DE2426580C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Oberflächenhärten der inneren Oberfläche von Rohrbögen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum fortlaufenden Oberflächenhärten der inneren Oberfläche von Rohrbogen mit konstantem Krümmungsradius mittels Flammhärtung ohne oder mit Veränderung der Kerneigenschaften des Werkstoffes.

Das Härten von Metalloberflächen durch örtliches Erhitzen der Randschicht mit Gas- und Sauerstoffbrennern auf Härtetemperatur ohne Veränderung der Kerneigenschaften des Werkstoffes ist unter der Bezeichnung »Flammhärten« bekannt. Es wird zur Oberflächenhärtung von Wellen, Walzen, Büchsen,

so Zahnflanken und auch zur Innenhärtung von geraden Rohren verwendet.

Es ist auch bekannt, Rohrbogen zu härten. Da, wo eine Bogenhärtung erforderlich ist, werden die Bögen in öfen auf Härtetemperatur gebracht und dann in einem

Wasser- oder ölbad abgeschreckt. Nachteilig ist jedoch bei diesem Verfahren, daß eine ungleiche Härte infolge von Blasenbildung im Rohr und durch eine ungleiche Abschreckung erzielt wird. Hinzu kommt, daß die Materialverluste relativ groß sind und die Ofenhärtung

mit hohen Kosten verbunden ist. Eine Oberflächenhärtung durch Flammhärten von Rohrbögen wird dagegen noch nicht durchgeführt

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Oberflächenhärten der inneren Oberfläche von Rohrbögen von hoher Wirtschaftlichkeit zu schaffen, mit denen es möglich ist, insbesondere den Außenbogenbereich der Rohrbogen zu härten, da dieser Bereich bei Einsatz von Rohrbögen dem größten

Verschleiß unterliegt, wodurch erreicht wird, daß die Rohrbögen im Bereich ihres Innenradius noch elastisch sind und daß somit Härtespannungen kompensiert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der s eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, bei dem gemäß der Erfindung der Rohrbogen auf einer seinem Radius entsprechenden Umlaufbahn über eine feststehend angeordnete und im Innenraum des Rohrbogens zu liegen kommende Flammhärtungsvorrichtung mit die Rohrinnenwand des Rohrbogens beaufschlagenden Flammen geführt winL

Der Rohrbogen wird beginnend von seiner obersten Umlaufausgangsstellung durch die seitlich und unterhalb der obersten Umlaufausgangsstellung des Rohrbogens liegenden Flammhärteerzeugungszone bewegt

Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum fortlaufenden Oberflächenhärten der inneren Oberfläche von Rohrbögen mit konstantem Krümmungsradius mittels Flammhärtung ohne oder mit Veränderung der Kerneigenschaften des Werkstoffes, bei dem die Flammhärtungsvorrichtung mit die Rohrinnenwand des Rohrbogens beaufschlagenden Flammen auf einer dem Radius des Rohrbogens entsprechenden Umlaufbahn durch den feststehenden Rohrbogen bewegt wird.

In beiden Fällen, also in dem Fall, bei dem der Rohrbogen auf einer Umlaufbahn bewegt wird, während im Bereich dieser Umlaufbahn die Flammhärtungsvorrichtung feststehend angeordnet ist, oder in dem Fall, bei dem der Rohrbogen feststehend ist und die Flammhärtungsvorrichtung auf einer Umlaufbahn bewegt wird, deren Radius dem Radius des Rohrbogens entspricht, ist eine Kühlung des Rohrbogens im Bereich seines I nnenbogenradius vorgesehen.

Die Vorrichtung zum Oberflächenhärten der inneren Oberfläche von Rohrbogen ist gemäß der Erfindung in der Weise ausgebildet, daß in einem Lagergestell eine mittels eines Antriebsmotors angetriebene horizontale Welle angeordnet ist, an der mindestens eine senkrecht auf der Welle stehende armartige Halterung mit Mitteln zur einendigen Befestigung des Rohrbogens befestigt ist, und daß in der Umlaufbahn des freien Endes der armartigen Halterung b2w. des Rohrbogens ein durch den Innenraam des Rohrbogens hipdurchführbarer Flammhärtebrenner an dem freien Ende eines die Versorgungsleitungen zu dem Flammhärtebrenner aufnehmenden Haltebügels feststehend angeordnet ist, der mit seinem anderen freien Ende an dem Lagergestell befestigt ist und der einen dem Radius der Umlaufbahn des Rohrbogens entsprechenden Bogen aufweist.

Um Rohrbögen mit unterschiedlichem Bogenradius flammhärten zu können, ist die armartige Halterung für den Rohrbogen in einer Führungshülle gehalten und in ihrer Länge auf den erforderlichen Radius des Rohrbogens einstellbar ausgebildet.

Die armartige Halterung für den Rohrbogen ist um etwa 70° gegen die Horizontale in der Ebene der Umlaufbahn geneigt. Der kreisbogenförmige Haltebü- (-> gel für den Flammhärtebrenner weist einen Bogenumfang von etwa 120° auf.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Flammhärtebrenner lösbar und gegen Flammhärtebrenner mit anderen Außendurchmessern austauschbar mit dem Haltebügel verbunden.

Zur Kühlung des Innenbogens des Rohrbogens ist an dem Haltearm für den Rohrbogen benachbart zu seinem Innenbogen eine Kühlwasserleitung mit auf den Rohrinnenbogen gerichteten Wasseraustrittsdüsen angeordnet

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die in der Weise ausgebildet ist, daß in einem Lagergestell eine mittels eines Antriebsmotors angetriebene Welle angeordnet ist an der ein senkrecht zu der Welle angeordneter Tragstab befestigt ist, der an seinem freien Ende einen dem Radius der Umlaufbahn des Rohrbogens entsprechenden Bogen aufweisenden Haltebügel trägt an dessen freiem Ende der Flammhärtebrenner angeordnet ist und der die Versorgungsleitungen für den Flammhärtebrenner aufnimmt und daß an dem Lagergestell ein feststehender Haltearm zur Befestigung des Rohrbogens vorgesehen ist

Das Flammhärteverfahren von Rohrbögen und die hierfür ausgebildete Vorrichtung ermöglichen das Innenhärten von Rohrbögen. Die Rohrbögen sind somit von innen härtbar, da durch die ömlaufbewegung des Rohrbogens bei feststehender Flammhärtungsvorrichtung oder bei auf einer Umlaufbahn bewegter Flammhärtungsvorrichtung bei feststehendem Rohrbogen die Flammhärtungsvorrichtung langsam den Rohrbogen durchwandert und so die linnenhärtung vorgenommen wird. Durch diese lnnenhärtung werden die Rohrbogen für den Einsatz in Förderrohrleilungen verschleißfest gemacht, durch die abriebförderndes Material pneumatisch oder hydraulisch gefördert wird.

In der Zeichnung ist die Vorrichtung zum Oberflächenhärten der inneren Oberfläche von Rohrbogen beispielsweise dargestellt und zwar zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung mit auf einer Umlaufbahn bewegbarem Rohrbogen und mit einem feststehenden Flammhärtebrenner und

Fig.2 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung mit einem auf einer dem Rohrbogenradius entsprechenden Umlaufbahn bewegbaren Flammhärtebrenner und mit einem feststehenden Rohrbogen.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Allsführungsbeispiel der Vorrichtung zum Oberflächenhärten ist mit 10 ein Lagergestell bezeichnet, das eine horizontal gelagerte Welle 11 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 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 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 U bezeichneten 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 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 Weg zurücklegt, der seinem Radius entspricht. Die armartige Halterung 25 für den Rohrbogen 100 ist um

IO

■

etwa 70° gegen die Horizontale" in der Ebene der Umlaufbahn geneigt.

Die armartige Halterung 25 trägt ferner eine bei 50 angedeutete Kühleinrichtung, der über K Kühlwasser zur Kühlung des Innenbogens 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 aufweist und die mit Kühlwasseraustrittsdüsen versehen ist. die auf die Außenwandung des Rohrbogens 100 in seinem Innenbogenbereich gerichtet sind.

Auf der Umlaufbahn U des 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 kreisbogenförmigen Haltebügeis 40, der mit seinem anderen Ende 406 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 Flammhärtungsvorrichtung 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 Wasseraustrittsdüsen, die über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Druckwasserleitung für die Zuführung von Druckwasser verbunden sind, versehen. Die Rammen treten am Brennerumfang radial aus und prallen nahezu senkrecht auf die Rohrbogeninnenwandungsfläche. Damit das aus der Wasserbrause des Rammhärtebrenners 30 austretende Wasser nach unten abgeleitet wird, wird der Rohrbogen 100 beginnend von der in Fig. 1 gezeigten oberen Umlaufstellung über den Rammhärtebrenner 30 gefahren, der unterhalb und seitlich von der oberen Umlaufausgangsstellung des Rohrbogens 100 angeordnet ist Der freie, den Rammhärtebrenner 30 tragende Abschnitt des Haltebügels 40 entspricht in seiner Länge mindestens der Lange des zu härtenden Rohrbogens, so daß der gesamte Rohrbogen von dem feststehend 5c angeordneten Flammhanebrenner 30 durchwandert wird. Auch der Haltebügel 40 mit dem Rammhärtebrenner 30 ist lösbar mit dem Lagergestell verbunden, um

35 einen Austausch gegen Haltebügel mit einem anderen Kreisbogen oder einem anderen Flammhärtebrennor vornehmen zu können.

Um die unterschiedliche Beaufschlagungsdauer besonders 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 ist. 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 Rohrbögen gleichzeitig innengehärtet werden können.

Wie Fig.2 zeigt, besteht jedoch auch die Möglichkeit, an Stelle eines bewegbaren, einem Teilumlauf unterworfenen Rohrbogens bei feststehend angeordnetem Flammhärtebrenner diesen auf einer kreisbogenförmigen Bahn zu bewegen und den Rohrbogen feststehend anzuordnen. Hierzu ist der Rohrbogen 100 mit seinem einen freien Ende über einen Haltearm 150 fest mit dem Lagergestell 10 verbunden, während der Rammhärtebrenner 30, der in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 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 gemäß F i g. 1 mit der angetriebenen Welle 11 fest verbunden, so daß der Haltebügel 140, der die Versorgungsleitungen Vfürden Flammhärtebrenner 30 aufnimmt, auf der Umlaufbahn U in Pfeilrichtung X bewegt wird, wobei der Radius der Umlaufbahn U dem mittleren Radius des Rohrbogens 100 entspricht. Der Flammhärtebrenner 30 durchwandert dann den Innenraum des Rohrbogens 100, der die in F i g. 2 gezeigte Stellung aufweist, damit das aus der Brause des Rammhärtebrennent 30 austretende Wasser nach unten abfließen kann, wodurch ein Stehen von Restwasser im Rohrbogeninnenraum vermieden wird. In gleicher Weise, wie bei denn in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, erfolgt eine Kühlung der Außenwandung 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 Rammhärteerzeugungszone den gesamten Rohrbogeninnenraum durchwandern kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum fortlaufenden Oberflächenhärten der inneren Oberfläche von Rohrbögen mit konstantem Krümmungsradius mittels Flammhärtung ohne oder mit Veränderung der Kerneigenschaften des Werkstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrbogen auf einer seinem Radius entsprechenden Umlaufbahn über eine feststehend angeordnete und im Innenraum des Rohrbogens zu liegen kommende Flammhärtungsvorrichtung mit die Rohrinnenwand des Rohrbogens beaufschlagenden Flammen geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrbogen beginnend von seiner obersten Umlaufausgangsstellung durch die seitlich und unterhalb der obersten Umlaufausgangsstellung des Rohrbogens liegende Flammhärteerzeugungszone bewegt wird.

3. Verfahren zum fortlaufenden Oberflächenhärten der inneren Oberfläche von Rohrbogen mit konstantem Krümmungsradius mittels Flammhärtung ohne oder mit Veränderung der Kerneigenschaften des Werkstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammhärtungsvorrichtung mit die Rohrinnenwand des Rohrbogens beaufschlagenden Flammen auf einer dem Radius des Rohrbogens entsprechenden Umlaufbahn durch den feststehenden Rohrbogen bewegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß während der Umlaufbewegung des Rohrbogens bei feststehender Flammhärteerzeugungszone oder während der Umlaufbewegung der Flammhärteerzeugungszone bei feststehendem Rohrbogen der Rohrbogen außenseitig im Bereich seines Innenbogenradius gekühlt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Lagergestell (10) eine mittels eines Antriebsmotors (15) angetriebene horizontale Welle (11) angeordnet ist, an der mindestens eine senkrecht auf der Welle (11) stehende armartige Halterung (25) mit Mitteln (28) zur einendigen Befestigung des Rohrbogens (100) befestigt ist, und daß in der Umlaufbahn (U) des freien Endes der armartigen Halterung (25) bzw. des Rohrbogens (100) ein durch den Innenraum des Rohrbogens (100) hindurchführbarer Flammhärtebrenner (30) an dem freien Ende (40a) eines die Versorgungsleitungen zu dem Flammhärtebrenner (30) aufnehmenden Haltebügels (40) feststehend angeordnet ist, der mit seinem anderen freien Ende (40Λ) an dem Lagergestell (10) befestigt ist und der einen dem Radius der Umlaufbahn (U) des Rohrbogens (100) entsprechenden Bogen aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die armartige Halterung (25) für den Rohrbogen (100) in einer Führungshülse (26) gehalten und ihre Länge auf den erforderlichen Radius des Rohrbogens (100) einstellbar ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die armartige Halterung (25) für den Rohrbogen (100) um etwa 70° gegen die Horizontale in der Ebene der Umlaufbahn geneigt ist.

8. Vorrichtung zum Flammhärten eines Rohrbogens von 90° nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisförmige Haltebügel (40) für den Flammhärtebrenner (30) einen Bogenumfang von etwa 120° aufweist

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammhärtebrenner (30) lösbar und gegen Flammhärtebrenner (30) mit anderen Außendurchmessern austauschbar mit dem Haltebügel (40) verbunden ist

ίο

10. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 9, dadurch

gekennzeichnet, daß der Flammhärtebrenner (30) radial auf seinem Kreisumfang angeordnete Flammenaustrittsöffnungen aufweist

11. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Haltearm (25) für den Rohrbogen (100) benachbart zu seinem Innenbogen eine Kühlwasserleitung (50) mit auf den Rohrinnenbogen (102) gerichteten Wasseraustrittsdüsen angeordnet ist

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Lagergestell (10) eine mittels eines Antriebsmotors (15) angetrieben': Weile (11) angeordnet ist, an der ein senkrecht zu der Welle (11) angeordneter Tragstab (125) befestigt ist, der an seinem freien Ende (125a) einen dem Radius der Umlaufbahn des Rohrbogens (100) entsprechenden Bogen aufweisenden Haltebügel (140) trägt, an dessen freiem Ende (140a) der Flammhärtebrenner (30) angeordnet ist und der die Versorgungsleitungen für den Flammhärtebrenner (30) aufnimmt, und daß an dem Lagergestell (10) ein feststehender Haltearm (150) zur Befestigung des Rohrbogens (100) vorgesehen ist
35