NL2015647B1 - Werkwijze voor het vervaardigen van ten minste een deel van een tandkrans, en tandkrans. - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een tandkrans. De uitvinding heeft tevens betrekking op een tandkrans verkregen door toepassing van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding. De uitvinding heeft daarnaast betrekking op een tandwielkast omvattende een tandkrans overeenkomstig de uitvinding. De uitvinding heeft bovendien betrekking op een roteerbare bij voorkeur voor gebruik als roteerbare oven of roteerbare maalmolen, omvattende: een gestel, een door het gestel ondersteunde axiaal roteerbare trommelbehuizing, ten minste één met de trommelbehuizing verbonden tandkrans overeenkomstig de uitvinding, en ten minste één met de ten minste ene tandkrans samenwerkende aandrijving voor het axiaal laten roteren van de trommelbehuizing.

Description

Werkwijze voor het vervaardigen van ten minste een deel van een tandkrans, en tandkrans

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van ten minste een deel van een tandkrans. De uitvinding heeft tevens betrekking op een tandkranscomponent verkregen door toepassing van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding. De uitvinding heeft verder betrekking op een tandkrans verkregen door toepassing van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding. De uitvinding heeft daarnaast betrekking op een samenstel van een tandkrans overeenkomstig de uitvinding en ten minste één rondsel ingericht voor samenwerking met de tandkrans. De uitvinding heeft bovendien betrekking op een roteerbare trommel, omvattende een tandkrans overeenkomstig de uitvinding. De uitvinding heeft opvolgend betrekking op een inrichting voor het vervaardigen van een deel van een tandkrans overeenkomstig de uitvinding.

In de zware industrie, zoals de mijnbouw en de cementindustrie, worden onder meer zware roteerbare trommelvormige installaties, kort aangeduid als roteerbare trommels, toegepast om (gedolven) materialen geschikt te maken voor verdere verwerking. De roteerbare trommels kunnen hierbij bijvoorbeeld dienst doen als oven, droger en/of als maalmolen. Iedere roteerbare trommel omvat hierbij een behuizing die kan worden aangedreven door toepassing van een zogenaamde open tandwielaandrijving. De open tandwielaandrijving omvat daarbij ten minste één tandkrans, gevormd door een ringvormig tandwiel met een uitwendige vertanding dat aan de behuizing is bevestigd, en een met de tandkrans samenwerkend rondsel. Het rondsel is daarbij direct of indirect gekoppeld aan een motor. Motorische aandrijving van het rondsel leidt tot rotatie van de tandkrans en daarmee van de behuizing. In dergelijke molens hebben de toegepaste tandkransen een typische diameter van enkele meters.

Open tandwielaandrijvingen worden veelal uitgelegd volgens de geldende AGMA-normen (American Gear Manufacturers Association) of DIN-normen. Vooral de AGMA-normen leggen veel accent op de hardheid van het materiaal van de tandkrans. Er wordt steeds naar hogere hardheden gestreefd.

Vanuit het verleden werden de tandkransen veelal vervaardigd uit gietstaal (zoals G.35CrMo4 of G.35CrNiMo6.6). Later heeft het gebruik van nodulair gietijzer (zoals EN-GJS-700) in verschillende toepassingen het traditionele gietstaal in steeds meer gevallen verdrongen. Voorbeelden hiervan zijn semi-autogene en autogene maalmolens, ook wel aangeduid als SAG en AG molens, die typisch worden toegepast in de mijnbouw. Nodulair gietijzer heeft echter niet veel rek en is niet bestand tegen stootbelastingen, zodat in een groot aantal toepassingen toch moet worden teruggegrepen op (giet)staal.

Het gieten van tandkransen in gietstaal is een lastig proces. Er moeten eerst kostbare (houten of styropoor) modellen worden gemaakt, terwijl de producten vaak maar éénmalig worden afgegoten. Het gieten van gietstaal gaat gepaard met veel kwaliteitsproblemen. Zo koelt het relatief zware vertandingsgedeelte veel minder snel af dan de relatief lichte binnenzijde, zodat er vaak (krimp)scheuren ontstaan. Om onreinheden in het eindproduct te vermijden worden er grote opkomers gegoten die later van het gietstuk worden verwijderd. Dit betekent een groot verlies aan materiaal en energie. Ondanks alle ervaring en technologie ontstaan er vaak gietgallen, (krimp) scheuren, en andere imperfecties in het uiteindelijke gietstuk, die na schriftelijke toestemming van de klant worden uitgeslepen en gelast. Daarna moet er een nieuwe warmtebehandeling plaatsvinden. Al met al is het proces zeer tijdrovend en is er geen stabiele productie mogelijk. Bovendien zijn bij gietstaal zijn slechts hogere Brinellhardheden (Hb) in ordegrootte van 300-310 haalbaar middels extra warmtebehandelingen en afkoelen in vloeistof. Dit veroorzaakt echter een sterk verhoogd risico op scheuren. Het vervaardigen van (zware) tandkransen uit gietstaal is derhalve kostbaar, tijdrovend, en de uiteindelijke kwaliteit is vaak matig.

Vergeleken met gietstaal is het gebruik van nodulair gietijzer aanzienlijk eenvoudiger. Het gietproces bij gebruik van nodulair gietijzer is beter voorspelbaar en makkelijker onder controle te houden. Als gevolg van de in nodulair gietijzer aanwezige grafietdeeltjes worden scheuren vrijwel altijd zeer snel onderbroken en kunnen zich niet doorzetten. Het is derhalve goed mogelijk om met redelijk grote zekerheid een kwalitatief hoogwaardig gietstuk te gieten. Echter, ook in het geval van nodulair gietijzer dienen kostbare modellen te worden gemaakt. Daarnaast worden er ook grote opkomers gegoten, die later machinaal moeten worden verwijderd van het gietstuk, hetgeen leidt tot aanvullende kosten. Verder nadeel van nodulair gietijzer is dat een hoge hardheid niet compatibel is met de rek. Het wegvallen van de rek bij hogere hardheden zorgt ervoor dat stootbelastingen direct tot breuk van het materiaal kunnen leiden, waardoor nodulair gietijzer voor sommige toepassingen niet geschikt is.

Een eerste doel van de uitvinding is het verschaffen van een verbeterd productieproces voor het vervaardigen van ten minste een deel van een tandkrans.

Een tweede doel van de uitvinding is het verschaffen van een verbeterd productieproces voor het zonder gebruik van gietmaterialen vervaardigen van een ten minste een deel van een tandkrans.

Ten minste één van voornoemde doelen kan worden bereikt door het verschaffen van een werkwijze volgens het in aanhef genoemde type, omvattende de stappen: A) het verschaffen ten minste éen ringvormige en/of boogvormige gesmede basiscomponent met een eerste diameter, en B) het uitbuigen van iedere basiscomponent tot een boogvormig tandkranssegment met een tweede diameter, waarbij de tweede diameter groter is dan de eerste diameter. Stappen A) en B) van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding zijn gericht op het vervaardigen van één of meerdere tandkrans segmenten door uitbuiging van één of meerdere gesmede basiscomponenten. De middels de stappen A) en B) van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding gevormde tandkranssegmenten kunnen vervolgens verder worden bewerkt en onderling worden gekoppeld onder vorming van een tandkrans, hetgeen in het navolgende nader wordt beschreven. De werkwijze overeenkomstig de uitvinding heeft meerdere voordelen. Doordat de tijdens stap A) verschafte basiscomponenten gesmeed zijn in plaats van gegoten, kunnen deze basiscomponenten relatief eenvoudig en goedkoop worden verschaft, waarbij bovendien de gesmede basiscomponenten praktisch altijd volledig massief is en aldus geen (kern)holtes bevat, hetgeen een gewenste constante en hoge kwaliteit, onder meer gedefinieerd door de materiaalhardheid, ten goede komt. Verder voordeel van het toepassen van een gesmeed uitgangsmateriaal ten opzichte van een gegoten uitgangsmateriaal is dat een gesmeed materiaal beter geschikt is om verlast te worden. Naast het voordeligere uitgangsmateriaal dan gietstaal of gietijzer heeft de werkwijze overeenkomstig de uitvinding als aanvullende voordelen dat de gebruikte gesmede basiscomponenten een sterkere kromming hebben dan de op basis van deze basiscomponenten te vormen tandkranssegmenten. Enerzijds heeft dit als logistiek en economisch voordeel dat de basiscomponenten eenvoudiger getransporteerd en opgeslagen kunnen worden. Anderzijds heeft dit als technisch voordeel dat het uitbuigen van de basiscomponenten tot de tandkranssegmenten leidt een materiaalverdikking aan een buitenste omtreksrand (buitenomtrek) van de tandkranssegmenten, en daarmee van de tandkrans als zodanig, hetgeen leidt tot een verdere verbetering van de goede mechanische eigenschappen van met name de buitenomtrek van de gevormde tandkranssegmenten, en daarmee van de uiteindelijk te vormen tandkrans als zodanig. Overigens zal de vertanding van de tandkrans doorgaans worden aangebracht in voornoemde buitenste omtreksrand, hetgeen leidt tot een relatief hoge belastbaarheid van de vertanding en daarmee van de tandkrans als zodanig. Het op basis van basiscomponenten met een relatief kleine eerste diameter, typisch tussen 1 en 10 meter, vormen van de tandkranssegmenten met een relatief grote tweede diameter heeft als aanvullend voordeel dat met ringvormige (of boogvormige) (standaard)basiscomponenten wordt gewerkt die doorgaans bijzonder goed verkrijgbaar zijn in de markt, tegen een relatief lage kostprijs, en die bovendien relatief compact van aard zijn, hetgeen transport en opslag ten goede komt. Op basis van de (standaard)basiscomponenten kunnen relatief eenvoudig tandkransen worden vervaardigd met verschillende diameters. Doorgaans zullen tijdens stap A) meerdere gesmede basiscomponenten worden verschaft. Onder verschaffen kan zowel aanschaffen en/of vervaardigen worden verstaan. De toegepaste basiscomponenten zijn bij voorkeur identiek, hetgeen vanuit praktisch oogpunt het meest efficiënt is. Echter, het is tevens denkbaar dat verschillende soorten of types basiscomponenten worden verschaft gedurende stap A) van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding, waarbij de (eerste) diameter van de verschillende basiscomponenten onderling kan verschillen. In dit laatste geval zijn de toegepaste - onderling afwijkende - eerste diameters van de verschillende basiscomponenten evenwel kleiner dan de tweede diameter van de te vervaardigen tandkrans (met uitwendige vertanding), zodat voornoemd technisch voordeel dat gepaard gaat met het uitbuigen van de basiscomponenten gewaarborgd blijft. Zoals vermeld kan een basiscomponent boogvormig of ringvormig zijn. Een ringvormige basiscomponent heeft een gesloten (ononderbroken) ringvormig of cirkelvormig lichaam, en vanuit driedimensionaal oogpunt doorgaans een (plat) hol cilindervormig lichaam, terwijl een boogvormige basiscomponent een eindige cirkelsegmentvormige geometrie bezit, en vanuit driedimensionaal oogpunt doorgaans een (plat) hol cilindersegmentvormig lichaam bezit. De hoogte van de basiscomponenten is doorgaans gelegen tussen 10 en 150 centimeter. De wanddikte van de basiscomponent is doorgaans gelegen tussen 2 en 25 centimeter. De diameters (en bijbehorende krommingen) van een ringvormige basiscomponent en een (andere) boogvormige basiscomponenten kunnen daarbij identiek zijn. Het is echter tevens denkbaar dat voor bepaalde toepassingen ovaalvormige, ellipsvormige, of andere nietcirkelrondvormige tandkransen gewenst zijn, waardoor ook met dergelijke afwijkende vormgevingen rekening kan worden gehouden tijdens het uitbuigen van basiscomponenten overeenkomstig stap B). In dwarsdoorsnede (doorsnede volgens een longitudinaal vlak) hebben de basiscomponenten bij voorkeur een rechthoekige, en eventueel vierkante, geometrie, hetgeen het verwerken van de basiscomponenten tot een tandkrans aanzienlijk vergemakkelijkt in vergelijking met de situatie waarin de basiscomponenten een ronde dwarsdoorsnede zouden hebben.

De middels de werkwijze overeenkomstig de uitvinding vervaardigde tandkrans is in het bijzonder, doch niet uitsluitend, bedoeld om te worden toegepast in de zware industrie, zoals de cementindustrie en de mijnbouw, als deel van een aandrijving van een axiaal roteerbare molenbehuizing, zoals reeds in de inleiding van dit octrooischrift aangehaald. Voor toepassing van de tandkrans in dergelijke zware apparatuur is het voordelig ingeval de diameter van de tandkrans voldoende groot is, en dat bovendien bij voorkeur een beperkt aantal basiscomponenten wordt gebruikt voor vervaardiging van de tandkrans, hetgeen de sterkte en overige mechanische eigenschappen van de tandkrans doorgaans ten goede komt. Het geniet derhalve de voorkeur dat tijdens stap B) n tandkranssegmenten worden gevormd voor de vorming van een krans, waarbij n gelijk is aan een even aantal. Doorgaans zal n gelijk zijn aan 2 of 4. Een gelijk aantal tandkranssegmenten is doorgaans makkelijker te monteren op een roteerbare trommel. Daarbij worden de tandkranssegmenten in ongekoppelde toestand aangebracht op de trommel en vervolgens ter plaatse - op locatie - onderling gekoppeld zodat er een gesloten tandkrans ontstaat.

De tweede diameter van de tandkranssegmenten is groter dan de eerste diameter van de basiscomponenten. Dit betekent dat de (eerste) kromming van de basiscomponenten groter is dan de (tweede) kromming van de tandkranssegmenten. Overigens wordt de eerste diameter geïnterpreteerd als de maximale afstand tussen twee punten op een (reële of virtuele) cirkel die wordt gedefinieerd door een buitenste omtreksrand van de boogvormige of ringvormige basiscomponent. De tweede diameter wordt geïnterpreteerd als de maximale afstand tussen twee punten op een virtuele cirkel gedefinieerd door een buitenste omtreksrand van een boogvormig tandkranssegment of als de maximale afstand tussen twee punten op een reële cirkel gedefinieerd door een buitenste omtreksrand van de uiteindelijk gevormde tandkrans.

Doorgaans zullen de basiscomponenten uit (hoogwaardig) smeedstaal zijn vervaardigd, waardoor de uiteindelijke tandkrans doorgaans tevens ten minste gedeeltelijk uit smeedstaal zal zijn vervaardigd. Smeedstaal heeft doorgaans een bijzonder goede sterkte-gewicht-ratio die voor de primair beoogde toepassing in zware apparatuur bijzonder gunstig is. Tijdens gebruik zullen de - uiteindelijk van een vertanding voorziene - (uit de basiscomponenten verkregen) tandkrans segmenten het zwaarste worden belast, waardoor het de voorkeur geniet dat juist deze, relatief zwaarbelaste onderdelen van de uiteindelijke tandkrans zijn vervaardigd uit (hoogkwalitatief) smeedstaal. Overige, tijdens gebruik minder zwaar belaste, onderdelen van de tandkrans, zoals bijvoorbeeld eventueel als binnenbandage (binnenweb) gebruikte lijfplaten, zijn doorgaans als (gewalst) plaatstaal.

De tijdens stap A) verschafte basiscomponenten zijn bij nadere voorkeur vervaardigd uit een gewalst gesmeed materiaal, bij voorkeur een naadloos gewalst gesmeed materiaal, en bij nadere voorkeur wordt iedere basiscomponent gevormd door een naadloos gewalste ring vervaardigd uit smeedstaal. Naadloos gewalste ringen zijn relatief goed verkrijgbaar in de markt - op dit moment - tot diameters van circa 8 meter.

Doorgaans worden deze naadloos gewalste ringen vervaardigd uit een massief blok gegoten staal, ook wel aangeduid als ingot, dat op hoge temperatuur- typisch circa 1100 °C - middels een hydraulische pers wordt samengedrukt (platgedrukt), waarbij het staal wordt versmeed (verdicht), waardoor een hogere materiaalkwaliteit ontstaat doordat imperfecties (naden, scheuren, holtes, et cetera) op deze wijze praktisch volledig kunnen worden opgeheven. Na het versmeden van het staal zal een gat worden aangebracht in het smeedstuk, waarna de alsdan ontstane ring verder wordt vormgegeven door de grove ring middels een ronddraaiende beweging in de juiste bruto-vorm te walsen onder vorming van de naadloos gewalste ring uit smeedstaal. Opvolgend zal de gevormde ring doorgaans snel worden afgekoeld tot circa 600 graden Celsius, waardoor de materiaalstructuur min of meer wordt gefixeerd (bevroren), hetgeen de uiteindelijke materiaalhardheid ten goede komt. Voordeel van een naadloos gewalste ring uit smeedstaal is dat het materiaal relatief homogeen en massief is met een hoge materiaaldichtheid, waarbij de materiaalvezels bovendien in eenzelfde richting zijn georiënteerd, hetgeen de (uniforme) sterkte van de ringvormige basiscomponent significant ten goede komt.

Bij voorkeur omvat de werkwijze tevens stap C), omvattende het, opvolgend op het verschaffen van ten minste één ringvormige basiscomponent overeenkomstig stap A) en vóór het uitbuigen van de ten minste ene ringvormige basiscomponent overeenkomstig stap B), openen, bij voorkeur openzagen, van de ten minste ene ringvormige basiscomponent. Het middels zagen onderbreken van de, bij voorkeur naadloos gewalste, ringvormige basiscomponent zal, in tegenstelling tot alternatieve technieken, zoals het openen van de ringvormige basiscomponent middels knippen of snijden, de materiaaleigenschappen van de ringvormige basiscomponent niet of althans praktisch niet beïnvloeden, waardoor een hoogkwalitatieve materiaalkwaliteit behouden kan blijven, hetgeen de kwaliteit van de uiteindelijke tandkrans tevens ten goede komt.

Het geniet de voorkeur dat de werkwijze stap D) omvat, omvattende het, vóór het uitbuigen van de ten minste ene basiscomponent overeenkomstig stap B) mechanisch bewerken van de binnenomtrek van de basiscomponent onder vorming van een radiaal uitkragende langsneus. De langsneus is de facto een (kleine) opstaande rand die integraal deel uitmaakt van de binnenste omtreksrand, doch die uitkraagt, typisch zo’n 10-40 millimeter, ten opzichte van een overig deel van de binnenste omtreksrand. De langsneus is ingericht voor het vergemakkelijkt kunnen verbinden, in het bijzonder middels lassen, van één of meerdere verstevigende radiaal uitkragende lijfplaten zoals in het navolgende zal worden toegelicht. Bij voorkeur doch niet noodzakelijkerwijs wordt de langsneus aangebracht op een centraal deel van de binnenste omtrekrand. De langsneus ligt daarbij bij voorkeur op afstand van de kopse zijden van het betreffende tandkranssegment gezien vanuit een dwarsdoorsnede van het tandkrans segment. Hierdoor verkrijgt het tandkranssegment een -I-achtige vormgeving.

Het uitbuigen van een basiscomponent onder vorming van een tandkranssegment overeenkomstig stap B) geschiedt bij voorkeur door toepassing van een uitbuiginrichting. De uitbuigingsinrichting omvat doorgaans ten minste één binnenste perselement ingericht voor het realiseren van ten minste twee binnenste drukpunten op een binnenste omtreksrand van de basiscomponent, en ten minste één buitenste perselement ingericht voor het realiseren van een buitenste drukpunt op een buitenste omtreksrand van de basiscomponent, waarbij het buitenste drukpunt is gelegen tussen ten minste binnenste drukpunten, en waarbij de het ten minste ene binnenste perselement en het ten minste ene buitenste perselement onderling verplaatsbaar zijn. Tijdens het opspannen en uitbuigen van de basiscomponent overeenkomstig stap B) wordt de basiscomponent ingeklemd door de perselementen door het naar elkaar toe verplaatsen van het ten minste ene binnenste perselement en het ten minste ene buitenste perselement. Opvolgend wordt de basiscomponent door een tussen de perselementen gevormde ruimte geleid, waardoor althans een groot deel van de basiscomponent middels persen wordt uitgebogen. Ieder perselement kan daarbij één of meerdere axiaal roteerbare richtwalsen omvatten. Doorgaans zal daarbij ten minste één richtwals actief (gemotoriseerd) zijn aangedreven voor het verplaatsen van een basiscomponent in een tussen de perselementen gevormde ruimte. De kopse uiteinden van de basiscomponent zullen doorgaans niet kunnen worden gedeformeerd door de uitbuiginrichting, waardoor de kopse uiteinden doorgaans de oorspronkelijke kromming blijven behouden. Derhalve is het voordelig ingeval de werkwijze tevens stap E) omvat, omvattende het opvolgend op het vormen van het ten minste ene tandkranssegment overeenkomstig stap B) inkorten, bij voorkeur middels zagen, van ten minste één kops uiteinde, bij voorkeur twee overliggende kopse uiteinden van het tandkranssegment. Door het tweezijdig inkorten van een tandkranssegment verkrijgt het tandkranssegment in uniforme kromming (uniforme tweede diameter), hetgeen het vervaardigen van een ringvormige tandkrans opvolgend vergemakkelijkt. De inkorting van de tandkranssegmenten leidt tot enige reductie van de omtrek van de tandkrans. Bij het uitbuigen overeenkomstig stap B) dient hier rekening mee te worden gehouden.

De omtrek van de uiteindelijke tandkrans is doorgaans gelijk of kleiner dan de som van de om trekken (of booglengtes) van de toegepaste basiscomponenten ter vervaardiging van voomoemde tandkrans, met name ingeval de uit de basiscomponenten gevormde tandkranssegmenten worden ingekort overeenkomstig stap E). Anders geformuleerd zal de (tweede) diameter van de tandkrans doorgaans gelijk of kleiner zijn dan de som van de (eerste) diameters van de toegepaste (ringvormige) basiscomponenten van voomoemde tandkrans, daar de omtrek en de diameter van een ringvormig lichaam recht evenredig aan elkaar zijn gerelateerd. De tweede diameter wordt reeds bepaald tijdens stap B) van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding.

Daar de langsneus, indien toegepast, tijdens het uitbuigen tevens deformeert, hetgeen de dimensionering (maatvoering) van de langsneus doorgaans beïnvloedt, geniet het de voorkeur dat de werkwijze stap F) omvat, omvattende het opvolgend op het vormen van het ten minste ene tandkranssegment overeenkomstig de stap B) nabewerken van de maatvoering en eventueel vormgeving van de langsneus. Het nabewerken van de langsneus overeenkomstig stap F) geschiedt bij voorkeur middels frezen. Op deze wijze kan de langsneus een - zo constant mogelijke - radius wordt verschaft die het toelaat om één of meerdere gekromde lijfplaten zo strak mogelijk te kunnen positioneren tegen de langsneus (voorkeursstap G) van de werkwijze volgens de uitvinding; zie hieronder). Daarbij zal de radius gevormd door een binnenste omtreksrand van de langsneus in hoofdzaak volledig overeenkomen met de radius van een buitenste omtreksrand van de één of meerdere lijfplaten.

Bij voorkeur vindt stap F) plaats nadat stap E) is uitgevoerd, teneinde een nieuwe beschadiging of degradatie van de langsneus tijdens het uitvoeren van stap E) te kunnen voorkomen.

In een voorkeursuitvoering omvat de werkwijze tevens stap G), omvattende het, opvolgend op het uitbuigen van de ten minste ene basiscomponent tot een boogvormig tandkranssegment overeenkomstig stap B), middels lassen verbinden van een ten minste één radiaal uitkragende lijfplaat met een binnenste omtrekrand van het ten minste ene tandkranssegment. De ten minste ene lijfplaat wordt daarbij bij voorkeur verlast met de langsneus (indien toegepast). Bij voorkeur komt de totale lengte van een buitenste omtreksrand van de ten minste ene tijdens stap G) met een tandkranssegment verlaste lijfplaat in hoofdzaak overeen met de lengte van de binnenste omtreksrand van het tandkranssegment. Dit leidt tot de situatie dat de volledige binnenste omtreksrand wordt voorzien van één of meerdere (verstevigende) lijfplaten. Het totaal aan lijfplaten wordt gezamenlijk veelal aangeduid als het web of binnenbandage. In dit kader kan een tandkranssegment worden beschouwd als buitenbandage. Doorgaans wordt de ten minste ene lijfplaat tijdens stap G) verlast met de van de binnenste omtreksrand van het tandkranssegment deel uitmakende langsneus. Veelal geschiedt dit lassen in twee stappen, waarbij tijdens stap G) de ten minste ene lijfplaat initieel middels puntlassen wordt verbonden met de binnenste omtreksrand van het tandkrans segment. Deze puntlassen zijn relatief zwak doch dienen met name voor het initieel in positie houden van de lijfplaten ten opzichte van het tandkranssegment. Opvolgend hierop wordt de ten minste ene lijfplaat bij voorkeur middels elektronenbundellassen (EBW) volledig verbonden met een binnenste omtreksrand van het tandkranssegment. Onder het in hoofdzaak volledig verbinden van de toegepaste lijfplaten met de binnenste omtreksrand van de tandkranssegmenten wordt verstaan het steviger (ten aanzien van de puntlasverbindingen) verbinden van de toegepaste lijfplaten met de binnenste omtreksrand van de tandkranssegmenten. Bij voorkeur wordt daarbij de volledige (rond)naad die wordt ingesloten door de lijfplaten en de binnenste omtreksrand van de tandkranssegmenten verlast. Tijdens het elektronenbundellassen (EBW) worden elektronen vanuit een elektronenkanon met zeer hoge snelheid richting de lasnaad bewogen. Wanneer deze elektronen met zeer hoge snelheid op en in een naadoppervlak botsen, dan wordt er lokaal een significante hoeveelheid warmte ontwikkelt die zich in hoofdzaak slechts concentreert op (bijzonder) klein oppervlak, waardoor het metaal, in het bijzonder het staal, van de lijfplaten en de tandkranssegmenten, ter plaatse van de lasnaad niet alleen smelt maar gedeeltelijk zelfs verdampt. Hierdoor ontstaat een cannelure, waardoor men tot zeer grote diepte - 120 mm in staal is geen probleem -door en door kan lassen. Door het elektronenkanon en daarmee de elektronenstraal te bewegen vloeit het gesmolten metaal, in het bijzonder staal, van de tandkranssegmenten samen met het gesmolten metaal, in het bijzonder staal, van de lijfplaten zodat een bijzonder sterke lasverbinding wordt gecreëerd over de volledige dikte van het lijfplaten. EBW geschiedt in vacuüm. Zonder vacuüm zou de atmosfeer te veel storende deeltjes bevatten, waardoor de elektronenstraal gehinderd wordt en er een diffuse straal zou ontstaan. De te lassen tandkranscomponenten moeten zullen derhalve bij voorkeur in een vacuümkamer worden gelast. Vergeleken met een conventionele onderpoederlas (OP-las) die wordt gekenmerkt door een dubbele kelkvormige vormgeving is een EBW-veel smaller en homogener, en derhalve sterker. Doorgaans is een EBW-las zo’n 20% sterker dan een conventionele OP-las. Aanvullend voordeel van een EBW-las ten opzichte van een OP-las is dat de EBW-las in slechts één beweging wordt gerealiseerd en er slechts vanuit één zijde gelast hoeft te worden, terwijl een zogenaamde volledig doorgelaste (“full penetration”) OP-las slechts kan worden gerealiseerd door vanuit twee (of meerdere) zijden te lassen. De energietoevoer (warmte-inbreng) is bij EBW per cm2 bovendien veel kleiner - typisch zo’n 30-35 keer kleiner - dan bij alle andere lasprincipes, waaronder OP-lassen, waardoor er geen of nauwelijks vervorming van materiaal optreedt. Daarnaast vereist OP-lassen de toepassing van een laselektrode dat doorgaans een ander materiaal betreft dan de materialen die middels de laselektrode onderling worden verbonden, hetgeen per definitie een relatief zwakkere lasverbinding oplevert. Nog belangrijker is dat vanwege de relatief lage energietoevoer vrijwel geen spanningen ontstaan waardoor er naar verwachting niet meer spanningsvrij zal hoeven te worden gegloeid en opvolgend hoeft te worden gestraald na het lassen. Het wegvallen van deze nabewerkingsstap (nagloeien en stralen) resulteert in significante energie-, tijd- en kostenbesparingen. Bovendien zal spanningsvrij nagloeien leiden tot een verminderde hardheid van het eindproduct; het niet langer toepassen van het spanningsvrij nagloeien resulteert derhalve in een eindproduct met een relatief hoge hardheid, hetgeen aldus tevens een technisch voordeel met zich meebrengt.

Bij voorkeur worden tijdens stap G) meerdere lijfplaten die onderling een vlak opspannen verlast met een binnenste omtreksrand van een tandkranssegment, waarbij kopse zijden van aaneensluitende lijfplaten tevens onderling worden verlast. Het onderling verlassen kunnen middels eenzelfde tweetrapsproces (puntlassen gevolgd door EBW) worden gerealiseerd. Het geniet de voorkeur dat aaneensluitende lijfplaten uiteindelijk onderling worden verlast middels een (ononderbroken) EBW-las vanwege de hierboven aangegeven redenen.

De werkwijze omvat bij voorkeur tevens stap H), omvattende het middels lassen verbinden van ten minste één, zich doorgaans in axiale (longitudinale) richting uitstrekkend, deelvlak met een kops uiteinde van de binnenste omtreksrand van het tandkranssegment, waarbij het ten minste ene deelvlak is ingericht om te worden verbonden met een deelvlak van een ander tandkranssegment. Bij voorkeur wordt stap H) uitgevoerd na het uitvoeren van stap G), waarbij het ten minste deelvlak tijdens stap H) tevens wordt verlast met een lijfplaat. Voornoemde las kan tevens worden gevormd middels EBW, eventueel voorafgegaan aan één of meerdere puntlassen. Tijdens stap H) wordt bij voorkeur ieder kops uiteinde van de binnenste omtreksrand van het tandkranssegment verlast met ten minste één deelvlak. Hierdoor zullen deelvlakken van naastgelegen tandkrans segmenten nauw op elkaar kunnen aansluiten, en opvolgend onderling kunnen worden verbonden, doorgaans door gebruikmaking van mechanische bevestigingselementen. Het geniet daarbij de voorkeur dat de met een kopse uiteinde van een binnenste omtreksrand van een tandkrans segment verbonden deelvlakken onderling een lijfplaat insluiten en zijn verlast met voomoemde lijfplaat. Het is tevens denkbaar dat slechts een enkel deelvlak wordt verlast met een kops uiteinde van een binnenste omtreksrand van het tandkrans segment, waarbij een frontale zijde van het deelvlak tevens is aangelegen tegen een kopse zijde van een lijfplaat. Hierbij strekt de lijfplaat zich niet uit tot een kopse uiteinde van de binnenste omtreksrand van het tandkranssegment, maar laat enige ruimte voor plaatsing van het deelvlak toe. Daarbij wordt het ten minste ene deelvlak tijdens stap H) bij voorkeur middels elektronenbundellassen (EBW) verlast met de binnenste omtrekrand van het tandkranssegment en bij voorkeur tevens met een aansluitende lijfplaat. Doorgaans is ieder deelvlak voorzien van meerdere doorvoeropeningen voor bouten voor het onderling mechanisch kunnen bevestigen van deelvlakken van verschillende tandkranssegmenten. Veelal worden de doorvoeropening daarbij afgestemd op het type bout dat uiteindelijk in de doorvoeropening wordt gestoken, waarbij doorgaans gebruik wordt gemaakt van pasbouten in het bijzonder ingericht voor het onderling fixeren van aan elkaar gekoppelde deelvlakken en daarmee aan elkaar gekoppelde tandkranssegmenten, alsmede van verbindingsbouten in het bijzonder ingericht voor het overbrengen en opvangen van uitgeoefende krachten.

De werkwijze omvat bij voorkeur tevens stap J), omvattende het onderling verbinden van de tandkranssegmenten onder vorming van een krans. Zoals reeds hierboven aangegeven geschiedt het onderling koppelen bij voorkeur door het mechanisch verbinden van aansluitende deelvlakken van verschillende tandkranssegmenten. Veelal, echter niet noodzakelijkerwijs, vindt het onderling koppelen van de tandkranssegmenten onder vorming van een krans plaats om opvolgend - tijdens stap K) van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding - een vertanding aan te brengen aan een omtreksrand van ieder tandkranssegment. Doorgaans zal het aan een buitenste (of binnenste) omtreksrand van de tandkranssegmenten aanbrengen van een vertanding overeenkomstig stap K) geschieden door het wegfrezen van materiaal uit voornoemde omtreksrand. De vertanding maakt derhalve bij voorkeur integraal deel uit van het samenstel van gekoppelde tandkranssegmenten, hetgeen de stevigheid van de vertanding en derhalve van de tandkrans als zodanig aanzienlijk ten goede komt. De oriëntatie van de tijdens stap K) aangebrachte vertanding en een lengteas (longitudinale as) van de tandkrans als zodanig kunnen onderling een hoek insluiten, hetgeen het tijdens latere toepassing opvangen en overdragen van grotere krachten doorgaans ten goede komt. Voornoemde hoek is daarbij bij voorkeur gelegen tussen 0 en 45 graden.

Bij voorkeur omvat de werkwijze overeenkomstig de uitvinding tevens stap L), omvattende het, bij voorkeur opvolgend op het onderling verbinden van de tandkranssegmenten onder vorming van een krans overeenkomstig stap J), aanbrengen van bevestigingsgaten in de lijfplaten voor latere bevestiging van de tandkrans aan een roteerbare trommel.

Veelal wordt de tandkrans na het aanbrengen van de vertanding (stap K)) en eventueel de bevestigingsgaten (stap L)) gedemonteerd voor transport naar een locatie waar een roteerbare trommel staat opgesteld waarop de tandkrans vervolgens wederom wordt samengesteld en de facto wordt gevormd, waarbij de tandkranscomponenten met de trommel worden verbonden, alsmede onderling worden verbonden. Een tandkranscomponent wordt daarbij gedefinieerd als een samenstel omvattende: een boogvormig tandkranssegment dat aan een buitenste omtreksrand is voorzien van een vertanding, ten minste één met een binnenste omtreksrand van het tandkranssegment middels lassen verbonden radiaal uitkragende lijfplaat, en ten minste één aan ten minste één kopse uiteinde van de binnenste omtreksrand van het tandkranssegment gepositioneerd opstaand deelvlak dat middels lassen is verbonden met het tandkranssegment.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een tandkranscomponent, vervaardigd door toepassing van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding, omvattende: een boogvormig tandkranssegment dat aan een buitenste omtreksrand is voorzien van een vertanding, ten minste één met een binnenste omtreksrand van het tandkranssegment middels lassen verbonden radiaal uitkragende lijfplaat, en ten minste één aan ten minste één kopse uiteinde van de binnenste omtreksrand van het tandkranssegment gepositioneerd, zich in axiale richting uitstrekkend, deelvlak dat middels lassen is verbonden met het tandkranssegment. De tandkranscomponent wordt daarbij beschouwd als halffabricaat ter vervaardiging van een uiteindelijke tandkrans.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een tandkrans vervaardigd door toepassing van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding.

De uitvinding heeft verder betrekking op een samenstel van een tandkrans overeenkomstig de uitvinding en ten minste één rondsel ingericht voor samenwerking met de tandkrans.

De uitvinding heeft vervolgens betrekking op een roteerbare trommel, bij voorkeur voor gebruik als roteerbare oven, roteerbare droger, of roteerbare maalmolen, omvattende: een gestel, een door het gestel ondersteunde axiaal roteerbare trommelbehuizing, ten minste één met de trommelbehuizing verbonden tandkrans overeenkomstig de uitvinding, en ten minste één met de ten minste ene tandkrans samenwerkende aandrijving voor het axiaal laten roteren van de trommelbehuizing.

De uitvinding heeft bovendien betrekking op een (uitbuig)inrichting voor het vervaardigen van een deel van een tandkrans, omvattende: ten minste één binnenste perselement ingericht voor het realiseren van ten minste twee binnenste drukpunten op een binnenste omtreksrand van een uit te buigen ringvormige of boogvormige basiscomponent, ten minste één buitenste perselement ingericht voor het realiseren van een buitenste drukpunt op een buitenste omtreksrand van voornoemde basiscomponent, waarbij het buitenste drukpunt is gelegen tussen ten minste binnenste drukpunten, waarbij de het ten minste ene binnenste perselement en het ten minste ene buitenste perselement onderling verplaatsbaar zijn voor het bepalen van de mate van uitbuiging van de basiscomponent. De perselementen zijn daarbij ingericht voor het onderling vasthouden en bij voorkeur geleiden van een uit te buigen basiscomponent. De perselementen kunnen daarbij zodanig zijn ingericht voor het vasthouden van een basiscomponent, dat de basiscomponent in een vastgehouden toestand zich uitstrekt in een horizontaal of verticaal vlak, hetgeen vanuit praktisch oogpunt doorgaans het meest voordelig is.

Bij voorkeur worden meerdere binnenste perselementen worden toegepast, waarbij ieder binnenste perselement is ingericht voor het realiseren van één drukpunt op de binnenste omtreksrand van de uit te buigen basiscomponent. Het is denkbaar dat ten minste één, of zelfs ieder, perselement wordt gevormd door een axiaal roteerbare wals.

In een voorkeursuitvoering is ten minste één axiaal roteerbare wals gekoppeld met een gemotoriseerde aandrijving voor het gemotoriseerd axiaal laten roteren van de axiaal roteerbare wals. Bij voorkeur wordt het buitenste perselement wordt gevormd door een gemotoriseerd aangedreven axiaal roteerbare wals. Daar de uit te buigen basiscomponent zich tijdens het uitbuigproces uitstrekt in een van het buitenste perselement afgekeerde zijde, is juist aan deze zijde doorgaans de meeste ruimte voor het positioneren van een aandrijving voor het axiaal laten roteren van de als buitenste perselement fungerende wals, en eventueel tevens voor het verplaatsen van het buitenste perselement van en naar het ten minste ene binnenste perselement. Daarbij kan het ten minste ene binnenste perselement in hoofdzaak stationair zijn opgesteld. Het is echter ook denkbaar om het ten minste ene binnenste perselement tevens mobiel (verplaatsbaar) in te richten. Alle perselementen worden doorgaans gedragen door een, bij voorkeur gemeenschappelijke, draagstructuur. Voor de duidelijkheid wordt opgemerkt dat de toepassing van axiale roteerbare walsen niet noodzakelijk is. Het is tevens goed denkbaar dat in plaats van roteerbare walsen niet-roteerbare perselementen worden toegepast om de basiscomponenten in een gewenste uitgebogen oriëntatie te persen. De door de perselementen gerealiseerde drie (of meer) drukpunten, drukken het smeedstaal van de basiscomponenten voorbij de vloeigrens, waardoor het smeedstaal plastisch wordt vervormd tot een gewenste tweede diameter.

De uitvinding zal worden verduidelijkt aan de hand van in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: figuren 1-14 successievelijke werkwijzestappen voor het vervaardigen van een tandkrans overeenkomstig de uitvinding, figuur 15 een perspectivisch aanzicht op een samenstel van een rondsel en een tandkrans vervaardigd middels de werkwijze overeenkomstig de uitvinding, figuren 16a-16f successievelijke werkwijzestappen voor het vervaardigen van een ringvormige basiscomponent ten gebruike in de werkwijze voor het vervaardigen van een tandkrans, zoals getoond in figuren 1-14, figuur 17 een vergelijkende afbeelding tussen een conventionele OP-las en een EBW-las, en figuur 18 een perspectivisch aanzicht op een roteerbare oven welke een tandkrans overeenkomstig de uitvinding omvat.

Een voorbeeld van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding zal navolgend stap voor stap worden beschreven, waarbij tevens verwijzing wordt gemaakt naar de figuren.

Stap 1: Verschaffen van basiscomponenten (figuur 1)

Stap 1, ook wel aangeduid als stap A) in de conclusies, bestaat uit het verschaffen van ringvormige basiscomponenten 1 ter vervaardiging van een tandkrans 2 overeenkomstig de uitvinding. Ter vervaardiging van de tandkrans kan gebruik worden gemaakt van 2 of 4 naadloos gewalste gesmede ringen (seamless rolled rings), al naar gelang een 2-delige of een 4-delige tandkrans 2 gewenst is. Om aan een tandkransomtrek van 8 meter te komen, dienen de ringen 1 in beginsel een diameter te hebben van ± 4meter. Een tandkrans met een omtrek van 8 meter heeft een omtrek van 25,13 meter, hetgeen bij een uit twee gelijke delen (tandkranscomponenten) opgebouwde tandkrans een omtrek van 12,56 per tandkranscomponent vereist. Daar ieder kopse uiteinde van iedere tandkranscomponent tijdens het productieproces vanwege walsverlies (persverlies) circa 50 centimeter wordt ingekort, hetgeen in het onderstaande in nader detail wordt beschreven, is een oorspronkelijke omtrek van circa 13,5 meter noodzakelijk, hetgeen gerealiseerd kan worden met als basiscomponenten fungerende naadloos gewalste ringen met een diameter van 4 meter. Doorgaans wordt uit vuistregel aangehouden dat een tandkrans 2 met een uitwendige diameter kleiner dan of gelijk aan 8 meter wordt opgebouwd uit twee delen, en dat een tandkrans 2 met een uitwendige diameter groter dan 8 meter wordt opgebouwd uit vier delen.

In het geval van een naadloos gewalste ring 1 wordt er vertrokken van gegoten materiaal 3, dat wordt verwarmd en wordt verdicht middels persen. Deze processtap wordt tevens aangeduid met het versmeden van het materiaal 3. Opvolgend wordt er een gat 4 geperst in het materiaal 3. Vervolgens wordt het smeedstuk 5 vanuit dit gat 4 naar de gewenste diameter uitgewalst. Dit proces is tevens getoond in figuren 16a-lóf. Aansluitend op het walsen volgt een thermische behandeling (veredeling) en afschrikking in vloeistof om het materiaal op de gewenste hardheid te brengen. De kwaliteit van dit soort ringen is normaliter zeer hoog. Naadloos gewalste ringen in deze ordegrootte zijn goed verkrijgbaar. Bovendien kunnen deze ringen voorbewerkt worden geleverd, zodat er reeds bij de leverancier uitgebreid en volledig NDT-onderzoek (“Non-Destructive Testing”-onderzoek) kan worden uitgevoerd om de initiële kwaliteit te waarborgen.

Stap 2: Voorbewerken van de basiscomponenten (figuur 2)

Om het latere lasproces uit te kunnen voeren, dient er bij voorkeur aan de binnenzijde van deze naadloos gewalste ringen 1 een (langs)neus 6 gedraaid te worden. Zoals getoond wordt de binnenzijde van iedere ring 1 aan twee kanten uitgedraaid, waardoor aan de binnenzijde een circa 30mm naar binnen uitstekend randje blijft staan die wordt aan geduid als neus 6. De breedte van de neus 6 komt in hoofdzaak overeen met de dikte van later aan de neus 6 te bevestigen lijfplaten 7 (zie figuur 8).

Stap 3: Openen van de basiscomponenten (figuur 31

Vervolgens worden de door ringen 1 gevormde basiscomponenten middels een zaagmachine doorgezaagd, zodat er een opening (onderbreking) ontstaat.

Stap 4: Uitbuigen van de basiscomponenten (figuren 4a-4f)

Vervolgens wordt iedere onderbroken ring 1 in een uitbuiginrichting 8 aan gebracht, die meerdere onderling (en in verticale richting) verplaatsbare richtwalsen 9 (of niet-roteerbare perselementen (drukpunten)) omvat voor het uitbuigen (openbuigen) van de onderbroken ring 1 tot een tandkranssegment 10 met een grotere diameter (zie figuren 4a-4f). Daarbij zal de oorspronkelijke radius van r=2,25m (04,5m) worden uitgebogen naar de gewenste radius van de tandkrans bijvoorbeeld naar een radius van r=4m (uitgaande van een 2-delige tandkrans met een diameter van 08m). De schalen of schaaldelen (bogen) die tijdens dit uitbuigen worden gevormd fungeren als tandkranssegment 10 voor het vervaardigden van de uiteindelijke tandkrans 2. De tandkranssegmenten 10 beslaan in dit uitvoeringsvoorbeeld ieder een hoek van 180 graden voor het vervaardigen van een 2-delige tandkrans 2. Ingeval bijvoorbeeld een 4-delige tandkrans gewenst zou zijn dan kunnen de tandkranssegmenten 10 als kwartsegmenten (90 graden segmenten) worden ingericht. Volledigheidshalve wordt opgemerkt dat bij een tandkrans met een vertanding met een oneven aantal tanden kunnen de tandkranssegmenten onderling verschillend zijn. Ingeval van bijvoorbeeld een 2-delige tandkrans met 201 tanden, kan een eerste tandkranssegment aan een omtrekszijde zijn voorzien van 100 tanden, terwijl het andere, tweede tandkranssegment aan een omtrekszijde is voorzien van 101 tanden. In de praktijk beslaat het eerste tandkranssegment zich alsdan een eerste middelpuntshoek die kleiner is dan 180°, terwijl het tweede tandkranssegment een tweede middelpuntshoek groter dan 180° beslaat. Het totaal van de eerste en tweede middelpuntshoek vormt 360°, waardoor een gesloten ringvormige tandkrans kan worden gevormd. In het algemeen kan hetzelfde gelden voor iedere //-del i ge tandkrans, indien het aantal tanden van de vertanding niet deelbaar is door n.

Door de uitbuiging van de oorspronkelijke ringen 1 wordt materiaal aan een buitenzijde van de ringen 1 tijdens deformatie samengedrukt en verdicht, hetgeen zal leiden tot hogere mechanische eigenschappen en daarmee een hogere belastbaarheid van uiteindelijke tandkrans 2.

Stap 5: Verwijderen kopse uiteinden (figuur 51

Tijdens het uitbuigen van de ringen 1 onder vorming van de tandkranssegmenten 10, zoals getoond in figuren 4a-4f, zullen de uiteinden van de ring doorgaans niet helemaal in de juiste radius kunnen worden gebogen (aan- en uitloop van de uitbuiginrichting 8). Deze onvoldoende gedeformeerde kopse uiteinden 10a, 10b worden verwijderd middels frezen of zagen.

Stap 6: Nauwkeurig frezen langsneus (figuur 61

Vervolgens kan vormgeving en dimensionering van de langsneus 6 worden gefreesd op exact de gewenste radius. Deze freesbewerking gebeurt doorgaans op een “Computerized Numerical Controf’-bestuurde (CNC-bestuurde) freesmachine, waarmee de radius exact kan worden afgelopen. Voor het latere lasproces is het van belang dat de lasnaad zeer nauwkeurig wordt voorbewerkt.

Stap 7: Bewerken lijfplaten (web) (figuur 7)

Ter versteviging van de uiteindelijke tandkrans 2 worden diverse lijfplaten 7 toegepast die worden bevestigd aan een binnenzijde van de tandkranssegmenten 10, zoals navolgend zal worden besproken. Het samenstel van lijfplaten 7 wordt tevens aangeduid als web. Iedere lijfplaat 7 wordt daarbij als snijstuk uit staalplaat worden gebrand. Deze segmenten worden op een CNC-bewerkingsmachine zodanig voorbewerkt dat alle lasnaden zo goed mogelijk zijn voorbereid en passend zijn met binnenste omtreksrand van de als buitenbandage fungerende tandkranssegmenten 10.

Stap 8: Plaatsing van de lijfplaten (web) (figuur 8)

De lijfplaten 7 (web) worden vervolgens geplaatst in de gevormde tandkranssegmenten 10. Ter fixatie kunnen enkele kleine puntlasjes 11 worden aangebracht, zodat de componenten onderling provisorisch worden gefixeerd.

Stap 9: Vervaardigen van de hoofdlas (figuur 9)

Middels elektronenbundellassen (EBW) worden elektronen vanuit een kanon 12 met zeer hoge snelheid richting de lasnaad bewogen. Wanneer deze elektronen met zeer hoge snelheid op het oppervlakte (lasnaad) botsen, dan ontstaat er een enorme warmte. Deze warmteontwikkeling concentreert zich op een erg kleine oppervlakte, waardoor er een dermate hoge temperatuur ontstaat dat het staal op de plaats van de lasnaad niet alleen smelt maar gedeeltelijk zelfs verdampt. Hierdoor ontstaat een cannelure, waardoor men tot zeer grote diepte (120 mm in staal is geen probleem) door en door kan lassen. Door de elektronenstraal te bewegen vloeit het gesmolten staal van de buitenbandage samen met het gesmolten staal van het web en ontstaat er een zeer sterke verbinding over de volledige dikte van het web. Tijdens het elektronenbundellassen zullen de eerder gevormde puntlasjes 11 verdampen.

Dit proces dient te gebeuren in vacuüm. Zonder vacuüm zou de atmosfeer te veel storende deeltjes bevatten, waardoor de elektronenstraal gehinderd wordt en er een diffuse straal zou ontstaan. De te lassen tandkrans dient derhalve bij voorkeur in een vacuümkamer te worden gelast. De provisorisch gefixeerde tandkransdelen 7, 10 worden geplaatst in een vacuümkamer, waarna de deur van de vacuümkamer wordt gesloten en middels pompen een vacuüm wordt gecreëerd binnen circa 20-30 minuten, afhankelijk van het volume van de vacuümkamer 13 en het vermogen van de pompen.

Figuur 17 toont aan de linkerzijde een doorsnede van een normale OP-las, waarbij goed zichtbaar is dat er vanuit beide zijden een kelkvormige las wordt opgebouwd uit veel verschillende laagjes. Aan de rechterzijde wordt een EBW-las getoond die wordt verkregen door elektronenstraallassen (EBW). Vergeleken met de OP-las is de EBW-las veel smaller. De EBW-las wordt in één beweging opgebouwd en er hoeft slechts vanuit één zijde gelast te worden. De energietoevoer (warmte-inbreng) is bij elektronenstraallassen per cm2 veel kleiner dan bij alle andere lasprincipes, waardoor er nauwelijks vervorming optreedt. Nog belangrijker is, dat er omwille van de lage energietoevoer, vrijwel geen spanningen ontstaan waardoor er waarschijnlijk niet meer spanningsvrij zal hoeven te worden gegloeid na het lassen. Door het wegvallen ontstaan grote energie-, tijd- en kostenbesparingen. Maar belangrijker nog is het feit dat er omwille van het wegvallen van het spanningsvrij gloeien een eindproduct met een veel hogere hardheid kan worden geleverd.

Zoals getoond in figuur 9 wordt de hoofdlas vanuit één zijde volledig automatisch in de vacuümkamer gelast. In figuur 9 is slechts één tandkranshelft getoond, echter het is uiteraard mogelijk om meerdere helften of kwarten (simultaan) in één vacuümgang te lassen, afhankelijk van de dimensiering van de vacuümkamer en de grootte van de tandkranssegmenten 10, hetgeen de efficiency aanzienlijk ten goede kan komen.

De hoofdlas kan dus volledig geautomatiseerd en onder vacuüm worden gelast. Het resultaat is een kwalitatief zeer hoogwaardige las. De foutenkans is vrijwel verwaarloosbaar als gevolg van de automatiseringsgraad en de afwezigheid van invloed van de atmosfeer. De sterkte van de las is ongeveer 20% groter dan de conventionele OP-las.

Er hoeft bovendien geen elektrode of lasdraad gebruikt te worden, omdat de staalsoorten van de buitenbandage 10 en het web 11 eenvoudigweg samensmelten. Er hoeft niet extern te worden voorverwarmd (voorverwarmen gebeurt door de elektronenstraal).

Stap 10: Plaatsen van de deelvlakken (figuur 10)

Nadat de lijfplaten 7 middels EBW-lassen zijn verbonden met de tandkranssegmenten 10 wordt het vacuüm worden opgeheven en worden koppelflenzen 14 middels puntlassen 15 provisorisch bevestigd aan de lijfplaten 11 en de tandkranssegmenten 10. Ieder kopse uiteinde van ieder tandkranssegment 10 is daarbij voorzien van twee koppelflenzen 14 die onderling een lijfplaat 11 insluiten.

Stap 11: Lassen van de koppelflenzen 14 (figuur 11)

Na het creëren van een nieuw vacuüm kunnen de koppelflenzen 14 volledig worden verbonden met de tandkranssegmenten 10 en de lijfplaten 11 middels EBW-lassen.

Hiertoe kan hetzelfde elektronenkanon 12 worden toegepast, doch doorgaans zal hierbij het kanon 12 90° of een soortgelijke hoek worden gedraaid, zodat de lasnaad perfect toegankelijk is voor het kanon 12. Door gebruik van EBW zal de kans op fouten significant verminderen en de kwaliteit van deze zwaar belaste lassen sterk verbeteren.

Stap 12: Perforeren van de koppelflenzen 14 (figuur 12)

Vervolgens wordt iedere koppelflens 14 voorzien van meerdere gaten 15, bijvoorbeeld middels boren. De gaten 15 dienen voor het geleiden van bouten 16 (zie figuur 13)

Stap 13: Vorming van de tandkrans 10 (figuur 13)

Middels bouten 16 en moeren 17 worden de tandkrans segmenten 10 onderling verbonden.

Stap 14: Aanbrengen vertanding (figuur 14)

Vervolgens worden de lijfplaten 11 voorzien van gaten 18, hetgeen latere bevestiging van de tandkrans 2 vergemakkelijkt. Bovendien wordt aan een buitenste omtreksrand van het samenstel van tandkranssegmenten 10 een vertanding 19 aangebracht middels frezen (weghalen van materiaal) van de buitenste omtreksrand.

De tandkrans 2 is dan gereed voor gebruik en kan vervolgens worden opgenomen in een (tandwiel)behuizing 20, waarvan in figuur 15 slechts de tandkrans 2 en een rondsel 21 zijn getoond. De behuizing 20 kan vervolgens bijvoorbeeld worden toegepast in een roteerbare oven 22 (zie figuur 18), waarbij een ovenbehuizing 23 wordt omsloten door de op gefixeerde wijze met de ovenbehuizing 23 verbonden tandkrans 2, en waarbij de behuizing 20 is ingericht voor het laten roteren van de ovenbehuizing 23. De behuizing 20 wordt daarbij aangedreven door een motor 24.

Het moge duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de hier weergegeven en beschreven uitvoeringsvoorbeelden, maar dat binnen het kader van de bijgaande conclusies legio varianten mogelijk zijn, die voor de vakman op dit gebied voor de hand zullen liggen. Hierbij is het denkbaar dat verschillende inventieve concepten en/of technische maatregelen van de hierboven beschreven uitvoeringsvarianten volledig of gedeeltelijk gecombineerd kunnen worden zonder daarbij afstand te doen van de in bijgesloten conclusies beschreven uitvindingsgedachte.

Met het in dit octrooischrift gebruikte werkwoord “omvatten” en vervoegingen hiervan wordt niet alleen “omvatten” verstaan, maar wordt ook verstaan de uitdrukkingen “bevatten”, “in hoofdzaak bestaan”, “gevormd door”, en vervoegingen hiervan.

Claims (45)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van ten minste een deel van een tandkrans, omvattende de stappen: A) het verschaffen ten minste éen ringvormige en/of boogvormige gesmede basiscomponent met een eerste diameter, en B) het uitbuigen van iedere basiscomponent tot een boogvormig tandkrans segment met een tweede diameter, waarbij de tweede diameter groter is dan de eerste diameter.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de eerste diameter is gelegen tussen 1 en 10 meter.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij tijdens stap A) meerdere gesmede basiscomponenten worden verschaft, en waarbij tijdens stap B) de gesmede basiscomponenten worden uitgebogen tot boogvormige tandkrans segmenten die zijn ingericht om onderling te worden gekoppeld onder vorming van een krans.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij tijdens stap B) meerdere basiscomponenten worden uitgebogen tot tandkranssegmenten met een in hoofdzaak identieke, bij voorkeur volledig identieke, tweede diameter.

5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, waarbij de booglengte van de tijdens stap B) gevormde tandkranssegmenten in hoofdzaak identiek is.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 3-5, waarbij tijdens stap B) n tandkranssegmenten worden gevormd voor de vorming van een krans, waarbij n gelijk is aan een even aantal.

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de basiscomponenten zijn vervaardigd uit smeedstaal.

8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de tijdens stap A) verschafte basiscomponenten worden gevormd door een naadloos gewalste ring uit smeedstaal.

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze tevens stap C) omvat, omvattende het, opvolgend op het verschaffen van ten minste één ringvormige basiscomponent overeenkomstig stap A) en vóór het uitbuigen van de ten minste ene ringvormige basiscomponent overeenkomstig stap B), openen, bij voorkeur openzagen, van de ten minste ene ringvormige basiscomponent.

10. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de tweede diameter kleiner is dan de som van de eerste diameter.

11. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het uitbuigen van een basiscomponent onder vorming van een tandkranssegment overeenkomstig stap B) geschiedt door toepassing van een uitbuiginrichting.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij de uitbuiginrichting ten minste één binnenste perselement omvat ingericht voor het realiseren van ten minste twee binnenste drukpunten op een binnenste omtreksrand van de basiscomponent, en waarbij de uitbuiginrichting ten minste één buitenste perselement omvat ingericht voor het realiseren van een buitenste drukpunt op een buitenste omtreksrand van de basiscomponent, waarbij het buitenste drukpunt is gelegen tussen ten minste binnenste drukpunten, en waarbij de het ten minste ene binnenste perselement en het ten minste ene buitenste perselement onderling verplaatsbaar zijn, waarbij het uitbuigen van de basiscomponent overeenkomstig stap B) geschiedt door het naar elkaar toe verplaatsen van het ten minste ene binnenste perselement en het ten minste ene buitenste perselement, en bij voorkeur het opvolgend door een tussen de perselementen gevormde ruimte leiden van ten minste een deel van de basiscomponent.

13. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze stap D) omvat, omvattende het, vóór het uitbuigen van de ten minste ene basiscomponent overeenkomstig stap B) mechanisch bewerken van de binnenomtrek van de basiscomponent onder vorming van een radiaal uitkragende langsneus.

14. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze tevens stap E) omvat, omvattende het opvolgend op het vormen van het ten minste ene tandkranssegment overeenkomstig stap B) inkorten van ten minste één kops uiteinde, bij voorkeur twee overliggende kopse uiteinden van het tandkranssegment.

15. Werkwijze volgens conclusie 13, waarbij de werkwijze stap F) omvat, omvattende het opvolgend op het vormen van het ten minste ene tandkranssegment overeenkomstig de stap B) nabewerken van de vormgeving van de langsneus.

16. Werkwijze volgens conclusie 14 en 15, waarbij de stap F) wordt uitgevoerd nadat stap E) is uitgevoerd.

17. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze tevens omvat stap G), omvattende het, opvolgend op het uitbuigen van de ten minste ene basiscomponent tot een boogvormig tandkranssegment overeenkomstig stap B), middels lassen verbinden van een ten minste één radiaal uitkragende lijfplaat met een binnenste omtrekrand van het ten minste ene tandkranssegment.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, waarbij de totale lengte van een buitenste omtreksrand van de ten minste ene tijdens stap G) met een tandkranssegment verlaste lijfplaat in hoofdzaak overeenkomt met de lengte van de binnenste omtreksrand van het tandkranssegment.

19. Werkwijze volgens conclusie 13, 16 of 16, en conclusie 17 of 18, waarbij de ten minste ene lijfplaat tijdens stap G) wordt verlast met de van de binnenste omtreksrand van het tandkranssegment deel uitmakende langsneus.

20. Werkwijze volgens een der conclusies 17-19, waarbij tijdens stap G) de ten minste ene lijfplaat initieel middels puntlassen wordt verbonden met de binnenste omtreksrand van het tandkranssegment.

21. Werkwijze volgens conclusie 20, waarbij tijdens stap G) opvolgend op het middels puntlassen verbinden van de ten minste ene lijfplaat met de binnenste omtreksrand van het tandkranssegment, de ten minste ene lijfplaat middels elektronenbundellassen (EBW) volledig wordt verbonden met een binnenste omtreksrand van het tandkranssegment.

22. Werkwijze volgens een der conclusies 17-21, waarbij tijdens stap G) meerdere lijfplaten die onderling een vlak opspannen worden verlast met een binnenste omtreksrand van een tandkranssegment, waarbij kopse zijden van aaneensluitende lijfplaten tevens onderling worden verlast.

23. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze tevens stap H) omvat, omvattende het middels lassen verbinden van ten minste één zich in axiale richting uitstrekkend deelvlak met een kops uiteinde van de binnenste omtreksrand van het tandkranssegment, waarbij het ten minste ene deelvlak is ingericht om te worden verbonden met een deelvlak van een ander tandkranssegment.

24. Werkwijze volgens een der conclusies 17-22 en conclusie 23, waarbij stap H) wordt uitgevoerd na het uitvoeren van stap G), waarbij het ten minste deelvlak tijdens stap H) tevens wordt verlast met een lijfplaat.

25. Werkwijze volgens conclusie 24, waarbij tijdens stap H) ieder kops uiteinde van de binnenste omtreksrand van het tandkranssegment wordt verlast met ten minste één deelvlak.

26. Werkwijze volgens conclusie 25, waarbij de met een kopse uiteinde van een binnenste omtreksrand van een tandkranssegment verbonden deelvlakken onderling een lijfplaat insluiten en zijn verlast met voornoemde lijfplaat.

27. Werkwijze volgens een der conclusies 23-26, waarbij het ten minste ene deelvlak tijdens stap H) middels elektronenbundellassen (EBW) wordt verlast met de binnenste omtrekrand van het tandkranssegment en bij voorkeur tevens met een aansluitende lijfplaat.

28. Werkwijze volgens een der conclusies 23-27, waarbij ieder deelvlak is voorzien van meerdere doorvoeropeningen voor bouten voor het onderling mechanisch kunnen bevestigen van deelvlakken van verschillende tandkranssegmenten.

29. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze tevens stap J) omvat, omvattende het onderling verbinden van de tandkranssegmenten onder vorming van een krans.

30. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze tevens stap K) omvat, omvattende het aan een omtreksrand van ieder tandkranssegment aanbrengen van een vertanding.

31. Werkwijze volgens conclusie 30, waarbij het aan een omtreksrand van ieder tandkranssegment aanbrengen van een vertanding overeenkomstig stap K) geschiedt door het wegfrezen van materiaal uit voomoemde omtreksrand.

32. Werkwijze volgens conclusie 30 of 31, waarbij de oriëntatie van de tijdens stap K) in ieder tandkranssegment aangebrachte vertanding en een lengteas van de gevormde of te vormen tandkrans als zodanig onderling een hoek insluiten.

33. Werkwijze volgens conclusie 29 en een der conclusies 30-32, waarbij stap K) wordt uitgevoerd nadat stap J) is uitgevoerd.

34. Werkwijze volgens conclusie 29 en een der conclusies 30-32, waarbij stap K) wordt uitgevoerd voordat stap J) wordt uitgevoerd.

35. Werkwijze volgens een der conclusies 17-22, 24-28, waarbij de werkwijze tevens stap L) omvat, omvattende het aanbrengen van bevestigingsgaten in de ten minste ene lijfplaat voor bevestiging van de tandkrans aan een roteerbare trommel.

36. Werkwijze volgens conclusie 29 of 33, en conclusie 35, waarbij stap L) wordt uitgevoerd nadat stap J) is uitgevoerd.

37. Tandkranscomponent vervaardigd door toepassing van de werkwijze volgens een der conclusies 23-28 en een der conclusies 30-32, omvattende: een boogvormig tandkrans segment dat aan een buitenste omtreksrand is voorzien van een vertanding, ten minste één met een binnenste omtreksrand van het tandkrans segment middels lassen verbonden radiaal uitkragende lijfplaat, en ten minste één aan ten minste één kopse uiteinde van de binnenste omtreksrand van het tandkranssegment gepositioneerd, zich in axiale richting uitstrekkend, deelvlak dat middels lassen is verbonden met het tandkranssegment.

38. Tandkrans vervaardigd door toepassing van de werkwijze volgens een der conclusies 33, 34, 36.

39. Samenstel van een tandkrans volgens conclusie 38 en ten minste één rondsel ingericht voor samenwerking met de tandkrans.

40. Roteerbare trommel, bij voorkeur voor gebruik als roteerbare oven, roteerbare droger, of roteerbare maalmolen, omvattende: een gestel, een door het gestel ondersteunde axiaal roteerbare trommelbehuizing, ten minste één met de trommelbehuizing verbonden tandkrans volgens conclusie 38, en ten minste één met de ten minste ene tandkrans samenwerkende aandrijving voor het axiaal laten roteren van de trommelbehuizing.

41. Inrichting voor het vervaardigen van een deel van een tandkrans, omvattende: ten minste één binnenste perselement ingericht voor het realiseren van ten minste twee binnenste drukpunten op een binnenste omtreksrand van een uit te buigen ringvormige of boogvormige basiscomponent, ten minste één buitenste perselement ingericht voor het realiseren van een buitenste drukpunt op een buitenste omtreksrand van voomoemde basiscomponent, waarbij het buitenste drukpunt is gelegen tussen ten minste binnenste drukpunten, waarbij de het ten minste ene binnenste perselement en het ten minste ene buitenste perselement onderling verplaatsbaar zijn voor het bepalen van de mate van uitbuiging van de basiscomponent.

42. Inrichting volgens conclusie 41, waarbij meerdere binnenste perselementen worden toegepast, waarbij ieder binnenste perselement is ingericht voor het realiseren van één drukpunt op de binnenste omtreksrand van de uit te buigen basiscomponent.

43. Inrichting volgens conclusie 41 of 42, waarbij ten minste één perselement wordt gevormd door een axiaal roteerbare wals.

44. Inrichting volgens conclusie 43, waarbij ten minste één axiaal roteerbare wals is gekoppeld met een gemotoriseerde aandrijving voor het gemotoriseerd axiaal laten roteren van de axiaal roteerbare wals.

45. Inrichting volgens conclusie 44, waarbij het buitenste perselement wordt gevormd door een gemotoriseerd aan gedreven axiaal roteerbare wals.