DE2426579C3

DE2426579C3 - Anwendung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum fortlaufenden Oberflächenhärten der Innenfläche von Rohrbogen auf Rohrbogen aus Verbundmaterial

Info

Publication number: DE2426579C3
Application number: DE19742426579
Authority: DE
Inventors: Vinzenz 2000 Hamburg Siller
Original assignee: Esser Werke GmbH Vorm Westmontan Werke
Current assignee: SILLER, VINZENZ, 2000 HAMBURG, DE
Priority date: 1974-05-31
Filing date: 1974-05-31
Publication date: 1980-01-24
Also published as: DE2426579B2; DE2426579A1

Description

Das Hauptpatent 24 26 580 betrifft ein Verfahren zum fortlaufenden Oberflächenhärten der Innenfläche von Rohrbogen, bei dem auf einer dem Radius dts Rohrbogens entsprechenden Umlaufbahn der Rohrbogen und die im Innenraum des Rohrbogens zu hegen kommende Flammhärtevorrichtung mit die Rohrinnenwand beaufschlagenden Flammen bei feststehender Anordnung des Rohrbogens oder der Flammhärtevorrichtung relativ zueinander geführt werden.

Auf diese Weise ist es möglich, die Nachteile der Ofenhärtung mittels Abschreckung im Wasser- oder Ölbad zu vermeiden, die bei Anwendung auf Rohrbogen infolge Blasenbildung zu einer ungleichmäßigen Härtung führt.

Insbesondere ermöglicht es das Verfahren gemäß dem Hauptpatent, die Rohrbogen so zu härten, daß bevorzugt nur der Außenbogenbereich gehärtet wird, der beim Einsatz der Rohrbogen dem größeren Verschleiß unterliegt. Der Innenbogi;nbereich kann dabei durch äußere Kühlung von der Härtung ausgespart und elastisch gehalten werden.

Eine bevorzugte Vorrichtung gemäß dem Hauptpatent zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß in einem Lagergestell eine mittels eines Antriebsmotors angetriebene Welle angeordnet ist, an der mindestens eine senkrecht auf der Welle stehende •rmartige Halterung zur einendigen Befestigung des Rohrbogens öder eines die Versorgungsleitungen für den Flammhärtebrenner aufnehmenden Haltebügels befestigt ist, der eine dem Rohrbogen entsprechende Krümmung aufweist und an seinem freien Ende den Flammhärtebrenner trägt, und bei welcher der jeweils andere Teil (der Haltebügel mit Flammhärtebrenner oder der Rohrbogen) am Lagergestell feststehend angeordnet ist, derart, daß im Zuge einer auf der gleichen bogenförmigen Umlaufbahn erfolgenden Relativbewegung von Rohrbogen und Flammhärfbrenner der Flammhärtebrenner durch den Innenraum des Rohrbogens hindurchführbar ist

Mittels dieser Vorrichtung ist es auf einfache Weise möglich, die Innenfläche von Rohrbogen, insbesondere in deren Außenbogenbereich, gleichmäßig zu härten,

is wobei die Möglichkeit besteht, auch Rohrbogen verschieden großer Krümmungsradien innenseitig zu härten, da es dazu lediglich erforderlich ist, die armartige Halterung für die Befestigung des Rohrbogens oder des Haltebügels für den Flammhärtebrenner längenveränderbar auszubilden.

Es ist für manche Zwecke bereits bekannt, auch Rohrbogen aus Verbundmatenal zu härten, bei denen im Rohrbogeninnenraum ein Innenmantel aus härtbarem metallischem Werkstoff angeordnet ist. Dies

>ί geschieht in der Regel dadurch, daß der Innenmantel mit dem Außenmantel des Rohrbogens zunächst verschweißt und daraufhin die Härtung mittels Härteofen und Abschreckbad angewendet wird. Die Nachteile sind dabei die gleichen wie bei der Härtung einlagiger

ω Rohrbogen. Hinzu kommt der Nachteil, daß die Längsschweißnaht des Innenmantels in der Regel im Außenbogenbereich des Rohrbogens liegt, was deswegen nachteilig ist, weil die Schweißnaht dabei einen bevorzugten Angriffsbereich für den Abrieb bildet und

J¹; mithin erhöhtem Verschleiß unterliegt.

Es bildet Aufgabe der vorliegenden Weiterbildung der Erfindung gemäß dem Hauptpatent, deren Vorteile für die Innenhärtung von Rohrbogen aus Verbundmaterial nutzbar zu machen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ke.ii [zeichnet sich die vorliegende Zusatzerfindung durch die Anwendung des Verfahrens zum fortlaufenden Oberflächenhärten der Innenfläche von Rohrbogen gemäß dem Hauptpatent auf Rohrbogen aus Verbundmaterial mit einem längsgeschlitzten aufgeschrumpften Innenmantel aus härtbarem metallischem Werkstoff, dessen durchgehender Längsschlitz am Innenbogen des Rohrbogens liegt.

Abgesehen davon, daß dabei auf eine Verschweißung des Innenmantels mit dem Außenmantel des Rohrbo-

vt gens verzichtet werden kann, und es möglich ist, den durchgehenden Längsschlitz am Innenbogen des Rohrbogens anzuordnen, wo ein nennenswerter Verschleiß nicht stattfindet, läßt es das Verfahren gemäß dem Hauptpatent überdies zu, durch äußere Kühlung des

M Rohrbogenaußenmantels im Bereich des Innenbogens eine Härtung zu unterbinden und nur die Innenfläche am Außenbogen des Rohrbogens zu härten, wo im Einsatz der eigentliche Verschleiß stattfindet.

Das Verfahren hat zudem den Vorteil, daß der Außenmantel des Rohrbogens, da er selbst nicht gehärtet wird, aus weicherem Material hergestellt werden kann, das widerstandsfähiger gegen Stoß' und Schlagbeahspruchurigen ist, Und folglich nicht so leicht im Einsatz durch Bruch zerstört Werden kann,

Die Zweilagigkeit des Rohrbogens hat zudem den Vorteil, daß der Innenmantel ganz oder doch nahezu ganz durchgehärtet werden katin, und es nicht_# wie beim einlagigen Rohrbogen, erforderlich ist, eine Durchhär-

Uing unter allen Umständen zu vermeiden, sondern die Härtezone auf den inneren Oberflächenbereich zu beschränken.

Die vorliegende Zusatzerfindung richtet sich auch auf cjie Anwendung der Vorrichtung gemäß dem Hauptpatent bei der Anwendung des Verfahrens auf Rohrbogen aus Verbundmaterial, bei denen der aufgeschrumpfte Innenmantel aus härtbarem metallischem Werkstoff längsgeschlitzt ist und der durchgehende Längsschlitz am Innenbogen des Rohrbogens liegt |_Q

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung mit auf einer Umlaufbahn bewegbarem Rohrbogen und mit demgegenüber feststehendem Flammhärtebrenner,

F i g. 2 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung mit einem auf einer dem Rohrbogenradius entsprechenden Umlaufbahn bewegbaren Flammhärtebrenner und einem demgegenüber feststehend angeord- ?u neten Rohrbogen und

F i g. 3 den Rohrbogen aus Verbundmatenal.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Flammhärten ist mit 10 ein Lagergestell bezeichnet, das eine horizontal gelagerte Welle 11 2Ί aufnimmt, die über einen Antriebsmotor 15 in Umlauf versetzbar ist. Bei 12 ist eine Antriebsscheibe und bei 16 ein Antriebsriemen angedeutet.

An der Welle 11 ist eine Tragplatte 20 befestigt, die mindestens eine armartige Halterung 25 zur Halterung jo des mit 100 bezeichneten Rohrbogens, der flammgehärtet werden soll, aufweist. An dem freien Ende der armartigen Halterung 25 ist ein schellenartiges Befestigungsmittel 28 vorgesehen, in dem der Rohrbogen mit seinem einen freien Ende festgeklemmt wird. Die js armartige Halterung 25 ist in ihrer Länge verstellbar, wozu der Halterungsabschnitt 27 in einer an der Tragplatte 20 befestigten Führungshülse 26 geführt und in der jeweils ausgezogenen Stellung arretierbar ist. Mittels der Antriebswelle 11 ist der Rohrbogen 100 auf der mit LJ Dezeichneten Umlaufbahn bewegbar, und zwar in Pfeilrichtung X. Der Außenbogen des Rohrbogens 100 ist bei 101 angedeutet und sein Innenbogen bei 102. Der Rohrbogen 100 ist somit auf seiner Umlaufbahn bewegbar, deren Radius dem v> mittleren Rohrbogenradius entspricht. Die Längenverstellbarkeit der armartigen Halterung 25 ermöglicht die Anpassung an unterschiedliche Rohrbogenradien, so daß, wenn die Welle 11 umläuft bzw. in Pfeilrichtung X eine Teilumdrehung macht, der Rohrbogen 100 einen y> Weg zurücklegt, der seinem Radius entspricht. Die armartige Halterung 25 für den Rohrbogen ist vorzugsweise etwa 70° vom Wellendrehpunkt betrachtet nach oben weisend angeordnet. Die armartige Halterung 25 träft ferner eine bei 50 angedeutete r, Kühleinrichtung, der über K Kühlwasser zur Kühlung des Inncnbogens 102 des Rohrbogens 100 zugeführt wird. Diese Kühleinrichtung 50 besteht aus einer Druckwasserleitung, die eine dem Verlauf des Innenbogens 102 des Rohrbogens 100 entsprechende Form tm aufweist und die mit Kühlwasseraustrittsdüsen versehen ist, die auf die Außenwandung des Rohrbogens 100 in seinem Inrienbogenbereich gerichtet sind.

Auf der Umlaufbahn Udes Rohrbogens 100 ist ein in an sich bekannter Weise ausgebildeter Flammhärtebrenner 30 feststehend angeordnet. Die Befestigung des Flammhärtebrenners 30 erfolgt dabei an dem freien Ende 40a eines kreisbögtnförmigen Haltebügels 40, der mit seinem anderen Ende 40b an dem Lagergestell 10 bei 41 befestigt ist Dieser als Rohrleitung ausgebildete Haltebügel 40 weist einen Radius auf, der dem mittleren Radius des Rohrbogens entspricht, d. h. der mittlere Haltebügelbogen liegt auf dem Bogen der Umlaufbahn U. Der Haltebügel 40 nimmt die Versorgungsleitungen Vfür den Flammhärtebrenner 30 auf. Der Flammhärtebrenner 30 weist radial auf seinem Umfang angeordnete Flammaustrittsöffnungen auf, so daß die Flammen in Pfeilrichtung Y austreten und die Innenwandungsflächen des Rohrbogens 100 beaufschlagen. Die Abmessungen des Flammhärtebrenners 30 sind so gehalten, daß, wenn der Rohrbogen 100 die Fiammhärteerzeugungszone durchläuft der Flammhärtebrenner 30 den Innenraum des Rohrbogens 100 langsam durchwandert

Beim Härtevorgang wird der zu härtende Rohrbogen über den Flammhärtebrenner 30 in einer vorgegebenen Geschwindigkeit gefahren. Zur Abschreckung ist der Flammhärtebrenner 30 mit Wasseraustriusdüsen, die über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Druckwasserleitung für die Zuführung von D. .<kwasser verbunden sind, versehen. Die Flammen treten ζ τι Brennerumfang radial aus und prallen nahezu senkrecht auf die Rohrbogeninnenwandungsfläche. Damit das aus der Wasierbrause des Flammhärtebrenners 30 austretende Wasser ''.ach unten abgeleitet wird, wird der Rohrbogen 100 beginnend von der in F i g. 1 gezeigten oberen Umlaufstellung über den Flammhärtebrenncr 30 gefahren, der unterhalb und seitlich von der oberen Umlaufausgangsstellung des Rohrbogens 100 angeordnet ist. Der freie, den Flammhärtebrenner tragende Abschnitt des Haltebügels 40 entspricht in seiner Länge mindestens der Länge des zu härtenden Rohrbogens. so daß der gesamte Rohrbogen von dem feststehend angeordneten Flammhärtebrenner 30 durchwandert wird. Auch der Haltebüge! 40 mit dem Flammhärtebrenner 30 ist lösbar mit dem Lagergestell verbunden, um einen Austausch gegen Haltebügel mit einem anderen Kreisbogen oder einem anderen Flammhärten'..-nner vornehmen zu können.

Um die unterschiedliche Beaufschlagungsdauer besoiiders im Bereich des Innenbogens 102, bedingt durch die Verringerung des Bogenradius, unwirksam zu machen, wird dieser Bereich mittels der Kühleinrichtung 50 von außen mit Kühlwasser beaufschlagt. Dadurch wird der Effekt erzielt, daß dieser Bereich nicht gehärtet wird und die Härtespannungen somit kompensiert werden. Dieser Bogeninnenbereich unterliegt erfahrungsgemäß auch keiner Abriebbeanspruchung, wie dies an der Innenwandungsfläche des Außenbogenbereiches der Fall >st. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, an der Tragplatte 20 noch weitere armartige Halterungen anzubringen, so daß dann bei einer entsprechend angeordneten Anzahl von Flammhärtebrennern mehrere Rohrbogen gleichzeitig innengehärtet werden kennen.

Wie F1 g. 2 zeigt, besteht jedoch aucn die Möglichkeit, ansteile eines bewegbaren, einem Teilumlauf unterworfenen Rohrbogens bei feststehend nngeordne tem Flammhärtebrenner diesen auf einer kreisbogen förmigen Bahn zu bewegen und den Rohrbogen feststehend anzuordnen. Hierzu ist der Rohrbogen 100 mit seinem einen freien Ende über einen Hälteäriti 150 fest mit dem Lagergestell 10 verbunden, während der Flammhärtebrenner 30, der in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform gem. F i g, 1 ausgebildet ist, an dem freien Ende 140a eines Haltebügels 140 befestigt ist, an dessen anderem freien Ende 1406 ein Tragstab 125

mit seinem freien Ende 125a befestigt ist. Dieser Tragstab 125 ist entsprechend der armartigen Halterung 25 gem, F i g. 1 mit der angetriebenen Welle 11 fest verbunden, so daß der Haltebügel 140, der die Versorgungsleitungen Kfür den Flammhärtebrenner 30 aufnimmt, auf der Umlaufbahn U in Pfeilrichtung X bewegt wird, wobei der Radius der Umlaufbahn Udem mittleren Radius des Rohrbogens 100 entspricht, Der Flammhärtebrenner 30 durchwandert dann den Innenraum des Rohrbogens 100, der die in Fig.2 gezeigte Stellung aufweist, damit das aus der Brause des Flammhärtebrenners 30 austretende Wasser nach unten abfließen kann, wodurch ein Stehen von Restwasser im Rohrbogeninnenraum vermieden wird. In gleicher Weise wie bei dem in F i g» 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Kühlung der Außehwandüng des Innenbogens 102 des Rohrbogens 100. Der Haltebügel 140 weist eine Länge auf, die größer ist als die Länge des

zu härtenden Rohrbogens, damit die Flammhärleerzcugungszone den gesamten RohrbogeninnenraUni durchwandern kanm

Wie Fig.3 zeigt, ist der Rohrbogen 1OG mit einem Innenmantel 110 aus metallischen Werkstoffen versehen.

Dieser Innenmantel 110, der einen durchgehenden Längsschlitz 105 aufweist, ist auf die inhenwandungsfläche des Rohrbogens 100 aufgeschrumpft. Das Atifschrumpfen erfolgt im erhitzten Zustand des Rohrbogens 100, so daß nach der Abkühlung des Rohrbogens der innenfnantei ΪΪ0 unter Preßsitz in dem Rohrbogen gehalten ist. Der Längssclilitz 1Ö5 liegt dann an der Irinenwandungsfläche des Rohrbogens im inneren Bogenradius an. Die Anordnung und das Aufbringen des Innenmantels ist nicht beschränkt ausschließlich auf Rohrbögen. Auch gerade Rohre können in gleicher Weise mit einem innenmantel versehen sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anwendung des Verfahrens zum fortlaufenden Oberflächenhärten der Innenfläche von Rohrbogen gemäß Hauptpatent 24 26 580, hei dem auf einer dem Radius des Rohrbogens entsprechenden Umlaufbahn der Rohrbogen und die im Innenrauim des Rohrbogens zu liegen kommende Flammhärcevorrichtung mit die Rohrinnenwand beaufschlagenden Flammen bei feststehender Anordnung des Rohrbogens oder der Flammhärtevorrichtung relativ zueinander geführt werden, auf Rohrbogen aus Verbundmaterial mit einem längsgeschlitzten aufgeschrumpften Innenmantel aus härtbarem metallischem Werkstoff, dessen durchgehender Längsschlitz am Innenbogen des Rohrbogens liegt.

2. Anwendung der Vorrichtung gemäß Hauptpatent 24 26 580, bei der in einem Lagergestell eine mittels eines Antriebsmotors angetriebene Welle angeordnet ist, an der mindestens eine senkrecht auf der WeBe stehende armartige Halterung zur einendigen Befestigung des Rohrbogens oder eines die Versorgungsleitungen für den Flammhärtebrenner aufnehmenden Haltebügels befestigt ist, der eine dem Rohrbogen entsprechende Krümmung aufweist und an seinem freien Ende den Flammhärtebrenner trägt, und bei welcher der jeweils andere Teil (der Haltebügel mit Flammhärtebrenner oder der Rohrbogen) am Lagergestell feststehend angeordnet ist, derart, daß im Zuge einer auf der gleichen bogenförmigen Umlaufbahn erfolgenden Relativbewegung von Rohrbogen und Flammhärtebrenner der Flammhärtebrenrer dur:⁴! den Innenraurn des Rohrbogens hindurchführbar ist, bei der Anwendung des Verfahrens gemäß Anspn ~h 1 auf Rohrbogen gemäß Anspruch 1.