EP0277109A1 - Vorrichtung zum Wärmebehandeln, insbesondere Glühen, eines Kontinuierlich fortbewegten Metalldrahtes - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Wärmebehandeln, insbesondere Glühen, eines kontinuierlich fortbewegten Metalldrahtes, ist zwischen zwei mit Abstand voneinander achsparallel und drehbar gelagerten Drahtumlenktrommeln (5), die an ihrer Mantelfläche in sich geschlossene Drahtführungsrillen (6) aufweisen, eine im wesentlichen allseits geschlossene Heizkammer (1) angeordnet, deren Wandung Ein- und Austrittsöffnungen (9) für den mit einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden Windungen die beiden Umlenktrommeln (5) umschlingenden Draht (8) aufweist, wobei zumindest eine der beiden Umlenktrommeln (5) motorisch angetrieben wird und in der Heizkammer (1) längs der sie hin- und rückläufig durchsetzenden beiden Scharen (8a, 8b) von Drahtabschnitten Heizkörper (10) angeordnet sind (Fig. 2).

Description

• Zum Wärmebehandeln, insbesondere Glühen, eines konti­nuierlich fortbewegten Metalldrahtes sind bereits verschie­dene Vorrichtungen bekannt bzw. vorgeschlagen worden, bei welchen eine relativ lange Verweilzeit des Drahtes im Wärmebehandlungsbereich bei relativ geringen Abmessungen der gesamten Vorrichtung dadurch erzielt wird, daß der Draht im Wärmebehandlungsbereich mit zahlreichen Windungen um zumindest einen trommelartigen Rotationskörper ge­schlungen wird, der motorisch in Drehung versetzt wird (vgl. DE-C-595 364 und bzw. die österreichischen Patentan­meldungen A 2578/86 vom 26. September 1986 und A 35/87 vom 9. Jänner 1987 der gleichen Anmelderin).
• Die Anordnung einer vom Draht umschlungenen Trommel unmittelbar im Wärmebehandlungsbereich bringt es mit sich, daß die Trommel selbst stark erhitzt wird und im Falle einer z.B. durch Verhedderung des von einer Haspel abgezogenen Drahtes verursachten Betriebsunterbrechung den Draht im Umschlingungsbereich selbst dann noch weiter aufheizt, wenn im übrigen die Temperatur im Wärmebehand­lungsbereich, etwa durch Abschaltung der Heizkörper und Öffnung eines die Trommel umschließenden Gehäuses, absinkt. Hiedurch ergibt sich die Gefahr, daß die betreffenden Abschnitte des Drahtes ausgeglüht und dadurch unbrauchbar werden.
• Ein weiterer Nachteil der Anordnung einer vom Draht umschlungenen Trommel unmittelbar im Wärmebehandlungsbe­reich besteht darin, daß sich erhebliche Schwierigkeiten hinsichtlich der Lagerung der auf hoher Temperatur befind­lichen Trommel ergeben. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn die Trommel aus später erläuterten Gründen gemäß dem Vorschlag in der älteren Anmeldung A 35/87 der gleichen Anmelderin aus aneinandergereihten, gegeneinander drehbaren scheibenartigen Rotationskörpern zusammengesetzt wird.
• Die Erfindung befaßt sich deshalb mit der Aufgabe, eine Wärmebehandlungsvorrichtung für einen kontinuierlich fortbewegten Draht so auszubilden, daß der Draht mit möglichst langer Verweilzeit durch einen Wärmebehandlungs­bereich mit mäßigen Abmessungen geführt werden kann, ohne daß dazu im Wärmebehandlungsbereich vom Draht umschlungene trommelartige Rotationskörper angeordnet werden müssen, die auf hohe Temperatur erhitzt werden und dadurch die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten verursachen.
• Diese Aufgabe wird bei einer erfindungsgemäßen Wärme­behandlungsvorrichtung dadurch gelöst, daß zwischen zwei mit Abstand voneinander achsparallel und drehbar gelagerten Umlenktrommeln, die an ihrer Mantelfläche in sich ge­schlossene Drahtführungsrillen aufweisen, eine im wesent­lichen allseits geschlossene Heizkammer angeordnet ist, deren Wandung in den Schnittbereichen mit den gemeinsamen äußeren Tangentialebenen an die beiden Umlenktrommeln Ein- und Austrittsöffnungen für den mit einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden Windungen um die beiden Umlenk­trommeln zu schlingenden Draht aufweist, wobei zumindest eine der beiden Umlenktrommeln motorisch antreibbar ist und in der Heizkammer längs der sie hin- und rückläufig durchsetzenden beiden Scharen von Drahtabschnitten Heiz­körper angeordnet sind.
• Bei dieser Vorrichtung befinden sich die vom Draht umschlungenen Trommeln außerhalb der Heizkammer und sie werden nur durch den Kontakt mit dem erhitzten Draht erwärmt, also wesentlich weniger als bei den älteren Vorrichtungen, wodurch auch die im Falle einer Betriebs­unterbrechung von jeder Trommel an den Draht zurückgegebene Wärme wesentlich geringer ist und überdies Probleme bezüglich der Lagerung der Trommeln entfallen.
• Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Heizkammer durch eine Basisplatte und ein von dieser abhebbares langgestrecktes haubenartiges Gehäuse gebildet, das an seinen beiden Schmalseiten von der Basis des Gehäuses ausgehende, zu den Achsen der Umlenkrollen parallele Schlitze als Ein- bzw. Austrittsöffnungen für die beiden Scharen von Drahtabschnitten aufweist und innen an seinen beiden Langseiten die Heizkörper trägt. Das hauben­ artige Gehäuse kann dann leicht abgehoben werden, um einerseits die Vorrichtung bei der erstmaligen Inbetrieb­nahme durch Umschlingung der Trommeln mit Draht zu beschicken und anderseits im alle einer Betriebsunter­brechung die Heizkörper aus dem Einwirkungsbereich auf den Draht zu entfernen.
• Um sowohl während der betriebsmäßigen Aufheizung als auch während einer allfälligen Abkühlung des Drahtes nach einer Betriebsunterbrechung Wärmedehnungen und Schrumpfun­gen des Drahtes unter Beibehaltung des Kontaktes zwischen dem Draht und der starren Trommel zu ermöglichen, sind vorteilhaft gemäß dem bereits erwähnten älteren Vorschlag der Anmelderin die Umlenktrommeln aus gegeneinander dreh­baren, scheibenförmigen Rotationskörpern zusammengesetzt, von denen jeder an seinem Umfang in sich geschlossene Drahtführungsrillen aufweist. Die scheibenförmigen Rota­tionskörper können sich dann mit Reibung gegeneinander­drehen und dadurch wirkungsmäßig den Umschlingungswinkel ändern. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Durchmesser der scheibenförmigen Rotationskörper längs zumindest einer der Trommelachsen zunehmen, u.zw. im Verhältnis zu der längs der Trommel zu erwartenden Wärmedehnung des Drahtes vorzugsweise überproportional. Dadurch wird im Betrieb trotz Erhitzung des Drahtes und hiedurch verursachter Wärmedehnung eine satte Anlage des Drahtes am Trommelmantel gesichert.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung hervor. In diesen zeigen:
• die Fig. 1 und 2 einen Vertikalschnitt bzw. einen Horizontalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,
• Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform einer Umlenk­trommel im Achsschnitt,
• Fig. 4 eine Draufsicht auf einen der scheibenförmigen Rotationskörper, aus welchen die Umlenktrommel nach Fig. 3 zusammengesetzt ist, und
• die Fig. 4 und 5 eine vorteilhafte weitere Ausbildung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Vertikalschnitt bzw. in Draufsicht bei abgehobenem Gehäuse.
• Die Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 hat ein von einer Basisplatte 3 und einem abhebbaren haubenartigen Gehäuse 4 aus wärmedämpfendem Material gebildete Heizkammer 1, der zweckmäßig Aufnahmekammern 2 für die erfindungsgemäß außerhalb der Heizkammer 1 angeordneten Umlenktrommeln 5 vor- und nachgeordnet sind. In den beiden Gehäusewänden, welche sich an den Schmalseiten der langgestreckten Heizkammer 1 befinden, sind in den Schnittbereichen mit den gemeinsamen äußeren Tangentialebenen an die beiden Umlenk­trommeln 5 zu den Achsen der Umlenktrommeln parallele Schlitze 9 ausgebildet, die von der Basis des Gehäuses ausgehen und aus Ein- und Austrittsöffnungen der Kammer 1 für die hin- und rückläufigen Drahtscharen 8a und 8b dienen, welche sich durch die Umschlingung der beiden Umlenktrommeln 5 mit einer Vielzahl von Windungen des Drahtes 8 ergeben. Die Ausbildung dieser Ein- und Aus­trittsöffnungen durch von der Gehäusebasis ausgehende Schlitze ermöglicht ein Abheben und Aufsetzen des hauben­artigen Gehäuses 4 bei betriebsmäßiger Anordnung des Drahtes 8 an den Umlenktrommeln 5 und im Bereich der Kammer 1.
• Um gegebenenfalls den Raum unter dem haubenartigen Gehäuse 4 in an sich bekannter Weise mit Schutzgas füllen zu können, können in der Basisplatte 3 (nicht dargestellte) Bohrungen vorgesehen sein. Die gesamte Vorrichtung kann überdies von einer größeren, mit Schutzgas gefüllten Haube umgeben sein, damit sich der Draht bei einer Betriebsunter­brechung nach Abheben des haubenartigen Gehäuses 4 noch in einer ausreichenden Schutzgasatmosphäre abkühlt.
• Eine der Aufnahmekammern 2 für die Umlenktrommeln 5 weist entsprechend der Drahtführung im Inneren der Wärmebe­handlungsvorrichtung angeordnete Ein- und Austritts­öffnungen 11 für den kontinuierlich durchlaufenden Draht 8 auf. Es ist auch möglich, in einer der Kammern 2 die Eintrittsöffnung und in der anderen Kammer 2 die Austritts­öffnung für den Draht vorzusehen.
• Im einfachsten Fall können die Umlenktrommeln 5 zylindrische Walzen sein, die an ihrer Mantelfläche in sich geschlossene Drahtführungsrillen 6 aufweisen, deren Tiefe so groß bemessen ist, daß der von ihnen aufgenommene Draht 8 auch bei der eintretenden Wärmedehnung nicht aus den Rillen herausfallen kann. Eine nicht dargestellte, der Wärmebehandlungsvorrichtung nachgeschaltete Drahtabzugvor­richtung kann bei dieser Ausführungsform den Draht so weit unter Zugspannung halten, daß er trotz Dehnung bei seiner Erwärmung in Anlage an den Trommeln 5 gehalten wird.
• Zumindest eine der Trommeln 5 kann von einem Motor 12 angetrieben werden und beide Trommeln können, wie in Fig. 1 dargestellt, gegebenenfalls auch mittels Kettenrädern 13 und einer Kette 14 auf gemeinsame Drehung verbunden sein.
• Beiderseits der Bewegungsbahn der die Heizkammer 1 durchsetzenden Drahtscharen 8a und 8b sind Reihen von Heizkörpern 10 an den Kammerwänden angebracht. Es ist aber auch möglich, nur eine Reihe von Heizkörpern, entweder seitlich oder in der Mitte zwischen den Bewegungsbahnen der beiden Drahtscharen 8a und 8b, vorzusehen. Hiebei kann es sich um einfache Strahlungsheizkörper handeln, bevorzugt werden jedoch, wie in Fig. 2 angedeutet, Heizstäbe 10a verwendet, welche in der Brennlinie von Reflektoren 10b angeordnet sind. Die Reflektoren 10b können um die Achsen der Heizstäbe 10a drehbar ausgebildet sein. Diese Anordnung gestattet es, im Falle einer Betriebsunterbrechung die Energiezufuhr zu den Heizstäben abzuschalten und gleich­zeitig die Reflektoren um 180° zu drehen, so daß die noch in den Heizstäben gespeicherte Restenergie gegen die Gehäusewände und nicht gegen die Drahtscharen 8a, 8b abgestrahlt wird. Die Energiezufuhr zu den Drahtscharen kann auf diese Weise im Störungsfall innerhalb kürzester Zeit unterbrochen werden.
• Die Fig. 3 und 4 erläutern einen vorteilhaften Aufbau der Umlenktrommeln 5. Gemäß Fig. 3 ist nämlich die Umlenk­trommel aus gegeneinander drehbaren, scheibenförmigen Rotationskörpern 15 zusammengesetzt, von denen jeder an seinem Umfang in sich geschlossene Drahtführungsrillen 6 aufweist. die Durchmesser der scheibenförmigen Rotations­körper 15 nehmen vorzugsweise zumindest bei einer Trommel 5 längs der Trommelachse zu, u.zw. im Verhältnis zu der längs der Trommel zu erwartenden Wärme- und Zugdehnung vorzugs­weise überproportional.
• Die Naben 16 der scheibenförmigen Rotationskörper 15 sind gemäß den Fig. 3 und 4 mittels Laufbüchsen 17 drehbar mit Reibungsschluß auf einer angetriebenen Welle 18 gelagert, mit Ausnahme des ersten scheibenförmigen Rota­tionskörpers 15A, der drehfest mit der Welle 18 verbunden ist.
• Wenn die Welle 18 vom Motor 12 in Fig. 1 angetrieben wird, ergibt diese Anordnung, daß bei gleicher Winkelge­schwindigkeit aller scheibenförmigen Rotationskörper die Umfangsgeschwindigkeit in Richtung der Trommelachse zu­nimmt. Dadurch wird der sich während seines Durchlaufes durch die vorrichtung allmählich erwärmende Draht stets in Anlage an den Drahtführungsrillen 6 der von ihm teilweise umschlungenen Trommel 5 gehalten, weil die aufeinander­folgenden Scheiben die Tendenz haben, den Draht schneller mitzunehmen, und diesen daher unter Spannung setzen.
• Um das Wärmespeichervermögen der einzelnen Rotations­körper 15 so gering wie möglich zu halten, können diese gemäß Fig. 4 als Speichenräder mit einem dünnen, die Drahtführungsrillen 6 aufweisenden Radkranz 20 ausgebildet werden, der durch gegebenenfalls als Kühlflügel ausgebilde­te Speichen 21 mit der Radnabe 16 verbunden ist.
• Die Fig. 5 und 6 zeigen ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der vor und hinter einer nur schema­tisch angedeuteten Heizkammer 1 angeordneten Umlenktrommeln 5 für den Draht. Auf den Antriebswellen 18 dieser beiden Trommeln sind abwechselnd unterschiedliche scheibenförmige Rotationskörper 31 und 32 angeordnet, die gegeneinander drehbar sind und die durch Reibung angetrieben werden. Die Durchmesser der scheibenförmigen Rotationskörper 31 nehmen, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, vorteilhaft schrittweise von einem kleinsten bis zu einem größten Wert zu, wogegen die scheibenförmigen Rotationskörper 32 durch­ wegs gleiche Durchmesser haben, der jedoch größer als der größte Durchmesser der scheibenförmigen Rotationskörper 31 ist.
• Ein Draht 8 kann nun, zunächst von unten beginnend und nach oben fortschrietend, so um die beiden Umlenktrommeln 5 geschlungen werden, daß er stets nur die gerillten scheibenförmigen Rotationskörper 31 umschlingt. Sobald der Draht den obersten scheibenförmigen Rotationskörper 31 einer Trommel 5 erreicht, wird er zum obersten scheiben­förmigen Rotationskörper 32 der anderen Trommel 5 geführt, um sodann in absteigender Richtung, jetzt jedoch nur die gerillten scheibenförmigen Rotationskörper 32 berührend, in die Ebene zurückgeführt zu werden, in welcher er in die Vorrichtung eingetreten ist. Dabei kreuzen einander die die Rotationskörper 30 und die die Rotationskörper 31 um­schlingenden Drahtabschnitte berührungsfrei im Raum.
• Durch diese Anordnung verdoppelt sich bei gleicher Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtes die resultierende Verweilzeit in der Heizkammer und überdies kommen die Ein- und Austrittsöffnungen 11 in Fig. 2 im Gehäuse 4 in einer Flucht zu liegen. Sie können daher beide durch von der Basis des Gehäuses 4 ausgehende kurze Schlitze gebildet werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Wärmebehandeln, insbesondere Glühen, eines kontinuierlich fortbewegten Metalldrahtes, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei mit Abstand voneinander achsparallel und drehbar gelagerten Umlenk­trommeln (5), die an ihrer Mantelfläche in sich geschlosse­ne Drahtführungsrillen (6) aufweisen, eine im wesentlichen allseits geschlossene Heizkammer (1) angeordnet ist, deren Wandung in den Schnittbereichen mit den gemeinsamen äußeren Tangentialebenen an die beiden Umlenktrommeln (5) Ein- und Austrittsöffnungen (9) für den mit einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden Windungen um die beiden Umlenk­trommeln (5) zu schlingenden Draht (8) aufweist, wobei zumindest eine der beiden Umlenktrommeln (5) motorisch antreibbar ist und in der Heizkammer (1) längs der sie hin- und rückläufig durchsetzenden beiden Scharen (8a, 8b) von Drahtabschnitten Heizkörper (10) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Heizkammer (5) durch eine Basisplatte (3) und ein von dieser abhebbares langgestrecktes haubenartiges Gehäuse (4) gebildet ist, das an seinen beiden Schmalseiten von der Basis des Gehäuses (4) ausgehende, zu den Achsen der Umlenkrollen parallele Schlitze (9) als Ein- bzw. Austrittsöffnungen für die beiden Scharen (8a, 8b) von Drahtabschnitten aufweist und innen an seinen beiden Langseiten die Heizkörper (10) trägt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß zu beiden Seiten der Heizkammer (1) im wesent­lichen allseits geschlossene Aufnahmekammern (2) für die beiden Umlenktrommeln (5) vorgesehen sind, wobei die Ein- und Austrittsöffnungen (11) für den Draht (8) gemeinsam an einer der beiden Aufnahmekammern (2) ausgebildet oder auf diese beiden Kammern (2) verteilt sein können.

4. vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Heizkammer (8) über der Basisplatte (1) bildende, abhebbare haubenartige Gehäuse (8) einstückig mit im Zusammenwirken mit der Basisplatte die Aufnahmekammern (2) für die Umlenktrommeln (5) bilden­den Gehäuseteilen ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenktrommeln (5) aus gegeneinander drehbaren, im wesentlichen scheibenförmigen Rotationskörpern (15) zusammengesetzt sind, von denen jeder an seinem Umfang in sich geschlossene Drahtführungsrillen (6) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­net, daß die Durchmesser der scheibenförmigen Rotations­körper (15) längs der Achse zumindest einer Trommel (5) zunehmen, u.zw. im Verhältnis zu der längs der Trommel zu erwartenden Dehnung des Drahtes (8) vorzugsweise überpro­portional.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Umlenktrommel (5) in Achsrichtung alternierend scheibenförmige Rotationskörper (31, 32) kleineren und größeren Durchmessers aufweist, so daß der Draht (8) zuerst unter Umschlingung der kleineren oder größferen scheibenartigen Rotationskörper (31 bzw. 32) von einem Ende der beiden Trommeln (5) zum anderen Ende geführt und dann unter Umschlingung der jeweils anderen scheiben­förmigen Rotationskörper (32 bzw. 31) zum ersten Ende der beiden Trommeln (5) zurückgeführt werden kann.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkörper (10) durch Heizstäbe (10a) mit Reflektoren (10b) gebildet sind, wobei die Reflektoren (10b) zwischen einer die Wärmestrahlung gegen die Bewegungsbahn der beiden Drahtscharen (8a, 8b) richtenden Stellung und einer diese Drahtscharen gegen die Wärmestrahlung abschirmenden Stellung verschwenkbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkammer (1) und gegebe­nenfalls auch die Aufnahmekammern (2) für die Umlenk­trommeln (5) mit Schutzgas gefüllt sind.

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