DE1965086A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen BehandlungInfo
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Description
DR. MÜLLER-BOR^ DIPL.-ΙΝΘ. GRALFS
DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL 1965086
DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL 1965086
PATENTANWÄLTE
München, den 27.12.69
Mak/Sv - S 2107
Mak/Sv - S 2107
SOCIETE ALSACIEmE DE COUSTRUCOiIOlTS ATOMIQUES
DE TELECOMMUNICATIONS ET D'ELECTRONIQUE "ALCATEL"
DE TELECOMMUNICATIONS ET D'ELECTRONIQUE "ALCATEL"
32 rue de Lisbonne, Paris 8,
Srankreich
Srankreich
Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen
Behandlung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur unter Druck und kontrollierter Atmosphäre erfolgenden kontinuierlichen
Behandlung von Metallteilen und dergleichen, welche ein im wesentlichen konstantes Profil aufweisen.
Die bekannten verschiedenen Vorrichtungen zur kontinuierlichen Behandlung unter Vakuum oder unter kontrollierter Atmosphäre,
wie das Schweißen durch Elektronenbeschuß, die Metallisierung und die unter Vakuum erfolgenden thermischen Behandlungen umfassen
im allgemeinen einen Behälter, dessen Dichte gegenüber der Umgebungsluft entweder mittels eines an dem zu behandelnden
Teil befestigten Bandes oder durch Dichtungen aus beispielsweise elastomerem Material gewährleistet ist. Eine derartige
Vorrichtung ist beispielsweise in der französischen Patentschrift 1 331 413 beschrieben.
Vorrichtung ist beispielsweise in der französischen Patentschrift 1 331 413 beschrieben.
009828/131Ö
BRAUNSCHWEIG, AM BORGERPARK β φ (0531) 2β#β7 8 MÜNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR 1 Φ COBH) 225110
Es sind jedoch Vorrichtungen bekannt, die insbesondere zum
Schweißen durch Elektronenbeschuß bestimmt sind, bei denen die zu schweißenden Teile nicht unter Vakuum gehalten werden,
sondern bei denen der Elektronenstrahl in der freien Luft arbeiten kann oder nach Durchlaufen einer Reihe von
Gefäßen mit abgestuften Drücken begrenzt werden kann, die voneinander durch ein mit einer kleinen Öffnung versehenes
Diaphragma bzw. durch eine Membran mit einer derartigen kleinen öffnung getrennt sind.
Alle diese Vorrichtungen weisen eine bestimmte Anzahl von Nachteilen auf.
Bei den Vorrichtungen mit Dichtungen ergibt sich einer dieser Nachteile dadurch, daß die verwendeten Dichtungen schnell
durch die Reibung der beweglichen Teile und gegebenenfalls
durch den Wärmefluß zerstört werden, der bei der durchgeführten Behandlung ausgesandt wird. Es ist somit erforderlich,
häufige Auswechslungen dieser Dichtungen vorzunehmen, was dazu führt, daß häufige und längere Stillstände der gesamten
Behandlungsvorrichtungen auftreten. Ein anderer Nachteil
ergibt sich dadurch, daß es derartige Vorrichtungen nicht ermöglichen, die Stabilität des in dem Behandlungsgefäß herrschenden Druckes zu gewährleisten. Insbesondere
im Fall des Schweißens durch Elektronenbeschuß führen die daraus resultierenden Änderungen der Strahlfokussierung zu
Schweißraupen, welche eine gewisse Heterogenität und schlechte mechanische Qualität besitzen.
Ein anderer Nachteil ergibt sich dadurch, daß die bekannten
Vorrichtungen nur die Durchführung der Behandlung von ebenen oder drehsymmetrischen Teilen wie Bändern und Zylindern
ermöglichen und nur unter Schwierigkeiten, wenn nicht sogar überhaupt nicht für Behandlungsvorgänge von komplexeren Teilen
geeignet sind wie profilierten Teilen, Winkelteilen und dergleichen.
009823/1310
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, Teile
zu erhalten, deren Behandlung vollkommen regelmäßig und homogen ist und zu ausgezeichneten Qualitäten führt, wobei die
Teile ein im wesentlichen konstantes Profil besitzen, aber auch verschiedene einfache und komplexe Konfigurationen aufweisen
können.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung von Teilen mit einem im wesentlichen konstanten
Profil unter kontrollierter Atmosphäre, welche unter einem von dem Atmosphärendruck verschiedenen Druck gehalten
wird, und dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß das zu behandelnde Teil mit im wesentlichen konstantem
Querschnitt, das auch komplex sein kann, in einer Förderleitung geführt wird, die durch zwei Wände definiert ist, geeigneten
Querschnitt aufweist und sich erweitert, um aufeinanderfolgend
wenigstens eine Kammer, nämlich eine Eingangsschleuse,
eine Behandlungskammer und eine weitere Kammer, nämlich eine Ausgangsschleuse, zu bilden, daß in diesen
Kammern vorgegebene Drücke aufrechterhalten werden, daß der Druck und die Zusammensetzung der in der Behandlungskamrner
herrschenden Atmoöphäre ständig geregelt werden, indem ständig de " Druck und die Gaszusammensetzung der die
Eingangsschleuse bildenden Kammer und der die Ausgangsschleuse bildenden Kammer mit Bezugswerten verglichen werden
und daß ständig auf den in diesen Kammern herrschenden Druck und/oder auf die Konduktanz der Förderleitung sowie
auf äae Gaszulaßventile eingewirkt wird.
Die Erfindung betrifft gleichermaßen eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend
beispielsweise im Zusammenhang mit einer Ausführungs-
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form einer derartigen Vorrichtung zum Schweißen durch Elektronenbeschuß
unter Bezugnahme auf die .Zeichnung beschrieben} in dieser zeigt;
Figur 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum kontinuierlichen Schweißen, welche zum Schweissen von Rohrteilen bestimmt ist, und
Figur 2 eine teilweise geschnitten dargestellte Ansicht einer
Vorrichtung zur automatischen Druckregulierung, welche zur Verwendung bei der Vorrichtung nach Pig. 1 geeignet
ist.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum kontinuierlichen Schweißen von Rohren, welche relativ große Fertigungsunregelmäßigkeiten aufweisen, und
diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen Förderleitung 1, die durch eine Außenwand 2 und eine
Innenwand 3 begrenzt ist.
Diese Leitung mündet in eine Schweißkammer 4, welche mit eigner
Elektronenkanone 5 versehen ist, die in ihrem Mitteilteil angeordnet ist* sowie einer die Einlaßschleuse bildenden Kammer
6, einer die Auslaßschleuse'bildenden Kammer 9 Howie Ringschleusenkammern
7 und 8, die durch die Leitung 1 begrenzt sind,
welche bezüglich der Schweißkammer 4 symmetrisch sind. Die Schweißkammer 4 ist mit einer ersten nicht dargestellten
Pumpgruppe verbunden, während die Schleusenkammern 7 und. 8
und die Schleusenkammern 6 und 9 jeweils mit nicht dargestellten
Pumpengruppen verbunden sind. Die in den Kammern 6 und 9) welche von der Schweißkammer am weitesten entfernt sind,
herrschenden Drücke liegen zwischen denen der Kammern 7 und 8
und dem Atmosphärendruck, und die Drücke dieser letzteren Kammern liegen zwischen denen der Schweißkammer und denen der
Kammern 6 und 9·
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■ Es wird angenommen, daß das Vorbeiläufen des Rohres 10 "beispielsweise
in Richtung des Pfeiles 11 erfolgt und mittels nicht dargestellten Rollenanordnungen vor sich geht.
Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen»
Nach Einschalten der Pumpgruppen und der Elektronenkanone 5
wird das Vorbeilaufen des Rohres 10 in der Leitung 1 mitttels Rollengruppen gewährleistet, was später anhand der Fig. 2 beschrieben
wird. Das Schweißen wird somit kontinuierlich durch den von der Kanoiie 5 ausgesandten Strahl vorgenommen, während
der in der Pumpkammer herrschende Druck durch Druckregelvorrichtungen konsiaat gehalten wird, von denen eine Ausführungsform in Fig. 2 dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt eine der automatischen Druckregelvorrichtungen.
Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Manostat 20, der mit der Eingangsschieusenkammer 6 verbunden ist, welche
unmittelbar auf die Regelvorrichtung folgt. Dieser Manostat kann zwei El ektr ο ventile steuern, nämlich ein Fiill-Elektroventil
21 und ein Ablaß-Elektroventil 22, welche durch
eine Fluidquelle (nicht dargestellt) über eine Leitung 23 gespeist
sind und mit einem hydraulischen Demultiplikator, bzw. Untersetzer 24 mittbels einer Leitung 25 in Verbindung stehen.
Der hydraulische Untersetzer 24 besteht aus einem ersten Zylinder 26, in dessen Innerem zwei miteinander fest verbundene
Kolben 27 und 28 gleiten können, wobei zwischen dem Kolben und dem unteren Flansch des Zylinders 26 eine Feder
29 angeordnet ist. In Höhe dieses unteren Flansches ist ein
zweiter Zylinder 30 angeordnet, der eine Flüssigkeit abschließt,
Dieser Zylinder 30 ist koaxial zum Kolben 27, welcher gleichen Durchmesser besitzt und in den Zylinder eindringt.
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In den Wänden 2 und 3 der Leitung 1 sind an sich bekannte
verformbare Ringmembranen angebracht, welche mittels Leitungen 32 mit Ringkollektoren 33 und 34- verbunden sind,
welche mit dem zweiten Zylinder 30 des hydraulischen Untersetzers 34 über Leitungen 35 in Verbindung stehen. Fig. 2
zeigt außerdem das zu schweißende Rohr 10, dessen Antrieb und mechanischen Zentrierung in der Leitung 1 mittels einer
Gruppe von Eingangsrollen 36 und einer Gruppe von Ausgangsrollen
37 gewährleistet ist.
Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise:
Wenn der Druck in der Einlaßschleusenkammer 26 höher als der gewünschte Druck ist, sendet der Manostat 20 eine Information
aus, welche die öffnung des Füll-Elektroventils
21 und die Zuführung von Fluid zu dem Zylinder 26 des hydraulischen Untersetz_ers 24- steuert. Der Kolben 28 treibt den
Kolben 27 nach unten und der letztere bewirkt die Erhöhung des Volumens der verformbaren Membranen 31 >
indem die in dem Zylinder 30 des hydraulischen Untersetzers enthaltene
Flüssigkeit komprimiert wird. Die Volumenerhöhung der Membranen 31 hat die Verringerung der Konduktanz der Förderleitung
1 zur Folge, und als Folge davon tritt eine Verringerung des Druckes in der Einlaßschleusenkammer 6 bis zu dem
angezeigten Wert auf.
Umgekehrt sendet der Manostat 20 dann, wenn der Druck in der Einlaßschleusenkammer geringer als der gewünschte Druck ist,
eine Information aus, welche die öffnung des Ablaß-Elektroventils
22 des Zylinders 26 des hydraulischen Untersetzers 24 steuert. Die Feder 39 treibt die Kolben 28 und 27 nach oben,
und der letztere Kolben bewirkt die Verringerung des Volumens der verformbaren Membranen 31 durch Reduktion des Drucks der
in dem Zylinder 30 des hydraulischen Untersetzers 24· enthaltenen
Flüssigkeit. Die Volumenverringerung der Membranen 31 hat die Erhöhung der Konduktanz der Leitung 1 zur Folge,
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und als Folge davon die Erhöhung des Druckes in der Einlaßschleusenkammer
6 bis zu dem angezeigten Wert usw.
Eine zur beschriebenen Regelvorrichtung identische Vorrichtung ist der Auslaßschleusenkammer 9 zugeordnet und befindet
sich zwischen dieser Kammer und dem Ende der Leitung 1.
Das vorstehend beschriebene Verfahren sowie die beschriebene Vorrichtung weisen eine bestimmte Anzahl von Vorteilen auf.
Auf diese Weise wird nämlich trotz der Konduktanzänderungen
der Wände der Förderleitung, welche durch die Änderungen der Fertigungstoleranzen und die Oberflächenzustände bewirkt werden,
der Druck streng konstant und gleich dem eingestellten Wert gehalten. Die Folge davon ist, daß die erzielte Behandlung
vollkommen regelmäßig und homogen ist, wodurch es möglich ist, Teile von ausgezeichneter Qualität zu erhalten.
Ein anderer Vorteil ergibt sieh dadurch, daß aufgrund der
Aufrechterhaltung des Druckes nur eine beschränkte Anzahl von Schleusenkammern erforderlich ist. Eine derartige-Vorrichtung
benötigt demgemäß wenig Raum und kann mit geringen Hastellkosten gefertigt werden.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die Anordnung der in der Leitung zur Förderung des Teiles angebrachten verformbaren
Membranen mit der Leitung zusammenwirkt, um eine Konduktanz, bzw. Leitung "mit Riefelung" zu schaffen, deren
Wirksamkeit im Falle von turbulenten und viskosen Strömungszuständen
größer ist und eine bessere Pumpleistung gewährleistet.
Gemäß eiaem weiteren Vorteil erfordert eine derartige Vorrichtung
nicht die Anordnung von reibenden Verbindungen, deren
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Dichtigkeit sich häufig als unvollkommen erweist und welche
durch Reibung schnell unbrauchbar werden.
Gemäß einem weiteren Vorteil gestattet es diese Vorrichtung, die Behandlung von Stücken in verschiedenen und
komplexen !Formen zu gewährleisten, wie z.B. Winkelstücke, profilierte Stücke usw., wobei die einzige zu verwirklichende
Umwandlung darin besteht, den Querschnitt der Förderleitung des Stückes an den Querschnitt des Stückes anzupassen.
Eng verbunden mit der Ausnutzung der in Fig. 2 dargestellten Druckregelungsvorrichtung ist es möglich, direkt auf den
Druck einzuwirken, da? in den Schleusenkammern herrscht. Man kann ebenfalls diese einzige Art der Regulierung des Druckes
verwenden, indem man durch den Manostat 20 z.B. die Füllung
oder die Reinigung der Schleusenkammern steuern läßt.
Die Druckregulierungsvorrichtung, die in Fig. 2 dargestellt ist, kann durch ein äquivalentes System ersetzt werden, das die
gleiche Regulierung bewirkt, insbesondere was den Demultiplikator und seine beiden Steuerelektroventile betrifft.
- Patentansprüche -
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Claims (3)
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung eines Stückes
unbestimmter Länge und von im wesentlichen konstantem Querschnitt in einer Behandlungskammer, die unter kontrollierter
Atmosphäre und unter einem Druck gehsLten wird, der vom Atmosphärendruck
verschieden ist, mit einer Fördereinrichtung für das zu behandelnde Stück, die durch eine Leitung gebildet
ist, welche zwischen zwei parallelen Wänden vorgesehen ist, die zwischen sich einen schmalen Zwischenraum von der
Form und dem Querschnitt des zu behandelnden Stückes angepaßtem Querschnitt bestimmen,waä mit Führungsrollen, mit
einer Isoliervorrichtung für die Behandlungskammer, die von wenigstens einer EingangsSchleusenkammer und von wenigstens
einer Ausgangsschleusenkammer gebildet ist, die symmetrisch zu der Behandlungskammer angeordnet sind,
wobei die im gleichen Abstand von letzterer angeordneten Schleusenkammern auf im wesentlichen gleichen Drücken gehalten
sind, die Isoliervorrichtung der Behandlungskammer außerdem mit jeder der Schleusenkammern verbundene Pumpgruppen
umfaßt, mit Mitteln für die Abwandlung der Konduktanz der Fördereinrichtung, Mitteln zum "Vergleich des in
der Eingangsschleusenkammer und in der Ausgangsschleusenkammer herrschenden Druckes mit einem vorbestimmten Bezugsdruck, welche zwei Arten von Signalen liefern je nach der
algebraischen Differenz zwischen den Drücken, und mit Mitteln zum Wiederherstellen des Druckes in der Eingangsschleusenkammer
und der Ausgangsschleusenkammer als Funktion der beiden Arten der oben erwähnten Signale, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Wiederherstellen des
Druckes in der Eingangsschleusenkammer und in der Ausgangsschleusenkammer
durch Elektroventile gebildet sind, die durch die Vergleichsmittel gesteuert sind, welche auf die
jeweiligen Pumpengruppen der Schleusenkammern in Kombina-
. 009828/1318
tion mit den Mitteln einwirken, welche die Abwandlung der Konduktanz der Förderleitung steuern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die Abwandlung
der Konduktanz der Förderleitung durch an sich bekannte torusförmige Membranen aus= elastomerem Material gebildet
sind, die durch den Druck eines Pluides verformt werden können.
'
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ
e i c h ne t, daß die die Abwandlung der Konduktanz der torusKjrmigen Membranen steuernden Mittel durch hydraulische
Demultiplikatoren gebildet sind, die je durch zwei
Elektroventile gesteuert sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Vergleich des in der
Eingangsschleusenkammer und in der Ausgangsschleusenkammer herrschenden Druckes mit einem vorbestimmten Bezugsdruck
durch einen Manostat gebildet sind.
. 5· Vorrichtung zum kontinuierlichen Schweißen durch Elektronenbombardierung
eines Stückes unbestimmter Länge und von im wesentlichen konstantem Querschnitt mit einer Förderleitung,
die durch eine Außenwand (2) und eine Innenwand (3) begrenzt und mit Führungsrollen ausgestattet ist, mit einer Schweißkammer
(5) unter reduziertem Druck, die mit einer Elektronenkanone und einer Pumpgruppe verbunden ist, mit einer den
Druck in der Schweißkammer konstant haltenden Isoliervorrichtung, die durch eine EingangsSchleusenkammer (6), eine
AusgangsSchleusenkammer (9) sowie durch zwei Ringkammern
(7 und 8) gebildet ist, welche symmetrisch in bezug auf die Schweißkammer angeordnet sind, und durch Pumpgruppen, die
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jeweils mit jeder der Schleusenkammern verbunden sind,
und durch verformbare torusförmige Membranen (31), dadurch g e k e η η ζ eichnet, daß die Regelung
des Druckes durch eine gleichseitige Einwirkung auf die den Schleusenkammern zugeordneten Pumpgruppen und auf
die verformbaren torusförmigen Membranen (31) erfolgt,
während der Druck, der in der- Schweißkammer herrscht, größer ist als ein vorherbestimtier Wert und einzig und
allein auf das Abschwellen des verformbaren torusförmigen
Membranen (31) einwirkt, i?®nn der DruGk, der in der
Schweißkammer herrscht, einen Wert erreicht hat, der kleiner als sein vorherbestimmter Wert ist.
6. Vorrichtung zum kontinuierlichen Schweißen durch Elektronenbombardierung
eines Stückes unbestimmter länge und von im wesentlichen konstantem Querschnitt mit einer Förderleitung,
die durch eine Außenwand (2) und durch eine Innenwand
(3) begrenzt und mit Mümingsrollen ausgestattet ist,
einer Schv.reißkammer unter reduziertem Druck (5), die mit
einer Elektronenkanone und einer Pumpgruppe verbunden ist, mit einer Isoliervorrichtung, die den Druck in der Schweißkammer
konstant hält und durch eine Eingangsschleusenkammer (6)t eine Ausgangsschleusenkammer (9) sowie durch zwei ringförmige
Kammern gebildet ist, die symmetrisch in bezug auf die Schweißkammer angeordnet sind, und durch torusförmige
verformbare Membranen (31) 5 dadurch gekennzeichnet,
daß die Regulierung des Druckes durch eine Veränderung der Konduktanz der Isoliervorrichtung erhalten ist,
welche dadurch verwirklicht wird, daß der Zustand der Schwellung der torusförmigen verformbaren Membranen verändert
wird.
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