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Dokumentenidentifikation DE10337304A1 17.03.2005
Titel Erwärmunganlage
Anmelder SMS Elotherm GmbH, 42897 Remscheid, DE
Erfinder Schmitz, Holger, 51067 Köln, DE;
Kaiser, Oliver, 42799 Leichlingen, DE
Vertreter Patentanwälte Valentin, Gihske, Grosse, 57072 Siegen
DE-Anmeldedatum 14.08.2003
DE-Aktenzeichen 10337304
Offenlegungstag 17.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.03.2005
IPC-Hauptklasse F27B 9/24
IPC-Nebenklasse F27B 9/38   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Erwärmungsanlage (1) zum Aufheizen eines Erwärmungsguts (2), beispielsweise eines stangen- oder blockförmigen Erwärmungsguts, durch die das Erwärmungsgut (2) in einer Förderrichtung (R) mittels eines Schub- und/oder Zugelements (3) hindurchgefördert und dabei erhitzt werden kann. Um ein Leerfahren der Erwärmungsanlage bei optimalen Betriebsparametern zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Schub- und/oder Zugelement (3) mindestens zwei Segmente (3', 3'', 3''') aufweist, die lösbar so miteinander verbindbar sind, dass sowohl Schub- als auch Zugkräfte in Förderrichtung (R) von einem Segment (3', 3'', 3''') auf das andere übertragbar sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Erwärmungsanlage zum Aufheizen eines Erwärmungsguts, beispielsweise eines stangen- oder blockförmigen Erwärmungsguts, durch die das Erwärmungsgut mittels eines Schub- und/oder Zugelements hindurchgefördert und dabei erhitzt wird.

Für die Wärmebehandlung stangen- oder blockförmigen Erwärmungsguts werden Erwärmungsanlagen, beispielsweise Induktionserwärmungsanlagen oder Durchlauföfen, eingesetzt, die das Gut unter Vorgabe definierter Parameter auf eine gewünschte Temperatur bringen sollen. Die Leistung einer solchen Erwärmungsanlage ist abhängig von der Belegungsdichte, den geometrischen Abmessungen des Erwärmungsguts und der dadurch bedingten Durchlaufgeschwindigkeit, mit der das stangen- oder blockförmige Erwärmungsgut durch die Erwärmungsanlage gefahren wird.

Es kann jedoch zu Auftrags-Chargen kommen, bei denen das Erwärmungsgut nicht mit der optimalen Masse pro Zeit wärmezubehandeln ist. Dem entsprechend wird dann die Erwärmungsanlage nicht gemäß ihrer optimal ausgelegten Leistungsfähigkeit betrieben.

Um die Erwärmungsanlage unter Last leerfahren zu können, sind Leerfahreinrichtungen bekannt, die mit einer gekühlten Lanze arbeiten. Gleichermaßen werden derartige Leerfahreinrichtungen gelegentlich mit Schubketten betrieben. Die Leerfahreinrichtungen ermöglichen es, die Erwärmungsanlage unter optimalen Betriebsbedingungen leerzufahren, d. h. es wird ermöglicht, das Erwärmungsgut bis zum letzten zugeführten Teil durch Schieben des Guts mittels der Leerfahreinrichtung optimal wärmezubehandeln.

Leerfahreinrichtungen gemäß dem Stand der Technik haben dabei gewisse Nachteile. Zunächst sind diese oft sehr aufwendig ausgeführt, so dass eine entsprechende Anlage einen hohen Platzbedarf hat. Des weiteren ist gelegentlich die Prozessstabilität bei bekannten Anlagen nicht immer sichergestellt. Schubketten haben zudem den Nachteil, dass sie nur bis zu einer bestimmten Länge einsetzbar sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Erwärmungsanlage der eingangs genannten Art so auszubilden, dass ein optimales Leerfahren der Anlage in einfacher Weise und ökonomisch möglich ist, wobei eine Vorrichtung geschaffen werden soll, die sich durch geringen Platzbedarf und hohe Prozesssicherheit auszeichnet.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schub- und/oder Zugelement zum Hindurchfördern des Erwärmungsguts durch die Erwärmungsanlage mindestens zwei Segmente aufweist, die lösbar so miteinander verbindbar sind, dass sowohl Schub- als auch Zugkräfte von einem Segment auf das andere übertragbar sind.

Dabei sind die Segmente vorzugsweise stangenförmig ausgebildet. Jedes Segment kann an mindestens einem Ende, vorzugsweise an beiden Enden, Mittel zum formschlüssigen Zusammenwirken mit einem benachbarten Segment aufweisen. Hierbei ist mit Vorteil daran gedacht, dass diese Mittel durch einen Haken gebildet werden, der mit einem, vorzugsweise komplementär ausgebildeten, Haken des benachbarten Segments zusammenwirkt.

Die Erwärmungsanlage kann mit einer Transporteinrichtung ausgestattet sein, mit der einzelne Segmente von einer Segmentablage in die Erwärmungsanlage gebracht und/oder aus dieser entfernt werden können. Die Transporteinrichtung kann dabei ein Mitnahmemittel, z.B. einen Greifer bzw. eine entsprechende Aufnahme, zum Transport des Segments aufweisen.

Die Transporteinrichtung weist dabei besonders bevorzugt eine Zuführeinrichtung für das Segment in die Erwärmungsanlage auf.

Eine besonders hohe Prozesssicherheit wird erreicht, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen wird, dass die Transporteinrichtung zum automatischen Zuführen und/oder Entnehmen von Segmenten in die oder aus der Erwärmungsanlage ausgebildet ist.

Die Segmente können auf einer Segmentablage so angeordnet sein, dass sie in Förderrichtung des Erwärmungsgutes ausgerichtet sind. Damit lässt sich erreichen, dass das Mitnahmemittel der Transporteinrichtung die Segmente in einer Richtung quer zur Förderrichtung des Erwärmungsgutes bewegt. Alternativ kann das auch rotatorisch erfolgen, d.h. es kann über eine Kreisbahn eingelegt und entnommen werden.

Die vorgeschlagene Erwärmungsanlage, die bevorzugt als Induktionserwärmungseinrichtung oder als Durchlaufofen ausgebildet ist, kommt vor allem für Stangen und Blöcke zum Einsatz, die rund oder eckig ausgebildet sein können. Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten segmentierten Schub- und/oder Zugelement ist es möglich, die Erwärmungsanlage unter optimalen Betriebsbedingungen leerzufahren. Somit kann bei der Aufrechterhaltung optimaler Prozessparameter die Erwärmungsanlage bis zum letzten wärmezubehandelnden Teil betrieben werden. Die Erwärmung des Erwärmungsguts (Stangen oder Blöcke) erfolgt damit in optimierter Weise, so dass sich ein nachgeschalteter Prozess, beispielsweise ein Schmiedeprozess, verfahrensoptimiert anschließen kann. Der Prozess des Leerfahrens ist mit der vorgeschlagenen Vorrichtung in einfacher Weise automatisierbar und wiederholbar.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 schematisch die Seitenansicht einer Erwärmungsanlage;

2 eine Transporteinrichtung zum Handhaben von Segmenten des Schub- und/oder Zugelements; und

3 die Kontaktstelle zweier angrenzender Segmente des Schub- und/oder Zugelements in der Seitenansicht.

In 1 ist schematisch die Seitenansicht einer Enwärmungsanlage 1 dargestellt. Sie ist im vorliegenden Beispiel als Durchlaufofen ausgebildet, wobei das Erwärmungsgut 2 in Förderrichtung R durch den Ofenraum transportiert wird. In 1 ist zu sehen, dass die drei letzten Teile 2 einer Charge Erwärmungsguts im Begriff sind, die Erwärmungsanlage 1 in Richtung R nach rechts zu verlassen. Skizziert ist also der Zustand, in dem die Erwärmungsanlage 1 leergefahren wird.

Damit das Erwärmungsgut 2 aus der Erwärmungsanlage 1 transportiert werden kann, ist ein Schub- und/oder Zugelement 3 vorgesehen. Dieses ist in der Lage, mit einem separaten oder vorhandenen Antrieb (nicht dargestellt) das Erwärmungsgut 2 vollständig durch die Erwärmungsanlage 1 zu befördern, d. h. im vorliegenden Falle zu schieben. Hierzu drückt das Schub- und/oder Zugelement 3 von links auf den Rest der Charge des Erwärmungsguts 2 und drückt es somit in Förderrichtung R durch die Erwärmungsanlage 1.

Das Schub- und/oder Zugelement 3 besteht aus mindestens zwei Segmenten 3', 3'', 3''', die lösbar miteinander verbindbar sind, so dass sowohl Schub- als auch Zugkräfte in Förderrichtung R von einem Segment 3', 3'', 3''' auf das andere übertragbar sind. Die detaillierte Ausgestaltung des Schub- und/oder Zugelements 3 ergibt sich aus den nachfolgenden Figuren.

In 2 ist eine Transporteinrichtung 8 skizziert, mit der es möglich ist, die Segmente 3', 3'', 3''' des Schub- und/oder Zugelements 3 zu handhaben. In diesem Ausführungsbeispiel verläuft die Förderrichtung R des Erwärmungsguts 2 senkrecht zur Zeichenebene. Das Schub- und/oder Zugelement 3 wird – wie oben erläutert – aus einer Anzahl einzelner Segmente 3', 3'', 3''' zusammengesetzt, wobei die Segmente 3', 3'', 3''' zunächst auf einer Segmentablage 9 lagern. Dabei sind die einzelnen stangenförmig ausgebildeten Segmente 3', 3'', 3''' so ausgerichtet, dass ihre Längsachse in Förderrichtung R zu liegen kommt.

Die gezeigte Transporteinrichtung 8 verfügt über ein Mitnahmemittel in Form eines Greifers 10, mit dem die einzelnen Segmente 3', 3'', 3''' von der Segmentablage 9 gegriffen und zu einer Zuführeinrichtung 11 transportiert werden können. Die Transporteinrichtung 8 bewegt dabei den Greifer 10 stets quer zur Förderrichtung R, also in Höhenrichtung H und in Seitenrichtung S.

Wie 2 weiterhin entnommen werden kann, sind im Ausführungsbeispiel die einzelnen Segmente 3', 3'', 3''' so ausgebildet, dass sie im Schnitt quer zu ihrer Längsachse einen quadratischen Querschnitt aufweisen. Die Zuführeinrichtung 11 hat indes eine V-förmig Auflage 12, auf die die einzelnen Segmente 3', 3'', 3''' aufgelegt und ausgerichtet werden.

An beiden Enden 4, 5 eines Segments 3', 3'', 3''' bzw. ff befinden sich Mittel 6, 7 zum formschlüssigen Zusammenwirken zweier aneinandergrenzender Enden zweier Segmente. Den Darstellungen kann entnommen werden, dass die Mittel 6, 7 als zusammenwirkende Haken ausgebildet sind (s. 3). Zwei aneinanderliegende Enden zweier Segmente 3', 3'', 3''' greifen gegenseitig hakenförmig ineinander, so dass sichergestellt ist, dass das aus mehreren Segmenten 3', 3'', 3''' bestehende Schub- und/oder Zugelement 3 sowohl Schub- als auch Zugkräfte von einem Segment zum anderen übertragen kann.

Die Transporteinrichtung 8 erlaubt es dabei, die einzelnen Segmente 3', 3'', 3''' zum richtigen Zeitpunkt auf die Zuführeinrichtung 11 aufzulegen, was mit nicht dargestellten Lagesensoren für die Segmente 3', 3'', 3''' steuerungstechnisch einfach umsetzbar ist. In analoger Weise kann das aus mehreren Segmenten 3', 3'', 3''' bestehende Schub- und/oder Zugelement 3 nach Gebrauch durch die Transporteinrichtung 8 wieder in die einzelnen Segmente 3', 3'', 3''' separiert werden, und die einzelnen Segmente 3', 3'', 3''' können auf der Segmentablage 9 wieder abgesetzt werden.

Die vorgeschlagene Vorrichtung stellt also auf das Zusammensetzen des Schub- und/oder Zugelements 3 zum Leerfahren der Erwärmungsanlage 1 auf formschlüssig verbindbare und wieder trennbare Leerfahrsegmente 3', 3'', 3''' ab, die sowohl automatisch als auch durch manuelle Handhabung der Erwärmungsanlage 1 zugeführt und in diese eingeschleust werden können. Nach Gebrauch können sie gleichermaßen automatisch oder durch eine andere Handhabung wieder entnommen werden. Mittels eines nicht dargestellten Antriebs (entweder separat für die Segmente 3', 3'', 3''' oder bereits in die Erwärmungsanlage integriert) können die einzelnen Leerfahrsegmente 3', 3'', 3''' vollständig durch die Erwärmungsanlage 1 gefördert, d. h. geschoben werden. Damit ist es möglich, das Erwärmungsgut 2 unter optimalen Prozessparametern durch die Enwärmungsanlage 1 zu fördern.

Hinsichtlich der Ausgestaltung der Transporteinrichtung 8 ist es auch möglich, den Transport der Segmente 3', 3'', 3''' über ein „rotierendes Einlegen" zu bewerkstelligen, wobei die Segmentablage konstruktiv in die Vorrichtung integriert ist.

Hinsichtlich des Prozesses beim Einsatz der erfindungsgemäßen Erwärmungseinrichtung ist folgendes anzumerken:

Die Zuführeinrichtung 11 transportiert ein Segment 3', 3'', 3''' aufholend zum Erwärmungsgut 2 in die und durch die Erwärmungsanlage 1. Parallel hierzu wiederholt sich der Einlegeprozess eines Segments 3', 3'', 3''' von der Segmentablage 9 auf die Zuführeinrichtung 11, so dass es möglich ist, das jeweils folgende Segment 3', 3'', 3''' durch minimal eine Bewegungsrichtung mit dem vorhergehenden Segment 3', 3'', 3''' formschlüssig zu verbinden. Dieser Segment-Zuführprozess erfolgt, bis sich kein Erwärmungsgut 2 mehr in der Erwärmungsanlage 1 befindet. Im Anschluss daran kann das Schub- und/oder Zugelement 3 zurücktransportiert werden, wobei die Transporteinrichtung 8 dann durch eine entsprechende Bewegung (Schwenkbewegung seitwärts) den Formschluss zweier Segmente 3', 3'', 3''' trennt und die einzelnen Segmente in die Segmentablage wieder ablegt.

1Erwärmungsanlage 2Erwärmungsgut 3Schub- und/oder Zugelement 3'Segment 3''Segment 3'''Segment 4Ende des Segments 5Ende des Segments 6Mittel zum formschlüssigen Zusammenwirken 7Mittel zum formschlüssigen Zusammenwirken 8Transporteinrichtung 9Segmentablage 10Greifer 11Zuführeinrichtung 12V-förmige Auflage RFörderrichtung HRichtung quer zur Förderrichtung R SRichtung quer zur Förderrichtung R

Anspruch[de]
  1. Erwärmungsanlage (1) zum Aufheizen eines Erwärmungsguts (2), beispielsweise eines stangen- oder blockförmigen Erwärmungsguts, durch die das Erwärmungsgut (2) mittels eines Schub- und/oder Zugelements (3) hindurchgefördert und dabei erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schub- und/oder Zugelement (3) mindestens zwei Segmente (3', 3'', 3''') aufweist, die lösbar so miteinander verbindbar sind, dass sowohl Schub- als auch Zugkräfte von einem Segment (3', 3'', 3''') auf das andere übertragbar sind.
  2. Enwärmungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (3', 3'', 3''') stangenförmig ausgebildet sind.
  3. Erwärmungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment (3', 3'', 3''') an mindestens einem Ende (4, 5), vorzugsweise an beiden Enden, Mittel (6, 7) zum formschlüssigen Zusammenwirken mit einem benachbarten Segment (3', 3'', 3''') aufweist.
  4. Erwärmungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (6, 7) zum formschlüssigen Zusammenwirken durch einen Haken (6) gebildet werden, der mit einem Haken (7) des benachbarten Segments (3', 3'', 3''') zusammenwirkt.
  5. Erwärmungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Transporteinrichtung (8), mit der einzelne Segmente (3', 3'', 3''') von einer Segmentablage (9) in die Erwärmungsanlage (1) gebracht und/oder aus dieser entfernt werden.
  6. Erwärmungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (8) mindestens ein Mitnahmemittel (10) zum Transport des Segments (3', 3'', 3''') aufweist.
  7. Erwärmungsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (8) eine Zuführeinrichtung (11) für das Segment (3', 3'', 3''') in die Erwärmungsanlage (1) aufweist.
  8. Erwärmungsanlage nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (8) zum automatischen Zuführen und/oder Entnehmen von Segmenten (3', 3'', 3''') in die oder aus der Erwärmungsanlage (1) ausgebildet ist.
  9. Erwärmungsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (3', 3'', 3''') auf einer Segmentablage (11) so angeordnet sind, dass sie in Förderrichtung (R) des Erwärmungsguts ausgerichtet sind.
  10. Erwärmungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (10) der Transporteinrichtung (8) die Segmente (3', 3'', 3''') in einer Richtung (H, S) quer zur Förderrichtung (R) des Erwärmungsgutes bewegt.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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