DE3148498C2

DE3148498C2 - Verfahren zur Herstellung eines doppelwandigen Rohres für den Feststofftransport

Info

Publication number: DE3148498C2
Application number: DE3148498A
Authority: DE
Inventors: Alexander 4788 Warstein Esser
Original assignee: Esser-Brieden & Co Kg 4788 Warstein De GmbH; Esser Brieden & Co Kg 4788 Warstein GmbH
Current assignee: Esser-Brieden & Co Kg 4788 Warstein De GmbH
Priority date: 1981-12-08
Filing date: 1981-12-08
Publication date: 1986-06-05
Also published as: AU9114182A; GB2110789B; JPH059171B2; AU549075B2; FR2517578A1; NL191445C; DE3148498A1; NL191445B; JPS58151911A; US4497673A; ZA828961B; FR2517578B1; GB2110789A; NL8204736A

Abstract

Es ist bekannt, ein geschlitztes Kernrohr dadurch in einem Mantelrohr festzulegen, daß der Außendurchmesser des Kernrohrs vor dem Einfügen des Kernrohrs in das Mantelrohr größer als der Innendurchmesser des Mantelrohrs ist. Das Kernrohr hat einen Federcharakter, so daß es sich unter Druck in das Mantelrohr einfügt. Die Schlitzbreite des Kernrohrs ist so bemessen, daß die Schlitzränder nach dem Einfügen stumpf aneinanderstoßen und das Kernrohr an das Mantelrohr angepreßt ist. Zusätzlich wird durch das anschließende Härten aufgrund der dabei erfolgenden Volumenvergrößerung ein ergänzender Anpreßeffekt des Kernrohrs an das Mantelrohr erzielt. Erfindungsgemäß werden Rohre (2, 3) verwendet, deren Abmaße gezielt so gewählt werden, daß sie mit ausreichendem Spiel (Sp) leicht ineinandergeschoben werden können. Anschließend wird das Kernrohr (2) wiederholt aufeinanderfolgend gehärtet, wobei es sich stufenweise aufweitet und festhaftend am Mantelrohr (3) flächig zur Anlage kommt. Die einwandfreie Festlegung des Kernrohrs (2) im Mantelrohr (3) erfolgt also ausschließlich durch Härtevorgänge.

Description

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Die Erfindung betrifft -31η Ver'ihren zur Herstellung eines doppelwandigen Robvs für den Feststofftransport gemäß dem Oberbegriff des Anspr v:hs 1.

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 Oberflächen. Auf der anderen Seite 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 .*o beiden extremen Ansprüchen genügen zu können, hat man sich seit Jahrzehnten bemüht, doppelwandige Rohre zur Verfugung zu stellen, bei denen das Kernrohr speziell auf Verschleißbeanspruchungen 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 b5 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 und das 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 bestehende 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 Längsschtitz 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 Iiinendurchmesser 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 Futterrohr gegebenenfalls zu kühlen, um die zum Einpressen erforderliche Preßkraft herabsetzen zu können.

Bei Würdigung dieser, sich über einen Eniwicklungszeitraum 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 Rohse 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 I zu schaffen, das im Vergleich zu den bekannten Verfahren einen wesentlich geringeren Fertigungsaufwand erfordert und /war sowohl, was das verwendete Material als auch was die Herstellungsmethode anlangt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Der Erfindung liegt der bekannte Sachverhalt zugrunde, daß beim Härten von hierfür geeigneten Kohlenstoffstählen eine Volumenvergrößerung stattfindet. Es wurde nun jedoch in nicht vorhersehbarer Weise gefunden, daß sich diese Volumenvergrößerung nicht auf einen einmaligen Härtevorgang beschrän-kt. 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 Erfindutigsgedanken, 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 dafüV, daß nunmehr auch sehr grob tolerierte Rohre einfachen Qualilätsstandards 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 Feststofftransport eliminiert. Weitere Probleme entfallen dadurch, daß jetzt ausschließen 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 vor.stcllbar, daß die Erwännungstemperaturen der Härtestufen unterschiedlich hoch bemessen werden.

Ein doppelwandiges Rohr für den Feststofftransport 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 iängsnahtgcSLhwcißte 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. Fs zeigt Ö5

l'ig. 1 im vertikalen Querschnitt einen sektoralen Ausschnitt aus einem umlangsseitig geschlossenen doppelwandigen Rohr nach dem Ineinanderfügen der beiden Rohre, jedoch vordem Härten und

F i g. 2 dasselbe Rohr nach wiederholt aufeinanderfolgenden Härtevorgängen.

Das in den Figuren nur teilweise und schematisch 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 F i g. 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 2 gezielt um so vie! kleiner als der Innendurchmesser IM des Mantelrohrs 3 bemessen wird, daß örs 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 F i g. 2).

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines doppelwandigen Rohres für den Feststofftransport, das ein flammgehärtetes Kernrohr aus einem Kohlenstoffstahl und ein Mantelrohr aus einem zähen Werkstoff aufweist, bei welchem Kernrohr und Mantelrohr durch Härten aneinandergepreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß unter Berücksichtigung fertigungsbedingter Toleranzen der Innendurchmesser (IM) des Mantelrohrs (3) und der Außendurchmesser (AK)des Kernrohrs (2) derart aufeinander abgestimmt werden, daß das Kernrohr (2) mit ausreichendem Spiel leicht in das Mantelrohr (3) eingeschoben werden kann und

daß das Kernrohr (2) daraufhin durch wiederholt aufeinanderfolgendes Härten unter stufenweister radialer Aufweitung zum flächigen Preßsitz an die innere OJi«;rfläche des Mantelrohrs (3) gebracht wird.

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

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