DE3410485A1 - Vorrichtung zum flammhaerten der inneren oberflaeche eines rohrs - Google Patents

Description

Esser-Brieden GmbH & Co. KG, Postfach 11 09, 4788 Warstein

Vorrichtung zum Flammhärten der inneren Oberfläche eines Rohrs

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Flammhärten der inneren Oberfläche eines Rohrs, insbesondere eines Rohrs zum Transport von einen abrasiven Einfluß ausübenden Feststoffen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer derartigen Vorrichtung wird bislang ein mit einer Abschreckbrause baulich vereinigter Brenner (Ring- oder Leistenbrenner) unverdrehbar durch das rotierende Rohr bewegt. Dabei bleibt die Drehgeschwindigkeit des Rohrs in aller Regel konstant, während die axiale Vorschubgeschwindigkeit des Brenners und der Abschreckbrause über die Länge des Rohrs gesehen - veränderbar ist. Am Rohranfang wählt man eine langsamere Vorschubgeschwindigkeit, die dann in Richtung zum Rohrmittelabschnitt stufenweise oder stufenlos erhöht wird, bis die Maximalgesehwindigkeit erreicht ist, die dann bis zum Rohrende beibehalten wird.

Bei dieser Art Flammhärtung hat man an der inneren Rohroberfläche eine sich über die gesamte Rohrlänge erstreckende schraubenlinienförmige Nut geringer Tiefe häufig dann festgestellt, wenn die Rohre eine zeitlang im Einsatz waren. Ursache dieser Erscheinung ist offensichtlich eine

ungleichmäßige Oberflächenhärtung mit abwechselnd harten und weichen Bereichen. Dabei werden die weichen Bereiche durch die abrasiven Peststoffe aus dem Materialgefüge herausgewaschen, während die einwandfrei durchgehärteten Bereiche erhaben stehen bleiben.

Untersuchungen und Überlegungen haben nun ergeben, daß eine Reihe von Gründen eine derartige ungleichmäßige Oberflächenhärtung hervorrufen kann. Ein Grund sind z. B. die ungleichförmigen Härtebedingungen, und zwar insbesondere in der Härtephase infolge der kombinierten Axial- und Rotationsbewegungen von Brenner und Abschreckbrause einerseits und zu härtendem Rohr andererseits. Ein weiterer Grund ist ein Rückstau der abströmenden Gase im jeweils oberen Umfangsbereich des Rohrs mit der Folge, daß die Wasserstrahlen von der vorbestimmten Auftreffzone abgelenkt werden. Ferner ist festgestellt worden, daß das abfließende Wasser im jeweils unteren Umfangsbereich des Rohrs nicht schnell genug abfließen kann und somit eine Art Polster bildet, durch das die Auftreffgeschwindigkeit der Wasserstrahlen gebremst und der Aufpralld.ruck vermindert wird. Auch dies führt dazu, daß die Härtebedingungen gegenüber dem angestrebten Auslegungszustand nachteilig beeinflußt werden. Schließlich können die in der Praxis nicht auszuschließende Verlagerung der Abschreckbrause aus der idealen Radiallage, die Abweichung des RohrquerSchnitts von der Kreisform und die Ausbiegung des Rohrs aus der Achslage dazu beitragen, daß in der Härtephase die angestrebten Härtebedingungen nicht zufriedenstellend erfüllt werden können.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebene Vorrichtung zum Flammhärten so zu verbessern, daß unabhängig von der Lage der Abschreckbrause, der Form des Rohrquerschnitts und der axialen Ausrichtung des Rohrs sowie den Einflüssen der abströmenden Gase bzw. des abfließenden Wassers eine einwandfreie Oberflächenhärtung im Rohrinnern erzielt werden kann.

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

Die simultane Rotation der Abschreckbrause mit dem Rohr in derselben Drehrichtung bewirkt nun in vorteilhafter Weise, daß jeder Bereich der inneren Rohroberfläche gleichmäßig abgeschreckt wird. Dadurch liegen überall dieselben Härtebedingungen vor, ohne daß der Rückstau des abströmenden Gases im jeweils oberen Umfangsbereich des Rohrs oder das im unteren Umfangsbereich abfließende Wasser einen negativen Einfluß auf die Wasserstrahlen hinsichtlich Richtung und Druck ausüben können. Auch können die Lage der Abschreckbrause relativ z.um Rohr, die Form des jeweiligen Rohrquerschnitts und evtl. Krümmungen des Rohrs nicht mehr dazu führen, daß sich an der inneren Rohroberfläche unterschiedliche Härtegefüge mit der Folge von bereichsweisen Auswaschungen ausbilden können.

Die übereinstimmende Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung von Rohr und Abschreckbrause kann auf verschiedenartige Weise sichergestellt werden. Eine vorteilhafte Aus-

führungsform besteht in den Merkmalen des Anspruchs 2. Hierbei kann die Abschreckbrause auf einer endseitig auch den Brenner tragenden Tragstange drehbar angeordnet sein. Die Abschreckbrause besitzt einen hinsichtlich der Vorschubrichtung nach rückwärts vorkragenden Stutzen mit einer Außenverzahnung. In diese Außenverzahnung greift ein Antriebsritzel als endseitiger Bestandteil einer parallel zu der Tragstange verlaufenden Antriebswelle ein. Die Antriebswelle ist dann außerhalb des Rohrs in geeigneter Weise mit dessen Drehantrieb verbunden.

Eine weitere Ausführungsform wird in den Merkmalen des Anspruchs 3 gesehen. Die hierbei zur Anwendung gelangenden Klemmelemente können beispielsweise aus schräg nach hinten gerichteten Klemmfingern bestehen, die in Vorschubrichtung hinter den entlang einer konischen Mantelfläche austretenden Wasserstrahlen an die innere Rohroberfläche angedrückt sind. Das Andrücken kann beispielsweise durch Federkraft erfolgen. Die radiale Anpreßkraft der Klemmfinger ist dabei so groß bemessen, daß zwar die Mitnahme der Abschreckbrause in Umfangsrichtung durch das Rohr sichergestellt ist, jedoch der axiale Vorschub hierdurch nicht beeinträchtigt wird.

Schließlich kann es gemäß den Merkmalen des Anspruchs k noch von Vorteil sein, wenn neben der Abschreckbrause auch der Brenner simultan mit dem Rohr in derselben Richtung gedreht wird. Auf diese Weise kann die Güte der Oberflächenhärtung im Innern des Rohrs noch weiter gesteigert werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen vertikalen Längsschnitt durch

einen Rohrabschnitt mit einer Vorrichtung zum Flammhärten der inneren Rohroberfläche in der Seitenansicht und

Figur 2 ebenfalls in der Seitenansicht eine

weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Flammhärten in einem längsgeschnittenen Rohrabschnitt.

Mit 1 ist in den Figuren 1 und 2 jeweils ein Längenabschnitt eines doppelwandigen Rohrs zum Feststofftransport bezeichnet. Mehrere solcher Rohre werden zu einem Rohrstrang beliebiger Länge lösbar aneinandergekuppelt.

Ein derartiges Rohr gelangt beispielsweise im untertägigen Bergbau zum Einbringen von Bergeversatz oder übertägig zum Transport von Sanden zur Anwendung. Es besteht aus einem gehärteten Innenrohr 2 als verschleißhemmendes Element und einem demgegenüber ungehärteten Außenrohr 3 als Schutz gegen z. B. Stoß- und Schlagbeanspruchungen, insbesondere beim Transport der Rohre 1.

Zum Härten des .Innenrohrs 2 wird (siehe ebenfalls Figuren 1 und 2) ein sogenannter Leistenbrenner 4 in das Rohr 1 eingeführt, wobei das Rohr 1 zwecks gleichmäßiger Erwärmung gedreht wird. Der Brenner 4 wird bevorzugt mit Gas beaufschlagt. Er ist endseitig einer axialen Tragstange 5 angeordnet, die auch der Brennstoffzuführung dient.

Im geeigneten Abstand hinter dem Leistenbrenner 4 ist auf die Tragstange 5 eine Abschreckbrause 6 drehbar aufgesetzt. Die Abschreckbrause 6 wird mit Wasser beaufschlagt, das ebenfalls durch den Tragarm 5 zugeführt wird. Die Wasserstrahlen 7 treten am rückwärtigen Ende der Abschreckbrause 6 entlang einer konischen Mantelfläche aus, die sich entgegengesetzt zur Vorschubrichtung VR von Brenner 4 und Abschreckbrause 6 öffnet.

Im Falle der Ausführungsform der Figur 1 wird die Drehung der Abschreckbrause 6 simultan mit der Drehgeschwindigkeit des Rohrs 1 und in derselben Drehrichtung durch eine Getriebeanordnung 8 verwirklicht, welche mit dem außerhalb des Rohrs 1 angeordneten und in den Zeichnungen nicht näher dargestellten Drehantrieb des Rohrs 1 verbunden ist. Zu diesem Zweck besitzt die Abschreckbrause 6 einen nach rückwärts gerichteten und die Tragstange 5 umgebenden Stutzen 9 mit einer endseitig angeordneten Verzahnung 10. In diese Verzahnung 10 greift ein Ritzel 11 ein, das am freien Ende einer Antriebswelle 12 befestigt ist, die dann ihrerseits mit dem Rohrdrehantrieb verbunden ist.

Bei der Ausführungsform der Figur 2 ist am rückwärtigen Ende der Abschreckbrause 6 ein die Tragstange^umgebender kurzer Stutzen 13 vorgesehen. Am freien Ende des Stutzens I3 sind mehrere, über den Umfang bevorzugt gleichmäßig zueinander versetzte Klemmfinger 1*1 angebracht, die durch in der Zeichnung nicht näher dargestellte Andruckmittel an die innere Oberfläche 15 des Rohrs 1 hinter dem Auftreffbereich der Wasserstrahlen 7 gedrückt sind. Die Andruckkraft der

Klemmfinger 14 an die Oberfläche 15 ist so, daß hierdurch die Abschreckbrause 6 von dem Rohr 1 in Drehrichtung mitgenommen wird, daß jedoch die Abschreckbrause 6 zusammen mit dem Brenner 4 ohne Schwierigkeit in Längsrichtung des Rohrs 1 bewegt werden kann.

In beiden Ausführungsbeispielen ist nur die Abschreckbrause 6 relativ zum Tragarm 5 drehbar. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Leistenbrenner 4 mit der Ab.schreckbrause 6 zu kuppeln, so daß dann Brenner 4 und Abschreckbrause 6 gemeinsam simultan mit dem Rohr 1 in derselben Drehrichtung rotieren.

Parüberhinaus kann der Brenner 4 unabhängig von der Abschreckbrause 6 simultan mit dem Rohr 1 in derselben Drehrichtung rotieren.

BezugsZeichenaufstellung

1	Rohr
2	Innenrohr
3	Außenrohr
H	Leistenbrenner
VJl	Tragstange
6	Abschreckbrause
7	Wasserstrahlen
8	Getriebeanordnung
9	Stutzen
10	Verzahnung an 9
11	Ritzel
12	Antriebswelle
13	Stutzen
11 .	Klemmfinger
15	innere Oberfläche von 2

VR Vorschubrichtung

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Flammhärten der inneren Oberfläche eines Rohrs, insbesondere eines Rohrs zum Transport von einen abrasiven Einfluß ausübenden Peststoffen, welche bei sich drehendem Rohr einen in Längsrichtung durch das Rohr bewegbaren Brenner und eine dem Brenner im Abstand folgende Abschreckbrause mit entgegengesetzt zur Vorschubrichtung entlang einer konischen Mantelfläche austretenden Wasserstrahlen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschreckbrause (6) drehbar angeordnet ist und hinsichtlich ihrer Prehrichtung und Prehgeschwindigkeit mit der Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit des Rohrs (1) übereinstimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Abschreckbrause (6) durch eine Getriebeanordnung (8) mit dem Drehantrieb des Rohrs (1) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Abschreckbrause (6) durch Klemmelemente (14) mit der inneren Oberfläche (15) des Rohrs (1) in Umfanglichtung mitnahmefähig kuppelbar, in Längsrichtung gegenüber dieser Oberfläche (15) jedoch relativ verlagerbar ist.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (4) gemeinsam mit der Abschreckbrause (6) oder unabhängig von der Abschreckbrause (6) drehbar angeordnet ist, wobei die Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit des Brenners (k) mit der Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit des Rohrs (1) übereinstimmen.