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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entzundern eines Werkstücks, vorzugsweise eines Warmwalzguts. Die Vorrichtung hat mehrere Düsenanordnungen, die jeweils einen Düsenkopf mit einer oder mehreren Düsen und einen mit dem Düsenkopf verbunden Düsenrotor aufweisen, wobei der Düsenrotor zum drehbaren Antreiben des zugehörigen Düsenkopfs eingerichtet ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Als Zunderwäscher wird bei einer Warmwalzanlage eine Baugruppe bezeichnet, die zur Entfernung von Zunder, d.h. etwa Verunreinigungen aus Eisenoxid, von der Oberfläche des Walzguts vorgesehen ist. Die Entfernung des Zunders erfolgt über Druckwasser, das aus mehreren Düsen auf das Walzgut gespritzt wird.
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Die
DE 43 28 303 A1 beschreibt einen Zunderwäscher, der Düsenreihen mit mehreren Düsenköpfen aufweist. Die Düsenköpfe sind über Rotoren drehbar vorgesehen und werden von Elektromotoren individuell in Drehung versetzt. Derartige Zunderwäscher werden auch als "Rotor-Zunderwäscher" oder "Rotor-Entzunderungseinrichtungen" bezeichnet. Eine weitere Rotor-Entzunderungseinrichtung geht aus der
WO 97/27955 A1 hervor.
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Für ein optimales Entzunderungsergebnis spielen nicht nur der Spritzdruck, die Ausrichtung und Zerstäubung des Druckwassers eine Rolle, sondern auch die Drehgeschwindigkeit und Synchronisation der Düsenköpfe. Technische Maßnahmen zur Herstellung einer guten und dauerhaften Synchronisation bei individuell angetriebenen Düsenköpfen können aufwändig sein und wirken sich darüber hinaus nachteilig auf die Zuverlässigkeit des Zunderwäschers und den Wartungsaufwand aus.
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Darstellung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Entzundern eines Werkstücks, vorzugsweise eines Warmwalzguts, mit verbesserter Zuverlässigkeit und verringertem Wartungsaufwand bei ausgezeichnetem Entzunderungsergebnis bereitzustellen.
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Gelöst wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung zum Entzundern eines Werkstücks mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Entzundern eines Werkstücks, das vorzugsweise ein Warmwalzgut ist. Beispielsweise kann die Vorrichtung zur Entzunderung eines dünnen Stahlwalzguts von beiden Seiten eingerichtet sein. Die Vorrichtung kann etwa eine Baugruppe in einer Warmwalzmaschine bilden. Die Vorrichtung hat mehrere Düsenanordnungen, die jeweils einen Düsenkopf mit einer oder mehreren Düsen und einen mit dem Düsenkopf verbunden Düsenrotor aufweisen. Der Düsenkopf ist vorzugsweise drehfest an dem zugehörigen Düsenrotor fixiert. Düsenkopf und Düsenroter können dazu mehrteilig oder teilweise oder vollständig einstückig ausgebildet sein. Über die Düsen wird ein Fluid mit Druck, vorzugsweise Druckwasser, auf eine oder mehrere Oberflächen des Werkstücks aufgespritzt, wodurch etwa Verunreinigungen aus Eisenoxid entfernt und weggespült werden. Dazu weisen die Düsenrotoren vorzugsweise ein oder mehrere Fluidkanäle auf, die mit einem Fluidverteiler verbunden sein können, der wiederrum mit einem Fluidreservoir in Verbindung stehen kann. Insbesondere im Fall eines stationären Fluidverteilers kann es erforderlich sein, die Düsenrotoren jeweils mit einer Drehdurchführung auszustatten, durch die das Fluid von außen in die über die Düsenrotoren drehbar gelagerten Düsenköpfe eingebracht wird.
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Die Vorrichtung weist ferner ein oder mehrere Motoren auf, die zum drehbaren Antreiben der Düsenrotoren vorgesehen sind. Erfindungsgemäß ist die Anzahl der Düsenanordnungen, d.h. der Düsenrotoren, größer als die Anzahl der Motoren. Ferner sind die mehreren Düsenrotoren über ein Getriebe mit dem einen oder den mehreren Motoren verbunden.
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Indem die Düsenrotoren über das Getriebe untereinander verbunden sind, erfolgt eine ausgezeichnete Synchronisation der einzelnen Düsenköpfe, was zu einem optimalen Entzunderungsergebnis beiträgt. Die reduzierte Anzahl der Motoren vereinfacht die Technik, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert und der Wartungsaufwand verringert werden. An vielerlei Stellen lassen sich Standardkomponenten einsetzen, etwa Drehstrommotoren mit einfacher Drehzahlregelung, wodurch der technische Aufbau weiter vereinfacht und die Zuverlässigkeit weiter verbessert werden.
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Wie oben bereits angesprochen, hat jeder Düsenrotor vorzugsweise eine Drehdurchführung, um das Fluid von einem Fluidverteiler den jeweiligen Düsenköpfen zuzuführen. Die Drehdurchführungen müssen einen sicheren Fluidtransport in die Düsenköpfe gewährleisten. Vorzugsweise sind die Drehdurchführungen für eine Drehgeschwindigkeit bis zu 1500 U/min, noch bevorzugter 2000 U/min, und einen Fluiddruck/Wasserdruck bis zu 50 bis 200 bar, noch bevorzugter bis 400 bar, ausgelegt.
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Vorzugsweise sind die Motoren Elektromotoren, wodurch ein leiser und zuverlässiger Antrieb mit einfacher Drehzahlregelung bereitgestellt wird.
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Vorzugsweise weist das Getriebe mehrere Ritzel und/oder eine Kette auf, worüber die Düsenrotoren miteinander und mit wenigstens einem der Motoren verbunden sind. Eine derartige Getriebeform ist besonders robust, stoßunempfindlich und zur Übertragung großer Drehmomente geeignet. Es lassen sich etwa Drehzahlen von bis zu 3000 U/min, auch unter Lastwechsel, erreichen. Gemäß einer solchen Bauform kann auf eine zentrale Antriebswelle verzichtet werden, wodurch sich die Zuverlässigkeit der Vorrichtung weiter verbessern lässt. Besonders vorteilhaft lassen sich Drehdurchführungen gerader bzw. linearer Bauform einsetzen, die technisch in der Regel einfach und besonders robust und zuverlässig sind. Darüber hinaus lässt sich die Kraftübertragung selbst bei einer großen Anzahl von Düsenanordnungen mit nur einem einzigen Motor realisieren – eine ganz besonders bevorzugte Weiterbildung –, ohne dass es zu technischen Schwierigkeit wie etwa Torsion der Antriebswelle oder Spiel zwischen den Einzelkomponenten kommt.
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Insbesondere wenn die Vorrichtung im technischen Umfeld des Warmwalzens zum Einsatz kommt, ist sie tendenziell großen Temperaturschwankungen ausgesetzt. In diesem Fall werden hohe technische Anforderungen an etwaige Ketten als Getriebeelemente gestellt, um eine gleichmäßige und dauerhafte Spannung der Ketten sicherzustellen und damit eine zuverlässige Kraftübertragung zu gewährleisten. Aus diesem Grund ist jeder Düsenrotor besonders bevorzugt fest mit einem Rotorritzel verbunden, das mit einem oder mehreren benachbarten Rotorritzeln in Drehverbindung steht. Auf eine Kette wird dann vorzugsweise verzichtet. Benachbarte Rotorritzel können direkt ineinandergreifen oder über ein Zwischengetriebe, etwa ein oder vorzugsweise zwei Zwischenritzel, miteinander in Drehverbindung stehen. Die Verwendung von Zwischenritzeln erleichtert unter anderem den Austausch einzelner Düsenanordnungen.
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Besonders bevorzugt sind die Drehachsen der Düsenrotoren parallel zueinander angeordnet, liegen die Rotorritzel in einer Ebene senkrecht zu den Drehachsen der Düsenrotoren und senkrecht zu einer Antriebsachse des Motors bzw. der Antriebsachsen der Motoren. Ein solcher Aufbau ist enorm belastbar, verschleißfest, formbeständig und verspricht eine lange Lebensdauer.
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Vorzugsweise weist das Getriebe einen Getriebekasten auf. Der Getriebekasten kann über ein Schmiersystem zur Verteilung von Schmieröl, das gleichzeitig als Kühlmittel dient, verfügen. Besonders bevorzugt ist der Getriebekasten höhenverstellbar vorgesehen, wodurch sich die Düsenanordnungen gemeinsam in der Höhe verstellen lassen.
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Zur Optimierung des Entzunderungsergebnisses sind benachbarte Düsenrotoren vorzugsweise gegenläufig vorgesehen. Aus diesem Grund sind bei der obigen Bauform vorzugsweise zwei Zwischenritzel zwischen benachbarten Rotorritzeln vorgesehen.
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Wenngleich die Erfindung besonders bevorzugt im technischen Umfeld des Warmwalzens zum Einsatz kommt, kann die Erfindung auch in anderen Bereichen umgesetzt werden, beispielsweise allgemein in der Walzindustrie. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Figur
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Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Entzundern eines Werkstücks, wobei die Vorrichtung ein Getriebe mit Rotorritzeln aufweist.
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Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Im Folgenden wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholende Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
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Die Figur zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Entzundern eines Werkstücks. Die Entzunderungsvorrichtung ist mit dem Bezugszeichen 1 und das Werkstück mit dem Bezugszeichen W bezeichnet.
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Die Vorrichtung 1 weist mehrere – in der Figur beispielhaft vier – Düsenanordnungen 10 auf, die über ein Getriebe 20 miteinander gekoppelt sind. Ebenfalls an das Getriebe 20 angeschlossen ist ein Elektromotor 30, der ein Drehmoment zum Antreiben der Düsenanordnungen 10 bereitstellt.
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Jede Düsenanordnung 10 weist einen Düsenkopf 11 mit einer oder mehreren Düsen 12 und einen Düsenrotor 13, der mit dem zugehörigen Düsenkopf 12 fest verbunden ist, auf. Über die Düsen 12 wird Druckwasser auf das Werkstück W aufgespritzt, wie es in der Figur gezeigt ist. Dazu stehen die Düsen 13 über Leitungen 16 im Inneren des Düsenkopfs 11 und wenigstens teilweise im Inneren des zugehörigen Düsenrotors 13 mit einem Druckwasserverteiler (auch als Fluidverteiler bezeichnet) in Fluidverbindung. Der Druckwasserverteiler ist mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet und weist beispielsweise mehrere Verteilerleitungen 41 auf, die von einer Stammleitung 42 abzweigen. Die Stammleitung 42 kann mit einem Wasserreservoir, das in der Figur nicht dargestellt ist, in Fluidverbindung stehen. Über gerade Drehdurchführungen 14, die Teil der Düsenrotoren 13 sind, wird das Druckwasser von den Verteilerleitungen 41 in die Leitungen 16 der Düsenanordnungen 10 eingebracht. Von dort aus gelangt das Druckwasser in die Düsenköpfe 11 und wird über die Düsen 12 nach außen auf das Werkstück W abgegeben.
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Indem die Düsenrotoren 13 über das Getriebe 20 miteinander verbunden sind, erfolgt eine ausgezeichnete Synchronisation der einzelnen Düsenköpfe 11, was zu einem optimalen Entzunderungsergebnis beiträgt. Die reduzierte Anzahl der Motoren 30 vereinfacht die Technik, wodurch die Zuverlässigkeit der Vorrichtung 1 verbessert und der Wartungsaufwand verringert werden. An vielerlei Stellen lassen sich Standardkomponenten einsetzen, etwa Motoren 30 mit einfacher Drehzahlregelung, wodurch sich der technische Aufbau weiter vereinfachen und die Zuverlässigkeit weiter verbessern lassen.
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Im Getriebe 20 der Figur sind mehrere Rotorritzel 24 vorgesehen, deren Anzahl gleich der Anzahl der Düsenanordnungen 10 ist und die fest mit den jeweiligen Düsenrotoren 13 verbunden sind. Dabei greifen die Rotorritzel 24 benachbarter Düsenanordnungen 10 direkt ineinander, allerdings ist die Zwischenschaltung eines oder mehrerer Zwischenritzel bevorzugt, auch wenn es in der 2 zur Vereinfachung der Darstellung nicht explizit gezeigt ist. Die Verwendung von Zwischenritzeln erleichtert unter anderem den Austausch einzelner Düsenanordnungen 10 bzw. Düsenrotoren 13. Die Bezeichnung "Ritzel" wird im vorliegenden Text synonym mit "Zahnrad" verwendet.
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Der Motor 30 treibt über eine Motorwelle 31 ein Motorritzel 32 an, das entweder direkt oder über ein oder mehrere Zwischenritzel mit einem Rotorritzel 24 eingreift und dieses antreibt. Auf diese Weise wird das vom Motor 30 bereitgestellte Drehmomente kaskadenartig auf die mehreren Düsenanordnungen 10 übertragen.
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Die Bauform der Figur erlaubt die Verwendung linearer Drehdurchführungen 15. Die Drehdurchführungen 15 sind auf der den Düsenköpfen 11 gegenüberliegenden Seite des Getriebes 20 angeordnet. Das Getriebe 20 kann ferner einen höhenverstellbaren Getriebekasten 25 aufweisen, wodurch sich eine gemeinsame Höhenverstellung der Düsenanordnungen 10 technisch besonders einfach realisieren lässt. Der Getriebekasten 25 kann über ein Schmiersystem (in der Figur nicht explizit dargestellt) zur Verteilung von Schmieröl, das gleichzeitig als Kühlmittel dient, verfügen. Auch eine individuelle oder gruppenweise Höhenverstellung der Düsenanordnungen 10 lässt sich mit der Bauform der 2 technisch einfach realisieren, indem die Ritzel breit ausgeführt sind und in Richtung der Drehachsen der Düsenrotoren 13 gegeneinander und gegen das Motorritzel 32 verfahrbar gelagert sind.
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Die Getriebeform der Figur ist besonders robust, stoßunempfindlich und zur Übertragung großer Drehmomente geeignet. Es lassen sich etwa Drehzahlen von bis zu 3000 U/min, auch unter Lastwechsel, erreichen. Drehdurchführungen 15 mit gerader bzw. linearer Bauform sind technisch in der Regel einfach konstruierbar und damit besonders robust und zuverlässig. Darüber hinaus lässt sich die Kraftübertragung selbst bei einer großen Anzahl von Düsenanordnungen 10 mit nur einem einzigen Motor 30 realisieren, ohne dass es zu technischen Schwierigkeit wie etwa Torsion der Antriebswelle 21 oder Spiel zwischen den Getriebekomponenten kommt.
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Bei der Bauform der 2 sind die Drehachsen der Düsenrotoren 13 parallel zueinander ausgerichtet, liegen die Rotorritzel 24 in einer Ebene senkrecht zu den Drehachsen der Düsenrotoren 13 und senkrecht zur Motorwelle 31. Ein solcher Aufbau ist enorm belastbar, verschleißfest, formbeständig und verspricht eine lange Lebensdauer.
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Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in dem Ausführungsbeispiel dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zur Entzunderung eines Werkstücks
- 10
- Düsenanordnung
- 11
- Düsenkopf
- 12
- Düse
- 13
- Düsenrotor
- 15
- lineare Drehdurchführung
- 16
- Leitung
- 20
- Getriebe
- 24
- Rotorritzel
- 25
- Getriebekasten
- 30
- Motor
- 31
- Motorwelle
- 32
- Motorritzel
- 40
- Fluidverteiler
- 41
- Verteilerleitung
- 42
- Stammleitung
- W
- Werkstück
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4328303 A1 [0003]
- WO 97/27955 A1 [0003]
