DE1239340B - Vorrichtung zum Verbessern der Zug-eigenschaften von Draht - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C21d

Deutsche Kl.: 18 c-9/52

Nummer: 1 239 340

Aktenzeichen: S 99627 VI a/18 c

Anmeldetag: 24. September 1965

Auslegetag: 27. April 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen dauernder Dehnung bzw. Streckung von martensitisch umwandelbarem Stahldraht zum Verbessern des Kriechwiderstandes des Drahtes unter Zugbelastung, so daß sich der Draht besonders als Armierungselement in Betonkonstruktionen eignet, wie auch als Spannorgan in anderen Konstruktionen, bei denen hohe Zugbeanspruchungen auftreten, z. B. als Hängebrückenkabel. Unter dem Ausdruck »martensitisch umwandelbarer Stahl« soll Stahl verstanden werden, der sich in Martensit umwandelt, wenn er rasch aus dem martensitischen Umwandlungstemperaturbereich abgekühlt wird. Der Draht, dessen Kriechwiderstand durch die erfindungsgemäße Vorrichtung verbessert werden soll, kann entweder in Form eines Einzeldrahtes oder in Form von mehreren Drähten vorliegen, die beispielsweise spiralförmig zu einem Strang oder Kabel gewickelt bzw. gedreht sind.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zum Erzeugen einer dauernden bzw. bleibenden Streckung von Stahldraht durch Gefügeänderung mit einem oder mehreren Drehorganen, um die der Draht unter Zugspannung umläuft, und Mittel zum Einspeisen eines Heizstromes auf und längs einer bestimmten Drahtlänge, die sich unter Spannung befindet, um den Draht an dieser Stelle auf eine Temperatur aufzuwärmen, bei der ein einem Streckprozeß unterworfener Draht eine bleibende Streckung erfährt, wobei die erwähnten Heizstromspeisemittel wenigstens ein Drehorgan umfassen, auf das oder von dem der Draht unter Spannung auf- oder abläuft; das Drehorgan ist mit einem Kommutatorsegment und einer zugehörigen Stromversorgungsbürste versehen, die mit einem Heizstrom-Speisekreis verbunden ist.

Der Einfachheit halber wird im folgenden die zu behandelnde Drahtlänge als »die aufzuheizende Drahtlänge« bezeichnet, obwohl bei dem auf ein Drehorgan auflaufenden Draht zumindest schon eine gewisse Aufheizung stattgefunden hat.

Bisher trat eine Schwierigkeit beim Betrieb der Vorrichtung der genannten Art auf Grund von Funken- und in einigen Fällen auch von Bogenbildung auf, und zwar an den Stellen, wo der zu erwärmende Draht in oder außer Kontakt mit der Peripherie der Drehorgane tritt.

Diese Schwierigkeit tritt auf Grund der Tatsache auf, daß bisher bei Vorrichtungen der genannten Art der Heizstrom in der Weise dem genannten Drehorgan zugeführt wurde, daß er frei zu denjenigen Stellen auf der Peripherie dieser Organe fließen konnte, wo der Draht von den Gliedern oder auf die Glieder abläuft oder aufläuft, und wegen der bekann-Vorrichtung zum Verbessern der Zugeigenschaften von Draht

Anmelder:

Somerset Wire Company Limited,

Cardiff, Wales (Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. K. Boehmert, Dipl.-Ing. A. Boehmert
und Dipl.-Ing. G. Eisenführ, Patentanwälte,
Bremen 1, Feldstr. 24

Als Erfinder benannt:

James McFarlane,

Penn, Wolverhampton, Stafford (Großbritannien)

ten Tendenz von Strom, den kürzest möglichen Pfad zu nehmen, wurde eine beträchtlicher Teil des Gesamtstromes in das zu erwärmende Drahtstück an der Stelle eingespeist, wo der Draht gerade in oder außer Kontakt mit dem Drehorgan trat, wenn er auf das oder von dem Drehorgan auf- oder ablief.

Die resultierende Funken- und Lichtbogenbildung kann bei einer solchen Anordnung von beträchtlicher Größe sein, da eine relativ hohe Heizstromdichte zum Erzielen der zur Sicherstellung einer bleibenden Streckung des Drahtes erforderlichen Heiztemperatur aufgebracht werden muß; für zukünftige Entwicklungen sind Ströme in der Größenordnung von 4000 bis 5000 Ampere ins Auge gefaßt.

Diese Funken- und Lichtbogenbildung tritt vor allem dort auf, wo der Draht in Form eines spiralförmig gewickelten oder gedrehten Strangs oder Kabels, also in nicht einheitlicher Umfangskonfiguration vorliegt.

Eine derartige Funken- oder Lichtbogenbildung kann ebenfalls als Folge eines Parallel-Stromflusses zwischen dem Draht und der benachbarten Peripherie des Drehorgans auftreten, so daß er entlang des Umfangs des Drehorgans fließt und von dem Drehorgan in den Draht gerade da zurückfließt, wo der Draht unter Druck an dem Drehorgan anliegt. Der Grund

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liegt darin, daß an dieser Stelle der Kontaktquerschnitt zwischen dem Draht und der den Draht fassenden Peripherie des Drehorgans relativ groß ist. Dieser Parallelfluß neigt insbesondere zum Erzeugen der Funken- oder Bogenbildung im Falle eines Strangs oder eines Kabels, bei denen er zwischen umfangsmäßig in Abstand liegenden Stellen auftritt, an denen die spiralförmigen Windungen des Strangs oder Kabels die Drehorgane lokal berühren.

Diese Funken- oder Lichtbogenbildung ist zusätzlich dazu, daß sie die Drahtoberfläche beschädigen kann, was bei jeder Art der beabsichtigten Verwendung des Drahtes unerwünscht ist, insbesondere im Falle von hoch zugfestem, aus dem hier behandelten Stahl bestehenden Draht zu beanstanden, da die Funken- oder Lichtbogenbildung lokal und momentan die Temperatur des Stahls auf einen so hohen Wert anhebt, daß durch nachfolgende sofortige rasche und direkte Kühlung gegen die benachbarte Stahlmasse, die noch nicht so lokal erhitzt ist, Martensit gebildet wird. Als Folge daraus wird der Draht lokal brüchig und seine Zugspannungseigenschaften werden ernsthaft geschwächt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindimg, eine verbesserte Vorrichtung zu schaffen, die die oben aufgeführten Schwierigkeiten ausräumt.

Zur Lösung der genannten Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung der genannten Art vor, die sich dadurch auszeichnet, daß jedes Drehorgan, das mit einem Kommutatorsegment ausgestattet ist, eine den Draht fassende Peripherie besitzt, die als Reihe von am Umfang des zugehörigen Drehorgans in Abstand angeordneten, gegeneinander isolierten Kommutatorsegmenten ausgebildet ist, und daß die zugehörige Stromversorgungsbürste mindestens eine stromführende Bürste umfaßt, die jeweils so angeordnet ist, daß sie mit den Kommutatorsegmenten an solcher Stelle des Umfangsbereiches des Drehorgans Kontakt gibt, daß jedes Segment, das sich mit einer stromführenden Bürste in elektrischem Kontakt befindet, elektrisch von dem Teil des Umfangs des Drehorgans getrennt ist, auf das oder von dem das aufzuheizende Drahtstück momentan auf- oder abläuft, wobei die Anordnung so gewählt ist, daß der Strom nur zwischen jeder Bürste und dem Kommutatorsegment oder Segmenten fließt, die elektrisch mit demjenigen Teil des Drehorgans verbunden sind, an den der Draht momentan angedrückt wird, wobei jedes Kommutatorsegment von so geringer Umfangslänge ist, daß sich parallel zu dem auf ihm aufliegenden Draht ein Parallelwiderstand von solcher Größe ergibt, daß keine durch Parallel-Stromfluß hervorgerufene Funken- oder Lichtbogenbildung, die zu einer örtlichen Martensitbildung führen würde; erfolgen kann.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß ein so großer Parallel-Stromfluß, der zu Martensitbildung in dem besonderen; hergestellten Draht führt, dadurch vermieden werden kann, daß man die Umfangslänge bzw. die Bogenlänge des den Draht berührenden Peripherieteils eines jeden Segments kleiner oder gleich dem sechsfachen Drahtdurchmesser macht, für den die Vorrichtung ausgelegt·ist.

' Mit der vorliegenden Erfindung wird verhindert, daß der Heizstrom vom Draht zu dem Punkt auf dem Umfang des Drehorgans fließt, wo der Draht auf das Drehorgän auf- öder abläuft. Dies liegt daran, daß die Kommutatorsegmente nur mit demjenigen Teil des ;den Draht berührenden Umfangs des Drehorgans verbunden sind, an dem der Draht gerade angepreßt wird. So sind die Kommutatorsegmente, die sich momentan am Auflauf- oder Ablaufpunkt des Drahtes befinden, nicht in Kontakt mit der Versorgungsbürste oder den Versorgungsbürsten und sind elektrisch isoliert von dem Heizstromkreis. Abgesehen von einem Parallelstrom von zulässig geringer Stärke wird der Heizstrom demgemäß gezwungen,

ίο entlang dem Draht vom Auflauf- oder Ablaufpunkt des Drahtes entfernt zu fließen, also bei einer Lage, wo der Draht infolge der Drahtspannung unter Druck mit dem Drehorgan in Berührung steht, d. h. in einer Stellung, wo jegliche Funken- oder Lichtbogenbildung unwahrscheinlich ist.

Das Erzielen des obengenannten erwünschten Effektes wird noch durch das weitere Merkmal der Erfindung erleichtert, daß jede Stromversorgungsbürste entsprechend einer jeden Reihe von Kommuta- torsegmenten als eine Mehrzahl von Bürsten ausgebildet ist, wobei jede Bürste eine Umfangsbreite besitzt, die geringer oder gleich der Umfangslänge eines jeden Kommutatorsegments ist, und wobei die Stromversorgungswege von der (gemeinsamen) Stromquelle zu jeder der einzelnen Bürsten verschiedene elektrische Widerstände besitzen, derart, daß der maximale elektrische Widerstand im Strompfad zu der Bürste vorgesehen ist, die umfangsmäßig zum Auflaufpunkt oder Ablaufpunkt des Drahtes am nächsten liegt, und daß der geringste elektrische Widerstand bezüglich der Bürste vorgesehen ist, die von dem Auflauf- bzw. Ablaufpunkt am weitesten entfernt liegt.

Die Anordnung derartiger unterschiedlicher Widerstände stellt sicher, daß der Stromfluß zwischen dem Draht und der Peripherie des betreffenden Drehorgans im wesentlichen einheitlich über eine beträchtliche Drahtlänge ist, die zu der gesamten Umfangslänge derjenigen anliegenden Kommutatorsegmente korrespondiert, die momentan mit den einzelnen Bürsten in Kontakt stehen, so daß dabei der Stromfluß zwischen der Peripherie des Drehorgans und dem Draht in jeder besonderen Lage entlang der Drahtlänge im Vergleich mit einer Anordnung, in der diese verschiedenen Widerstände nicht vorgesehen sind, reduziert ist, wobei dadurch die unerwünschte lokale Überhitzung mit möglicher Martensitbildung, wie oben beschrieben, vermieden wird. Tatsächlich tragen solche differentiellen Widerstände der natürliehen Tendenz des Stromes Rechnung, den kürzesten Weg zu nehmen, d. h. in dem Falle, daß derartige Widerstände nicht vorgesehen worden wären, den nächstmöglichen Weg zu dem Punkt, an dem der Draht auf das oder von dem betreffenden Drehorgan auf-oder abläuft.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung noch näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1,

F i g. 3 eine Ansicht gesehen in Richtung des Pfeils III der F i g. 1,

F i g. 4 zeigt eine gebrochene Schnittansicht in vergrößertem Maßstab gemäß 4-4 der F i g. 1,

Fig. 5 eine Seitenansicht in vergrößertem Maßstab des Teils der Konstruktion gemäß Fig. 1, der die Anordnung der stromführenden Bürsten zeigt,

■ Fig. 6 eine Schnittansicht gemäß 4-4 der Fig. 5, die in vergrößertem Maßstab gewisse Details einer der stromführenden Bürsten darstellt;

Fig. 7 zeigt eine schematische Seitenansicht der Konstruktion gemäß F i g. 1, die die Anordnung der elektrischen Verbindung zu den stromführenden Bürsten darstellt;

F i g. 8 zeigt eine genauere Ansicht eines Teils von F i g. 7, die deutlicher die Anordnung der elektrischen Widerstände in den Stromversorgungsleitungen zu den Kommutatorsegmentbürsten zeigt.

Zunächst soll auf die F i g. 1 bis 3 der Zeichnung eingegangen werden. Die dort dargestellte Vorrichtung umfaßt einen Rahmen 10, an dem über gegeneinander parallele, horizontale Achsen zwei Drehorgane 11,12, jedes in Form einer Rolle bzw. Scheibe, mit einer Mehrzahl von im Querschnitt V-förmigen Nuten 13, drehbar gelagert sind. Die beiden Organe sind von gleichem Umfangsdurchmesser und sind mechanisch gekuppelt, so daß sie in derselben Richtung und mit derselben Umfangsgeschwindigkeit umlaufen. Zu diesem Zweck sind die beiden Drehorgane 11,12 an einer ihrer Seiten jeweils mit einem Kettenrad versehen; diese beiden Kettenräder sind durch eine Kette 15 miteinander verbunden.

Das Drehorgan 11, das an einem Ende des Rahmens 10 angeordnet ist, ist durch einen Elektromotor 16 angetrieben, welcher die das Kettenrad 18 tragende Hauptantriebswelle 17 antreibt; das Kettenrad 18 ist über die Kette 19 mit dem Kettenrad 20 verbunden, das mit dem Drehorgan 11 verbunden ist.

An dem dem Drehorgan 11 gegenüberliegenden Ende des Rahmens 10, also an der Seite des Drehorgans 12, die von dem Organ 11 am weitesten entfernt ist, ist ein drittes Drehorgan 21 in Form einer Rolle bzw. Scheibe angeordnet, das eine einzelne, im Querschnitt V-förmige Umfangsnut 22 besitzt, um die der zu erwärmende Draht umläuft.

Der Draht 23, der dauernd gestreckt werden soll, läaft zunächst um das Drehorgan 12 und danach wechselweise um die Drehorgane 11 und 12 entlang der Nuten 13, und zwar in der Weise, daß er mit jeder Nut einen Berührungsbogen von nahezu 180° beschreibt. Die Nutenschleifen sind in verschiedenen Durchmessern gebildet, wie beispielsweise in F i g. 4 gezeigt, so daß die Durchmesser der einzelnen Nutenschleifen der Organe 11 und 12, um die der Draht 23 herumläuft, fortlaufend in Richtung der Drahtbewegung anwachsen, um die Zugspannung im Draht fortlaufend zu erhöhen. Jedoch läuft der Draht von der Nut 13 α des Organs 11, die die vorletzte Nut mit fortlaufend ansteigendem Durchmesser ist, direkt entlang dem Drahtweg 23 a zur Scheibe bzw. zum Drehorgan 21 und von der letzteren entlang dem Drahtweg 23 b zurück zu einer Nut 13 b des Organs 11, die die letzte der Folge von Nuten ist, deren Schleifendurchmesser fortlaufend in Drahtlaufrichtung anwächst. Danach läuft der Draht fortlaufend zwischen den Organen 11 und 12 um die Nuten 13, von denen einige in Drahtlaufrichtung progressiv abnehmende Schleifendurchmesser aufweisen, um die Zugspannung in dem aus der Vorrichtung auslaufenden Draht progressiv zu reduzieren, während die Endnuten 13 in Drahtlaufrichtung die gleichen Schleifendurchmesser besitzen und als Abzugsdruckrollen wirken, um genügende Zugspannung zu erzeugen, so daß der Draht durch die Vorrichtung gezogen wird. Der anfänglich auf das Organ 12 auflaufende Draht wird diesem durch eine hier nicht gezeigte Speisewalze zugeführt, und zwar über eine Zuführung 24 und eine Vorspannungswalze25, die unreine vertikale Achse frei drehbar montiert, ist und mit einer Bremse 26 versehen ist; von der Walze 25 wird der Draht unter einer durch die Bremse; erzeugten gewissen Anfangsspannung dem Organ 12 zugeführt.

So läuft der aufzuheizende Draht, d. h. der mit 23 a und 23 δ bezeichnete Draht, von der'Nut 13α des

ίο Drehorgans 11 um die Scheibe bzw. das Drehorgan 21 zur Nut 13 b des Organs 11 zurück, ohne dabei um das Organ 12 zu laufen. Dies wird dadurch erreicht, daß das Organ 21 um eine Drehachse drehbar angeordnet ist, die zur Horizontalen' geneigt ist, wie in Fig. 3 gezeigt, und zwar in der Weise, daß die Auflauf- und Ablaufstellen des Umfangs des Organs 21, auf die und von denen der Draht 23 α und 23 b auf- und abläuft, in vertikalen Ebenen angeordnet sind, von denen jede seitlich der korrespondierenden

ao Stirnseiten des Organs 12 liegt.

Für die Einspeisung des Heizstromes zu dem aufzuheizenden Draht 23 a und 23 & sind die Organe 11 und 21 jeweils mit zwei Reihen von stromführenden Bürsten ausgestattet; 27, 28 im Falle von Organ 11; 29, 30 im Falle von Organ 21.

Jede Bürstenreihe 27,28 ist jeweils zum Einspeisen von Strom zu den im Querschnitt V-förmigen Nuten 13 a und 13 & des Drehorgans 11 geeignet; zu diesem Zweck ist jede dieser zwei Nuten 13 α und 13 b in einem zugehörigen stromführenden Ring 31 bzw. 32 angeordnet, wobei jeder Ring aus einer Anzahl von Kommutatorsegmenten 33 gebildet ist, wobei z. B. in einer besonders bevorzugten Anordnung jeder Ring 90 oder 135 Segmente aufweisen kann, und der Ring einen Durchmesser von etwa 2,3 m besitzt.

Um einen unerwünscht großen Heizstrom-Parallelfluß von dem Draht zu den Kommutatorsegmenten entlang deren Peripherie parallel zum Draht mit der daraus sich ergebenden Gefahr einer Martensitbildung zu vermeiden, wurde gefunden, daß die Umfangslänge eines jeden Kommutatorsegments 33 kleiner oder gleich dem sechsfachen Drahtdurchmesser sein sollte. Wenn diese Länge überschritten wird, wird die Kontaktfläche zwischen dem Draht und der V-förmigen Nut eines jeden Segments 33 so groß, daß unerwünscht große Parallelströme hervorgerufen werden.

Wenn, wie bei bevorzugtem Einsatz'der Vorrichtung der Fall, der Draht in Form eines' spiralförmig

so gewickelten bzw. gedrehten Strangs oder Kabels aus Stahl der erwähnten Art vorliegt, wird die Peripherie dieses Kabels oder Strangs jede der zwei Seiten der V-förmigen Nuten 13 a, 136 an umfangsmäßig in Abstand liegenden Stellen berühren, und zwar entsprechend den axial anliegenden Kuppen der Drähte oder Stränge, die jeweils den Strang oder das Kabel, das .gestreckt werden soll, bilden. Üblicherweise liegen solche axial anliegenden Kuppen irf.einem Abstand hintereinander, der gerade etwa dem zweimalig gen Strang- oder Kabeldurchmesser gleich ist; und wenn man die Umfangslänge eines jeden Segments 33 kleiner oder gleich dem vierfachen Strang- oder Kabeldurchmesser mächt, ist sichergestellt, daß sich der Strang oder das Kabel mit jeder Seite der V-förmigen Nut nur an zwei Stellen in Kontakt befindet, wobei der Parallelstrom von einer Stärke sein wird, die in der Praxis etwa bei der annehmbar kleinen Stärke von V30 des Heizstromes liegt. Wenn die obenge-

nannte Verhältniszahl von Umfangslänge zu Strangoder Kabeldurchmesser auf mehr als 2 reduziert wird, wird jede Seite der V-förmigen Nut nur mit einer Kuppe pro Segment in Kontakt kommen, und der Parallelstromeffekt ist dann eliminiert oder scheinbar eliminiert, so daß der letztgenannte Verhältniswert von Segmentlänge zu Strang- oder Kabeldurchmesser den gewünschten theoretischen Maximalwert darstellt.

Die zwei Ringe 31, 32 sind an den zugehörigen Stirnseiten des Drehorgans 11 im Umfangsbereich in einer im Schnitt rechtwinkligen Ausnehmung 34 angeordnet, deren axial sich erstreckende Oberfläche mit einem ringförmigen Flansch 35 versehen ist. Jeder dieser Flansche ist mit über den Umfang verteilten gestanzten Löchern 35 versehen, durch die und durch die Segmente 33 hindurch Bolzen 37 geführt sind, die die Segmente in ihrer Lage halten.

Zwischen jedem Segment 33 und jeder der zwei Oberflächen der im Schnitt rechtwinkligen Ausnehmungen 34 ist eine Lage von elektrisch isolierendem Material 38 vorgesehen, und ähnliches isolierendes Material ist zwischen dem Bolzen 37 und dem Segment 33 vorgesehen, so daß jeder der beiden die Nuten 13 α und 13 b bildenden Ringe 32 von dem Hauptkörper des Drehorgans 11 elektrisch isoliert ist.

Die Umfangslänge eines jeden den Ring 32 bildenden Segmentes ist so groß, daß ein schmaler Luftspalt 39 zwischen benachbarten Umfangssegmenten vorgesehen werden kann. Auf diese Weise ist jedes Segment von den benachbarten Segmenten wie auch von dem Organ 11 elektrisch isoliert.

Jedes Segment 33 weist an seiner äußeren Stirnseite eine flache, die Bürste berührende Oberfläche 40 auf.

Die den Draht fassende Nut 22 des scheibenförmigen Drehorgans 21 ist mit einem kreisförmigen Ring 32 ausgestattet, der aus einer Anzahl von Segmenten aufgebaut ist, die voneinander elektrisch isoliert sind und von dem Hauptkörper des Organs 21 in derselben Weise wie die Ringe 32 vom Drehorgan 11. Eine der beiden axial gerichteten Stirnseiten 41 des Ringes 32 des Organs 21 ist von flacher Ausbildung, so daß sie geeignet ist, mit den zugehörigen stromführenden Bürsten 29, 30 in Kontakt zu treten. .

Die Konstruktion und Anordnung einer jeden Reihe von stromführenden Bürsten, die den Drehorganen 11 und 21 zugeordnet sind, werden im folgenden beschrieben. Aus Fig. 1 kann zunächst entnommen werden, daß der Draht 23 α im wesentlichen an der Umfangsstelle A mit der Nut 13 a des Organs 11 außer Kontakt tritt und im wesentlichen an der Umfangsstelle B des Organs 21 mit der Nut 22 in Kontakt tritt.

Ähnlich verläßt der ebenfalls aufgeheizte Draht 23 b die Nut 22 des Drehorgans 21 im wesentlichen an der Umfangsstelle C und läuft auf die Nut 13 b des Organs 11 im wesentlichen an der Umfangsstelle D auf. Die zwei Stellen A und B sind an ihrem Umfang leicht unterschiedlich ausgebildet, da der Draht 23 a über ein Zugspannungsmeßgerät läuft, das aus einer Rolle 42 besteht, deren den Draht fassende Peripherie in Fig. 1 dargestellt ist, so daß die Teile des Drahtes 23 a, die jeweils einer Ablaufrolle 42 zugeführt werden, gegeneinander leicht geneigt sind, so daß die Rolle 42 einer Belastung unterworfen ist, die der Spannung des Drahtes 23 a an dieser Stelle proportional ist. Die Rolle 42 ist (gegen solche Belastung) durch ein Meßorgan, wie z. B. eine genaue Federanordnung, abgestützt, an dem die maximale Drahtspannung abgelesen werden kann.

Die Bürsten 27, 28, 29, 30 sind am Umfang in Abstand von den obengenannten Stellend, D, B, C jeweils voneinander in einem größeren Abstand als die Umfangslänge eines jeden Kommutatorsegments 33 angeordnet, so daß das besondere Segment, dessen Nut sich momentan mit dem Draht an den Stellen A, B, C, D in Kontakt befindet, gleichzeitig keine

ίο direkte elektrische Verbindung mit irgendeinem der anliegenden stromführenden Bürsten besitzt. Dies stellt sicher, daß an den Stellend, B, C, D, wo die zu erhitzenden Drahtlängen in oder außer Druckkontakt mit den Seiten der V-förmigen Nuten 13 a, 13 b und 22 geraten, keine Funken- oder Lichtbogenbildung zwischen der Drahtoberfläche und den Seitenflächen der V-förmigen Nuten auftritt, abgesehen von derjenigen, die sich aus irgendeinem Parallelstromeffekt ergibt.

Jede Bürstenreihe umfaßt eine Anzahl von einzelnen Bürsten 43, die jeweils in einem Bürstenhalter 44 montiert und elektrisch isoliert auf einem gebogenen Halterungsbügel angeordnet sind, dessen Enden durch Klammern 46 an geeigneten Trägern am Maschinenrahmen 10 befestigt sind. Jeder Halter 44 trägt eine sich axial erstreckende Bürste 43, die mit der anliegenden Stirnseite des zugehörigen Segmentringes 32 in Berührung steht.

Die Anordnung ist so getroffen, daß mehrere einzelne Bürsten 43 in jedem Satz vorgesehen sind, wobei die benachbarten Bürsten entlang dem Umfang des jeweiligen Drehorgans so in Abstand gehalten sind, daß sie nicht miteinander in elektrischem Kontakt stehen und jede Bürste über ihre Versorgungsleitung 47 an die Stromversorgungssammelschiene 48 angeschlossen ist. Am Drehorgan 11 ist an jeder Seite eine Sammelschiene 48 vorgesehen, und am Drehorgan 21 eine einzelne Sammelschiene.

Die Umfangsbreite jeder Bürste 43 übersteigt nicht die Umfangslänge eines Kommutatorsegments, sondern ist vorzugsweise geringer. Auf diese Weise kann jede Bürste jeweils nur mit maximal zwei Kommutatorsegmenten in Kontakt treten.

In den einzelnen Bürstenzuleitungen 47 eines jeden Bürstensatzes sind Widerstände 49 von unterschiedlichem elektrischen Widerstand vorgesehen, und zwar derart, daß die einzelne Bürste 43 eines jeden Satzes die auf dem Umfang fallweise dem Punkte, B, C oder D am nächsten liegt, mit einer Bürstenleitung 47 von relativ großem elektrischen Widerstand verbunden ist, wobei der elektrische Widerstand jeder Bürstenleitung 47 progressiv in Umfangsrichtung von dem Einlauf- oder Ablauf punkte, B, C, D fallweise abnimmt.

Aus diesem Grunde und der Tatsache, daß eine Bürste nicht mit mehr als zwei Kommutatorsegmenten gleichzeitig in Kontakt treten kann, ist der natürlichen Tendenz des Stromes Rechnung getragen, zwischen jedem Bürstensatz und dem Draht 23 a oder 23 & den kürzesten Weg zu nehmen; und durch geeignete Wahl des Wertes eines jeden Bürstenleitungswiderstandes 49 unter Beachtung des Durchmessers des aufzuheizenden Drahtes und des gewählten Heizstromes kann sichergestellt werden, daß der Stromnuß zwischen dem Draht und dem Umfang des Drehorgans im wesentlichen einheitlich über den Drahtbereich ist, der auf dem Umfang derjenigen nebeneinanderliegenden Segmente 33 aufliegt, die sich

augenblicklich mit verschiedenen, jeweils eine Reihe bildenden Bürsten in Kontakt befinden. Auf diese Weise wird ein unerwünscht hoher lokaler Stromfluß zwischen den den Draht fassenden Nuten und der aufliegenden Drahtoberfläche mit einer sich daraus ergebenden Überhitzung des Drahtes vermieden.

Dies ist von besonderer Bedeutung, da der Draht in der Praxis einen runden oder im wesentlichen runden Querschnitt besitzt und die Nuten 13 a, 13 b oder 22 im Querschnitt V-förmig ausgebildet sind, um Schlupf zwischen dem Draht und den Drehorganen zu vermeiden und dadurch die erwünschte Zugspannung in dem zu erwärmenden Draht hervorzurufen. Daher ist die Kontaktfläche zwischen den Nuten und dem Draht sehr klein. Durch Vorsehen dieser unterschiedlichen Widerstände 49 wird ebenfalls sichergestellt, daß jede einzelne Bürste den Maximalstrom führen wird, für den sie ausgelegt ist.

Wie aus den F i g. 7 und 8 ersichtlich, sind die einzelnen Sammelschienen 48 an Versorgungsleitungen 50 angeschlossen, letztere wiederum an einen hier nicht gezeigten Stromversorgungstransformator, der so ausgelegt werden kann, daß er einen Heizstrom bei 50VoIt von einer Stärke von etwa 4000 bis 5000 Ampere oder, falls erforderlich, mehr liefert. Die besondere Spannung und der Strom sind von der Querschnittsfläche des Drahtes abhängig, z. B. des Strangs oder des Kabels, das behandelt werden soll.

Gegebenenfalls kann aus dem zuletzt genannten Grund die Zahl der einzelnen Bürsten in den beiden Bürstenreihen 20, 30 kleiner sein als die Anzahl der Bürsten in den Bürstenreihen 27, 29. Der Grund liegt darin, daß die Temperatur des laufenden, zu erwärmenden Drahtes zwangläufig während der Bewegung des Drahtes aus der Stellung^ zu der Stellung D progressiv anwächst. Dadurch ist der mittlere elektrische Widerstand des Stahldrahtes, der mit anwachsender Temperatur ansteigt, für die Länge 23 b größer als für die Länge 23 a. Demgemäß ist der Stsom, der durch den Drahtbereich bzw. die Länge 23 & fließt, geringer, als derjenige, der durch die Länge 23 α fließt. Wenn daher die maximale Stromdichte aller Bürsten gleich sein soll, wie es zum Erzielen des größten Wirkungsgrades erforderlich ist, sind für die Reihen 28, 30 weniger Bürsten notwendig, als für die Reihen 27, 29. Beispielsweise können 20 Bürsten in jeder der Reihen 27, 29 vorgesehen sein, während die Reihen 28, 30 jeweils nur 14 Bürsten aufweisen.

Wenn erforderlich, kann das scheibenförmige Organ 21 nur mit einer einzigen Bürstenreihe anstatt zwei Bürstenreihen, wie in den Figuren gezeigt, versehen sein, wobei die Widerstände jeder Leitung an den Enden der Bürstenreihe maximal und im Mittelbereich minimal sein müssen. Vorzugsweise wird das erhitzte Drahtstück 23 & vor dem Einlauf auf das Drehorgan 11 in bekannter Weise gekühlt, so daß eine unerwünschte Erhitzung der Drehorgane 11, 12 vermieden wird, so daß auch verhindert wird, daß der Draht eine bleibende gekrümmte Ausbildung gemäß der Organe 11,12 beibehält, wie es der Fall sein würde, wenn der Draht beim Einlauf noch sehr heiß wäre.

Die Vorrichtung bewirkt eine bleibende Streckung des Drahtes bei vollständiger Vermeidung einer Funken- oder Lichtbogenbildung, die groß genug wäre, Martensit an den vom Heizstrom durchflossenen Stellen zwischen der Oberfläche des aufzuheizenden Drahtes und der Oberfläche der zugehörigen Drehorgane 11 und 21 zu bilden.

Falls erforderlich, kann der Draht in Form einer Acht zwischen den zwei Drehorganen 11, 12 hindurchgeführt werden, so daß dabei die mit dem Draht in Kontakt stehende Umfangslänge eines jeden Organs vergrößert wird, wobei es notwendig ist, daß die zwei Organe 11, 12 mechanisch so miteinander gekuppelt sind, daß sie in entgegengesetzten Richtungen bei

ίο gleicher Umfangsgeschwindigkeit anstatt in derselben Drehrichtung gedreht werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine Vorrichtung zur Verbesserung der Spannungseigenschaften von Draht für Bauzwecke beschränkt. Draht mit verbesserten Zugeigenschaften kann auch für andere Zwecke, wo hohe Zugspannungseigenschaften von besonderer Wichtigkeit sind, verwandt werden: z. B. bei Bremskabeln, Steuerkabeln und Überlandkabelträgern.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Vorrichtung zum Verbessern der Zugeigenschaften von Stahldraht mit einem oder mehreren Drehorganen, um die der Draht unter Zugspannung gezogen wird, und mit zum Einspeisen eines Heizstromes auf und längs einer bestimmten Länge des unter Zugspannung stehenden Drahtes dienenden Mitteln, die wenigstens ein Drehorgan umfassen, auf das oder von dem der Draht unter Spannung auf- oder abläuft, und das mit einem Kommutatorsegment und einer zugehörigen Stromversorgungsbürste versehen ist, die mit einem Heizstrom-Speisekreis verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Drehorgan (11,

   21) an seinem Umfang eine Reihe von in Abstand angeordneten, gegeneinander isolierten Kommutatorsegmenten (33) aufweist und daß die zugehörige Stromversorgungsbürste mindestens eine stromführende Bürste (43) umfaßt, die jeweils so angeordnet ist, daß sie mit den Kommutatorsegmenten an solcher Stelle des Umfangsbereiches des Drehorgans Kontakt gibt, daß jedes Segment, das sich mit einer stromführenden Bürste in elektrischem Kontakt befindet, elektrisch von. dem Teil (A, D, B, C) des Umfangs des Drehorgans getrennt ist, auf das oder von dem das aufzuheizende Drahtstück momentan auf- oder abläuft, wobei die Anordnung so gewählt ist, daß der Strom nur zwischen jeder Bürste und dem Kommutatorsegment oder -Segmenten fließt, die elektrisch mit demjenigen Teil des Drehorgans verbunden sind, an den der Draht momentan angedrückt wird, wobei jedes Kommutatorsegment (33) von so geringer Umfangslänge ist, daß sich parallel zu dem auf ihm aufliegenden Draht (23) ein Parallelwiderstand von solcher Größe ergibt, daß keine durch Parallel-Stromfluß hervorgerufene Funken- oder Lichtbogenbildung erfolgen kann, die zu einer örtlichen Martensitbildung führen würde.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reihe von Kommutatorsegmenten (33) mehrere Bürsten (43) zugeordnet sind, von denen jede eine Umfangsbreite aufweist, die gleich oder kleiner ist als die Umfangslänge eines Kommutatorsegments, und daß die Stromspeisewege (47) von der Stromquelle zu den verschiedenen Bürsten unterschiedliche elek-

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   irische Widerstände aufweisen, und zwar derart, daß der maximale elektrische Widerstand im Strompfad zu der Bürste vorgesehen ist, die auf der Peripherie dem Einlaufpunkt (D, B) oder dem Ablaufpunkt (A, C) des Drahtes (23) am nachsten liegt und am geringsten zu der Bürste ist, die auf der Peripherie von dem Einlauf- oder dem Ablaufpunkt am weitesten entfernt angeordnet ist, so daß der Stromfluß zwischen den Kommutatorsegmenten und dem Drahtmantel im wesentlichen über die gesamte aufliegende Drahtlänge einheitlich ist.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2 mit zwei Drehorganen, die mit mehreren die Drähte aufnehmenden Nuten versehen sind, um die der Draht von einem Drehorgan zum anderen läuft, wobei der Durchmesser der Nutschleifen progressiv bis zu. einem bestimmten Maximalwert ansteigt und danach progressiv in Laufrichtung des Drahtes wieder abnimmt; und einem dritten Drehorgan, um das der zu erwärmende Draht von der vorletzten Nutschleife mit noch progressiv anwachsendem Durchmesser aus der Nutschleife mit dem größten Durchmesser läuft, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten zwei Nuten (13 α, 136) im Bereich der einander gegenüberliegenden Stirnseiten des einen (11) der beiden Drehorgane (11, 12) vorgesehen sind, wobei jede Nut (13 a, 13 b) durch eine Reihe von Kommutatorsegmenten (33), der jeweils ein oder mehrere stromführende Bürsten (43) zugeordnet sind, und daß das dritte Drehorgan (21), um das der zu erwärmende Draht (23) herumläuft, mit einer den Draht fassenden Ümfangsnut (22) versehen ist, die durch eine weitere Reihe von Kommutatorsegmenten (33) gebildet ist, der eine oder mehrere stromführende Bürsten(reihen) (29, 30) zugeordnet sind, wobei die Anordnung so gewählt ist, daß der Strom bei Betrieb zwischen dem dritten Drehorgan (21) und jeder der beiden die Nuten (13 a, 13 b) des Drehorgans (11) bildenden Kommutatorsegmentreihen fließt.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Drehorgan (11) mit den beiden durch je eine Reihe von Kommutator-Segmenten (33) gebildeten Nuten (13 a, 13 b) im Umfangsbereich mit einer Anzahl von an sich bekannten zusätzlichen Draht führenden Nuten (13) versehen ist und an jeder Stirnseite eine ringförmige Ausnehmung (34) aufweist, in der jeweils eine Reihe von die Nuten bildenden Kommutatorsegmenten vorgesehen ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und/oder 4, bei der die beiden Drehorgane, an denen die den Draht führenden Nuten(schleifen) mit progressiv anwachsendem und progressiv abnehmendem Durchmesser vorgesehen sind, jeweils um parallele Achsen in Abstand drehbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Drehorgan (21), um das der zu erwärmende Draht herumläuft, eine gegenüber den gegenseitig parallelen Drehachsen der zwei anderen Drehorgane (11, 12) geneigte Drehachse besitzt, wobei die Anordnung so gewählt ist, daß die Drehebenen der beiden Nuten (13 a, 13 b) an den entgegengesetzten Stirnseiten des Drehorgans (11) so angeordnet sind, daß der diese Nuten durchlaufende Draht (23 a, 23 b) mit der Nut (22) des dritten Drehorgans (21) fluchtet.

   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, deren Drehorgane mit im Querschnitt V-förmigen, den Draht fassenden Nuten versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangslänge bzw. die Bogenlänge des den Draht (23) berührenden Teils eines jeden Kommutatorsegments (33) kleiner oder gleich dem sechsfachen Drahtdurchmesser ist.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6 zum Verbessern der Zugeigenschaften von martensitisch umwandelbarem Stahldraht in der Form eines spiralförmig gewickelten bzw. gedrehten Stranges oder Kabels, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangslänge des den Draht (23) berührenden Teils eines jeden Kommutatorsegments (33 )kleiner oder gleich dem vierfachen Drahtdurchmesser ist.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangslänge des den Draht (23) berührenden Teils eines jeden Kommutatorsegments (33) kleiner oder gleich dem zweifachen Drahtdurchmesser ist.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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