СИСТЕМА, ИЗДЕЛИЕ И СПОСОБ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ КОНТАКТНОЙ ТРУБКИ К ВАЛУ УСТАНОВКИ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ОТЖИГА ПРОВОЛОКИ С КОНТАКТНЫМ НАГРЕВОМ Российский патент 2014 года по МПК H05B3/06 C21D9/62 

Изобретение касается системы, изделия и способа для крепления контактной трубки к валу установки для непрерывного отжига проволоки с контактным нагревом. Установки для непрерывного отжига проволоки с контактным нагревом необходимы при производстве проволоки.

При волочении проволоки изготовленная, например, в валках грубая проволока протягивается через сужающееся отверстие волоки или волочильного камня. При этом проволока становится длиннее и тоньше. От ступени к ступени проволоку многократно протягивают через имеющие все меньший размер отверстия, пока она, наконец, не будет иметь желаемый размер, в случае проволоки с круглым поперечным сечением - желаемый диаметр.

В промышленном производстве проволока c так называемого волочильного барабана протягивается через волочильный камень. При каждой протяжке - при сохраняющихся объемах - проволока становится тоньше и длиннее. Так как материал проволоки во время волочения упрочняется, начиная с предельного значения, существует опасность разрыва. Поэтому степень волочения ограничена. Часто только после термообработки проволока может подвергаться дальнейшему волочению. Для термообработки проволоки применяются так называемые установки для непрерывного отжига проволоки. Отличают так называемые установки для отжига с индукционным нагревом от так называемых установок для отжига с контактным нагревом.

При электрическом непрерывном отжиге проволоки с контактным нагревом (кондуктивная) установка для термообработки включена непосредственно после волочильной машины или интегрирована в волочильную машину, так что проволока проходит через нее со скоростью волочения. При отжиге с контактным нагревом используемый для нагрева проволоки электрический ток подводится через так называемые контактные диски или - в частности, в установках для отжига нескольких жил проволоки - через контактные трубки. Контактные трубки для установок для отжига с контактным нагревом относятся к испытывающим сильные нагрузки быстроизнашивающимся частям производства проволоки. При этом качество их поверхности оказывает непосредственное влияние на качество изделий. Поэтому по причинам, обусловленным качеством, их приходится заменять, особенно при окончательном изготовлении тонкой проволоки, часто уже через несколько рабочих часов.

Обычные конструкции для зажима контактных трубок построены таким образом, что контактная трубка зажимается между двумя фланцами, которые затягиваются посредством вала. Такая конструкция раскрыта в заявке DE 3427707 A1. Фланцы должны изготавливаться из материала с как можно более высокой электрической проводимостью, но также как можно более высокой прочностью. При эксплуатации машины и при включенном протекании тока через контактную трубку контактная трубка нагревается и расширяется в соответствии с характерным для данного материала коэффициентом линейного расширения. При этом предварительно натянутый наружный фиксирующий фланец может подвергаться не только упругой, но и пластической деформации и зажим контактной трубки ослабевает.

В основу настоящего изобретения положена задача указать как можно более эффективное и гибкое решение для встраивания контактной трубки в установку для непрерывного отжига проволоки с контактным нагревом. Эта задача решается с помощью системы, изделия или способа по одному из независимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение предлагает систему для крепления контактной трубки на валу установки для непрерывного отжига проволоки с контактным нагревом. На одном конце этого вала расположен центрированный относительно вала фланец, который включает в себя структуры для крепления кольца, предназначенные для центрированного относительно вала крепления кольца к этому фланцу. Это кольцо содержит структуры для крепления трубки, предназначенные для центрированного относительно кольца крепления контактной трубки к этому кольцу, и структуры для крепления фланца, предназначенные для центрированного относительно вала крепления кольца к этому фланцу.

В предлагаемом изобретением способе крепления контактной трубки на валу установки для непрерывного отжига проволоки с контактным нагревом сооружается соответствующая система. Для этого контактная трубка с помощью структур для крепления трубки крепится к кольцу с центрированием относительно кольца. Затем кольцо с помощью структур для крепления кольца и структур для крепления фланца крепится к фланцу с центрированием относительно вала.

Предпочтительные усовершенствования изобретения содержатся в зависимых пунктах формулы изобретения.

Предпочтительно в соответствии с изобретением применяются структуры для крепления трубки, которые выполнены таким образом, что контактная трубка закреплена или может крепиться к кольцу с помощью нескольких ориентированных по существу в осевом направлении винтов.

Предпочтительно в соответствии с изобретением применяются структуры для крепления кольца, которые выполнены таким образом, что кольцо закреплено или может крепиться к фланцу с помощью нескольких по существу ориентированных в осевом направлении винтов. Особенно предпочтительными являются структуры для крепления кольца, которые включают в себя структуры, предназначенные для размещения установочных штифтов и соответствующих гаек, при этом кольцо и/или фланец выполнены таким образом, что установочные штифты после надвигания закрепленной на кольце контактной трубки и после последующего вращения кольца проскакивают в продолговатые отверстия этого кольца.

Ниже более подробно поясняется значение понятий «контактная трубка», «вал фланца», «кольцо», «установка для непрерывного отжига проволоки с контактным нагревом», «центрирование относительно вала», «центрирование относительно кольца», «структуры для крепления кольца», «структуры для крепления трубки», «структуры для крепления фланца», «ориентированные в осевом направлении винты», «осевое вращение», «электрический нагрев», которые используются в контексте описания настоящего изобретения.

Под контактной трубкой в контексте описания настоящего изобретения должен пониматься конструктивный элемент установки для непрерывного отжига проволоки, по меньшей мере, на отдельных участках по существу соответствующий форме прямого круглого цилиндра или боковой поверхности такого круглого цилиндра и имеющий, по меньшей мере, в отдельных местах электрически проводящую поверхность, который служит для подачи или отвода электрического тока в подлежащий нагреву участок проволоки. В установках для отжига нескольких жил проволоки возможно также подключение к источнику тока нескольких жил проволоки с помощью одной контактной трубки.

Вал в смысле описания настоящего изобретения представляет собой по существу имеющую форму стержня, вращаемую вокруг оси вращения часть машины, предназначенную для передачи вращательных движений или моментов вращения на вращающийся элемент машины. Кроме того, вал может также использоваться для передачи тока.

Фланец служит в машиностроении для сборки различных конструктивных узлов предпочтительно с помощью винтов и гаек. Задачей фланца, наряду с позиционированием деталей относительно друг друга, часто является также передача рабочих усилий. Кроме того, фланец может также использоваться для передачи тока. Фланцы машин иногда выполнены в виде проходных отверстий для валов, однако могут быть также выполнены в виде чисто крепежного фланца без проходного отверстия.

Под кольцом в контексте описания настоящего изобретения следует понимать элемент машины, который выполнен так, что он пригоден для соединения элемента машины, имеющего форму трубы, в частности контактной трубки, с фланцем. Итак, кольцо в этом смысле представляет собой элемент машины, выполненный по существу в форме круглого кольца или круглого диска, включающий в себя структуры для крепления, которые предназначены для крепления кольца к элементу машины, выполненному в форме трубы, и для крепления кольца к фланцу. Эти структуры для крепления представляют собой предпочтительно проемы или отверстия, через которые могут быть проведены средства крепления, предпочтительно винты.

Установка для непрерывного отжига проволоки с контактным нагревом (далее также называемая установкой для отжига с контактным нагревом или установкой для непрерывного отжига) представляет собой устройство для термообработки проходящей через установку для отжига с контактным нагревом проволоки с помощью электрического тока, который протекает по проходящей проволоке на отдельных участках, а именно между двумя контактными трубками, и при этом благодаря электрическому сопротивлению и связанным с ним выделением тепла нагревает этот участок проволоки. Установка для отжига с контактным нагревом основана, таким образом, на принципе электрического контактного нагрева.

Первый вращаемый валом элемент машины в смысле описания настоящего изобретения расположен с центрированием относительно вала, представляющего собой второй вращающийся элемент машины или вал, если ось вращения вала совпадает с осью вращения первого элемента машины.

Вращаемый вокруг оси элемент машины соответственно расположен с центрированием относительно вращаемого вокруг оси кольца, если две оси вращения совпадают.

Выражение «структуры для крепления кольца» в контексте описания настоящего изобретения означает структурные признаки элемента машины, которые обеспечивают возможность или способствуют креплению этого элемента машины, например фланца, к кольцу в смысле настоящего изобретения или креплению такого кольца к этому элементу машины. Предпочтительно они представляют собой проемы или отверстия, через которые могут быть проведены средства крепления, предпочтительно винты.

Выражение «структуры для крепления трубки» в контексте описания настоящего изобретения означает структурные признаки элемента машины, например кольца в смысле настоящего изобретения, которые обеспечивают возможность или способствуют креплению этого элемента машины к контактной трубке или креплению такой контактной трубки к этому элементу машины. Предпочтительно они представляют собой проемы или отверстия, через которые могут быть проведены средства крепления, предпочтительно винты.

Выражение «структуры для крепления фланца» в контексте описания настоящего изобретения означает структурные признаки элемента машины, например кольца в смысле настоящего изобретения, которые обеспечивают возможность или способствуют креплению этого элемента машины к фланцу или креплению такого фланца к этому элементу машины. Предпочтительно они представляют собой проемы или отверстия, через которые могут быть проведены средства крепления, предпочтительно винты.

Ось вращения ориентированных в осевом направлении винтов ориентирована по существу параллельно оси вращения элемента машины, на котором расположены или располагаются эти винты.

Осевым вращением элемента машины называется вращение этого элемента машины вокруг своей оси вращения. При этом речь может идти о повороте на любой угол, который может быть меньше 360 градусов, или больше 360 градусов, или многократно превышать 360 градусов.

Электрическим нагревом в смысле настоящего изобретения называется подвод тепла, обеспечиваемый за счет выделения тепла, обусловленного электрическим сопротивлением материала, через который протекает электрический ток.

Ниже изобретение описано более подробно с помощью предпочтительных примеров осуществления и с помощью чертежей, на которых:

фиг.1(a, b) - известная конструкция, предназначенная для встраивания контактной трубки в установку для отжига с контактным нагревом, и

фиг.2(a, b) - один из предпочтительных примеров осуществления предлагаемой изобретением конструкции, предназначенной для встраивания контактной трубки в установку для отжига с контактным нагревом.

В установках для непрерывного отжига проволоки кондуктивным способом ток передается на проволоку через контактные диски, при отжиге нескольких жил проволоки - через контактные трубки. При этом ток передается на контактную трубку через контактные кольца с обратной стороны установки для отжига посредством вала. У установок для отжига нескольких жил проволоки применяются предпочтительно контактные трубки из медных, чисто никелевых или стальных трубок с никелированной поверхностью. Материал контактной трубки должен отличаться высокой электрической проводимостью и высокой стойкостью в отношении износа вследствие абразии и эрозии.

Другими требованиями к конструкции являются:

- высокое качество вращения без радиального биения во избежание вибраций проволоки;

- низкая масса, обеспечивающая возможность реализации как можно более высоких частот вращения;

- возможность легкой замены контактной трубки, так как контактная трубка является быстроизнашивающейся частью.

На фиг.1(a, b) показана известная конструкция, предназначенная для встраивания контактной трубки в установку для отжига с контактным нагревом. У этой конструкции контактная трубка 12 проходит между центрированным посредством вала 14 задним фланцем 13 и центрированной посредством вала передней крышкой 11. При затягивании центрального винта 15, который ввинчивается в вал, передняя крышка деформируется в осевом направлении и зажимает трубку. Деформация передней крышки происходит по определению посредством упора 16 в упругой области материала.

На фиг.2(a, b) показан один из предпочтительных примеров осуществления предлагаемой изобретением конструкции, предназначенной для встраивания контактной трубки в установку для отжига с контактным нагревом. Контактная трубка 21 предпочтительно привинчивается к кольцу 24. Кольцо центрируется на центрированном на валу 26 и закрепленном фланце 25. После надвигания контактной трубки с кольцом на фланец в этом варианте осуществления изобретения контактная трубка с кольцом проворачивается относительно фланца. Этот вид крепления по байонетному принципу при соответствующей конфигурации позволяет осуществлять особенно простой монтаж. Предпочтительно для крепления кольца к фланцу применяются установочные штифты 22 и гайки 23. В этом случае штифты 22 с гайками 23 проскакивают в продолговатые отверстия 27 кольца и фиксируют контактную трубку с кольцом на фланце. При затягивании гаек на закрепленных на фланце установочных штифтах кольцо с контактной трубкой притягивается к фланцу.

Фланец 25 в соответствии с изобретением включает в себя структуры для крепления кольца, которые обеспечивают возможность или способствуют креплению фланца к кольцу или наоборот. Предпочтительно они представляют собой проемы или отверстия, через которые могут быть проведены средства крепления, предпочтительно винты. Вместо винтов и гаек могут также применяться винты с резьбами, которые вводятся в зацепление в снабженные соответствующими резьбами отверстия во фланце 25 или в кольце 24. Другие возможные средства крепления специалист может при необходимости выбрать в зависимости от требований его конкретного случая применения.

Кольцо 24 в общем случае включает в себя структуры для крепления трубки, которые обеспечивают возможность или способствуют креплению кольца к контактной трубке или наоборот. Предпочтительно они представляют собой проемы или отверстия, через которые могут быть проведены средства крепления, предпочтительно винты. Эти винты в этом случае снабжены резьбой и предпочтительно вводятся в зацепление в снабженные соответствующей резьбой отверстия в боковой поверхности контактной трубки 21.

Кольцо 24 включает в себя, кроме того, структуры 27 для крепления фланца, которые обеспечивают возможность или способствуют креплению кольца к фланцу или наоборот. Предпочтительно они представляют собой проемы или отверстия, через которые могут быть проведены средства крепления, предпочтительно винты. Вместо винтов и гаек могут также применяться винты с резьбами, которые вводятся в зацепление в снабженные соответствующими резьбами отверстия во фланце 25 или в кольце 24. Другие возможные средства крепления специалист может при необходимости выбрать в зависимости от требований его конкретного случая применения.

Некоторые примеры осуществления изобретения обладают различными преимуществами по сравнению с существовавшим до сих пор решением:

- линейное расширение контактной трубки вследствие повышения температуры может происходить беспрепятственно и не приводит к возникновению механических нагрузок. Поэтому термически обусловленные деформации конструкции в этих примерах осуществления практически исключены;

- гайки легче затягиваются по сравнению с центральным винтом. Они обладают меньшим моментом затяжки и облегчают сопротивление при затягивании. По этим причинам часто становится возможным выполнение монтажа одним человеком;

- вследствие смещения масс в направлении опоры и вызванного этим эффективного (динамического) уменьшения длины вала происходит повышение критической частоты вращения вала.

Итак, предлагаемая изобретением конструкция отличается в некоторых предпочтительных вариантах осуществления тем, что контактная трубка зажимается только с одной стороны и поэтому линейное расширение от нагрева происходит без негативных последствий. Случаи возникновения дисбаланса вследствие термических деформаций конструктивных элементов в этих вариантах осуществления практически исключены. При правильно выбранном распределении масс получается рычаг меньшей длины. При этом достижимы более высокие допустимые частоты вращения. Также в этих вариантах осуществления обеспечивается качество вращения без радиального биения. Поэтому в соответствии с этими вариантами осуществления изобретения возможно также применение для контактной трубки материалов, которые обладают более высоким коэффициентом расширения, но зато одновременно более высокой электрической проводимостью и малым удельным весом, как, например, алюминий.

Некоторые варианты осуществления изобретения с применением винтов и гаек в качестве средств крепления особенно соответствуют требованию возможности быстрой замены контактной трубки. Кроме того, с одной стороны, существует возможность оставить контактную трубку с одной стороны открытой, как это изображено на фиг.2(a, b). С другой стороны, существует также возможность закрыть контактную трубку крышкой на свободном, не соединенном с валом конце. Правда, эти варианты осуществления предлагаемой изобретением системы выглядели бы в этом случае похожими на изображенное на фиг.1(a, b) известное решение. Но они отличались бы от него тем, что крышка не была бы привернута к валу. С помощью этих - не изображенных на чертежах - вариантов осуществления изобретения можно было бы объединить преимущества этих предлагаемых изобретением вариантов осуществления с показанным на фиг.1(a, b) известным вариантом осуществления.

В системе, предназначенной для крепления контактной трубки (21) к валу (26) установки для непрерывного отжига проволоки с контактным нагревом, на одном конце этого вала расположен центрированный относительно вала фланец (25), который содержит структуры для крепления кольца, предназначенные для центрированного относительно вала крепления кольца (24) к этому фланцу. Это кольцо содержит структуры для крепления трубки, предназначенные для центрированного относительно кольца крепления контактной трубки к этому кольцу, и структуры для крепления фланца, предназначенные для центрированного относительно вала крепления кольца к этому фланцу. В способе крепления контактной трубки к валу установки для непрерывного отжига проволоки с контактным нагревом сооружается соответствующая система. Для этого контактная трубка с помощью структур для крепления трубки крепится к кольцу с центрированием относительно кольца, если это не сделано предварительно. Затем кольцо с помощью структур для крепления кольца и структур для крепления фланца крепится к фланцу с центрированием относительно вала. Изобретение обеспечивает более прочный зажим контактной трубки, уменьшение ее износа и таким образом сокращение частоты замен. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система, предназначенная для крепления контактной трубки (21) к валу (26) установки для непрерывного отжига проволоки с контактным нагревом, причем на одном конце этого вала расположен центрированный относительно вала фланец (25), отличающаяся тем, что этот центрированный относительно вала фланец (25) содержит структуры для крепления кольца, предназначенные для центрированного относительно вала крепления кольца (24) к этому фланцу, причем это кольцо содержит структуры для крепления трубки, предназначенные для центрированного относительно кольца крепления контактной трубки (21) к этому кольцу (24), и структуры (27) для крепления фланца, предназначенные для центрированного относительно вала крепления кольца (24) к этому фланцу (25).

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что центрированный относительно вала фланец расположен только на одном конце вала.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что контактная трубка на свободном, не связанном с валом конце закрыта крышкой, которая не привинчена к валу.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что структуры для крепления трубки выполнены таким образом, что крепление контактной трубки (21) к кольцу (24) обеспечивается с помощью нескольких винтов, ориентированных, по существу, в осевом направлении.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что структуры для крепления кольца выполнены таким образом, что крепление кольца (24) к фланцу (25) обеспечивается с помощью нескольких винтов, ориентированных, по существу, в осевом направлении.

6. Система по п.1 или 5, отличающаяся тем, что структуры для крепления кольца включают в себя структуры для размещения установочных штифтов (22) и соответствующих гаек (23), причем кольцо (24) и/или фланец (25) выполнены таким образом, что установочные штифты (22) после надвигания прикрепленной к кольцу (24) контактной трубки (21) и после последующего вращения кольца проскакивают в продолговатые отверстия этого кольца (24).

7. Способ крепления контактной трубки (21) к валу (26) установки для непрерывного отжига проволоки с контактным нагревом, на одном конце которого расположен центрированный относительно вала фланец (25), который содержит структуры для крепления кольца, предназначенные для центрированного относительно вала крепления кольца (24) к этому фланцу (25), причем это кольцо имеет структуры для крепления трубки, предназначенные для центрированного относительно кольца крепления контактной трубки (21) к этому кольцу, и структуры для крепления фланца, предназначенные для центрированного относительно вала крепления кольца (24) к этому фланцу (25), отличающийся тем, что включает следующие операции:
a) контактную трубку (21) с помощью структур для крепления трубки крепят к кольцу (24) с центрированием относительно кольца;
b) кольцо (24) с помощью структур для крепления кольца и структур для крепления фланца крепят к фланцу (25) с центрированием относительно вала.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что дополнительно включает операцию закрытия контактной трубки на свободном конце, не соединенным с валом, крышкой, которую не привинчивают к валу.

9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что структуры для крепления кольца включают в себя установочные штифты (22) и соответствующие гайки (23), причем установочные штифты (22) после надвигания прикрепленной к кольцу (24) контактной трубки (21) и после последующего осевого вращения кольца (24) проскакивают в продолговатые отверстия этого кольца.

10. Устройство для термообработки проволоки путем электрического нагрева проволоки, содержащее по меньшей мере одну закрепленную на валу (26) контактную трубку (21), которая предназначена для передачи электрического тока на проволоку, причем закрепление контактной трубки (21) на валу (26) обеспечивается способом по п.5 или 6 или с помощью системы по одному из пп.1-4.

11. Кольцо для крепления контактной трубки (21) на валу (26) установки для непрерывного отжига проволоки с контактным нагревом, на одном конце которого расположен центрированный относительно вала фланец (25), отличающееся тем, что оно содержит структуры для крепления трубки, предназначенные для центрированного относительно кольца крепления контактной трубки (21) к этому кольцу, и структуры для крепления фланца, предназначенные для центрированного относительно вала крепления кольца (24) к этому фланцу (25).