WO2022194770A1 - Profilkühlvorrichtung und kühlstrang für eine profilkühlvorrichtung - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a cooling line for a profile cooling device according to the preamble of claim 1 and a profile cooling device for cooling metallic molded parts, preferably made of aluminum, according to the preamble of claim 10.
- the aforesaid molded parts should be as thin-walled as possible in the sense of a deformation that is as targeted as possible when energy is applied, for example in an accident situation.
- the moldings should have the highest possible stability. Due to the predetermined, relatively low manufacturing and assembly tolerances, said molded parts should continue to be just over the entire
- Manufacturing process have the highest possible dimensional stability. In order to achieve these properties or to combine them as well as possible, it is already known in the prior art to cool the said molded parts or profiles, for example aluminum profiles, as specifically as possible at the end of a manufacturing or forming process.
- Profile cooling devices takes place in which the component, molded part or profile is transported along a transport route by a transport device and is simultaneously acted upon by a cooling fluid, on the one hand there is a desire for the fastest possible cooling, but on the other hand the cooling cannot be carried out too intensely or too quickly - i.e. with too great a temperature gradient in the component or should, in order not to adversely and permanently impair the required dimensional stability, especially during the cooling itself.
- the object of the present invention is to propose a cooling line for a profile cooling device and a profile cooling device using at least one such cooling line, which make it possible to easily and without particular effort in terms of the cooling line and the profile cooling device to adapt the system technology, the installation or the operation to the possible or necessary cooling rate or the desired temperature gradient when cooling the profile or molded part, in particular without having to resort to two or more cooling media or cooling fluids.
- the solution according to the invention provides in a manner known per se that the cooling line for a profile cooling device Cooling fluid supply line, in particular a water supply line, and an output unit, the output unit being fluidly connected to the cooling fluid supply line.
- the dispensing unit comprises a distributor pipe which is preferably closed at one end which is arranged opposite the connection to the cooling fluid supply line.
- the distributor pipe has a plurality of outlet devices, preferably flat jet nozzles, spaced apart from one another along a longitudinal direction or longitudinal axis, with which a cooling fluid can be discharged from the distributor pipe in the direction of a profile to be cooled.
- the distributor pipe has two groups of outlet devices, in which a maximum volume flow through the outlet device of the first group differs from a maximum volume flow through the outlet device of a second group, in particular caused by different outlet openings, preferably different cross sections of outlet openings, with the outlet devices of respective group are arranged one behind the other in the longitudinal direction and the two groups are arranged at a distance from one another in the circumferential direction, preferably opposite one another, and wherein the cooling line comprises a drive device which is connected to the output unit in such a way that rotation of the distributor pipe about the longitudinal direction is made possible and the Output unit is further designed such that an exclusive activation of each group of outlet devices is achieved.
- the invention is therefore based on the basic idea or basic concept of further developing a basically known cooling line in such a way that it is rotationally driven or designed to be drivable about the longitudinal axis or longitudinal direction and the rotation or at least different rotational positions or rotational ranges of the distributor pipe be used to use different groups of outlet devices selectively or exclusively in order to output a cooling fluid, in particular in the direction of a molded part or profile to be cooled.
- the different design of the outlet devices and their spatial geometric arrangement, in particular in groups, separation in connection with the adjustability or possibility of rotation of the distributor pipe has the advantage that with one and the same cooling fluid, preferably water, and furthermore advantageously with a constant or constant supply pressure on the part of the cooling fluid supply line different volume flows of the cooling fluid, in the direction of a molded part or profile, can be issued or discharged, which in turn can have an influence on the cooling effect or the temperature gradient of the cooled component.
- the supply pressure can be adjusted, for example, via a proportional control valve. This can be matched to the respective outlet devices, or the desired volume flow of cooling fluid can be controlled or regulated in a specific range for each type or group of outlet devices.
- the proportional control valve can be arranged, for example, in the cooling fluid supply line of the cooling line or, at a higher level, in a cooling fluid supply line of a profile cooling device.
- the cooling line according to the invention enables the correspondingly preferred group of outlet devices to be selected or activated depending on the profile or molded part to be cooled and thus depending on the tolerable or maximum cooling rate, and also through the possibility of adjusting the distributor pipe and those arranged on it or outlet devices formed therein a correspondingly advantageous orientation of the outlet devices towards the cooling component or profile is made possible.
- the different groups of outlet devices can be implemented in a space-saving manner, so that the cooling line is made more flexible - with regard to its possible uses, without taking up more space or installation space.
- this also means that the same number of cooling lines per area or volume can be used as in known devices and the volume flow of the cooling fluid and thus the cooling capacity per cooling line can still be varied over a wide range. Last but not least, this also enables existing cooling lines to be retrofitted in existing profile cooling devices.
- the present invention should expressly not be limited to the embodiment with exactly two groups of outlet devices.
- the invention can likewise be generalized to an embodiment with three or more groups of outlet devices.
- the outlet means the cooling fluid from the Distributing the distributor pipe in the direction of a profile to be cooled is essentially only realized by installing a corresponding cooling line in a profile cooling device, but for the cooling line considered per se it essentially relates to a structurally realized geometric property of the outlet devices, in particular with regard to the output unit , especially its distribution pipe.
- This is intended to express the fact that the outlet devices are each designed in such a way that, depending on the arrangement of the cooling line within the profile cooling device, cooling fluid can be discharged in a desired angular range or spatial area, starting from the dispensing unit or the distributor pipe.
- cooling lines are arranged or installed with their longitudinal direction essentially parallel to a transport route of a transport device of the cooling device, this can preferably mean that the outlet devices are designed in such a way that the cooling fluid flow generated is discharged essentially perpendicular to the longitudinal direction of the dispensing unit or the distributor pipe or has at least a substantial perpendicular component to the longitudinal direction of the manifold or the dispensing unit.
- the term circumferential direction should not necessarily imply a circular distributor pipe or a distributor pipe with a circular cross section.
- a circumferential direction can be defined, possibly in sections, along the circumference of the respective cross section.
- the drive device can actively provide the drive energy, for example in the form of an electromechanical motor.
- the drive device can also be provided as a passive drive device or as a transmission device for drive energy.
- a common active drive device for several cooling lines could transmit and distribute the mechanical drive energy to different cooling lines via a corresponding distributor arrangement, for example a gear arrangement, with the respective distribution mechanism or gear part that is assigned or is to be assigned to the cooling line then acting as the drive device of the respective cooling line is understood.
- the drive device should at least allow the distributor pipe to rotate about its longitudinal direction.
- Corresponding transmission means for example gear wheels, belt drives or belt transmission or the like, can again be provided for this purpose.
- each individual outlet device is designed to be controllable, so that the activation then takes place of a group of outlet devices is achieved by activating, deactivating or actuating the control mechanisms, for example valves, associated with a particular group of outlet devices together and/or simultaneously.
- the distributor pipe delimits two partial volumes that are separate from one another, which are each connected in a fluid-conducting manner to the outlet devices of a group and each have an inflow opening, which establishes a fluid-conducting connection with the cooling fluid supply line depending on the setting position of the distributor pipe or prevent.
- the formation of the sub-volumes by means of relatively simple structural or physical precautions means that the outlet devices of the respective groups are connected to one another in a fluid-conducting manner, but that the respective groups of outlet devices are separated from one another.
- a design of a respective inflow opening to the associated partial volume which is also designed in such a way that an inflow can be enabled or prevented through the rotational position or the rotational area of the distributor pipe, enables automatic activation or automatic activation and deactivation of the respective group of outlet devices in Dependence on the rotational state of the distributor pipe, so that not only the alignment of the outlet devices is specified via the drive device, which influences the rotational state of the distributor pipe, but at the same time the activation and deactivation of the outlet devices can be achieved and controlled.
- the distribution pipe can in principle also form more than two partial volumes in order to connect and supply more than two groups of outlet devices with one another.
- the partial volumes should preferably be designed at least in such a way that the total volume of the distributor pipe is subdivided in the longitudinal direction. This is because it can be achieved in a particularly advantageous manner that all outlet devices of the respective group that are arranged next to one another or one behind the other in the longitudinal direction are in fluid-conducting connection with the corresponding partial volume, specifically for each group of outlet devices.
- independent and self-contained sub-distribution pipes to form the respective sub-volumes and for the totality of the sub-distribution pipes to form the overall distribution pipe, preferably by being connected to one another or attached to one another.
- cooling line provides that at least one inflow opening has a larger cross section than an adjacent end section of the cooling fluid supply line, so that over a specific angular range, preferably between ⁇ 10° and ⁇ 30°, particularly preferably between ⁇ 15° and ⁇ 25 °, regardless of the setting position of the distributor pipe, in particular relative to the cooling fluid supply line of the cooling line, a maximum volume flow can take place from the cooling fluid supply line into the partial volume of the distributor pipe adjacent to the inflow opening.
- This makes it possible in a particularly advantageous manner for the group of outlet devices to be adjusted or rotated over said angular range without impairing or changing the inflow of cooling fluid and thus also the discharge of cooling fluid via the outlet device.
- each to be selectively activated or in use located group of outlet devices is optimally aligned in relation to the respective profile or molded part to be cooled or can be aligned by an adjustment or rotation of the distributor pipe via the drive device.
- the configuration of the inflow opening and also the corresponding connection or attachment to the cooling fluid supply line and its adjoining end section can be different.
- the inflow opening of the respective partial volume of the distributor pipe can be formed in the circumferential direction and be formed in a casing section or a casing surface of a distributor pipe.
- the inflow opening of the respective partial volume can also be formed on a face or a face end of the distributor pipe.
- the inflow opening preferably its shape or cross-section, must then be designed depending on its arrangement and design in such a way that an unchanged large passage area or inflow area is formed over a certain angular range, regardless of the respective setting position or rotational position of the distributor pipe.
- this can be achieved, for example, by a type of elongated hole or by a type of ring segment.
- the active cross section or the effective passage area between the cooling fluid supply line and its end section on the one hand and the inflow opening of the respective partial volume on the other hand is continuously reduced by only part of the end section of the cooling fluid supply line having a corresponding opposite opening on the side encounters or faces the inflow opening. If the resulting orientation of the outlet devices in relation to the profile or molded part to be cooled is still useful or desired, these adjustment positions can be used in a targeted manner to reduce or control the flow through the partial volume and thus also through the outlet devices.
- the distribution pipe comprises an extruded profile, preferably made of aluminum.
- Forming the distributor pipe using an extruded profile advantageously allows two or more partial volumes to be formed inside a common distributor pipe.
- appropriate measures for example areas with increased wall thickness, can already be implemented with an extruded profile, as will be explained in more detail below, in order to ensure a secure and reliable accommodation and fastening of the individual outlet devices.
- the inflow openings that may be provided can, if they are arranged on a peripheral surface or an outer or lateral surface, be realized, for example, by subsequently processing a section, preferably an end section of an extruded profile, for their production, in particular by machining.
- the section of the distributor pipe in which inflow openings are formed on an outer surface or peripheral surface is realized by a separate component, for example a ring, which is then connected to the extruded profile, preferably with a material connection. In this case, care must be taken to ensure that the partial volumes continue or remain separate from one another.
- the dispensing unit has a sealing device which seals the transition between the cooling fluid inflow and the distributor pipe, preferably the inflow openings of the distributor pipe.
- the sealing device is designed to be stationary relative to the distributor pipe and, in particular, cannot be adjusted with the distributor pipe by the drive device, in particular rotate, lets.
- the sealing device is connected to the distributor pipe in such a way that a static arrangement relative to the distributor pipe is realized and the sealing device can then be adjusted, in particular rotated, relative to the cooling fluid inflow together with the distributor pipe.
- the sealing device between the distributor pipe and the cooling fluid inflow, in particular an end section of the cooling fluid feed line makes it possible, in the best case, that the loading of the cooling fluid feed line with cooling fluid, in particular pressurized cooling fluid, such as cooling water, is not stopped or reduced during a change of the different groups of outlet devices must become. Furthermore, the sealing device also makes it possible during a fluid-conducting connection between the cooling fluid supply line on the one hand and the distributor pipe on the other hand, in particular the inflow openings, that the respective cooling fluid only gets into the distributor pipe, in particular into the partial volume, and no or at least no significant leakage of cooling fluid at the transition between the Cooling fluid supply line and the distributor pipe takes place.
- a further, particularly desirable embodiment of the cooling line can provide for the distributor pipe to be closed at one end in the longitudinal direction with a pin which, in addition to sealing the distributor pipe, also forms the connection and/or coupling to the drive device.
- the distributor tube of the dispensing unit can be designed in a particularly simple manner and with little structural effort. This then also applies to the entire output unit. Because, for example, an extruded profile, which possibly already forms two partial volumes of a common distribution pipe by an inner intermediate web or an inner separation and at one end by a simple cover or a simple cap is closed and thus also separates the partial volumes from one another at the end, can be closed at an opposite end via said pin and connected and/or coupled to the drive device.
- the inflow openings are then also formed on an outer surface or a surface in the circumferential direction, for example a lateral surface of the distributor pipe, the essential components of the dispensing unit, possibly with the exception of the sealing device, can already be formed by the extruded profile, the cover or the cap and the spigot be provided, which also advantageously reduces the number of parts or individual components required to provide the output unit.
- the distributor pipe has an essentially circular cross section, which preferably divides the pipe volume into two partial volumes via an intermediate web, in particular a curved one.
- the respective partial volumes, per unit of length in the longitudinal direction or alternatively the two partial cross-sections, which are formed in each position in the longitudinal direction by the intermediate web are of different sizes. This can preferably adapt the flow and pressure states in the partial volumes to the different volume flows through the outlet devices of the different groups.
- a further, particularly advantageous embodiment of the cooling line provides that the partial volume which is in fluid-conducting connection with the group of outlet devices, which enable a larger maximum volume flow, is larger than the partial volume which is in fluid-conducting connection with the group of outlet devices. which allow a smaller maximum volume flow.
- This can advantageously be available stagnant partial volume can be adjusted to the possible or desired maximum volume flow through the entirety of all outlet devices of the respective group.
- the distributor pipe has, preferably solid webs running in the longitudinal direction on an outer or jacket surface, through which recesses for receiving and/or fastening the outlet devices extend into the interior of the distributor pipe.
- the outlet devices for example flat jet nozzles, can preferably be introduced into said recesses and connected to the distributor pipe via them.
- the outlet devices can be screwed in using appropriate threads.
- the outlet devices can also be glued in or welded or welded to/in the recesses.
- Other mechanisms for receiving and fastening are also possible.
- the recesses are arranged or formed in an area of the distributor pipe with a sufficient wall thickness.
- Said webs can preferably also already be designed or realized in one piece with the distributor pipe and furthermore preferably continuously in the longitudinal direction, in particular if the distributor pipe is produced as an extruded profile, for example made of aluminum.
- the distributor pipe is produced as an extruded profile, for example made of aluminum.
- areas with a greater wall thickness can be realized, which then extend automatically through the formation of the extruded profile along its longitudinal direction over the entire length of the corresponding extruded profiles and can thus be used for receiving and / or fastening the outlet devices.
- the recesses can be formed later through the webs by machining.
- the profile cooling device has at least one cooling line according to one of the preceding described embodiments.
- the transport device in particular the transport section of the transport device, extends parallel to the longitudinal direction of the distributor pipes of the cooling lines.
- the outlet devices of the respective groups are designed and arranged in such a way that cooling fluid is discharged essentially perpendicularly to the longitudinal direction of the distributor pipes and perpendicularly to the longitudinal direction of the transport path.
- Cooling line according to a first embodiment
- FIG. 2 an enlarged section of the cooling line according to the invention according to FIG. 1;
- FIG. 3 shows a cross section of an exemplary distributor pipe for use in a cooling line according to the invention
- 5 exemplary distributor pipe blank for use in a cooling line according to the invention
- 6 profile cooling device according to the invention according to a first embodiment.
- Fig. 1 shows a cooling line 1 according to the invention in a longitudinal section or a section along the longitudinal direction L.
- the cooling line comprises a cooling fluid supply line 2, an output unit 3 and a
- the output unit 3, in particular the distribution pipe 4 has outlet devices 5a, 5b, which are designed as flat jet nozzles.
- the outlet devices 5a and 5b are arranged one behind the other in the longitudinal direction L at a distance from one another.
- the Outlet devices 5a differ from the outlet devices 5b in that a different maximum volume throughput can be realized through the outlet devices. This is essentially controlled via the outlet openings, preferably their cross sections, of the outlet devices 5a, 5b.
- the outlet devices 5a form a group 6 of outlet devices 5a.
- the outlet devices 5b form a group 7 of outlet devices 5b.
- the outlet devices 5a of group 6 and the outlet devices 5b of group 7 are spaced apart from one another and in the example of FIG. 1 are even arranged opposite one another in the circumferential direction of the distributor pipe 4 on or on/in this.
- the distributor pipe 4 is divided into two separate partial volumes 9 and 10 over its entire length in the longitudinal direction L by an intermediate web 8 .
- the partial volumes 9 and 10 are also separated from one another in that the distributor pipe 4 is closed at both ends 41 in the longitudinal direction L.
- the sub-volumes 9, 10 are each taken in fluid-conducting connection with a respective group 6, 7 of the
- outlet devices 5a, 5b For example, the group 7 of the outlet devices 5b is connected to the partial volume 9 in a fluid-conducting manner.
- the outlet devices 5a of the group 6 are connected to one another and to the partial volume 10 via the partial volume 10 in a fluid-conducting manner.
- the respective partial volume 9, 10 in turn has an inflow opening 11a, 11b.
- the inflow openings 11a, 11b are also formed essentially opposite one another and thus spaced apart from one another in the circumferential direction on an outer surface or lateral surface 12 of the distributor pipe and allow cooling fluid to flow into the respective partial volume 9, 10.
- the example of 1 also shows clamping rings 13 and bearing devices 14a, 14b, which ensure the fastening and bearing of the distributor pipe 4.
- the bearing point 14a has an additional function, since this also has a housing and/or sealing function in addition to bearing. Because an end section 15 of the cooling fluid supply line 2 is introduced or transferred into the bearing point 14a.
- the end section 15 of the cooling fluid supply line 2 can, depending on the rotational state or rotational position of the distributor pipe 4, bring about a cooling fluid flow into one of the closed partial volumes via the drive device 24 and the pin 16 connected to the distributor pipe 4 at one end 41, via the inflow openings 11a, 11b 9, 10 and thus allow cooling fluid to be discharged or discharged via a respective group 6, 7 of outlet devices 5a, 5b or, in the event that the rotational position or the rotational position of the distributor pipe 4 does not allow cooling fluid to pass from the end section 15 of the cooling fluid supply line 2 into the distributor pipe 4, prevent cooling fluid from being dispensed via the outlet devices 5a, 5b.
- cooling fluid preferably water
- the fluid supply line 2 in the end section 15 into the inflow opening 11b of the partial volume 9 and can be discharged again via the outlet devices 5b, in particular the flat jet nozzles, in order to 1, not shown, to be cooled molding or profile to be cooled, preferably made of aluminum.
- 1 also shows ventilation or drainage nozzles 17, which are each assigned to a partial volume 9, 10 and can be closed.
- access to the sub-volumes 9, 10 can be created through these ventilation/drainage nozzles.
- FIG. 2 shows an enlarged section of the cooling line 1 according to the invention.
- FIG. 2 shows the features and Objects on and in the vicinity of a one-sided end 41, 18 of the distributor pipe 4.
- cooling fluid in particular water
- FIG. 2 shows the features and Objects on and in the vicinity of a one-sided end 41, 18 of the distributor pipe 4.
- cooling fluid in particular water
- the distributor pipe 4 is closed off at the end by the spigot on the one hand and the partial volumes 9, 10 are thus also separated from one another, but the spigot at the same time establishes the connection and/or coupling of the distributor pipe 4 to the drive device 24. in that one end 19 of the pin 16 engages or is coupled into a drive output 20 of the drive device 24 .
- the recesses 21 in the distributor pipe 4 can be seen in the enlargement of FIG. 2, in which the outlet devices 5a, 5b are introduced or accommodated and/or fastened therein.
- the enlargement of Fig. 2 also indicates a sealing device 22, which is formed between the bearing point 14a and the distributor pipe 4 and ensures that, in the best case, regardless of the rotary or rotational position of the distributor pipe relative to the fluid supply line 2 and/or the bearing point 14a escape no cooling fluid or only insignificant amounts or volumes of cooling fluid from the fluid supply line 2 and / or the bearing point 14a.
- the bearing point 14a can have a housing-like structure.
- FIG. 3 shows a cross section through an exemplary distribution pipe 4 for use in a cooling line according to the invention.
- the manifold 4 has a common or has an uninterrupted outer surface or lateral surface 12 and that the interior of the distributor pipe 4 is divided into two partial volumes 9, 10 by an intermediate web 8 which is curved in the cross-sectional direction and extends in the longitudinal direction L.
- webs 26, 27 running in the longitudinal direction are formed on the common outer surface or lateral surface 12 of the distributor pipe 4 in two opposite areas 23, 25.
- the distributor pipe or the cross-section of the distributor pipe 4, as shown in FIG. 3, can be manufactured continuously and in one piece as part of an extrusion process, for example from aluminum, completely and without significant reworking or post-processing.
- the intermediate web 8 is mainly used to create or form the partial volumes 9, 10.
- the webs 26, 27 thicken or widen the wall thickness of the distributor pipe 4 selectively in the areas 23, 25 in which the outlet devices 5a, 5b are arranged next to one another and at a distance from one another in the longitudinal direction in the associated recesses 21 are introduced.
- the section shown in FIG. 3 is located beyond the recesses 21 and/or outlet devices 5a, 5b in the longitudinal direction L, so that the recesses 21 and the outlet devices 5a, 5b are not shown in the webs 26 and 27.
- 4a and 4b show sections through a cooling line according to the invention looking in the longitudinal direction L at the height of the bearing point 14a and the end section 15 of the cooling fluid supply line 2.
- the inflow openings 11a, 11b can be seen in the section. 4a shows that the cross section 28 of the end section 15 of the cooling fluid supply line 2 is smaller than the cross section 29 of the inflow opening 11b, which extends over the angle a shown. Accordingly, the distributor pipe 4 over a certain angular range, in the example of FIG.
- FIG. 4b also shows a maximum wasting or rotating in the opposite direction State of the distributor pipe 4, which just allows an unrestricted or unreduced passage opening for the introduction of cooling fluid into the partial volume 9.
- a sealing device 22 between the distributor pipe 4 and the bearing point 14a as well as the end section 15 can ensure that cooling fluid only reaches the inflow opening 11b that is open or, depending on the rotational position of the distributor pipe 4, is in fluid-conducting connection with the end section 15 and straight does not get into an inflow opening 11a, which is assigned to another partial volume and/or another group of outlet devices 5a, 5b.
- FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a distribution pipe in a perspective representation.
- the two inflow openings 11a, 11b can also be seen in addition to FIG a fluid-conducting connection with a cooling fluid supply line, depending on the rotational position of the distributor pipe 4, can be made or prevented.
- the distributor pipe or blank of a distributor pipe shown in FIG. 5 can be designed in one piece, for example.
- the Areas for the formation of the inflow openings 11a, 11b can, for example, be subsequently worked into an endless profile that has been cut to length by machining and/or material removal, so that a one-piece formation takes place.
- the distributor pipe 4 can also be formed by two individual parts, which are then connected to one another in the area of the transition 28 of the different cross sections.
- the recesses 21 can be suitable for screwing in, gluing in, welding in/welding on or otherwise connecting or fastening outlet devices 5a, 5b, which are not shown.
- FIG. 6 shows a sectional view of a profile cooling device 29 according to the invention for cooling metallic molded parts, preferably made of aluminum, following a deformation or finishing process.
- the profile cooling device 29 has a transport device 30 for transporting the molded parts along a transport route S, which in the example in FIG. 6 extends perpendicularly to the plane of the drawing.
- the profile cooling device 29 also comprises a total of eleven cooling lines 1, which in the example in FIG. 6 can all be designed according to one of the embodiments in FIGS. 1 to 5.
- the depiction with eleven cooling lines 1 in FIG. 6 is purely of an exemplary nature. In principle, any number (N>1) of cooling lines according to the invention can be used in a profile cooling device according to the invention. In this case, not all cooling lines 1 have to be designed according to the invention. It is sufficient if part of the cooling lines, at least one cooling line 1, has a configuration according to the invention.
- FIG. 6 The sectional view of Fig. 6 is generated on the fleas of the distributor pipes 4, so that the bearing points 14a, 14b, the cooling fluid supply lines 2 and the drive devices 24 are not shown. However, it can be seen that the respective outlet devices 5a, 5b can be optimally aligned with the molded part or profile via the drive devices 24. Furthermore, it can be seen that by selecting a group 6, 7 of outlet devices 5a, 5b per cooling line 1 via the rotation of the dispensing units or distributor pipes 4, the quantity or exiting volume of cooling fluid per outlet device and thus also per cooling line per unit of time can be increased by the selective Choosing one of the groups 6, 7 can be varied.
- this creates the possibility of choosing between a cooling line with a larger or a smaller volume or volume flow of cooling fluid for each cooling line 1 and thus a total of eleven times, so that the cooling capacity is also adapted locally and globally to the respective molded part or the respective profile and accordingly can be optimized.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kühlstrang (1) für eine Profilkühlvorrichtung (31), mit einer Kühlfluidzuleitung (2), insbesondere Wasserzuleitung und einer Ausgabeeinheit (3), wobei die Ausgabeeieinheit (3) fluidleitend mit der Kühlfluidzuleitung (2) verbunden ist und ein, bevorzugt der Verbindung zur Kühlfluidzuleitung (2) gegenüberliegendes verschlossenes Ende aufweisendes, Verteilerrohr (4) umfasst, wobei das Verteilerrohr (4) entlang einer Längsrichtung (L) eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Auslasseinrichtungen, (5a, 5b) bevorzugt Flachstrahldüsen, aufweist, mit denen ein Kühlfluid (01) aus dem Verteilerrohr (4) in Richtung eines zu kühlenden Profils ausgebracht werden kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verteilerrohr (4) zwei Gruppen (6, 7) von Auslasseinrichtungen (5a, 5b) umfasst, bei denen sich ein maximaler Volumenstrom durch die Auslasseinrichtung (5a) der ersten Gruppe (6) von dem maximalen Volumenstrom durch die Auslasseinrichtung (5b) der zweiten Gruppe (7), insbesondere verursacht durch unterschiedliche Auslassöffnungen, unterscheidet, wobei die Auslasseinrichtungen (5a, 5b) der jeweiligen Gruppe (6, 7) in Längsrichtung (l) hintereinander angeordnet sind und die beiden Gruppen (6, 7) in Umfangsrichtung, voneinander beanstandet, bevorzugt gegenüberliegend, angeordnet sind und wobei der Kühlstrang (1) eine Antriebseinrichtung (24) umfasst, die derart mit der Ausgabeeinheit (3) verbunden ist, dass eine Rotation des Verteilerrohrs (4) um die Längsrichtung (L) ermöglicht wird und Ausgabeeinheit (3) derart ausgestaltet sind, dass eine exklusive Aktivierung jeweils einer Gruppe (6, 7) von Auslasseinrichtungen (5a, 5b) erreicht wird.
Description
Profilkühlvorrichtung und Kühlstrang für eine Profilkühlvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlstrang für eine Profilkühlvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Profilkühlvorrichtung zum Kühlen von metallischen Formteilen, bevorzugt aus Aluminium, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Bei der Herstellung von metallischen Formteilen, beispielsweise aber keinesfalls ausschließlich für den Automobilbau, ist es gerade im modernen Karosseriebau von erheblicher Bedeutung verschiedene an sich teilweise gegenläufige oder widersprüchliche Materialeigenschaften von
Metallformteilen zu vereinen oder optimal auszubilden. Einerseits sollen die besagten Formteile im Sinne einer möglichst gezielten Verformung bei einem Energieeintrag, beispielsweise in einer Unfallsituation, möglichst dünnwandig sein. Gleichzeitig sollen die Formteile eine möglichst hohe Stabilität aufweisen. Aufgrund der vorgegebenen, verhältnismäßig geringen Fertigungs- und Montagetoleranzen sollen die besagten Formteile weiterhin gerade auch über den gesamten
Herstellungsprozess eine möglichst hohe Formstabilität aufweisen. Um diese Eigenschaften zu erreichen oder möglichst gut zu vereinigen ist es im Stand der Technik bereits bekannt die besagten Formteile oder Profile, beispielsweise Aluminiumprofile, zum Abschluss eines Herstellungs- oder Umformungsprozesses möglichst gezielt zu kühlen.
Dies umfasst ein Aufbringen eines Kühlfluids, bei dem die Auftragsrichtung aus unterschiedlichen Richtungen erfolgt und gegebenenfalls an die Kontur oder den Verlauf des Formteils oder Profils angepasst ist. Auch bei einer derartigen Kühlung, die dann regelmäßig in gattungsgemäßen
Profilkühlvorrichtungen erfolgt, in denen das Bauteil, Formteil oder Profil
entlang einer Transportstrecke durch eine Transportvorrichtung transportiert wird und gleichzeitig mit einem Kühlfluid beaufschlagt wird, besteht einerseits der Wunsch nach einer möglichst schnellen Kühlung, wobei die Kühlung jedoch andererseits nicht zu stark oder zu schnell - also mit einem zu großen Temperaturgradienten im Bauteil - durchgeführt werden kann oder soll, um die benötigte Formstabilität, gerade auch während des Kühlens selbst, nicht nachteilig und nachhaltig zu verschlechtern.
Für Profile, Bauteile oder Formteile, die ein schnelles Abkühlen erlauben, hat sich im Stand der Technik das Kühlen mittels einer Kühlflüssigkeit als Kühlfluid, bevorzugt Wasser, etabliert. Für Profile, die einen derart starken Abkühlungsvorgang nicht durchlaufen können oder tolerieren, sind im Stand der Technik auch bereits Profilkühlvorrichtungen bekannt, die mittels Luft als Kühlfluid die Profile während des Transports entlang einer Transportstrecke beaufschlagen. Die Verwendung eines gasförmigen Fluids, wie beispielsweise Luft, hat jedoch den Nachteil, dass im Vergleich zu einem flüssigen Kühlfluid nur verhältnismäßig wenig Wärme abtransportiert werden kann und somit nur eine verhältnismäßig langsame Kühlung erfolgen kann, die dann wiederum problematisch sein kann, wenn diese die Verformbarkeit und Stabilität der Profile oder Formteile über Gebühr verringert.
Als Hybridlösung, um sozusagen die Lücke zwischen einer flüssigkeitsbasierten, insbesondere wasserbasierten, Kühlung einerseits und einer gasbasierten, insbesondere luftbasierten, Kühlung andererseits zu schließen, ist aus dem Stand der Technik auch bereits bekannt, Profilkühlvorrichtungen mit Kühlsträngen auszustatten, die über Zweistoffdüsen eine Mischung oder Kombination eines gasförmigen und eines flüssigen Kühlfluids, beispielsweise als Aerosol, ausbringen. Die besagten Zweistoffdüsen benötigen zum Betrieb aber in der Regel ein unter
Druck stehendes gasförmiges Kühlfluid, beispielsweise Druckluft. Die Herstellung, Bevorratung und Verwendung von Druckluft bedarf aber sowohl in der Herstellung und Anschaffung sowie auch im Betrieb entsprechender Kühlvorrichtungen oder Profilkühlvorrichtungen besondere Vorkehrungen und technische Mittel, sodass insgesamt die Kühlung von Profilen oder Formteilen mittels Zweistoff-Profilkühlvorrichtungen wirtschaftlich schwierig bis uninteressant ist.
Basierend auf der vorangehend dargestellten Situation im Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Kühlstrang für eine Profilkühlvorrichtung sowie eine Profilkühlvorrichtung unter Verwendung zumindest eines derartigen Kühlstrangs vorzuschlagen, die es ermöglichen, den Kühlstrang und die Profilkühlvorrichtung einfach und ohne besonderen Aufwand im Hinblick auf die Anlagentechnik, die Installation oder den Betrieb an die jeweils mögliche oder notwendige Kühlrate oder den gewünschten Temperaturgradienten bei der Abkühlung des Profils oder Formteils anzupassen, insbesondere ohne dabei auf zwei oder mehr Kühlmedien oder Kühlfluide zurückgreifen zu müssen.
Gelöst wird diese Aufgabe im Hinblick auf einen Kühlstrang für eine Profilkühlvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Bezogen auf eine Profilkühlvorrichtung zum Kühlen von metallischen Formteilen, bevorzugt aus Aluminium, im Anschluss an einen Verformungs oder Herstellungsprozess wird die oben genannte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Figuren.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht in einer an sich bekannten Art und Weise vor, dass der Kühlstrang für eine Profilkühlvorrichtung eine
Kühlfluidzuleitung, insbesondere eine Wasserzuleitung, und eine Ausgabeeinheit aufweist, wobei die Ausgabeeinheit fluidleitend mit der Kühlfluidzuleitung verbunden ist. Die Ausgabeeinheit umfasst dabei ein Verteilerrohr, welches bevorzugt an einem Ende, welches der Verbindung zur Kühlfluidzuleitung gegenüberliegend angeordnet ist, verschlossen ist. Dabei weist das Verteilerrohr entlang einer Längsrichtung oder Längsachse eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Auslasseinrichtungen, bevorzugt Flachstrahldüsen, auf, mit denen ein Kühlfluid aus dem Verteilerrohr in Richtung eines zu kühlenden Profils ausgebracht werden kann.
Erfindungsgemäß weist das Verteilerrohr zwei Gruppen von Auslasseinrichtungen auf, bei denen sich ein maximaler Volumenstrom durch die Auslasseinrichtung der ersten Gruppe von einem maximalen Volumenstrom durch die Auslasseinrichtung einer zweiten Gruppe, insbesondere verursacht durch unterschiedliche Auslassöffnungen bevorzugt unterschiedliche Querschnitte von Auslassöffnungen, unterscheidet, wobei die Auslasseinrichtungen der jeweiligen Gruppe in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind und die beiden Gruppen in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, bevorzugt gegenüberliegend, angeordnet sind, und wobei der Kühlstrang eine Antriebseinrichtung umfasst, die derart mit der Ausgabeeinheit verbunden ist, dass eine Rotation des Verteilerrohrs um die Längsrichtung ermöglicht wird und die Ausgabeeinheit ferner derart ausgestaltet ist, dass eine exklusive Aktivierung jeweils einer Gruppe von Auslasseinrichtungen erreicht wird.
Die Erfindung basiert also auf dem Grundgedanken oder Grundkonzept, einen grundsätzlich bekannten Kühlstrang derart weiterzubilden, dass dieser um die Längsachse oder Längsrichtung rotatorisch angetrieben oder antreibbar ausgebildet wird und die Rotation oder zumindest verschiedene Rotationsstellungen oder Rotationsbereiche des Verteilerrohrs dazu
genutzt werden, unterschiedliche Gruppen von Auslasseinrichtungen selektiv oder exklusiv zu nutzen, um ein Kühlfluid auszugeben, insbesondere in Richtung eines zu kühlenden Formteils oder Profils auszugeben.
Dabei hat die unterschiedliche Ausgestaltung der Auslasseinrichtungen sowie deren räumlich geometrische Anordnung, insbesondere gruppenweise, Trennung in Verbindung mit der Verstellbarkeit oder Rotationsmöglichkeit des Verteilerrohrs den Vorteil, dass mit ein und demselben Kühlfluid, bevorzugt Wasser, und weiterhin vorteilhaft bei gleichbleibendem oder konstanten Zuführdruck seitens der Kühlfluidzuleitung unterschiedliche Volumenströme des Kühlfluids, in Richtung eines Formteils oder Profils, ausgegeben oder ausgebracht werden können, was dann wiederum einen Einfluss auf die Kühlwirkung oder den Temperaturgradienten des gekühlten Bauteils ausüben kann.
Der Zuführdruck kann zum Beispiel über ein Proportionalregelventil eingestellt werden. Damit kann auf die jeweiligen Auslasseinrichtungen abgestimmt oder in einem bestimmten Bereich für jeden Typ oder jede Gruppe von Auslasseinrichtung der gewünschte Volumenstrom von Kühlfluid gesteuert oder geregelt werden. Das Proportionalregelventil kann beispielsweise in der Kühlfluidzuleitung des Kühlstrangs oder übergeordnet in einer Kühlfluidzuleitung einer Profilkühlvorrichtung angeordnet sein.
Mit anderen Worten ausgedrückt ermöglicht der erfindungsgemäße Kühlstrang, dass je nach zu kühlendem Profil oder Formteil und damit je nach tolerierbarer oder maximaler Kühlrate, die entsprechend bevorzugte Gruppe von Auslasseinrichtungen gewählt oder aktiviert werden kann und zudem durch die Möglichkeit der Verstellung des Verteilerrohrs und der daran angeordneten oder darin ausgebildeten Auslasseinrichtungen eine entsprechend vorteilhafte Ausrichtung der Auslasseinrichtungen auf das zu
kühlende Bauteil oder Profil ermöglicht wird. Dadurch können die unterschiedlichen Gruppen an Auslasseinrichtungen platzsparend realisiert werden, sodass der Kühlstrang entsprechend flexibilisiert wird - im Hinblick auf seine Einsatzmöglichkeiten ohne dadurch mehr Platz oder Bauraum zu beanspruchen. Dies führt, zumindest im Hinblick auf die Profilkühlvorrichtung, auch dazu, dass eine gleiche Anzahl an Kühlsträngen pro Fläche oder Volumen wie bei bekannten Vorrichtungen verwendet werden kann und trotzdem die Volumenfluss des Kühlfuids und damit die Kühllesitung pro Kühlstrang in einem breiten Spektrum variiert werden kann. Dies ermöglicht nicht zuletzt auch die Nachrüstung von bestehenden Kühlsträngen in bestehenden Profilkühlvorrichtungen.
Die vorliegende Erfindung soll dabei ausdrücklich nicht auf die Ausführungsform mit genau zwei Gruppen von Auslasseinrichtungen beschränkt sein. Wie nachfolgend anhand der Beschreibung von Ausführungsformen noch deutlich werden wird, ist die Erfindung gleichermaßen auf eine Ausführung mit drei oder mehr Gruppen von Auslasseinrichtungen verallgemeinerbar. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass grundsätzlich beliebig viele Gruppen von Auslasseinrichtungen realisierbar sind, solange einerseits die Möglichkeit gegeben ist, die unterschiedlichen Gruppen selektiv anzusteuern oder zu aktivieren, was auch bedeutet, die jeweilige Vielzahl von Auslasseinrichtungen mit Kühlfluid oder unter Druck stehendem Kühlfluid zu versorgen, und andererseits die Ausgabeeinheit, insbesondere das Verteilerrohr, den notwendigen Platz und Bauraum aufweist, um die jeweiligen Auslasseinrichtungen einer Gruppe in Längsrichtung hintereinander und voneinander beabstandet und die Auslasseinrichtungen verschiedener Gruppen in Umfangsrichtung voneinander beabstandet zu implementieren oder vorzusehen.
Das Merkmal, wonach die Auslasseinrichtungen das Kühlfluid aus dem
Verteilerrohr in Richtung eines zu kühlenden Profils ausbringen können, wird zwar im Wesentlichen erst durch den Einbau eines entsprechenden Kühlstrangs in einer Profilkühlvorrichtung realisiert, betrifft aber für den Kühlstrang an sich betrachtet im Wesentlichen eine baulich realisierte geometrische Eigenschaft der Auslasseinrichtungen, insbesondere mit Bezug auf die Ausgabeeinheit, insbesondere deren Verteilerrohr. Damit soll zum Ausdruck gebracht werden, dass die Auslasseinrichtungen jeweils so ausgebildet sind, dass je nach Anordnung des Kühlstrangs innerhalb der Profilkühlvorrichtung in einem gewünschten Winkelbereich oder Raumbereich ausgehend von der Ausgabeeinheit oder dem Verteilerrohr Kühlfluid ausgebracht werden kann. Soweit die Kühlstränge im Wesentlichen mit ihrer Längsrichtung parallel zu einer Transportstrecke einer Transporteinrichtung der Kühlvorrichtung angeordnet oder verbaut werden, kann dies bevorzugt bedeuten, dass die Auslasseinrichtungen so ausgebildet sind, dass der erzeugte Kühlfluidstrom im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Ausgabeeinheit oder dem Verteilerrohr ausgegeben wird oder zumindest eine wesentliche senkrechte Komponente zur Längsrichtung des Verteilerrohrs oder der Ausgabeeinheit aufweist. Bei dem Merkmal, wonach die Gruppen oder zumindest zwei Gruppen von Auslasseinrichtungen in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind, soll durch den Begriff Umfangsrichtung nicht zwingend ein kreisrundes Verteilerrohr oder ein Verteilerrohr mit einem kreisrunden Querschnitt impliziert werden. Auch bei einem ovalen, elliptischen oder gar eckigen, beispielsweise dreieckigen oder viereckigen Verteilerrohr oder an einem entsprechenden Querschnitt des Verteilerrohrs lässt sich entlang des Umfangs des jeweiligen Querschnitts eine, womöglich abschnittsweise, Umfangsrichtung definieren. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass die in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Anordnung der Auslasseinrichtungen auf oder in dem Verteilerrohr so zu verstehen ist, dass von einem Mittelpunkt oder Schwerpunkt oder einer sonstigen geeigneten Symmetrieachse in Längsrichtung des Verteilerrohrs in
Querschnittsrichtung die Auslasseinrichtungen der unterschiedlichen Gruppen einen merklichen Winkelversatz, bevorzugt von mehr als 20°, weiter bevorzugt von mehr als 40°, besonders bevorzugt von mehr als 120° aufweisen.
Die Antriebseinrichtung kann die Antriebsenergie aktiv bereitstellen, beispielsweise in Form eines elektromechanischen Motors. Alternativ kann die Antriebseinrichtung auch als passive Antriebseinrichtung oder als Übertragungseinrichtung für Antriebsenergie vorgesehen sein. Im letztgenannten Fall könnte eine gemeinsame aktive Antriebseinrichtung für mehrere Kühlstränge über eine entsprechende Verteileranordnung, beispielsweise eine Getriebeanordnung, die mechanische Antriebsenergie auf verschiedene Kühlstränge übertragen und verteilen, wobei dann der jeweilige Verteilermechanismus, oder Getriebeteil, der dem Kühlstrang zugeordnet ist oder zuzuordnen ist, als Antriebseinrichtung des jeweiligen Kühlstrangs verstanden wird. Die Antriebseinrichtung soll zumindest die Rotation des Verteilerrohrs um dessen Längsrichtung ermöglichen. Dazu können abermals entsprechende Übertragungsmittel, beispielsweise Zahnräder, Riemenantriebe oder Riemenübertragung oder dergleichen, vorgesehen sein.
Die selektive Aktivierung der jeweiligen Auslasseinrichtung oder der jeweils einer Gruppe zugeordneten Auslasseinrichtungen kann auf grundsätzlich unterschiedliche Weise bewirkt werden. Beispielsweise können zentrale Ventileinrichtungen zum Einsatz kommen, die dann alle Auslasseinrichtungen einer Gruppe aktivieren oder deaktivieren, wobei dann selbstredend eine entsprechende fluidtechnische Kommunikation oder Verbindung der Auslasseinrichtungen untereinander im Fluidfluss des Kühlfluids hinter dem zentralen oder gemeinsamen Steuerventil gegeben sein muss. Alternativ könnte auch vorgesehen sein, dass jede einzelne Auslasseinrichtung steuerbar ausgebildet ist, sodass dann die Aktivierung
einer Gruppe von Auslasseinrichtungen dadurch erreicht wird, dass die Steuerungsmechanismen, beispielsweise Ventile, die einer bestimmten Gruppe von Auslasseinrichtungen zugeordnet sind, zusammen und/oder gleichzeitig aktiviert, deaktiviert oder betätigt werden.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass das Verteilerrohr zwei voneinander getrennte Teilvolumen begrenzt, die jeweils mit den Auslasseinrichtungen einer Gruppe fluidleitend verbunden sind und jeweils eine Zuflussöffnung umfassen, welche abhängig von der Stellposition des Verteilerrohrs eine fluidleitende Verbindung mit der Kühlfluidzuleitung hersteilen oder unterbinden. Diese Ausführungsform hat unterschiedliche Vorteile.
Einerseits wird durch die Ausbildung der Teilvolumen durch verhältnismäßig einfache bauliche oder gegenständliche Vorkehrungen realisiert, dass die Auslasseinrichtungen der jeweiligen Gruppen untereinander fluidleitend miteinander verbunden sind, zwischen den jeweiligen Gruppen von Auslasseinrichtungen jedoch eine Trennung voneinander realisiert wird. Ferner ermöglicht eine Ausbildung einer jeweiligen Zuflussöffnung zum dazugehörigen Teilvolumen, die zudem noch so ausgebildet ist, dass ein Zufluss durch die Rotationsposition oder den Rotationsbereich des Verteilerrohrs ermöglicht oder unterbunden werden kann, eine automatische Ansteuerung oder eine selbsttätige Aktivierung und Deaktivierung der jeweiligen Gruppe von Auslasseinrichtungen in Abhängigkeit vom Rotationszustand des Verteilerrohrs, sodass über die Antriebseinrichtung, die den Rotationszustand des Verteilerrohrs beeinflusst, nicht nur die Ausrichtung der Auslasseinrichtungen vorgegeben wird, sondern gleichzeitig auch die Aktivierung und Deaktivierung der Auslasseinrichtungen erreicht und gesteuert werden kann.
Wie bereits oben angemerkt, kann das Verteilerrohr grundsätzlich auch
mehr als zwei Teilvolumen ausbilden, um mehr als zwei Gruppen von Auslasseinrichtungen untereinander zu verbinden und zu versorgen. Die Teilvolumen sind bevorzugt zumindest so auszuführen, dass eine Unterteilung des Gesamtvolumens des Verteilerrohrs in Längsrichtung erfolgt. Denn dadurch kann besonders vorteilhaft erreicht werden, dass alle in Längsrichtung nebeneinander oder hintereinander angeordnete Auslasseinrichtungen der jeweiligen Gruppe mit dem entsprechenden Teilvolumen in fluidleitender Verbindung stehen und zwar für jede Gruppe von Auslasseinrichtungen. Es ist, wie nachfolgend noch erläutert werden wird, zwar grundsätzlich vorteilhaft, dass die Teilvolumen in einem gemeinsamen Verteilerrohr angeordnet oder ausgebildet werden. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass selbständige und in sich abgeschlossene Teil-Verteilerrohre die jeweiligen Teilvolumen ausbilden und die Gesamtheit der Teil-Verteilerrohre dann, bevorzugt durch eine Verbindung untereinander oder Befestigung aneinander, das Gesamt- Verteilerrohr ausbildet.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Kühlstrangs sieht vor, dass zumindest eine Zuflussöffnung einen größeren Querschnitt aufweist als ein angrenzender Endabschnitt der Kühlfluidzuleitung, sodass über einen bestimmten Winkelbereich, bevorzugt zwischen ±10° und ±30°, besonders bevorzugt zwischen ±15° und ±25°, unabhängig von der Stellposition des Verteilerrohrs, insbesondere gegenüber der Kühlfluidzuleitung des Kühlstrangs, ein maximaler Volumenfluss von der Kühlfluidzuleitung in das an die Zuflussöffnung angrenzende Teilvolumen des Verteilerrohrs stattfinden kann. Dies ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise, dass über den besagten Winkelbereich die Gruppe von Auslasseinrichtungen verstellt oder rotiert werden kann, ohne dass der Zufluss von Kühlfluid und damit auch die Abgabe von Kühlfluid über die Auslasseinrichtung beeinträchtigt oder verändert wird. Somit erlaubt die Ausführungsform, dass die jeweils selektiv aktivierte oder in Benutzung
befindliche Gruppe von Auslasseinrichtungen jeweils optimal im Bezug auf das jeweils zu kühlende Profil oder Formteil ausgerichtet wird oder ausgerichtet werden kann, indem über die Antriebseinrichtung eine Verstellung oder Rotation des Verteilerrohrs erfolgt. Die Ausgestaltung der Zuflussöffnung und auch die entsprechende Verbindung oder Anbindung an die Kühlfluidzuleitung und deren angrenzenden Endabschnitt kann dabei unterschiedlich ausfallen. Beispielsweise kann die Zuflussöffnung des jeweiligen Teilvolumens des Verteilerrohrs in Umfangsrichtung ausgebildet sein und in einem Mantelabschnitt oder einer Mantelfläche eines Verteilerrohrs ausgebildet sein. Alternativ kann die Zuflussöffnung des jeweiligen Teilvolumens auch auf einer Stirnseite oder einem stirnseitigen Ende des Verteilerrohrs ausgebildet sein. Dabei ist die Zuflussöffnung, bevorzugt deren Form oder Querschnitt, jeweils abhängig von ihrer Anordnung und Ausbildung dann gerade so auszuführen, dass über einen bestimmten Winkelbereich, unabhängig von der jeweiligen Stellposition oder Rotationsposition des Verteilerrohrs, eine unverändert große Durchtrittsfläche oder Zuflussfläche gebildet wird. Dies kann für die oben genannten Positionen beispielsweise durch eine Art Langloch oder durch eine Art Ringsegment erreicht werden. Ab einer gewissen Grenzposition oder Grenzstellung der Zuflussöffnung gegenüber der Kühlfluidzuleitung wird der aktive Querschnitt oder die wirksame Durchtrittsfläche zwischen Kühlfluidzuleitung und dessen Endabschnitt einerseits und der Zuflussöffnung des jeweiligen Teilvolumens andererseits kontinuierlich verringert, indem nur noch ein Teil des Endabschnitts der Kühlfluidzuleitung eine entsprechend gegenüberliegende Öffnung auf Seiten der Zuflussöffnung antrifft oder gegenübersteht. Diese Stellpositionen können, sofern die daraus resultierende Ausrichtung der Auslasseinrichtungen im Bezug auf das zu kühlende Profil oder Formteil noch sinnvoll oder gewünscht ist, gezielt dazu genutzt werden, um den Durchfluss durch das Teilvolumen und damit auch durch die Auslasseinrichtungen zu verringern oder zu steuern.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Kühlstrangs kann vorgesehen sein, dass das Verteilerrohr ein Strangpressprofil, bevorzugt aus Aluminium, umfasst. Das Ausbilden des Verteilerrohrs unter Verwendung eines Strangpressprofils erlaubt in vorteilhafter Weise das Ausbilden von zwei und mehr Teilvolumen im Inneren eines gemeinsamen Verteilerrohrs. Außerdem können bei einem Strangpressprofil, wie nachfolgend noch eingehender dargelegt werden wird, bereits entsprechende Maßnahmen, beispielsweise Bereiche mit vergrößerter Wandstärke, realisiert werden, um eine sichere und zuverlässige Aufnahme und Befestigung der individuellen Auslasseinrichtungen zu gewährleisten. Die möglicherweise vorzusehenden Zuflussöffnungen können, sofern diese auf einer Umfangsoberfläche oder Außen- oder Manteloberfläche angeordnet sind, beispielsweise dadurch realisiert werden, dass ein Abschnitt, bevorzugt ein Endabschnitt eines Strangpressprofils, nachträglich zu deren Herstellung bearbeitet, insbesondere spanend bearbeitet, wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Abschnitt des Verteilerrohrs, in dem auf einer Außenoberfläche oder Umfangsoberfläche Zuflussöffnungen ausgebildet sind, durch ein separates Bauteil, beispielsweise einen Ring, realisiert wird, welcher dann mit dem Strangpressprofil verbunden, bevorzugt stoffschlüssig verbunden ist. In diesem Fall ist darauf zu achten, dass die Teil-Volumen weitergeführt werden oder weiterhin voneinander getrennt bleiben.
Weiterhin kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die Ausgabeeinheit eine Dichteinrichtung aufweist, die den Übergang zwischen dem Kühlfluidzufluss und dem Verteilerrohr, bevorzugt den Zuflussöffnungen des Verteilerrohrs, abdichtet. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Dichteinrichtung stationär gegenüber dem Verteilerrohr ausgebildet ist und sich insbesondere nicht mit dem Verteilerrohr durch die Antriebseinrichtung verstellen, insbesondere
rotieren, lässt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Dichteinrichtung so mit dem Verteilerrohr verbunden ist, dass eine statische Anordnung gegenüber dem Verteilerrohr realisiert wird und die Dichteinrichtung dann gegenüber dem Kühlfluidzufluss zusammen mit dem Verteilerrohr verstellt, insbesondere rotiert, werden kann.
Die Dichteinrichtung zwischen dem Verteilerrohr und dem Kühlfluidzufluss, insbesondere einem Endabschnitt der Kühlfluidzuleitung, ermöglicht im besten Falle, dass die Beaufschlagung der Kühlfluidzuleitung mit Kühlfluid, insbesondere unter Druck stehendem Kühlfluid, wie beispielsweise Kühlwasser, während eines Wechsels der unterschiedlichen Gruppen von Auslasseinrichtungen nicht gestoppt oder vermindert werden muss. Weiterhin ermöglicht die Dichteinrichtung auch während einer fluidleitenden Verbindung zwischen der Kühlfluidzuleitung einerseits und dem Verteilerrohr andererseits, insbesondere den Zuflussöffnungen, dass das jeweilige Kühlfluid nur in das Verteilerrohr, insbesondere in die Teilvolumen, gelangt und keine oder zumindest keine nennenswerte Leckage von Kühlfluid am Übergang zwischen der Kühlfluidzuleitung und dem Verteilerrohr stattfindet.
Eine weitere, besonders wünschenswerte Ausgestaltung des Kühlstrangs kann vorsehen, dass das Verteilerrohr in Längsrichtung an einem Ende mit einem Zapfen verschlossen ist, der neben dem Verschluss des Verteilerrohrs auch die Verbindung und/oder Kupplung zur Antriebseinrichtung ausbildet. In diesem Fall kann das Verteilerrohr der Ausgabeeinheit besonders einfach und unter geringem konstruktivem Aufwand ausgebildet werden. Dies gilt dann auch für die gesamte Ausgabeeinheit. Denn beispielsweise ein Strangpressprofil, welches möglicherweise bereits durch einen inneren Zwischensteg oder eine innere Trennung zwei Teilvolumen eines gemeinsamen Verteilerrohrs ausbildet und an einem Ende durch einen einfachen Deckel odereine einfache Kappe
verschlossen ist und damit auch die Teilvolumen endseitig voneinander trennt, kann an einem gegenüberliegenden Ende überden besagten Zapfen verschlossen und mit der Antriebseinrichtung verbunden und/oder gekoppelt werden. Wenn dann noch die Zuflussöffnungen auf einer Außenfläche oder einer Fläche in Umfangsrichtung, beispielsweise einer Mantelfläche des Verteilerrohrs, ausgebildet werden, können die wesentlichen Bestandteile der Ausgabeeinheit, ggf. mit Ausnahme der Dichteinrichtung, bereits durch das Strangpressprofil, den Deckel oder die Kappe sowie den Zapfen bereitgestellt werden, was auch die notwendige Anzahl an Teilen oder Einzelbauteilen zur Bereitstellung der Ausgabeeinheit vorteilhaft reduziert.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Verteilerrohreinen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweist, welcher bevorzugt über einen, insbesondere gekrümmten, Zwischensteg das Rohrvolumen in zwei Teilvolumen unterteilt. Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass die jeweiligen Teilvolumen, pro Längeneinheit in Längsrichtung oder alternativ die beiden Teilquerschnitte, die in jeder Position in Längsrichtung durch den Zwischensteg gebildet werden, unterschiedlich groß ausfallen. Dies kann die Strömungs- und Druckzustände in den Teil-Volumen bevorzugt an die unterschiedlichen Volumenflüsse durch die Auslasseinrichtungen der verschiedenen Gruppen anpassen.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Kühlstrangs sieht vor, dass das Teilvolumen, welches mit der Gruppe von Auslasseinrichtungen in fluidleitender Verbindung steht, die einen größeren maximalen Volumenfluss ermöglichen, größer ist als das Teilvolumen, welches mit der Gruppe von Auslasseinrichtungen in fluidleitender Verbindung steht, die einen kleineren maximalen Volumenfluss ermöglichen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise das zur Verfügung
stehende Teilvolumen an den möglichen oder gewünschten maximalen Volumenfluss durch die Gesamtheit aller Auslasseinrichtungen der jeweiligen Gruppe angepasst werden.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Verteilerrohr auf einer Außen-oder Manteloberfläche in Längsrichtung verlaufende, bevorzugt massiv ausgebildete, Stege aufweist, durch die sich Ausnehmungen zur Aufnahme und/oder Befestigung der Auslasseinrichtungen in das Innere des Verteilerrohrs erstrecken. Die Auslasseinrichtungen, beispielsweise Flachstrahldüsen, können bevorzugt in die besagten Ausnehmungen eingebracht und darüber mit dem Verteilerrohr verbunden werden.
Es ist beispielsweise möglich, dass die Auslasseinrichtungen über entsprechende Gewinde eingeschraubt werden. Die Auslasseinrichtungen können alternativ auch eingeklebt oder an/in den Ausnehmungen angeschweißt oder eingeschweißt werden. Auch andere Mechanismen zur Aufnahme und Befestigung sind möglich. Um die Aufnahme und/oder Befestigung aber möglichst stabil und langlebig auszuführen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ausnehmungen in einem Bereich des Verteilerrohrs mit einer ausreichenden Wandstärke angeordnet oder ausgebildet sind. Dazu kann besonders vorteilhaft die Ausbildung der in Längsrichtung auf der Außenoberfläche des Verteilerrohrs verlaufenden Stege vorgesehen sein, die dann abschnittsweise oder selektiv in dem Bereich, in dem die Auslasseinrichtungen der jeweiligen Gruppe anzuordnen und/oder zu befestigen sind, lokal die Wandstärke erhöhen oder vergrößern. Die besagten Stege können bevorzugt ebenfalls bereits einstückig mit dem Verteilerrohr und eiterhin bevorzugt in Längsrichtung durchgehend ausgebildet oder realisiert sein, insbesondere wenn das Verteilerrohr als Strangpressprofil, beispielsweise aus Aluminium, hergestellt wird. In diesem Verfahren können, über die Umfangsrichtung verteilt, ohne große Probleme an verschiedenen Stellen Bereiche mit einer
größeren Wandstärke realisiert werden, die sich dann ganz automatisch durch die Ausbildung des Strangpressprofils entlang seiner Längsrichtung über die gesamte Länge der entsprechenden Strangpressprofile erstrecken und somit zur Aufnahme und/oder Befestigung der Auslasseinrichtungen genutzt werden können. In diesem Fall können die Ausnehmungen nachträglich durch spanende Bearbeitung durch die Stege hindurch ausgebildet werden.
Die oben genannte Aufgabe wird auch durch eine Profilkühlvorrichtung zum Kühlen von metallischen Formteilen, bevorzugt aus Aluminium, im Anschluss an einen Verformungs- oder Herstellungsprozess mit einer Transportvorrichtung zum Transport der Formteile entlang einer Transportstrecke gelöst, bei der die Profilkühlvorrichtung zumindest einen Kühlstrang gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen aufweist. Bezüglich der Wirkungen, Vorteile und Merkmale soll auch auf die vorangehende Beschreibung hinsichtlich der Einzelheiten des zumindest einen Kühlstrangs verwiesen werden. Bevorzugt sind zwei oder mehr Kühlstränge der Profilkühlvorrichtung gemäß der vorangehenden Offenbarung ausgestaltet. Besonders bevorzugt sind alle Kühlstränge gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass sich die Transportvorrichtung, insbesondere die Transportstrecke der Transportvorrichtung, parallel zur Längsrichtung der Verteilerrohre der Kühlstränge erstreckt. Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Auslasseinrichtungen der jeweiligen Gruppen so ausgebildet und angeordnet sind, dass ein Kühlfluidaustrag erreicht wird, der im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Verteilerrohre sowie senkrecht zur Längsrichtung der Transportstrecke erfolgt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von lediglich schematischen, beispielhaften, Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnungen erläutert werden. Darin zeigen: Fig. 1: eine erste Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen
Kühlstrang gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2: ein vergrößerter Ausschnitt des erfindungsgemäßen Kühlstrangs gemäß Fig. 1;
Fig. 3: einen Querschnitt eines beispielhaften Verteilerrohrs zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Kühlstrang;
Fig. 4 a, b: Schnittdarstellungen eines erfindungsgemäßen Kühlstrangs quer zur Längsrichtung auf der Höhe von Zuflussöffnungen;
Fig. 5: beispielhafter Verteilerrohr-Rohling zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Kühlstrang; Fig. 6: erfindungsgemäße Profilkühlvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kühlstrang 1 in einem Längsschnitt oder einem Schnitt entlang der Längsrichtung L. Der Kühlstrang umfasst eine Kühlfluidzuleitung 2, eine Ausgabeeinheit 3 und eine
Antriebseinrichtung 24, die mit der Ausgabeeinheit 3 so verbunden ist, dass eine Rotation eines Verteilerrohrs 4 um die Längsrichtung ermöglicht wird. Die Ausgabeeinheit 3, insbesondere das Verteilerrohr 4, weist Auslasseinrichtungen 5a, 5b, auf, die als Flachstrahldüsen ausgebildet sind. Die Auslasseinrichtungen 5a und 5b sind in Längsrichtung L voneinander beabstandet hintereinander angeordnet. Die
Auslasseinrichtungen 5a unterscheiden sich von den Auslasseinrichtungen 5b dadurch, dass ein unterschiedlicher maximaler Volumendurchfluss durch die Auslasseinrichtungen realisiert werden kann. Dies wird im Wesentlichen über die Auslassöffnungen, bevorzugt deren Querschnitte, der Auslasseinrichtungen 5a, 5b gesteuert. Die Auslasseinrichtungen 5a bilden eine Gruppe 6 von Auslasseinrichtungen 5a. Die Auslasseinrichtungen 5b bilden eine Gruppe 7 von Auslasseinrichtungen 5b. Die Auslasseinrichtungen 5a der Gruppe 6 und die Auslasseinrichtungen 5b der Gruppe 7 sind voneinander beabstandet und im Beispiel der Fig. 1 sogar gegenüberliegend in Umfangsrichtung des Verteilerrohrs 4 auf diesem oder an/in diesem angeordnet.
Das Verteilerrohr 4 wird über seine gesamte Länge in Längsrichtung L durch einen Zwischensteg 8 in zwei separate Teilvolumen 9 und 10 unterteilt. Die Teilvolumen 9 und 10 werden auch dadurch voneinander getrennt, dass das Verteilerrohr 4 an beiden Enden 41 in Längsrichtung L verschlossen ist. Die Teilvolumen 9, 10 stehen jeweils für sich genommen fluidleitend in Verbindung mit jeweils einer Gruppe 6, 7 der
Auslasseinrichtungen 5a, 5b. Beispielsweise ist die Gruppe 7 der Auslasseinrichtungen 5b mit dem Teilvolumen 9 fluidleitend verbunden. Die Auslasseinrichtungen 5a der Gruppe 6 sind über das Teilvolumen 10 miteinander und mit dem Teilvolumen 10 fluidleitend verbunden.
Das jeweilige Teilvolumen 9, 10 weist wiederum eine Zuflussöffnung 11a, 11 b auf. Im Beispiel der Fig. 1 sind die Zuflussöffnungen 11a, 11 b ebenfalls im Wesentlichen gegenüberliegend zueinander und damit in Umfangsrichtung voneinander beabstandet auf einer Außenfläche oder Mantelfläche 12 des Verteilerrohrs ausgebildet und ermöglichen einen Zufluss von Kühlfluid in das jeweilige Teilvolumen 9, 10. Im Beispiel der Fig. 1 sind ferner Klemmringe 13 sowie Lagereinrichtungen 14a, 14b dargestellt, die die Befestigung und Lagerung des Verteilerrohrs 4 sicherstellen.
Eine zusätzliche Funktion kommt der Lagerstelle 14a zu, da diese neben einer Lagerung auch eine Gehäuse- und/oder Dichtungsfunktion ausübt. Denn ein Endabschnitt 15 der Kühlfluidzuleitung 2 wird in die Lagerstelle 14a eingeführt oder überführt. Dort kann der Endabschnitt 15 der Kühlfluidzuleitung 2 je nach Rotationszustand oder Rotationsposition des Verteilerrohrs 4, bewerkstelligt über die Antriebseinrichtung 24 und den mit dem Verteilerrohr 4 an einem Ende 41 verbundenen Zapfen 16, über die Zuflussöffnungen 11a, 11 b einen Kühlfluidfluss in eines der abgeschlossenen Teilvolumen 9, 10 und damit ein Ausbringen oder Austragen von Kühlfluid über jeweils eine Gruppe 6, 7 von Auslasseinrichtungen 5a, 5b ermöglichen oder aber, für den Fall, dass die Rotationsposition oder die Rotationsstellung des Verteilerrohrs 4 keinen Übergang von Kühlfluid aus dem Endabschnitt 15 der Kühlfluidzuleitung 2 in das Verteilerrohr 4 zulässt, eine Ausgabe von Kühlfluid über die Auslasseinrichtungen 5a, 5b unterbinden.
In der Konfiguration des Kühlstrangs 1 gemäß der Fig. 1 kann über die Fluidzuleitung 2 im Endabschnitt 15 Kühlfluid, bevorzugt Wasser, in die Zuflussöffnung 11b des Teilvolumens 9 strömen und kann über die Auslasseinrichtungen 5b, insbesondere die Flachstrahldüsen, wieder abgegeben werden, um ein in der Fig. 1 nicht dargestelltes, zu kühlendes Formteil oder zu kühlendes Profil, bevorzugt aus Aluminium, zu kühlen. Die Fig. 1 zeigt ferner Entlüftungs- bzw. Entwässerungsstutzen 17, die jeweils einem Teilvolumen 9, 10 zugeordnet sind und verschließbar sind. Durch diese Entlüftungs- / Entwässerungsstutzen kann alternativ zu den Auslasseinrichtungen 5a, 5b ein Zugang zu den Teilvolumen 9, 10 geschaffen werden.
Die Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des erfindungsgemäßen Kühlstrangs 1. Insbesondere zeigt die Fig. 2 die Merkmale und
Gegenstände an und im Umfeld eines einseitigen Endes 41 ,18 des Verteilerrohrs 4. In der Vergrößerung ist noch deutlicher zu erkennen und anhand des Fluidpfad-Pfeils 19 nachzuvollziehen, wie in der Rotationsposition des Verteilerrohrs 4 Kühlfluid, insbesondere Wasser, durch die Kühlfluidzuleitung 2 und deren Endabschnitt 15 über die Zuflussöffnung 11 b in das Teilvolumen 9 gelangen kann und von dort über die Auslasseinrichtungen 5b wieder austreten kann, um eine Kühlungswirkung auf oder in einem Formteil oder Profil zu erzeugen. Weiter ist nochmals erkennbar, dass an dem Ende 18 das Verteilerrohr 4 durch den Zapfen einerseits stirnseitig abgeschlossen und damit auch die Teilvolumen 9, 10 voneinander getrennt werden, der Zapfen jedoch gleichzeitig die Verbindung und/oder Kopplung des Verteilerrohrs 4 mit der Antriebseinrichtung 24 herstellt, indem ein Ende 19 des Zapfen 16 in einen Antriebsausgang 20 der Antriebseinrichtung 24 eingreift oder eingekoppelt ist.
Weiterhin sind in der Vergrößerung der Fig. 2 die Ausnehmungen 21 im Verteilerrohr 4 erkennbar, in die die Auslasseinrichtungen 5a, 5b eingebracht oder aufgenommen und/oder darin befestigt sind. Die Vergrößerung der Fig. 2 deutet auch eine Dichteinrichtung 22 an, die zwischen der Lagerstelle 14a und dem Verteilerrohr 4 ausgebildet ist und dafür sorgt, dass im besten Fall unabhängig von der Dreh- oder Rotationsposition des Verteilerrohrs gegenüber der Fluidzuleitung 2 und/oder der Lagerstelle 14a kein Kühlfluid oder nur unwesentliche Mengen oder Volumen von Kühlfluid aus der Fluidzuleitung 2 und/oder der Lagerstelle 14a austreten. Die Lagerstelle 14a kann zu diesem Zweck eine gehäuseartige Struktur aufweisen.
Die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein beispielhaftes Verteilerrohr 4 zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Kühlstrang. Einerseits ist erkennbar, dass das Verteilerrohr 4 eine gemeinsame oder
ununterbrochene Außenoberfläche oder Mantelfläche 12 aufweist und dass durch einen in Querschnittsrichtung gekrümmt verlaufenden, sich in Längsrichtung L erstreckenden Zwischensteg 8 das Innere des Verteilerrohrs 4 in zwei Teilvolumen 9, 10 unterteilt wird. Weiter ist erkennbar, dass auf der gemeinsamen Außenoberfläche oder Mantelfläche 12 des Verteilerrohrs 4 in zwei, gegenüberliegenden, Bereichen 23, 25 in Längsrichtung verlaufende Stege 26, 27 ausgebildet sind. Das Verteilerrohr oder der Querschnitt des Verteilerrohrs 4, wie in der Fig. 3 dargestellt, kann vollständig und ohne wesentliche Überarbeitung oder Nachbearbeitung endlos und einstückig im Rahmen eines Strangpressvorgangs, beispielsweise aus Aluminium, gefertigt werden.
Der Zwischensteg 8 dient hauptsächlich zur Erschaffung oder Ausbildung der Teilvolumen 9, 10. Die Stege 26, 27 verdicken oder verbreitern die Wandstärke des Verteilerrohrs 4 selektiv in den Bereichen 23, 25, in denen in Längsrichtung nebeneinander und voneinander beabstandet die Auslasseinrichtungen 5a, 5b in die dazugehörigen Ausnehmungen 21 eingebracht werden. Der in der Fig. 3 gezeigte Schnitt ist in Längsrichtung L jenseits der Ausnehmungen 21 und/oder Auslasseinrichtungen 5a, 5b gelegen, sodass in den Stegen 26 und 27 die Ausnehmungen 21 sowie die Auslasseinrichtungen 5a, 5b nicht dargestellt sind.
Die Fig. 4a und 4b zeigen Schnitte durch einen erfindungsgemäßen Kühlstrang mit Blick in Längsrichtung L auf der Höhe der Lagerstelle 14a sowie des Endabschnitts 15 der Kühlfluidzuleitung 2. In dem Schnitt sind die Zuflussöffnungen 11a, 11 b zu erkennen. In der Darstellung der Fig. 4a ist zu erkennen, dass der Querschnitt 28 des Endabschnitts 15 der Kühlfluidzuleitung 2 kleiner ist als der Querschnitt 29 der Zuflussöffnung 11 b, die sich über den eingezeichneten Winkel a erstreckt. Dementsprechend kann das Verteilerrohr 4 über einen gewissen Winkelbereich, im Beispiel der Fig. 4a über einen Winkelbereich von 20°,
nach beiden Richtungen rotiert werden, ohne dass die wirksame Querschnittsfläche oder die wirksame Durchtrittsfläche zwischen Zuflussöffnung 11 b einerseits und Endabschnitt 15 der Kühlfluidzuleitung 2 andererseits variiert, insbesondere verringert wird.
Gleiches gilt für die Zuflussöffnung 11a, die sich entsprechend über den ebenfalls eingezeichneten Gegenwinkel ß erstreckt und deren Querschnitt damit ebenfalls größer ausfällt als der Querschnitt des angrenzenden Endabschnitts 15 der Kühlfluidzuleitung 2. Dementsprechend zeigt auch die Fig. 4b einen maximal in die Gegenrichtung verschwenden oder rotierten Zustand des Verteilerrohrs 4, der gerade noch eine nicht beschränkte oder nicht herabgesetzte Durchtrittsöffnung zur Einbringung von Kühlfluid in das Teilvolumen 9 ermöglicht. Durch eine Dichteinrichtung 22 zwischen dem Verteilerrohr 4 und der Lagerstelle 14a sowie dem Endabschnitt 15 kann dabei sichergestellt werden, dass Kühlfluid nur über die jeweils geöffnete oder abhängig von der Rotationsposition des Verteilerrohrs 4 in fluidleitender Verbindung mit dem Endabschnitt 15 stehende Zuflussöffnung 11 b gelangt und gerade nicht in eine Zuflussöffnung 11a gelangt, die einem anderen Teilvolumen und/oder einer anderen Gruppe von Auslasseinrichtungen 5a, 5b zugeordnet ist.
Fig. 5 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Verteilerrohrs in einer perspektivischen Darstellung. Dabei sind in Ergänzung der Fig. 3 neben den Stegen 26, 27 und den darin vorgesehenen Ausnehmungen 21 zur Befestigung und Aufnahme von Auslasseinrichtungen sowie dem gekrümmten Zwischensteg 8 zur Abtrennung der Teilvolumen 9, 10 auch die zwei Zuflussöffnungen 11a, 11 b zu entnehmen, über die eine fluidleitende Verbindung mit einer Kühlfluidzuleitung, abhängig von der Rotationsposition des Verteilerrohrs 4, hergestellt oder unterbunden werden kann. Das in der Fig. 5 dargestellte Verteilerrohr oder Rohling eines Verteilerrohrs kann beispielsweise einstückig ausgebildet sein. Die
Bereiche zur Ausbildung der Zuflussöffnungen 11a, 11 b können beispielsweise nachträglich durch eine spanende und/oder abtragende Bearbeitung in ein abgelängtes Endlosprofil eingearbeitet werden, so dass eine einstückige Ausbildung erfolgt. Alternativ kann auch das Verteilerrohr 4 durch zwei Einzelteile gebildet werden, die dann im Bereich des Übergangs 28 der unterschiedlichen Querschnitte miteinander verbunden werden.
Die Ausnehmungen 21 können zum Einschrauben, Einkleben, Einschweißen/Anschweißen oder sonstigen Verbinden oder Befestigen von nicht dargestellten Auslasseinrichtungen 5a, 5b geeignet sein.
Die Fig. 6 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Profilkühlvorrichtung 29 zum Kühlen von metallischen Formteilen, bevorzugt aus Aluminium, im Anschluss an einen Verformungs- oder Fierstellungsprozess. Die Profilkühlvorrichtung 29 weist eine Transportvorrichtung 30 zum Transportieren der Formteile entlang einer Transportstrecke S auf, die sich im Beispiel der Fig. 6 senkrecht zur Zeichenebene erstreckt. Die Profilkühlvorrichtung 29 umfasst ferner insgesamt elf Kühlstränge 1 , die im Beispiel der Fig. 6 allesamt gemäß einer der Ausführungsformen der Fig. 1 bis 5 ausgeführt sein können. Die Darstellung mit elf Kühlsträngen 1 in der Fig. 6 ist rein beispielhafter Natur. Es kann grundsätzlich jede Anzahl (N>1 ) von erfindungsgemäßen Kühlsträngen in einer erfindungsgemäßen Profilkühlvorrichtung zum Einsatz kommen. Dabei müssen auch nicht alle Kühlstränge 1 ein erfindungsgemäß ausgestaltet sein. Es reicht, wenn ein Teil der Kühlstränge, wenigstens ein Kühlstrang 1 eine erfindungsgemäße Ausbildung aufweist.
Die Schnittdarstellung der Fig. 6 ist auf der Flöhe der Verteilerrohre 4 erzeugt, sodass die Lagerstellen 14a, 14b, die Kühlfluidzuleitungen 2 sowie
die Antriebseinrichtungen 24 nicht dargestellt sind. Es ist jedoch erkennbar, dass über die Antriebseinrichtungen 24 die jeweiligen Auslasseinrichtungen 5a, 5b auf das Formteil oder Profil optimal abgestimmt ausgerichtet werden können. Weiterhin ist erkennbar, dass jeweils durch die Auswahl einer Gruppe 6, 7 von Auslasseinrichtungen 5a, 5b pro Kühlstrang 1 über die Rotation der Ausgabeeinheiten oder Verteilerrohre 4 die pro Auslasseinrichtung und damit auch pro Kühlstrang ausgegebene Menge oder austretendes Volumen an Kühlfluid pro Zeiteinheit durch die selektive Wahl einer der Gruppen 6, 7 variiert werden kann. Damit entsteht im besten Fall pro Kühlstrang 1 und damit insgesamt elfmal die Möglichkeit zwischen einem Kühlstrang mit einem größeren oder einem kleineren Volumen oder Volumenfluss an Kühlfluid zu wählen, sodass auch die Kühlleistung lokal wie auch global an das jeweilige Formteil oder das jeweilige Profil angepasst und entsprechend optimiert werden kann.
So kann beim Transport der Formteile auf der Transportvorrichtung 30 entlang der Transportstrecke S ein optimales Kühlen der Formteile oder Profile ermöglicht werden, welches der Formstabilität der Profile oder Formteile Rechnung trägt und gleichzeitig ein möglichst zügiges oder schnelles Abkühlen ermöglicht.
Bezugszeichen
1 Kühlstrang
2 Kühlfluidzuleitung
3 Ausgabeeinheit
4 Verteilerrohr
5a/b Auslasseinrichtungen
6 Gruppe von Auslasseinrichtungen 5a
7 Gruppe von Auslasseinrichtungen 5b
8 Zwischensteg
9 Teilvolumen
10 Teilvolumen
11 a/b Zuflussöffnungen
12 Außenfläche/Mantelfläche
13 Klemmringe
14a/b Lagereinrichtungen bzw. Lagerstellen
15 Endabschnitt der Kühlfluidzuleitung 2
16 Zapfen
17 Entlüftungs- bzw. Entwässerungsstutzen
18 einseitiges Ende des Verteilerrohrs 4
19 Ende des Zapfens 16
20 Antriebsausgang
21 Ausnehmungen
22 Dichteinrichtung
23 Bereich
24 Antriebseinrichtung
25 Bereich
26 Steg
27 Steg
28 Querschnitt des Endabschnitts 15
29 Querschnitt der Zuflussöffnung 11 b
30 Transportvorrichtung
31 Profilkühlvorrichtung
32 Übergang
33 Fluidpfad-Pfeil a Winkel ß Gegenwinkel
L Längsrichtung
S Transportstrecke
Claims
1. Kühlstrang (1) für eine Profilkühlvorrichtung (31), mit einer Kühlfluidzuleitung (2), insbesondere Wasserzuleitung und einer
Ausgabeeinheit (3), wobei die Ausgabeeieinheit (3) fluidleitend mit der Kühlfluidzuleitung (2) verbunden ist und ein, bevorzugt der Verbindung zur Kühlfluidzuleitung (2) gegenüberliegendes verschlossenes Ende aufweisendes, Verteilerrohr (4) umfasst, wobei das Verteilerrohr (4) entlang einer Längsrichtung (L) eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Auslasseinrichtungen, (5a, 5b) bevorzugt Flachstrahldüsen, aufweist, mit denen ein Kühlfluid (01) aus dem Verteilerrohr (4) in Richtung eines zu kühlenden Profils ausgebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerrohr (4) zwei Gruppen (6, 7) von
Auslasseinrichtungen (5a, 5b) umfasst, bei denen sich ein maximaler Volumenstrom durch die Auslasseinrichtung (5a) der ersten Gruppe
(6) von dem maximalen Volumenstrom durch die Auslasseinrichtung (5b) der zweiten Gruppe (7), insbesondere verursacht durch unterschiedliche Auslassöffnungen, unterscheidet, wobei die Auslasseinrichtungen (5a, 5b) der jeweiligen Gruppe (6, 7) in Längsrichtung (I) hintereinander angeordnet sind und die beiden
Gruppen (6, 7) in Umfangsrichtung, voneinander beanstandet, bevorzugt gegenüberliegend, angeordnet sind und wobei der Kühlstrang (1) eine Antriebseinrichtung (24) umfasst, die derart mit der Ausgabeeinheit (3) verbunden ist, dass eine Rotation des Verteilerrohrs (4) um die Längsrichtung (L) ermöglicht wird und
Ausgabeeinheit (3) derart ausgestaltet sind, dass eine exklusive
Aktivierung jeweils einer Gruppe (6, 7) von Auslasseinrichtungen (5a, 5b) erreicht wird.
2. Kühlstrang nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerrohr (4) zwei voneinander getrennte Teil-Volumen (9, 10) begrenzt, die jeweils mit den Auslasseinrichtungen (5a, 5b) einer Gruppe (6, 7) fluidleitend verbunden sind und jeweils eine Zuflussöffnung (11a, 11b) umfassen, welche abhängig von der Stellposition des Verteilerrohrs (04) eine fluidleitende Verbindung mit der Kühlfluidzuleitung (02) hersteilen oder unterbinden.
3. Kühlstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zuflussöffnung (11a, 11b) einen größeren
Querschnitt (28, 29) aufweist als ein angrenzender Endabschnitt der Kühlfluidzuleitung (02), so dass über einen bestimmten Winkelbereich, bevorzugt zwischen 10° und 40°, besonders bevorzugt zwischen 15° und 25°, unabhängig von der Stellposition des Verteilerrohrs (04) ein maximaler Volumenfluss von der
Kühlfluidzuleitung (02) in das an die Zuflussöffnung (11a, 11b) angrenzende Teil-Volumen (9, 10) stattfinden kann.
4. Kühlstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerrohr (4) ein Strangpressprofil, bevorzugt aus Aluminium, umfasst.
5. Kühlstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass das die Ausgabeeinheit (3) eine Dichteinrichtung (22) aufweist, die den Übergang zwischen der Kühlfluidzuleitung (2) und dem Verteilerrohr (4), bevorzugt den Zuflussöffnungen (11a, 11b) abdichtet.
6. Kühlstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerrohr (4) in Längsrichtung an einem Ende (41, 18) mit einem Zapfen (16) verschlossen ist, der neben dem Verschluss des Verteilerrohrs (4) auch die Verbindung und/oder Kopplung zur
Antriebseinrichtung (24) ausbildet.
7. Kühlstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerrohr (4) einen im Wesentlichen kreisrunden
Querschnitt (28, 29) aufweist, welcher bevorzugt über einen, insbesondere gekrümmten, Zwischensteg (8) das Rohrvolumen in Teil-Volumen (9, 10) unterteilt.
8. Kühlstrang nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil-Volumen (9, 10) welches mit der Gruppe (6, 07) von Auslasseinrichtungen (5a, 5b) in fluidleitender Verbindung steht, die einen größeren maximalen Volumenfluss ermöglichen, größer ist als das Teil-Volumen (9, 10), welches mit der Gruppe (6, 7) von
Auslasseinrichtungen (5a, 5b) in fluidleitender Verbindung steht, die einen kleineren maximalen Volumenfluss ermöglichen.
9. Kühlstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass das Verteilerrohr (4) auf einer Außenoberfläche in Längsrichtung verlaufende Stege (26, 27) aufweist, durch die sich Ausnehmungen (21) zur Aufnahme und/oder Befestigung der Auslasseinrichtungen (5a, 5b) ins Innere des Verteilerrohrs (4) erstrecken.
10. Profilkühlvorrichtung (31) zum Kühlen von metallischen Formteilen, bevorzugt aus Aluminium, im Anschluss an einen Verformungs- oder Herstellungsprozess mit ein einer Transportvorrichtung (30) zum Transport der Formteile entlang einer Transportstrecke (S), gekennzeichnet durch wenigstens einen Kühlstrang (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
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