DE202023101641U1 - Device for preheating bar-shaped metal workpieces - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke, insbesondere Aluminiumstangen oder -bolzen, mit einem Vorwärmbehälter (1) zur Aufnahme der Werkstücke, der mit einem durch eine Wärmequelle beheizten ersten Fluid beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärmbehälter (1) einen Vorlaufanschluss und einen Rücklaufanschluss aufweist, die über eine Pumpe mit der Wärmequelle verbunden sind, wobei das erste Fluid Wasser ist. Device for preheating rod-shaped, metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, with a preheating container (1) for receiving the workpieces, which is acted upon by a first fluid heated by a heat source, characterized in that the preheating container (1) has a flow connection and a Has return connection, which are connected via a pump to the heat source, wherein the first fluid is water.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke, insbesondere Aluminiumstangen oder -bolzen, mit einem Vorwärmbehälter zur Aufnahme der Werkstücke, der mit einem durch eine Wärmequelle beheizten ersten Fluid beaufschlagt ist.The invention relates to a device for preheating rod-shaped, metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, with a preheating container for receiving the workpieces, which is charged with a first fluid heated by a heat source.
Die Temperaturführung bei der Erwärmung von Metallbolzen unterliegt hohen Anforderungen. Von zentraler Bedeutung für einen wirtschaftlichen und qualitätsgerechten Strangpressbetrieb ist dabei die Bolzentemperatur. Im Stand der Technik stehen zur Erwärmung der Bolzen im Wesentlichen drei Alternativen zur Verfügung: Die brennstoffbeheizte Erwärmung mit integrierter Warmschere, die Bolzenerwärmung mit Induktionsanlagen sowie die energieeffiziente kombinierte Bolzenerwärmung mit Gasschnellanwärmöfen und Induktionsanlagen, wie sie aus der
Zur Steigerung der Energieeffizienz ist des im Stand der Technik bekannt, die in dem Gasschnellanwärmofen entstehenden Abgase zum Heizen einer Vorwärmzone des Gasschnellanwärmofens zu nutzen. Weiterhin ist es aus der
In der
In der Praxis bewirkt die vorstehende Lösung nur eine begrenzte Effizienzsteigerung. Dies ist unter anderem auch dadurch bedingt, dass durch den Benetzungsvorgang bereits eine erste Abkühlung des erwärmten Wassers erfolgt, bevor dieses auf das Werkstück auftrifft und eine Wärmeübertragung erfolgen kann.In practice, the above solution gives only a limited increase in efficiency. This is due, among other things, to the fact that the wetting process causes the heated water to cool down before it hits the workpiece and heat can be transferred.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke, insbesondere Aluminiumstangen oder -bolzen bereitzustellen, die eine besonders energieeffiziente Erwärmung von stangenförmigen metallischen Werkstücken, insbesondere Aluminiumbolzen ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.This is where the present invention comes in. The invention is based on the object of providing a device for preheating rod-shaped, metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, which enables particularly energy-efficient heating of rod-shaped metallic workpieces, in particular aluminum bolts. According to the invention, this object is achieved by a device having the features of claim 1.
Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke, insbesondere Aluminiumstangen oder -bolzen bereitgestellt, die eine besonders energieeffiziente Erwärmung von stangenförmigen metallischen Werkstücken, insbesondere Aluminiumbolzen ermöglicht. Dadurch, dass der Vorwärmbehälter einen Vorlaufanschluss und einen Rücklaufanschluss aufweist, die über eine Pumpe mit der Wärmequelle verbunden sind, wobei das erste Fluid ein wasserbasierendes Fluid ist, ist ein Fluten des Vorwärmbehälters mit einer definierten zirkulierenden Fluidmenge ermöglicht. In dem Vorwärmbehälter sind dort angeordnete stangenförmige Werkstücke in einem Fluidbad vollständig von dem Fluid umgeben, wodurch die Wärmeabgabe von dem Fluid an die Werkstücke maximiert ist.The invention provides a device for preheating rod-shaped, metallic workpieces, in particular aluminum rods or bolts, which enables particularly energy-efficient heating of rod-shaped metallic workpieces, in particular aluminum bolts. Because the preheating container has a flow connection and a return connection, which are connected to the heat source via a pump, with the first fluid being a water-based fluid, it is possible to flood the preheating container with a defined circulating amount of fluid. In the preheating container, rod-shaped workpieces arranged there are completely surrounded by the fluid in a fluid bath, as a result of which the heat transfer from the fluid to the workpieces is maximized.
Unter dem Begriff „wasserbasierendes Fluid“ ist nachfolgend Wasser, eine wässrige Lösung sowie auch Wasserdampf zu verstehen.The term “water-based fluid” is to be understood below as meaning water, an aqueous solution and also water vapor.
In Weiterbildung der Erfindung sind der Vorlaufanschluss und der Rücklaufanschluss mit einem Wärmetauscher verbunden, der von einem gegenüber dem ersten Fluid heißeren zweiten Fluid durchströmt ist, das bevorzugt ein Prozessfluid einer Fertigungs- oder Ofeneinrichtung, wie beispielsweise Abgase eines Gasofens oder Spulenkühlwasser ist. Der Wärmetauscher kann auch in Form einer Wärmepumpenanordnung ausgestaltet sein.In a further development of the invention, the flow connection and the return connection are connected to a heat exchanger through which flows a second fluid that is hotter than the first fluid, which is preferably a process fluid of a production or furnace device, such as exhaust gases from a gas furnace or coil cooling water. The heat exchanger can also be designed in the form of a heat pump arrangement.
Eine Wärmepumpe funktioniert wie eine Kompressionskälteanlage, nur ist der operative Hauptfokus nicht die Verdampferseite und somit die Kühlfunktion, sondern die Verflüssigerseite und dadurch die Heizfunktion. Das Prinzip der Verdampfung von Kältemittel im Verdampfer, die Erhöhung des Drucks und der Temperatur durch den Verdichter bis hin zur Abgabe der Wärme unter Verflüssigung im Verflüssiger mit anschließender Entspannung des Kältemittels über das Drosselorgan ist gleich.A heat pump works like a compression refrigeration system, only the main operational focus is not on the evaporator side and thus the cooling function, but on the condenser side and thus the heating function. The principle of evaporating refrigerant in the evaporator, the increase in pressure and temperature through the compressor up to the point at which the heat is released while condensing in the condenser with subsequent expansion of the refrigerant via the throttling element is the same.
In Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Vorwärmbehälter ein Stangenmagazin angeordnet, wobei der Vorwärmbehälter eine Zufuhröffnung zur Bestückung des Stangenmagazins und eine Entnahmeöffnung zur Entstückung des Stangenmagazins aufweist. Hierdurch ist eine Durchführung von Stangen durch den Vorwärmbehälter ermöglicht. Alternativ kann die Zuführung und die Entnahme auch durch eine einzige Öffnung verwirklicht sein. In diesem Fall bildet die Öffnung sowohl die Zuführöffnung als auch die Entnahmeöffnung.In an embodiment of the invention, a rod magazine is arranged in the preheating container, the preheating container having a feed opening for equipping the rod magazine and a removal opening for emptying the rod magazine. This allows rods to be passed through the preheating container. Alternatively, the feeding and the removal can also be realized through a single opening. In this case, the opening forms both the supply opening and the removal opening.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Stangenmagazin als Revolvermagazin ausgebildet, wobei ein Antrieb angeordnet ist, über den das Revolvermagazin rotierbar ist. Hierdurch ist eine bedarfsweise Ausschleusung vorgewärmter Stangen ermöglicht.In a further embodiment of the invention, the bar magazine is designed as a turret magazine, with a drive being arranged via which the turret magazine can be rotated. This enables preheated rods to be discharged as required.
In Weiterbildung der Erfindung sind der Entnahmevorrichtung nachgeschaltet Mittel zur Trocknung eines Werkstücks angeordnet. Dabei können diese Mittel zur Trocknung wenigstens eine mit einer Druckluftleitung verbundene Druckluftdüse umfassen, die vor der Entnahmeöffnung des Stangenmagazins angeordnet und vorzugsweise auf diese gerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich können die Mittel zur Trocknung eines Werkstücks auch schwenkbar angeordnete Textilstreifen umfassen, wie sie beispielsweise aus Autowaschanlagen bekannt sind.In a further development of the invention, means for drying a workpiece are arranged downstream of the removal device. These means for drying can include at least one compressed air nozzle connected to a compressed air line, which is arranged in front of the removal opening of the bar magazine and is preferably directed towards it. Alternatively or additionally, the means for drying a workpiece can also comprise pivotably arranged textile strips, as are known, for example, from car washes.
In Ausgestaltung der Erfindung ist eine Fördereinrichtung zur Bestückung und/oder Entstückung des Stangenmagazins angeordnet. Hierdurch ist eine automatisierte Bestückung bzw. Entstückung des Stangenmagazins ermöglicht.In an embodiment of the invention, a conveyor device is arranged for loading and/or unloading the bar magazine. This enables automated loading and unloading of the bar magazine.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuereinrichtung angeordnet, die mit dem Antrieb des Revolvermagazins verbunden ist und die derart eingerichtet ist, dass vor Entnahme eines Bolzens durch die Fördereinrichtung eine definierte Drehung des Revolvermagazins erfolgt. Hierdurch ist eine Entnahme der maximal erwärmten Stange aus dem Magazin ermöglicht.In a further embodiment of the invention, a control device is arranged, which is connected to the drive of the revolver magazine and which is set up in such a way that the revolver magazine is rotated in a defined manner before a bolt is removed by the conveyor device. This allows the maximally heated bar to be removed from the magazine.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Stangenmagazin über einen angeordneten Antrieb vertikal verfahrbar in dem Vorwärmbehälter angeordnet. Hierdurch ist ein automatisches Eintauchen des Stangenmagazins in das Fluid des Vorwärmbehälters sowie auch ein Auftauchen aus dem Fluid ermöglicht.In a further development of the invention, the rod magazine is arranged in the preheating container so that it can be moved vertically via an arranged drive. This enables the rod magazine to be automatically immersed in the fluid of the preheating container and also to emerge from the fluid.
Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen wiedergegeben und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
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1 Die schematische Darstellung Vorrichtung zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke mit Handhabungsgerüst- a) in einer Position vor der Werkstückbestückung;
- b) in einer Position während der Werkstückbestückung;
- c) in einer Position nach der Werkstückbestückung;
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2 die schematische Darstellung einer die Vorrichtung aus1 speisenden Wärmepumpenanordnung.
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1 The schematic representation of the device for preheating rod-shaped, metallic workpieces with handling frame- a) in a position before workpiece loading;
- b) in a position during workpiece placement;
- c) in a position after workpiece placement;
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2 the schematic representation of the device1 feeding heat pump arrangement.
Die als Ausführungsbeispiel gewählte Vorrichtung zum Vorwärmen stangenförmiger, metallischer Werkstücke umfasst einen Vorwärmbehälter 1, in dem ein Revolvermagazin 2 über einen - nicht dargestellten - Elektromotor rotierbar angeordnet ist, sowie ein Bestückungsgerüst zur Bestückung des Revolvermagazins 2 mit Metallbolzen 3. Der Vorwärmbehälter ist im Ausführungsbeispiel mit Wasser befüllt. In dem Vorwärmbehälter 1 mündet eine Zulaufleitung 11 sowie eine Ablaufleitung 12, über die er mit dem Verflüssiger 41 einer Wärmepumpenanordnung 4 verbunden ist, deren Verdampfer 42 über eine Zulaufleitung 51 sowie eine Ablaufleitung 52 mit einer Wärmequelle verbunden ist, die im Ausführungsbeispiel durch die Spulenkühlung eines - lediglich schematisch angedeuteten - Induktionsofens 5 gebildet ist.The device selected as an exemplary embodiment for preheating rod-shaped, metallic workpieces comprises a preheating container 1, in which a turret magazine 2 is arranged so that it can rotate via an electric motor (not shown) and an assembly frame for equipping the turret magazine 2 with metal bolts 3. The preheating container is in the exemplary embodiment with filled with water. An
Das Revolvermagazin 2 umfasst drei konzentrisch beabstandet zueinander auf einer Achse 21 angeordnete Kreisscheiben 22, die im Ausführungsbeispiel jeweils sechs regelmäßig umlaufend angeordnete kreisförmigen Ausnehmungen 23 aufweisen, wobei die Ausnehmungen 23 der drei Kreisscheiben 22 zueinander fluchten. Durch die zueinander fluchtenden Ausnehmungen 23 der drei Kreisscheiben 22 ist jeweils ein Aufnahmekäfig 24 zur Aufnahme jeweils eines Metallbolzens 3 geführt, der sich nahezu bis zu den parallel zu den Kreisscheiben 22 angeordneten Wänden des Vorwärmbehälters 1 erstrecken, die zueinander fluchtend jeweils mit zwei kreisförmigen Ausnehmungen, einer Zufuhröffnung 13 und einer Entnahmeöffnung 14. versehen sind, deren Abmessungen den Abmessungen der Ausnehmungen 23 der Kreisscheiben 22 entsprechen, mit denen sie in durch Rotation des Revolvermagazins 2 in Flucht bringbar sind. In einer solchen Position kann ein Metallbolzen 3 in einen Aufnahmekäfig 24 eingebracht oder entnommen werden.The revolver magazine 2 comprises three
Es ist eine Schiebereinrichtung 6 angeordnet, über die ein Metallbolzen 3 durch die Zufuhröffnung 13 des Vorwärmbehälters 1 in einen Aufnahmekäfig 23 des Revolvermagazins 2 eingeschoben oder durch die Entnahmeöffnung 14 herausgeschoben werden kann. In den
Die Schiebereinrichtung 6 und das Revolvermagazin 2 sind mit einer - nicht dargestellten - Steuerung verbunden, über die das Revolvermagazin 2 innerhalb des Vorwärmbehälters 1 in eine definierte Position rotierbar und nachfolgend die Schiebeeinrichtung 6 betätigbar ist.The
Der Vorwärmbehälter 1 ist im Ausführungsbeispiel bis unterhalb der Zufuhröffnung 13 und der Entnahmeöffnung 14 mit Wasser gefüllt. Über eine - nicht dargestellte - erste Pumpe wird das Wasser durch die Ablaufleitung 12 (Rücklauf) in die Wärmepumpenanordnung 4 und von dort durch die Zulaufleitung 11 (Vorlauf) wieder in den Vorwärmbehälter 1 gepumpt. Das so zirkulierende Wasser wird innerhalb der Wärmepumpenanordnung 4 um einen Verflüssiger 41 geführt, wo es die von dem in diesem befindlichen Kältemittel abgegebene Wärme aufnimmt, das nachfolgend über ein Expansionsventil geführt ist, wo es entspannt wird. Das Kältemittel wurde zuvor in einem Verdampfer 42 erhitzt, der von der Spulenkühlung des Induktionsofens 5 gespeist ist, und nachfolgend über einen Verdichter 43 geleitet (vgl.
Zur Entnahme eines vorgewärmten Metallbolzens 3 aus dem Vorwärmbehälter 1 wird zunächst das Revolvermagazin 2 über die Steuerung soweit rotiert, bis der Metallbolzen 3 mit der längsten Verweildauer sich in Flucht mit der Entnahmeöffnung 14 befindet. Sodann wird der Metallbolzen 3 über die Schiebeeinrichtung 6 durch die Entnahmeöffnung 14 aus dem Aufnahmekäfig 24 des Revolvermagazins 3 herausbewegt. Nachfolgend wird ein neuer Metallbolzen 3 über die Schiebeeinrichtung 6 durch die Zuführöffnung 13 in den Aufnahmekäfig 24 des Revolvermagazins 2 eingeschoben. Im Zuge der nächsten Entnahme eines Metallbolzens 3 aus dem Vorwärmbehälter 1 wird vorab das Revolvermagazin 2 wir zuvor beschrieben rotiert, wobei der neue Metallbolzen in dem Vorwärmbehälter 1 vollständig unter Wasser positioniert wird und dort erwärmt wird. Das Wasser wird durch die vorstehend beschriebene Zirkulation durch die Wärmepumpenanordnung 4 kontinuierlich erhitzt.To remove a preheated metal bolt 3 from the preheating container 1, the turret magazine 2 is first rotated by the controller until the metal bolt 3 with the longest dwell time is in alignment with the removal opening 14. The metal bolt 3 is then moved out of the receiving
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R207 | Utility model specification |