DE3148498A1

DE3148498A1 - "doppelwandiges rohr fuer den feststofftransport und verfahren zur herstellung eines solchen rohrs"

Info

Publication number: DE3148498A1
Application number: DE19813148498
Authority: DE
Inventors: Alexander 4788 Warstein Esser
Original assignee: Esser Werke GmbH Vorm Westmontan Werke
Current assignee: Esser-Brieden & Co Kg 4788 Warstein De GmbH
Priority date: 1981-12-08
Filing date: 1981-12-08
Publication date: 1983-06-16
Also published as: US4497673A; NL191445C; AU9114182A; GB2110789B; NL191445B; JPH059171B2; NL8204736A; AU549075B2; FR2517578B1; FR2517578A1; GB2110789A; ZA828961B; JPS58151911A; DE3148498C2

Description

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Esser-Werke GmbH,iJ788 Warstein

Doppelwandiges Rohr für den Feststofftransport und Verfahren zur Herstellung eines solchen Rohrs

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zur Herstellung eines doppelwandigen Rohrs für den Feststoff transport gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und andererseits ein doppelwandiges Rohr gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Doppelwandige Rohre werden zum Beispiel in bergbaulichen Untertagebetrieben für den pneumatischen Transport von kleinstückigem Haufwerk verwendet, das als Versatzmaterial in die ausgekohlten Strebräume eingebracht wird. Darüber hinaus gelangen doppelwandige Rohre beim hydraulischen Transport von Sanden zum Einsatz, insbesondere bei Baggerbetrieben. Die Eigenschaften der zu transportierenden Feststoffe erfordern Rohre mit eine lange Standzeit aufweisenden verschleißarmen inneren Oberflächenv Auf der andermSeite müssen jedoch dieselben Rohre wiederum so beschaffen sein, daß sie inneren Druckbeanspruchungen sowie den insbesondere beim Transport vom Herstellerwerk zum Einsatzort zwangsläufig auftretenden rauhen Stoßbeanspruchungen gewachsen sind. Um diesen beiden extremen Ansprüchen genügen zu können, hat man sich seit Jahrzehnten bemüht, doppelwandige Rohre zur Verfügung zu stellen, bei denen das Kernrohr speziell auf Verschleiß-

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beanspruchungen und das Mantelrohr auf Druck- sowie Stoßbeanspruchungen abgestellt sind. Dabei ist es erforderlich, daß Kernrohr und Mantelrohr festhaftend aneinanderliegen.

Ein Vorschlag zur Herstellung eines derartigen doppelwandigen Rohrs wird in der DE-AS 10 99 284 offenbart. Dort wird das Kernrohr durch Kaltreckung in das Mantelrohr eingeweitet und gleichzeitig bezüglich der Oberfläche verfestigt.

Durch die DE-PS 8 58 615 ist ein Vorschlag bekannt, wonach ein Rohr aus mehreren Stahllagen besteht, deren Wärmeausdehnungskoeffizienten von innen nach außen abnehmen.

Im Rahmen der DE-PS 7 12 586 wird ein Vorschlag gemacht, gemäß welchem bei einem Zweilagenrohr eine glasharte Innenschicht mit einer nicht härtbaren zähen Außenschicht verschweißt wird. Durch dieselbe Literaturstelle ist es ferner bekannt, ein hochgehärtetes verschleißfestes Kernrohr zu nehmen, über dieses ein Blech aus einem zähen, nicht härtbaren Metall zu einem geschlitzten Mantelrohr zu biegen undöas Mantelrohr anschließend entlang seiner Längskanten zu verschweißen. Durch das Schweißen soll das Mantelrohr auf das Kernrohr aufschrumpfen und den gewünschten unverrückbaren Zusammenhalt bewirken.

Darüber hinaus hat man Kernrohre aus geschlitzten, federnden,verschleißfesten Stählen verwendet, deren Schlitzränder sich vor dem Einfügen in das aus zähem Stahl be-

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stehende Mantelrohr überlappen. Die geschlitzten Kernrohre werden dann durch Innendruck aufgeweitet und gegen das Mantelrohr gepreßt, wobei letztlich die Schlitzränder stumpf aneinander stoßen (DE-PS 5 93 559). In dieser Literaturstelle wird ebenfalls zum Ausdruck gebracht, daß eine Druckaufweitung gegebenenfalls auch ohne Längsschlitz möglich ist. Des weiteren soll das Einweiten des Kernrohrs in das Mantelrohr durch ein entsprechendes Werkzeug durchführbar sein.

Schließlich zählt durch die DE-OS 29 05 071 ein Vorschlag zum Stand der Technik,gemäß welchem ein geschlitztes Kernrohr aus einem härtbaren Werkstoff verwendet wird, dessen Außendurchmesser vor dem Einfügen in das Mantelrohr größer als der Innendurchmesser des Mantelrohrs ist. Die Schlitzbreite und der Außendurchmesser sollen so aufeinander abgestimmt sein, daß nach dem Einpressen des Kernrohrs durch radiales Zusammendrücken der Rückfederungseffekt das Festlegen des Kernrohrs im Mantelrohr unter stumpfem Aneinanderstoßen der Schlitzränder bewirkt. Ergänzend zu dieser Maßnahme erfolgt anschließend noch ein Härten des Kernrohrs, wobei durch die beim Härten entstehende Volumenvergrößerung das Kernrohr noch mehr an das Mantelrohr gepreßt wird. Zusätzlich besteht noch die Möglichkeit, das Mantelrohr gegebenenfalls zu kühlen, um die Anpreßkraft zu erhöhen.

Bei Würdigung dieser, sich über einen Entwicklungszeitraum von mehreren Jahrzehnten erstreckenden Vorschläge wird es augenfällig, daß die Fachwelt offensichtlich noch kein in der Praxis wirklich befriedigendes Konzept

zur Verfügung hat, um doppelwandige Rohre mit einem verschleißfesten Kernrohr und einem zähen Mantelrohr herzustellen. Allen Vorschlägen ist gemeinsam, und zwar unabhängig davon, ob geschlitzte oder ungeschlitzte Rohre verwendet werden, daß es sich grundsätzlich um Kernrohre und Mantelrohre handelt, die maßlich so toleriert sind, daß der Außendurchmesser des Kernrohrs nur geringfügig vom Innendurchmesser des Mantelrohrs abweicht. Nur durch Einhaltung dieser engen Toleranzen sah die Fachwelt also bislang die Möglichkeit, die Kernrohre in der erforderlichen Weise an die Mantelrohre pressen zu können. Der Aufwand war somit sowohl hinsichtlich der relativ genau zu fertigenden Rohre als auch mit Bezug auf die Vorrichtungen für das Ineinanderfügen und Härten vergleichsweise hoch.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines doppelwandigen Rohrs für den Feststofftransport gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das im Vergleich zu den bekannten Verfahren einen wesentlich geringeren Fertigungsaufwand erfordert und zwar sowohl, was das verwendete Material als auch was die Herstellungsmethode anlangt. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein geeignetes doppelwandiges Rohr für den Feststofftransport vorzustellen.

Was zunächst den verfahrensmäßigen Teil dieser Aufgabe anlangt, so besteht dessen Lösung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Der Erfindung liegt der bekannte Sachverhalt zugrunde, daß beim Härten von hierfür geeigneten Kohlen-

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stoffstählen eine Volumenvergrößerung stattfindet. Es wurde nun jedoch in nicht vorhersehbarer Weise ge£unden₃ daß sich diese Volumenvergrößerung nicht auf einen einmaligen Härtevorgang beschränkt. Vielmehr wurde zur Überraschung festgestellt, daß ein bereits gehärtetes Rohr sich bei nochmaligen wiederholten Härtevorgängen jeweils um einen weiteren Stufensprung dehnt und sich dabei mit Bezug auf den Außendurchmesser stetig vergrößert. Diese überraschende Erkenntnis führte dann zu dem im Stand der Technik bislang nicht bekannten Erfindungsgedanken, ein Kernrohr nur durch Härten einwandfrei im Mantelrohr festzulegen, wobei Rohre verwendet werden können, welche herstellungs- und/oder transportbedingt selbst große maßliche Abweichungen im Außen- und Innendurchmesser und/oder Unrundheiten aufweisen. Die Erfindung schafft mithin die Voraussetzung dafür, daß nunmehr auch sehr grob tolerierte Rohre einfachen Qualitätsstandards zur Herstellung von doppelwandigen Rohren verwendet werden können. Dabei können entweder solche Kernrohre verwendet werden, deren Außendurchmesser gezielt um so viel kleiner als der Innendurchmesser der Mantelrohre bemessen wird, daß die Kernrohre mit ausreichendem Spiel leicht in die Mantelrohre eingeschoben werden können oder es wird der Innendurchmesser der Mantelrohre so gehalten, daß ein leichtes problemloses Zusammenstecken der Rohre gewährleistet ist. Selbstverständlich können beide Maßnahmen auch kombiniert angewendet werden. Allein schon durch das problemlose Zusammenfügen der Kernrohre und der Mantelrohre werden eine Reihe von bislang vorhandenen Problemen bei der Fertigung von doppelwandigen Rohren für den Fest stofftransport eliminiert. Weitere Probleme entfallen dadurch, daß

jetzt ausschließlich durch ein wiederholt aufeinanderfolgendes Härten unter stufenweiser radialer Aufweitung die Festlegung der Kernrohre in den Mantelrohren bewirkt und zugleich der gewünschte verschleißfeste Zustand der Kernrohre erreicht wird.

Nach der Erfindung ist es denkbar, daß die Erwärmungstemperaturen der Härtestufen gleich bemessen werden.Je nach den Erfordernissen ist es aber auch vorstellbar, daß die Erwärmungstemperaturen der Härtestufen unterschiedlich hoch bemessen werden.

Ein doppelwandiges Rohr für den Feststofftransport, das ein flammgehärtetes Kernrohr und ein Mantelrohr aus einem zähen Werkstoff aufweist, die durch Härtenaneinandergepreßt sind, kennzeichnet sich erfindungsgemäß .dadurch, daß das auch unter Berücksichtigung der hersteilungsbedingten und/oder transportbedingten Toleranzen und/oder Unrundheiten mit Bezug auf seinen Außendurchmesser gezielt kleiner als der Innendurchmesser des Mantelrohrs bemessene ungeschlitzte Kernrohr durch wiederholt aufeinanderfolgendes Härten und dadurch bewirkter stufenweiser radialer Aufweitung zur fest haftenden flächigen Anlage an die innere Oberfläche des Mantelrohrs gebracht ist.

Ein derartiges Rohr ist einfach herzustellen, weil vergleichsweise grob tolerierte Kern- und Mantelrohre verwendet werden können und zur Verbindung der Kern- und Mantelrohre sowie zur Herstellung einer verschleißfesten

inneren Oberfläche lediglich ein wiederholt aufeinanderfolgendes Härten erforderlich ist. Es können hierbei neben selbstverständlich gezogenen Rohren auch längsnahtgeschweißte oder spiralnahtgeschweißte Rohre zur Anwendung gelangen. Der Rohrdurchmesser ist unerheblich, so daß selbst Doppelrohre größeren Durchmessers jetzt in überaus wirtschaftlicher Weise gefertigt werden können. Transportbedingte Unrundheiten werden im Zuge der Rohrmontage automatisch beseitigt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 im vertikalen Querschnitt einen sektoralen Ausschnitt aus einem umfangsseitig geschlossenen doppelwandigen Rohr nach dem Ineinanderfügen der beiden Rohre, jedoch vor dem Härten und

Figur 2 dasselbe Rohr nach wiederholt aufeinanderfolgenden Härtevorgängen.

Das in den Figuren nur teilweise und shematisch veranschaulichte doppelwandige Rohr 1 dient zum hydraulischen oder pneumatischen Transport von Feststoffen. Es setzt sich aus einem inneren Kernrohr 2 aus einem härtbaren Kohlenstoffstahl, beispielsweise C 35, und aus einem äußeren Mantelrohr 3 aus einem zähen Werkstoff, beispielsweise Baustahl, zusammen. Endseitig können nicht näher veranschaulichte Flansche vorgesehen sein.

Wie die Figur 1 zu erkennen gibt, sind die Abmessungen des Kernrohrs 2 und des Mantelrohrs 3 so gewählt, daß auch unter Berücksichtigung der herstellungs- und/oder transportbedingten Toleranzen und/oder Unrundheiten der Außendurchmesser AK des umfangsseitig geschlossenen, also ungeschlitzten Kernrohrs/gezielt um so viel kleiner als der Innendurchmesser IM des Mantelrohrs 5 bemessen wird, daß das Kernrohr 2 mit ausreichendem Spiel Sp leicht in das Mantelrohr 3. eingeschoben werden kann. Zum Einfügen des Kernrohrs 2 in das Mantelrohr 3 sind mithin keine besonderen Maßnahmen oder Vorrichtungen erforderlich.

Nach dem Einschieben des Kernrohrs 2 in das Mantelrohr 3 wird das Kernrohr 2 wiederholt aufeinanderfolgenden Härtevorgängen unterzogen, wobei sich das Kernrohr 2 weitet und zwar derart, daß sich nach einer entsprechenden Anzahl von Härtevorgängen - deren Anzahl von dem Spiel Sp zwischen Kernrohr 2 und Mantelrohr 3 bestimmt ist - die äußere Oberfläche-4 des Kernrohrs 2 satt an die innere Oberfläche 5 des Mantelrohrs 3 anpreßt (siehe Figur 2). . "

Aufwiese Weise ist folglich nicht nur der gewünschte verschleißfeste Zustand an der inneren Oberfläche 6 des Kernrohrs 2, sondern auch eine festhaftende flächige Anlage des Kernrohrs 2 am Mantelrohr 3 erzeugt worden.

Claims

ρ·Α*τ·ε ν tä-n-w*ä*'l τ·ε Ο 14849ο DR.-ING. W. STUHLMANN - DiPL.-ING. R. WILLERT DR.-ING. P. H. OIDTMANN AKTEN-NR. ^ 4630 BOCHUM. J-12.1981 Postschließfach 1O IA SO Ihr Zeichen Fernruf Ο234/5 19 57 Bergstraße 159 Telegr.i Stuhlmannpatent Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines doppelwandigen Rohrs für den Feststofftransport, das ein flammgehärtetes Kernrohr und ein Mantelrohr aus einem zähen Werkstoff aufweist, bei welchem Kernrohr und Mantelrohr durch Härten aneinandergepreßt werden, dadurch gekennzeichnet , daß auch unter Berücksichtigung der bei der Rohrfertigung herstellungsbedingten Toleranzen und/oder Unrundheiten der Außendurchmesser (AK) des umfangsseitig geschlossenen Kernrohrs (2) gezielt um so viel kleiner als der Innendurchmesser (IM) des Mantelrohrs (3) und/oder der Innendurchmesser (IM) des Mantelrohrs (3) bewußt um so viel größer als der Außendurchmesser (AK) des Kernrohrs (2) bemessen wird, daß das Kernrohr (2) mit ausreichendem Spiel leicht in das Mantelrohr (3) eingeschoben werden kann und daß dasfternrohr (2) daraufhin durch wiederholt aufeinanderfolgendes Härten unter stufenweiser radialer Aufweitung zur festhaftenden flächigen Anlage an die innere Oberfläche (IM) des Mantelrohrs (3) gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ervfärmungstemperaturen der Härtestufen gleich bemessen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Erwärmungstemperaturen der Härtestufen unterschiedlich hoch bemessen werden.

*». Doppelwandiges Rohr für den Feststofftransport, das ein flammgehärtetes Kernrohr und ein Mantelrohr aus einem zähen Werkstoff aufweist, die durch Härten aneinandergepreßt sind, dadurch gekennzeichnet , daß das auch unter Berücksichtigung der herstellungs- und/oder transportbedingten Toleranzen und/ oder Unrundheiten mit Bezug auf seinen Außendurchmesser (AK) gezielt kleiner als der Innendurchmesser (IM) des Mantelrohrs (3) bemessene ungeschlitzte Kernrohr (2) durch wiederholt aufeinanderfolgendes Härten und dadurch bewirkter stufenweiser radialer Aufweitung zur festhaftenden flächigen Anlage an die innere Oberfläche (IM) des Mantelrohrs (3) gebracht ist.