DE2619271C3

DE2619271C3 - Vorrichtung und Verfahren zum Ziehen von Draht

Info

Publication number: DE2619271C3
Application number: DE2619271A
Authority: DE
Inventors: Peter Gough Cardiff South Glamorgan Davies; Keith Thomas Pontllanfraiph Blackwood Gwent Jones; Brian Cardiff South Glamorgan Salmon
Original assignee: GKN Somerset Wire Ltd
Current assignee: Allied Steel and Wire Ltd
Priority date: 1975-05-07
Filing date: 1976-04-30
Publication date: 1980-07-17
Also published as: DE2619271B2; NO761486L; ZA762530B; IT1069371B; ES447618A1; DE2619271A1; SE429727B; BE841627A; GB1528751A; BR7602825A; JPS51136549A; FR2310166B1; SE7604801L; US4036046A; CA1044181A; NL7604939A; FR2310166A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Herstellung von Drähten aus den verschiedensten Metallen, insbesondere jedoch bei der Herstellung von Stahldraht, muß sorgfältig darauf geachtet werden, daß die Temperatur des Metalldrahtes nicht so

ejt ansteigt, daß sie die mechanischen Eigenschaften des Drahtes durch Stauchalterungshärtung verschlechtert Die Stauchalterungshärtung ist ein zeit- und temperaturabhängiger Effekt, der die Zähigkeit des Metalldrahtes vermindert, insbesondere die Torsionszähigkeit, aber auch die axiale Zähigkeit verringert, während er gleichzeitig die Zugfestigkeit des Drahtes erhöht.

Nach jedem Zug wird der Draht durch einen Schmiermittelbshälter geführt, in dem die Oberfläche des Drahtes mit dem Schmiermittel überzogen wird. Dadurch wird das Gleitverhalten beim Ziehen durch das nächste Zieheisen verbessert Als Ziehschmiermittel werden gebräuchlicherweise Streifen eingesetzt Vom Zieheisen läuft der Metalldraht dann wieder auf die hinter dem Zieheisen stehende Winde. Der Draht wird in einigen Windungen um den V/indenblock herumgeführt, ehe er von dort zum nächsten Schmiermittelbehälter, Zieheisen und zur nächsten Winde läuft

Die Winden einer Drahtziehmaschine sind gebrauchlicherweise durch in ihren Trommeln umlaufendes Kühlwasser gekühlt Dieses Kühlwasser dient indirekt der Kühlung des Drahtes. Je mehr Windungen des Drahtes auf jeder Winde liegen, desto länger ist die Kühlzeit des Drahtes und desto besser kann eine allgemeine Temperaturüberwachung durchgeführt werden. Dabei müssen jedoch besondere Vorkehrungen getroffen werden, um eine Kesselsteinbildung in der Windentrommel und eine Verunreinigung des Wassers zu verhindern. Der Wärmeübergang durch die Wand jü der Windentrommel wird sowohl durch eine Kesselsteinbildung als auch durch eine Schaumbildung verringert. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Kühlung vermindert Für diese Art der Wasserkühlung ist eine vergleichsweise teure Anlage zur Behandlung r> und Rückkühlung des Wassers erforderlich, um sowohl die erforderliche Rückkühlung als auch die erforderliche Qualität des Wassers einzuhalten, insbesondere ein Wasser zu gewährleisten, das weder schäumt noch zu einer Steinbildung auf den inneren Kühlflächen der Winde fühn.

Die praktische Erfahrung hat gezeigt, daß die indirekte Wasserkühlung mit in den Windentrommeln umlaufendem Kühlwasser nicht ausreicht, um die Temperatur eines Stahldrahtes so tief zu halten, daß 4ί dieser nicht durch die Stauchalterungshärtung in seiner Qualität vermindert wird. Insbesondere reicht die indirekte Wasserinnenkühlung nicht mehr aus, wenn höhere Ziehgeschwindigkeiten eingehalten werden sollen und statt der früher gebräuchlichen bleigehärte- w ten Walzdrähte in zunehmendem Maße programmiert und geregelt gekühlte Walzdrähte eingesetzt werden sollen. Vor allem aus wirtschaftlicher Sicht werden möglichst hohe Ziehgeschwindigkeiten angestrebt. ]e größer jedoch die Ziehgeschwindigkeit ist, desto größer π ist aber auch die je Zeiteinheit erzeugte Wärme, desto stärker muß also der Metalldraht beim Ziehen gekühlt werden. In dieser Hinsicht verhalten sich bleigehärtete Drähte günstiger. Sie können beim Ziehen höheren Temperaturen ausgesetzt werden, ohne daß sich diese wi höheren Temperaturen nachteilig auf die Qualität des Fertigdrahtes auswirkt. Diese Unempfindlichkeit weisen Walzdrähte nicht auf, die aus kontrolliert abgekühlten Stählen hergestellt sind. Dieses unterschiedliche Verhalten ist auf das feinere perlitische Gefüge in den f>5 bleigehärteten W&l/drähten zurückzuführen. Andererseits werden jedoch zum Ziehen von Draht in zunehmendem Maße programmiert abgekühlte Walzdrähte eingesetzt, da zur Herstellung dieser Drähte keine aufwendigen Wärmebehandlungen erforderlich sind, die durch kontrolliertes und programmiertes Abkühlen erhaltenen Walzdrähte also wesentlich billiger als die bleigehärteten Walzdrähte sind. Die Beherrschung der Temperatur beim Ziehen von Draht ist also sowohl durch die zunehmende Verwendung kontrolliert abgekühlter Wälzdrähte als auch durch die Einhaltung immer höherer Ziehgeschwindigkeiten wieder zu einem aktuellen Problem geworden.

Die in der Ziehtechnik auftretenden technischen Probleme sind vorstehend am Beispiel der Stahldrähte eingehend erläutert Gleiche und analoge Probleme entstehen jedoch beim Ziehen von allen Metalldrähten, bei denen die Qualität des Fertigdrahtes durch Wärmeeinfluß vermindert wird. Andererseits werden jedoch eine Reihe von Werkstoffen, zu denen vor allem Wolfram gehört vorzugsweise warmgezogen. Die Erfindung betrifft selbstverständlich diese Werkstoffe nicht, es sei denn, daß selbst beim Ziehen solcher Werkstoffe eine Ziehtemperatur erreicht wird, die sich ebenfalls bereits qualitätsrnindcrnd auf chn Fertigdraht auswirkt

Angesichts dieser höheren technischen Anforderungen müssen Lösungen geschaffen werden, die es ermöglichen, den Metalldraht beim Ziehen auf so niedrigen Temperaturen zu halten, daß das Auftreten der Stauchalterungshärtung zuverlässig ausgeschaltet werden kann, wobei dieser unerwünschte Verformungseffekt insbesondere bei hochgekohlt-.n Stahldrähten auftritt. Man verwendet deshalb bereits die gattungsgemäßen Kühlvorrichtungen, die zwischen der Ziehmatrize und der Winde angeordnet sind. Diese sind jedoch wegen ihrer einfachen Bauart nicht wirksam genug.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Kühlvorrichtung so auszugestalten, daß das wirksame Kühlen des Drahtes möglich, technisch einfach und vergleichsweise billig wird und eine zuverlässige und einfache Überwachung und Steuerung oder Regelung der Kühlung des Metaildrahtes während des Ziehens ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im Kennzeichen des Anspruchs 1 erfaßten Merkmale aufweist.

Die Erfindung schafft also eine Drahtziehmaschine, die eine Ziehmatrize und eine Winde enthält, die den das Zieheisen verlassenden Metalldraht in mehreren Windungen aufnimmt. Die Maschine enthält zwischen dem Zieheisen und dem Block die Vorrichtung zur Kühlung des Metalldrahtes mit einem flüssigen Kühlmittel und einen Wischer, der praktisch das gesamte flüssige Kühlmittel vom Metalldraht abträgt bevor dieser auf den Block läuft. Die Kühlvorrichtung ist als langgestreckte Kammer ausgebildet, durch die der Metalldraht in axialer Richtung und geradlinig, zumindest praktisch ungekrümmt, geführt wird. In der Kammer sind Düsen so angeordnet, daß sie Strahlen des flüssigen Kühlmittels auf den linear geführten Metalldraht strahlen. Die Kammer weist weiterhin einen axial durchgehenden Schlitz auf. Diese.¹ Schlitz ist mit einer verformbaren Abdeckung versehen, die sich als Teil der Kammerwand quer über den Schlitz erstreckt. Diese Kühlvorrichtung ist so ausgebildet, daß ein geradlinig verlaufender Metalldraht durch den Schlitz hindurch in die Kammer eingesetzt und aus dieser entnommen werden kann, indem die Kammer u.id der Draht in einer Relativbewegung senkrecht zur Längsachse des Drahtes und der Kammer aufeinander zugeführt bzw. voneinander

fortgeführi werden, wobei beim Eintritt bzw. beim Austritt des Drahtes in die bzw. aus der Kammer die Abdeckung verformt.

Bei Verwendung einer Kühlvorrichtung nach der Erfindung, in der der Metalldraht direkt durch ein ι flüssiges Kühlmittel gekühlt wird, können wesentlich höhere Ziehgeschwindigkeilen ohne Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des gezogenen Metalldrahtes erzielt werden als auf herkömmlichen Drahtziehmaschinen, bei denen der Draht lediglich indirekt durch die Windeninncnkühlung gekühlt wird.

Durch die Ausbildung der Kühlkammer mit einem Axialschlitz und einer flexiblen Abdeckung des Schlitzes kann die Kühlkammer beispielsweise bei einem Bruch des Drahtes rasch entfernt und rasch wieder in η Betriebsbereitschaft versetzt werden. Dabei braucht der Draht lediglich in der zuvor beschriebenen Weise durch die Abdeckung geführt zu werden. Ein axiales Einziehen des Drahtes durch die Kühlkammer kann dadurch entfallen. Auch ist es nicht erforderlich, das vordere jo Ende des Drahtes zu Zwecken des Einzugs in die Kühlkammer zu verjüngen. Durch die flexible Abdekkung des Schlitzes wird weiterhin verhindert, daß das in die Kammer gestrahlte Kühlmittel in die Umgebung versprüht wird. Ji

Nach einer Weiterbildung der Erfindung fließt das flüssige Kühlmittel vorzugsweise durch die verformbare Abdeckung des Schlitzes hindurch aus der Kammer ab. Die Kammer selbst ist vorzugsweise als eine mit ihrer öffnung nach unten gekehrte Rinne ausgebildet. Die tu abwärts gerichtete öffnung der Rinne, die also beispielsweise bei einer Ausbildung der Rinne mit rechteckigem Querschnitt gleich der Breite der Rinne sein kann, bildet den »Schlitz« im Sinne dieser Beschreibung. Bei dieser Anordnung verhindert die r> Abdeckung des Schlitzes ein direktes Herabtropfen des Kühlmittels vom Metalldraht und dient gleichzeitig einer Verstärkung der Turbulenz des Kühlmittelstromes in der Kühlkammer, erhöht also vor allem durch diese beiden Effekte den Wirkungsgrad der Kühlung. Die Abdeckung ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorzugsweise als DUISlclipddt du^gcunuci. v!i_:»:»Cm einzelne Bürsten ineinandergreifend und einander gegenüberliegend an den Rändern des Schlitzes angeordnet sind. ■<'■·

Die Düsen sind vorzugsweise als axial ausgerichtete Schlitze ausgebildet, die parallel zur Längsachse des geradlinig durch die Kühlkammer geführten Metalldrahtes ausgerichtet sind. Die von den Düsen erzeugten Kühlmittelstrahlen sind vorzugsweise so gerichtet, daß sie. bezogen auf uen Metalldraht, von entgegengesetzten Richtungen im wesentlichen diametral zueinander auf den Draht gerichtet sind.

Die stirnseitigen Kammerenden sind nach einer Weiterbildung der Erfindung vorzugsweise mit V-förmigen Führungskerben versehen, die eine Justierung der relativen Lage des durchlaufenden Metalldrahtes zu den Kühlmitteldüsen gewährleisten.

Die Kühlvorrichtung kann oberhalb des Metalldrahtes an einem schwenkbaren und mit Gewichtsausgleich bo versehenen Arm aufgehängt sein. Eine axiale Verschiebung der Kühlvorrichtung kann beispielsweise durch eine lösbare Verbindung mit einem unmittelbar vor der Kühlvorrichtung liegenden Zieheisengehäuse erfolgen, das das Zieheisen haltert aus dem der zu kühlende Metalldraht austritt. Diese lösbare axiale Verbindung ist vorzugsweise in Form eines Hakens ausgebildet, der am Zieheisengehäuse eingehakt werden kann und an einer Kette befestigt ist, deren anderes Ende an der Kühlvorrichtung befestigt ist. Die Aufhängung der Kühlvorrichtung am Trägerarm erfolgt vorzugsweise über einen Schlauch, der gleichzeitig der Zuführung des flüssigen Kühlmittels zu den Kühlmitteldüsen dient. Die Kühlvorrichtung wird typischerweise mit Kühlmitteldrücken von 2.0 bis 3.8 bar betrieben, wobei sich der angegebene Druckbereich auf den Manometerdruck unmittelbar vor den Düsen bezieht.

Der Abstreifer ist vorzugsweise als Druckluftabstreifcr ausgebildet. Solche Abstreifer sind an sich bekannt, gcbräuchlicherweise jedoch mit Durchtrittsöffnungen für den Metalldraht und den Druckluftaustritt versehen, die einen wesentlich größeren Durchmesser als der Metalldraht aufweisen. Eis ist ein wesentliches Merkmal einer Weiterbildung der Erfindung, daß der Metalldraht durch mindestens zwei hintereinander liegende öffnun gen geführt wird, die über eine gemeinsame Verteilerleitung mit Luft von überatmosphiirischcm Druck beaufschlagt sind und deren Durchmesser vorzugsweise mindestens um 0.05 mm, höchstens um 0,51 mm größer als der Durchmesser des Metalldrahtes ist. Vorzugsweise ist die zweite dieser beiden hintereinandcrliegendcn öffnungen, durch die der Metalldraht geführt wird, in Laufrichtung des Drahtes länger als die erste öffnung oder Bohrung. Der dem Luftstrom entgegengesetzte Strömungswiderstand ist also in der zweiten öffnung oder Bonrung des Abstreifers größer als in der ersten öffnung oder Bohrung, so daß dadurch tier größte Teil der Luft und der mit dem einlaufenden Metalldraht mitgeführten flüssigkeit entgegen der Laufrichtung des Metalldrahtes durch die erste Öffnung des Abstreifers ausgetragen wird.

Vorzugsweise wird der Draht durch drei solche Abstreiferöffnungen geführt. Der Durchmesser jeder dieser drei öffnungen liegt in den vorstehend genannten Grenzen. Die zusätzliche Abstreiferöffnung liegt, in Laufrichtung des Drahtes gesehen, vor den beiden vorstehend beschriebenen Abstreiferöffnungen und wird im Gegensatz zu diesen nicht mit Luft beaufschlagt. Diese vorgeschaltete zusätzliche Öffnung dient dem direkter, mcchür.ijchcr. .\bz""''."" d"¹· ■"•^■•••«■'-h¹"¹··'·""" am Metalldraht haftenden Flüssigkeit. Vorzugsweise weist die erste mit Luft beaufschlagte Abstreiferöffnung, bezogen auf die Laufrichtung des Drahtes, eingangssci tig eine Schutzhaube auf. die sich über den Draht erstreckt und aus der ersten öffnung ausgetragene Flüssigkeit abwärts ablenkt und ablaufen läßt. Dadurch wird ein Versprühen der aus der ersten Abstreiferöffnung ausgeblasenen Kühlflüssigkeit in die Umgebung hinein vermieden.

Vorzugsweise ist der Abstreifer an der Kühlvorrichtung gehaltert, insbesondere mit dieser als Baueinheit zusammengefaßt.

Die öffnungen oder Bohrungen, durch die der Metalldraht im Druckluftabstreifer geführt wird, sind vorzugsweise im unteren Bodenbereich der Abstreifervorrichtung ausgebildet. Der Bodenbereich weist einen durchgehenden Axialschlitz auf, durch den hindurch der gestreckte Draht in den Abstreifer bzw. die Abstreiföffnungen oder Kanäle eingesetzt werden kann.

Die Ausbildung der Kühlvorrichtung und des Abstreifers, wie sie in der Vorrichtung der Erfindung verwendet werden, sind wesentliche Aspekte von Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. I in Draufsicht ein Aiisführungsbeispiel einer Zugeinheit der Drahtziehmaschine der Erfindung.

F i g. 2 die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung in Seitenansicht,

Fig. 3 einen Schnitt nach 3-3 in F i g. 2 durch das ί Gehäuse der Kühlvorrichtung.

Fig.·⁴ in Stirnseilensicht den in den Fig. I und 2 gezeigter· Druckluftabstreifer im Schnitt nach 4-4 in F i g. 6.

F i g. 5 einen Schnitt nach 5-5 in F i g. 6.

F i g. b einen Schnitt nach b-b in F' i g. 4,

F i g. 7 ein weiteres Ausführungsbcispiel eines Drucklnftabslrcifcrs im Schnitt nach 7-7 in F i g. 8.

I i g. 8 einen Schnitt nach 8-8 in F i g. 7.

I i g. 9 einen Schnitt nach 9-9 in F i g. 7 und i^r>

Fig. IO in graphischer Darstellung die Oberflächentemperatur des Metalldrahtes als Funktion seines Weges durch ein typisches Allsführungsbeispiel für die Drahtziehmaschine der Erfindung.

Die in den F i g. I und 2 dargestellte Drahtziehmnschi- -¹» nc zeigt ein Ziehcisen 10 und eine Winde 11. Ein Metalldraht in Form eines Walzdrahtes oder eines bereits /wischengezogenen Drahtes läuft auf der Bahn 12 durch das Zieheisen 10 auf die Winde 11. Der Metalldraht läuft in einigen Windungen um die Winde 2*> Il herum und verläßt diese dann auf der Bahn 13 zum nächsten Zicheiscn der Vorrichtung. Vor dem Einlaufen in das Ziehcisen 10 läuft der Metalldraht durch einen Scifkasten 13. der einen Teil der Zichmatrizenbaugruppe bi'det. Diese Baugruppe ist schwenkbar in einem i" stehenden Bock 14 gelagert.

Auf seinem Weg von der Ziehmatrize 10 zur Winde 11 wird der Metalldraht in dem Gehäuse 15 einer Kühlvorrichtung gekühlt. Die Kühlvorrichtung 15 ist in der (■" i g. 3 im Querschnitt gezeigt. Das in der F i g. 3 >~> dargestellte Gehäuse der Kühlvorrichtung besteht aus einem langgestreckten bearbeiteten Rahmenelement 16 mit einer axialen Ausnehmung 17 in seiner oberen Oberfläche. Die Ausnehmung 17 ist mit einer Deckplatte 18 verschlossen. Auch in der Unterseite des Rahmens ⁴ⁿ 16 ist eine langgestreckte axial verlaufende Ausnehmung J9 dU3£CUMUuL IM UlCiCi' r\ ü STlC 11 μΊΙ»Γ|£ Siüu ZVt'CI parallel zueinander und in einem bestimmten Abstand voneinander axial verlaufende Stege 20 angeformt. Die Ausnehmungen 17 und 19 sind durch mehrere in axialer Richtung verteilte öffnungen 17a miteinander verbunden. Die Ausnehmung 19 ist durch eine Bodenplatte 21. in der ein durchgehender Schlitz 22 ausgebildet ist. teilweise verschlossen. Der Schlitz 22 ist gleichsinnig mit der Rinne 23 ausgerichtet, die in der Ausnehmung 19 zwischen den Stegen 20 ausgebildet ist. Der Schlitz 22 und die flache Rinne 23 bilden gemeinsam eine Kühlkammer in Form einer sich abwärts öffnenden Rinne. Die obere Verschlußplatte 18, der Rahmen 16 und die Bodenplatte 21 werden durch mehrere Schraubbolzen 24 zusammengehalten, die über die axiale Länge der Kühlvorrichtung verteilt sind und von denen in der F i g. 3 zwei dargestellt sind.

Zwischen den Stegen 20 und der Oberseite der Bodenplatte 21 sind sich axial erstreckende schlitzartige Düsen 25 ausgebildet, die unten näher beschrieben sind. Aus diesen Düsen austretendes Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, trifft den Metalldraht 26 auf zwei um 180° einander gegenüberliegenden Mantelflächenbereichen. Die Kühlvorrichtung 15 ruht auf dem Metalldraht und wird an ihren beiden stirnseitigen Endflächen durch sich nach unten öffnende V-förmige Führungskerben 27, die auf dem Metalldraht aufsitzen, gestützt.

Über zwei L-förmige Zuleitungen 28 (Fig. 2). die axial horizontal über Schlauchstücke 29 mit einem T-Stück 30 verbunden sind, wird der Ausnehmung 17 Kühlmittel zugeführt. Das T-Stück 30 ist eingangsseitig über ein Schlauchstück 31 mit einer im wesentlichen horizontal verlaufenden Zuleitung 32 verbunden, die an einem Arm 33 gehaltert ist. Der Arm 33 ist zwischen seinen Endpunkten schwenkbar auf einem horizontalen Achszapfen 34 gelagert. Das, bezogen auf den Achszapfen 34, der Kühlvorrichtung gegenüberliegende F.nde 35 des Arms 33 dient als Gegengewicht. Der Arm ist vorzugsweise durch in den Figuren nicht dargestellte Gegengewichte austariert. Durch eine geringfügige Untcrtarieriing kann die Last, mit der die Kühlvorrichtung auf dem Metalldraht aufliegt, genau eingestellt werden. Eine Axialverschiebung der Kühlvorrichtung in Richtung des laufenden Drahtes wird dabei durch eine Kette 36 verhindert, deren eines Ende an einer öse 37 auf der Kühlvorrichtung 15 befestigt ist und deren anderes Ende einen Haken oder eine öse 38 trägt, die lösbar an der Ziehmatrizenbaugruppe befestigt ist.

Das über die Zuleitung 32 zugeführte Kühlmittel fließt über die Leitungen 28 in die Ausnehmung 17 und von dort durch die öffnungen 17.7 in die Ausnehmung 19. Es tritt dann in Form von vorzugsweise zwei einander gegenüberliegenden dünnen und sehr breiten Kiihlmiltelstrahlen oder -schieiern 39 aus und trifft auf einander gegenüberliegende Mantelflächen des Metalldrahtes 26. Die Kühlmittelstrahlen treffen, bezogen auf die Längsrichtung und Laufrichtung des Drahtes, im wesentlichen senkrecht auf den Metalldraht auf. Verformbare flexible Abdeckelemente verhindern, daß das Kühlmittel ungehemmt aus der von der flachen Rinne 20 und dem Schlitz 22 gebildeten Kühlkammer austritt. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht diese untere Abdeckung der Kühlkammer aus zwei mit ihren Borsten gegeneinander gerichteten und ineinandergreifenden Bürsten 40. die an der Unterseite der Bodenplatte 21 befestigt sind. Die Bürsten dienen einer Einschränkung des freien Kühlmittelablaufs durch den Boden der Kühlkammer. Sie sind aufgrund ihrer

daß die Kühlvorrichtung von oben her im wesentlichen rechtwinklig zur Längsrichtung des Metalldrahtes über den Metalldraht gehängt werden kann, so daß der Metalldraht 26 durch die Bürsten 40 hindurch in die Kühlkammer eingeführt werden kann.

Bei dem in den F i g. I und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ausgangsseitig an der Kühlvorrichtung 15 ein Luftabstreifer 41 gehaltert, der in den F i g. 4 bis 6 im Detail dargestellt ist.

Der Körper 42 des Druckluftabstreifers besteht aus zwei fast gleichen Gehäusehälften 43 und 44. Während des Betriebes des Abstreifers liegen die beiden Gehäusehälften 43 und 44 in einer Trennebene 55 fest aneinander. Die Gehäusehälfte 43 ist am Kopf eines Hebelarms 46 befestigt, während die Gehäusehälfte 44 am Kopf eines Hebelarms 47 befestigt ist. Die beiden Hebelarme 46 und 47 sind nach Art einer Zsnge an einem gemeinsamen Achszapfen 48 angelenkt. Der Achszapfen 48 trägt eine Spiralfeder 49, die als Spreizfeder ausgebildet ist und deren beide Arme 50 innenseitig den Armen 46 und 47 anliegen und sie so in die in Fig.4 gezeigte Stellung zwingen. In dieser Stellung liegen die beiden Gehäusehälften 43 und 44 in der in den F i g. 4 und 5 gezeigten Weise fest in ihrer Trennebene 45 aufeinander.

In dieser Betriebsstellung weist der Körper des

Abstreifers drei Öffnungen oder Bohrungen auf, durch die der Metalldraht hindurchläuft. In der Laufrichtung 54 (Fig. 6) des Metalldrahtes sind dies eine erste Öffnung 51, eine zweite öffnung 52 und eine dritte Öffnung 53. Die erste Öffnung 51 des Abstreifers weist eingangsseitig eine Einlauföffnung 55 auf. Zwischen den öffnungen 51 uiid 52 ist ein rinnenförmiger und mit seiner Öffnung 57 nach unten gerichteter Einschnitt 56 ausgebildet (Fig. 5). Zwischen den öffnungen 52 und 53 öffnet sich eine Verteilerleitung 58, die mit einer Druckluftzuleitung 59 verbunden ist. Die über die Zuleitung 59 zugcführtc Druckluft strömt durch den Verteiler 58 und entweicht durch die öffnungen 52 und 53 aus dem Abstreifer. Die öffnung oder Bohrung 53 isi axial in Vorschubrichtung des Metalldrahtes langer als die öffnung 52 ausgebildet.

Der Druckluftabstreifer 41 ist ausgangsseitig am Gehäuse der Kühlvorrichtung 15 (Fi g. 1 und 2) mittels einer Halterung oder Klammer 60 befestigt. Die Dtuckiufi/.uieiiurig 59, die vorzugsweise nur als Einlaßstutzen ausgebildet ist, ist über einen flexiblen Druckluftschlauch 61 mit einer in den Figuren nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden.

Die vorstehend beschriebene Drahtziehmaschine wird wie folgt betrieben: Vor dem Einziehen des Metalldrahtes durch das Zieheisen 10 und auf die Winde 11 werden die Kühlvorrichtung 15 und der Druckluftabstreifer 41 durch Verschwenken des Arms 33 aus der Bahn des Metalldrahtes herausgehoben. Der Metalldraht wird eingezogen und um die Winde 11 herumgeführt. Anschließend wird die Kühlvorrichtung 15 abgesenkt und so auf den Metalldraht 26 aufgesetzt, daß die V-förmigen Führungskerben 67 auf dem Draht aufliegen. Dabei wird das Gegengewicht des Trägerarms 33 so eingestellt, daß eine nur mäßige Last, die den Metalldraht nicht nachteilig belastet, auf den Metalldraht einwirkt. Beim Absenken der Kühlvorrichtung 15 tritt der vorgespannte Metalldraht zwischen den Bürsten 40 hindurch in die aus der flachen Rinne 23 und dem Schlitz 22 gebildete Kühlkammer ein. Gleichzeitig werden die Arme 46 und 47 des Druckluftabstreifers so verschwenkt, daß die beiden Gehäusehälften 42 und 43 trpnffnpt wprrlpn PW Pi.jht lrpnn dann in flip ovijl geöffneten öffnungen 51, 52 und 53 eingelegt werden. Bei anschließender Freigabe der Arme 46 und 47 werden diese von der Feder 49 in die in F i g. 4 gezeigte Stellung rückgestellt.

Bei laufender Maschine läuft der Metalldraht durch das Zieheisen 10 auf die Winde 11. Über die Versorgungsleitung 32 und die Verteilerleitungen 28 wird dem oberen Rahmenausschnitt 17 der Kühlvorrichtung Wasser zugeführt. Das Wasser läuft in der beschriebenen Weise durch die öffnungen 17a hindurch und bildet zwei einander gegenüberliegende vorhangartige Kühlmittelstrahlen, die von entgegengesetzten Seiten auf den in axialer Richtung durch die Kühlkammer laufenden Metalldraht treffen. Dabei werden die Strömungsgeschwindigkeit und bzw. oder der Druck des auf den Metalldraht gerichteten Kühlmittels so eingestellt, daß die Bildung einer Dampfschicht auf der Drahtoberfläche sicher verhindert wird. Die Ausbildung einer solchen Oberflächendampfschicht vermindert spürbar den Wirkungsgrad der Kühlung durch das flüssige Kühlmittel. Bei Verwendung von Wasser als Kühlmittel wird zur Einstellung eines ausreichenden Wirkungsgrades der Kühlung in aller Regel ein Druck von mindestens 2 bar benötigt Vorzugsweise und typischerweise wird das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel der Vorrichtung der Erfindung bei Verwendung von Wasser als Kühlmittel bei einem Wasserdruck im Bereich von 3,1 bis 3,8 bar betrieben.

Nach dem Verlassen der Kühlvorrichtung 15 (in den F i g. 1 und 2 auf der rechten Seite) läuft der Metalldraht der Reihe nach durch die Öffnungen 51, 52 und 53 des Druckluftabstreifers. Dabei ist während des Abstreifbetriebes der Verteiler 58 des Abstreifers mit Luft von

ίο einem Druck von etwa 1,7 bar beaufschlagt. Dabei sind die Öffnungen des Abstreifers, insbesondere die öffnungen 52 und 53, so bemessen, daß nur ein kleines Spiel zwischen der Innenwandung der öffnungen und dem Mantel des Metalldrahtes bleibt. Vorzugsweise sind

r, die Durchmesser der öffnungen 52 und 53 so bemessen, daß sie mindestens 0,05 mm und höchstens 0,51 mm größer als der Durchmesser des zu behandelnden Metalldrahtes sind. Dabei ist auch der Durchmesser der Öffnung 51 vorzugsweise von gleicher Größe. Die winning ji (jict'ti uci' uiHtci'iHii'ig üüciSCnüSSijiCM Wassers, das auf der Oberfläche des Metalldrahtes haften bleibt. Die öffnung 51 dient weiterhin der Abschirmung des Luft-Wasser-Gemisches, das eingangsseitig aus der Öffnung 52 austritt. Durch den zwischen dem Metalldraht und der Wandung der Öffnung verbleibenden engen Zylinderringspalt wird die über den Verteiler 58 zugeführte Druckluft hoch beschleunigt und bläst das auf der Oberfläche des Metalldrahtes verbleibende Wasser mit hoher Geschwindigkeit ab Dieses abgeblasene Wasser wird im wesentlichen aus der öffnung 52, und zwar eingangsseitig, ausgetragen, da der durch die Öffnung 52 dem Druckluftstrom entgegengesetzte Strömungswiderstand geringer ist als der Strömungswiderstand in der

j5 axial länger ausgebildeten öffnung 53. Das entgegen der Laufrichtung des Metalidrahtes, also entgegen dem Pfeil 54 in Fig. 6, in den Einschnitt 56 hinein ausgetragene Wasser wird von den Wandungen des als Ablenkhaube oder Schutzhaube wirkenden Einschnitts 56 abgelenkt und läuft an dessen Wänden abwärts in eine Auffangvorrichtung.

Wenn der Metalldraht die öffnung 53 des . '.bstreifers

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keitsspuren können noch auf ihm verblieben sein. Der Metalldraht läuft dann auf die Winde 11, wobei das Verfahren so gesteuert wird, daß der Metalldraht noch eine ausreichend hohe Restwärme besitzt, um auch die letzten Feuchtigkeitsspuren abzudampfen, während er um die Winde umläuft. Wenn der Metalldraht dann auf der Bahn 13 (Fig. I) die Winde zum nächsten Zug verläßt, ist er vollständig trocken. Üblicherweise wird die Winde 11 zusätzlich in gebräuchlicher Weise innengekühlt. Außerdem kann erforderlichenfalls der auf der Winde aufgenommene Metalldraht noch einem kühlenden Luftstrom ausgesetzt werden, wie das bei einer Reihe gebräuchlicher Drahtziehmaschinen vorgesehen ist. In vielen Fällen wird sich aber eine Kühlung des auf die Winde aufgenommenen Metalldrahtes nicht nur erübrigen, sondern wird sich im Gegenteil sogar empfehlen, eine solche Kühlung auszulassen, ja den Block unter Umständen sogar zu erwärmen, wenn die Restwärme im Metalldraht so gering ist, daß sie zu einer vollständigen Trocknung des Drahtes nicht ausreicht, also nicht gewährleistet, daß der Metalldraht vollständig trocken zum nächsten Zug läuft.

Das Verfahren umfaßt daher als wesentliche Verfahrensmerkmale und -stufen das Aufstrahlen des Kühlmittels, vorzugsweise des Wassers, auf Jen Metalldraht,

während dieser geradlinig durch den Kühlmittelstrahl geführt wird, Entfernen des HaupUnteils des Kühlmittels vom Metalldraht durch einen Abstreifer, vorzugsweise einen Druckluftabstreifer, und anschließendes Auflaufenlassen des Metalldrahtes auf einen Block oder eine stehende Winde, auf der er vollständig getrocknet wird, ehe er die Winde zum nächsten Zug oder, wenn die Kühlung im letzten Zug stattfindet, zur Ablaufhaspel verläßt.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß die Kühlkammer vom Ausgang des Zieheisens getrennt ist. Beim Brechen oder Reißen des Metalldrnhtcs ist dadurch verhindert, daß das Kühlmittel aus der Kühlkammer durch das Loch im Zieheisen in den angrenzenden Schmiermittelkastcn läuft und so das Schmiermittel, gebräuchlichcrwcise Seife, unbrauchbar werden läßt.

Der Druckluftabslreifer wird zwar vorzugsweise in Baueinheit mit der Kühlvorrichtung, jedoch unter WuMi uitg eme> gewissen Auslandes /u diesel hergestellt. Dadurch ist ausgeschaltet, daß die Druckluft durch den Ausgang der Kühlvorrichtung hindurch in die Kühlkammer gelangt. Dadurch wird eine Verminderung der Kühlleistung auch am Ausgang der Kühlkammer vermieden.

Das zuvor beschriebene Alisführungsbeispiel der Erfindung kann vielfältig abgewandelt werden. So kann beispielsweise auf zahlreichen Maschinen von einer Winde über eine Umlenkrolle auf eine zweite Winde und erst von dieser auf das i.'chfolgendc Zieheisen geführt werden. Auch bei den so aufgebauten Drahtziehmaschinen erfolgt die Kühlung vorzugsweise zwischen dem Zieheisen und der ersten Winde.

Eine zweite Ausbildung des Druckluftabstrcifers ist in den F i g. 7 bis 9 gezeigt. Dabei sind in diesen Figuren für funktionell gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den F i g. 4 bis 6 verwendet.

Der Körper des Abstreifers besteht wie in dem zuvor beschriebenen Abstreifer aus zwei Gchäuschälftcn 43 und 44, in denen drei Öffnungen 51, 52 und 53 in Laufrichtung des Melalldrahtes hintereinanderliegend ausgebildet sind. Die beiden Gehäusehälften werden in nriiT/inipll hpliphioor Wnico (tpt*^hlr»ccon m-»lvi!t»-»r»

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vorzugsweise durch ineinandergreifende Paßstifte und Justierbohrungen in den beiden Gehäusehälften.

Der zusammengesetzte Körper ist in eine hülsenartige Buchse 66 eingepaßt, ^;n die er in der in F i g. 7 gezeigten Darstellung von links eingeschoben wird. Die Gehäusehälfte 44 trägt einen radial vorspringenden Führungsstift 63, der in eine Führungsnut 63a in der Buchse 66 eingreift, um die öffnung 57 der beiden Gehäusehälften 43 und 44 mit einer als Schlitz 68 ausgebildeten Öffnung der Buchse 66 ausgerichtet zu halten.

Der Stift 63 wird durch einen verschwenkbaren Riegel 64, der über einen Achszapfen 65 an der Buchse 66 angelenkt ist, in seinem Eingriff in der Nut oder Ausnehmung 63a gesichert. Wenn der Riegel in der Darstellung der Fig. 7 und 8 die offene linke Seite der Nut 63a verschließt, verhindert er, daß der Körper des Abstreifers aus der Buchse 66 ausgeschoben werden kann.

Die Buchse 66 ist mit Spiel in eine öffnung 69 in einer Abschirmung 60 eingesetzt, die ausgangsseitig, in der Darstellung der Fig. 1 und 2 also an der rechten Seite der Kühlvorrichtung 15. befestigt ist. Ein Stift 62 an der Buchse 66 greift in einen Schlitz 62a in der Abschirmung 60 ein und verhindert _ao eine Verdrehung der Buchse 66 gegenüber der Abschirmung. Durch einen Kragen 6/ wird die Buchse 66 zusätzlich axial in der Abschirmung 60 fixiert.

Die vorstehend beschriebene Alternativausbildung des Druckluftabstreifers wird wie folgt gehandhabt: Beim Absenken der Kühlvorrichtung 1Λ tritt der Metalldraht durch die Bürsten 40 hindurch in die Kühlkammer der Kühlvorrichtung 15 ein. Gleichzeitig tritt der Metalldraht dabei durch die Öffnung 68

in hindurch in die Buchse 66 ein. Die beiden Gehäusehälften 43 und 44 des eigentlichen Druckabstreiferkörpers werden dann um den Metalldraht hcrumgelegt und justiert zusammengefügt. Die zusammengefügten Gehäusehülften werden dann in die Buchse 66 geschoben.

Ii Der Schwenkriegel 64 wird in die in den Fig. 7 und 8 gezeigte Stellung verschwenkt, in der der Stift 63 im Schlitz 63a verriegelt ist. Der Druckluftabstreifer ist dann betriebsbereit und arbeitet bei der Beaufschlagung mit Druckluft in der gleichen Weise wie zuvor im

Hl ZusciiMiiieilhciiig mit den F ι g. 4 uis 0 besCin icucii.

In der Fig.4 ist graphisch die Veränderung der Oberflächeniemperatur eines Metalldrahtes mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,78% dargestellt, dessen Ausgangsdurchmesser 9 mm beträgt. Dieser 9 mm starke

2', Walzdraht läuft dann durch eine Drahtziehmaschine der Erfindung mit insgesamt sechs hintereinanderliegenden Zicheisen, wobei zwischen jedem der Zieheisen eine Winde angeordnet ist. Die Fertigziehgeschwindigkeit des Metalldrahtes beträgt 311 m/min. In dieser Vorricl·

jn tung sind alle den Zieheisen zugeordneten Ziehwinden innengekühlt. Der das dritte und das fünfte Zicheisen verlassende Metalldraht ist außerdem direkt durch Kühlflüssigkeitsstrahlen gekühlt, wobei Kühlvorrichtungen der vorstehend beschriebenen Ausbildung einge-

Ii setzt sind.

Die Abschnitte AB, CD, EF HI. /K und Λ IN der Darstellung zeigen die Temperaturanstiege beim Durchlauf des Metalldrahtes durch die sechs Zieheisen. Die Abschnitte BC. DE. GH. I/ und LM /eigen die

4(i Kühlwirkung der innengekl'hlten Ziehwinden zwischen den Zieheisen, während die Kurvenabschnitte FG und KL die zusätzliche Kühlung des Metalldrahtes hinter

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Versuche zeigen, daß die Ziehgeschwindigkeii :uf der

■4) Drahtziehmaschine, auf der die in Fig. 10 gezeigten Messungen durchgeführt wurden, um rd. 50% größer gewählt werden kann als auf der gleichen mit sechs Zieheisen versehenen Maschine, bei der die Kühlung des Metalldrahtes ausschließlich durch die innengekühl-

>o ten Winden bewirkt wird. Diese um 50% höhere Ziehgeschwindigkeit wird ohne jeden Nachteil auf die mechanischen Eigenschaften des Fertigdrahtes ermöglicht.

Weitere Versuche wurden auf einer mit vier Zieheisen ausgerüsteten Drahtziehmaschine mit innengekühlten Ziehwinden zwischen den Zieheisen durchgeführt. Durch zusätzliche Einschaltung einer einzigen Kühlvorrichtung hinter einem der vier Zieheisen und Kühlen des das Ziehetsen verlassenden Metalldrahtes durch die Strahlen des flüssigen Kühlmittels kann eine Erhöhung der Ziehgeschwindigkeit um 40% gegenüber der gleichen Vorrichtung erzielt werden, die keine direkte Kühlung enthält. Auch bei der um 40% höheren Ziehgeschwindigkeit in Gegenwart der Kühlvorrich-

b5 tung bleiben die mechanischen Eigenschaften des Fertigdrahtes frei von jeder Qualitätsminderung.

Es werden also ein einfaches Verfahren und eine vergleichsweise preiswerte Vorrichtung zur Kühlung

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eines Metalldrahtes beim Drahtziehen geschaffen, die während des Ziehens besonders wichtig ist Die

höhere Ziehgeschwindigkeiten einzuhalten ermögli- Erfindung ist jedoch auch für andere Werkstoffe

chen, ohne daß die mechanischen Eigenschaften des einsetzbar, und zwar stets dann, wenn überhöhte

Fertigdrahtes ungünstig beeinflußt werden. Die Erfin- Ziehtemperaturen sich nachteilig auf die Eigenschaften

dung wird vorzugsweise für hochgekohlte Stahldrähte 5 des Fertigdrahtes auswirken, verwendet, bei denen eine Temperaturüberwachung

Hicivu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kühlen von Draht in einer Ziehmaschine zwischen einer Ziehmatrize und einer Winde, um die der die Ziehmatrize verlassende Draht herumgeführt wird, wobei die Kühlvorrichtung eine langgestreckte geradlinige Kühlkammer zur Kühlung des Drahtes unter Verwendung eines flüssigen Kühlmittels aufweist, gekennzeichnet durch einen Abstreifer (41) zum Abstreifen praktisch des gesamten Kühlmittels vom Draht bevor dieser auf die Winde (11) läuft und durch eine Kühlkammer (22, 23) mit Düsen (25) zum Richten von Strahlen des flüssigen Kühlmittels auf den geradlinig geführten Draht, mit einem Schlitz (22), der sich axial durchgehend vom einen Ende bis zum anderen Ende der Kühlkammer erstreckt, und mit einer verformbaren Abdeckung (40), die einen Teil der Kammerwand bildet und sich über den Schlitz erstreckt, durch den hindurch der Draht in die Kühlkammereinführbar und aus dieser herausnehmbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit durch die verformbare Abdeckung (40) hindurch aus der Kühlkammer (22,23) ablaufen kann.

3. Vorrichtung nach einem azr Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer (22, 23) in Form einer umgekehrten Rinne ausgebildet ist, deren abwärts weisende öffnung (22) den Schlitz bildet.

4. Vorrichi.ng nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da¹? die Abdeckung in Form eines Bürstenpaares (40) ausgebildet ist, die mit ihren Borstenenden von d^rn einander gegenüberliegenden Rändern des Schlitzes (22) einander zugekehrt aneinandergrenzen oder ineinandergreifen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer (22, 23) zwei langgestreckte Düsen (25) aufweist, die sich parallel zur Längsrichtung des geradlinig geführten Drahtes erstrecken und die Kühlflüssigkeitsstrahler? auf einander diametral gegenüberliegende Bereiche des Drahtes strahlen können.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände der Kühlkammer mit V-förmigen Führungskerben (27) versehen sind, die der justierung des geradlinig laufenden Drahtes relativ zu den Kühlmitteldüsen (25) dienen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung (15) an einem durch Gegenkräfte austarierten Trägerarm (33) über dem Draht aufgehängt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung (15) eine Haltevorrichtung (36, 37, 38) aufweist, mit der sie lösbar an einem Rahmen oder Gehäuse der Baugruppe befestigt ist, die die Ziehmatrize (10) trägt, wobei die Halterung eine Bewegung der Kühlvorrichtung in der Längsrichtung des Drahtes verhindert.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreifer (41) als Druckluftabstreifer ausgebildet ist und zwei öffnungen (52, 53) enthält, durch die der Draht nacheinander führbar ist. wobei zwischen den beiden

öffnungen ein Verteiler (58) ausgebildet ist, der mit Luft von überatmosphärischem Druck beaufschlagbar ist, wobei diese Druckluft den Abstreifer durch die öffnungen hindurch verläßt, deren Durchmesser um mindestens 0,05 mm und um höchstens 0,51 mm größer als der Durchmesser des durch sie geführten Drahtes ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet« daß die erste öffnung (52), durch die der Draht führbar ist, dem Druckluftstrom einen geringeren Widerstand, entgegensetzt als. die zweite öffnung (53), so daß der größte Teil der Druckluft und der Flüssigkeit entgegen der Laufrichtung (54) des Drahtes durch den Abstreifer (41) aus dem Abstreifer ausgetragen werden.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine zusätzliche öffnung ißt), durch die der Draht führbar ist, bevor er die öffnungen (52, 53) durchläuft, wobei diese zusätzliche öffnung dem direkten Abstreifen des überschüssigen Kühlmittels vom Draht dient und nicht mit Druckluft beaufschiagbar ist

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (52) der beiden öffnungen (52,53), die mit Druckluft beaufschlagbar ist, eingangsseitig anschließend, bezogen auf die Laufrichtung des Drahtes, eine Schutzhaube (56) aufweist, die sich über den Draht herüberzieht und diesen von oben übergreift und aus der ersten öffnung ausgetragene Flüssigkeit abwärts gerichtet umleitet und ablenkt zum Verhindern des Versprühens der abgestreiften Kühlflüssigkeit in die Umgebung und die umgebende Atmosphäre.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (51, 52,53), durch die der Draht im Druckabstreifer läuft, in einem Körper des Abstreifers ausgebildet sind, der axial in zwei Gehäusehälften (43, 44) geteilt ist zum Einsetzen des Drahtes in den Abstreifer.

14. Vorrichtung nach Ansy-"^uch '3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusehälften (43, 44) an Schwenkarmen (46,47) gehaltert sind, die durch eine Feder (50) beaufschlagt sind zum Aufeinanderpressen der beiden Gehäusehälften in ihre Betriebsstellung, die jedoch entgegen der Beaufschlagung durch die Feder unter öffnung des Körpers des Druckluftabstreifers verschwenkbar sind, wobei in dieser Öffnungsstellung der Draht in den Druckluftabstreifer einsetzbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäusehälften (43, 44) durch eine mit einem Schlitz oder einer Nut versehene Buchse (66) in Betriebsposition gehalten werden, in die ein Abschnitt des Gehäusekörpers des Druckluftabstreifers eingeführt ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckluftabstreifer (41) von der Kühlvorrichtung getragen wird.