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Vorrichtung zum Kühlen längsgeschweißter, aus Metallbandmaterial hergestellter
Rohre Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen längsgeschweißter Rohre,
die aus Metallhandmaterial hergestellt sind und bei denen die Ränder des Bandes
zu einer Längsnaht zusammengeschweißt oder gelötet werden. Nach der Erhitzung in
der Schweißanlage o. dgl. muß das Rohr allmählich von der Höchsttemperatur bis auf
Zimmertemperatur abgekühlt werden, und zwar außerordentlich gleichmäßig, damit die
gewünschten günstigsten Charakteristiken des Metalls erhalten bleiben. Ein solch
gleichmäßiges Al)lkühlen ist besonders notwendig bei Rohren, die aus Stahl hergestellt
sind und mit Kupferhartlot hartgelötet wurden.
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Um eine naturgemäß umständliche und nicht leicht unterzubringende
lange Kühlstation zu ersparen, wird eine Kühlvorrichtung verwendet, die gemäß der
Erfindung durch eine mit einem Kühlmittel beschickbare umlaufende Trommel gekennzeichnet
ist, die in einem Odem Trommelumfang angepaßten gasdichten Gehäuse gelagert ist,
dessen Innenwand mit einer Führung für die am glatten Trommelumfang spiralig aufliegenden
Rohre und mit je einem tangentialen Durchtritt zum Ein- und Ausführen des Rohres
versehen ist.
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Dabei ist es' zweckmäßig, auf das Zusammenziehen des Rohres in der
Kühlvorrichtung Rücksicht zu nehmen. Das kann dadurch geschehen, daß man die zum
Aufwickeln des heißen Rohres notwendige Trommel in ihrer Achsenrichtung verjüngt,
so daß die Windungen von einer Windung zur anderen einen geringeren Radius erhalten.
Das Austreten des gekühlten Rohres wird durch eine Auslaßöffnung in der Kühlvorrichtung
herbeigeführt, die in derselben Richtung liegt, in der das in der Schweiß- oder
Lötstation erhitzte Rohr eingeführt
wird. Es ist zweckmäßig, das
.austretende Rohr anschließend durch eine Richtvorrichtung gehen zu lassen, damit
das Rohr geradegerichtet wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt eine Übersicht über eine Gesamtanlage zur Herstellung
von Rohren aus Bandmaterial; Fig. 2, 3 und 4 zeigen Einzelheiten der Kühlvorrichtung
im Schnitt; Fig. 5 zeigt im teilweisen Schnitt das Innere der Kühlvorrichtung; Fig.
6 zeigt in einem Teilschnitt die Einrichtung zum Abführen eines Kühlmittels; Fig.
7 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht gemäß der Linie 7-7 aus Fig. 5;
Fig.8 ist ein Grundriß eines Teils der Kühlvorrichtung gemäß der Linie 8-8 aus Fig.
5.
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Das in bekannter Weise zu verarbeitende Metallbandmaterial i wird
gemäß Fig. i von einer Rolle 2 abgewickelt und geht dann durch ein Rohrwalzwerk
3, in dem das Band i zu einem offenen Rohr T geformt wird. Dieses Rohr T tritt dann
in eine Schweißvorrichtung 4 ein, in der die Kanten 'des offenen Rohres stumpf zusammengeschweißt
werden, wobei das Rohr auf die Schweißtemperatur erhitzt wird.
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Statt dieser Schweißvorrichtung 4 kann auch ein Ofen verwendet werden,
durch den das Rohr erhitzt wird, um die offenen Kanten des Rohres mittels eines
Kupferhartlotes o. dgl. zusammenzulöten.
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In der Vorrichtung 4 kann durch ein Rohr 5 ein nicht oxydierendes
oder reduzierendes Gas eingeleitet werden.
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Die besondere Form der Löt- oder Schweißvorrichtung kann beliebig
sein.
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Die Verwendung der neuen Kühlvorrichtung ist besonders zweckmäßig,
wenn in der Vorrichtung 4 das ganze Rohr auf hohe Temperatur gebracht wird. Aus
der Löt- oder Schweißvorrichtung 4 geht das fertig geschweißte Rohr durch ein Führungsrohr
6 hindurch in die Kühlvorrichtung 7. Nachdem das Rohr gekühlt ist, verläßt es die
Kühlvorrichtung und wird durch angetriebene Rollen 8 aus der Kühlvorrichtung herausgezogen.
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Die Kühlvorrichtung besteht gemäß Fig.7 aus einem Gehäuse iö, das
aus vier Segmenten mit den Verbindungsstellen i i zusammengesetzt ist. Dieses Kühlgehäuse
wird von einem Gestell 12 getragen.
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Das Gehäuse wird zweckmäßigerweise aus Metallguß, z. B. aus Gußstahl
oder Gußeisen, angefertigt; es soll eine bestimmte Dicke aufweisen. Die Innenfläche
des Gehäuses ist mit einer schraubenförmig verlaufenden Nut 14 (Fig.5) versehen,
bei der die Windungen durch vorstehende Rippen 15 voneinander getrennt sind.
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Am oberen Umfang des Gehäuses ist (Fig. 7) im Abstand von der durch
die Vertikalachse gehenden Ebene ein Querstück 20 eingebaut, das mehrere Öffnungen
21 nebeneinander aufweist (Fig. 8); die je einem bestimmten Teil der Nut 14 gegeiiüberliegen.
Diese Öffnungen 21 (Fig. 7) können durch eine durchsichtige Platte, z. B. aus hitzebeständigem
Glas 22, abgeschlossen werden, die durch ein Befestigungsstück 23 festgehalten wird,
das mit dem Querstück 2o durch 1301zel1 24 (Fig. 8) verbunden ist. Durch diese Platte
22 kann das gerade in der Kühlvorrichtung befindliche Rohr ständig beobachtet werden.
Vor dem Querstück 20 (Fig. 8) sind eine Reihe von . <1uslaßöffnungen
a, b, c, d, e
angeordnet, die durch Kappen 25 wahlweise geöffnet oder geschlossen
werden können, und vor denen nach Belieben eine Auslaßführung 25 für das aus der
Kühlvorrichtung abzuziehende Rohr angeordnet werden kann.
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Das Gehäuse ist an den beiden Seiten durch Abschlußplatten 28 und
29 so vollständig abgeschlossen, daß ein im wesentlichen gasdichter Raum gebildet
ist. Ein geeignetes Gas kann durch diesen Raum hindurchgeleitet werden, indem es
durch den Einlaßstutzen 31 ein- und durch den Auslaßstutzen 32 austritt. Der Auslaßstutzen
32 (Fig. 5) befindet sich in der Nähe des Bodens der Kühlvorrichtung. Das Gas kann
ein brennbares, nicht oxydierendes oder ein reduzierendes Gas sein.
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In dem Gehäuse ist eine Trommel 4o eingebaut, deren Mantel 41 sich
von der einen Stirnseite zu der anderen verjüngt, so daß die Trommel die Form eines
Kegelstumpfes aufweist. Die Trommel läuft beim Antrieb mit ihrem Umfang dicht an
der Innenfläche des Gehäuses, die in gleicher Weise zu einem Kegelstumpf geformt
ist, wie das aus Fig. 5 hervorgeht. Zwischen der Nut 14 des Gehäuses und dem Umfang
der Trommel ist genügend Luft vorhanden, damit ein auf der Trommel aufgewickeltes
Rohr hindurchgeführt werden kann. Die Rippen 15 zwischen den einzelnen Windungen
der Nut 14 reichen bis dicht an die Mantelfläche der Trommel 49 heran. An den Stirnenden
ist die Trommel 40 durch Wände 42, 43 abgeschlossen, so daß sie einen flüssigkeitsdichten
Behälter darstellt. An den Stirnenden 42, 43 der Trommel 4o sind Lagerzapfen 44,
45 angesetzt, die durch die Stirnwände 28, 29 des Gehäuses hinausragen. Diese Lagerzapfen
sind in Lagern 46 drehbar, die von dem Gestell 12 getragen werden. Der eine Lagerzapfen
ist mit geeigneten Antriel)smitteln, z. B. mit einem Kettenrad 47, versehen, damit
die Trommel 4o in Drehung versetzt werden kann. Um die Lagerzapfen 44, 45 sind Buchsen
48 vorgesehen, die die Stirnwände 28, 29 des Gehäuses abdichten, zu dem Zweck, den
Austritt des in das Gehäuse eingeführten Gases zu verhindern.
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In die Trommel 4o kann als Kühlflüssigkeit `'Wasser ein- und ausgeführt
werden. Um das zu ermöglichen, ist der Lagerzapfen 45 (Fig. 6) ausgebohrt, und in
die Bohrung ist ein Führungsstück 5o eingesetzt, das drei Durchlässe 51, 52 und
53 aufweist. Durch ein Rohr 54 (Fig. 5), das mit dem Führungsstück 5o verbunden
ist, kann Kühlwasser eingeführt werden, das durch den Durchlaß 51 und durch ein
eingeschraubtes Rohrstück 55 in das Innere der Trommel, wie Fig. 5 zeigt, hineinfließt.
Das eingeführte Wasser sammelt sich im Innern
der Trommel 4o am
Boden an, aus dem es durch ein Rohr 56 wieder zum Ausfließen gebracht werden 'kann.
Dieses Rohr 56 ist mit dem Führungsstück 5o so verbunden, daß die durch das Rohr
56 abfließende Flüssigkeit durch die Durchbohrung 53 und durch .das abwärts geführte
Abflußrohr 57 auslaufen kann. Durch die dritte Bohrung 52 des Führungsstückes 5o
wird durch das angeschraubte Rohr 58 Druckluft eingeleitet, die durch den Durchlaß
52 des Führungsstückes 50 frei in das Innere der Trommel eintreten kann.
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Im Innern der Trommel 4o sind am Mantel .4i eine Anzahl von vorstehenden
Rippen 6o angeordnet (Fig. 3), die sich in der Achsenrichtung' der Trommel von einer
Seitenwand 42 bis zur anderen 43 erstrecken. Wenn die Trommel 4o in Drehung versetzt
wird, so durchstreifen diese Rippen 6o, die mit Durchlaßöffnungen 61 ausgestattet
sind, das unten in der Trommel befindliche Wasser ff' und bewegen es, so daß es
durch die Öffnungen 61 leindurchströmt und den Trommelmantel kühlt.
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Die Kühlflüssigkeit kann in der Trommel bis zur flöhe des Einlaßrohres
56 angestaut werden. Da die Trommel flüssigkeitsdicht ist, so kann das Wasser durch
die eingeführte Druckluft durch das Rohr 56 hochgedrückt werden, so daß es aus dem
Rohr 57- ausfließt. Der Druck der Luft dient also dazu. das Wasser fier den Auslaß
hochzuheben, aber sobald ein zusammenhängender Wasserstrom entstanden ist, hält
sich dieser durch Heberwirkung selbst aufrecht. Es kann unter gewissen Umständen
die Druckluft erspart werden, wenn das durch <las Rohr ;; zugeführte Wasser unter
Druck eintritt. Bei oder Drehung der Trommel wird das Wasser lebhaft bewegt und
infolgedessen die Trommel ausreichend und gleichmäßig gekühlt.
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1?irie Richtvorrichtung kann am Ende der Kühlvorrichtung vorgesehen
sein, um das Rohr nach dem \Terlassen der Kühlvorrichtung wieder geradezuricliten.
Eine solche Richtvorrichtung kann in den Öffnungen 21 des jeweils gewählten Auslasses
der Kühlvorfichtuiig angeordnet sein. Beispielsweise kann eine solche Richtvorrichtulig
aus einem Körper 8o (Feg. 3) bestehen, der durch eine der Öffnungen 21 eingesetzt
ist und der durch einen Abschlußdeckel 23 darin gehalten wird, wie das die Fig.
3 und 7 zeigen. Dieser Richtkörper 8o trägt eine frei drehbare Richtrolle 81 und
ein einstellbares Führungsstück 82. Das aus der Kühlvorrichtung austretende Rohr
wird unter der Rolle er und über die Fläche des Führungsstückes 82 so hindurchgeführt,
daß das Rohr, welches durch das Aufwickeln auf der Trommel krumm gebogen ist, zurückgebogen
wird. Das Führungsstück 82 kann durch die Einstellschraube 83 genau eingestellt
werden, um dadurch jede gewünschte Richtwirkung zu erzielen.
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Um das in das Gehäuse der Kühlvorrichtung eintretende Rohr der Umfangsform
der Trommel 40 gut anpassen zu können, kann die durchsichtige Platte 22 herausgenommen
werden, so daß die Trommel 4o gut sichtbar ist. In die freie Öffnung setzt man dann
eine Biegevorrichtung gemäß Fig. 2 und 4 ein. Diese Biegevorrichtung besteht aus
einem Körper 65, der zwei frei drehbare Biegerollen 66 trägt, die auf dis Rohr einwirken.
Durch den Handgriff 67 können die Rollen genau eingestellt werden. Wenn das eintretende
Rohr eingeführt wird, so schiebt die bedienende Person die Biegevorrichtung nach
unten und erreicht damit ein dichtes Anliegen des Rohres an der Trommel, so daß
es gleichmäßig mitgenommen wird. Nachdem das Rohr durch die Kühlvorrichtung hindurchgeführt
ist, wird die Biegevorrichtung zurückgezogen, und die Verschlußstücke 22, 23 werden
wieder angebracht.
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Wenn das Rohr in die Kühlvorrichtung eingeschoben und sein Anfangsende
aus dem Führungsrohr 17 (Fig. 7) in das Eintrittsende der schraubenförmig gewundenen
Nut eingetreten ist, so folgt beim Antrieb der Trommel das Eintrittsende der Spiralnut,
und das Rohr wird sicher auf der Trommel in Schraubenform aufgewickelt. Wie in den
Fig.5 und 8 gezeigt ist, kann das Rohr gezwungen werden, aus deY Kühlvorrichtung
durch eine der verschiedenen Auslaßöffnungen a, b, c, d
und e auszutreten.
Wenn die volle Wirkung, der Kühlvorrichtung erwünscht ist, so läßt man das Rohr
-durch den Auslaß e austreten. Soll nur eine geringere Kühlung bewirkt werden, so
kann irgendeiner der anderen Auslässe a bis d gewählt werden. Diese Wahl
hängt ab von der Temperatur des Rohres beim Eintritt in die Kühlvorrichtung und
von der Temperatur, die für das Rohr erforderlich ist, wenn es die Kühlvorrichtung
verläßt. Dabei sind die Umlaufgeschwindigkeit des Rohres, die -fasse des :Metalls
des Rohres und auch noch andere Größen zu berücksichtigen. Nach dem Austritt des
Rohres aus dem Kühler arbeitet die gesamte Vorrichtung im wesentlichen gleichmäßig,
so daß die Endgeschwindigkeit der Ziehrollen 8 der der Kühlvorrichtung, der der
Schweißvorrichtung und der des Rohrwalzwerkes angepaßt ist.
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Zum Antrieb der gesamten Vorrichtung dient ein Motor 70 (Feg. i),
der durch ein Untersetzutigsgetriebe 71 über eine Kette 72 das Rohrwalzwerk 3 antreibt.
Von dem Untersetzungsgetriebe aus wird durch eine Welle 73 ein veränderliches Geschwindigkeitsgetriebe
74 angetrieben. Von diesem Getriebe 74 aus wird über eine Kette 75 das Kettenrad
47 der Trommel mitgenommen. Außerdem wirkt die Welle 73 noch über ein anderes einstellbares
Geschwindigkeitsgetriebe 76 und über eine Kette 77 mit den Ausziehrollen 8 zusammen,
die das fertig geschweißte und gekühlte Rohr durch die gesamte Einrichtung hindurchziehen.
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Der Antrieb des Rohrwalzwerks 3 braucht sich natürlich nicht auf den
Antrieb der letzten Walzwerksrollen zu beschränken.
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Das nicht oxydierende oder reduzierende Gas, das durch das Kühlgehäuse
hindurchgeführt wird, gewährleistet, daß das Rohr in einer bestimmten Atmosphäre
verbleibt, während es gekühlt wird und das Kühlwasser durch die Trommel hindurchfließt.
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Die Vorrichtung zeigt, daß eine große Länge des
Rohres
in Schraubenform auf der Trommel in einem beschränkten Raum zusammengefaßt ist.
Dabei ist jede Windung des Rohres von der benachbarten durch die Nut im Gehäuse
getrennt, so daß eine seitliche Reibung zwischen den Windungen im wesentlichen verhindert
wird. Dadurch wird die Reibung auch herabgesetzt.
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Die Verjüngung der Trommel und des Gehäuses ist vorgesehen, um das
Zusammenziehen des Rohres bei der Abkühlung auszugleichen. Wenn auch die gezeigte
kegelstumpfförmige Form der Trommel nicht genau dem Zusammenschrumpfen des Rohres
bei der Kühlung entspricht, so ist die gewählte Form dennoch praktisch und hat sich
bei der Herstellung bewährt.