DE2460316B1 - Verfahren zum spaltfreien Verbinden von Rohren zu einem Verschleißeinsatz fur Schneckenmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum spaltfreien Verbinden von längs Sekanten aufgeschnittenen und mit den Sekantenflächen unter Bildung von verhältnismäßig spitzen Sätteln aneinanderliegenden, innen mit einer Verschleißschicht versehenen Rohren zu einem Verschleißeinsatz für Gehäuse von mindestens zweiwelligen Schneckenmaschinen unter Wärme- und Fremdwerkstoffzufuhr.

Aus der DT-OS 17 29 345 ist ein derartiges Verfahren bekannt, wobei die Verbindung durch Verschweißen der beiden Rohre von außen im Bereich der aneinanderliegenden Stoßflächen (Sekantenflächen) hergestellt wird. Die Bildung eines Spaltes im innenliegenden Sattelbereich der aneinanderstoßenden Rohrabschnitte ist hierbei wegen der beim Verschweißen auftretenden Wärmedehnung bzw. -spannungen nicht zu vermeiden, so daß in einen derartigen Spalt beim Betrieb der Schneckenmaschine zu verarbeitendes Material, insbesondere thermoplastischer Kunststoff, eindringen kann, das sich im Laufe der Zeit vesetzt und dann als Verunreinigung in das zu verarbeitende Material gelangt.

Außerdem führt das Vorhandensein eines solchen Spaltes zu einem vorzeitigen Kantenverschleiß im Sattelbereich. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten ist es bereits aus der DT-OS 17 29 345 bekanntgeworden das Gehäuse der Schneckenmaschine in Längsrichtung zu teilen, die als Buchsen dienenden Rohrabschnitte einzusetzen und mit Hilfe von Spannschrauben, die die Gehäuseteile vereinigen, zusammenzuspannen. Dies führt zu keiner befriedigenden Lösung. Eine ausreichende Verspannung führt zu elastischen und unter Umständen auch bleibenden Verformungen im Bereich der Sattelspitzen, d. h. insbesondere bei der zur Panzerung dienenden Verschleißschicht. Auch hier können im Bereich der Stoßflächen Spalte entstehen, in die pla-

stifizierter Kunststoff eindringen kann.

Aus der DT-OS 22 31 046 ist bekannt, einen Verschleißeinsatz aus zwei an ihren abgefrästen Stoßflächen (Sekantenflichen) miteinander verschweißten Rohren herzustellen, wobei diese Rohre außenseitig längs der Stoßnähte AuskamineruBgen aufweisen, die mit glattgestoßenen Flächen abwechseln, wobei die die Rohre verbindenden Schweißnähte lediglich im Bereich der Auskammerungen angeordnet sind. Hierdurch soll

erreicht werden, daß die Stoßflächen so dicht aneinanderliegen, daß möglichst kein in der Schneckenmaschine verarbeitetes Material zwischen die Stoßflächen eindringt Aber auch hierbei ist nicht zu vermeiden, daß aggressives Gas bzw. Kondensat aus der Kunststoff-

IS schmelze in den Spalt zwischen den Stoßflächen eindringt und die Stoßflächen korrodieren läßt Außerdem ist dieses Herstellungsverfahren außerordentlich aufwendig.
Aus der US-PS 30 10 151 ist es bekannt zwei längs Sekanten aufgeschnittene und mit den Sekantenflächen (Stoßflächen) unter Bildung von verhältnismäßig spitzen Sätteln aneinanderliegende, innen mit einer Verschleißschicht versehene Rohre im Bereich der Stoßflächen außen mit einer durchlaufenden Ausnehmung zu versehen und in dieser Ausnehmung miteinander zu verschweißen. Anschließend wird auf die Schweißnaht eine dünne Schicht aus inertem Metall aufgelötet und anschließend der Rest der Ausnehmung mit Blei vergossen. Die Lotschicht aus inertem Metall, wobei es

sich um Silber, Gold, Zinn, Kupfer oddgL handeln kann, dient dazu, durch den Spalt zwischen den Stoßflächen eindringende aggressive Bestandteile des in der Schneckenmaschine verarbeitenden Materials daran zu hindern, bis zum Gehäuse der Schneckenmaschine vorzudringen und dort Korrosion zu verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß mit geringem Aufwand die Bildung eines Spaltes zwischen den Sekantenflächen (Stoßflächen) im Sattelbereich mit Sicherheit verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Fremdwerkstoff ein Lot dient und die Wärme im Bereich eines Sattels von der Innenseite der Rohre und symmetrisch zum Sattel zugeführt wird.

Durch die erfindungsgemäße Art der Wärmezufuhr wird erreicht, daß die Erwärmung im Bereich der Sattelspitze schneller vor sich geht, als in den weiter außenliegenden Bereichen der Stoßflächen (Sekantenflächen). Dadurch wird einem Auseinanderklaffen der Stoßflächen im Bereich der Sattelspitze, d. h. einer Verbreiterung des Spaltes, entgegengewirkt Da die Wärmezufuhr durch die Verschleißschicht erfolgt, ist deren Temperatur höher als die Temperatur des außenliegenden Rohres, so daß sogar eine Verkleinerung des Spaltes eintritt. Dies wird noch durch den Bimetall-Effekt unterstützt, da die üblicherweise für die Verschleißschichten verwendeten Hartstähle einen größeren Temperaturausdehnungskoeffizienten haben, als die für die Rohre verwendeten Werkstoffe. Dadurch, daß bei der Wärmezufuhr von innen nur verhältnismäßig kleine Massen zu erwärmen sind und daß im Bereich der Sättel nur kleine Wärmeabflußquerschnitte vorhanden sind, geht die Erwärmung sehr schnell vor sich. Da nur kleine Querschnitte erwärmt werden, und da die Erwärmung der Hartstahlschicht von deren innenliegender Seite aus erfolgt, entstehen hauptsächlich Druckspannung, die die Gefahr von Rißbildungen in der Verschleißschicht gering halten. Weiterhin verzieht sich

der Verschleißeinsatz bei diesem Lötvorgang nur so geringfügig, daß die Rohre in vorgegebenen Toleranzgrenzen bleiben. Es ist sichergestellt, daß der gesamte Spalt zwischen den Stoßflächen der beiden sekantenfc.'mig aufgeschnittenen Rohre mit Lot aufgefüllt, also vollständig verschlossen wird. Dies ist in besonders einfacher Weise zu realisieren, wenn das Lot lh Folie in den zwischen den Sekantenflächen befindlichen Lötspalt eingelegt wird. Es hat sich gezeigt, daß die Ergebnisse am besten sind, wenn die Wärmezufuhr kurz unterhalb der Sattelspitze, und zwar etwa 10 bis 20 mm unterhalb der Sattelspitze erfolgt, wobei die Wärmezufuhr so schneti vor sich gehen soll, daß nur ein kleiner Bereich der Verschleißschicht nennenswert erwärmt wird. Hierbei ist dann sichergestellt daß beim Abkühlen keine Spaltaufweitung eintreten kann, bevor das Lot ausreichend erkaltet ist, so daß die beim Abkühlen auftretenden, senkrecht zum Lötspalt gerichteten Zugspannungen immer kleiner sind als die Festigkeit der Lötvprbindung. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn hochpalladiumhaltige Lote verwendet werden, da diese verhältnismäßig temperaturfest sind, also beim Abkühlen bei noch verhältnismäßig hohen Temperaturen bereits eine hohe Festigkeit haben. Außerdem können auf derartigen Weise verbundene Verschleißeinsätze auch bei hohen Betriebstemperaturen über 300⁰C eingesetzt werden. Der außerordentlich hohe Preis von Palladium fällt angesichts der äußerst geringen benötigten Menge nicht ins Gewicht

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Verschleißeinsatz in perspektivischer Darstellung und

F i g. 2 einen Sattel des Verschleißeinsatzes in vergrößerter Darstellung.

Zwei Rohre 1 bzw. 2, die aus einem üblichen Stahl bestehen, sind auf ihrer Innenwandung mit einer Verschleißschicht 3, beispielsweise aus Hartstahl, versehen, die beispielsweise durch Ausschleudern aufgebracht ist. Die Dicke der Verschleißschicht, die regelmäßig auch zum Korrosionsschutz dient richtet sich nach den Betriebsbeanspruchungen. Die beiden durchmessergleichen, zylindrischen Rohre 1 und 2 sind nach dem Aufbringen der inneren Verschleißschicht 3 längs Sekanten ausgeschnitten und an den die Stoßflächen 4 bzw. 5 bildenden Sekantenflächen aneinandergesetzt Zuvor ist zwischen die Sekantenflächen 4 und 5 ein Lot 6 in Form einer Folie eingelegt worden. Anschließend werden die beiden Rohre 1 und 2 so gegeneinander verspannt daß das folienartige Lot 6 fest zwischen den Sekantenflächen (Stoßflächen) 4 bzw. 5 liegt Dann werden die Innenseiten der sogenannten Sättel 7 mittels zweier symmetrisch auf den Sattel gerichteter Brenner 8 in einem Abstand von 10 bis 20 mm unter-S halb der Sattelspitze 9, also etwa auf halber Höhe des durch die Sekantenflächen 4 bzw. 5 begrenzten Spaltes, sehr schnell, also unter intensiver Wärmezufuhr erhitzt. Da der in F i g. 2 mit einer gewellten Linie 10 eingezeichnete Wärmeabflußquerschnitt verhältnismäßig gering ist und andererseits der Abstand des durch die Sekantenflächen 4 und 5 begrenzten Spaltes von den Wärmezufuhrstellen 11 bzw. 12 verhältnismäßig gering ist, wird das in dem Spalt befindliche Lot 6 sehr schnell erwärmt und geschmolzen, &h, dieser Schmelzvor-

is gang geht in einer Zeit vor sich, in der nur geringfügige Bereiche der Rohre 1 bzw. 2 and der zugeordneten Verschleißschicht 3 erwärmt werden. Wenn die lokale Wärmezufuhr dann beendet wird, kühlt das aufgeschmolzene Lot 6 sofort ab, so daß trotz unvermeidbarer Zugspannungen im Bereich des Sattels 7 und insbesondere im Bereich der Sattelspitze 9 auf das Lot 6 kein Aufreißen der Lötverbindung zu befürchten ist

Die Wärmezufuhr erfolgt zweckmäßigerweise mittels eines sogenannten Gabelbrenners. Hierbei sind die beiden Brenner 8 auf einem Wagen 13 befestigt der mit seinen Rädern 14 auf der Innenseite der Verschleißschicht 3 in Längsrichtung des durch die Sekantenflächen 4 bzw. 5 begrenzten Spaltes verfahren werden kann, so daß die Lage der Brenner 8 relativ zum Sattel 7 während des ganzen kontinuierlich fortschreitenden Lötvorganges konstant ist. Hiermit lassen sich also in einfacher Weise gleichbleibende Erwärmungsverhältnisse sicherstellen.
Das Lot kann auch in der Form in den durch die Sekantenflächen 4 bzw. 5 begrenzenden Spalt eingebracht werden, daß es auf die Sattelspitze 9 gelegt und durch die Kapillarwirkung in den Spalt eingezogen wird. Hierbei muß aber eine Spaltweite von etwa 1/10 mm eingestellt werden, was fertigungstechnisch aufwendiger sein kann. An Stelle einer Spannungsvorrichtung zum Zusammenpressen der beiden Rohre bei Verwendung eines eingelegten folienartigen Lotes 6 können — wie in F i g. 1 oben angedeutet — die beiden sekantenartig aufgeschnittenen Rohre 1 bzw. 2 mittels Heftschweißungen 15 auf der Außenseite zusammengeheftet werden.

Der in der vorbeschriebenen Weise hergestellte Verschleißeinsatz wird in ein Gehäuse einer Schneckenmaschine, also einer Schnecken-Extruderpresse eingesetzt das mit dem Außenprofil des Verschleißeinsatzes entsprechenden Bohrungen versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum spaltfreien Verbinden von längs Sekanten aufgeschnittenen und mit den Sekantenflächen unter Bildung von verhältnismäßig spitzen Sätteln aneinanderiiegenden, innen mit einer Verschleißschicht versehenen Rohren zu einem Verschleißeinsatz für Gehäuse von mindestens zweiwelligen Schneckenmaschinen unter Wärme- und Fremdwerkstoffzufuhr, dadurch gekennzeichnet, daß als Fremwerkstoff ein Lot eingesetzt wird und daß die Wärme im Bereich eines Sattels von der Innenseite der Rohre und symmetrisch zum Sattel zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr etwa in halber Höhe des durch die Sekantenflächen begrenzten Spaltes erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr in sehr kurzer Zeit erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot in Form einer den Spalt zwischen den Sekantenflächen ausfüllenden Folie eingelegt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß hochpalladiumhaltiges Lot eingesetzt wird.