DE1583984B2

DE1583984B2 - Verfahren und vorrichtung zum gezielten bleibenden laengen und zur erhoehung der kriechfestigkeit bei anhaltender belastung eines biegsamen, langgestreckten metallelements

Info

Publication number: DE1583984B2
Application number: DE19681583984
Authority: DE
Inventors: Kenneth Graeme Hendrescythan Creigiau Cardiff Glamorgan Wales Davies Peter Gough Penylan Cardiff Glamorgan Wales Hann, (Großbntannien)
Original assignee: GKN Somerset Wire Ltd
Current assignee: GKN Somerset Wire Ltd
Priority date: 1967-02-24
Filing date: 1968-02-20
Publication date: 1973-06-28
Also published as: AT292426B; BE711178A; FR1553646A; DE1583984A1; US3548624A; RO63111A; GB1208274A; CH511073A; DE1583984C3; ES350893A1; SE352543B; NL6802704A; RO53111A; DE6610269U; NO130219B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gezielten bleibenden Längen und zur Erhöhung der Kriechfestigkeit bei anhaltender Belastung eines biegsamen, langgestreckten Metallelements, wie z. B. eines Drahtes, einer Litze oder eines Seils, dem gemäß das Element um eine Anzahl von mit gleicher Winkelgeschwindigkeit rotierenden Scheiben herumgeführt wird, die jeweils eine das Element aufnehmende und im Reibungseingriff haltende Nut aufweisen, deren Durchmesser sich voneinander unterscheiden und in Zufuhrrichtung des Elements zunehmen, um dadurch das Element in vorbestimmter Weise zu dehnen und unter Spannung zu setzen, und dem gemäß ferner die von der Nut mit dem größten Durchmesser ablaufenden Drahtlängen unter Spannung gehalten werden, um das Element im Reibungseingriff mit der Nut zu halten, wobei die nacheinander dieser Nut zugeführten Drahtlängen bei der maximalen Spannung auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Erfindung betrifft insbesondere das gezielte Längen von aus Stahl mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt oder auch aus Stahllegierungen hergestellten, auf verschiedenen Gebieten des Ingenieurwesens, beispielsweise im Brückenbau oder als Vorspannelemente im Betonbau, verwendeten Stahldrähten od. dgl. Das erfindungsgemäße bleibende Längen von Metallelementen wird insbesondere bei dem Werkstoff Stahl angewandt, um die Struktur des Metalls zu ändern, die Elastizitätsgrenze anzuheben und die Kriechfestigkeit oder Ermüdungsfestigkeit, d. h. den Widerstand gegen eine ständige Verlängerung bei Aufbringen einer langfristigen Zugbeanspruchung, wie sie bei einem Vorspannelement im Betonbau auftreten kann, zu erhöhen.

Es sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen worden, bei dem eine große Zahl, insgesamt acht am Umfang mit V-förmigen Nuten versehene Scheiben verwendet werden. Bei fünf dieser Scheiben sind die Durchmesser der Nuten in Zuführrichtung des Metallelements schrittweise größer ausgeführt, um eine bis zu einem vorbestimmten Höchstwert ansteigende Dehnung und Spannung zu erreichen. Ferner sind drei weitere Scheiben angeordnet, bei denen die Durchmesser der V-förmigen Umfangsnuten kleiner sind als die der größten der obengenannten fünf Scheiben. In Vorschubrichtung des Elements werden die Durchmesser dieser Scheiben immer kleiner, um nacheinander die auf das Element ausgeübte Spannung zu verringern. Die Scheiben sind in zwei Sätzen angeordnet, die drehbar mit Abstand nebeneinander liegen. Das langgestreckte Metallelement wird in seiner Vorschubrichtung zwischen den beiden Sätzen hin- und hergeführt. Gemäß diesem bereits vorgeschlagenen Verfahren ist der Winkel zwischen den beiden Seiten der V-förmigen Nut jeder Scheibe dem bei Keilriemenscheiben üblichen Winkel angepaßt und beträgt 60°.

Obwohl dieses Verfahren und die zugehörige Vorrichtung in äußerst wirksamer Weise eine genaue Steuerung der erforderlichen bleibenden Längung pro Längeneinheit des Metallelements gestatten, so weisen doch das Verfahren und die Vorrichtung folgende Nachteile auf:

1. Bevor ein Element in der bereits vorgeschlagenen Weise behandelt werden kann, muß ein ausreichendes Stück der Gesamtlänge des Elements, d. h. das in Zufuhrrichtung vorn liegende Ende in die Vorrichtung so weit eingeführt werden, daß es sich um die die Spannung im Element nacheinander wieder herabsetzenden Scheiben herum erstreckt. Dieses Ende kann der erforderten Wärme- und Spannungsbehandlung nicht ausgesetzt werden. Auch das in Zufuhrrichtung hinten liegende Ende des Metallelements kann ebenfalls nicht behandelt werden, da es beim Durchlaufen der Vorrichtung durch die Scheiben mit nacheinander größer werdendem Durchmesser hindurchgeführt wird.

Daraus folgt, daß sowohl die vorderen als auch die hinteren Abschnitte des Elementes, deren Länge in der Praxis einem Vielfachen des Umfangs einer Scheibe entspricht, nicht durch Erwärmen und Spannen behandelt werden können und daher Abfall sind. Da die Scheiben einen Durchmesser von etwa 1 bis 1,5 m haben können, beträgt der Abfall auf Grund des von dem Element zwischen den zwei Sätzen von Scheiben zu überwindenden Abstands etwa 35 bis 50 m und macht daher einen wesentlichen Anteil der Gesamtlänge aus.

2. Auf Grund der verhältnismäßig hohen Zahl der mit V-förmigen Nuten versehenen Scheiben, die mit einem hohen Grad von Genauigkeit hergestellt sein müssen, und auf Grund der Anordnung der Scheiben in zwei mit jeweils einer Lagerung versehenen Sätzen ist die Vorrichtung gemäß dem älteren Vorschlag sehr kostspielig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl ein verbessertes Verfahren als auch eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der bzw. dem die auf eine bestimmte Länge des Metallelements bezogene, aus den vorgenannten Gründen entstehende Abfallänge beträchtlich herabgesetzt wird und die Vorrichtungskosten, bezogen auf den Durchsatz, stark vermindert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Drahtlänge unter Spannung einer Nut der höchstens drei Scheiben zugeführt wird, daß das Element in den Nuten der Scheiben in keilartigen Eingriff gebracht wird und schließlich um die letzte mit einer Nut versehene Scheibe mit dem größten Durchmesser herumgeführt und von dieser abgezogen wird.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausgebildet, daß eine das der Nut mit dem kleinsten Durchmesser zugeführte Metallelement spannende Bremsvorrichtung und nicht mehr als drei

mit V-förmigen Umfangsnuten versehene Scheiben vorgesehen sind und daß der Winkel zwischen den Seiten einer V-förmigen Nut nicht größer als 30°, aber groß genug ist, daß zwischen den beiden Seiten der V-förmigen Nut und dem Element nur ein keilartiger Eingriff entsteht.

Zwischen dem Element und der Nut tritt dabei nur ein keilartiger Eingriff auf, d. h., der Winkel zwischen den beiden Seiten der V-förmigen Nut darf nicht so klein ausgeführt sein, daß ein Quetschen oder eine andere Verformung des Elements innerhalb der Nut erfolgen kann, die zu einer Zerstörung des Elements führen könnte. Aus diesem Grund darf normalerweise der Winkel nicht kleiner als etwa 8° sein.

Der Erfindungsgegenstand bringt im Vergleich zu dem älteren Vorschlag folgende Verbesserungen mit sich:

1. Es tritt eine beträchtliche Verminderung des Abfalls in bezug auf die Gesamtlänge des bleibend gelängten Metallelements ein. Insbesondere durch den Fortfall der die Spannung im Element nacheinander herabsetzenden Scheiben wird ein beträchtliches Stück am vorderen Ende des Elements eingespart. Am hinteren Ende des um die Scheiben mit immer größer werdendem Durchmesser herumgeführten Elements tritt zwar noch ein gewisser Abfall auf, der aber beträchtlich verringert ist, da die Zahl der hintereinander angeordneten Scheiben mit immer größer werdendem Durchmesser herabgesetzt ist.

2. Durch die Verminderung der Gesamtnutenzahl in den Scheiben werden die Baukosten für eine Vorrichtung mit einem bestimmten Durchsatz bei gleichen Abmessungen und Eigenschaften des zu behandelnden Elements wesentlich herabgesetzt.

Die genannten Vorteile werden ohne Einbuße in der bereits bei dem älteren Vorschlag erreichten genauen Steuerung der Maximaldehnung und -spannung und damit der gewünschten Längung erzielt.

Die genannten Vorteile sind insbesondere dann beträchtlich, wenn nur zwei mit V-förmigen Nuten versehene Scheiben verwendet werden, die miteinander verbunden sind und sich gemeinsam um eine Achse drehen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung entsteht kein Abfall dadurch, daß das Metallelement von einem Satz von Scheiben zum anderen geführt wird, wie das gemäß dem älteren Vorschlag notwendig war. Auch durch die Zusammenfassung der beiden mit V-förmigen Nuten versehenen Scheiben in einer Einheit, die um eine gemeinsame Achse drehbar sind, wird eine weitere Senkung der Baukosten erreicht.

Es wurde gefunden, daß insbesondere dann zufriedenstellend gearbeitet werden kann, wenn der Winkel zwischen den beiden Seiten der V-förmigen Nuten im Bereich zwischen 12 und 20° liegt. Ist der Winkel kleiner als 12°, besteht die Gefahr, daß die Oberfläche des Elements eingeklemmt wird. Im allgemeinen ist diese Gefahr noch nicht groß, wenn der Winkel nicht unter 8° liegt. Bei einem Winkel von mehr als 20° beginnt sich der Reibungseingriff infolge des keilartigen Zusammenwirkens zwischen dem Element und der Nut beträchtlich zu vermindern.

Die besten Ergebnisse wurden mit einem Winkel von 15° erzielt. In diesem Fall kommt das Element zu dem bestmöglichen Reibungseingriff, insbesondere dann, wenn es sich um einen einzelnen Draht von kreisförmigem Querschnitt handelt. Dabei braucht die V-förmige Nut nicht so tief ausgeführt und damit nicht so kostspielig in der Herstellung zu sein, daß

ao der oben unter 2. genannte Vorteil teilweise aufgehoben würde.

Im folgenden Teil der Beschreibung wird eine bevorzugte Ausführungsform der neuen Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Stahldrähten mit einem mittleren und einem hohen Kohlenstoffgehalt beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung,

F i g. 3 eine in größerem Maßstab dargestellte Schnittansicht der beiden mit V-förmigen Nuten versehenen Scheiben der gleichen Ausführungsform,

F i g. 4 eine in größerem Maßstab gezeigte Draufsicht der Vorrichtung, in der einige der Deutlichkeit halber in den Fig. 1 und 2 fortgelassene Teile zu erkennen sind,

F i g. 5 eine ebenfalls in größerem Maßstab gezeichnete Seitenansicht,

F i g. 6 eine schematische Ansicht der pneumatischen Einrichtung zur Steuerung der den Draht in bestimmte Längen schneidenden Schere,

F i g. 7 einen in größerem Maßstab dargestellten Teilschnitt der den Draht durchschneidenden Schere und

F i g. 8 eine Draufsicht einer Abwandlungsform der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung.

Die in den F i g. 1 bis 7 gezeigte Vorrichtung weist einen fest auf dem Boden 11 abgestützten Rahmen 10 auf, der eine von einem Elektromotor 14 angetriebene, in Lagern 12 gehaltene senkrechte Welle 13 abstützt. Die Welle 13 trägt an ihrem oberen Ende eine erste und eine damit verbundene zweite Scheibe 15,16. Wie F i g. 3 zeigt, sind die Scheiben 15 und 16 an einem Scheibenkörper 17 angeordnet, dessen Nabe auf die Welle 13 aufgesetzt ist und sich mit dieser dreht. Die einander gegenüberliegenden Seitenflächen 18 und 19 des Scheibenkörpers 17 sind eben und verlaufen parallel zueinander, wobei der Durchmesser der Umfangskante 20 der Seitenfläche 18 kleiner ist als der Durchmesser der entsprechenden Umfangskante 21 der Seitenfläche 19. Auf den beiden Seitenflächen 18 und 19 sind mittels einer Anzahl von in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordneten Bolzen 22, 23 Ringe 24, 25 gehalten, die im Bereich der Umfangskanten 20 und 21 gegen über den Seitenflächen 18 und 19 abgefaste Flächen 26 und 27 aufweisen.

Die abgefasten Flächen 26 und 27 sind um einen Winkel von 15° gegen die entsprechenden Seitenflächen 18 oder 19 geneigt und bilden V-förmige Nuten 28 und 29. Die abgefaste Fläche 27 ist dabei in radialer Richtung von der Drehachse des Scheibenkörpers 17 weiter entfernt als die abgefaste Fläche 26. Deshalb ist der Durchmesser der Nut 28 geringer als der Durchmesser der Nut 29. Der wirksame Durchmesser der Nut 28 ist in bezug auf die Nut 29 durch eine zwischen dem Ring 24 und der Seitenfläche 18 des Scheibenkörpers angeordnete Zwischen-

7 8

scheibe 30 weiter herabgesetzt, so daß die V-förmige befindlichen Drahtlängen straff hält. Die beschriebene

Nut 28 den Draht näher am Nutengrund oder Vorrichtung ermöglicht es, daß, sobald der erste

Scheitelpunkt der Nut erfaßt als die Nut 29. Durch Haspel, beispielsweise der Haspel 38, leer ist, Draht

diese Durchmesserverminderung der Nut 28 in bezug von dem zweiten Haspel, beispielsweise dem Haspel

auf die Nut 29 wird die im Draht erzeugte Spannung 5 39, zugeführt wird, während der erste Haspel durch

erhöht. einen vollen Haspel ersetzt wird.

Die Bolzen 22 und 23 sind lösbar, so daß die Der Draht wird von den Haspeln aus um ein in Zwischenscheibe 30 herausgenommen und durch eine einer mit der unteren V-förmigen Nut 28 mit dem Scheibe mit einer anderen Stärke ersetzt werden kleineren Durchmesser der ersten Scheibe 15 in kann. Die gleiche oder eine andere Zwischenscheibe io waagerechter Richtung ausgerichtetes Bremsrad 40 kann dabei in einfacher Weise zwischen den Ring 25 herumgelegt. Das Bremsrad weist an seinem Umfang und die Seitenfläche 19 eingesetzt werden. Durch eine mit dem Draht in Eingriff kommende V-förmige diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Wirksam- Nut 41 auf, deren zwischen den Seiten gebildeter keit, beispielsweise der wirksame Durchmesser der Winkel kleiner als üblich ausgeführt ist und 30° beNuten 28 und 29, in Übereinstimmung mit den ge- 15 trägt, um durch eine zugeordnete Bremse 42 bewünschten Spannungen verändert werden kann. kannter Bauart ein beträchtliches Bremsmoment auf

Die Nut 29 mit dem größeren Durchmesser liegt den um das Bremsrad herumgeführten Draht ausin einer waagerechten Ebene über der Nut 28 und ist üben zu können. Auf diese Weise wird die nahezu in waagerechter Richtung mit einer mitlaufenden um den gesamten Umfang der V-förmigen Nut 41 Scheibe 31 ausgerichtet, die an ihrem Umfang eine 20 des Bremsrades 40 herumgeführte und von da der V-förmige Nut mit einem üblichen öffnungswinkel ersten angetriebenen, mit der Nut 28 versehenen von 60° aufweist und um eine senkrechte, in nicht rotierenden Scheibe zugeführte Drahtlänge gegezeigten Lagern einer Halterung 32 gelagerte Achse zwungen, unter einer beträchtlichen Belastung, die frei drehbar ist. Die Halterung 32 ist auf dem Boden etwa 500 kg betragen kann, und einer Geschwindig-1.1 über eine Gelenkverbindung 33 abgestützt, deren 25 keit von 100 m/min auf die Nut 28 aufzulaufen. Der Achse senkrecht zu der durch die Drehachsen des Draht wird dabei an der Stelle/i (Fig. 1), an der er Scheibenkörpers 17 und der mitlaufenden Scheibe 31 in die Nut eintritt, mit dieser in engen Eingriff gegelegten senkrechten Ebene verläuft. Zwischen der bracht. An dieser Stelle tritt kein Schlupf zwischen Halterung 32 und dem festen Rahmen 10 erstreckt dem Draht und der Nut 28 auf.
sich ein Druckrohr oder Druckstück 34, dessen 30 Der Draht 37 wird um etwa ³/₄ der Nut 28 mit Längsachse in der Ebene des oberen Endes der dem geringeren Durchmesser um die Scheibe 15 Halterung und des Rahmens liegt. Das Druckrohr 34 herumgeführt und durch den Drehantrieb des Motors nimmt die beim Führen des Drahts aus der Nut 28 14 in diese Vorrichtung hineingezogen. Der Draht um die mitlaufende Scheibe 31 in die Nut 29 auf die verläßt dann die Nut 28 bei B und verläuft in Rich-Halterung 32 ausgeübten Spannungen auf, wie das 35 tung auf die mitlaufende Scheibe 31, um die er noch im einzelnen beschrieben wird. Da das Rohr 34 herumgeführt ist. Von der Scheibe 31 aus gelangt aus einem elastischen Metall, beispielsweise Stahl, der Draht in die Induktionsheizvorrichtung 35, in hergestellt ist, gibt es proportional zu den Spannun- der er, wenn es sich um Kohlenstoffstahl handelt, gen im Draht elastisch nach und biegt sich, wobei auf eine Temperatur zwischen etwa 220 und 500° C die Gelenkverbindung 33 der Halterung 32 eine 40 erwärmt wird. Bei Stahllegierungen liegt die höchste solche Biegung zuläßt. Wenn es erforderlich ist, kann Temperatur bei etwa 600° C. Die genaue Temperadie Spannung im Draht durch geeignete bekannte tür, auf die der Draht zu erwärmen ist, hängt von Einrichtungen gemessen werden. der jeweiligen Stahlzusammensetzung und von der

Der waagerechte Abstand zwischen dem Mittel- geforderten bleibenden Längung des Drahts ab, die punkt der Scheibe 31 und dem Mittelpunkt des 45 in Prozenten der ursprünglichen oder Ausgangslänge Scheibenkörpers 17 beträgt bei einem Durchmesser gemessen wird. Bei Kohlenstoffstahl mit einem des Scheibenkörpers von etwa 3 m und einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,6 und 0,85 % liegt die Scheibendurchmesser von etwa 1,7 m etwa 8 m. Da- Aufwärmtemperatur vorzugsweise zwischen 250 und bei ist genügend Raum vorhanden, um zwischen der 380° C, wenn eine bleibende Längung oder VerScheibe 31 und dem Scheibenkörper 17 eine In- 50 längerung von etwa 2 bis 5 % gewünscht wird,
duktionsheizvorrichtung 35 bekannter Bauart unter- Nachdem der Draht in der Induktionsheizvorrichzubringen, die aufeinanderfolgende, unter der hoch- tung 35 auf die obengenannte Temperatur erwärmt sten vorkommenden Spannung stehende Drahtlängen worden ist, wird er durch das Abschreckbad 36 hinauf die für eine bleibende Verformung erforderliche durchgeführt, in dem er so weit abgekühlt wird, daß Temperatur erwärmt. Zwischen der Scheibe 31 und 55 die auf den Draht ausgeübte Spannung nun unter der dem Scheibenkörper 17 kann ferner ein Abschreck- Elastizitätsgrenze des Drahtes liegt. Dabei wird als bad 36 angeordnet sein, in dem der Draht nach der bekannt vorausgesetzt, daß die Elastizitätsgrenze mit Erwärmung auf eine hinreichend niedrige Temperatur steigender Temperatur fällt. Beim anschließenden abgekühlt wird, um sicherzustellen, daß der Draht Aufhaspeln nimmt der Draht keine bleibende gebeim anschließenden Aufhaspeln nicht eine bleibende 60 bogene oder spiralförmige Form an.
spiralartige Form annimmt. Der Draht wird nun bei C der V-förmigen Nut 29

Der bleibend zu längende Draht 37 wird entweder der angetriebenen zweiten Scheibe 16 zugeführt und

auf der Bahn Pl oder P 2 von den einander ent- kommt an dieser Stelle in engen Eingriff mit den

sprechenden Haspeln 38 und 39 der oben be- beiden Flächen 19 und 27 dieser Nut, in der er etwa

schriebenen Vorrichtung zugeführt. Die Haspel sind 65 um den halben Umfang der Scheibe 16 herumgeführt

um in waagerechter Richtung miteinander fluchtende wird, die er bei D wieder verläßt.

Achsen drehbar und weisen eine übliche Brems- Dadurch, daß der größte Winkel zwischen den

vorrichtung auf, die die auf den Bahnen P1 und P 2 beiden Seiten der V-förmigen Nuten 28 und 29 der

zugehörigen Scheiben 15 und 16 im Gegensatz zu dem bisher üblichen Wert von 60° nicht über 30° liegt (in der gezeigten Ausführungsform beträgt der Winkel nur 15°), ist es möglich, den Durchmesser der zweiten Scheibe 16 um so viel größer als den Durchmesser der Scheibe 15 auszuführen, daß bei einem von der Scheibe 15 der Scheibe 16 zugeführten Stahldraht mit einem mittleren oder hohen Kohlenstoffgehalt eine bleibende Längung von wenigstens 5 % erreicht wird. Dabei tritt zwischen dem Draht und den Nuten 28 und 29 an den Stellen A und C, an denen der Draht zunächst mit den Scheiben 15 und 16 in Berührung kommt, kein Schlupf auf. Um Schlupf an den Stellend und C auszuschließen, ist es ferner notwendig, daß sowohl auf den bei A auf die Scheibe 15 mit dem geringeren Durchmesser auflaufenden als auch auf den die Scheibe 16 mit dem größeren Durchmesser bei D verlassenden Draht ein beträchtlicher Zug ausgeübt wird, damit der in der dargestellten Ausführungsform im wesentlichen um den halben Umfang der Scheibe 16 herumgeführte Draht im Reibungseingriff mit dieser Scheibe gehalten wird.

Die Vermeidung des Schlupfs an den Stellen A und C und die oben beschriebene bleibende Längung des Drahtes werden erfindungsgemäß dadurch gewährleistet, daß die Seiten der V-förmigen Nuten um kleine Winkel von nicht mehr als 30°, vorzugsweise 12 bis 20°, gegeneinander geneigt sind. Auf diese Weise wird ein besonders hoher Keil- oder Klemmdruck auf die mit den Flächen in Berührung stehende Oberfläche des Drahts ausgeübt, die den Reibungswiderstand gegen einen Schlupf zwischen dem Draht und den V-förmigen Nuten an den Stellen A und C beträchtlich erhöht, ohne dabei ein zur Zerstörung des Drahtes führendes Quetschen oder Verformen zu bewirken, das dann auftreten würde, wenn der obenerwähnte Winkel zu klein, d. h. kleiner als etwa 8° sein würde.

Vorzugsweise ist der Durchmesser der zweiten Scheibe 16, d. h. der Durchmesser des mit dem Draht in Berührung kommenden Teils der Nut 29, um so viel größer als der Durchmesser der ersten Scheibe 15, d. h. des mit dem Draht in Eingriff kommenden Teils der Nut 28, ausgeführt, daß eine von der gewählten Durchmesserdifferenz genau abhängige Längendehnung des von der Scheibe 15 der Scheibe 16 zugeführten Drahts bis zu 5 °/o beträgt. Die Belastung des Drahtes, die abhängig von dem Drahtdurchmesser und der Stahlzusammensetzung etwa im Bereich von 2000 bis 4500 kg liegen kann, führt zu einer bleibenden Längung des Drahts, die fast den gleichen Wert wie die durch die obenerwähnte Durchmesserdifferenz hervorgerufene Dehnung haben kann. Der Wert für die bleibende Längung ist ein wenig kleiner als der Wert für die Dehnung, da sich der Draht nach dem Verlassen der Nut 29 ein wenig elastisch zusammenzieht.

Durch die Erwärmung des Stahldrahts auf die oben beschriebenen . Temperatur- und Spannungswerte wird die physikalische Struktur des Metalls geändert, wobei nicht nur eine bleibende Längurig des Drahts, sondern auch eine beträchtliche Erhöhung der Kriechfestigkeit bei Raumtemperatur und anhaltender Zugbeanspruchung erreicht wird.

Um den Draht in der oben beschriebenen Weise zu dehnen, müssen die beiden mit V-förmigen Nuten versehenen Scheiben in der oben beschriebenen Weise miteinander verbunden sein, so daß sie sich mit gleichen Winkelgeschwindigkeiten drehen. Obwohl zwischen dem Draht und den Nuten 28 und 29 an den Stellen A und C kein Schlupf auftritt und obwohl diese Bedingung über einen Teil der Länge jeder Nut, mit der der Draht hinter den Stellend und C in Reibungsberührung steht, beibehalten wird, tritt doch ein Kriechen des Drahts in bezug auf die Nuten ein, wenn sich der Draht um die Nuten 28

ίο und 29 herum den Stellen B und D nähert, an denen er die Nuten verläßt. In bezug auf die Nut 28 verläuft das Kriechen infolge der Dehnung des von der Nut 28 der Nut 29 zugeführten Drahts nach vorwärts, während das Kriechen in bezug auf die Nut 29 nach rückwärts gerichtet ist, da die Spannung in dem aus der Nut 29 bei D austretenden Draht sehr viel geringer ist als die an der Stelle C, an der der Draht in die Nut eintritt.

Nachdem der Draht die Scheibe 16 mit dem gößeren Durchmesser bei D verlassen hat, wird er zwischen einer Anzahl von angetriebenen Abzugsrollenpaaren 43 hindurchgeführt, die eine ausreichende Spannung auf den die Nut 29 bei D verlassenden Draht ausüben, um den Eingriff zwischen dem Draht und der V-förmigen Nut aufrechtzuerhalten, damit kein Schlupf an der Stelle C auftreten kann.

Jedes Abzugsrollenpaar 43 weist an seinem Umfang pneumatisch aufblasbare Gummireifen 44 auf, deren Drehachsen voneinander so weit entfernt sind, daß die Laufflächen der beiden Reifen eines Paares über eine Strecke von einigen Zentimetern in Längsrichtung des zwischen ihnen hindurchgeführten Drahts in Druckberührung miteinander stehen. Auf diese Weise kann jedes Paar der angetriebenen Rollen 43 eine beträchtliche Spannung auf den von der Scheibe 16 mit dem größeren Durchmesser ablaufenden Draht ausüben, die in der Größenordnung von etwa 200 kg an der Stelle C liegen kann.

Wegen der Verbindungsstellen zwischen aufeinanderfolgenden Drahtlängen sind wenigstens zwei Paare von Abzugsrollen 43 notwendig, die sicherstellen, daß die vorderste Drahtlänge weiterhin in Richtung auf die Haspelvorrichtung angetrieben wird, wenn eine Verbindungsstelle zweier Drahtlängen zwischen zwei Paaren von Abzugsrollen 43 liegt.

Um eine ausreichende Spannug in dem von der Scheibe mit dem größeren Durchmesser abgezogenen Draht zu erhalten, sind vorzugsweise drei Paare von in F i g. 5 dargestellten Abzugsrollen vorgesehen. Alle Abzugsrollenpaare werden von einem gemeinsamen Antrieb 46 über ein bei 45 schematisch dargestelltes Getriebe mit gleichen Winkelgeschwindigkeiten angetrieben.

Nachdem der Draht durch die drei Abzugsrollenpaare hindurchgelangt ist, wird er einer mit einer pneumatisch betätigten Schere üblicher Bauart versehenen Schneidvorrichtung 47 zugeführt, deren Aufbau in F i g. 4 im allgemeinen und in den F i g. 6 und 7 im einzelnen gezeigt ist.

Wie die Fig. 6 und 7 zeigen, weist die Schere eine ortsfeste Platte 49 mit zwei im Abstand angeordneten Löchern 50 und 51 auf, durch die aufeinanderfolgende Drähte hindurchgeführt werden. Auf der Platte 49 ist eine Schneidplatte 52 gleitend angeordnet, die eine Durchführung 53 zur Aufnahme und Führung des Drahts aufweist. Die der festen

11 12

Platte 49 benachbarte Innenkante 54 der Durch- Luftleitung 71 mit Druckluft versorgt wird. Die

führung 53 arbeitet mit den Kanten 50 α und 51 α andere der beiden Leitungen 67 und 68 wird gleich-

der beiden Löcher 50 und 51 zusammen und zeitig an eine mit der Atmosphäre verbundene

schneidet den durch die Löcher 50 und 51 hindurch- Niederdruckleitung 72 angeschlossen,

geführten Draht in die für die bekannten, ange- 5 Beim Umstellen des Umsteuerventils 69 in die

triebenen Haspel 55 und 56 erforderlichen Längen. eine oder die andere Stellung wird der betreffende

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird Zylinder 59, 60 unter den höchstmöglichen Arbeitssichergestellt, daß der Draht durch die Rückwärts- druck gesetzt. Dabei wird die betreffende Kolbenbewegung der Schneidplatte 52 abgeschnitten wird, stange durch die Sperrvorrichtung, beispielsweise die sobald ein Haspel, beispielsweise der Haspel 55, ge- ίο in F i g. 6 gezeigte Kolbenstange des Zylinders 60, füllt ist, wobei die Durchführung 53 aus der zuvor in der zurückgezogenen Stellung gesperrt. Sobald mit einem der beiden feststehenden Löcher, beispiels- durch die Verstellung des zugehörigen Betätigungsweise dem Loch 50, fluchtenden Stellung in eine griffs 65, 66 die Sperrvorrichtung in die in F i g. 6 andere Stellung gebracht wird, in der sie mit dem für den Zylinder 59 gezeigte Freigabestellung bewegt anderen feststehenden Loch 51 ausgerichtet ist. Bei 15 wird, wird die Kolbenstange vorgeschoben und bringt dieser Bewegung der Schneidplatte wird der Draht ihren Anschlagkopf 62 durch eine feststehende abgeschnitten. Öffnung 73 in plötzlichen Eingriff mit der benach-

Das freie Ende der neuen Drahtlänge wird in der barten Seite der beweglichen Schneidplatte 52 und Durchführung 53 sogleich dem feststehenden Loch bewegt diese in bezug auf die Platte 49 in dem zugeführt, das dem zur Zeit leeren Haspel, in diesem 20 Bruchteil einer Sekunde sehr schnell von der einen Fall dem Haspel 56, zugeordnet ist. Dabei kann das Stellung in die andere Stellung. Diese schnelle Bebereits gewickelte Bund von dem Haspel 55 entfernt wegung der Schneidplatte 52 wird dadurch ermögwerden, so daß diesem Haspel wieder Draht zu- licht, daß, wenn der eine Zylinder über das Umgeführt werden kann, sobald der Haspel 56 gefüllt ist. steuerventil 69 unter Druck gesetzt wird, der andere

Zu diesem Zweck ist mit jedem Haspel 55, 56 eine 25 Zylinder über dieses Ventil an die Niederdruck-

rohrförmige Drahtführung 57, 58 verbunden, deren leitung 72 angeschlossen ist und der Bewegung der

eines Ende 57 a, 58 α mit den feststehenden Löchern Schneidplatte 52 keinen Widerstand entgegensetzt.

50, 51 ausgerichtet ist, während das andere Ende Die Platte 49 ist mit einer Dämpfungsauflage 74 aus

57 b, 58 b auf den entsprechenden Haspel 55, 56 ge- Gumi oder einem anderen nachgiebigen Material

richtet ist. 30 versehen. Die Kolben 59 α und 60 α sind mit stoß-

Die bewegliche Schneidplatte 52 wird von zwei dämpfenden Federn 75 ausgestattet, die den durch pneumatisch betätigten Schubstangen 59 und 60 die oben beschriebene rasche Bewegung der Schneidzwischen zwei Extremstellungen hin und her bewegt, platte 52 bewirkten Aufschlag oder Aufprall dämpwobei die Durchführung 53 in der einen Stellung fen. Die oben beschriebene Anordnung erleichtert vollkommen mit dem Loch 50 und in der anderen 35 beim periodisch erfolgenden Abschneiden des Stellung mit dem Loch 51 ausgerichtet ist. Die Drahtes durch die Schneidplatte 52 seine Führung Schneidplatte bewegt sich zwischen diesen beiden durch die Vorrichtung. Bei einem mit einer Ge-Extremstellungen durch zwei dazwischenliegende schwindigkeit von 100 m/min durch die Vorrichtung Schneidstellungen, von denen eine in F i g. 7 dar- hindurchgeführten Draht kann die Verschiebungsgestellt ist. 40 geschwindigkeit der beweglichen Schneidplatte 52 in-

Die Kolbenstange 61 der Zylinder 59 und 60 ist folge der oben beschriebenen Aufschlagwirkung so

mit der beweglichen Schneidplatte 52 nicht ver- groß sein, daß der Draht nur um 4 cm vorgeschoben

bunden, trifft aber auf diese Platte auf, nachdem die wird, während sein abgeschnittenes Ende bei der

Kolbenstange um ein Stück verschoben worden ist Überführung durch die Schneidplatte 52 von einem

und eine bestimmte Geschwindigkeit und kinetische 45 der Löcher 50, 51 in das andere dieser Löcher fest-

Energie hat. Zu diesem Zweck ist, wie Fig. 6 zeigt, gehalten wird. Diesem geringen linearen Vorschub

das äußere Ende der Kolbenstange mit einem An- des flexiblen Drahtes wird, wie in Fig. 4 bei 37a

schlagkopf 62 versehen, der normalerweise im Ab- gezeigt ist, durch eine kurzzeitige und geringfügige

stand von der beweglichen Schneidplatte angeordnet Durchbiegung des Drahtes zwischen dem vordersten

ist, aber mit der benachbarten Seite dieser Platte in 50 Paar von Abzugsrollen 43 und der Schere 48 und

Eingriff kommen kann. ebenfalls durch eine gewisse Gleitbewegung zwischen

Den Zylindern 59 und 60 sind zwei Sperrvorrich- dem Draht und dem vordersten Abzugsrollenpaar 43

tungen 63 und 64 zugeordnet, die die Kolbenstange Rechnung getragen, so daß zwischen dem vorderen

in der zurückgezogenen Stellung halten, wie das in und dem mittleren Abzugsrollenpaar 43 eine weitere

F i g. 6 für den Zylinder 60 gezeigt ist. Jede Sperr- 55 geringfügige Durchbiegung 37 b auftreten kann,

vorrichtung weist einen an einem Winkelhebel 63 b, Bei dieser Vorrichtung kann der Draht während

64 b angeordneten Sperrkopf 63 a, 64 α auf, der über des Abschneidens, das in von dem Füllen der beiden

ein Gestänge mit einem Betätigungsgriff 65, 66 ver- Haspel abhängigen Abständen erfolgt, um die beiden

bunden ist. mit V-förmigen Nuten versehenen Scheiben 15 und

Die Zylinder 59 und 60 sind an ihren Kopfenden, 60 16 herumgeführt werden.

d. h. an den von der Kolbenstangendurchführung Das oben beschriebene Abschneiden des Drahtes

entfernten Enden mit Rohrleitungen 67, 68 ver- kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung von

bunden, die zu einem handbetätigten Umsteuerventil Hand von einer Bedienungsperson gesteuert werden,

69 bekannter Bauart führen. Dieses Ventil ist wahl- die zu Beginn des Aufwickeins auf einen der Haspel

weise in eine seiner beiden möglichen Stellungen 65 zunächst das Umsteuerventil 69 betätigt, um den

einstellbar, in der es in bekannter Weise die eine Zylinder unter Druck zu setzen und für eine Ver-

oder die andere der beiden Rohrleitungen 67 und 68 Schiebung der Schneidplatte 52 in eine den Draht

mit einer Druckluftquelle 70 verbindet, die über die dem anderen Haspel zuführende Stellung bereit-

zumachen. Sobald ein Haspel gefüllt ist, verstellt die Bedienungsperson den Betätigungsgriff 65, 66 entsprechend, um die Kolbenstange des bereits unter Druck gesetzten Zylinders freizugeben.

Die mit den V-förmigen Nuten versehenen Scheiben 15 und 16 müssen nicht unbedingt um die gleiche Achse drehbar sein, und es können insgesamt bis zu drei solcher Scheiben vorgesehen sein. Eine derartige Anordnung ist in F i g. 8 gezeigt, bei der drei Scheiben 76, 77 und 78 vorgesehen sind. Jede dieser Scheiben hat eine oben beschriebene, einen kleinen Winkel aufweisende V-förmige Umfangsnut 76 a, 77 α und 78 a. In der durch die Pfeile bezeichneten Drahtzuführungsrichtung nehmen die Durchmesser der Nuten zu, und die Scheiben 76 und 78 mit dem kleinsten und dem größten Durchmesser sind miteinander verbunden und drehen sich mit gleichen Winkelgeschwindigkeiten um eine gemeinsame Achse in ähnlicher Weise wie die Scheiben 15 und 16 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Die Scheibe 77 nimmt die Stellung der mitlaufenden Scheibe 31 der ersten Ausführungsform ein und ist mit den Scheiben 76 und 78 über ein in bekannter Weise ausgeführtes Getriebe 79 verbunden,

das die Scheibe 77 mit einer den Scheiben 76 und 78 gleichen Umfangsgeschwindigkeit dreht, so daß im Draht eine immer stärker werdende Dehnung und Spannung erzeugt werden. Bei der größten Spannung werden aufeinanderfolgende Drahtlängen in ähnlicher Weise wie bei der zunächst beschriebenen Ausführungsform erwärmt und bleibend gelängt.

Wie F i g. 5 zeigt, können die oberen Abzugsrollen der Abzugsrollenpaare 43 an einem Arm 80 angeordnet sein, der bei 81 an einen Stützrahmen 82 drehbar angelenkt ist, so daß die oberen Abzugsrollen eine begrenzte Auf- und Abwärtsbewegung entgegen einer geeigneten, beispielsweise nachgiebigen Belastung ausführen können und eine kurzzeitige Aufwärtsbewegung ermöglichen, um Kauschen oder andere verstärkte Verbindungseinrichtungen zwischen aufeinanderfolgenden Drahtlängen durchzulassen, wenn eine Anzahl von Drahtlängen vor dem Hindurchführen durch die in den F i g. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung miteinander verbunden worden sind.

Die Wirkungsweise der an Hand der F i g. 1 bis 7 und 8 beschriebenen Ausführungsformen ergibt sich aus der vorstehenden Beschreibung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum gezielten bleibenden Längen und zur Erhöhung der Kriechfestigkeit bei anhaltender Belastung eines biegsamen, langgestreckten Metallelements, wie z. B. eines Drahtes, einer Litze oder eines Seils, dem gemäß das Element um eine Anzahl von mit gleicher Winkelgeschwindigkeit rotierende Scheiben herumgeführt wird, die jeweils eine das Element aufnehmende und im Reibungseingriff haltende Nut aufweisen, deren Durchmesser sich voneinander unterscheiden und in Zufuhrrichtung des Elements zunehmen, um dadurch das Element in vorbestimmter Weise zu dehnen und unter Spannung zu setzen, und dem gemäß ferner die von der Nut mit dem größten Durchmesser ablaufenden Drahtlängen unter Spannung gehalten werden, um das Element im Reibungseingriff mit der Nut zu halten, wobei die nacheinander dieser Nut zugeführten Drahtlängen bei der maximalen Spannung auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Drahtlänge unter Spannung einer Nut der höchsten drei Scheiben zugeführt wird, daß das Element in den Nuten der Scheiben in keilartigen Eingriff gebracht wird und schließlich um die letzte mit einer Nut versehene Scheibe mit dem größten Durchmesser herumgeführt und von dieser abgezogen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Einrichtungen zur Zuführung des Metallelements in die Nut mit dem kleinsten Durchmesser, mit das von der Nut mit dem größten Durchmesser ablaufenden Metallelement unter Spannung setzenden, das Element mit der Nut im Eingriff haltenden Abzugseinrichtungen und mit der Nut mit dem größten Durchmesser vorgeschalteten Heizvorrichtungen, die das Element auf eine bestimmte Temperatur aufheizen, bei der eine bleibende Längung und erhöhte Kriechfestigkeit erzielt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine das der Nut (29) mit dem kleinsten Durchmesser zugeführte Metallelement (37) spannende Bremsvorrichtung (40, 41, 42) und nicht mehr als drei mit V-förmigen Umfangsnuten (28, 29; 76 α, 77 α, 78 a) versehene Scheiben (15,16; 76, 77, 78) vorgesehen sind und daß der Winkel zwischen den Seiten einer V-förmigen Nut nicht größer als 30°, aber groß genug ist, daß zwischen den beiden Seiten der V-förmigen Nut und dem Element nur ein keilartiger Eingriff entsteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur zwei mit Umfangsnuten (28, 29) versehene, miteinander verbundene Scheiben (15,16) vorgesehen sind, die sich mit gleichen Winkelgeschwindigkeiten um eine Achse drehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den beiden Seiten der V-förmigen Nuten (28, 29; 76 α, 77 a, 78 a) im Bereich von 12 bis 20° liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den beiden Seiten der V-förmigen Nuten (28, 29; 76 α, 77 α, 78 α) 15° beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5 mit einer das bleibend gelängte Element aufnehmenden Haspelvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Haspel (55, 56) und eine Schneidvorrichtung (47) vorgesehen sind, die das Element (37) während seiner kontinuierlichen Vorwärtsbewegung abschneidet, sobald ein Haspel gefüllt ist, und das Ende des Elements über die Schneidstellung hinaus zur Gewährleistung einer kontinuierlichen Vorwärtsbewegung des Elements einem leeren Haspel zuführt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidvorrichtung (47) eine mit zwei zu je einem Haspel (55, 56) führenden Löchern (50, 51) versehene, feststehende Platte (49) und eine über dieser Platte zwischen zwei Extremstellungen hin und her bewegliche, mit einer Durchführung (53) versehene Schneidplatte (52) aufweist, wobei die Durchführung in den Extremstellungen der Schneidplatte (52) jeweils mit einem Loch (50, 51) der Platte (49) fluchtet und die der Platte benachbarte Innenkante (54) der Durchführung (53) mit den benachbarten Kanten der Löcher (50, 51) der Platte (49) zusammenarbeitet, so daß bei der Bewegung der Schneidplatte (52) von einer Extremstellung in die andere das Element (37) durchgeschnitten wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen f59, 60, 61, 62) zur schlagartigen Verschiebung der Schneidplatte (52) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatte (52) durch zwei in entgegengesetzten Richtungen wirkende druckbetätigte Zylinder (59, 60) hin und her beweglich sind, die jeweils eine Kolbenstange (61) mit einer Geschwindigkeit auf das benachbarte Ende der Schneidplatte (52) auftreffen lassen, daß die andere Kolbenstange (61) in der zurückgezogenen, nicht mit der Schneidplatte im Eingriff stehenden Stellung haltende Einrichtungen (63,64,65,66) vorgesehen sind und daß ein der zurückgezogenen Kolbenstange (61) Druckmedium zuführendes Umsteuerventil (69) vorgesehen ist, um die zurückgezogene Kolbenstange (61) nach ihrer Freigabe vorzuschieben.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eine ausreichende Spannung auf das die Nut (29) mit dem größten Durchmesser verlassende Element (37) ausübenden Abzugseinrichtungen eine Anzahl von angetriebenen Abzugsrollen (43,44) aufweisen, die mit dem Element im Reibungseingriff stehen und in bezug auf die Schneidvorrichtung (47) so angeordnet sind, daß das beim Abschneiden an der Schneidstelle kurzzeitig angehaltene Element (37) eine Bogenform annehmen kann, während die mit den V-förmigen Umfangsnuten (28, 29; 76 a, 77 a, 78 a) versehenen Scheiben das Element kontinuierlich weiter zuführen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abzugsrollenpaar (43) an seinem Umfang durch Aufblasen in Reibungseingriff kommende Reifen (44) aufweist, wobei die Reifen eines Paares in Druckberührung miteinander stehen und das Element (37) beim Hin-

durchführen zwischen zwei Rollen eines Paares auf einer bestimmten Länge erfassen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abzugsrollen (43) eines Paares um mit Abstand voneinander angeordnete waagerechte Achsen drehbar sind, von denen die obere entgegen der Wirkung von Belastungseinrichtungen eine begrenzte Bewegung in senkrechter Richtung ausführen kann.

IO