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Verfahren zur Verkupferung der Innenseite von nahtlosen oder geschweissten Stahlrohren.
Es sind bereits Verfahren zum Verkupfern stabförmiger Körper bekannt, bei welchen um die Aussenseite des Körpers eine Schraubendrahtwicklung aus Kupfer gewickelt und diese unter langsamer Drehung des Rohres zum Schmelzen gebracht wird, so dass das Material der Sehraubenwicklung auf dem Körper zerfliesst und einen Kupferüberzug bildet. Für die Verkupferung der Innenseite von Rohren ist dieses Verfahren ungeeignet, da eine vollkommen gleichmässige Stärke der Kupferschicht nicht gewährleistet ist und damit Änderungen im Durchflussquerschnitt des Rohres bedingt sind.
Erfindungsgemäss verfährt man nun derart, dass das vor der Beschickung des Ofens an der Innenwand mit einer dicht anliegenden Schraubendrahteinlage aus Kupfer versehene Stahlrohr in Drehung versetzt wird, u. zw. mit einer solchen Geschwindigkeit, dass eine die homogene Verteilung des geschmolzenen Kupferüberzuges bewirkende Schleuderwirkung eintritt.
Die Durchführung des Verfahrens erfolgt in folgender Weise.
Nach Fig. 1 wird in das Stahlrohr a, das verkupfert werden soll, ein schraubenförmig gewickelter Kupferdraht b eingeführt. Dieser Draht von rundem Querschnitt hat einen Aussendurchmesser seiner Windung von der gleichen Grösse wie der Innendurchmesser des Stahlrohres. Er ist schraubenförmig gewickelt, damit er sich auf seiner ganzen Länge innig an die Innenwand des Stahlrohres anlegt und so eine ununterbrochene metallische Berührung mit der Rohrwand herbeiführt. Auf diese Weise wild das Kupfer im Ofen während des Schmelzprozesses so zerfliessen, dass es die ganze Innenwand des Stahlrohres gleichmässig benetzt, weil während der Verflüssigung des Kupfers an jeder Stelle die innige Berührung mit der Stahlrohrwand gewahrt ist.
Das Schweissmittel, welches hauptsächlich aus Borax, in Wasser gelöst, besteht, wird in flüssigem Zustande aufgetragen. Es wird sich auf Grund der Adhäsion in grösserer Menge um die Rundung des Drahtes und insbesondere in den Fugen zwischen Rohrwand und Berührungslinie des Drahtes festsetzen als an den glatten Oberflächen. Dadurch wird das Schweissmittel gerade an die Stelle gebracht, wo es hingehört.
Das so vorbereitete Rohr wird nun in einen Ofen gebracht, welcher die Schmelztemperatur des Kupfers hat und zweckmässig unter reduzierender Atmosphäre steht, um Zunderbildung zu vermeiden. Je nach der Stärke des Kupferdrahtes kann der Kupferniederschlag vergrössert oder verkleinert werden und so eine stärkere oder schwächere Verkupferung erzielen. Die Kupferschicht kann also in ihrer Dicke geregelt werden. Einerseits dadurch, dass man den Draht dicker oder dünner wählt, anderseits aber auch dadurch, dass man die Schraubenwindungen des Drahtes enger oder weiter legt. Wird ein äusserst sparsamer oder dünner Kupferüberzug gewünscht, so befördert man das Stahlrohr in Richtung einer schiefen Ebene durch den Ofen.
Der Kupferdraht verflüssigt und zerfliesst, so dass die ganze Wand des Stahlrohres gleichmässig benetzt wird und in innige metallische Berührung mit dem Kupfer tritt. An Kupfer bleibt nur soviel auf der Wand haften, als es der Adhäsion der Metalle entspricht. Das überflüssige Material fliesst infolge der Schräglage des Rohres nach abwärts ab und läuft am unteren Ende desselben ab.
Erfindungsgemäss wird nun dem Rohr im Schmelzofen während des Schmelzvorganges eine drehende Bewegung um seine Längsachse erteilt.
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des Rohres erzielt wird, hat also den Vorteil, dass der Fluss des Kupfers an der Rohrwand gleichmässiger vor sich geht und dass der Überzug ein dichterer wird. Insbesondere wird durch die Drehbewegung verhütet, dass das überflüssige geschmolzene Kupfer sich in der Schräglage des Rohres am unteren Ende ansetzt und einen stärkeren Überzug ergibt.
Das fertiggestellte verkupferte Rohr kann nachträglich wiederum auf einen kleineren Durchmesser nachgezogen werden.
Das Stahlrohr A (Fig. 3), das in mehreren Lagen nebeneinander gelegt werden kann, wird in schläger Lage durch die Muffel B des Heizofens C geschoben, in welchem es verkupfert werden soll.
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vorzuziehen. In das Innere des Rohres ist eine Kupferdrahtschraube eingeführt. Das Rohr A wird in eine Drehbewegung versetzt, die ihm von dem Motor D erteilt wird. Dieser ist auf dem Support F befestigt, der'durch eine von dem Motor E angetriebene Leitspindel G seinen Vorsehub erhält. Er schiebt das Rohr unter mechanischer Berücksichtigung seiner Schräglage mit einer Geschwindigkeit durch den Ofen, welche der Zeit entspricht, die nötig ist, um das Kupfer einwandfrei zum Schmelzen zu bringen. Beim Ausgang aus dem Schmelzofen nimmt eine Führung das verkupferte Rohr auf und führt es weiter.
In der Wahl des Durchmessers der Kupferdrahtschraube und der Zahl ihrer Windungen hat man. ein Mittel, um die für den einwandfreien Kupferüberzug benötigte Kupfermenge sehr genau zu bestimmen. Der Vorschub und die Drehbewegung des Stahlrohres kann statt nach der Arbeitsweise einer Drehbank auch auf beliebige andere Weise erfolgen. So kann man ganze Lagen von Rohren über Walzen laufen lassen, die teils die Vorschub-, teils die Drehbewegung hervorbringen.
Das Verfahren kann in der Weise noch weiter ausgebildet werden, dass auf den Kupferüberzug ein weiterer Metallüberzug in gleicher Weise wie der Kupferüberzug aufgebracht wird. Dieser Überzug besteht aber aus einem Metall, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Kupfer besitzt, wie Tombak oder Messing. Dies ist notwendig, damit beim Aufschmelzen dieses Metalls der bereits vorhandene Kupferüberzug nicht wieder aufgeschmolzen wird. Das Messing wird also wiederum in Schraubel1form gebracht, und diese Schraube wird in das Innere des verkupferten Stahlrohres eingeführt, so dass sich die Schraube an die verkupferte Innenwand gut anschliessend anlegt. Beim Schmelzvorgang findet die Zuführung eines entsprechenden Schweissmittels, wie Borax in Verbindung mit Borsäure, statt und dadurch entsteht der besondere Überzug aus dem genannten Metall.
Es ist so gewissermassen ein Rohr aus Trimetall entstanden, das in der Hauptsache aus Stahl besteht, mit einem Kupferüberzug, auf dem ein zweiter aus Messing gelagert ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verkupferung der Innenseite von nahtlosen oder geschweissten Stahlrohren innerhalb eines Schmelzofen mit reduzierender Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, dass das vor der Besehickung des Ofens an der Innenwand mit einer dicht anliegenden Schraubendrahteinlage aus Kupfer versehene Stahlrohr in Drehung versetzt wird, u. zw. mit einer solchen Geschwindigkeit, dass eine die homogene Verteilung des geschmolzenen Kupferüberzuges bewirkende Schleuderwirkung eintritt.