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Verfahren zum Behandeln der Innenflächen von langgestreckten zweiseitig
offenen Hohlkörpern mittels Gasen, Dämpfen od. dgl., und Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Behandeln der Innenflächen von langgestreckten Hohlkörpern, insbesondere Rohren
od. dgl., mittels Gasen, Dämpfen oder dergleichen gasförmigen Stoffen, welche durch
die Hohlkörper hindurchgeleitet werden, vorzugsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Zunderfreiglühen von Stahlrohren mittels eines reduzierenden Gases oder zum
Blankglühen mittels eines Schutzgases.
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Bei der Herstellung von Rohren od. dgl. ist es vielfach erforderlich,
die Beschaffenheit der Innenflächen durch Einwirkungen von gasförmigen Stoffen zu
verändern. Zu diesem Zweck muß das Gas in ausreichenden Mengen an die Innenflächen
der Rohre herangebracht und - von Ausnahmen abgesehen -laufend erneuert werden.
So ist es z. B. für die Nitrierhärtung der Innenflächen von Hohlräumen aus Eisen
oder Stahl bekannt, die offenen Enden der Hohlkörper bis auf die Zu- und Ableitung
des Nitriergases abzudichten und das Nitriergas während der Wärmebehandlung durch
die Hohlkörper hindurchströmen zu lassen. Nach einem anderen Vorschlag, der sich
auf das doppelseitige Härten von Rohren richtet, wird durch die Rohre kalte Preßluft
hindurchgeblasen, während gleichzeitig von außen ein Härtebad auf das Werkstück
einwirkt. Der Nachteil der bisher bekanntgewordenen Verfahren besteht in erster
Linie darin, daß die Rohre für die Zuleitung der Gase jeweils mit besonderen Anschlußorganen
versehen werden müssen und daß diese Einzelbehandlung der Rohre im Hinblick auf
die Leistung und Wirtschaftlichkeit nicht befriedigend ist.
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Es ist zwar bekannt, gleichzeitig mehrere Rohre zu behandeln, und
zwar in einem Ofen, der in zwei Kammern unterteilt ist, wobei die untere Kammer
eine Anzahl von Düsen aufweist, auf welche die Rohre vor Inbetriebnahme des Ofens
aufgesetzt werden. Die Nachteile dieser Anordnung bestehen darin, daß ein satzweises
Beschicken des Ofens erfolgen muß. Dies ist einerseits umständlich, andererseits
zeitraubend. Die richtige Demontage der Rohre in dem Ofen erfordert auch besondere
Aufmerksamkeit. Im übrigen ist eine derartige Vorrichtung nur für Rohre gleichen
Durchmessers verwendbar, es sei denn, daß Zwischenboden und Düsen den Rohrdimensionen
angepaßt und auswechselbar sind.
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Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, das Problem der
gleichzeitigen kontinuierlichen Behandlung der Innenflächen einer größeren Anzahl
von Rohren od. dgl. mit unterschiedlichen Abmessungen mittels Gasen, Dämpfen od.
dgl. in wirtschaftlicher Weise zu lösen. Erfindungsgemäß wird zur Lösung der gestellten
Aufgabe vorgeschlagen, daß die Hohlkörper derart durch die hintereinander angeordneten
Behandlungsräume, in denen vom mittleren Behandlungsraum aus Gas bzw. Dampf zu den
vor-und nachgeschalteten Behandlungsräumen strömt, bewegt werden, daß vorwiegend
in den Hohlkörpern entsprechend dem Druckgefälle in den Behandlungsräumen Gas bzw.
Dampf strömt.
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Dabei kann das Gas im Kreislauf bewegt werden, gegebenenfalls unter
Hinzufügung von Frischgas, je nach Maßgabe des Verbrauchs, oder es kann nur mit
Frischgas oder Frischdampf gearbeitet werden.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung
verwendet, bei der ein Gasraum höheren Druckes zwischen zwei oder mehreren damit
durch Kanäle verbundenen Gasräumen niederen Druckes angeordnet ist und bei der in
diesen Kanälen Blasvorrichtungen zum Einführen der gasförmigen Stoffe vorgesehen
sind, deren Mündungen nach dem Raum höheren Druckes hin gerichtet sind.
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Durch diese Anordnung wird einmal der erforderliche Überdruck in dem
Hochdruckraum erzeugt, und zum anderen wird verhindert, daß aus dem Hochdruckraum
außerhalb der Rohre od. dgl. die Behandlungsgase oder -dämpfe in den Niederdruckraum
eintreten.
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Die Zufuhr der Behandlungsgase oder -dämpfe zu der Blasvorrichtung
erfolgt mit dem erforderlichen Überdruck durch einen in die Zuleitung zu der Blasvorrichtung
eingebauten Kolben- oder Kreiselverdichter und gegebenenfalls durch eine zusätzliche
Strahlpumpe.
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Die Leistung der Anlage wird erfindungsgemäß dadurch erhöht, daß der
Hochdruckraum zwischen zwei oder mehreren damit durch Kanäle verbundenen
Niederdruckräumen
angeordnet ist. Jeder der Kanäle erhält dann als Sperrorgan gegen das Abströmen
der Behandlungsgase außerhalb der Rohre durch die Verbindungskanäle zur Erzeugung
des Überdrucks in der Hochdruckkammer je eine Blasvorrichtung.
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Die beiden äußeren Niederdruckräume sind gegenüber der Außenatmosphäre
mit Drosselorganen ausgestattet, um das Druckniveau der Außenkammern ausreichend
hoch über Atmosphärendruck zu halten und dadurch das Einströmen von Außenluft mit
Sicherheit zu unterbinden.
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Eine beispielsweise Anwendung des Verfahrens und eine Vorrichtung
zur Durchführung desselben soll nun an dem Ausführungsbeispiel eines kontinuierlichen
Schutzgasofens zum Entzundern der Innenflächen von Eisen- oder Stahlrohren näher
beschrieben werden.
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A b b. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Ofen, und in A b b. 2
ist eine Aufsicht auf den Ofen und die Zusatzeinrichtungen dargestellt.
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Die Glühzone des Schutzgasofens mit Rollenherd ist erfindungsgemäß
in drei Kammern, die Niederdruckkammern 1 und 3 und die Hochdruckkammer 2, aufgeteilt.
Die Kammern 1 und 2 sind durch den Kanal 4 und die Kammern 2 und 3 durch den Kanal
5 verbunden. Am Anfang des Kanals 4 - in Durchlaufrichtung gesehen - ist
die Blasvorrichtung 6 mit dem Blasspalt 7 und am Ende des Kanals 5 die Blasvorrichtung
8 mit dem Blasspalt 9 angeordnet. Ferner ist neben dem Ofen für die Verdichtung
des frischen Schutzgases ein Verdichter 10 und für das Ansaugen von Umlaufschutzgas
aus den Niederdruckkammern 1 und 3, das Mischen des Umlaufschutzgases mit dem frischen
Schutzgas und das Weiterfördern des Gemisches zu den Blasvorrichtungen
6 und 8 eine Strahlpumpe 1l angebracht. Die Niederdruckkammern
1
und 3 weisen an ihren äußeren Enden Drosselschürzen 12 und 13 auf, um durch
ausreichend hohen Druck in den Kammern das Einströmen von Außenluft mit Sicherheit
zu unterbinden. Die Kammern 1 und 2 und ein Teil der Kammer 3 sind durch Strahlrohre
14 beheizt.
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Die Arbeitsweise dieses Ofens ist folgende: Die Rohre 15 laufen auf
den Rollen 16 kontinuierlich durch die drei Kammern des Ofens. Wenn die vorderen
Rohrenden in die Hochdruckkammer 2 eintreten, beginn? das Behandlungsgas infolge
des Druckgefälles aus Kammer 2 durch die Rohre 15 in die Kammer 1 zu strömen und
mit den Innenflächen in Reaktion zu treten. Die Strömung und Einwirkung des Gases
hält so lange an, bis die vorderen Rohrenden in die Niederdruckkammer 3 eintreten.
Sie wird unterbrochen, solange sich - nach Eintritt der vorderen Rohrenden in die
Kammer 3 - die hinteren Rohrenden noch in Kammer 1 befinden. Sobald die hinteren
Rohrenden in die Hochdruckkammer 2 gelangen, tritt eine neuerliche Strömung des
Schutzgases aus Kammer 2 durch die Rohre 15 in die Kammer 3 ein. die so lange erhalten
bleibt, bis die hinteren Rohrenden die Kammer 2 verlassen haben. Die Richtung der
Schutzgasströmung durch das Rohrinnere hindurch wird also umgekehrt, sobald die
hinteren Rohrenden in die Hochdruckkammer 2 gelangen. Diese Richtungsumkehr ist
von besonderer Bedeutung, weil sie die Möglichkeit schafft, nunmehr auch die hintere
Rohrhälfte mit frischem Schutzgas zu bespülen.
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Zur Verhinderung der Gasströmung aus der Hochdruckkammer in die Niederdruckkammern
durch die Kanäle 4 und 5 außerhalb der Rohre und zur Erzeugung des erforderlichen
Überdrucks in Kammer 2. wird frisches Schutzgas im Verdichter 10 hoch komprimiert,
dann der Strahlpumpe 11 zugeleitet, in der Strahlpumpe mit aus den Kammern
1 und 3 durch die Rohrleitungen 17 und 18 angesaugtem
Gas gemischt, durch die Rohrleitungen 19 und 20 in die Blasapparate 6 und 8 geführt
und durch die Blasspalte 7 und 9 mit hohem Impuls ausgeblasen. Entsprechend der
zugeführten frischen Schutzgasmengen verläßt verbrauchtes Gas durch die Drosselschürzen
12 und 13 den Ofen. In den Außenkammern 1 und 3 stellt sich also ein Druck ein,
der über dem Atmosphärendruck liegt.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Wärmebehandlungen der Innenflächen
von metallischen Hohlkörpern. Sie kann außer für metallische Hohlkörper auch auf
solche aus nichtmetallischen Stoffen sowie für alle die Fälle angewandt werden,
bei denen es sich darum handelt, die Innenflächen von Hohlkörpern mittels strömender
Gase zu behandeln, sei es in der Wärme oder in der Kälte.