DE10356075B4 - Device for the thermal deburring of workpieces - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (10) zum thermischen Entgraten von Werkstücken, umfassend:- eine Entgratungskammer (12),- einen Brenngas-Vorrat (16), der mit der Entgratungskammer (12) über eine Brenngas-Zuführleitung (20) in Verbindung steht,- einen Oxidationsgas-Vorrat (18), der mit der Entgratungskammer (12) über eine Oxidationsgas-Zuführleitung (22) in Verbindung steht,- wenigstens eine der Brenngas-Zuführleitung (20) zugeordnete Brenngas-Zumessvorrichtung (40), und- wenigstens eine der Oxidationsgas-Zuführleitung (22) zugeordnete Oxidationsgas-Zumessvorrichtung (42), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Zumessvorrichtungen (40, 42) eine Massedurchflussmessvorrichtung umfasst.Apparatus (10) for the thermal deburring of workpieces, comprising: - a deburring chamber (12), - a fuel gas supply (16), which communicates with the deburring chamber (12) via a fuel gas supply line (20), - an oxidizing gas Supply (18) communicating with the deburring chamber (12) via an oxidizing gas supply line (22), - at least one fuel gas metering device (40) associated with the fuel gas supply line (20), and at least one of the oxidizing gas supply Supply gas (22) associated with the oxidizing gas metering device (42), characterized in that at least one of the metering devices (40, 42) comprises a mass flow measuring device.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen Entgraten von Werkstücken umfassend eine Entgratungskammer, einen Brenngas-Vorrat, der mit der Entgratungskammer über eine Brenngas-Zuführleitung in Verbindung steht, einen Oxidationsgas-Vorrat, der mit der Entgratungskammer über eine Oxidationsgas-Zuführleitung in Verbindung steht, wenigstens eine der Brenngas-Zuführleitung zugeordnete Brenngas-Zumessvorrichtung, und wenigstens eine der Oxidationsgas-Zuführleitung zugeordnete Oxidationsgas-Zumessvorrichtung.The invention relates to a device for the thermal deburring of workpieces comprising a deburring chamber, a fuel gas supply, which communicates with the deburring chamber via a fuel gas supply line, an oxidizing gas supply, which is in communication with the deburring chamber via an oxidizing gas supply line, at least one of the fuel gas supply line associated fuel gas metering device, and at least one of the oxidizing gas supply line associated with the oxidizing gas metering device.
Die
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Eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung zum thermischen Entgraten ist beispielsweise aus der
Die in einem derartigen Hitzeschock freigesetzte Energiemenge hängt davon ab, wie viel Brenngas und wie viel Oxidationsgas in die Entgratungskammer eingeleitet wird. Üblicherweise wird die Zumessung der erforderlichen Gasmenge mittels der Parameter Druck und Volumen gesteuert. Und zwar wird in einem Zumessschritt von dem jeweiligen Gasvorrat Brenngas oder Oxidationsgas in einen der jeweiligen Gaszuführleitung zugeordneten Gasdosierzylinder eingeleitet, bis der in diesem Gasdosierzylinder herrschende Druck einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Der vorbestimmte Druckwert wird dabei durch einen Druckminderer bzw. ein Proportionalventil vorgegeben, der bzw. das der Gaszuführleitung zugeordnet ist. In einem nachfolgenden Befüllschritt wird dann das in den Gasdosierzylindern zwischengespeicherte Gas in die Entgratungskammer gedrückt.The amount of energy released in such a heat shock depends on how much fuel gas and how much oxidizing gas is introduced into the deburring chamber. Usually, the metering of the required amount of gas is controlled by means of the parameters pressure and volume. Namely, in a metering step, gas gas or oxidizing gas is introduced from the respective gas supply into a gas metering cylinder assigned to the respective gas supply pipe until the pressure prevailing in this gas metering cylinder has reached a predetermined value. The predetermined pressure value is predetermined by a pressure reducer or a proportional valve, which is assigned to the gas supply line. In a subsequent filling step, the gas temporarily stored in the gas metering cylinders is then pressed into the deburring chamber.
Bekanntermaßen ändern sich der Druck oder/und das Volumen einer Gasmenge in Abhängigkeit von deren Temperatur. Daher ergeben sich bei den bekannten Vorrichtungen trotz der gleichen Druckeinstellung am Druckminderer bzw. am Proportionalventil relativ große Unterschiede zwischen der bei kalter bzw. warmer Anlage beim Zünden des Brenngemischs in der Entgratungskammer freigesetzten Energiemenge. Diese Unterschiede können bei einem Gasdruck von 8 bar und einem Temperaturunterschied von lediglich 15°C bereits in der Größenordnung von 5% liegen.As is known, the pressure and / or the volume of a gas quantity change as a function of their temperature. Therefore, in the known devices despite the same pressure setting on the pressure reducer or on the proportional valve relatively large differences between the case of cold or warm system when igniting the fuel mixture in the Entgratungskammer released amount of energy. These differences can already be on the order of 5% with a gas pressure of 8 bar and a temperature difference of only 15 ° C.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der die in der Entgratungskammer freigesetzte Energie unabhängig von der jeweiligen Temperatur der Anlage eingestellt werden kann.In contrast, it is an object of the invention to provide a device of the type mentioned, in which the energy released in the deburring chamber can be adjusted independently of the respective temperature of the system.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher wenigstens eine der Zumessvorrichtungen eine Massedurchflussmessvorrichtung umfasst. Massedurchflussmessvorrichtung sind zwar an sich bekannt, sie werden bislang jedoch nur zur Messung des Massedurchflusses von Medien hoher Dichte eingesetzt, beispielsweise Flüssigkeiten. Als unterer Grenzwert für die Verwendbarkeit derartiger Vorrichtungen zur Messung des Massedurchflusses von Gasen wird allgemein ein Wert von 10 MPa (100 bar) angegeben, da das in diesen Massedurchflussmessvorrichtungen zum Einsatz kommende Messprinzip bei Medien geringer Dichte, beispielsweise unter niedrigerem Druck stehenden Gasen, als nicht ausreichend genau angesehen wird. Es ist das Verdienst des Erfinders, erkannt zu haben, dass die an sich bekannten Massedurchflussmessvorrichtungen für den speziellen Anwendungsfall der Gaszumessung bei einer Vorrichtung zur thermischen Entgratung von Werkstücken überraschenderweise eine durchaus ausreichende Wiederholungsgenauigkeit aufweisen. Dies war auf Grund der Erfahrungen der Hersteller von derartigen Massedurchflussmessvorrichtungen nicht zu erwarten. This object is achieved by a device of the type mentioned, in which at least one of the metering devices comprises a mass flow measuring device. Although mass flow measuring devices are known per se, they have hitherto been used only for measuring the mass flow rate of high-density media, for example liquids. The lower limit for the usefulness of such devices for measuring the mass flow of gases is generally given a value of 10 MPa (100 bar), since the measuring principle used in these mass flow measuring devices is not considered to be low-density media, for example gases under lower pressure is considered sufficiently accurate. It is the merit of the inventor to have recognized that the known mass flow measuring devices for the special application of Gaszumessung in a device for the thermal deburring of workpieces surprisingly have quite a sufficient repetition accuracy. This was not expected due to the experience of manufacturers of such mass flowmeters.
Beispielsweise kann die Massedurchflussmessvorrichtung eine nach dem Coriolis-Prinzip arbeitende Massedurchflussmessvorrichtung sein, welche vorzugsweise zwei von dem zuzumessenden Gas durchströmbare und, vorzugsweise im Wesentlichen gegenphasig, in Schwingung versetzbare Rohre umfasst. Das Messprinzip derartiger Coriolis-Massedurchflussmessvorrichtungen basiert auf der kontrollierten Erzeugung von Coriolis-Kräften in bzw. an diesen beiden Rohren. Coriolis-Kräfte treten immer dann auf, wenn sich die Bewegung eines Massekörpers als eine Überlagerung einer translatorischen (geradlinigen) Bewegung und einer rotatorischen (drehenden) Bewegung darstellt. Der Wert der Coriolis-Kraft hängt dabei vom Wert der bewegten Masse und deren Geschwindigkeit, also vom Massedurchfluss ab. Anstelle einer rotatorischen Bewegung kann auch eine oszillatorische (schwingende) Bewegung eingesetzt werden.By way of example, the mass flow measuring device may be a mass flow measuring device operating according to the Coriolis principle, which preferably comprises two tubes which can be flowed through by the gas to be metered and are vibrated, preferably substantially in phase opposition. The measurement principle of such Coriolis mass flowmeters is based on the controlled generation of Coriolis forces in these two tubes. Coriolis forces always occur when the motion of a mass body is a superposition of a translatory (linear) motion and a rotational (rotating) motion. The value of the Coriolis force depends on the value of the moving mass and its velocity, ie on the mass flow. Instead of a rotational movement, an oscillatory (oscillating) movement can also be used.
Die beiden von dem zuzumessenden Gas durchströmbaren Rohre werden vorzugsweise im Wesentlichen gegenphasig zur Schwingung gebracht und bilden eine Art „Stimmgabel“. Durch die an den Messrohren erzeugten Coriolis-Kräfte werden die Phasen der Schwingungen der beiden Rohre gegeneinander verschoben. Und zwar ist die Phasenverschiebung umso größer, je größer der Massedurchfluss durch die Rohre ist. Die Schwingungen der beiden Rohre können einlauf- und auslaufseitig mittels geeigneter Sensoren erfasst werden, und die Phasendifferenz kann durch Auswertung der Erfassungssignale dieser Sensoren ermittelt werden. Erfindungswesentlich ist, dass dieses Messprinzip grundsätzlich unabhängig von der Temperatur arbeitet.The two pipes through which the gas to be metered can preferably be made to vibrate substantially in antiphase form a kind of "tuning fork". Due to the Coriolis forces generated at the measuring tubes, the phases of the vibrations of the two tubes are shifted against each other. Namely, the larger the mass flow through the tubes, the greater the phase shift. The vibrations of the two tubes can be detected on the inlet and outlet side by means of suitable sensors, and the phase difference can be determined by evaluating the detection signals of these sensors. It is essential to the invention that this measuring principle basically works independently of the temperature.
Nähere Einzelheiten sind der technischen Information TI 038D/06/de Nr. 50084729 Coriolis-Massedurchfluss-Messsystem promass 64" der Firma Endress + Hauser zu entnehmen, deren Inhalt zur Ergänzung der vorliegenden Offenbarung hiermit ausdrücklich in Bezug genommen wird.Further details can be obtained from the technical information TI 038D / 06 / en no. 50084729 Promass 64 "Coriolis mass flow measuring system from Endress + Hauser, the content of which is hereby expressly incorporated by reference to supplement the present disclosure.
Der in der Brenngas-Zuführleitung oder/und der Oxidationsgas-Zuführleitung herrschende Druck beträgt bevorzugt höchstens 1 MPa (10 bar). Bei Verwendung von Erdgas bzw. Methan als Brenngas können jedoch auch Werte bis 2,5 MPa (25 bar) erreicht werden, bei Verwendung von Wasserstoff als Brenngas von bis zu 5,0 MPa (50 bar).The pressure prevailing in the fuel gas supply line and / or the oxidizing gas supply line is preferably at most 1 MPa (10 bar). When using natural gas or methane as the fuel gas, however, values up to 2.5 MPa (25 bar) can be achieved, using hydrogen as a fuel gas of up to 5.0 MPa (50 bar).
Damit sich Brenngas und Oxidationsgas bereits vor dem Eintritt in die Entgratungskammer miteinander vermischen können, wird vorgeschlagen, dass die Brenngas-Zuführleitung und die Oxidationsgas-Zuführleitung sich bereits vor der Entgratungskammer zu einer gemeinsamen Brenngemisch-Zuführleitung verbinden.So that fuel gas and oxidation gas can mix with each other before entering the Entgratungskammer, it is proposed that the fuel gas supply line and the oxidizing gas supply line already connect before the Entgratungskammer to a common fuel mixture supply line.
In Weiterbildung der Erfindung kann der Brenngemisch-Zuführleitung ein Brenngemisch-Zwischenspeicher zugeordnet sein, oder kann alternativ der Brenngas-Zuführleitung ein Brenngas-Zwischenspeicher und der Oxidationsgas-Zuführleitung ein Oxidationsgas-Zwischenspeicher zugeordnet sein. Auf den ersten Blick könnte es den Anschein haben, als seien diese Zwischenspeicher die von herkömmlichen Entgratungsvorrichtungen her bekannten Dosierzylinder. Und tatsächlich ist es auch möglich, diese Dosierzylinder nunmehr erfindungsgemäß als Zwischenspeicher einzusetzen. Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfüllen die Zwischenspeicher jedoch eine völlig andere Aufgabe als die Dosierzylinder bei den herkömmlichen Vorrichtungen. Und zwar war bei den herkömmlichen Vorrichtungen der Einsatz eines Dosierzylinders unabdingbar erforderlich, da durch ihn der zur Zumessung der Gasmenge erforderliche Wert des Parameters Volumen vorgegeben wurde. Bei Einsatz der erfindungsgemäßen Entgratungsvorrichtung ist dies aber nicht mehr erforderlich, da die Gasmenge unmittelbar durch die Massedurchflussmessvorrichtungen vorgegeben wird. Grundsätzlich könnten daher Brenngas und Oxidationsgas unmittelbar aus den jeweiligen Vorratsbehältern in die Entgratungskammer eingeleitet werden, sofern dieser Befüllvorgang nur schnell genug vonstatten geht. Die Verwendung eines Zwischenspeichers hat im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung aber den Vorteil, dass die gesamte zur Verfügung stehende Zeit zwischen der Zündung des Brenngemischs in der Entgratungskammer und dem erneuten Schließen der Entgratungskammer nach Entnahme des gerade entgrateten Werkstücks und Einbringung eines im nächsten Arbeitstakt zu entgratenden Werkstücks in die Entgratungskammer zur Zumessung der erforderlichen Gasmengen ausgenutzt werden kann. Auf diese Weise kann der Zwischenspeicher langsamer und somit mit einer präziser bemessenen Gasmenge befüllt werden und die fertig zugemessene Gasmenge zu gegebener Zeit schnell aus dem Zwischenspeicher in die Entgratungskammer gedrückt werden.In a further development of the invention, the fuel mixture supply line may be assigned a fuel mixture intermediate store or, alternatively, a fuel gas intermediate store may be assigned to the fuel gas supply line and an oxidation gas intermediate store may be assigned to the oxidation gas supply line. At first glance, it might appear that these buffers are the dosing cylinders known from conventional burring devices. And in fact it is also possible to use these dosing now according to the invention as a cache. However, in the context of the device according to the invention, the buffers fulfill a completely different task than the metering cylinders in the conventional devices. Namely, in the conventional devices, the use of a metering cylinder was indispensable because the value of the parameter volume required for metering the amount of gas was predetermined by it. When using the Entgratungsvorrichtung invention but this is no longer necessary, since the amount of gas is set directly by the mass flow measuring devices. In principle, therefore, fuel gas and oxidizing gas could be introduced directly from the respective storage containers into the deburring chamber, provided that this filling process is fast enough. However, the use of a buffer in the context of the present invention has the advantage that the total time available between the ignition of the fuel mixture in the deburring and the re-closing of the deburring after removal of the straight deburred workpiece and introduction of a deburred in the next cycle workpiece in the Entgratungskammer can be used to meter the required amounts of gas. In this way, the buffer can be filled slower and thus with a more precise metered amount of gas and the finished metered amount of gas can be quickly pushed out of the buffer in the deburring chamber at the appropriate time.
Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
-
1 einen Schaltplan zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum thermischen Entgraten von Werkstücken; und -
2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktion der erfindungsgemäß eingesetzten Coriolis-Massedurchflussmessvorrichtung.
-
1 a circuit diagram for explaining the structure and the function of the device according to the invention for the thermal deburring of workpieces; and -
2 a schematic representation for explaining the structure and function of the inventively used Coriolis mass flow measuring device.
In
Die Gaskomponenten des Brenngemischs werden aus einem Vorratsbehälter 16 für Brenngas und einem Vorratsbehälter
Zwischen den Vorratsbehältern
In dem vom Brenngas-Vorratsbehälter
Die Vorratsbehälter
Zwischen dem Knotenpunkt
Die Sperrventile
Grundsätzlich könnte zum Befüllen der Entgratungskammer mit einem Brenngas-Oxidationsgas-Gemisch aus den Vorratsbehältern
Man öffnet die Sperrventile
Gemäß dieser Vorgehensweise wird von der Zwischenspeichervorrichtung
Um die für den Befüllungsvorgang der Entgratungskammer
Hierzu werden die Sperrventile
Obgleich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei voneinander getrennte Zwischenspeichervolumina
Im Folgenden soll der grundlegende Aufbau einer nach dem Coriolis-Prinzip arbeitenden Massedurchflussmessvorrichtung anhand von
Die Massedurchflussmessvorrichtung
Diese Coriolis-Kraft ist in einem der Rohre
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Endress+Hauser Meßtechnik GmbH+Co.: Technische Information TI 038D/de; Nr. 5084729. 79574 Weil am Rhein, 12/1999. - Firmenschrift * |
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