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Flachbrenner für die Oberflächenhärtung von Gegenständen aus Eisen und Stahl
Die Erfindung der Oberflächenhärtung mit Gas-Sauerstoff-Brennern für die Herstellung von Gegenständen aus Eisen und Stahl mit harter Oberfläche über einem zähen Kern zwecks Verbesserung des Beschusswiderstandes, der Verschleissfestigkeit, der Schwingungsfestigkeit oder der Gleiteigenschaften hat einen sprunghaften Fortschritt der Technik im Gefolge gehabt.
So vollendet das Verfahren der Oberflächenhärtung mit Gas-Sauerstoff-Brennern an sich ist, so unbefriedigend ist die bisherige Konstruktion der Härtebrenner selbst, die seit ihrer Erfindung wohl grössenmässig fortentwickelt, nicht aber grundsätzlich verbessert worden sind.
Für die Härtung ebener und zylindrischer Flächen nach dem bekannten Linienverfahren oder zylindrischer Flächen nach dem bekannten Mantelverfahren benötigt man Flachbrenner, also Brenner mit geradliniger Unterkante, wobei die Ausdehnung der Flamme der Breite der zu härtenden Fläche entsprechen muss. Mit einem Brenner von bestimmter Länge kann man daher nur ein Werkstück, z. B. ein Blech, von ganz bestimmter Breite oberflächenhärten. Das bedeutet, dass man für die einzelnen Blechbreiten, sobald sie sich um mehr als etwa 5-10 mu : unterscheiden, eigene Härtebrenner anschaffen muss.
Es ist einleuchtend, dass dieser Mangel der Härtebrenner einen schweren Nachteil der sonst ausserordentlich vorteilhaften Flammenhärtung darstellt. Man ist hiedurch nämlich gezwungen, eine fast unübersehbare und nicht abschätzbare Anzahl von Brennern anzuschaffen und auf
Lager zu halten. Dies erschwert schon in normalen Zeiten die Errichtung grösserer Härtereien in stärkstem Masse oder macht eine solche bei vorherrschendem Kupfermangel überhaupt un- möglich. Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, diesem schwerwiegenden Nachteil durch
Konstruktion von Düsenbrennern mit veränderlicher Flammenbreite abzuhelfen, indem die
Anzahl der Düsen geändert wurde. Diese Lösung ist unbefriedigend und nicht allgemein anwendbar.
Es ist weiter vorgeschlagen worden, die Ver- änderung der Flammenbreite durch Gleitschieber am Brennerkopf in Verbindung mit federnden
Begrenzungsstreifen zur Führung des Gas- stromes im Inneren des Brenners zu bewerk- stelligen. Dieser Lösung haften jedoch starke Mängel an, welche die Verwendbarkeit solcher Brenner sehr einschränken oder sogar unmöglich machen. Die federnden Begrenzungsstreifen müssen nämlich zwei Bedingungen erfüllen : Um leicht beweglich zu sein, müssen sie möglichst elastisch, also möglichst dünn sein ; um sich unter dem Einfluss des im Brenner herrschenden Überdruckes, der bis zu etwa 25 atü betragen kann, nicht auszubauchen und unwirksam, ja sogar schädlich zu werden, müssen sie möglichst steif, also möglichst dick sein.
Beide Bedingungen sind miteinander unvereinbar, so dass entweder mechanische Störungen in der Schieberbetätigung oder strömungstechnische Störungen in der beabsichtigten Führung des Gasgemisches eintreten. Bei nie vermeidbaren Rückschlägen der Härteflamme, bei denen es zu einem explosionsartigen Ansteigen des Innendruckes im Brennerkörper kommt, ist ein Ausklinken des Federstreifens aus seinem Führungsschlitz und somit ein Unbrauchbarwerden des Brenners zu befürchten.
Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass die Federstreifen nur dann wirksam sind, wenn sie gleichzeitig und im selben Sinne betätigt werden, d. h. wenn beide Schieber entweder gleichmässig aufeinander zulaufen oder gleichmässig auseinanderlaufen ; hingegen ist es mit dieser
Konstruktion unmöglich, unsymmetrische Bleche von der in Fig. 2-4 dargestellten Form ober- flächenzuhärten.
Die Erfindung betrifft einen Flachbrenner für die Oberflächenhärtung von Gegenständen aus
Eisen und Stahl, bei dem die Breite der aus einem
Schlitz oder aus Lochreihen austretenden Gas- flamme während der Arbeit einstellbar ist, und ermöglicht eine konstruktiv einfache Lösung des
Problems dadurch, dass der Brenner einen zylindrischen Hohlraum aufweist, in dem als
Absperrorgan ein oder zwei Kolben dienen.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Fig. 1 zeigt den Brenner im Längsschnitt. An den Fig. 2-4 ist die vorteil- hafte Arbeitsweise bei Blechen wechselnder
Breite ersichtlich gemacht. Der röhrenförmige
Brennerkörper 1 (Fig. 1) weist einen Anschluss- stutzen 2 auf, durch den das brennbare Gas- gemisch in den zylindrischen Hohlraum 3 ein- tritt. 4 sind feine Bohrungen, durch welche das unter Druck stehende Gasgemisch aus dem Hohl- raum J austritt und von denen die zahlreichen
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kerxenlichtförmigen Brennerflämmchen ausgehen, die in ihrer Gesamtheit die Härteflainme bilden.
An Stelle von Bohrungen kann die Gasaustritts- öffnung aus einem feinen, durchlaufenden Schlitz bestehen, wobei sich eine ununterbrochene, flächenhafte Flamme ergibt.
Um die erfindungsgemäss angestrebte, stetige Veränderung der Flammenbreite zu bewirken, sind im Zylinderraum 3 zwei Kolben 5, 6 geführt, durch deren Verschiebung der gasgefüllte Hohlraum und infolge der gleichzeitigen Abdichtung der zugehörigen Gasaustrittsöffnungen zwangsläufig auch die Ausdehnung der Härteflamme beliebig und stetig, u. zw. auch während der Arbeit verändert werden kann. Mit a ist die kleinste Härtebreite (strichlierte Stellung der Kolben), mit b die grösste Härtebreite (vollgezeichnete Stellung der Kolben) bezeichnet.
Die Verschiebung der Kolben wird durch Schraubenspindeln 7 und Handräder 8 bewerkstelligt. Die Gaszuführung kann in Abänderung der gezeigten Ausführungsform auch duch Bohrungen in den Kolbenstangen oder bei Brennern mit nur einem Kolben durch den gegenüberliegenden Abschlussdeckel des Brennerkörpers erfolgen.
Um eine Betätigung des Brenners entsprechend der Form des Werkstückes von Hand zu vermeiden, kann die Bewegung des Absperrorgans, z B. in der bei Schneidbrennern üblichen Art durch Schablonen selbsttätig steuerbar sein.
Durch die Erfindung erscheint der eingangs geschilderte wirtschaftliche Nachteil der Härte- brenner auf einfache und billige Art behoben.
Statt zahlreicher Schhtzbrenner oder hinsichtlich
Bauart und Arbeitsweise umständlicher Düsen- brenner mit bekanntlich sehr hohem Gasver- brauch brauchen nur noch ein, zwei oder höch- stens drei Brenner z. B. für Flammenbreiten von 30 bis 300 bzw. 300 bis 900 bzw. über 900 mm angeschafft und auf Lager gehalten zu werden, was eine ganz ausserordentliche Verringerung der Anschaffungskosten, Vereinfachung der Lagerhaltung und Verkürzung der für den Einbau der Brenner in die Härtemaschine erforderlichen Vorbereitungszeiten bedingt.
Schliesslich bringt die Anwendung des erfindungsgemässen Brenners eine entscheidende Vereinfachung der Arbeitsweise bei der Härtung von ebener. Flächen wechselnder Breite mit sich. Beispielsweise musste bisher für die Oberflächenhärtung von Blechen mit einer in Fig. 2 veranschaulichten Form ein mit einer Wasserbrause 9 versehener Brenner 10 mit unterteilten Hohlraum und Flammenbreiten c bzw. d, für die in Fig. 3 gezeigte Form ein dreiteiliger Brenner mit Flammenbreiten e bzw. f bzw. g verwendet werden, wobei die Flammen c bzw. e und g beim Erreichen der Punkte 11 durch Abschaltung des Brenngases ausgelöscht und in den Punkten 12 wieder angezündet werden mussten.
Hingegen war auf Oberflächenformen, ähnlich wie Fig. 4 dargestellt, das Prinzip der unterteilten Brenner überhaupt nicht mehr anwendbar ; hier musste der gemäss Fig. 2 und 3 durch Löschen von Flammen mögliche Schutz der Kanten vor zu tiefer Einhärtung durch andere Mittel bewirkt
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einfacher Weise.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Flachbrenner für die Oberflächenhärtung von Gegenständen aus Eisen und Stahl, wobei die Breite der aus einem Schlitz oder aus Lochreihen austretenden Gasflamme während der Arbeit einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner einen zylindrischen Hohlraum (3) aufweist, in dem als Absperrorgan ein oder zwei Kolben (5, 6) dienen.