DE2438800A1

DE2438800A1 - Verfahren und vorrichtung zum oberflaechenhaerten durch oertliches erhitzen der inneren randschichten von rohrboegen

Info

Publication number: DE2438800A1
Application number: DE2438800A
Authority: DE
Inventors: Vinzenz Siller
Original assignee: Individual
Current assignee: SILLER, VINZENZ, 2000 HAMBURG, DE
Priority date: 1974-08-13
Filing date: 1974-08-13
Publication date: 1976-02-26
Also published as: DE2438800C3; DE2438800B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Oberflächenhärten durch örtliches Erhitzen der inneren Randschichten von Rohrbögen Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Oberflächenhärten durch örtliches Erhitzen der inneren Randschichten von Rohrbögen unter Verwendung von Gas-/Sauerstoffbrennern auf Härtetemperatur ohne oder mit Veränderung der Kerneigenschaften des Werkstoffes.
Das Härten von Metalloberflächen durch örtliches Erhitzen der Randschicht mit Gas-/Sauerstoffbrennern auf Härtetemperatur ohne Veränderung der Kerneigenschaften des Werkstoffes ist unter der Bezeichnung Plammhärten bekannt. Es wird zur Oberflächenhärtung von Wellen, Walzen, Büchsen, Zahnflanken und auch zur Innenhärtung von geraden Rohren verwendet.
Es ist auch bekannt, Rohrbögen 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 Härtung 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 Plammhärten von Rohrbögen wird dagegen noch nicht durchgeführt.
Das Zusatzpatent betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Oberflächenhärten durch örtliches Erhitzen der inneren Randschichten von Rohrbögen, wobei auf die Innenwandung des erhuzten Rohrbogens ein mit einem durchgehenden, im Bereich der Rohrbogeninnenwandungsfläche des inneren Bogenradius liegend Längsschlitz versehener Innenmantel aus metallischen Werkstoffen aufgeschrumpft wird und der Rohrbogen auf einer seinem Radius entsprechenden Umlaufbahn über eine feststehend angeordnete und im Innenraum des Rohrbogens zu liegen kommende und einen mindestens der Länge des Rohrbogens entsprechenden Teilumlauf des Rohrbogens nicht behindernde Flammhärteerzeugungszone mit die im äusseren Bogenradius liegende Innenwandungsfläche des Rohrbogens beaufschlagenden Flammen bewegt wird. Das Verfahren schliesst beide Pälle ein, nämlich den Fall, bei dem der Rohrbogen auf einer Umlaufbahn bewegt wird, während im Bereich dieser Umlaufbahn die Flainmhärteerzeugungszone feststehend angeordnet ist und den anderen Fall, bei dem der Rohrbogen feststehend ist und die Flammhärteerzeugungszone auf einer Umlaufbahn bewegt wird, deren Radius dem Radius des Rohrbogens entspricht, wobei darüber hinaus eine Kühlung des Rohrbogens im Bereich seines Innenbogenradius vorgesehen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren und die Vorrichtung nach dem Hauptpatent und dem Zusatzpatent zu verbessern mit dem Ziel, auch eine Flammhärtung von grossen Rohrbögen vornehmen zu können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Oberflächenhärten durch örtliches Erhitzen der inneren Xandschichten on R rbogen urltez Verwendung von Gas-/ Sauerstoffbrennern auf Härtetemperatur ohne oder mit Veränderung der Kerneigenschaften vorgeschlagen, nach dem die Flammhärtungserzeugungszone durch den Innenraum des Rohrbogens von dessen tiefergelegenem einen Rohrende zum höhergelegenen anderen Rohrende hindurchgezogen wird.
Die für die Durchführung dieses Verfahrens erforderliche Vorrichtung ist gemäss der Erfindung durch einen durch den Innenraum des in einer Halterung gehaltenen zu härtenden Rohrbogens mittels Antriebseinrietitungen hindurchführbaren Schleppwagen, der ein« dem Innendurchmesser des Rohrbogens entsprechenden Aussendurchmesser aufweist und an seinem Kopf einen mit Versorgungsltitungen verbundenen Flammhärtebrenner und eine diesem nachgeschaltete Kühl ein richtung aufweist, gekennzeichnet ist.
Am oberen Ende des in der Halterung gehaltenen Rohrbogens ist die Antriebseinrichtung für einen durch den Innenraum des Rohrbogens hindurchgeführten Seilzug angeordnet, dessen freies Ende mit dem am bodenseitigen Ende des Rohrbogens angeordneten Schleppwagen verbunden ist.
Der Schleppwagen ist an seinem,dem Seilzug abgekehrten Ende mit einem sich der Rohrbogenkrümmung anpassenden Führungselement verbunden, das nürnberger#scherenartig ausgebildet ist, aus mehreren, scherenartig durch Gelenke miteinander verbundenen Schenkeln besteht und die Versorgungsleitungen für den Flammhärtebrenner und die Kühleinrichtung trägt, wobei jeweils zwei sich gegenüberliegende, die freien Enden von zwei Schenkeln verbindenden Gelenkpunkte mit den Enden einer quer zur Auszugsrichtung des Führungselementes angeordneten Druckfeder verbunden sind, so dass in jeder ausgezogenen Stellung des Führungselementes die Enden der sich überlappenden Schenkel in ihren Gelenkpunkten an den Innenwandungsflächen des Rohrbogens geführt sind.
Um diese Führung des Führungselementes an den Innenwandungsflächen des Rohrbogens noch zu unterstützen, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung im Bereich einer jeden äusseren Gelenkverbindung eine um eine zu der vom Führungselement gebildeten Ebene senkrecht stehende Achse freifliegend rotierende abstands- und Führungsrolle angeordnet.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 die Vorrichtung zum Flammhärten teils in Seitenansicht, teils in einem senkrechten Schnitt, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt gemäss Linie II - II in Fig. 1, jedoch in vergrösserter Darstellung und Fig. 3 einen senkrechten Schnitt gemäss Linie II - II in Fig. 7 in einer vergrösserten Darstellung, jedoch mit in den Gelenkpunkten des Führungselementes angeordneten Abstands- und Führungsrollen.
Die erfindungsgemäss ausgebildete Vorrichtung zum Flammhärten besteht aus einem Lagergestell lo, das eine senkrecht stehende Halterung 6o zum Einspannen des zu härtenden Rohrbogeils loo aufweist. Das obere freie Ende der Halterung 60 weist eine Befestigungseinrichtung 61 auf, in der das freie Ende looa des Rohrbogens loo gehalten ist. Das andere freie Ende loob des Rohrbogens loo nimmt dabei eine bodenseitige Stellung ein.
An der Halterung 60 ist eine bei 70 angedeutete Antriebseinrichtung für einen Seilzug 71 vorgesehen. Das Seil dieses Seilzuges 71 ist durch den Innenraum lol des Rohrbogens loo geführt.
Das freie Ende 71a des Seilzuges 71 ist an einem Schleppwagen 80 befestigt, dessen Abmessungen so gehalten sind, dass der Schleppwagen 80 bei Betätigung der Antriebseinrichtung 70 in Pfeilrichtung X durch den Innenraum lol des Rohrbogens loo bewegt werden kann. Der Schleppwagen 80 weist einen in an sich bekannter Weise ausgebildeten Flammhärtebrenner 30 auf, dem eine Kühleinrichtung 50 nachgeschaltet ist. Der Pjammhärtebrenner 30 weist radial auf seinem Umfang verteilt angeordnete Flammaustrittsöffnungen auf, so dass die allseitig aus dem Flammhärtebrenner 30 austretenden Flammen die Inneuwandungsflächen des Rohrbogens loo beaufschlagen, wenn der Flammhärtebrenner 30 in den Innenraum des Rohrbogens loo eingeführt und durch diesen hindurchgeführt wird. Der Flammhärtebrenner 30 und die Eühleinrichtung 50 stehen mit Versorgungsleitungen V in Verbindung. Der Kühleinrichtung 50 wird über diese Versorgungsleitung V Druckwasser als Kühlwasser zugeleitet.
Zur Führung des Schleppwagens 80 während des Durchfahrens des Innenraumes lol des Rohrbogens loo steht der Schleppwagen 80 mit einem nürnberger#scheren-artig ausgebildeten Führungselement 9o in Verbindung. Dieses Führungselement 9o besteht aus mehreren, scherenartig durch Gelenke 93, 94 miteinander verbundenen Schenkeln 91,92 bzw. 91a,92a (Fig.l). Wird der Schleppwagen 80 durch den Innenraum lol des Rohrbogens loo mittels des Seilzuges und der Antriebseinrichtung hindurchgezogen, so wird das scherenartige Führungselement auseinandergezogen. Damit eine einwandfreie Führung des Schleppwagens 80 an den Innenwandungsflächen des Rohrbogens loo gewährleistet ist, werden die Aussenseiten des scherenartigen Führungselementes 9o, d.h. die freien Enden der sich überlappenden Scherenschenkel 92,91a und 91,92a im Bereich ihrer äusseren Gelenkpunkte 93 an die Innenwandungsfläche des Rohrbogens loo mittels einer Druckfeder 95 gepresst, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Zur Verminderung der Reibung zwischen dem Führungselement 9o und der Rohrinnenwandung sind in den äusseren Gelenkbereichen 93 des Führungselementes 9o Abstands-und Führungsrollen 97 angeordnet, die um zu der vom Führungselement 9o gebildeten Ebene senkrecht stehende Achsen freifliegend rotierend sind. Der Durchmesser der Abstands- und Führungsrollen 97 ist so gewählt, dass die Rollen mit einem Umfangsabschnitt aus den seitlichen Längsebenen des Führungselementes 9o herausragen und auf der Innenwandungsfläche des Rohrbogens loo während des Durchziehens des Schleppwagens 80 durch den Innenraum lol des Rohrbogens loo abrollen.
Das Rückführen des Führungselementes 9o in die in Fig. 1 gezeigte Ausgangsstellung, nachdem der Flammhä#ebrenner 30 den Rohrbogen loo durchwandert hat, kann mittels Zugfedern 98 erfolgen, die zwischen jeweils zwei inneren Gelenkpunkten 94 angeordnet sind.
Mittels der erfindungsgemäss ausgebildeten Vorrichtung ist die Möglichkeit gegeben, mit einer wirtschaftlichen Anlage auch grosse Rohrbögen, d.h. solche Rohrbögen, die hohe Eigengewichte aufweisen, innen zu härten. Das mit dem Schleppwagen verbundene Führungselement sorgt für eine einwandfreie Führung des Flammhärtebrenners und der Kühleinrichtung durch den Innenraum des zu härtenden Rohrbogens.
- Patentansprüche -

Claims

P a t e n t a n s p r ii c h e 1. Verfahren zu Oberflächenhärten durch örtliches Erhitzen der inneren Randschichten von Rohrbögen unter Verwendung von Gas-/Sauerstoffbrennern auf Härtetemperatur ohne oder mit VcLänderung der Kerneigenschaften nach Patent . (P 24 26 580.3) und Zusatzpatent ... (P 24 26 579.o), dadurch gekennzeichnet, daß die Flainmhärtungserzeugungszone durch den Innenraum des Rohrbogens von dessen tiefergelegenem einen Rohrende zum höhergelegenen anderen Rohrende hindurchgezogen wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Oberflächenhärten da- h örtliches Erhitzen der inneren Randschichten von Rohrbögen unter Verwendung von Gas-/Sauerstoffbrennern auf Härtetemperatur ohne oder mit Veränderung der Kerneigenschaften nach Patent (P 24 26 580.3) und Zusatzpatent (P 24 26 579.0) gekennzeichnet durch einen durch den Innenraum (lol) des in einer Halterung (60) gehaltenen zu härtenden Rohrbogens (loo) mittels Antriebseinrichtungen (70) hindurchführbaren Schleppwagen (80), der einen dem Innendurchmesser des Rohrbogens (loo) entsprechenden Aussendurchmesser aufweist und an Seinem Kopf einen mit Versorgungsleitungen (V) verbundenen Flammhärtebrenner (30) und eine diesem nachgeschaltete Kühleinrichtung (50) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende (looa) des in der Halterung (60) gehaltenen Rohrbogens (loo) die Antriebseinrichtung (70) für einen durch den Innenraum (lol) des Rohrbogens (loo) hindurchgeführten Seilzug (71) angeordnet ist, dessen freies Ende mit dem am bodenseitigen Ende (loob) des Rohrbogens (loo) angeordneten Schleppwagen (80) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleppwagen (80) an seinem dem Seilzug (71) abgekehrten Ende mit einem sich der Rohrbogenkrümmung anpassenden Führungselement (9o) verbunden ist, das nürnbergeryscherenartig ausgebildet ist, aus mehreren,scherenartig durch Gelenke (93,94) miteinander verbundenen Schenkeln (91,92) besteht und die Versorgungsleitungen (V) für den Flammhärtebrenner (30) und die Kühleinrichtung (50) trägt, und dass jeweils zwei sich gegenüberliegende, die freien Enden von zwei Schenkeln (92,91a; 91,92a) verbindenden Gelenkpunkte (93) mit den Enden einer quer zur Auszugsrichtung des Führungselementes (9o) angeordneten Druckfeder (95) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer jeden äusseren Gelenkverbindung (93) des Führungselementes (go) ein um eine zu der vom Führungselement (9o) gebildeten Ebene senkrecht stehende Achse (96) freifliegend rotierende Abstands- und Führungsrolle (97) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (9o) mit einer Rückholeinrichtung versehen ist, die aus zwischen jeweils zwei inneren Gelenkpunkten (94) der aus sich kreuzend angeordneten und mit ihren freien Enden in Gelenkpunkten (93) sowie im Kreuzung bereich in Gelenkpunkten (94) verbundenen Schenkeln (92,91a;91,92a) angeordneten Zugfedern (98) besteht.