DE10150003A1 - Vorrichtung zur Wärmebehandlung - Google Patents

Vorrichtung zur Wärmebehandlung

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung, insbesondere zur Wärmebehandlung von lackierten Blechen, weist ein an seinen Stirnseiten offenes Gehäuse auf, in dem wenigstens eine Wärmequelle (48) angeordnet ist. Ein zumindest abschnittsweise innerhalb des Gehäuses laufender Kettenförderer mit zwei parallel auf Schienen (31) laufenden Endlosketten, wobei die beiden Ketten mit Querstäben (14) verbunden sind, dient zur Förderung der zu behandelnden Teile. Zur Erhöhung der Standzeit ist wenigstens eine Kaltluft-Zuführungseinrichtung vorhanden, mittels derer den Endlosketten (11, 12) zumindest abschnitts- oder punktweise Kaltluft zugeführt werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Statoren elektrischer Maschinen, wie beispielsweise Generatoren, werden aus einer Vielzahl dünner, gegeneinander isolierter Blechstanzteile aufgebaut. Dies ist notwendig, um die Wirbelstromverluste gering zu halten und somit eine übermäßige Erwärmung der elektrischen Maschine zu verhindern. Derartige Bleche sind typischerweise ca. 0,5 mm dick, was beispielsweise bei großen Generatoren zu einer sehr großen Anzahl von zu beschichtenden Blechteilen führt.
  • Um eine vernünftige Produktionszeit erreichen zu können, müssen solche Bleche nach der Lackierung einem beschleunigten Trocknungsvorgang zugeführt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die lackierten Bleche auf einem Kettenförderer liegend durch eine Wärmebehandlungsvorrichtung gefahren werden. Hierbei liegen die Bleche auf Spitzen, die auf dem Kettenförderer angeordnet sind, so dass die Auflagepunkte der Bleche unlackiert bleiben. Dies ist jedoch unschädlich, da im zusammengebauten Zustand die unlackierten Bereiche niemals aufeinander zu liegen kommen, so dass insgesamt die Isolation der Bleche gegeneinander gewährleistet ist.
  • In den Wärmebehandlungsanlagen herrschen typischerweise Temperaturen von 300 bis ca. 425°C. Die Temperatur wird beispielsweise durch Zufuhr von Heißluft und/oder durch Infrarotstrahlungsquellen erzeugt. Problematisch bei diesen Wärmebehandlungsanlagen ist, dass aufgrund der hohen herrschenden Temperaturen eine Schmierung der Ketten praktisch nicht mehr möglich ist. Dies liegt darin begründet, dass mineralische Schmieröle nur bis maximal 200 bis 250°C eingesetzt werden können, da sie oberhalb dieser Temperaturen chemisch nicht mehr stabil sind. Mit Graphit steht zwar ein Schmiermittel zur Verfügung, das auch bei sehr hohen Temperaturen eingesetzt werden kann, ein Einsatz von Graphit verbietet sich jedoch aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit dieses Betriebsmittels, da sonst der Effekt, der durch das Lackieren erzielt wurde, zumindest teilweise wieder rückgängig gemacht würde. Bei den hohen Temperaturen lässt es sich nicht vermeiden, das Graphit, welches auf die Ketten des Kettenförderers aufgebracht wurde, sich im ganzen Behandlungsraum verteilt und sich somit auch auf den lackierten Blechen absetzt und diese wieder leitend macht.
  • Ohne Schmierung haben die Ketten des Kettenförderers eine geringe Lebensdauer, die mit zunehmender Temperatur stetig abnimmt. Bei den gewünschten Behandlungstemperaturen führt dies zur Lebensdauer der Ketten von nur wenigen Monaten. Zum Austausch der Ketten muss die Wärmebehandlungsvorrichtung komplett ausgeschaltet werden, was zu einem vollständigen Stillstand der gesamten Produktionslinie und damit zu einem Produktionsausfall führt.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass eine erhöhte Kettenlebensdauer erzielt wird, ohne einen Qualitätsverlust der behandelten Werkstücke hinnehmen zu müssen.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Da die Lebensdauer der Ketten und damit ihre Standzeit, wie oben dargestellt, sehr stark temperaturabhängig ist, werden die Ketten innerhalb der Wärmebehandlungsvorrichtung zumindest abschnittsweise luftgekühlt. Die Luftkühlung kann hierbei mittels Luft mit Umgebungstemperatur erfolgen, so dass keine Kühlapparate erforderlich sind. Mittels dieser Luftkühlung ist es sogar möglich, die Kette dauerhaft so weit zu kühlen, dass wieder mineralische Schmierstoffe eingesetzt werden können, was zu einer deutlichen Erhöhung der Lebensdauer führt.
  • Nach Anspruch 2 wird nur der obere, hinlaufende Kettenabschnitt gekühlt. Dies ist häufig deshalb möglich, weil die Wärmezufuhr ausschließlich von oben erfolgt und die rücklaufende Kette, also der untere Abschnitt, mittels Hitzeschilden vor einer zu starken Erwärmung geschützt werden kann. Diese nur abschnittsweise Kühlung hat zwei Vorteile: Zum einen wird dadurch der konstruktive Aufwand verringert, was natürlich zu einer Kosteneinsparung führt. Aus Energieersparnisgründen ist es weiterhin wichtig, die Kette nur so weit wie unbedingt nötig zu kühlen, da natürlich die Kettenkühlung gegen die Wärmequellen arbeitet, so dass ein insgesamt erhöhter Energiebedarf der Anlage entsteht. Dies lässt sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber Vorrichtungen des Standes der Technik grundsätzlich zwar nicht vermeiden, jedoch sollte der zusätzliche Energieverbrauch so gering wie möglich gehalten werden. Ein gering erhöhter Energieverbrauch ist jedoch aufgrund der deutlich erhöhten Maschinenstandzeit gerechtfertigt. Im übrigen ist das Kühlluftvolumen Teil des bei einem Lacktrockner notwendigen Frischluftbedarfs.
  • In Anspruch 3 ist eine Vorrichtung angegeben, mit der sich das erfindungsgemäße Prinzip relativ einfach und ohne all zu große konstruktive Änderungen an den bisher verwendeten Vorrichtungen verwirklichen lässt.
  • Mit einer Vorrichtung mit den weiteren Merkmalen des Anspruchs 5 wird erreicht, dass die Ketten vom eigentlichen Wärmebehandlungsraum teilweise thermisch entkoppelt werden. Dadurch wird der Energiemehrverbrauch weiterhin begrenzt. Eine vollständige thermische Entkopplung der Endlosketten vom eigentlichen Wärmebehandlungsraum ist aufgrund der Konstruktion des Kettenförderers nicht möglich.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den weiteren abhängigen Ansprüchen.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 Einen stark schematisierten Längsschnitt durch eine Wärmebehandlungsvorrichtung,
  • Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Wärmebehandlungsvorrichtung,
  • Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Teil eines Kettenförderers und des ihn tragenden Gestells,
  • Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Förderkette,
  • Fig. 5 eine Teilansicht der Fig. 3,
  • Fig. 6 eine Seitenansicht auf ein Hohlprofil und eine Stütze,
  • Fig. 1 zeigt einen stark schematisierten Querschnitt einer Wärmebehandlungsvorrichtung. Durch das Gehäuse 40 erstreckt sich der Kettenförderer 10. Der Kettenförderer 10 befördert die zu behandelnden Werkstücke durch die Wärmebehandlungsvorrichtung, wobei die gewünschte erhöhte Temperatur mittels der Wärmequellen 48, 48' erzeugt wird.
  • Der Kettenförderer 10 besteht aus zwei Endlosketten 11, 12, die mittels Querstäben 14 verbunden sind. Die Endlosketten selbst sind aus Verbindungsgliedern 26 und Hohlbolzen 24 zusammengesetzt. Es können grundsätzlich auch Vollbolzen eingesetzt werden, Hohlbolzen haben jedoch den Vorteil, dass sie die Kühlung der Kette erleichtern, da durch sie Kühlluft ins "Innere" der Kette gelangen kann.
  • Auf den Querstäben 14 sind Spitzen 16 angeordnet, auf denen die zu behandelnden Werkstücke, beispielsweise Statorbleche, aufgelegt sind (siehe beispielsweise Fig. 3 und 5). Die Endlosketten 11, 12 laufen innerhalb des Gehäuses auf Schienen 31, 32, 33, 34 und werden von außerhalb des Gehäuses angeordneten Antriebsrädern 18 angetrieben. Zwischen dem oberen, hinlaufenden Kettenfördererabschnitt und dem unteren, zurücklaufenden sind weitere Wärmequellen 48' angeordnet, die ihre Wärme nur nach oben, also in Richtung der lackierten Bleche abstrahlen. Dadurch wird der zurücklaufenden Kettenfördererabschnitt und damit auch die unteren Kettenabschnitte 11B und 12B von den Wärmequellen 48, 48' abschirmt. Wenn die oberen Wärmequellen 48 zur Erzeugung der gewünschten Temperatur ausreichen kann auf die weiteren Wärmequellen 48' verzichtet werden. In diesem Fall empfiehlt es sich jedoch, an Stelle der unteren Wärmequellen einen Hitzeschild anzuordnen, der die unteren Kettenabschnitte von den oberen Wärmequellen abschirmt und somit die Gesamtwärmeaufnahme der Endlosketten verringert, wodurch die Kühlung der Kette vereinfacht wird.
  • Im folgenden wird die Ausführung der Kühlung der Endlosketten 11, 12 gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels näher erläutert:
    Die oberen Kettenabschnitte 11A, 12A laufen mit ihren Rollen 22 auf den oberen Schienen 31, 32. Diese Schienen 31, 32 sind als Winkelprofile ausgeführt und mit ihren Vertikalseiten an den Hohlträgern 35, 36 befestigt, welche wiederum an den Stützen 39 befestigt sind. In die Hohlträger 35, 36 wird mittels nicht dargestellter Gebläse Kaltluft eingeblasen, die durch eine Vielzahl von Bohrungen 37 (siehe auch Fig. 6) in Richtung der jeweiligen Endloskette 11, 12 austritt. Unter Kaltluft wird in diesem Zusammenhang Luft verstanden, deren Temperatur unterhalb derer liegt, die im Gehäuse herrscht.
  • Um den Wärmeaustausch zwischen den Endlosketten 11, 12 und der Heißluft gering zu halten, sind die Endlosketten 11, 12 innerhalb von Luftkammern L gekapselt. Da die beiden Endlosketten 11, 12 durch die Querstäbe 14 verbunden sind, kann eine solche Kapselung natürlich nicht vollständig sein. Die Kapselung erfolgt hier durch die Schienen 31, 32, die den Ketten zugewandte Wandung der Hohlträger 35, 36 und auf den Hohlträgern aufgeschraubten Blechen 38. Um die Kapselung zu verbessern, weisen hierbei die Bleche 38 einen abgewinkelten Abschnitt 38' auf, wie dies in den Fig. 3 und 5 gezeigt ist.
  • Da die Verbindung zwischen den Querstäben 14 und den Endlosketten 11, 12 über Verbindungswinkel 28 geschieht, die an den Verbindungsgliedern 26 der Endlosketten 11, 12 befestigt sind (s. Fig. 5), kann der abgewinkelte Abschnitt 38' des Blechs 38 relativ weit um die Endlosketten 11, 12 herumgezogen werden. Dies ist insbesondere in Fig. 3 gut zu sehen.
  • Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel hat den besonderen Vorteil, dass die Hohlträger 35, die die oberen Schienen 31, 32 tragen, jeweils gleichzeitig den Kaltluft zuführenden Strömungskanal K beinhalten, wodurch der konstruktive Mehraufwand und der Bedarf an zusätzlichen Bauteilen gering bleibt. Es ist jedoch klar, dass auch andere Möglichkeiten denkbar sind, wie die Kaltluftzufuhr zu den Endlosketten, bzw. Abschnitten der Endlosketten realisiert werden kann. Bezugszeichenliste 10 Kettenförderer
    11, 12 Endlosketten
    11A, 12A obere Kettenabschnitte
    11B, 12B untere Kettenabschnitte
    14 Querstäbe
    16 Spitzen
    18 Antriebsräder
    22 Rolle
    24 Hohlbolzen
    26 Verbindungsglied
    28 Verbindungswinkel
    31, 32 obere Schienen
    33, 34 untere Schienen
    35, 36 Hohlträger
    37 Bohrung
    38 Blech
    38' abgewinkelter Abschnitt
    39 Stütze
    40 Gehäuse
    48, 48' Wärmequelle
    L Luftkammer
    G Gestell
    K Strömungskanal

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung, insbesondere zur Wärmebehandlung von lackierten Blechen, mit:
einem an seinen Stirnseiten offenen Gehäuse (40),
wenigstens einer innerhalb des Gehäuses (40) angeordneten Wärmequelle (48),
einem zumindest abschnittsweise innerhalb des Gehäuses laufenden Kettenförderer (10), der zwei parallel auf Schienen (31, 32, 33, 34) laufende Endlosketten (11, 12) aufweist, wobei die beiden Ketten (11, 12) mit Querstäben (14) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kaltluft-Zuführungseinrichtung vorhanden ist, mittels derer den Endlosketten (11, 12) zumindest abschnitts- oder punktweise Kaltluft zugeführt werden kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlosketten (11, 12) jeweils auf einem oberen Schienenpaar (31, 32) hin- und auf einem unteren Schienenpaar (33, 34) zurücklaufen, und wobei nur den hinlaufenden Kettenabschnitten (11A, 12A) Kaltluft zugeführt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltluft-Zuführungseinrichtung zwei Hohlträger (35, 36) aufweist, die sich parallel zu den oberen Schienen (31, 32) erstrecken, und die jeweils eine Mehrzahl von Bohrungen (37) aufweisen, die in Richtung der jeweiligen Endloskette weisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Schienen (31, 32) Profile, vorzugsweise Winkelprofile sind, die jeweils mit einer Vertikalseite an den Hohlträgern (35, 36) befestigt sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hinlaufenden Kettenabschnitte (11A, 12A) zumindest an drei Seiten von einer Laufkammer (L) umgeben sind.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufkammer (L) durch die Schiene (31, 32), ein Wandung des Hohlträgers (35, 36) und ein horizontal verlaufendes Blech (38) gebildet wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das horizontal verlaufende Blech (38) am Hohlträger (35, 36) befestigt, vorzugsweise verschraubt oder vernietet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das horizontal verlaufende Blech (38) einen abgewinkelten Abschnitt (38') aufweist, der eine unvollständige, vierte Lufkammerseite bildet.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Wärmequelle (48) oberhalb des Kettenförderers (10) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem hinlaufenden und dem zurücklaufenden Abschnitt des Kettenförderers ein im wesentlichen horizontal verlaufendes Hitzeschild beliebiger Form oder eine weitere Wärmequelle (48') angeordnet ist, die ihre Wärme im Wesentlichen nur nach oben abstrahlt.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlosketten (11, 12) aus Verbindungsgliedern 26 und Hohlbolzen (24) zusammengesetzt sind.
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