DE4114669A1 - Verfahren zur herstellung von waermeuebertragenden tragkoerpern sowie nach diesem verfahren hergestellte klemmbacke und rollkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wärmeübertragenden Tragkörpern, wie Rollkörpern, Tragrol­ len, Klemmbacken und dergleichen, mit einer an einem zu kühlenden oder zu erwärmenden Gegenstand angreifenden Wirk­ fläche. Sie betrifft ferner eine Klemmbacke mit einer Wirk­ fläche zum Halten einer Elektrode sowie einen Rollkörper in Form einer Tragrolle oder einer Walze zum Kühlen oder Er­ wärmen von Materialteilen.

In der Technik stellt sich vielfach die Aufgabe, Wärme von einem Körper auf einen anderen zu übertragen, um dabei eine Kühlung oder Erwärmung herbeizuführen. Die Aufgabe der vor­ liegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren und einen danach hergestellten Körper anzugeben; mit dem der Wärmeübergang zu dem oder von dem Körper wesentlich verbes­ sert und der Herstellungsaufwand reduziert werden kann.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung dieser Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art vorgesehen, daß an der Wirkfläche zunächst Kanäle in einen Grundkörper eingearbei­ tet werden, daß in die Kanäle Rohre zur Führung eines wär­ metransportierenden Mediums eingelegt werden, daß die Rohre und die zugehörigen Flächen des Grundkörpers mit mindestens einer Lage aus wärmeleitendem Material abgedeckt werden und daß schließlich die Lage bzw. die Lagen aus leitendem Mate­ rial, die Rohre und der Grundkörper explosiv miteinander verschweißt werden.

Mit diesem Verfahren kann erreicht werden, daß die Rohre, die zweckmäßigerweise grob dem Kanalquerschnitt angepaßt sind, sich mit dem umgebenden Material des Grundkörpers und mit der Lage aus wärmeleitendem Material innig verbinden, so daß auf diese Weise der Wärmeübergang von der in dem Rohr fließenden Flüssigkeit zur Wirkfläche des Körpers op­ timiert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner so ausgeführt werden, daß die Rohre vor dem explosiven Verschweißen aus den Kanälen heraus vorstehen und zur Sicherung des Rohr­ querschnitts beim Verschweißen mit einem weitgehend inkom­ pressiblen Material gefüllt werden. Auf diese Weise kann der gewünschte Rohrquerschnitt sichergestellt werden, ohne aber ein dichtes Anliegen des Rohres an der Kontur des Ka­ nals und der Lage aus wärmeleitendem Material zu behindern.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner so ausgeführt werden, daß auf die Lage aus wärmeleitendem Material eine Kontaktlage aus einem mechanisch und/oder chemisch bestän­ digen Material aufgelegt und dann gemeinsam mit der Lage bzw. den Lagen aus leitendem Material, den Rohren und dem Grundkörper explosiv verschweißt wird. Dies hat zur Folge, daß für die Lage aus wärmeleitendem Material nicht primär darauf geachtet werden muß, daß dieses Material der jeweils vorliegenden mechanischen oder chemischen Beanspruchung ge­ wachsen sein muß. Diese Aufgabe kann von der Kontaktlage und damit von dem für diese Kontaktlage verwendeten Mate­ rial gelöst werden. Die Kontaktlage ist also dem besonderen Anwendungsfall anzupassen, während für den Tragkörper im übrigen eine breite Einsetzbarkeit besteht.

Die Erfindung sieht einen Tragkörper in Form einer Klemm­ backe mit einer Wirkfläche zum Halten einer Elektrode vor, der sich dadurch auszeichnet, daß er einen Grundkörper aus Stahl hat, dessen Wirkfläche mit Kanälen versehen ist, in denen mit dem Grundkörper innig verbundene Rohre sich be­ finden, die ebenso wie die zugehörige Fläche des Grundkör­ pers mit einer aufgelegten Lage aus thermisch und elek­ trisch leitendem Material innig verschweißt ist. Es ist da­ bei zweckmäßig, Rohre aus Kupfer zu verwenden und auch für die auf den Grundkörper aufgeschweißte Lage Kupfer zu be­ nutzen.

Der erfindungsgemäße Tragkörper kann ferner so ausgebildet sein, daß auf die Lage aus Kupfer eine Kontaktlage aus ei­ nem mechanisch und gegen Aufkohlung beständigen Material aufgeschweißt ist. Die Kontaktlage ist dabei dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt.

Die Erfindung betrifft ferner einen Tragkörper in Form ei­ ner Tragrolle oder einer Walze zum Kühlen oder Erwärmen von Materialteilen, der sich dadurch auszeichnet, daß er einen zylindrischen Grundkörper aus Stahl hat, dessen Mantelflä­ che mit spiralförmig verlaufenden Kanälen versehen ist, in denen sich mit dem Grundkörper innig verbundene Rohre be­ finden, die ebenso wie die zugehörige Fläche des Grundkör­ pers mit einer aufgelegten Lage aus thermisch leitendem Ma­ terial innig verschweißt ist.

Der erfindungsgemäße Tragkörper kann so ausgebildet sein, daß der Grundkörper mit einer zentralen Bohrung zur Führung eines wärmetransportierenden Mediums in die und aus den Rohren versehen ist.

Es wird zumeist zweckmäßig sein, die auf den Grundkörper aufgeschweißte Lage aus Kupfer herzustellen.

Schließlich kann der erfindungsgemäße Tragkörper so ausge­ bildet sein, daß auf die Lage aus Kupfer eine Kontaktlage aus einem mechanisch und/oder chemisch beständigen Material aufgeschweißt ist. Auch hier ist die Kontaktlage diejenige, die im Anwendungsfall den konkreten Gegebenheiten angepaßt sein muß.

Im folgenden Teil der Beschreibung werden das erfindungsge­ mäße Verfahren sowie danach hergestellte Tragkörper in meh­ reren Ausführungsformen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Klemmbacke zum Halten einer Elektrode,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine Tragrolle.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Klemmbacke, die ge­ meinsam mit einer oder zwei weiteren solchen Klemmbacken eine Elektrode trägt und die Stromzufuhr zu dieser Elek­ trode bewirkt, ist in hier nicht dargestellte Halter einge­ setzt und mit einem Elektroanschluß versehen. Die Klemm­ backe hat einen Grundkörper 1, der aus Stahl besteht. Die­ ser Grundkörper 1 ist, wie Fig. 2 zeigt, gewölbt ausgeführt und hat auf seiner Innenseite Kanäle 2, in denen Rohre 3 sitzen. Die Rohre 3 bestehen nach dem Ausführungsbeispiel aus Kupfer und legen sich an die Wände der Kanäle 2 des Grundkörpers 1 eng an und sind mit dessen Material innig verbunden.

Weiter ist eine Lage 4 auf wärmeleitendem Material vorgese­ hen, die die innenliegende gewölbte Seite der Klemmbacke und die in deren Kanälen 2 befindlichen Rohre 3 ab deckt. Die Lage 4 besteht im Ausführungsbeispiel aus Kupfer. Die Rohre 3 liegen auch an der Lage 4 dicht an und sind damit innig verbunden. Auf der Lage 4 schließlich befindet sich eine Kontaktlage 5, die z. B. aus Inconel oder Molybdän be­ stehen kann. Auch hier kann ein gut elektrisch leitendes Material zweckmäßig sein.

Die Kontaktlage 5 ist insbesondere mechanischer und chemi­ scher Belastung ausgesetzt. Es ist deshalb möglich, diese Kontaktlage 5 nach aufgetretenem Verschleiß nachzuarbeiten.

Der Verlauf der Kanäle 2 und der Verlauf der darin angeord­ neten Rohre 3 kann beliebig den jeweiligen Anforderungen angepaßt sein.

Zur Herstellung der Klemmbacke nach Fig. 1 und 2 werden zunächst die Kanäle 2 in den Grundkörper 1 eingearbeitet. Anschließend werden in diese Kanäle 2 die Rohre 3 einge­ legt, die in ihrem Querschnitt etwa dem der Kanäle 2 ent­ sprechen können. Die Rohre 3 stehen dann in der Regel aus den Kanälen 2 heraus vor. Anschließend wird auf den Grund­ körper 1 und die in dessen Kanälen 2 befindlichen Rohre 3 die Lage 4 aufgelegt, auf die dann die Kontaktlage 5 aufge­ bracht wird. Dieses so zusammengestellte Paket wird nun ex­ plosiv verschweißt, wobei die Kontaktlage 5, die Lage 4, die Rohre 3 und der Grundkörper 1 jeweils innig miteinander verbunden werden.

Fig. 3 zeigt einen Rollkörper mit einem walzenförmigen Grundkörper 10 aus Stahl, z. B. St 37. Der Grundkörper 10 hat eine Mantelfläche 11, in die spiralförmig verlaufende Kanäle 12 eingearbeitet sind. Der Grundkörper 10 hat ferner eine zentrale Bohrung 17, durch die ein wärmetransportie­ rendes Medium an einem Ende des Rollkörpers den Kanälen 12 zugeführt und am anderen aus diesen Kanälen 12 abgeführt wird.

In den Kanälen 12, die auch einen durchgehenden Kanal bil­ den können, befinden sich Rohre 14, die sich dem Kanalquer­ schnitt eng angepaßt haben. Auf die Mantelfläche 11 des Grundkörpers 10 ist zunächst eine Lage 15 aus einem ther­ misch leitenden Material aufgelegt, die mit dem Grundkörper 10 und den Rohren 14 verschweißt ist. Auf die Lage 15 ist eine Kontaktlage 16 aufgeschweißt. Diese Kontaktlage 16 ist mechanischen und chemischen Beanspruchungen ausgesetzt und besteht aus einem entsprechend widerstandsfähigen Material, z. B. Inconel oder Molybdän. Die Lage 15 ist dagegen gegen­ über derartigen Belastungen geschützt. Hierfür empfiehlt sich deshalb in der Regel Kupfer.

Bei der Herstellung eines solchen Rollkörpers, der zum Wal­ zen, zum Transportieren, zum Erwärmen und zum Kühlen von Gut verwendet werden kann, werden zunächst die Bohrung 13 und die Kanäle 12 in den Grundkörper 10 eingearbeitet. Dann werden die Rohre 14 in die Kanäle 12 eingelegt, wobei zunächst nur eine grobe Anpassung des Rohrquerschnitts an den Kanalquerschnitt gegeben ist. Dabei werden die Rohre 14 in der Regel nach radial außen aus den Kanälen 12 heraus­ stehen. Auf die Mantelfläche 11 des Grundkörpers 10 wird dann die Lage 15 aufgelegt, auf die schließlich die Kon­ taktlage 16 gelegt wird. Nach dieser Zusammenstellung wird der Grundkörper 10 mit der Lage 15 und der Kontaktlage 16 explosiv verschweißt. Dabei werden die Rohre 14 in die in Fig. 3 dargestellte Form gebracht, in der sie eng an den Wandflächen der Kanäle 12 und an der Lage 15 anliegen, wo­ bei die jeweils beiderseitigen Materialien innig miteinan­ der verbunden sind.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von wärmeübertragenden Tragkörpern, wie Rollkörpern, Tragrollen, Klemmbacken und dergleichen, mit einer an einem zu kühlenden oder zu erwär­ menden Gegenstand angreifenden Wirkfläche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Wirkfläche zunächst Kanäle in einen Grundkörper eingearbeitet werden, daß in die Kanäle Rohre zur Führung eines wärmetransportierenden Mediums eingelegt werden, daß die Rohre und die zugehörigen Flächen des Grundkörpers mit mindestens einer Lage aus wärmeleitendem Material abgedeckt werden und daß schließlich die Lage bzw. die Lagen aus leitendem Material, die Rohre und der Grundkörper explosiv miteinander verschweißt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rohre vor dem explosiven Verschweißen aus den Kanälen heraus vorstehen und zur Sicherung des Rohr­ querschnitts beim Verschweißen mit einem weitgehend inkom­ pressiblen Material gefüllt werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Lage aus wärmelei­ tendem Material eine Kontaktlage aus einem mechanisch und/oder chemisch beständigen Material aufgelegt und dann gemeinsam mit der Lage bzw. den Lagen aus leitendem Mate­ rial, den Rohren und dem Grundkörper explosiv verschweißt wird.

4. Nach einem der vorhergehenden Ansprüche herge­ stellte Klemmbacke mit einer Wirkfläche zum Halten einer Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Grundkörper (1) aus Stahl hat, dessen Wirkfläche mit Kanälen (2) verse­ hen ist, in denen mit dem Grundkörper (1) innig verbundene Rohre (3) sich befinden, die ebenso wie die zugehörige Flä­ che des Grundkörpers (1) mit einer aufgelegten Lage (4) aus thermisch und elektrisch leitendem Material innig ver­ schweißt ist.

5. Klemmbacke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rohre (3) aus Kupfer bestehen.

6. Klemmbacke nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die auf den Grundkörper (1) aufge­ schweißte Lage (4) aus Kupfer besteht.

7. Klemmbacke nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß auf die Lage (4) aus Kupfer eine Kontaktlage (5) aus einem mechanisch und gegen Aufkohlung beständigen Mate­ rial aufgeschweißt ist.

8. Nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellter Rollkörper in Form einer Tragrolle oder ei­ ner Walze zum Kühlen oder Erwärmen von Materialteilen, da­ durch gekennzeichnet, daß er einen zylindrischen Grundkör­ per (10) aus Stahl hat, dessen Mantelfläche mit spiralför­ mig verlaufenden Kanälen (12) versehen ist, in denen sich mit dem Grundkörper (10) innig verbundene Rohre (14) befin­ den, die ebenso wie die zugehörige Fläche des Grundkörpers (10) mit einer aufgelegten Lage (15) aus thermisch leiten­ dem Material innig verschweißt ist.

9. Rollkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Grundkörper (10) mit einer zentralen Bohrung (17) zur Führung eines wärmetransportierenden Mediums in die und aus den Rohren (14) versehen ist.

10. Rollkörper nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die auf den Grundkörper (10) aufge­ schweißte Lage (15) aus Kupfer besteht.

11. Rollkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß auf die Lage (15) aus Kupfer eine Kontaktlage (16) aus einem mechanisch und/oder chemisch beständigen Material aufgeschweißt ist.