DD283159A5 - Vorrichtung zur flammenhaertung, insbesondere von zylinderbohrungen in mehrschneckenextrudern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Flammenhaertung, insbesondere von Zylinderbohrungen in Mehrschneckenextrudern. Sie ist anwendbar zur Verschleiszfestmachung von Zylinderbohrungen in Mehrschneckenextrudern durch Flammenhaertung. Das Ziel und die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Herstellungsaufwand fuer verschleiszfeste Extruderzylinder mit Haerteschichten 3 mm zu verringern und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine gleichzeitige Haertung der Zylinderdoppelbohrung ermoeglicht und den Haertevorgang automatisch regelt. Die erfindungsgemaesze Loesung sieht eine dem Bohrungsbild des Zylinders entsprechende kombinierte Siebbrenner-Wasserbrausen-Anordnung mit kuehlbaren Brennern und Gasrohrleitungen vor. In der Vorrichtung ist ein vertikal auf die Siebbrenneranordnung absenkbarer Werkstuecktraeger fuer das Zylinderstueck angeordnet, der die Vorschubbewegung mittels mechanischer und/oder hydraulischer Stellglieder realisiert. Durch eine von vorbestimmbaren Prozeszparametern adaptive Regelung des Haertevorganges laeuft das Flammenhaerten der Zylinderbohrungen automatisch ab. Fig. 1{Oberflaechenhaertung; Flammenhaertung; Flammenbrenner; Brenneranordnung; Abschreckmittel; Haertung von Zylinderbohrungen; verschleiszfeste Extruderzylinder; Mehrschneckenextruder}

Description

Zylinderdoppelbohrung ermöglicht und die Mittel besitzt, um in Abhängigkeit von vorbestimmbaren Prozeßparametern den Härtevorgang automatisch zu regeln.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe sieht eine Vorrichtung zur Vorschubbewegung des Zylinderstückos in vertikaler Richtung auf eine kombinierte Siebbrenner-Wasserbrausen-Anordnung vor, die entsprechend dem Bohrungsbild des Zylinderstückes aus zwei nebeneinander angeordneten und auf Zuführrohren befestigten Siebbrennern besteht, die durch Silentblöcke mit dem Boden eines Wasserbehälters verbunden sind. Die Siebbrenner sind in eine Brennerkammer mit radialen Brennerdüsen und-durch einen Kammerboden getrennt in eine Wasserkammer mit radialer Wasserbrause unterteilt, wobei die Wasserkammer gleichzeitig zur Kühlung der Brennerkammer dient. Der Kammerboden ist zur Vergrößerung der wirksamen Kühlfläche radial gewellt oder in einer anderen der Vergrößerung der Kühlfläche dienenden zweckmäßigen Form ausgebildet. Zur Vermeidung von Überhitzungen im Zwickelbereich der Zylinderbohrungen sind in den Brennerkammern Verteilersegmente angeordnet, und die Siebbrenner besitzen in diesem Bereich keine Brennerdüsen. Die Zuführrohre, auf denen sich die kombinierten Siebbrenner-Wasserbrausen befinden, sind doppelwandig ausgebildet, wobei die innere Gasrohrleitung zur Kühlung von einer äußeren Wasserrohrleitung umgeben ist.

In der Vorrichtung ist über den Siebbrennern ein vertikal bewegbarer Werkstückträger zur Aufnahme des Zylinderstückes angeordnet, der durch zweckentsprechende Vorschubmittel das Zylinderstück zum Härtevorgang tV enkt, so daß die Siebbrenner in die Zylinderbohrungen eintauchen und diese durchfahren können.

Zur Vermeidung von Kantenabbrand beim Einfahren der Siebb-enner in die Zylinderbohrungen und ί ^währleistung der geforderten Oberflächenhärte sind an das Zylinderstück anbringbare wiederverwendbare Ein- und Auslaufscheiben vorgesehen.

Im Bereich der Auslaufscheibe des Zylinderstückes ist in der Verrichtung eine Ringwasserbrause zur kontrollierbaren Vorerwärmung des Zylinderstückes angeordnet. Zur Einhaltung der Härtetemperatur sind in der Nähe der Bohrungsoberflächen des Zylinderstückes Thermosensoren angeordnet, die entsprechend einer vorherbestimmbaren Härtetiefe die Meßwerte der Temperatur einem Datenkompensator übertragen, so daß in Verbindung mit weiteren MSR-Gliedern ein Stellantrieb angesteuert und die Vorschubgeschwindigkeit des den Zylinder tragenden Werkstückträgers regelbar ist. Zur Zentrierung der Siebbrenner in den Zylinderbohrungen beim Absenken des Zylinderstückes befinden sich an den Siebbrennern Justierstücke, welche die Führung der Brenner in den Zylinderbohrungen übernehmen und einen stets gleichbleibenden Abstand zwischen Brennerdüsen und Bohrungsoberfläche einhalten. Um eine übermäßige Erwärmung der Zylinderbohrungen beim Härtevorgang zu verhindern, sind an der Traverse der Vorrichtung jeder Zylinderbohrung zugeordnete Kaminrohre befestigt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel nachstehend näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt:

Fig. 1: die Vorderansicht der Vorrichtung im Schnitt

Fig. 2: die Vertikalansicht des Zylinderstückes mit der Siebbrenneranordnung.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 umfaßt im wesentlichen die Mittel zum vertikalen Bewegen des auf dem Werkstückträger 5 befindlichen Zylinderstuckes 10 und die Anordnung der Siebbrenner-Wasserbrausen-Kombination 18; 24 zum Härten der Zylinderbohrungen 11. Entsprechend dem Bohrungsbild 11 des Zylinderstückes 10 sind die Siebbrenner-Wasserbrausen 18; nebeneinander auf Zuführrohren angeordnet und durch Silentblöcke 16 elastisch auf dem Boden des Wasserbehälters 15 befestigt. Die Siebbrenner 18 sind in die Brennerkammer 21 mit den radialen Brennerdüsen 19 und getrennt durch den Kammerboden 22 in die Wasserkammer 23 mit der radialen Wasserbrause 24 unterteilt. Da beim Härtevorgang eine starke Erwärmung der Siebbrenner 18 sowie der Gasrohrleitung 17 auftritt, ist der Kammerboden 22 zur Vergrößerung der wirksamen Kühlfläche radial gewellt oder in einer anderen der Vergrößei ung der Fläche dienenden Form zweckmäßig ausgebildet und reicht im Durchmesser nahe an die Bohrungswand heran.

Die Zuführrohre, auf denen die Siebbrenner-Wasserbrausen 18; 24 angeordnet sind, besitzen eine doppelte Rohrwandung, wobei die innere Gasrohrleitung 17 zwecks Kühlung von der äußeren Wasserrohrleitung 25 umgeben ist. Die Brennerkammern 21 sind zur Vermeidung von Überhitzun^an der Zylinderbohrungen 11 im Zwickelbereich 30 des Zylinderstückes 10 mit Verteilersegmenten 20 versehen und in diesem Bereich düsenlos ausgebildet. Zur Regelung des Eintrages der Wärmemenge in die Zylinderbohrungen 11 ist der Gasgemischregler 29 vorgesehen, der die Menge und den Druck des den Siebbrennern 18 zuzuführenden Brenngasgemisches bestimmt.

Über der Siebbrenneranordnung 18 befindet sich der Werkstückträger 5 mit dem Zylinderstück 10, der zur Realisierung des Vorschubes in dem von Holmen 2 und Traverse 3 gebildeten und mit der Grundplatte 1 verbundenen Gestell mittels Gewindespindeln 4 und Spindelmuttern 6 vertikal bewegbar angeordnet Ist, so daß beim Härtevorgang die Siebbrenner 18 in die Zylinderbohrungen 11 eintauchen und diese bis zur vollen Bohrungslänge durchfahren können.

Die Spindelmuttern 6 sind in der Traverse 3 drehbar gelagert und werden über die Kettenräder 7 mittels der Kette 8 von dem Stellantrieb 9 angetrieben zur Ausführung der Vorschubbewegung des Werkstückträgers 5. Beim Härtevorgang sind zur Vermeidung von Kantenabbrand beim Einfahren der Siebbrenner 18 in die Zylinderbohrungen 11 Ein- und Auslaufscheiben 12; 13 vorgesehen, die an das Zylinderstück 10 ansetzbar und wiederverwendbar sind. Im Bereich der Auslaufscheibe 13 ist in der Vorrichtung eine Ringwasserbrause 14 angeordnet, die zur kontrollierbaren Vorerwärmung des Zylinderstückes 10 dient. Zur Einhaltung der Härtetemperatur sind in Oberflächennähe der Zylinderbohrungen 11 Thermosensoren 28 angeordnet, deren Meßwerte mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Schaltungsanordnung einem Datenkompensator zugeleitet werden, der in Verbindung mit zweckentsprechenden MeW-, Steuer- und Regelungsgliedern den Stellantrieb 9 zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückträgers l< ansteuert. Beim Absenken des Zylinderstückes 10 sind zur Zentrierung der Siebbrenner 18 in den Zylinderbohrungen 11 Justierstücke 26 vorgesehen, die an den Siebbrennern befestigt sind und die Führung der Brenner in der Bohrung übernehmen, so daß stets ein gleichbleibender Abstand zwischen den Brennerdüsen 19

und der Oberfläche der Zylinderbohrungen 11 eingehalten werden kann. An der Traverse 3 des Gestells sind für jede Zylinderbohrung 11 Kaminrohre 27 befestigt, die beim Härtevorgang zur Ableitung der Wärme und Vermeidung einer übermäßigen Erwärmung der Zylinderbohrungen 11 dienen.

In der Fig. 2 ist unter Weglassung übriger Vorrichtungsteile das Zylinderstück 10 mit der Siebbrenneranordnung 18 in vertikaler Ansicht dargestellt. Unterhalb der Siebbrenner 18 sind Justierstücke 26 befestigt, welche die Siebbrenner 18 in den Zylinderbohrungen 11 des Zylinderstückes 10 beim Härten der Oberflächen führen und stets einen konstanten Abstand zwischen den Brennerdüsen 19 und der Wand der Zylinderbohrung 11 einhalten.

Zur Vermeidung von Überhitzungen der Oberflächen der Zylinderbohrungen 11 im Zwickelbereich 30 des Zylinderstückes 10 sind in den Brennerkammern 21 Verteilersegmente 20 angeordnet, und dieser Bereich ist düsenlos ausgebildet.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Flammenhärtung der Oberflächen der Zylinderbohrungen von Doppelschneckenextruderzylindern stellt sich wie folgt dar.

Das Flammenhärten der Zylinderbohrungen 11 im Zylinderstück 10 erfolgt in der Ausgangsstellung, wie in Fig. 1 dargestellt.

Nach Auflegen der Einlaufscheibe 12, des Zylinderstückes 10 und der Auslaufscheibe 13 auf den Werkstückträger 5 erfolgt das Ausrichten der Zylinderbohrungen zu der Siebbrenneranordnung 18. Die beispielsweise mit einem Gemisch von Propangas und Sauerstoff gespeisten Siebbrenner werden gezündet und der Flammenkegel genau auf einen Abstand von etwa 1mm von der zu härtenden Fläch'e eingestellt. Die Einstellung von Gas- und Sauerstoffdruck und die Regelung der Gasgemischdurchflußmenge erfolgt für jeden Siebbrenner einzeln mit automatischer Konstanthaltung aller Parameter mittels des Gasgemischreglers 29, der auch die Sicherheitseinrichtungen, wie Flammenrückschlag- und Schnellstoppventile enthält. Die Zuführung des Gasgemisches von dem Gasgemischregler 29 zu den Siebbrennern 13 erfolgt getrennt über die Gasrohrleitungen 17. Über die Wasserrohrleitungen 25 werden die Wasserkammern 23 mit der Wasserbrause 24 beaufschlagt und gleichzeitig die Siebbrenner 18 sowie die Gasrohrleitung 17 gekühlt.

Nach Abschluß dieser Vorbereitungen wird der Stellantrieb 9 eingeschaltet, der den Werkstückträger 5 mit dem Zylinderstück 10 auf die Siebbrenneranordnung 18 absenkt.

Haben die Siebbrenner 18 den Bereich der Thermosensoren 28 in der Eiri.cufscheibe 12 erreicht, wird die Vorschubbewegung soweit verringert, bis die Härtetemperatur entsprechend den geforderten Parametern der Oberflächenhärtung erreicht ist. Die Regelt;, ig der Härtegeschwindigkeit erfolgt in Abhängigkeit weiterer Temperaturmessungen durch Thermosensoren, die in zweckentsprechender Anordnung im Zylinderstück 10 verteilt sind. Nach Erreichen der Thermosensoren 28 in der Auslaufscheibe 13 werden die Siebbrenner 18 automatisch abgeschaltet, und nach einer Nachkühlzeit von etwa 3 Minuten wird durch Umsteuern des Stellantriebes 9 das Zylinderstück 10 aus der Brenneranordnung ausgefahren.

Zur genauen Einhaltung des Abstandes zwischen den Brennerdüsen 19 und der Berandung der Zylinderbohrungen 11 werden die Siebbrenner nach dem Eintauchen in die Zylinderbohrungen 11 durch die Justierstücke 26 geführt, wobei die auf dem Boden des Wasserbehälters 15 mittels Silentblock 16 befestigten und die Siebbrennertragenden Zuführrohre 17; 25 Lagefehler elastisch ausgleichen.

Um eine unkontrollierte Vorerwärmung des Zylinderstückes 10 während des Härtevorganges ju vermeiden, wird die Wärmer'Jhrung durch die an der Auslaufscheibe 13 in der Vorrichtung angeordnete Ringwasserbrause 14 und die an derTraverse 3 angeordneten Kaminrohre 27 geregelt.

Nach Abschluß der Härtung der Zylinderbohrungen 11 werden die Siebbrenner 18 und die Wasserkühlung abgeschaltet und das Zylinderstück 10 der Vorrichtung entnommen.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Flammenhärtung, insbesondere von Zylinderbohrungen in Mehrschneckenextruder, umfassend einen Flammenbrenner und Abschreckmittel sowie Mittel zur Regelung des Härtevorganges, gekennzeichnet dadurch, daß gemäß dem Anordnungsbild der Zylir:derbohrungen (11) kombinierte, in eine Brennerkammer (21) mit radialen Brennerdüsen (19) und durch einen Kammerboden (22) mit vergrößerter Oberfläche in eine Wasserkammer (23) mit radialer Wasserbrause (24) unterteilte Siebbrenner-Wasserbrausen (18; 24) auf doppelwandigen, innen als Gasrohrleitung (17) und außen als Wasserrohrleitung (25) ausgebildeten und mittels Silentblöcken (16) auf dem Boden eines Wasserbehälters (15) befestigten Zuführrohren angeordnet sind, wobei an den Siebbrennern (18) den Zylinderbohrungen (11) angepaßte Justierstücke (26) befestigt sind, und die Brennerkammern (21) in einer dem Zwickelbereich (30) der Zylinderbbhrungen (11) entsprechenden Anordnung Verteilersegmente (20) besitzen und dieser Bereich düsenlos ausgebildet ist, und daß in einem von einer Grundplatte (1), Holmen (2) und einer Traverse (3) gebildeten Gestell ein mittels eines Stellantriebes (9) vertikal bewegbarer Werkstückträger (5) angeordnet ist, auf dem sich das mit wiederverwendbaren Ein- und Auslaufscheiben (12; 13) versehene Zylinderstück (10) befindet, wobei die Ein- und Auslaufscheiben (12; 13) und das Zylinderstück (10) in Nähe der Bohrungsoberflächen angeordnete Thermcccnsoren besitzen und im Bereich der Auslaufscheibe (13) eine Ringwasserbrause (14) vorhanden ist und jeder Zylinderbohrung (11) ein an der Traverse (3) befestigtes Kaminrohr (27) zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückträgers (5) in Abhängigkeit von den Prozeßparametern des Härtevorganges mittels des steuerbaren Stellantriebes (9) regelbar ist.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Flammenhärtung, die insbesondere zur Härtung der Oberflächen von Zylinderbohrungen in Mehrschneckenextrudern für die Aufbereitung und/oder Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen Anwendung findet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus dem Stand der Technik des Extrusionsmaschinenbaues ist bekannt, daß Extruderzylinder mit achsparallel nebeneinander angeordneten und peripher überschneidenden Bohrungen, beispielsweise Zylinder für Doppelschneckenextruder, zur Erhöhung der Verschleißbeständigkeit mit nitrierten Bohrungsoberflächen versehen weiden, wobei die Dicke der Nitrierschicht bis zu 0,5mm beträgt. Für die Verarbeitung von stark abrasiv wirkenden Kunststoffen sind diese Schichtdicken nicht ausreichend, und es werden vollgepanzerte, sogenannte bimetallische Zylinder mit Schichtdicken der Panzerung bis 3 mm in DS-Extrudern eingesetzt. Weitere Maßnahmen zur Erhöhung df Verschleißfestigkeit sehen vor, auswechselbare Verschleißbuchsen in DS-Extruderzylindergehäuse einzusetzen.

Allen diesen bekannten Ausführungen von verschleißfesten DSE-Zylindern ist gemeinsam, daß ihre Herstellung fertigungstechnisch kompliziert und kostenaufwendig ist, wobei die nitrieren Zylinder zwar die geringeren Kosten verursachen, aber die Verschleißbeständigkeit auch gering ist. Es ist bekannt, daß neben der Anwendung des Flammenhärtens zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit von äußeren Flächen an Mscchinenbau- oder Werkzeugteilen mit prismatischer oder (Otationssymmetrischer Form auch das Flammenhärte', von Bohrungsoberflächen angewendet wird, wobei wegen der einfachen geometrischen Form der Bohrung die Gestaltung des Flammenbrenners unproblematisch ist. Unbekannt hingegen ist das Flammenhärten von Bohrungen, die peripher unterbrochene und ineinander übergehende Bohrungswandungen besitzen, so daß mehrere Oberflächenbereiche Vorhand.;¹·· -sind, wie das beispielsweise bei den Zylin Jerbohrungen von Doppelschneckenextrudern der Fall ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den technisch-ökonomischen Aufwand zur Herstellung von verschleißfesten DS-Extruderzyiindern mit Härteschichten gleich oder größer 3 mm zu verringern und durch eine Erhöhung der Verschleißbeständigkeit der Bohrunusoberflächen die Standzeit von DSE-Zylindern zu verlängern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der trflndung liegt die Aufgabe zur Schaffung einer Vorrichtung zur Flammenhärtung von DSE-Zylindern zugrunde, die durch besonders ausgebildete Flammenbrenner und Abschreckmittel eine gleichzeitige Oberflächenhärtung der