DE8605584U1

DE8605584U1 - Kolbenrohr oder -stange für hydraulische Grubenstempel und Schubkolben

Info

Publication number: DE8605584U1
Application number: DE19868605584
Authority: DE
Original assignee: Nlw Foerdertechnik 4232 Xanten De GmbH
Current assignee: Nlw Foerdertechnik 4232 Xanten De GmbH
Priority date: 1985-12-10
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1986-05-07

Description

Patentanwalt Dr.-Ing. Günther*Acl<£närin, 'Al OirisbuegVciaubergstrafie 24

26.02.1986 (32.1086/We)

NLW Fördertechnik GmbH, 423 2 Xanten 1

Kolbenrohr oder -stange für hydraulische Grubenstempel und Schubkolben

Die Neuerung betrifft ein Kolbenrohr oder eine -stange für hydraulische Grubenstempel und Schubkolben, wobei die als Gleitfläche dienende Mantelfläche der Kolbenrohre oder -stange mit einer gegen Korrosion schützenden Metal!beschichtung versehen ist. 5

Viele der für den Untertagebetrieb in Bergwerken bestimmten Grubenausbaueinrichtungen und Maschinen sind mit hydraulischen Stempeln, Schubkolbengetrieben und Arbeitszylindern ausgerüstet, die mit einer nicht entflammba- ren, aus einer Öl-Wasser-Emulsion mit etwa 1 bis 3 % Ölanteil bestehenden Hydraulikflüssigkeit betrieben werden. Zum Schutz gegen Korrosion sowohl durch die Hydraulikflüssigkeit wie auch durch das feuchte und aggressive Wetter unter Tage sind die ausfahrenden KoI-benrohre und -stangen der Stempel, Schubkolbengetriebe und Arbeitszylinder mit einer dünnen Beschichtung von etwa 30 bis 100 μ aus Chrom, Kupfer, Nickel oder Zink versehen, die in der Regel galvanisch, bei Nickel auch chemisch aufgetragen werden. Diese metallische Korro-

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sionsschutzschicht wird jedoch im rauhen Untertagebetrieb von Bergwerken durch Stoß- und Schlageinwirkung
häufig schon nach kurzer Zeit beschädigt und unterliegt
außerdem einem starken Abriebsverschleiß. Beschädigungen dieser Art werden durch Korrosion verstärkt und beeinträchtigen schon bei einer Narbentiefe von nur wenigen Mikrometern die Abdichtung des unter einem hohen
Betriebsdruck von mehr als 300 bar stehenden Zylinderraumes. Beschädigte Kolbenrohre und -stangen müssen
daher schon nach oft kurzer Betriebszeit ersetzt werden.

Um die kostspielige Beschafffung fabrikneuer Kolbenrohre \ und -stangen in Grenzen zu halten, besteht das Bedürfnis, die ausgebauten schadhaften '^olbenrohre und -stan- ,

gen mit einer neuen gegen Korrosion schützenden Metall- t

beschichtung zu versehen. Hierfür wird die alte Beschich- f

tung entfernt und das übliche Beschichtungsmetal 1 aus ';

Chrom, Kupfer, Nickel und Zink galvanisch bzw. bei Nickel )

chemisch aufgetragen. Reichen die Schadstellen jedoch mehr als I

300 μ bis in den Grundwerkstoff der Kolbenrohre bzw. -stangen, deren Außendurchmesser nicht verkleinert werden darf,
hinein, ist die Herstellung einer von Löchern und Riefen j freien Gleitfläche durch Galvanisation nicht mehr möglich. Derart beschädigte Kolbenrohre bzw. -stangen müs- j

sen verschrottet werden. |

Demgegenüber liegt der Neuerung die Aufgabe zugrunde, |

Kolbenrohre oder -stangen der gattungsgemäßen Art mit |

einer solchen Beschichtung zu versehen, die auch Scha- '_t denstellen im Grundwerkstoff ausfüllt und eine völlig
glatte Gleitfläche aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung dadurch gelöst,
daß die Mantelfläche aus einer aufgeschweißten, abge-

drehten und geschliffenen Bronzeschicht besteht. 'i

Die Bronzeschicht füllt alle Schadlöcher und -rillen aus und ist mit dem aus vergütetem Stahl bestehenden Grundwerkstoff der Kolbenrohre und -stangen fest verbunden. Die dichte Bronze wird in einer solchen Dicke aufgeschweißt, daß das Kolbenrohr bzw. die Kolbenstange nach dem Abdrehen und Schleifen den ursprünglichen Außendurchmesser aufweisen. Um zu vermeiden, daß bei dem an- j zuwendenden Lichtbogenschweißen zuviel von dem vergüteten Stahl anschmilzt, in die Beschichtung gelangt und nach Freilegung durch die mechanische Oberflächenbearbeitung sofort der Korrosion ausgesetzt ist, wird dem Werkstück durch Kühlung ständig so viel Wärme entzogen, wie durch den Schweißvorgang zugeführt wird. Ein solcher Wärmeentzug verhindert vor allem aber auch ein Ausglühen des vergüteten Stahls, so daß ein als Druckgefäß dienen-· des Kolbenrohr seine zur Aufnahme eines hohen Betriebsdruckes von mehr als 300 bar erforderliche Zähigkeit behält. Die Beschichtung ist sehr preiswert und kann sowohl auf fabrikneue wie auch reparaturbedürftige beschädigte Kolbenrohre und -stangen aufgetragen werden.

Ein besonders gleichmäßiger Auftrag der Bronzeschicht läßt sich dadurch erzielen, daß die aus Bronze bestehende Schweißraupe schraubenförmig und flächendeckend aufgetragen ist, beispielsweise in einer Dicke von etwa 1,5 mm. Von dieser dicken Bronzeschicht kann dann durch Abdrehen und Schleifen so viel abgehoben werden, daß der für Gleit- und Dichtfunktion erforderliche Außendurchmesser entsteht. Die Dicke der nach der spanabhebenden Bearbeitung gebildeten Gleit- und Dichtungsschicht sollte etwa bei 0,5 mm liegen.

Hat das Werkstück bei Beginn des Lichtbogenschweißens nur eine Raumtemperatur von etwa 20 ⁰C, besteht die Gefahr, daß das durch den Lichtbogen lokal stark aufgeheizte Werkstück (Kolbenrohr oder -stange) infolge

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eines starken Wärmeentzuges zu schnell abkühlt, anhärtet und spröde wird. Anderseits ist aber aus dem gleichen Grunde ein Ausglühen zu vermeiden, um die Elastizitätseigenschaften des als Druckgefäß wirkenden KoI-benrohreszu erhalten. Die mit dem Lichtbogenschweißen verbundene Gefahr einer nachteiligen Veränderung der Vergütung des Kolbenrohrwerkstoffes bzw. Kolbenstangenwerkstoffes, welche die Anwendung des Lichtbogenschweißverfahrens für diesen ZweOk bisher hinderte, läßt sich dadurch beseitigen, daß das Kolbenrohr bzw. die Kolbenstange vor dem Aufschweißen der Bronzeschicht auf etwa 150 ⁰C vorgewärmt und während des Schweißens mit Luft gekühlt wird. Die Vorwärmung verhindert eine Anhärtung durch ein anfänglich zu schnelles Abkühlen, und die fortdauernde Abkühlung verhindert eine Anhärtung (Versprödung) durch Überhitzung des vergüteten Stahls.

Für das Lichtbogenschweißen können verschiedene bekannte Methoden verwendet werden, wobei der Werkstoff, also das Kolbenrohr bzw. die Kolbenstange an den elektrischen Strom angeschlossen ist und vom Lichtbogen angeschmolzen wird. Bevorzugt wird die Schweißstelle mit einem Schutzgas, z. B. Argon angeblasen, so daß eine Oxidation des Metalls verhindert wird. Zur Ver-25 feinerung der Schweißtropfbildung und Herabsetzung der Lichtbogentemperatur kann die sogenannte Impulsschweißmethode angewendet werden, die mit einer überlagernden Rechteckspannung arbeitet. Bei der ebenfalls bevorzugt angewendeten Methode des PendelSchweißens pendelt die Schweißdüse mit einer Frequenz von etwa 200 Schwingungen pro Minute quer zur Raupenlängsachse, wodurch eine besonders gleichmäßige und dichte Beschichtung erzielt und der Basiswerkstoff weniger tief angeschmolzen wird.

Als besonders geeignet für die Bronzeschicht hat sich eine Aluminium-Kupferbronze des Typs Al Bz 8 erwiesen,

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Diese Bronze liegt mit einer Streckgrenze von etwa

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320 N/nun über dem Wert des sonst verwendeten Kupfers^ hat also eine bessere Abriebsfestigkeit und ist wesentlich elastischer als Chrom und sogar erheblich elastischer als der vergütete Stahl des Kolbenrohres bzw. der Kolbenstange.

Fig. 1 zeigt beispielsweise schematisch eine zur Herstellung der Beschichtung geeignete Vorrichtung. Ein

in eine Sp richtung 2 eingespannt, welche das Kolbenrohr 1 entsprechend dem Schweißfortschritt um dessen Längsachse

dreht. Auf die vorbereitete Mantelfläche 3 (bei einem

a reparaturbedürftigen Kolbenrohr wird die alte Beschichtung vorher entfernt) wird eine Bronzeschicht 4 aufge-15 tragen. Di-es geschieht mittels einer Schweißpistole 7, die mit Einrichtungen zur Zuführung eines Schweißdrah-

* tes aus Aluminium-Kupferbronze Al Bz 8 und mit Einrich-

tungen zum Zuleiten eines Schutzgases ausgerüstet ist.

J\ Im Lichtbogen 8 wird die Schweißraupe 5 gebildet, die

20 durch das Drehen der Spannvorrichtung 2 und einer kop axialen Führung der Schweißpistole 7 oder der Spannvorrichtung 2 schraubenförmig und flächendeckend dicht an dicht aufgetragen wird. Zum Kühlen des Kolbenrohres \ 1 wird mittels einer Düse 6 Kühlluft hindurchgeblasen.

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Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Abschnitt eines Kolbenrohres 1 in einer schematisierten Darstel-

_h lung. Auf der linken Seite der Fig. 2 ist kenntlich ge-

' macht, daß die ursprüngliche Mantelfläche 3 des Kolben-

\· 30 rohres 1 durch den Lichtbogen angeschmolzen und mit Ρ nebeneinanderliegenden und ineinanderübergehenden

<v Schweißraupen 5 beschichtet ist, welche die etwa 1,5 mm

dicke Bronzeschicht 4 bilden. Die rechte Seite der Fig. zeigt die Bronzeschicht 4 nach dem Abdrehen und Schleifen und mit der fertigen Gleit- und Dichtfläche 10.

Claims

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Patentanwalt Dr.-!ng. Günther"/jcltmartn, ^l.DuislauC^GIaubergstraße 24

26.02.1986 (32.1086/We)

Schutzanspruche

~ 1. Kolbenrohr oder -stange fur hydraulische Gruben-

stempel und Schubkolben, wobei die ais Gleitfläche

\ dienende Mantelfläche der Kolbenrohre oder -stange

mit einer gegen Korrosion schützenden Metallbeschichtuna versehen ist, dadurch gekennzeichnet,

daß dio Mantelfläche (3) aus einer aufgeschweißten,

abgedrehten und geschliffenen Bronzeschicht (4)

besteht.
2. Kolbenrohr oder -stange nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Bronzeschicht (4) aus Aluminium-Kupferbronze Al Bz 8 besteht.