DE2100407B2 - Vorrichtung zum verzugfreien Abschrecken von auf Härtetemperatur erhitzten rotationssymmetrischen Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum verzugfreien Abschrecken von auf Härtetemperatur erhitzten rotationssymmetrischen Werkstücken, die einen freiei. Rand bzw. Flansch aufweisen, insbesondere von Kesselboden und ähnlichen gewölbten Blechpreß- bzw. Gußteilen, mittels einer Abschreckflüssigkeit, vorzugsweise Wasser.

Bisher wurden rotationssymmetrische Werkstücke, wie Kesselboden u. dgl, die im Vergleich zu ihrem Durchmesser eine verhältnismäßig kleine Wanddicke aufweisen, nach der Entnahme aus einem Härteofen direkt in ein mit einer Abschreckflüssigkeit gefülltes Becken getaucht. Bei dieser Art der Abschreckung kommt es zu einem mehr oder weniger starken Verziehen der Kesselböden, was sich insbesondere durch eine Veränderung des Durchmessers im Bereich des Randes bzw. Flansches bemerkbar macht. Dieser Ven:ug ist bedingt durch die ungleichmäßige Abkühlung über die Wanddicke und — soweit es sich um legierten Stahl als Werkstoff handelt — durch die Gefügeumwandlung während der raschen Abkühlung des Stahles, Der am abgeschreckten Werkstück festeilbare Verzug kann aber auch von schon vor dem Härten erfolgten ficarbeitiingsvorgängen herrühren, beispielsweise durch im Härteofen beim Aufheizen sich auflösende Spannungen verursacht sein, die beim Pressen und riiichfolgrndcn Abkühlen des Werkstückes entstehen. Is kann ati< h beim Transport der Werkstücke vom Härteofen zur Abschreckeinrichtung zu einem Verziehen derselben kommt. Je nach Größe und Art des Verzuges müssen die Werkstücke nachbearbeitet werden und/oder stellen Ausschuß dar. Es ist bisher nicht gelungen. Kesselboden und ähnliche rotationssymmetrische dünnwandige Blechpreß- oder Gußteile verzugfrei abzuschrecken.

Es ist aus der DE-OS 15 08 399 eine Vorrichtung zum Abschrecken von rotationssymmetrischen Ringen bekannt, bei der der Rand eines Ringes durch einstellbare um den Umfang des Ringes verteilt angeordnete Rollen abgestützt bzw. gerichtet wird. Dabei findet eine Rtlativbewegung zwischen Rollen und Ringen statt. Die Abschreckung erfolgt dabei durch Eintauchen der Vorrichtung in ein Wasserbad. Mit dieser bekannten Vorrichtung ist es daher nicht möglich, ein Verziehen von dünnwandigen Blechpreß- bzw. Gußteilen auszuschließen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum verzugfreien Abschrecken von rotationssymmetrischen Werkstücken mittels einer Abschreckfliissigkeit, vorzugsweise Wasser, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Gruppe von um eine Achse ortsfest angeordneten Rollen, deren waagrechte Drehachsen zwecks Bildung eines Auflagers für den Rand bzw. Flansch des Werkstückes zur Achse sternförmig zusammenlaufen und eine weitere Grtinne von kranz-

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förmig um die Achse angeordneten und zu dieser verstellbaren, d.h. gegen den Rand bzw. Flansch des Werkstückes anstellbaren Rollen, und Einrichtungen zum Aufspritzen der Abschreckflüssigkeit auf das Werkstück, vorgesehen sind.

Eine weitere Gruppe von kranzförmig um die Achse angeordneten und zu dieser verstellbaren Rollen dienen zum Abstützen der an den freien Rand bzw. Flansch anschließenden Ringzone des gewölbten Teiles des Werkstückes kann vorgesehen sein.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die ortsfesten Rollen in einem inneren und in einem äußeren Stützring drehbar gelagert und an ihren gegeneinander laufenden Enden mit je einem Kegelrad verbunden und alle Kegelräder stehen mit einem zentral innerhalb der Vorrichtung gelagerten Stirnrad mit vertikaler Drehachse in Eingriff, wobei eine der Rollen durch einen Motor antreibbar ist

Die in Richtung der Achse verstellbaren Rollen sind zweckmäßig in durch Rollenbahnen geführten Wagen gelagert, wobei jeder Wagen mindestens eine Rolle mit vertikaler Drehachse und mindestens eine ^olle mit geneigter Drehachse aufweist und die Rolle mit geneigter Drehachse in einem am Wagengestell vertikal verstellbaren Support federnd gelagert ist.

Zum gleichmäßigen Verschieben der Wagen in Richtung der Achse ist zweckmäßig eine in der Mitte des inneren Stützringes angeordnete Verstelleinrichtung vorgesehen, welche aus einem hydraulischen Zylinder und einem nach unten ausschiebbaren Kolben mit einem an diesem befestigten plattenförmigen Körper besteht, an welchem plattenförmigen Körper Zugstangen angelenkt sind, die mit dem Wagengestell der einzelnen Wagen gelenkig verbunden sind.

Zwischen dem inneren Stützring und dem äußeren Stützring und auf den verschiebbaren Wagen sind zweckmäßig Spritzwasserbehälter und Spritzrohre mit Düsen angeordnet, welche an eine Ringleitung für die Zufuhr der Abschreckflüssigkeit angeschlossen sind, wobei die auf dem Wagen befestigten Spritzrohre vorzugsweise um eine waagrechte Achse schwenkbar sind.

Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.

Fig.] ist ein Grundriß der Vorrichtung in vereinfachter Darstellung.

Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch eine Hälfte der Vorrichtung nach der Linie H-II in F i g. 1 in vergrößertem Maßstab.

Fig.3 ist ein Vertikalschnitt nach der Linie III-II1 der Fig. 2.

In Fig. 1 sind mit 1 zwölf ortsfeste angetriebene Rollen bezeichnet, deren horizontale Drehachsen sternförmig verlaufen. Die Rollen 1 sind in aus Segmenten bestehenden Stützringen 2, 3 gelagert. Durch den Sternpunkt, in dem sich die Drehachsen der Rollen 1 schneiden, verläuft die vertikale Symmetrieachse 4 der Vorrichtung. Eine der Rollen 1 wird durch einen Motor 5 angetrieben. Die Rollen 1 sind an ihren einander zugekehrten Enden mit je einem Kegelrad 6 verbunden. Die Kegelräder 6 stehen in Eingriff mit einem innerhalb des Stützringes 3 zentral gelagerten, um die vertikale Achse 4 drehbaren Stirnrad 7; es braucht daher nur eine der Rollen 1 angetrieben zu werden, um auch die übrigen Rollen zu bewegen. Die Stützringe 2, 3 sind durch Rollbahnen 8 verbunden; auf κ· einem Rollbahiirnpaar ist ein Wagen 9 horizontal entlang einer Rolle 1 verschiebbar. Die Anzahl der Rollbahnenpaare entspricht beim dargestellten Ausfülirungsbeispiel der Anzahl der horizontalen Rollen 1; es ist jedoch zur besseren Übersichtlichkeit in F i g. 1 nur ein einziger Wagen 9 dargestellt. In jedem Wagen 9 sind zwei um eine vertikale Achse drehbare, nicht angetriebene Rollen 10, gelagert, deren Umrisse in Fig. 1 dargestellt sind und deren vertikale Drehachsen auf einer Kreisbahn mit dem Mittelpunkt in der Achse 4

ίο liegen (vgl, auch Fig.2). Mit 11 ist eine weitere, an jedem Wagen 9 federnd gelagerte Rolle bezeichnet, welche um eine zur Horizontalen geneigte Achse drehbar und nicht angetrieben ist. Jeder Wagen 9 weist zwei um eine horizontale Achse 30 schwenkbare Spritzrohre 12 auf, die an einen Wasserbehälter 13 angeschlossen sind (Fig. 2). Der Wasserbehälter 13 ist durch einen Schlauch 14 mit einer Ringleitung 15 für die Zufuhr der Abschreckflüssigkeit (des Wassers) verbunden. Mit 16 sind Anschlußstellen für die zu den einzelnen Wagen 9 führenden Schläuche 14 bezeichnet. In der vertikalen Symmetrieachse 4 ist ?ine hydraulisch betätigbare Verstelleinrichtung 17 zum gleichmäßigen Verschieben der Wagen 9 angeordnet; der Aufbau und die Funktion dieser Verstelleinrichtung werden an Hand von Fig.2 näher erläutert Mit 18 sind in Fig. 1 horizonidl verlegte, ortsfeste Spritzrohre bezeichnet, die zwischen den Rollen 1 angeordnet und an die Ringleitung 15 angeschlossen sind. Mit 19 sind nach oben gerichtete Düsen für den Austritt der Abschreck flüssigkei t (des Wassers) bezeichnet

In F i g. 2 ist mit K ein Kesselboden bezeichnet, der — je nach Stahlqualität — bei einer Temperatur von 800 bis 1100⁰C aus einem nicht dargestellten Herdwagen· oder Kammerofen mittels einer ebenfalls nicht darge stellten Vorrichtung entnommen, und auf die Rollen 1 aufgelegt worden ist. Die Bodenmitte M fällt mit der vertikalen Achse 4, in welcher der Schnittpunkt der Achsen der Rollen 1 sowie der Mittelpunkt der Kreisbahn liegt, auf der sich die Drehachsen der kellen 10 befinden, zusammen. Die Rollen 10 werden an den Flansch R des Kesselbodens angestellt, indem die Verstelleinrichtung 17 betätigt wird. Die Verstellein richtung 17 besteht aus einem hydraulischen Zylinder 20. der durch eine Platte 21 sowie durch Rippen 22 am Stützring 3 befestigt ist und aus einem innerhalb des Zylinders verschiebbaren Kolben 23: der Stülzring 3 ist seinerseits auf einem nicht dargestellten Fundament gelagert. Am unteren Ende des Kolbens 23 ist ein plattenförmiger Körper 24 befestigt. An diesem sind

so zwölf Zugstangen 25 angelenkt, weiche ihrerseits durch eine Halterung 26 i.iit je einem Wagengestell 27 der Wagen 9 gelenkig verbunden sind. Jedes Wagengestel! 27 ist mittels der Laufräoer 28 auf den Rollbahnen 8 in Richtung des in Fig. 2 eingezeichneten Doppelpfeiles verschiebbar. Bei Betätigung der Verstelleinrichtung 17 werden alle Wagen 9 gleichmäßig entlang der Rollbahnen 8 verschoben. Mit 29 ist eine öffnung im V/agengestell 27 bezeichnet, die von einer Rolle 1 durchsetzt wird (Fig. 3). Der Oberteil des Wagenge- stells 27 enthält einen Support 31, an welchem die Rolle 11 feder?") bzw. begrenzt nachgiebig gelagert ist: die federnde Lagerung ist nicht dargestellt. De^r Support 31 ist durch eine Gewindespindel 32 in ν < tikalcr Richtung verstellbar, so daLi die Rolle Il an beliebig geformte

(>■ Kesselboden, d. h. η deren an den Flansch R anschließende Ringzone anstellbar bzw. elastisch nachgiebig anpreßbar ist. Mit 33 ist ein am Stützkörper 3 befestigter Spritzwasscrbehäher bezcichnei t<-r

durch eine nicht dargestellte Leitung an die Ringleitung 15 angeschlossen ist. Durch das aus den Düsen 19 des Spritzwasserbehälters 33 sowie der ortsfesten Spritzrohre 18 austretende Wasser wird der Kesselboden K an seiner Innenseite und durch das aus den Düsen 19 der schwenkbaren Spritzrohre 12 austretende Wasser wird der Kesselboden an seiner Außenseite gleichzeitig und gleichmäßig abgeschreckt.

Die Funktion der Vorrichtung ergibt sich aus der Darstellung: Nachdem der Kesselboden K auf den Rollen 1 aufliegt und die Rollen 10, 11 an den Flansch R bzw. die daran anschließende Ringzone des Kesselbodens angestellt sind, wird der Motor 5 zum Antrieb aller Rollen 1 eingeschaltet, so daß der Kesselboden K um die vertikale Achse 4 rotiert. Gleichzeitig wird mit dem Abschrecken des Kesselbodens K durch Zufuhr von Wasser begonnen, welches aus den Düsen 19 der ortsfesten Spritzrohre 8, des Wasserbehälters 33 und der verstellbaren Snritzmhre 12 austritt. Die Stellung der Rollen 10 kann auf einer nicht dargestellten Anzeigevorrichtung abgelesen werden, die mechanisch und elektrisch mit der Verstelleinrichtung 17 bzw. mit den Wagen 9 verbunden ist und auf einer Uhr oder einem Zeigerband direkt den Außendurchmesser des Flansches R anzeigt, auf den die Rollen 10 eingestellt sind. Mit Hilfe dieser Anzeigevorrichtung ist es möglich, den Durchmesser des Kesselbodens K während des Abschreckvorganges durch Verschieben der Rollen 10 zu korrigieren; mit den Rollen 10 kann gegebenenfalls also auch eine gewisse Verformungsarbeit geleistet werden, weshalb diese auch angetrieben sein können. Die Rollen Il sind vorgesehen, damit der Flansch R infolge des durch die Rollen 10 aufgebrachten seitlichen Druckes nicht nach oben ausweichen kann; sie sind durch Betätigung der Gewindespindel 32 höhenverstellbar. Infolge ihrer federnden, begrenzt nachgiebigen Lagei IiIIg k.iiin der durch mc aufgebrachtt: Anpreßdrud nicht zu einer unerwünschten Verformung der Kessel boden führen.

Die Vorrichtung kann auch noch weitere Rollen bzw "· an eine oder mehrere Ringzonen des Kesselbodcns / anstellbare Rollcngruppen aufweisen; beispielsweisi können zum Abstützen von Kesselboden mit besonder geringer Wanddicke an die Innenseite der Bödei anstellbare Stützrollen vorgesehen sein, welche eben

in falls auf den Wagen 9 gelagert sein können. Man kam auch eine zentrale, innen im Bereich der Kesselboden mitte M wirksame Stützrolle vorsehen, die durch einei hydraulischen Hubzylinder in Richtung der Achse > verschiebbar ist. womit die Wölbung (die Wölbungstie

ι "> fe) des Kesselbodens K in gewissen Grenzen veränder bar ist; dieser Hubzylinder kann oberhalb de Verstelleinrichtung 17 gelagert sein und den Spritzwas serbehälter 33 durchsetzen. Schließlich ist grundsätzlicl eine Umkehr des beschriebenen Haiinrinzins möglich welche darin besteht, den Kesselboden K feststehend zi belassen und die Rollen 10, 11 um diesen — also um dii Achse 4 — rotierend anzuordnen; wichtig ist, daß eini Relativbewegung zwischen dem Kesselboden und dei Rollen erzeugt wird.

r, Die Vorrichtung kann ohne großen Aufwam umgestellt und für verschiedene geformte (gewölbte rotaticnsssymmetrische Werkstücke mit unterschiedli ehern A ußendurehmesser verwendet werden. Selbstver ständlich können die Rollen 11 sowie die schwenkbare) Spritzeinrichtungen 12 auch durch ferngesteuerti Verstellelemente gleichzeitig angestellt bzw. beweg werden, so daß ein voll mechanisierter, automatische Betrieb möglich ist. Es kann auch ein nicht dargestellte* auf die gewünschte Abschreckdauer eingestellte:

Ji Zeitrelais vorgesehen sein, womit die Wasserzufuh autmomatisch ein- und abschaltbar ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum verzugfreien Abschrecken von auf Härtetemperatur erhitzten rotationssymmefrischen Werkstücken, die einen freien Rand bzw. Flansch aufweisen, insbesondere von Kesselböden und ähnlichen gewölbten Blechpreß- bzw. Gußteilen, mittels einer Abschreckflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gekennzeichnet durch eine Gruppe von um eine Achse (4) ortsfest angeordneten Rollen (1), deren waagrechte Drehachsen zwecks Bildung eines Auflagers für den Rand bzw. Flansch (R) des Werkstücks (K) zur Achse (4) sternförmig zusammenlaufen, und durch eine weitere Gruppe von kranzförmig um die Achse (4) angeordneten und gegen den Rand bzw. Flansch (R) des Werkstückes anstellbaren Rollen (10), und durch Einrichtungen (12, 18, 19, 33) zum Aufspritzen der Abschreckflüssigkeit auf das Werkstück (K)

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine weitere Gruppe von kranzförmig um die Achse (4) angeordneten und zu dieser verstellbaren Rollen (11) zum Abstützen der an den freien Rand bzw. Flansch (R) anschließenden Ringzone des gewölbten Teiles des Werkstückes (K)

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfesten Rollen (1) in einem inneren und in einem äußeren Stützring (3 bzw. 2) drehbar gelagert und an ihren gegeneinander x verlaufenden Enden mit je einem Kegelrad (6) verbunden si;. J und alle Kegelräder (6) mit einem zentral innerhalb der Vorrichfng gelagerten Stirnrad (7) mit vertikaler Drehachse (4) in Eingriff stehen, wobei eine der Rollen (1) lurch einen Motor (5) antreibbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung der Achse (4) verstellbaren Rollen (10, U) in durch Rollenbahnen (8) geführten Wagen (9) gelagert sind, wobei jeder Wagen (9) mindestens eine Rolle (10) mit vertikaler Drehachse und mindestens eine Rolle ^H) mit geneigter Drehachse aufweist und die Rolle (11) mit geneigter Drehachse in einem am Wagengestell (27) vertikal verstellbaren Support (31) federnd gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum gleichmäßigen Verschieben der Wagen (9) in Richtung der Achse (4) eine in der Mitte des inneren Stützringes (3) angeordnete Verstelleinrichtung (17) vorgesehen ist, weiche aus einem hydraulischen Zylinder (20) und einem nach unten ausschiebbaren Kolben (23) mit einem an diesem befestigten plattenförmigen Körper (24) besteht, an welchem plattenförmigen Körper (24) Zugstangen (25) angelenkt sind, die mit dem Wagengestell (27) der einzelnen Wagen (9) gelenkig verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem inneren Stützring (3) und dem äußeren Stützring (2) und auf den verschiebbaren Wagen (9) Spritzwasserbehälter (33, 13) und Spritzrohre (18, 12) mit Düsen (19) angeordnet simi, welche an eine Ringleitung (15) für die Zufuhr der Abschreckflüssigkeit angeschlossen sind, wobei die auf dem Wagen (9) befestigten Spritzrohre (12) vorzugsweise um eine waagrechte Achse (30) schwenkbar sind.