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Beschreibung zu der Patentanmeldung Vorrichtung zum Glühen von Rohren.
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Die Erfindung bezieht sich auf das kontinuierliche Glühen oder eine
andere kontinuierliche Wärmebehanndlung von Rohren aus Metall, z.Bo von relativ
dünnwandigen Rohren aus Kupfer. «s sei jedoch bemerkt, daß sich die Anwendbarkeit
der Erfindung nicht auf Rohre aus Kupfer beschränkt, sondern daß die Erfindung auch
bei rohren angewendet werden kann, die aus Kupferlegierungen, aluminium oder Aluminiumlegierungen,
stahl oder dergleichen bestehen.
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In manchen Fällen ist es möglich, das Rohrmaterial zum Zweck der
Wärmebehandlung auf einer Trommel oder der gleichen aufgewickelt bereitzuhalten,
und in diesem Ball wird das Rohrmaterial von der Trommel abgewickelt, durch die
Glüheinrichtung geführt und danach wieder auf eine Trommel oder dergleichen aufgewickelt0
Alternativ kann das Rohrmaterial natürlich in Form von geraden Abschnitten zur Verfügung
stehen, die vorzugsweise gebogen werden, so daß sie in bessere Berührung mit eihem
Kontaktrad kommen, und die nach der Durchführung des Glühvorgangs wieder geradegerichtet
werden0 Allgemein gesprochen sind bereits kontinuierlich arbeitende Glühanlagen
zum Glühen von Drähten oder Materialstreifen bekannt, doch stehen bis jetzt keine
Glüheinrichtungen
für die Behandlung von Rohren aus Metall zur Verfügung.
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Die Aufgabe des Glühens von Rohrmaterial unterscheidet sich weitgehend
von der Aufgabe, z.B. Drähte oder Stangen zu Glühen, da es schwierig ist, das Rohrmaterial
gleichmäßig zu biegen, während es in Berührung mit einem Teil des Umfangs eines
Kontaktrades gebracht wird0 Bei Rohren aus Metall besteht die Gefahr, daß die Rohre
örtlich durchgebogen oder eingeknickt werden, so daß SchJwingungen auftreten oder
das Material von dem Kontaktrad abprallt, was wiederum~dazu führt, daß Funken zwischen
dem Kontaktrad und dem Rohrmaterial überspringen. Insbesondere bei dünnwandigen
Rohren kann eine solche Funkenbildung nicht zugelassen werden. Der Grund hierfür
besteht in erster Linie darin, daß sich auf der Außenfläche des Rohrmaterials Grübchen
bilden, und daß in der dünnen Wand des Rohrmaterials sogar Löcher entstehen, Selbst
wenn dies nicht der Fall ist, führt die Funkenbildung dazu, daß sich Grübchenoder
Anfressungen sowohl an dem Rohrmaterial als auch an dem Kontaktrad ausbilden, wenn
ein solches Grübchen bzwO eine Vertiefung, die an dem Kontaktrad entstanden ists
erneut in Berührung mit dem Rohrmaterial kommt, besteht erneut die Gefahr der Bildung
von Funken, so daß sich die genannten Schwierigkeiten weiter vergrößern.
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Ein weiterer Grund dafür, daß Vorrichtungen zum kontinuierlichen
Glühen von Drähten oder Stangen nicht für das Glühen von Rohren geeignet sind, besteht
darin, daß ein rohrförmiges Material eine erheblich niedrigere Zugfestigkeit besitzt
als rahtförmiges Material mit dem gleichen Materialquerschnitt0 Außerdem führt das
Biegen von Rohrmaterial dazu, daß sich die Wandstärke auf der Innenseite des gebogenen
Abschnitts zeitweilig vergrößert, und daß sich die Wandstärke auf der Außenseite
des gebogenen Abschnitts entsprechend verkleinert. Schließlich ergeben sich bohwierigkeiten,
wenn man versucht, den erforderlichen relativ starken Strom in ein dünnwandiges
Rohr einzuleiten, wobei die Stromstärke ausreicht um längs des ganzen Umfangs des
Rohrmaterials die gewünschte Stromdichte hervorzurufenX ohne das die Stromstärke
innerhalb
der Berührungszone so hoch wird, daß der Werkstoff des
Rohrs verbrannt oder auf andere weise beschädigt wird.
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Soweit bekannt, sind Vorrichtungen der vorstehend genannten allgemeinen
Art nur in der U.S.A.-Patentschrift 2 240 019 beschrieben worden, und die genannte
Patentschrift behandelt eine bestimmte Ausführungsfomr Bundy-Rohren, doch von sogenannten
z.B. wird die allgemeine Feststellung getroffen, daß sich die genannte Erfindung
auch bei Rohren anderer Art anwenden läßt, Materialstreifen bei Rohren, die aus
einem einzigen U.S.A.-Patentschrift hergestellt sind und entweder nur eine Materialschicht
oder zwei Materialschichten umfassen.- Jedoch wird in der genannten bzw. keine Konstruktion
beschrieben, die es ermöglicht, eine schädliche Funkenbildung zu verhindern, die
auftritt, wenn sich das Rohrmaterial zwischen elektrischen Kontakten oder Rädern
takträdern Rollen hindurch bewegt, Gemäß der vorliegenden erfindung wird nunmehr
ein elektrisch leitendes Rohrmaterial aus etall, das vorzugsweise einen relativ
kleinen Durchmesser im Bereich von z.B0 etwa 6,-5 eis etwa 25 mm aufweist, kontinuierlich
zwischen zwei an ihrem Umfang mit Nuten versehenen elektrischen Konerstreckende
bewegt, zwischen denen ein Abstand vorgesehen ist, der entsprechend der Stromdichte
so gewählt ist, daß der sich zwischen den Kontakträdern Rohrabschnitt auf die gewünschte
Glühtemperatur erhitzt, während er sich von dem einen Kontaktrad zu dem anderen
Kontaktrad bewegt, Diesen elektrischen Kontakträdern sind Führungsräder zugeordnet,
die so angeordnet sind, daß das Rohrmaterial gebogen wird, während es sich über
einen 'Deil des Umfangs der Kontakträder hinweg bewegt. es hat sich gezeigt, daß
eine schädliche Funkenbildung insbesondere an dem Kontaktrad auftritt, von dem das
Rohrmaterial wieder abläuft; daher versieht man mindestens dieses Kontaktrad und
geebenenfalls beide elektrische Kontakträder mi genuteten Umfangsabschnitten, die
aus einem Werkstoff bestehen, durch den die Bildung von Funken oder Lichtbögen unterdrückt
wird0 optimale Ergebnisse werden erzielt, wenn die genuteten Umfangsabschnitte der
Kontakträder aus
einem elektrographitischen Material bestehen0 Die
Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Vorrichtung zum Glühen dünnwandiger
lietallrohre zu schaffen, die zwei an ihrem Umfang mit Nuten versehene elektrische
Kontakträder umfaßt, über die das Xohrmaterial kontinuierlich hinwegläuft, und mindestens
eines dieser hontakträder mit einemgenuteten Umfangsabschnitt zu versehen, der aus
einem die Bildung von Funken unterdrückenden Werkstoff besteht.
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Ferner sieht die- Erfindung eine Glühvorrichtung der genannten Art
vor, bei der mindestens dasjenige elektrische Kontaktrad, das mit dem erhitzten
Rohrmaterial zusammenarbeitet, mit einem genuteten Umfangsabschnitt vers.ehen ist,
der aus einem die Funkenbildung unterdrückenden elektrographitischen~Rlaterial besteht.
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Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden
im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Glühvorrichtung in einer Seitenansicht.
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Fig. 2 ist ein in einem größeren Maßstab gezeichneter Schnitt längs
der Linie 2-2 in Fig. 1.
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Zwar stehen seit langer Zeit Vorrichtungen zum Strangglühen von geradem
Material, z.BO Drähten, Stangen oder btreifen, zur Verfügung, doch erweisen sich
diese Vorrichtungen als unzweckmäßig, wenn man versucht, sie zum Glühen von relativ
dünnwandigen ohren aus Metall zu benutzen, Die Erfindung sieht nunmehr.eine Glühvorrichtung
vor, deren allgemeiner Aufbau in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Gemäß Fig.
1 sind mehrere am Umfang genutete Führunge- und Kontakträder vorgesehen; ein Führungsrad
10 ist am Eintrittsende der Vorrichtung angeordnet, und ein weiteres Führungsrad
12-ist am Austrittsende der Vorrichtung vorgesehen. Ferner umfaßt die Vorrichtung
elektrische Kontakträder 14 und 16, die inBerührung mit einem mittleren Abschnitt
eines zu glühenden Rohrs T gebracht werden. Sämtliche Räder sind in relativ
dünnwandigen,
nach außen abgedichteten Gehäusen 18, 20, 22 und 24 angeordnet, und zwischen einander
benachbarten Gehäusen sind Verbindungsrohre 26, 28 und 30 vorgesehen, um das Rohrmaterial
gegen Oxida-tion zu schützen. Vorzugsweise wird in das das Rad 12 enthaltende Gehäuse
24 ein Gas eingeleitet, bei dem es sich um ein desoxidierendes Erdgas oder ein Krackgas
handeln kann. Dieses Gas wird veranlaßt, nacheinander durch das Gehäuse 24, das
Rohr 30, das Gehäuse 22, das Rohr 28, das Gehäuse 20 und das Rohr 26 zu strömen
und dann-in das Gehäuse 18 einzutreten, aus dem es dann abgeführt wird.
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Außerdem ist es zweckmäßig, das zu glühende Rohr auszuspülen, bevor
es auf die Glühtemperatur gebracht wird; dies kann auf beliebige geeignete Weise
geschehen, z.B. dadurch, daß man ein Spülgas in ein Ende des Rohrmaterials einleitet
und es durch das Rohrmaterial hindurchbläst, so daß die ganze in dem Rohrmaterial
enthaltene Luft ausgetrieben wird0 Beim Glühen von Rohrmaterial besteht die zu lösende
Aufgabe natürlich darin, das sich kontinuierlich bewegende Rohrmaterial auf die
gewünschte Glühtemperatur zu bringen, woraufhin das Rohrmaterial nach Bedarf abgekühlt
oder abgeschreckt wird, z.B0 durch Hindurchleiten des Rohrmaterials durch ein Wasserbad
oder einen Wassersprühstrahl. Um das Rohrmaterial zu Glühen, ist es am zweckmäßigsten,
das Rohrmaterial kontinuierlich über zwei elektrische Kontakträder 14 und 16 laufen
zu lassen, die so an eine elektrische Stromquelle angeschlossen sind, daß der sich
zwischen den Kontakträdern -erstreckende Abschnitt des Rohrmaterials einen Teil
eines Stromkreises bildete Bei dieser anordnung wird der sich zwischen den Kontakträdern
erstreckende Rohrabschnitt während seiner kontinuierlichen Bewegung durch die elektrische
Widerstandsheizwirkung erhitzt, so daß sich das Rohrmaterial bei seinem Ablaufen
von dem Kontaktrad 16 auf der gewünschten Temperatur befindet, die zur Durchführung
der we-iteren -Bearbeitung erforderlich ist.
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Es ist zweckmäßig,> die Führungsräder 10 und 12 gegenüber den
Kontakträdern 14 und 16so anzuordnen, daß das Rohrmaterial
gebogen
wird, wenn es über die Kontakträder läuft, so daß große elektrische Kontaktflächen
zwischen dem Rohrmaterial und den Kontakträdern entstehen. Hierdurch-wird nicht
nur die Stromdichte auf einen gefanrlosen Wert herabgesetzt, sondern diese Anordnung
führt auch in einem gewissen Ausmaß zur Ausschaltung unerwünschter Flatterbewegungen,
von Schwingungen und von Abprallbewegungen des Röhrmaterials gegenüber den Kontakträdern,
wenn das Rohrmaterial in Berührung mit den Kontakträdern gebracht wird.
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Jedoch hat es sich auch bei der vorteilhaftesten Anordnung der Kontakträder
und der Führungsrädergezeigt, daß es sehr schwierig ist, eine schädliche Funkenbildung
zwischen dem Rohrmaterial und den elektrischen Kontakträdern zu vermeiden, während
das Rohrmaterial in Berührung mit den Kontakträdern gebracht wird bzw, von den Kontakträdern
abläuft, Dies gilt insbesondere für das auf der Austrittsseite angeordnete Kontaktrad
16.
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Gemäß der Erfindung ist es mö-glich, diese schädliche Funkenbildung,
die bis jetzt bei bekannten Vorrichtungen zu Brandstellen auf dem Rohrmaterial sowie
zur Bildung von Grübchen auf dem Rohrmaterial und den Kontakträdern führt im wesentlichen
vollständig auszuschalten, wenn man mindestens das auf der Austrittsseite angeordnete
Kontaktrad16 in der in Fig. 2 dargestellten Weise ausbildet.
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Gemäß Fig. 2 ist das insgesamt mit -16 bezeichnete Kontaktrad auf
einer Welle 32 angeordnet, die durch eine Öffnung 34 des Gehäuses 22 ragt, Diese
Öffnung ist mit Hilfe einer geeigneten, insgesamt-mit 36 bezeichneten Dichtung abgedichtet,
um das Entweichen des durch das Gehäuse 22 geleiteten Desoxidierenden Gases zu verhindern.
Die Kontaktradbaugruppe 16 umfaßt das- eigentliche Rad 38, das aus Kup fer oder
Aluminium bestehen kann und mit einem auf der Welle 32 vorgesehenen Flansch 40 z.B0
durch Befestigungsschrauben 42 verbunden ist. Am Umfang des Rades 38 aus Metall
ist ein elektrischer Kontaktring 44 angeordnet, der auf seiner Außenseite mit einer
Ringnut 46 versehen ist. Der Kontaktring 44
ist mit einem Tragring
48 durch Schrauben 50 verbunden, und der Tragring 48 ist mit Hilfe von Schrauben
52 an dem Radkörper 38 befestigt.
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Die Nut 46 des Kontaktrings 44 umfaßt vorzugsweise gerade Seitenwände,
die einen Winkel von etwa 600 einschliessen und am Boden der Nut in eine kreisbogenförmig
gekrümmte hohlkehle übergeben, deren Radius etwas unter 5 mm liegt.
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Der Kontaktring 44 besteht aus einem die Bildung von Funken unterdrückenden
Material; sehr gute Ergebnisse werden erzielt, wenn der Kontaktring aus einem elektrographitischen
Material besteht, wie es allgemein zur Herstellung von elektrischen Kontaktbürsten
verwendet wird. Ein für diesen Kontaktring geeignetes Material wird von der General
Electric Company unter der Handelsbezeichnung ME18 als Kontaktbürstenmaterial auf
den Markt gebracht und vom Hersteller als elektrographitisches Material von mäßiger
Härte bezeichnet, wobei das Endprodukt in einem ziemlich hohen Ausmaß graphitisch
ist0 Dieses lSontaktbürstenmaterial hat die nachstehend aufgeführten physikalischen
Eigenschaften: Spetifisches Gewicht 1,65 Härte 50 Druckfestigkeit 455 kg/cm2 Schreifestigkeit
266 kg/cm² Elastizitätsmodul 84 000 kg/cm2 Grenztemperaturen Neutrale Atmosphäre
2750°C Oxidierende Atmosphäre 400° C Wärmeausdehungsbeiwert in./in./Cx106 3,0 Permeabilität
35 000 Darcy Maximale Korngröße 0,075 mm Eine der bei der beschriebenen Anordnung
auftretenden Schwierigkeiten ergibt sich aus dem relativen Schlupf z-wischen dem
Hohrmaterial und der Umfangsfläche der elektrischen Kontakträder, der darauf zurickzufiihren
ist, daß sich das Kohrmaterial ausdehnt, wenn es auf die Glühtemperatur gebracht
wird.
Vorzugsweise werden alle Räder 10, 12, 14 und 16 mit einer gleichmäßigen Umfangsgeschwindigkeit
angetrieben. Der aus dem elektrographitischen Material. bestehende tUmfangsab--schnitt
der elektrischen Kontakträder erleichtert offenbar-.
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eine solche bohlupfbewegung, ohne daß eine besondere Abnutzung der
Wände der Nuten 46 eintritt. Versuche haben gezeigt, daß ein aus dem elektrographitischen
Material hergestellter Kontaktring 44 eine Lebensdauer von über einem Jahr erreicht,
wenn er täglich während zwei Schichten benutzt wird, bzwo eine-Lebensdauer von etwa
zwei Jahren, wenn der Betrieb nub mit einer täglichen Schi-cht arbeitet.
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Natürlich nutzen sich die aus Graphit bestehenden Teile der Räder
etwas ab, die Tiefe der Ringnuten vergrößert sich, und es ergeben sich Änderungen
bezüglich der Art-des Kontaktes. Anfänglich berühren die Seitenwände der. Ringnuten
die Außenfläche des Rohrmaterials theoretisch längs zweiter Linien, die sich in
einem Abstand voneinander längs der-Außenfläche des Rohrmaterials erstrecken.
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Wenn sich die Wände der Nuten der-Kontaktringe abnutzen, vergrößert
sich die Berührungsfläche, bis das Rohrmaterial schließlich die Wandung der Nuten
an einer einzigen relativ großen Fläche berührt. Jedoch arbeiten die Kontakträder
schon sofort nach ihrer anfänglichen Inbetriebnahme bzwO vor dem Einlaufen, ohne
daß zu Schwierigkeiten Anlaß gebende Funken erzeugt werden, und die Kontakträder
erreichen, wie schon erwähnt, eine außerordentlich lange nutzbare Lebensdauer.
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Zwar zeigt das elektrographitische Mate-rial des Kontaktrings 44
bei seiner Berührung mit dem zu transportierenden Rohrmaterial eine außergewahnlich-hohe
Verschleißfestigkeit, doch ist das Material ziemlich spröde, und daher ist es zweckmäßig,
den Kontaktring 44 mit Hilfe eines Stützrings 54 abzustützen, der am größten- Teil
der benachbarten Außenfläche des Kontaktrings 44 anliegt und durch eine größere
Zahl vorn Befestigungsschrauben 56 in seiner Lage gehalten wird.
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Um Wärme aus der Vorrichtung abzuführen, ist es zweckmäßig, einen
Wassersprühstrahl auf die Außenfläche des Radkörpers 38 zu leiten; in Figo 2 ist
eine hierfür geeignete Düse 58 schematisch angedeutet0 Um zu verhindern, daß das
aufgesprühte Wasser zu der Nut 46 des Kontaktrings 44 gelangt, dienen die Schrauben
56 zum Befestigern des Stützrings 54 an dem Radkörper 38 auch dazu, eine tellerförmige
Führungsplatte 60 in der aus Figo 2 ersichtlichen Lage zu halten; diese Führungsplatte
dient als Abweiser, der verhindert, daß Wasser über den unteren Teil des Kontaktrades
hinweg zu der Kontaktnut 46 strömt.
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Zwar könnte man den elektrischen Strom dem Kontaktring 46 über die
Welle 32 und den Radkörper 38 zuführen, doch ist es vorzuziehen, einen kürzeren
Leitungsweg vorzusehen; zu diesem Zweck sind in dem Gehäuse 22 Kontaktbürsten 62
angeordnet, die mit dem Tragring 48 in Berührung stehen und dem Kontaktring 44 nahe
benachbart sind. Gemäß Fig. 2 werden die Kontaktbürsten 62 durch in Buchsenteilen
66 angeordnete Druckfedern 64 in Berührung mit dem '2ragring48 gehalten. Die elektrischen
Zuleitungen 68 erstrecken sich durch eine Öffnung des Gehäuses 22, die mit Hilfe
einer Dichtung-70 gasdicht abgedichtet ist.
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Die Anordnung der Kontaktbürsten 62 ist aus Figo 1 ersichtlich, um
die kleine axiale Kraft auszugleichen, die auf die Kontaktbürsten durch die Druckfedern
64 aufgebracht wird, sind Stützrollen 72 vorgesehen, die mit der benachbarten Fläche
des Tragrings 48 diametral gegenüber den Kontaktbürsten 62 zusammenarbeiten0 Patentansprüche: