem Behandlungsvorraum 4 als
Zwischenspeicher für
die in die Erwärmungseinheit 1 einzuschleusenden
thermisch zu behandelnden Kupfer-Flachspulen K. Entsprechend umfasst der
Rollenherdofen O auf der Ausgangsseite der Kühleinrichtung 2 einen
weiteren Behandlungsvorraum 5, an den sich eine weitere
Vakuumkammer 6 anschließt. Die Vakuumkammern 3, 6 sind
jeweils zu beiden Seiten jeweils durch gasdicht verschließbare Türen (nicht
im Einzelnen dargestellt) verschließbar.
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Weiterhin
umfasst der Rollenherdofen einen sich durch den gesamten Ofen O,
d. h. durch beide Behandlungseinheiten 1, 2, die
Behandlungsvorräume 4, 5 sowie
die Vakuumkammern 3, 6, erstreckenden Rollengang 7,
auf welchem die zu behandelnden Kupfer-Flachspulen K durch den Ofen
O hindurchgeführt
werden können.
Hierzu sind die Kupfer-Flachspulen K auf stapelbaren Transporteinheiten 100 gelagert,
welche im Zusammenhang mit den 5 und 6 noch
näher erläutert werden.
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Weiter
weist das erfindungsgemäße Ofensystem
einen Förderkreislauf
F auf, über
welchen der Rollenherdofen O mit einer Wickelstation W, in welcher
die Kupfer-Flachspulen K gewickelt werden, und einer Verpackungsstation
V, in welcher die thermisch behandelten Kupfer-Flachspulen K verpackt
werden, verbunden ist. Bei der Wickelstation W und der Verpackungsstation
V werden die Kupfer-Flachspulen K jeweils durch eine Handhabungseinheit
in Form eines Positionierroboters R1, R2 umgeladen, wie im Folgenden
noch näher
ausgeführt
wird. Die Förderstrecken
zwischen den einzelnen Stationen sind vorliegend als Rollengänge ausgebildet.
Es ist jedoch ebenso möglich,
sie zumindest teilweise durch Fahrstrecken eines Flurförderfahrzeuges,
beispielsweise eines Gabelstaplers, auszubilden.
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In 2 ist
die Erwärmungseinheit 1 des
erfindungsgemäßen Rollenherdofensystems
in Querschnittansicht im Detail dargestellt. Die ein äußeres Gehäuse und
eine an dessen Innenseite angeordnete Isolierung 19. Ferner
umfasst die Erwärmungseinheit 1 einen
längs durch
die Erwärmungseinheit 1 verlaufenden
Behandlungstunnel 11, durch welchen das zu behandelnde
metallische Gut, vorliegend auf stapelbaren palettenförmigen Transporteinheiten 100 transportierte
Kupfer-Flachspulen
K, transportiert wird. Zur konvektiven thermischen Behandlung werden
die Kupfer-Flachspulen K durch einen von einer als Radialventilator 13 ausgebildeten
Ventilatoreinheit erzeugten Gasstrom G beaufschlagt, der über ein
im folgenden beschriebenes Strömungskanalsystem
in den Behandlungstunnel 11 eingeleitet wird.
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Der
Radialventilator 13 ist an einer Längsseite der Behandlung der
Erwärmungseinheit 1 (Ausblasseite)
angeordnet und bläst
in ein in Transportrichtung T (vgl. 1 des metallischen
Gutes gesehen) den Tunnelquerschnitt umgebendes, U-förmiges Strömungskanalsystem 12 aus,
so dass der Gasstrom G auf der der Ausblasseite gegenüberliegenden
Längsseite
der Erwärmungseinheit 1 (Einströmseite)
in den Behandlungstunnel 11 einströmt. Das U-förmige Strömungskanalsystem 12 weist vorliegend
zwei vertikal angeordnete Schenkel 14, 16 sowie
einen beide Schenkel miteinander verbindenden, horizontal angeordneten
Kanalabschnitt 15 auf. In dem ausblasseitigen Kanalabschnitt 14 ist,
wie bereits erwähnt,
der Radialventilator 13 angeordnet, und zwar derart, dass
sein Ansaugquerschnitt 13* unmittelbar in die ventilatorseitige
Längswand
des Behandlungstunnels 11 integriert ist. Dadurch kann das
Behandlungsgas nach Umströmen
der thermisch zu behandelnden Kupfer-Flachspulen K unmittelbar und
ohne weitere Umlenkung in den Radialventilator 13 zwecks
erneuter Beschleunigung wieder einströmen. Der der Ausblasseite gegenüberliegende,
einströmseitige
Schenkel 16 des U-förmigen
Strömungskanalsystems 12 weist
annähernd über seine gesamte
Erstreckung eine Mehrzahl von Öffnungen 18 auf, über die
der Gasstrom G in den Behandlungstunnel 11 einströmt. Vorliegend
sind die Öffnungen 18 als
Schlitze ausgebildet, die sich über
die gesamte Länge
des Behandlungstunnels 11 erstrecken und die voneinander
durch Leitbleche 18* getrennt sind. Die Leitbleche 18* weisen
dabei, wie in 2 erkennbar, einen gekrümmten Querschnitt
auf, so dass der Gasstrom aus dem einströmseitigen U-Schenkel 16 möglichst
verwirbelungsfrei in den Behandlungstunnel 11 der Erwärmungseinheit 1 umgeleitet
werden kann. Um sicherzustellen, dass durch sämtliche Öffnungen 18 im wesentlichen
der gleiche Volumenstrom strömt,
so dass die thermisch zu behandelnden Kupfer-Flachspulen K unabhängig von
ihrer jeweiligen Position im Behandlungstunnel 11 gleichmäßig erwärmt werden,
weist der einströmseitige
U-Schenkel 16 einen sich zum Schenkelende hin verkleinernden
Querschnitt auf, was durch die zur Vertikalen geneigt verlaufende
Begrenzungswand 16a des U-Schenkels 16 erreicht
wird.
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In
dem die beiden U-Schenkel 14, 16 verbindenden
horizontalen Kanalabschnitt 15 ist eine Heizeinrichtung
vorgesehen, die vorliegend als P-förmiges Strahlrohr 17 ausgebildet
ist. Das P-förmige Strahlrohr 17 wird
durch den durch den Radialventilator 13 beschleunigten
Gasstrom G intensiv umströmt
und erwärmt
diesen dabei gleichmäßig und mit
hoher Heizleistung.
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3 zeigt
die Kühleinheit 2 des
erfindungsgemäßen Ofensystems
in Querschnittansicht. Wie im Falle der Erwärmungseinheit 1, so
umfasst auch die Kühleinheit 2 einen
Behandlungstunnel 21, durch den die auf gestapelten Transporteinheiten 100 abgelegten,
thermisch zu behandelnden Kupfer-Flachspulen auf einem Rollengang 7 transportiert werden.
Der Behandlungstunnel 21 wird von einem U-förmigen Strömungskanalsystem 22 umgeben, wobei
das Strömungskanalsystem 22 wiederum
zwei vertikal stehende U-Schenkel 24, 26 sowie
einen die beiden U-Schenkel 24, 26 verbindenden,
horizontal angeordneten Strömungskanalabschnitt 25 umfasst. In
dem Strömungskanalsystem 22 wird
ein Gasstrom G* durch einen in einem U-Schenkel 24 angeordneten
Radialventilator 23 erzeugt und nach zweifacher Umlenkung
in dem U-förmigen
Strömungskanalsystem 22 über schlitzförmige Öffnungen 28 in
den Behandlungstunnel 21 eingeleitet. In Bezug auf die
konkrete Position des Radialventilators 23 und die Ausgestaltung
des einströmseitigen
U-Schenkels 26 sowie der Öffnungen 28 sind die
Strömungskanalsysteme 12, 22 der
Erwärmungseinheit 1 und
der Kühleinheit 2 identisch
ausgebildet, mit dem Unterschied, dass bei der Kühleinheit 2 in dem
Kanalabschnitt 25 anstelle einer Heizeinrichtung eine Kühleinrichtung
in Form eines wassergekühlten
Wärmetauschers 27 vorgesehen
ist. Dieser kühlt
den durch den Radialventilator 23 umgewälzten und durch das zuvor in
der Erwärmungseinheit 1 erwärmte Gut
erhitzten Gasstrom G*.
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Wie
in 1 schematisch und in den 2 und 3 detaillierter
dargestellt, werden die thermisch zu behandelnden Kupfer-Flachspulen
K mittels stapelbarer Transporteinheiten 100 durch den Behandlungstunnel 11, 21 der
Behandlungseinheiten 1, 2 sowie der Vakuumkammern 3, 6 und
Behandlungsvorräume 4, 5 geführt. Die
Transporteinheiten 100 sind palettenartig ausgeführt und
umfassen einen quadratischen Boden 101, auf dem die Kupfer-Flachspulen
K abgelegt sind, sowie eine den Boden 101 umgebende Rahmenkonstruktion 102.
An den vier Ecken der Rahmenkonstruktion 102 sind, wie
in 4 und 5 dargestellt, Stützen 103 angeordnet,
auf welche eine weitere Transportpalette 100 aufgesetzt
werden kann. Durch sukzessives Stapeln einzelner Transportpaletten 100 lässt sich
somit ein Palettenstapel 100' erzeugen,
dessen Höhe
der Höhe
des Behandlungstunnels 11, 21 der Behandlungseinheit 1, 2 individuell
angepasst werden kann (vgl. 2 und 3),
so dass das erfindungsgemäße Ofensystem
mit maximalem Materialdurchsatz betrieben werden kann. Bevorzugt
ist jede einzelne Transporteinheit 100 in Leichtbauweise
gefertigt, beispielsweise aus Cr-Ni-Stahl.
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Zurückkommend
auf 1 soll im Folgenden der Durchlauf der thermisch
zu behandelnden Kupfer-Flachspulen K durch den aus Erwärmungseinheit 1,
Kühleinheit 2 sowie
Vakuumkammern 3, 6 und Behandlungsvorräumen 4, 5 bestehenden
Rollenherdofen 0 näher
erläutert
werden. Nach Beladen der Transportpaletten 100 und Stapeln
derselben zu einem Palettenstapel 100' wird dieser über den Rollengang 7 in
die eingangsseitige Vakuumkammer 3 eingeleitet, woraufhin
diese gasdicht verschlossen wird. Im Folgenden wird die Vakuumkammer 3 bis
auf einen Restdruck von < 2
mbar evakuiert und anschließend
mit Schutzgas, bevorzugt Stickstoff, befüllt. Anschließend wird
die ofenseitige Tür
(nicht dargestellt) der Vakuumkammer 3 geöffnet und
der Palettenstapel 100 in den ebenfalls mit Schutzgas gefüllten Behandlungsvorraum 4 weitertransportiert,
wo er in einem Wartezyklus verweilt bis er in die Erwärmungseinheit 1 des
Rollenherdofens gefördert
werden kann. In der Erwärmungseinheit 1 werden
die auf dem Palettenstapel 100' gelagerten Kupfer-Flachspulen
K mit einem durch den Radialventilator 13 kontinuierlich
umgewälzten
heißen
Schutzgasstrom G beaufschlagt. Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung
des Strömungskanalsystems 11 wird
dabei eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung
im Behandlungstunnel 11 erreicht. Dadurch, dass eine große Zahl
von Flachspulen K gleichzeitig behandelt werden können, kann
die Erwärmungseinheit 1 ebenso
wie die folgende Kühleinheit 2 vergleichsweise
kurz ausgeführt
werden, was zu reduzierten Investitionskosten führt.
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Nach
erfolgter thermischer Behandlung in der Erwärmungseinheit 1 wird
der Palettenstapel 100' in
die Kühleinheit 2 transportiert,
wo die erwärmten
Kupfer-Flachspulen K – ebenfalls
unter Schutzgasatmosphäre – durch
den umgewälzten
Gasstrom G* kontrolliert abgekühlt
werden. Anschließend
gelangt der Palettenstapel 100' in den Behandlungsvorraum 5 und
schließlich
in die Vakuumkammer 6, wo nach Schließen der Verbindungstür (nicht
dargestellt) zum Behandlungsvorraum 5 die Schutzgasatmosphäre durch
Umgebungsluft ersetzt wird. Anschließend wird der Palettenstapel 100' aus der Vakuumkammer 6 heraustransportiert
und über
eine Förderstrecke
zum Positionierroboter R2 gefördert,
wo die Kupfer-Flachspulen K der Verpackungsstation V zugeführt werden,
wie weiter unten noch im Detail beschrieben wird.
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Eine
konkrete Ausgestaltung des Förderkreislaufs
F ist in 7 dargestellt. In den Wickelstationen
W1 und W2 werden Kupfer-Flachspulen K unterschiedlichen Durchmessers
gewickelt und mittels Positionierrobotern R1 auf Transportpaletten 100 abgelegt.
Sodann werden die bestückten
Transportpaletten 100 am Ort der Wickelstationen W1, W2
in einer nicht im Detail dargestellten Stapeleinrichtung zu Palettenstapeln 100' gestapelt und
mittels Flurförderfahrzeugen
F* zum Förderkreislauf
F transportiert, wo sie auf einem Rollengang abgelegt werden und
im kontinuierlichen Betrieb des Ofensystems taktweise in Richtung
der Vakuumkammer 3 des Rollenherdofens O transportiert
werden. Die Behandlung im Rollenherdofen O erfolgt in der vorstehend
beschriebenen Weise. Nach Verlassen der ausgangsseitigen Vakuumkammer 6 werden
die aufeinander gestapelten Paletten 100 in einer Vereinzelungseinrichtung 8 wieder
entstapelt. Sodann werden die thermisch behandelten Kupfer-Flachspulen
K vom Positionierroboter R2 aufgenommen und auf eine Fördereinrichtung
V* gelegt, welche die behandelten Kupfer-Flachspulen K zur (nicht dargestellten)
Verpackungsstation V transportieren. Die Transportpaletten 100 ihrerseits
werden von dem Positionierroboter R2 wieder auf einem Rollengang
abgelegt und auf diesem zu einer Stapeleinrichtung 9 gefördert, wo
die leeren Transportpaletten 100 gestapelt werden, um anschließend vom
Flurförderfahrzeug
F* zu den Wickelstationen (vorliegend zur Wickelstation W2) transportiert
zu werden. Dort werden die gestapelten Transportpaletten 100 wieder
vereinzelt und mit neuen zu behandelnden Kupfer-Flachspulen K unterschiedlichen
Durchmessers belegt, so dass der Kreislauf geschlossen ist.
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In 8 ist
eine weitere Variante des Förderkreislaufes
F dargestellt. Hierbei ist ein Speichermagazin 30 für thermisch
zu behandelnde Kupfer-Flachspulen K verschiedener Art vorgesehen.
In diesem sind in einzelnen Containern 31 eine Vielzahl von
Kupfer-Flachspulen K übereinander
gelagert, wobei die einzelnen übereinander
gelagerten Kupfer-Flachspulen K durch Trennschichten aus Pappe oder
Kunststoff voneinander getrennt sind, um ein gegenseitiges Verhaken
zu vermeiden. Wird nun durch eine nicht dargestellte zentrale Steuereinheit ein
neuer mit Kupfer-Flachspulen K gefüllter Container 31 aus
dem Speichermagazin 30 angefordert, so wird dieser auf
eine Fördereinrichtung 32 abgelegt und
in den Wirkungsbereich des Positionierroboters R1 transportiert.
Dort werden die Kupfer-Flachspulen einzeln
von dem Roboter R1 gegriffen und auf den Transportpaletten 100 abgelegt.
Die entleerten Container 31 werden ebenso wie die Trennschichten 31' sodann wieder
der in 8 nicht dargestellten Wickelstation zugeführt. Innerhalb
des Förderkreislaufes
F werden die durch den Positionierroboter R1 beladenen Transportpaletten 100 in
der Stapeleinrichtung 9 wiederum gestapelt und dem Rollenherdofen O
zugeführt.
Die Entladung des Rollenherdofens O und die Umladung der behandelten
Kupfer-Flachspulen K auf die Fördereinrichtung
V* erfolgt in der im Zusammenhang mit 7 beschriebenen
Weise.