DE2418482A1 - Verfahren zum flaemmputzen und flaemmputzmaschine - Google Patents

Description

Dr. W'?rr,er Haßler

Patentanwalt Lüdenscheid, den 16. April 1974 - 6

538 LD DcMSCHZl D |

Asenberg 36-Potfa* 17C4 A 7460 2418482

Anmelderin: Firma Nippon Steel Corporation 6-3, Otemachi 2-chome, Chiyoda-ku Tokio / Japan

Verfahren zum Flämmputzen und Flämmputzmas chine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Flämmputzen der Oberfläche von metallischen Werkstücken, wonach sich die Stücke relativ zu den Flämmdüsen bewegen. Außerdem betrifft die Erfindung eine Flämmputzmaschine, deren Flämmdüsen gegenüber der Oberfläche des Werkstücks verschiebbar sind.

Beim Verputzen zur Beseitigung von Fehlern an Rohbraminen, Roh-, blöcken und Rohknüppeln mithilfe einer Flämmputzmaschine wird der kalte Stahl so behandelt, daß die Fehler, die im folgenden als Flämmbereiche bezeichnet werden, durch Wärmezufuhr aus der Flämmdüse lokal aufgeheizt werden, bis die Temperatur dieser-Flämmbereiche einen solchen Wert erreicht hat, daß der eigentliche Flämmvorgang eingeleitet werden kann. Jedoch ist die Temperatur der Vorheizflammen aus der Flämmdüse so gering, daß aufgrund der geringen Wärmezufuhr die Zeitdauer zur Temperaturerhöhung der Flämmbereiche auf den für den Flämmvorgang erforderlichen Wert lang ist. Denn der Großteil der zugeführten Wärme wird infolge· der hohen Wärmeleitfähigkeit ins Innere der Stahlwerkstücke übertragen. Dies bedeutet einen geringen Wirkungsgrad beim Verputzen von Stahlwerkstücken, insbesondere wenn eine große Anzahl von Oberflächenfehlern vorhanden ist.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades beim Verputzen hat man Bemühungen unternommen, um die Zeit bis zum Beginn der eigentlichen Flämmbehandlung herabzusetzen. Hierfür kennt man zwei Verfahren:

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T) Durch eine zweite Düse wird Metallpulver vor der Flämmdüse eingeblasen, so daß Eisenpulver einer Siebgröße von 100 bis 300 Maschenweiten in die Vorheizflammen gelangt. Die intensive Verbrennung erzeugt eine große Wärmemenge, die durch die mechanische Energie.des eingeblasenen Eisenpulvers erhöht wird. Infolgedessen werden die jeweiligen Flämmberei-che lokal aufgeheizt. Danach kann man kalten Stahl innerhalb von 4 bis 5 see auf die erforderliche Flammtemperatur erhitzen.

2) Ein Metallstab mit kleinem Durchmesser wird als Zündstab vor der Mündung der Flämmdüse dem Flämmbereich in der Oberfläche desj Werkstücks nahegebracht, bis er diesen Flämmbereich berührt. Dadurch wird die Spitze des Zündstabes durch die Vorheizflammen aus der Flämmdüse aufgeheizt, so daß das Ende des Zündstabes kontinuierlich schmilzt. Infolgedessen gelangen Tropfen auf die Oberfläche des Werkstücks und erhitzen bzw. schmelzen dieselbe auf. Sodann bläst man Sauerstoff aus der Flämmdüse auf die aufgeschmolzenen Flämmbereiche, damit der Flämmvorgang ausgelöst wird.

Diese Verfahren sind mit den folgenden Nachteilen behaftet: Beim Verfahren 1) können sich die Durchgänge der Blasdüse für das Metallpulver durch Spritzer der beim Flämmen gebildeten Schlacke verstopfen. Die Zufuhreinrichtung für das Metallpulver ist sehr störanfällig. Man kann den Flämmvorgang nicht auslösen, wenn das Werkstück in Bewegung ist. Beim Verfahren 2) werden 6 bis 10 see zur Vorbereitung des Flämmvorgangs beansprucht, so daß ein fliegender Start unmöglich ist. Diese lange Vorbereitungszeit führt möglicherweise zu einem ungewöhnlich tiefen Flämmen der Flämmbereiche, was möglichst vermieden werden sollte

Zum Flämmputzen der Seitenfläche von Stahlstücken muß man nach herkömmlichen Verfahren die jeweils zu bearbeitende Seitenfläche] nach oben wanden oder eine andere Flämmpüt zmas chine für die Seitenflächen von Stahlstücken bereitstellen. Man benötigt infolgedessen eine Wendeeinrichtung, oder im zweiten Fall ist eine

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lange Zeit für das Verputzen der Oberfläche und der Seitenfläche erforderlich. Infolgedessen ist die Ausbringung gering.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines "Verfahrens zum Flämmputzen, wonach der eigentliche Flämmvorgang ·im wesentlichen momentan ausgelöst werden kann. Das Verfahren nach- der Erfindung soll einen hohen Wirkungsgrad haben und auch bei Bewegung des Werkstückes durchgeführt werden können, ohne daß ' die Bewegung des Werkstückes angehalten werden muß.

Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daf nach der Erfassung eines Flämmbereiches auf der Oberfläche eines Werkstücks Sauerstoff durch eine verbrauchbare Rohrelektrode aus der Rohrmündung auf den Flämmbereich gerichtet wird, daß darauf die Rohrelektrode abgesenkt wird, bis die Rohrmündung das Werkstück berührt, daß der Berührungsbereich zwischen Rohrlektrode und Werkstück durch Zufuhr von elektrischer Energie und von Oxydationswärme schnell auf die Flämmtemperatur aufgeheizt wird und daß dann unmittelbar die eigentliche Flämmbehandlung ausgehend von dem aufgeheizten Berührungsbereich beginnt .

Eine Flämmputzmaschine nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß den Flämmdüsen gegenüberstehend verbrauchbare Rohrelektroden angeordnet sind, die auf den gleichen Flämmbereich wie die Flämmdüsen ausgerichtet sind, daß ein Halter mit einer Vorschubeinrichtung die Rohrelektroden aufnimmt, damit dieselben gegen den Flämmbereich hin und von demselben weg bewegt werden können, und daß eine Sauerstoffzufuhreinrichtung mit dem Oberteil der Elektrodenvorschubeinrichtung gekoppelt ist, damit Sauerstoff ins Innere einer Rohrelektrode' eingeleitet werden kann.

Die Erfindung ermöglicht damit einen nahezu momentanen Beginn der Flämmputzbehandlung, so daß keine Vorbereitungszeit der Flämmbereiche verlorengeht. Es besteht auch keine Gefahr einer zu großen Eindringtiefe der Flämmbehandlung. Trotzdem werden

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Oberflächenfehler der Werkstücke vollständig beseitigt.

Die Erfindung ermöglicht auch unmittelbar ein Verputzen der Seitenflächen der Werkstücke in gleicher Weise wie der Oberfläche. Man benötigt keine Sondereinrichtungen für das Verputzen der Seitenfläche.

Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:

Fig. 1 eine Stirnansicht einer Flämmputzmaschine nach

der Erfindung,
Fig. 2 eine Einzelansicht der Vorschubeinrichtung für

die Rohrelektroden und der Flämmdüsen, Fig. 3 ein Blockschaltbild der Regeleinrichtung, Fig. 4 einen Grundriß der Vorschubeinrichtung für die

Rohrelektroden,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 4, Fig. 6 ein Blockschaltbild des Regelkreises für die

Rohrelektrode,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung des

Verputzens der Seitenfläche eines Werkstücks, Fig. 8 eine schematische Darstellung der Baugruppe für

das Verputzen der Seitenfläche und Fig. 9 Schnitte durch verschiedene Ausführungsformen

von verbrauchbaren Rohrelektroden.

Die Flämmputzmaschine 1 nach Fig. 1 läuft mit ihren Rädern auf Schienen 12, die außerhalb des Querschnitts einer Bramme in Längsrichtung derselben verlaufen. Die Flämmputzmaschine überbrückt infolgedessen die Bramme 2 und wird von einem Motor 11 bewegt. Ein Halter 4 trägt eine oder mehrere Flämmdüsen 3, von denen drei Gruppen in der Figur dargestellt sind. Diese Flämmdüsen sind unter einem Winkel von bspw. 20 bis 25° gegenüber der Oberfläche der Bramme 2 ausgerichtet. Die Zuleitungen der Flämmdüsen 3 sind mit einer Sauerstoffleitung 7 verbunden,

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die über ein spulenbetätigtes Regelventil 8 an eine Speiseleitung 9 zur Zuführung eines Gasgemisches aus Hochofengas und Sauerstoff angeschlossen ist. Der Halter 4 für die Flämmdüsen 3 sitzt an einem Wagen 5, der mithilfe von Rädern 6 auf Schienen in Breitenrichtung &r Bramme 2 innerhalb des Rahmens der Flämmputzmaschine 1 verfahrbar ist.

Damit sind die Flämmdüsen 3 sowohl in Längsrichtung als auch in Breitenrichtung der Bramme 2 verschiebbar. Im Unterteil des Wagens 5 befindet sich auch eine Vorschubeinrichtung, die eine verbrauchbare Rohrelektrode 13 trägt, die in Verlängerung einer Flämmdüse auf einen Flämmbereich ausgerichtet ist. Der Fläminbereich ist dabei die Auftreffstelle der Längsachse der Flämmdüse auf die Oberfläche der Bramme. Die Vorschubeinrichtung dient zum Vorschub der Rohrelektrode 13 auf den Flämmbereich und zwar etwa in entgegengesetzter Richtung zu der Flämmdüse 3. Die Vorschubeinrichtung umfaßt Vorzugsrollen 14 und Seitenrollen 16, die wechselweise durch einen Motor 15 angetrieben werden. Die Rohrelektrode 13 kann dadurch gegen den Flämmbereich hin vorgeschoben und von demselben wegbewegt werden, wobei sie durch dies Rollen 14 und 16 isoliert gehalten wird. An die verbrauchbare Rohrelektrode ist über eine Kontaktstelle 17 eine Stromquelle zur Ausbildung eines Lichtbogens angeschlossen. Am Hinterende der Rohrelektrode ist eine Sauerstoffzufuhreinrichtung zum Einblasen von Sauerstoff in die Rohrelektrode 13 vorgesehen. Diese Sauerstoffzuführeinrichtung umfaßt ein Magnetventil 18 zur Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr, einen Durchflußmesser 19 und ein Durchflußregelventil 20.

Die Arbeitsweise dieser Flämmputzmaschine ist folgende. Wenn der Motor 11 eingeschaltet ist, wird die Flämmputzmaschine 1 längs der Schienen 12 verschoben. Ein nicht dargestellter Druckschalter wird betätigt, sobald die Flämmputzmaschine 1 einen Flämmbereich, also einen Oberflächenfehler der Bramme 2, erreicht. Dann wird Sauerstoff aus den- Flämmdüsen 3 ausgeblasen. Nunmehr wird ein Druckschalter zur Auslösung der elektrischen .

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Energiequelle für die Flämmbehandlung betätigt. Das Magnetventil 11 öffnet, so daß Sauerstoff durch den Durchflußmesser 19 in die Rohrelektrode 13 strömt und an der Elektrodenmündung austritt. Nahezu gleichzeitig wird der Motor 15 erregt, der die Vorzugsrollen 14 dreht, so daß die Rohrelektrode 13 nach unten gegen den Flämmbereich hin und zwar etwa entgegengesetzt zur Ausrichtung der Flämmdüsen 3» vorgeschoben wird. Sobald das Stirnende des Elektrodenrohres 3 mit dem Flämmbereich in Be- . rührung kommt,· fließt ein Kurz Schluß strom, so daß ein elektrischer Lichtbogen zwischen der Rohrelektrode 13 und der Bramme 2 gezündet wird. Dabei wird Wärme durch den Joule'sehen Effekt und durch den elektrischen Lichtbogen erzeugt, so daß das Stirnende der Rohrelektrode 13 sehr schnell aufgeheizt wird und schmilzt. Infolgedessen wird die Temperatur des Flämmbereiches angehoben. Gleichzeitig wird der Flämmbereich oxydiert, weil der aus der Stirnfläche des Elektrodenrohres· 13 herausströmende Sauerstoff als Oxydationsmittel wirksam ist. Infolgedessen wird der Flämmbereich sehr schnell auf eine Temperatur aufgeheizt, wo die eigentliche Flämmbehandlung einsetzen kann.

Diese Flämmbehandlung ist also infolge dieses schnellen Temperaturanstieges nahezu momentan möglich, wobei Sauerstoff aus den Flämmdüsen 3 ausströmt. Gleichzeitig mit dem Beginn der Flämmbehandlung wird die Drehrichtung des Motors 15 umgekehrt, so daß die Rohrelektrode 13 zurückgezogen wird. Die Sauerstoffzufuhr durch die Rohrelektrode 13 wird unterbrochen. Das Erhitzen und der Temperaturanstieg im Berührungsbereich der Rohrelektrode 13 und der Bramme 2. sind so kurzzeitig, weil die elektrische Energiezufuhr und die Oxydationswärme zusammenwirken. Infolgedessen ist die Zeitdauer zwischen der Berührung der Rohrelektrode mit dem Flämmbereich und dem Beginn der eigentlichen Flämmbehandlung nur 0,1 bis 0,5 see. Damit kann die. Flämmbehandlung nahezu momentan einsetzen, so daß man auch während der Bewegung der Flämmputzmaschine in einem stabilen Betriebszustand arbeiten kann. Die Ausgangstemperatur für die' Flämmbehandlung liegt normalerweise oberhalb 1 350⁰C.

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Der Abstand zwischen den Flämmdüsen und der Bramme, der Winkel, ■unter dem die Rohrelektrode auf die Bramme zugeführt wird und die Auswahl der Energiequelle sind sehr wichtige Faktoren für eine stabile Auslösung der Flämmbehandlung unter Vermeidung einer übermäßig tiefen Flämmung. Nach durchgeführten Untersuchungen soll der Abstand zwischen den Flämmdüsen und der Oberfläche, der Bramme 5 bis 10 mm betragen, der Winkel der Rohrelektrode gegenüber der Br ammenoberflache soll zwischen 30° und 90° liegen; die Energiequelle soll eine Gleichspannungsquelle sein.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Einzelheiten der Flämmputzmaschine bzw. den Regelkreis zur Sicherstellung eines stabilen Flämmbeginns. In Fig. 2 ist die Vorschubeinrichtung für die Rohrelektrode und die Anordnung der Flämmdüsen dargestellt. Man erkennt eine Schraubenspindel 21, an deren Stelle auch eine Zahnstange eingesetzt werden kann, und den Halter 4, der auf der Schraubenspindel 21 verschiebbar ist. Die Schraubenspindel 21 wird durch einen Motor 22 angetrieben. Ein Hitzeschild 27 schützt einen Abstandsmesser 28 zur Bestimmung des Abstandes zwischen der Flämmdüse und der Bramme sowie ein Markierungserfassungsgerät 29. Diese Bauteile 27, 28 und 29 sind von einem Träger 23 gehalten, der auf einer Welle 24 in Pfeilrichtung 26 verschwenkbar ist. Ein Motor 25 ermöglicht eine Drehung der Welle 24, so daß der Träger 23'in der Pfeilrichtung 26 verschwenkt werden kann. Die Schraubenspindel 21 sitzt an dem Wagen der Flämmputzmaschine. In diesem Fall wird der Abstand zwischen der Oberfläche der Bramme '2 'und der Flämmdüse 3 durch den Ab Standsmesser 28 erfaßt. Der Meßwert wird in ein Ausgangssignal umgewandelt.' Der Vergleich zwischen diesem Ausgangssignal und dem Bezugssignal, das dem Ab stands soliwert entspricht, wird als Regelsignal in den Motor 22 eingegeben, so daß die Höhe der Flämmdüsen automatisch auf den Sollwert nachgestellt wird. Wenn der Abstandsmesser 28 oder das Markierungserfassungsgerät 29 die Randlinie der Bramme überschreiten, ändert sich das Ausgangs- . signal, so daß der Motor 25 in Gang gesetzt wird. Dadurch wird der Träger 23 in Pfeilrichtung 26 verschwenkt, so daß immer

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alle Nachweisgeräte innerhalb der Brammenfläche bleiben.

Wenn nach Fig. 2 die Rohrelektrode 13 und die Flämmdüsen 3 synchron in Pfeilrichtung 27a bewegt werden, soll der Winkel θ zwischen dem Stirnende der Rohrelektrode 13 und der Brammenoberfläche zwischen 30° und 90° liegen. Die Rohrelektrode ist an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen. Der Abstand zwischen der Flämmdüse und der Oberfläche der Bramme 2 soll 5 bis 10 mm betragen. Der elektrische Lichtbogen wird so lange aufrechterhalten, bis Schmelztropfen von der Rohrelektrode auf die. Brammenoberfläche 2 herabtropfen. Der Abstand zwischen der Oberfläche der Bramme 2 und den Flämmdüsen 3 wird unabhängig von Ungleichmäßigkeiten der Werkstückoberfläche mithilfe des Abstandsmessers 28, des Motors 22 und der entsprechenden Regeleinrichtung auf dem genannten Wert gehalten. Infolgedessen ist die Tiefe der Flämmbehandlung unabhängig von Ungleichmäßigkeiten der Oberfläche konstant. Die Neigung der Rohrelektrode unter einem Winkel von 30° bis 90° ist deshalb gewählt, damit die Rohrelektrode 13 mit einer Spitze die Oberfläche der Bramme 2 berührt, wenn sich die Rohrelektrode 13 und die Flämmdüsen in Pfeilrichtung 27a nach Fig. 2 bewegen. Außerdem soll dadurch die Energie des Lichtbogens und die Tropfenbildung der Elektrode in Richtung auf die Flämmdüsen 3 hin konzentriert werden. Die Neigung der Rohrelektrode 13 bedingt auch eine kleinere Kontaktfläche mit der Bramme 2 und damit eine höhere Stromdichte, so daß die Oxydation aufgrund der bevorzugten Aufschmelzung an der Innenkante der Rohrelektrode 13 begünstigt wird. Dieses ist sehr vorteilhaft.

Die Anwendung einer Gleichspannung erlaubt die Zündung eines Lichtbogens gleichbleibender Art in jedem Zeitpunkt. Dadurch wird die Stabilität des Flämmbeginns sichergestellt. Bei der Anwendung einer Wechselspannung hängt die Zündung des Lichtbogens von der jeweiligen Spannungsphase im Berührungszeitpunkt zwischen Rohrelektrode 13 und Oberfläche der Bramme 2 ab. Der Lichtbogen wird so lange aufrechterhalten, bis von dem Elektrodenrohr Tropfen auf die Bramme herabfallen. Nach FIg. 1 ist ein

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Meßrad. 31 für die Geschwindigkeit der Flämmputzmaschine 1 vorgesehen, das mit einem Wandler 32 zur Erzeugung eines elektrischen Signals für die Geschwindigkeit gekoppelt ist. Man erhält damit einen Tachometergenerator. Der Unterschied zwischen dem Ausgangssignal des Wandlers 32 und einem Vergleichssignal auf einer Bezugsleitung 38 wird in einem Vergleicherkreis 33 gebildet. Dieses Differenzsignal wird in einem Verstärker. 34 verstärkt und als Einstellsignal für eine Zeitschaltung 35 benutzt. Die Zeitschaltung 35 legt den Grenzwert für die Umkehrung der Drehrichtung des Motors durch eine Wende schaltung 36 fest. Damit wird die Zeitdauer zwischen dem Berührungszeitpunkt des Stirnendes des Elektrodenrohres 13 und der Oberfläche der Bramme 2, wo der Motor 15 mit der Ausgangsdrehrichtung zur Erzeugung des Lichtbogens weiterläuft und dem Zeitpunkt der Beendigung dieser Drehrichtung festgelegt. Je höher die Bewegungsgeschwindigkeit der Flämmputzmaschine ist, umso länger ist die Vorschubzeit für das Elektrodenrohr. Damit kann man den Lichtbogen so lange aufrechterhalten, bis Tropfen des Elektrodenrohrs auf das Werkstück herabtropfen und zwar bei jeder Bewegungsgeschwindigkeit zwischen dem Elektrodenrohr 13 und der Bramme 2.

Unter Herabtropfen ist nicht nur das Herabfallen von Tropfen geschmolzenen Metalls auf die Bramme zu verstehen, sondern auch ein Stehenbleiben von Tropfen.

Der Flämmbeginn kann nahezu momentan einsetzen. Doch wenn die Bewegungsgeschwindigkeit sehr groß ist, steigt die Temperatur der Metalloberfläche unterhalb der Rohrelektrode 13 ungenügend an, was zu einer höheren Fehlerquote beim Flämmbeginn führt. Deshalb kommt die folgende Arbeitsweise zur Anwendung. Nach Fig. 3 wird die Stromsteuerschaltung 37 durch das Ausgangssignal des Verstärkers 34 so geregelt, daß die in die Rohrelektrode 13 eingespeiste Stromstärke größer wird, wenn die Bewe-' gungsgeschwindigkeit ansteigt und umgekehrt. Darüber hinaus kann eine Stromsteuerschaltung für die Rohrelektrode mit einer Vielzahl von in einer Reihe·angeordneten Kondensatoren aufgebaut

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sein, wobei die Anzahl der gleichzeitig an die Rohrelektrode angeschlossenen Kondensatoren von der Größe der Bewegungsgeschwindigkeit abhängt.

Da die Rohrelektrode im Rahmen der Erfindung durch das Aufschmelzen bei der' Flämmauslösung verbraucht wird, muß sie jeweils durch eine neue Rohrelektrode ersetzt werden, wenn die verbrauchte Rohrelektrode für eine weitere Verwendung zu kurz. geworden ist. Die Sauerstoffeinspeisung in die Rohrelektrode muß störungsfrei erfolgen, auch wenn die Rohrelektrode kürzer wird. Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Vorschubeinrichtung für die Rohrelektrode und eine Speiseeinrichtung für Sauerstoff.

Dabei ist ein Gleitschlitten 41 für die vertikale Bewegung beim Vorschub der Rohrelektrode 13 zu dem Fläminbereich vorgesehen, wobei das Kopfende der Rohrelektrode in dem Gleitschlitten 41 festgehalten ist. Treibrollen 42 und Führungsrollen 43 halten das Vorderende der Rohrelektrode 13 fest und bewegen dieselbe in der beschriebenen Weise vor. Der Gleitschlitten 41 ist längs einer Seitenfläche eines Gehäuses 44 frei verschiebbar und wird von einem Zugriemen 47 angetrieben, der über eine Riemenscheibe 46, eine weitere, nicht dargestellte Riemenscheibe am Oberende des Gehäuses 44 und eine Riemenscheibe des Motors 45 angetrieben] wird. Der Gleitschlitten 41 ist mit dem Zugriemen 47 fest verbunden, so daß er zusammen mit dem Zugriemen in vertikaler Richtung bewegt wird. Für den Antrieb des Gleitschlittens 41 kann man auch jede andere bekannte Technik anwenden. Der Antrieb der Treibrollen 42 erfolgt durch einen Motor 48. Die Führungsrollen 43 sind durch Magnetspulen 49 belastet, so daß die Führungsrollen 43 bei Betätigung der Magnetspulen 49 von den Treibrollen 42 freikommen, wodurch der Antrieb für die Rohrelektrode 13 unterbrochen wird.

Das Gehäuse 42 führt jeweils nacheinander eine Elektrode 13 der Vorschubeinrichtung zu. Das Gehäuse 44 hat einen Außenmantel 44a| Ein Drehteller 52 hat eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Aufnahmen 50 für Rohrelektroden und dreht sich zusammen

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mit der Welle 51. Der Drehteller 52 liegt an der Innenfläche de£ Außenmantels 44a an. Am Unterende der Welle 51 sitzt ein Ritzel 53, das mit einer Zahnstange'54 in Eingriff ist. Die Zahnstange 54 ist über ein Koppelstück 55 an einen Antriebszylinder 56 gekoppelt, der zur Drehung der Welle 51 dient. Da das Gehäuse 44 gegenüber der.Horizontalen geneigt ist und da sich die Vorschubeinrichtung an der geneigten Seite befindet, gelangt eine Rohrelektrode 13 unter dem Einfluß ihres Gewichtes in die Vorschubeinrichtung. Die Bereitstellung der Elektroden erfordert keinen Drehteller wie in der dargestellten Ausführungsform. Man kann jede andere Technik einsetzen, auch eine Speicherung der Rohrelektroden in axialer Anordnung hintereinander .

Die Sauerstoffzufuhreinrichtung ist am Oberende und innerhalb * des Gleitschlittens 41 angeordnet. Sie umfaßt einen zylindrischen Anschlußkopf 57, der das Oberende der Rohrelektrode festhält und dicht umschließt. Ein Druckring 58 ist in vertikaler Richtung frei verschiebbar und drückt den Anschlußkopf fest. Eine Sauer stoff zuleitung 59 leitet durch den Druckring hindurch Sauerstoff in die Rohrelektrode 13 ein. Die vertikale Bewegung des Druckrings 58 erfolgt durch Drehung des Innenmantels 53', der schraubend im Oberteil des Gleit Schlittens 41 geführt ist und mit einem Ritzel 62 in eine Zahnstange 61 eingreift. Diese Zahnstange 61 sitzt an einem Druckluftzylinder und kann von demselben hin und her bewegt werden. Die Sauerstoffzuleitung 59 ist über einen Gewindestutzen 64 an eine nicht dargestellte Sauerstoffquelle angeschlossen.

Dieser zylindrische Anschlußkopf 57 hat einen etwas größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser der Rohrelektrode 13, so daß die Rohrelektrode 13 eingeschoben werden kann. Wenn jedoch der Druckring 58 von oben aufgepreßt wird, wird auch der Anschlußkopf 57 zusammengepreßt, so daß sich der Innendurchmesser verengt. Infolgedessen liegt der Anschlußkopf dicht an ' der Rohrelektrode 13 an und hält dieselbe fest.

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Die Rohrelektroden stehen auf einem Ab Schluß schieb er 65 auf, die in einer vorgegebenen Lage am Unterende der Vorschubeinrichtung angebracht ist, damit die Rohrelektroden 13 nicht aus dem Gehäuse 44 herausfallen können. Eine Dichtung 66 dichtet die Sauerstoffzuleitung ab. Grenzschalter 67 begrenzen die Bewegungsbahn der Vorschubeinrichtung. Eine Kontakteinrichtung 68 dient zum Anschluß der Rohrelektrode an eine elektrische Energiequelle.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach den Fig. 4 und 5 ist folgende: Im Ausgangszustand, wo keine Rohrelektrode in der Vorschubeinrichtung bereitsteht, befindet sich der Gleitschlitten 41 in seiner obersten Stellung. Bei einer Drehung der Welle 51 um eine Teilung kommt die jeweils folgende Elektrodenaufnahme 50 in Ausrichtung auf die Vorschubeinrichtung. Dann fällt die Rohrelektrode durch ihr Eigengewicht in den Vorschubkanal. Dabei bleibt der AbSchlußschieber 65 am Unterende der Einrichtung geschlossen. Sobald sich die Rohrelektrode 13 in der vorgegebenen Stellung befindet, läuft der Motor 45 an und senkt den Gleitschlitten 41 so weit, bis das Oberende der Rohrelektrode 13 durch den Anschlußkopf 57 hindurch an den Druckring 58 anstößt. Sobald die Rohrelektrode 13 unter dem eingestellten Druck an dem Druckring 58 anliegt, kommt der Motor zum Stillstand. Der druckluftbetätigte Antriebszylinder 60 dreht über die Zahnstange 61 und das Ritzel 62 den Innenmantel 63, so daß der Druckring 58 den Anschlußkopf 51 zusammendrückt. Dadurch kommt es ζμ einer dichten Anlage an der Rohrelektrode 13, so daß die Rohrelektrode 13 dicht abgeschlossen ist. Nunmehr kann Sauerstoff in die Rohrelektrode 13 eingeleitet werden, ohne daß der Sauerstoff ausleckt. Nach dieser Vorbereitung wird der AbSchlußschieber 65 geöffnet. Der Motor 45 läuft an und senkt den Gleitschlitten 41 weiter ab. Die Rohrelektrode 13 wird mit ihrem Unterende zwischen die Treibrollen 42 und die Führungsrollen 43 eingeführt. Der weitere Vorschub erfolgt durch den Motor 48, bis der Vorschub abgestellt wird, sobald sich die Elektrodenspitze in der Nähe des Flämmbereichs befindet. Die weitere Arbeitsweise folgt der früheren Erläuterung.

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Gleichzeitig mit der Auslösung der Flammt)ehandlung wird die Sauerstoffzufuhr abgestellt, und die Rohrelektrode wird in die Ausgangsstellung zurückbewegt.

Nach wiederholter Flämmbehandlung wird die Rohrelektrode 13 für einen weiteren Einsatz zu kurz-, weil der Gleitschlitten 41 seinen unteren Anschlag erreicht. Dann veranlaßt der. Zylinder 60 über die Zahnstange '61 und das Ritzel 62 eine Drehung des Innenmantels 63, so daß der Druckring 58 nicht weiter, angepreßt wird. Derselben wird vielmehr angehoben und gibt den Anschlußkopf 57 frei, so daß die Rohrelektrode 13 nicht mehr gehalten wird. Der Restteil der Rohrelektrode 13 wird unter der Wirkung des Motors 48 durch die Treibrollen 42 nach unten gezogen, bis die vorgegebene Stellung erreicht ist, wo die Rohrelektrode durch Freigabe der Führungsrollen 43 abgegeben wird. Nach Ausstoß der Rohrelektrode 13 fährt der Gleitschlitten 41 in die obere Endsteilung zurück,- wo-er den Einschub der nächsten Rohrelektrode 13 erwartet. Dann wiederholt sich die beschriebene Arbeitsweise.

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild der Regeleinrichtung für den Vorschub der Rohrelektrode. Ein Verschiebungsgeschwindigkeitseinstellgerät 70 dient zur Einstellung der Bewegungsgeschwindigkeit des Wagens, indem die Drehzahl des Motors eingestellt wird. Ein der Verschiebungsgeschwindigkeit entsprechendes Einstellsignal beaufschlagt eine Vorschubprogrammeinheit 71. Zur Erfassung der Markierungen von Flämmb er eichen auf dem Werkstück dient ein Markierungserfassungsgerät 72, dessen Ausgangssignale als Erfassungssignale ebenfalls die Vorschubprogrammeinheit 71 ■ für die Rohrelektrode beaufschlagen. In der Vorschübprogrammeinheit 71 ist die Lichtbogenbrenndauer und die Vorschubgeschwindigkeit für die Rohrelektrode unter Berücksichtigung der Kennwerte des jeweiligen Werkstücks eingestellt. Außerdem sind "die Verschiebungsgeschwindigkeit und andere Kenngrößen, die den Flämmvorgang beeinflussen, ebenfalls einstellbar.' Aufgrund dieser Signale erzeugt 'die Vorschubprogrammeinheit 71 ein Ausgangssignal für die Größe der·; Liehtbogenspannung V, für die Elek-

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trodeiiberührungsdauer t und für· die Elektrodenvorschubgeschwindigkeit v. Das Signal V für die Lichtbogenspannung wird in eine Lichtbogenspannungseinstelleinheit 73 eingegeben. Das Signal t für die Elektrodenkontaktdauer und das Signal ν für die Elektrodenvorschubgeschwindigkeit werden in einen Elektrodensteuerteil 76 eingegeben. Die Lichtbogenspannungseinstelleinheit 73 steuert eine Gleichspannungsquelle*74 in Abhängigkeil von dem Lichtbogenspannungssignal V, so daß ein für die erforderliche Spannung notwendiger Strom von der Gleichspannungsquelle 74 abgegeben wird. Der Elektrodensteuerteil 76 umfaßt eine Zeitschaltung zur Steuerung der Umschaltung des Motors von Vorwärtsdrehrichtung auf Rückwärtsdrehrichtung sowie eine Einrichtung zur Steuerung der Drehzahl des Motors 78. Dadurch wird die Motorsteuerschaltung 77 gesteuert.

Wenn das Markierungserfassungsgerät 72 ein Markierungsnachweissignal abgibt, wandelt die Vorschubprogrammeinheit 71 dieses Signals in ein Einschaltsignal um, das in Abhängigkeit von dem eingestellten Programm über die Lichtbogenspannungseinstelleinheit 73 zu der Gleichspannungsquelle 74 weitergegeben wird. Gleichzeitig wird ein Vorschubsignal an den Elektrodensteuerteil 76 abgegeben, so daß der Motor- 78 die Treibrollen 79 antreibt, wodurch die Rohrelektrode 13 auf die Bramme 3 hin bewegt wird. Im Augenblick der Berührung zwischen der Rohrelektrode 13 und der Bramme 2 fließt ein Kurzschlußstrom, so daß der Lichtbogen gezündet wird. Mit der Erzeugung des Lichtbogens wird auch durch den Kurzschlußstrom Joule'sehe Wärme erzeugt. Der Lichtbogenspannungsmesser 75 gibt ein entsprechendes Signal an den Elektrodensteuerteil 76 ab, so daß die Vorschubgeschwindigkeit ν für die Rohrelektrode durch den Motor 78 herabgesetzt wird. Diese Vorschubgeschwindigkeit ν für die Rohrelektrode ist durch die Schaltstufe für die Motordrehzahl innerhalb des Elektrodensteuerteils 76 so eingestellt, daß die aufgeschmolzenen Metalltropfen der Rohrelektrode 13 unmittelbar auf die Bramme 2 tropfen. Nach Ablauf der Zeit, die die aufgeschmolzenen Tropfen der Rohrelektrode 13 für das Herabtropfen auf das Werkstück brauchen und die in der Vorschubprogrammeinheit 71 eingestellt

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ist, schaltet die Zeitschaltung des Elektrodensteuerteils 76 · den.Motor 78 von der Vorwärtsdrehrichtung auf die Rückwärts- ■ drehrichtung um. Dadurch wird die Rohrelektrode 13 mit der eingestellten Geschwindigkeit zurückgefahren. Die Rohrelektrode 13'wird also mit vorgegebener Geschwindigkeit vorgeführt, dann während der Brenndauer des Lichtbogens mit verringerter Geschwindigkeit, damit der Lichtbogen möglichst stabil brennt.

Die Arbeitsweise der Erfindung ist auch für das Verputzen der Seitenflächen von Werkstücken wie Brammen brauchbar. Eine entsprechende Einrichtung mit dem zugehörigen Steuerteil ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Von dem zu verputzenden Werkstück, etwa einer Bramme 2, erkennt man die Oberfläche 2a und eine Seitenfläche 2b. Eine Grundplatte 81 ist an einem nicht dargestellten, in vertikaler Richtung verschiebbaren Wagen befestigt und zusammen mit diesem Wagen in Pfeilrichtung 82 bzw. in entgegengesetzter Richtung verschiebbar. Dieser Wagen für die vertikale Verschiebung sitzt auf einem weiteren, ebenfalls nicht dargestellten Wagen, der in Pfeilrichtung 83 oder in entgegengesetzter Richtung verschiebbar ist. Infolgedessen ist die Grundplatte 81 in beiden Pfeilrichtungen 82 und 83 bzw. in entgegengesetzten Richtungen verschiebbar. Auf der Grundplatte 81 ist eine Schraubenspindel 84 oder eine Zahnstange gelagert, längs der ein Halter 86 verschiebbar ist, der Flämmdüsen 85 trägt. Die Verschiebung erfolgt unter Ausnutzung des Eingriffs zwischen einer nicht dargestellten Spindelmutter, die mit einem Motor 99 und der Schraubenspindel 84 gekoppelt ist.· Die Rohrelektrode 13 ist an eine Sauerstoffzuführeinrichtung angeschlossen, so daß dieselbe mit Sauerstoff versorgt werden kann. Die Bewegung der Rohrelektrode gegen die Bramme 2 hin oder in entgegengesetzter Richtung erfolgt mithilfe von Treibrollen 88, die von einem Motor 87 angetrieben werden. Über eine Kontakteinrichtung 89 kann elektrische Leistung in die Rohrelektrode eingespeist werden. Die Grundplatte 81 trägt einen Höhenmesser 91 ', der an einer Stange 90 befestigt ist. Die Flämmbereiche werden durch ein Markierungserfassungsgerät 92 erfaßt, dem ein Abstandsmesser 93 für den Abstand von der Seitenfläche zugeord-

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net ist. Ein Hitzeschild 94 schirmt diese Meßeinrichtungen gegen übermäßige Erhitzung ab. Die Baugruppen 92, 93 und 94 sind an einem Träger 95 befestigt, der durch Drehung einer in dem Träger] 95 gelagerten Welle 96 mithilfe eines Motors 97 in Pfeilrichtung 98 verschwenkt werden kann.

Im Betrieb der Einrichtung wird Sauerstoff aus dem Stirnende j der Flämmdüsen 85 auf einen zu behandelnden Flämmbereich der -Bramme 2 geblasen. Innerhalb der sauerstoffreichen Atmosphäre wirken die Joule'sehe Wärme und die elektrische Wärme des Lichtbogens zusammen, so daß die Rohrelektrode aufgeschmolzen wird. Dadurch wird der Flämmbereich erhitzt. Die Temperatur steigt so weit an, daß die eigentliche Flämmbehandlung im wesentlichen momentan eingeleitet werden kann. In diesem Fall begünstigt das ' Ausblasen von Sauerstoff aus dem Stirnende der Rohrelektrode 13 vor der Zündung des Lichtbogens die Verbrennung, so daß die Flämmbehandlung noch schneller ausgelöst werden kann. Da die Flämmbehandlung momentan, d.h. innerhalb 0,5 see auch beim Verputzen der Seitenfläche ausgelöst werden kann, kann die Flämmbehandlung mit fliegendem Start bzw. im Durchlauf ausgeführt werden.

Bei dieser Flämmputzmaschine wird der Abstand zwischen der Seitenfläche 2b der Bramme und der Flämmdüse 85 durch den AbStandsmesser 93 gemessen. Der Meßwert wird in ein Ausgangssignal zum Vergleich mit einem Bezugssignal entsprechend dem Sollwert des Abstands umgewandelt. Das Vergleichssignal wird als Steuersignal in den Motor 99 eingegeben, damit der gewünschte Abstand der Flämmdüse von der Seitenfläche 2b automatisch nachgestellt wird. Der bevorzugte Abstandswert beträgt 5 bis 10 mm unter Berücksichtigung der Auslösung der Flämmbehandlung und der Eindringtiefe. Wenn der Abstandsmesser 93 oder das Markierungserfassungsgerät 92 über den Rand der Bramme hinauslaufen, bewirkt die dadurch verursachte Signaländerung eine Einschaltung des Motors 97, so daß der Träger 95 in Pfeilrichtung 98 verschwenkt wird. Infolgedessen werden die Meßgerät 92 und 93 immer über der Fläche der Seitenfläche 2b der Bramme ge-

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halten. Wenn die Grundplatte 81 sich in Pfeilrichtung 83 nach Fig. 7 bewegt, kann infolge einer Biegung der Bramme das Stirnende der Flämmdüse 85 von dem Flämmbereich abweichen. Bei der Maschine nach Fig. 8 wird die Höhe der Oberfläche 2a durch den Höhenmesser 91 erfaßt, so daß ein nicht dargestellter Steuermotor für die vertikale Verschiebung der Grundplatte 81 entsprechend erregt wird. Infolgedessen wird die Flämmdüse 85 immer in dem vorgeschriebenen Abstand von der Oberfläche 2a der Bramme gehalten.

Damit die Einleitung der Flämmbehandlung immer mit Sicherheit gewährleistet ist, wird die Rohrelektrode 13 mit Gleichstrom gespeist. Der Winkel Q^ der Rohrelektrode 13 gegenüber der Seitenfläche 2b der Bramme hat einen Wert zwischen 30° und 90°. Durch den Kurzschlußstrom und den Lichtbogenstrom bei der Berührung zwischen der Rohrelektrode 13 und der Seitenfläche 2b wird Joule'sehe Wärme erzeugt; so daß dadurch die Oberfläche der Bramme erhitzt und aufgeschmolzen wird. Gleichzeitig steigt die Temperatur des Flämmbereiches auf die Temperatur für die Einleitung der Flämmbehandlung an. Wenn die Auslösung der Flämmbehandlung abgeschlossen ist, wird der Motor 87 so angesteuert, daß die Rohrelektrode 13 zurückläuft.

Mit einer Flämmputzmaschine für die Seitenfläche der Bramme wird der Abstand von der Oberfläche durch einen besonderen Höhenmesser erfaßt, so daß entsprechend die Flämmdüse 85 in vertikaler Richtung nachgeführt werden kann. Der Abstand zwische: der Flämmdüse 85 und der Seitenfläche des Werkstücks wird ebenfalls gemessen, damit, die Flämmdüse 85 entsprechend in horizontaler Richtung bewegt wird. Dadurch erfolgt immer eine ■ sichere Auslösung der Flämmbehandlung, was insbesondere für eine übermäßig tiefe Flämmbehandlung wichtig·ist> da die Flämmdüsen unabhängig von Unregelmäßigkeiten der Seitenfläche des Werkstücks in ihrer Lage gehalten werden. Infolgedessen können die Flämmdüsen nicht von Flämmbereichen auf der Seitenfläche des Werkstücks abweichen.

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Man kann eine Flämmputzmascliine nach Fig. 8 mit einer Flämmputzmaschine für die Oberfläche vereinigen, so daß das Verputzen der Oberfläche und der Seitenfläche gleichzeitig erfolgen. In diesem Fall wird der Höhenmesser 91 für die Flämmputzmaschine für die Oberfläche eingesetzt. Die Grundplatte 81 bewegt sich zusammen mit der vertikalen Verschiebung der Flämmputzmaschine für die Oberfläche ebenfalls in vertikaler Richtung. Die übrigen Arbeitsstufen für das Verputzen der Oberfläche ähnlich.

In den Fig. 9a, b, c sind verbrauchbare Rohrelektroden nach der Erfindung dargestellt. Die Rohrelektrode nach Fig. 9a ist ein dünnwandiges Rohr 101 aus Flußstahl, das sechs schraubenförmig gebogene Kerndrähte 102 enthält, die über die Innenfläche verteilt sind. Die Rohrelektrode nach Fig. 9b ist ebenfalls ein dünnwandiges Rohr 101 mit einer Mehrzahl von hohlen Kernstäben 103. Die Rohrelektrode nach Fig. 9c ist ein dünnwandiges Rohr 101 mit einem Kernstab 104. Man kann jede Rohrelektrode dieser Art einsetzen, solange ein freier Durchstrom von Sauerstoff gewährleistet ist.

Die in den Figuren dargestellte Flämmputzmaschine ist selbstfahrend ausgebildet. Im Rahmen der Erfindung kann man jedoch auch eine feststehende Flämmputzmaschine einsetzen, der gegenüber die Bramme durch eine entsprechende Transporteinrichtung bewegt wird, so daß die Relativbewegung zwischen Flämmputzmaschine und Werkstück ebenfalls vorhanden ist. Die Rohrelektrode kann auch in endloser Form von einer Trommel zugeführt werden.

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Claims (10)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Flämmputzen der Oberfläche von metallischen Werkstücken, wonach sich die Stücke relativ zu den Flämmdüsen bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Erfassung eines Flämmbereiches auf der Oberfläche eines Werkstücks Sauerstoff durch eine verbrauchbare Rohrelektrode aus der Rohrmündung auf den Flämmbereich gerichtet wird, daß darauf die Rohrelektrode absenkt wird, bis die Rohrmündung das Werkstück berührt, daß der Berührungsbereich zwischen Rohrelektrode und Werkstück durch Zufuhr von elektrischer Energie und von Oxydationswärme schnell auf die Flämmtemperatur aufgeheizt wird und daß dann unmittelbai die eigentliche Flämmbehandlung ausgehend von dem aufgeheizten Berührungsbereich beginnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Flämmdüsen und der Werkstückoberfläche auf 5 bis 10 mm eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verbrauchbare Rohrelektrode in einem Winkel zwischen 30° und 90° gegenüber der Oberfläche des Werkstücks gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verbrauchbare Rohrelektrode mit Gleichspannung gespeist wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn-' zeichnet, daß die Vors chub ge schwindi gkeit der Rohrelektrode vor der Zündung des Lichtbogens zwischen der Rohrelektrode und dem Werkstück auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird und mit der Zündung des Lichtbogens und der Erzeugung Joule'scher Wärme auf einen geringeren Wert herabgesetzt wird.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit der Rohrelektrode mithilfe einer Vorschubprogrammeinheit, einer Lichtbogenspannungseinstelleinheit, einer Gleichspannungsquelle, einem Elektrodensteuerteil und einer Hauptsteuerschaltung geregelt wird. .

7. Verfahren nach einem- der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Flämmputzen der Seitenflächen eines metallischen Werkstückes die Rohrelektrode auf die Seitenfläche ausgerichtet wird.

8. Flämmputzmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, deren Flämmdüsen gegenüber der Oberfläche des Werkstücks verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß den Flämmdüsen (3) gegenüberstehend verbrauchbare Rohrelektroden (13) angeordnet sind, die aif den gleichen Flämmbereich wie die Flämmdüsen ausgerichtet sind, daß ein Halter (4) mit einer Vorschubeinrichtung die Rohrelektroden aufnimmt, damit dieselben gegen den Flämmbereich hin und von demselben weg bewegt werden können, und daß eine Sauerstoffzufuhreinrichtung mit dem Oberteil der Elektrodenvorschubeinrichtung gekoppelt ist, damit Sauerstoff ins Innnere einer Rohrelektrode eingeleitet werden kann.

9. Flämmputzmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenvorschubeinrichtung mehrere Rohrelektroden aufnimmt und daß jeweils eine Rohrelektrode sich in Vorschubstellung befindet.

10. Flämmputzmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern jeder Rohrelektrode (4) ein oder mehrere Kernteile (102, 103, 104) angeordnet sind.

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