DE4004155C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen und Schmieren von Dornstangen beim Lochen oder Strecken von Hohlblöcken, bei dem ein Kühl- und ein Schmiermittel in Längsrichtung durch die Dornstange geleitet und wenigstens das Schmiermittel aus Auslaßbohrungen der Dornstange zeitweilig nach außen abgespritzt wird.

Ein Verfahren dieser Art ist durch die US 33 94 568 bekannt, bei dem das Kühlmittel und das Schmiermittel durch zwei gesonderte Leitungen in der Dornstange zugeführt und das Kühlmittel durch eine weitere Leitung in der Dornstange auch wieder abgeführt wird. Außerdem offenbart die DE 37 17 698 A1 auch eine Bauart, bei der ein Schmiermittel in Längsrichtung durch die Dornstange und den Dornstangenkopf sowie Auslaßbohrungen auf die Außenseite der Dornstange gebracht wird. Ferner ist es durch die DE 34 32 288 C2 bekannt, neben dem Kühlmittel auch ein Desoxydationsmittel oder Inertgas dem Dornstangenkopf über eine gesonderte Leitung im Innern der Dornstange zuzuführen und über Auslaßbohrungen im Dornstangenkopf in den Innenraum des Hohlblockes einzubringen. Darüber hinaus zeigt die DE 34 29 524 A1, daß nur ein Kühlmittel insbesondere Wasser, durch eine Leitung dem vorderen Teil der Dornstange und dem Dornstangenkopf von dem hinteren Dornstangenteil her zugeführt und durch eine zweite Leitung auch von dorther wieder zurückgeleitet wird, um die vor allem im vorderen Teil der Dornstange beim Lochen oder Strecken von Hohlblöcken auftretende Erwärmung in Grenzen zu halten.

Es ist also bekannt, die verschiedensten Mittel von dem den Walzen abgekehrten hinteren Dornstangenteil her in Längsrichtung durch die Dornstange hindurch dem Dornstangenkopf zuzuführen. Diese verschiedenen Mittel werden dabei durch getrennte Leitungen und Bohrungen zum Dornstangenkopf gebracht und im Falle des Kühlmittels auch gesondert von dort zurückgeleitet. Dies setzt voraus, daß bei der Verwendung mehrerer Mittel eine entsprechende Anzahl von Leitungen und Bohrungen im Innern der Dornstange zur Verfügung stehen. Diese Leitungen und Bohrungen zu schaffen, stößt häufig auf erhebliche konstruktive Schwierigkeiten. Man benötigt nämlich für die Zu- und Rückführungsleitungen bestimmte Mindestquerschnitte, um die erforderlichen Mengen des jeweiligen Mittels zu- und ableiten zu können. Die größten Leitungsquerschnitte werden für das Kühlmittel benötigt, aber auch die Leitungen und Bohrungen für die anderen Mittel erfordern bestimmte Mindestquerschnitte. Hinzu kommt noch, daß die Wanddicke der Dornstangen aus Gründen der Stabilität bestimmte Werte nicht unterschreiten darf.

Es ist somit leicht einzusehen, daß es insbesondere bei Dornstangen mit verhältnismäßig kleinem Außendurchmesser schwierig oder völlig unmöglich ist, alle Zu- und Rückführungsleitungen vorzusehen, die wünschenswert sind. Da man auf ein Kühlen der Dornstangen nicht verzichten kann und erhebliche Kühlmittelmengen zu- und abführen muß, bleibt insbesondere bei Dornstangen mit kleinem Außendurchmesser häufig nicht einmal genügend Platz für eine Schmiermittelzuleitung. Deshalb erfolgt bei zahlreichen Anlagen das Schmieren der Dornstangen in einem gesonderten Verfahrensschritt parallel zum eigentlichen Herstellungsverfahren, wozu man eine größere Zahl teurer Dornstangen benötigt und besondere Einrichtungen für das Auswechseln, Kühlen, Erwärmen, Schmieren und Transportieren der Dornstangen, was erhebliche Investitions- und Betriebskosten verursacht und zusätzlichen Raum beansprucht. Auch die Umstellung auf einen anderen Innendurchmesser der Hohlblöcke und damit auf andere Dornstangen ist arbeits- und zeitaufwendig. Dieser Aufwand würde eingespart, wenn man mit nur einer Dornstange arbeiten würde, die allenfalls in größeren Zeitabständen, zum Beispiel bei einer Änderung des Walzprogramms, gewechselt werden müßte. Dies setzt aber eine intensive Kühlung der Dornstange und eine ausreichende Schmierung während des Betriebes über die im Innern der Dornstange anzuordnenden Zu- und Rückführungsleitungen voraus. Das ist bei den bekannten Bauarten wegen der unzureichenden Querschnitte der Zu- und Rückführungsleitungen, insbesondere bei Dornstangen mit kleinem Außendurchmesser, nicht gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen und Schmieren von Dornstangen beim Lochen oder Strecken von Hohlblöcken zu schaffen, mit dem bzw. der nicht nur eine ausreichende Kühlung der Dornstange, sondern auch die Zuleitung anderer Mittel in ausreichender Menge zum Dornstangenkopf sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, daß nur ein einziges Medium zum Kühlen und zum Schmieren zugeführt, verwendet und abgeführt wird, welches während des Betriebes nur durch eine Hin- und nur eine Rückleitung ständig umlaufend durch den Dornstangenkopf geleitet, jedoch zeitweilig auch aus Auslaßbohrungen der Dornstange und/oder des Dornstangenkopfes nach außen abgespritzt wird.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß die zum Schmieren der Dornstange verwendeten Mittel, wie z. B. Graphit, mit dem Kühlmittel, wie z. B. Wasser, vermischt werden können und daß man deshalb nur noch ein einziges Medium und damit nur eine Zu- und eine Rückführungsleitung benötigt. Diese Leitungen können dann auch bei Dornstangen mit kleinem Durchmesser ausreichend bemessen werden, so daß die notwendige Kühlung sichergestellt ist. Das Beimengen einer ausreichenden Schmiermittelmenge zum Kühlmittel und das Abspritzen durch Auslaßbohrungen stellt sicher, daß die Dornstange nicht nur gekühlt, sondern außenseitig auch in der erforderlichen Weise geschmiert wird. Die Schmierung erfolgt dabei während des Betriebes und kann, je nach den Erfordernissen, während einer beliebig langen Zeitspanne durchgeführt werden, die sich jederzeit verlängern oder verkürzen läßt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Beginn und das Ende des Abspritzens durch die beliebig regelbare Höhe des Mediendruckes bestimmt wird. Den Druck des Mediums zu verändern, z. B. durch eine entsprechende Regelung der verwendeten Pumpe, ist ohne weiteres möglich und damit auch ein wahlweises Bestimmen des Anfanges und Endes des Schmiervorganges weitgehend unabhängig von dem kontinuierlich durchgeführten Kühlvorgang.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Durchführen des vorgeschlagenen Verfahrens, bei welcher die Dornstange nur jeweils eine Zu- und eine Rückführungsleitung sowie von den Auslaßbohrungen besitzt. Diese Vorrichtung kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß die Auslaßbohrungen Anschlußöffnungen zur Zuführungsleitung hin besitzen, die mit einem gemeinsamen vorzugsweise federbelasteten Absperrelement verschließbar sind.

Hierdurch wird erreicht, daß die Auslaßbohrungen nicht sofort und immer mit dem Medium beaufschlagt werden, sondern erst dann, wenn das Absperrelement die Anschlußöffnungen und damit die Auslaßbohrungen freigibt. Solange dies nicht der Fall ist, wird das Medium über die Zuführungsleitung lediglich dem Dornstangenkopf zugeführt und über die Rückführungsleitung wieder abgeleitet, wobei die auf diesem Weg aufgenommene Wärmemenge von dem Medium abgeführt wird. Bei diesem Betriebszustand wird in vorteilhafter Weise vermieden, daß das Medium über die Auslaßbohrungen nach außen abgespritzt wird, was nicht zu jedem Zeitpunkt während des Betriebes erwünscht ist, insbesondere dann nicht, wenn sich kein Hohlblock oder Hohlblockabschnitt auf der Dornstange befindet und das Medium unnütz und zum Schaden der Umwelt versprüht würde. Erst wenn beispielsweise nach Beginn des Loch- oder Streckvorganges ein außenseitiges Schmieren der Dornstange sinnvoll und erforderlich ist, gibt das Absperrelement die Anschlußöffnungen der Auslaßbohrungen frei, so daß ein Teil des Mediums über die Auslaßbohrungen nach außen strömen kann und das in ihm enthaltene Schmiermittel die Dornstangenaußenfläche schmiert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gibt das Absperrelement bei einer Steigerung des Mediendruckes die Anschlußöffnungen der Auslaßbohrungen frei. Umgekehrt ergibt sich daraus, daß bei einem Absenken des Mediendruckes das Absperrelement die Anschlußöffnungen der Auslaßbohrungen wieder verschließt. Bei einem federbelasteten Absperrelement wird der Mediendruck so auf das Absperrelement geleitet, daß er gegen die Kraft der Feder wirkt. Überwindet er diese Federkraft, wird das Absperrelement verschoben und die Anschlußöffnungen freigegeben. Bei sinkendem Mediendruck schiebt die Feder das Absperrelement wieder zurück, wodurch die Anschlußöffnungen verschlossen und ein Austreten des Mediums nach außen verhindert wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dem Medium auch ein Desoxydationsmittel beigefügt sein. Auf diese Weise läßt sich ein Verzundern der Innenwand der Hohlblöcke vermeiden. Das Desoxydationsmittel gelangt über die Auslaßbohrungen in den ringförmigen Spaltraum zwischen Dornstangenaußenfläche und Hohlblockinnenwand, bindet den dort evtl. noch vorhandenen Sauerstoff, was eine Zunderbildung verhindert.

In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 den vorderen Längenabschnitt einer Dornstange zum Lochen im Längsschnitt;

Fig. 2 den vorderen Längenabschnitt einer Dornstange zum Strecken im Längsschnitt.

In Fig. 1 ist der vordere Endabschnitt einer Dornstange (1) dargestellt, die stirnseitig einen Dornstangenkopf (2) besitzt, welcher die bekannte, für das Lochen eines Hohlblockes geeignete Außenform aufweist. Gehalten wird der Dornstangenkopf (2) von einem Verbindungsstück (3), welches einerseits mit einem Gewinde (4) in die Dornstange (1) eingeschraubt ist und auf welches andererseits mit einem Gewinde (5) der Dornstangenkopf (2) aufgeschraubt ist. Im Innern des Verbindungsstückes (3) ist eine Bohrung (6) vorgesehen, welche erst im Bereich der Spitze des Dornstangenkopfes (2) endet und an die im Bereich der Dornstange (1) eine Zuführungsleitung (7) angeschlossen ist.

Außerdem befindet sich im Innern des Verbindungsstückes (3) ein ringförmiges Absperrelement (8), welches Anschlußöffnungen (9) verschließt zu Auslaßbohrungen (10), die in radialer Richtung zur Außenfläche der Dornstange (1) und des Dornstangenkopfes (2) führen. Die Auslaßbohrungen (10), von denen in Fig. 1 nur eine erkennbar ist, sind zu mehreren auf dem Umfang der Dornstange (1) verteilt angeordnet. Mehrere Zuführungsbohrungen (11) verbinden den mit (12) bezeichneten Innenraum im Dornstangenkopf (2) mit den Auslaßbohrungen (10). Das ringförmige und kolbenartig im Innern des Verbindungsstückes (3) verschiebbare Absperrelement (8) wird von einer Druckfeder (13) belastet, die sich außerdem an einem Stützring (14) abstützt.

Zu Beginn des Lochens wird durch die Zuführungsleitung (7) in Pfeilrichtung X ein Medium zugeführt, das aus einem Kühlmittel, beispielsweise Wasser, und einem Schmiermittel, beispielsweise Graphit, besteht. Das Medium gelangt durch die Bohrung (6) in den Innenraum (12) des Dornstangenkopfes (2) und strömt über Rückführungsbohrungen (15) wieder in die Dornstange (1) und zu deren rückwärtigem Ende zurück. Dabei wird eine erhebliche Wärmemenge aus der Dornstange (1) und dem Dornstangenkopf (2) abgeführt.

Der Druck des Mediums ist zunächst so bemessen, daß es zwar über die Zuführungsbohrungen (11) das Absperrelement (8) und die Druckfeder (13) belastet, jedoch nicht in der Lage ist, das Absperrelement (B) zu verschieben. Durch Erhöhung des Druckes, mit dem das Medium über die Zuführungsleitung (7) durch die Bohrung (6) zuströmt, wird auch das Absperrelement (8) und die Druckfeder (13) höher beansprucht, so daß das Absperrelement (8) schließlich gegen die Wirkung der Druckfeder (13) in Fig. 1 nach links verschoben wird und die Anschlußöffnungen (9) der Auslaßbohrungen (10) freigibt. Jetzt kann ein Teil des Mediums durch die Zuführungsbohrungen (11) und die Auslaßbohrungen (10) nach außen dringen und das im Medium enthaltene Schmiermittel verteilt sich über die Außenfläche der Dornstange (1) und des Dornstangenkopfes (2), die zu diesem Zeitpunkt, zumindest teilweise, von einem nicht dargestellten Hohlblock umschlossen sind. Dieser Schmiervorgang wird so lange beibehalten, wie er notwendig und erwünscht ist. Will man den Schmiervorgang beenden, erfolgt eine Absenkung des Mediendruckes, so daß die Druckfeder (13) in der Lage ist, das Absperrelement (8) wieder zurückzuschieben und die Anschlußöffnungen (9) der Auslaßbohrungen (10) zu verschließen. Vor, während und nach dem Schmiervorgang durchströmt das Medium sowohl die Dornstange (1) als auch den Dornstangenkopf (2), die dadurch laufend gekühlt werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der Dornstangenkopf (2) etwas anders ausgebildet als bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, weil er hier nicht zum Lochen benutzt wird. Die in Fig. 2 dargestellte Dornstange (1) ist für das Strecken von Hohlblöcken vorgesehen, wobei der Dornstangenkopf (2) an der Umformung der Hohlblöcke nicht unmittelbar beteiligt ist. Der in Fig. 2 dargestellte Dornstangenkopf (2) übernimmt Funktionen des Verbindungsstückes (3) von Fig. 1 und ist unmittelbar mit einem Gewinde (4) in die Dornstange (1) eingeschraubt. Die Auslaßbohrungen (10) sind im Dornstangenkopf (2) wieder zu mehreren auf dem Umfang verteilt angeordnet, wobei ihre Anschlußöffnungen (9) von einem Absperrelement (8) verschlossen sind. Das Absperrelement (8) ist auch hier von einer Druckfeder (13) in seiner Absperrposition gehalten. Die Feder (13) stützt sich dabei an einem in den Dornstangenkopf (2) stirnseitig eingeschraubten Führungsstück (16) ab, welches auch gleichzeitig die Druckfeder (13) und das Absperrelement (8) in radialer Richtung führt.

Die Arbeitsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist prinzipiell die gleiche wie in Fig. 1. Auch hier strömt das Medium durch die Zuführungsleitung (7) in Pfeilrichtung X zu und durch den Innenraum (12) sowie Bohrungen des Stützringes (14) im Innern der Dornstange (1) zurück. Eine Erhöhung des Mediendruckes bewirkt eine Verschiebung des Absperrelementes (8) in Fig. 2 nach rechts, so daß die Anschlußöffnungen (9) und Auslaßbohrungen (10) freigegeben werden für ein Ausströmen eines Teils des Mediums. Wird dessen Druck abgesenkt, nimmt das Absperrelement (8) die in Fig. 2 dargestellte Position wieder ein und der Schmiervorgang ist beendet.

Claims (5)

1. Verfahren zum Kühlen und Schmieren von Dornstangen beim Lochen oder Strecken von Hohlblöcken, bei dem ein Kühl- bzw. ein Schmiermittel in Längsrichtung durch die Dornstange geleitet und wenigstens das Schmiermittel aus Auslaßbohrungen der Dornstange zeitweilig nach außen abgespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein einziges Medium zum Kühlen und zum Schmieren zugeführt, verwendet und abgeführt wird, welches während des Betriebes durch eine Hin- und nur eine Rückleitung ständig umlaufend durch den Dornstangenkopf (2) geleitet, jedoch zeitweilig auch aus den Auslaßbohrungen (10) der Dornstange (1) und/oder des Dornstangenkopfes (2) nach außen abgespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn und das Ende des Abspritzens durch die beliebig regelbare Höhe des Mediendruckes bestimmt wird.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Dornstange mindestens eine Zu- und eine Rückführungsleitung sowie Auslaßbohrungen besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßbohrungen (10) Anschlußöffnungen (9) zur Zuführungsleitung (7) hin besitzen, die mit einem gemeinsamen vorzugsweise federbelasteten Absperrelement (8) verschließbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrelement (8) bei einer Steigerung des Mediendruckes die Anschlußöffnungen (9) der Auslaßbohrungen (10) freigibt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Medium ein Desoxydationsmittel beigefügt ist.