DE2445678A1

DE2445678A1 - Vorrichtung zum oberflaechenhaerten durch oertliches erhitzen der inneren randschichten von rohrboegen

Info

Publication number: DE2445678A1
Application number: DE19742445678
Authority: DE
Inventors: Vinzenz Siller
Original assignee: Individual
Current assignee: SILLER, VINZENZ, 2000 HAMBURG, DE
Priority date: 1974-09-25
Filing date: 1974-09-25
Publication date: 1976-04-08
Also published as: FR2286196B3; CA1069418A; DE2445678C2; IT1047421B; FR2286196A1

Description

u-iNa. R. SPLANEMANN · DiPL-CHEM. dr. B. REITZNER · oipu-ινθ. J. RICHTER

MDNOHEN HAMSURG

2000 HAMBURG 36, den 23. Sept. 1974

Neuer Wall 10 Telefon: (040) 54 0045 Telegramm-Adr.: Inventius Hamburg

Unsere Akte: 4442-IZ-1555

ν Ihr Zeichen:

Zusatz Patentanmeldung

Vinzenz Silier, Hamburg

Vorrichtung zum Oberflächenhärten durch örtliches Erhitzen der inneren Randschichten von Rohrbögen

Das Hauptpatent (P 24 26 580. 3) betrifft ein Verfahren

und eine Vorrichtung zum Oberflächenhärten durch örtliches Erhitzen der inneren Randschichten von Rohrbögen unter Verwendung von Gas-/Sauer stoff brennern auf Härtetemperatur ohne oder mit Veränderung der Kerneigenschaften des Werkstoffes.

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Konten: Deutsch· Bank AG Hamburg, Kto.-Nr. 7/02456 · Postscheckkonto: Hamburg 1201 55-204

Das Härten von Metalloberflächen durch örtliches Erhitzen der Randschichten mit Gas-/Sauerstoffbrennern auf Härtetemperatur ohne Veränderung der Kerneigenschaften des Werkstoffes ist unter der Bezeichnung "Flammhärten" bekannt. Es wird zur Oberflächenhärtung von Wellen, Walzen, Büchsen, Zahnflanken und auch zur Innenhärtung von geraden Rohren verwendet.

Es ist auch bekannt, Rohrbogen zu härten. Da, wo eine Bogenhärtung erforderlich ist, werden die Bögen in Öfen auf Härtetemperatur gebracht und dann in einem Wasser- oder Ölbad abgeschreckt. Nachteilig ist jedoch bei diesem Verfahren, daß eine ungleiche Härte infolge von Blasenbildung im Rohr und durch eine ungleiche Abschreckung erzielt wird. Hinzu kommt, daß die Materialverluste durch Ausschuß relativ groß sind und die Ofenhärtung mit hohen Kosten verbunden ist. Eine Oberflächenhärtung von Rohrbogen durch Flammhärten wird dagegen noch nicht durchgeführt.

Das Zusatz-Patent (P 24 26 579. O) betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Oberflächenhärten durch örtliches Erhitzen der inneren Randschichten von Rohrbogen, wobei auf die Innenwandung des erhitzten Rohrbogens ein mit

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einem durchgehenden, im Bereich der Rohrbogeninnenwandungsfläche des inneren Bogenradius liegenden Längs schlitz versehener Innenmantel aus metallischen Werkstoffen aufgeschrumpft wird und der Rohrbogen auf einer seinem Radius entsprechenden Umlaufbahn über eine feststehend angeordnete und einen mindestens der Länge des Rohrbogens entsprechenden Teilumlauf des Rohrbogens nicht behindernde Flammhärteerzeugungszone mit die im äußeren Bogenradius liegende Innenwandungsfläche des Rohrbogens beaufschlagenden Flammen bewegt wird. Das Verfahren und die Vorrichtung schließen beide Fälle ein. Nämlich den Fall, bei dem der Rohrbogen auf einer Umlaufbahn bewegt wird, während im Bereich dieser Umlaufbahn die Flammhärteerzeugungszone feststehend angeordnet ist, und den anderen Fall, bei dem der Rohrbogen feststehend ist und die Flammhärteerzeugungszone auf einer Umlaufbahn bewegt wird, deren Radius dem Radius des Rohrbogens entspricht, wobei darüber hinaus eine Kühlung· des Rohrbogens im Bereich seines Innenbogenradius vorgesehen ist.

Insbesondere beim Innenhärten von Rohrbogen hat es sich gezeigt, daß unterschiedliche Härtezonen erhalten werden, was darauf zurückzuführen ist, daß die Flammhärteerzeugungszone

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beim Durchwandern durch den Rohrbogen nicht immer den gleichen Abstand von der Rohrbogeninnenwandungsfläche aufweist. Grund dafür ist die unterschiedliche Rohrwandungs- · stärke und der unterschiedlich verlaufende Innenrohrdurchmesser, da das Rohrmaterial bei Rohrbogen im Innenbereich abnimmt. Eine Regelung der Flammstärke des Flammhärtebrenners durch Veränderung der Düsen oder der Gasmengenzufuhr ist in den meisten Fällen nicht möglich, und wenn, dann nur mit einem hohen wirtschaftlichen und technischen Aufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Vorrichtung nach dem Hauptpatent und dem Zusatzpatent zu verbessern mit dem Ziel, eine einfache Regulierung eines gleichbleibenden Abstandes der Flamrnhärteerzeugungszone während des Durchwanderns des Flammhärtebrenners durch den Innenraum des zu härtenden Rohrbogens von der Rohrbogeninnenwandung und ein genaues Anpassen auch an Rohrinnendurchmesserunterschiede zu erzielen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung zum Oberflächenhärten durch örtliches Erhitzen der inneren Randschichten von Rohrbogen unter Verwendung von Gas-/Sauerstof fbren-

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nern auf Härtetemperatur ohne oder mit Veränderung der Kerneigenschaften, wobei der Rohrbogen bei im Bereich der Rohr bogenbewegungs bahn feststehend angeordnetem Flammhärtebrenner auf einer Umlaufbahn oder bei feststehend angeordnetem Rohrbogen der Flammhärtebrenner auf einer dem Radius des Rohrbogens entsprechenden Umlaufbahn bewegt wird, vorgeschlagen, die gemäß der Erfindung in der Weise ausgebildet ist, daß der Flammhärtebrenner aus mehreren einzelnen, sich zu einem Kreisbogen ergänzenden !Brennersegmenten besteht, die auf zwei gleichlang bemessenen, halbkreisförmigen und auf den jeweiligen Rohrbogen innendurchmesser einstellbaren Tragarmen angeordnet sind, die mit ihrem einen Ende an dem mittleren und an einem mittigen Tragkörper angeordneten ßrennersegment schwenkbar befestigt sind, während die anderen Enden der Tragarme über eine Abstandsänderungseinrichtung miteinander verbunden sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die einzelnen Brennersegmente gelenkig miteinander verbunden und unter Zwischenschaltung von Andruckfedern an einem mittigen Tragkörper angeordnet. Durch diese Anordnung wird ein selbsttätiges Anlegen der Brennersegmente an die Rohrinnenwandungsfläche während des Durchwanderns des Flammhärtebrenners durch den Rohrbogeninnenraum erreicht.

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Die Brennersegmente sind ferner mit Kühleinrichtungen und mit Versorgungsleitungen für das Brennergasgemisch und die Kühlflüssigkeit versehen.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt: -

Fig. 1 einen aus mehreren kreisbogenförmig ange

ordneten und in bezug auf ihre Anlageflächen zur Rohrbogeninnenwandungsfläche veränderbaren Brennersegmenten bestehenden Flammhärtebrenner in einer Vorderansicht und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des Flammhärte

brenners gemäß Fig. \ jedoch mit einzelnen gelenkig miteinander verbundenen Brennersegmenten in einer Ansieht von vorn.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zum Oberflächenhärten durch örtliches Erhitzen der inneren Randschichten von Rohrbogen ist mit 30 ein Flammhärtebrenner bezeichnet, der aus einzelnen sich zu einem Kreisbogen ergänzenden und miteinander verbun-

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denen Brennersegmenten 31, 32, 33, 34, 35, 36 und 37 besteht.

v.

Von diesen Brennersegmenten 31 bis 37 ist das mittig angeordnete Brennersegment 31 mit einem mittig zum Rohrbogeninnenraum angeordneten Tragkörper 200 verbunden. Dieser Tragkörper 200 steht mit der in der Zeichnung nicht dargestellten Einrichtung zum Hindurchführen des Flammhärte brenners 30 durch den Innenraum des mit 100 bezeichneten Rohrbogens in Verbindung.

An dieses mit dem Tragkörper 200 fest verbundene Brennersegment 31 sind zwei kreisbogenförmig ausgebildete Tragarme 230, 231 mit ihren Enden 230a, 231a angeschlossen. Die Befestigung der beiden Tragarme 2 30, 231 mit ihren Enden 230a, 231a an dem Brennersegment 31 ist dergestalt, daß die Tragarme 230, 231 in ihren Befestigungspunkten verschwenkbar sind. Die Schwenkpunkte sind in Fig. 1 bei 240, 241 angeordnet. Beide Tragarme 230,231 sind gleich lang bemessen; sie sind jedoch nicht so lang ausgebildet, daß sie sich zu einem, geschlossenen Kreis ergänzen. Dadurch, daß die unteren freien Enden 230b, 231b der beiden Tragarme 230, 231 in einem Abstand voneinander angeordnet sind, ist die Möglichkeit des Verschwenkens der beiden Tragarme 230, 231 um ihre Schwenkpunkte 240, 241 möglich. In der

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Grundstellung weisen die Tragarme 2 30, 231 mit dem Brennersegment 31 einen Kreisbogen auf, der etwa dem Kreisbogen des Rohrbogens 100 entspricht.

Die weiteren Brennersegmente 32 , 33, 34, 35, 36 , 37 sind auf den beiden Tragarmen 230, 231 verteilt angeordnet, so daß der Tragarm 2 30 die Brennersegmente 35, 36, 37 und der Tragarm 231 die Brennersegmente 32, 33, 34 trägt. Dadurch, daß die Brennersegmente 32, 33, 34, 35, 36, 37 mit den Tragarmen 230, 231 fest verbunden sind, ist eine Abstandsänderung der Außenwandungsflächen der Brennersegmente zur Rohrbogeninnenwandungsfläche durch Verschwenken der Tragarme 230,231 um deren Schwenkpunkte 240,241 möglich. In der in Fig. 1 gezeigten Stellung liegen die Brennersegmente 31 bis 37 mit ihren Außenwandungsflächen an der Innenwandungsfläche des Rohrbogens an bzw. der Durchmesser des kreisförmig ausgebildeten Flammhärtebrenners 30 ist von vornherein so gewählt, daß alle Brennersegmente 31 bis 37 den gleichen Abstand von der Rohrbogeninnenwandungsfläche aufweisen.

Jedes Brennersegment 31 bis 37 des Flammhärtebrenners 30 weist auf seiner Außenwandungsfläche Flammaustrittsöffnungen auf, so daß die aus den Brennersegmenten austretenden Flammen die Innenwandungsfläche des Rohrbogens 100 beaufschla-

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gen, wenn der Flammhärtebrenner 30 durch den Innenraum des Rohrbogens 100 bewegt wird. Der Tragkörper 200 nimmt gleichzeitig die Hauptversorgungsleitung für die Zuführung des Brennergasgemisches auf. Die einzelnen Brennersegmente 31 bis 37 sind über Versorgungsleitungen. 290 mit der Hauptversorgungsleitung V verbunden.

Ferner weist jedes Brennersegment 31 bis 37 des ringförmigen Flammhärtebrenners 30 eine Kühleinrichtung auf, die bei 50 angedeutet ist. Die Versorgungsleitungen 290 umfassen gleichzeitig die Zu- und Ableitungen für die Kühlflüssigkeit.

Die freien unteren Enden 230b, 2 31b der beiden Tragarme 230,231 sind über eine Abstandsänderungseinrichtung 250 miteinander verbunden. Mittels dieser Abstandsänderungseinrichtung 250 besteht die Möglichkeit, durch Verschwenken der Tragarme. 230, 231 um deren Schwenkpunkte 240, 241 in den Pfeilrichtungen X und Xl den Abstand der Brennersegmente 31 bis 37 von der Innenwandungsfläche des Rohrbogens 100 zu verändern bzw. so zu wählen, daß die aus den Brennersegmenten 31 bis 37 austretenden Flammen die Rohrbogeninnenwandungsfläche gleichmäßig beaufschlagen, mit der Folge einer gleichmäßigen Härtung der Rohrbogeninnenwandungsfläche. ..

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Die Abstandsänderungseinrichtung 250 besteht aus einer Gewindespindel 251 die in Gewinde tragenden Durchbrechungen 252, 253 von an den freien Enden 230a, 231a der Tragarme 230, 231 angebrachten Tragplatten 256, 257 . Mittig trägt die Gewindespindel 251 ein Schneckengetriebe 254, das in an sich bekannter Weise aus einem Schneckenrad mit eingreifender Schnecke besteht. Die Schnecke 254b, die in Eingriff mit dem Schneckenrad 254a steht, ist mit einer biegsamen Antriebswelle 255 verbunden. Ferner ist die Gewindespindel 251 dergestalt beidseitig des Schneckengetriebes 254 mit Gewindegängen versehen, daß sich beim Verdrehen der Gewindespindel 251 die freien Enden 23Qb, 231b der Tragarme 230, 231 in ihrem Abstand voneinander verändern, d.h. die Enden 230b, 231b werden bei Betätigung der Gewindespindel 251 entweder aufeinander zu bewegt oder voneinander entfernt. Aufgrund dieser Ausbildung und der Verwendung einer biegsamen Antriebswelle 255 ist die Möglichkeit gegeben, während des Flammhärtevorganges den Abstand der Brennersegmente 31 bis 37 von der Innenwandungsfläche des Rohrbogens 100 in Anpassung an die Rohrstärke und den Krümmungsradius laufend verändern zu können. Diese Abstandsveränderung kann mittels der biegsamen Welle 255 von Hand erfolgen; es besteht je-

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doch auch die Möglichkeit, die Verstellbarkeit mittels eines Antriebsmotors vorzunehmen, der wiederum mit einer Steuervorritutung verbunden ist.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung besteht ebenfalls der Flammhärtebrenner 30 aus den Brennersegmenten 31, 32, 33, 34, 35, 36 und 37. Hier sind jedoch die Brennersegmente 31 bis 37 untereinander über Gliederstäbe 260, 261, 262, 263, 264, 265 gelenkig miteinander verbunden. Jedes einzelne Brennersegment ist wiederum mit dem mittig angeordneten Tragkörper 200 über einen Haltearm 270, 270, 272, 273, 274, 275, 276 verbunden. Diese Haltearme 270 bis 276 sind dergestalt ausgebildet, daß die Brennersegmente 31 bis 37 selbsttätig an die Innenwandungsfläche des Rohrbogens 100 während des Flammhärtevorganges gepreßt werden. Durch vorteilhafterweise in der Länge verstellbare am Außenumfang der Brennersegmente 31 bis 37 vorgesehene Abstandsnocken 300 ist ein vorbestimmter Abstand zwischen den Brennersegmenten 31 bis 37 und der Innenwandungsfläche des Rohrbogens 100 gegeben. Das selbsttätige Andrücken der einzelnen Brennersegmente 31 bis 37 an die Rohrbogeninnenwandungsfläche kann mittels in den Haltearmen

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270 bis 276 vorgesehenen Federn 280 erfolgen. Jeder Haltearm ist dann dergestalt ausgebildet, daß er aus einer Führungshülse 270a besteht, in der ein Gleitstab 270b geführt ist, der von einer im Innenraum der Führungshülse 270a angeordneten Feder 280 beaufschlagt ist.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Haltearme 270 bis 276 als Haltestäbe mit Außengewinden zu versehen . Diese Haltestäbe mit dem Außengewinde weisen dann spindelartige Funktion auf, wenn die im Tragkörper 200 zusammengeführten freien Enden dieser Gewindestäbe mit Einrichtungen versehen sind, die ein Verdrehen der Stäbe ermöglichen, so daß auf diese Weise auch eine Abstandsänderung der Brennersegmente 31 bis 37 von der Rohrinnenwandungsfläche möglich ist.

Um einen Abstand zwischen den Brennflammenaustrittsdüsen der einzelnen Brennersegmente aufrechtzuerhalten, weist jedes Brennersegment Abstandsstege 300 auf, mit denen sich die einzelnen Brennersegmente auf der Innenwandungsfläche des zu härtenden Rohrbogens 100 abstützen (Fig. 2).

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Die Anzahl der Brenner se gmente kann beliebig gewählt sein. So besteht auch die Möglichkeit, die Brennersegmente 31 bis 37 so anzuordnen, daß sie einen geschlossenen Kreis bilden. Das den geschlossenen Kreis bildende Brenner segment ist in Fig. 2 bei 31a gestrichelt angedeutet. Die Versorgungsleitungen für die Brennersegmente 31 bis 37 und für die Kühleinrichtungen (50) können auch getrennt vorgesehen sein, wie dies in Fig. anhand der zusätzlichen Versorgungsleitungen 290 a aufgezeigt ist.

Mittels der erfindungs gemäß ausgebildeten Vorrichtung ist es möglich, während des Flammhärtevorganges die einzelnen Brennersegmente des ringförmigen Flammhärtebrenners in ihren Abständen von der Rohrinnenwandungs fläche kontinuierlich zu verändern. Auf diese Weise wird eine gleichbleibende Härtung der Innenfläche von Rohrbögen erzielt. Die Verstellbarkeit des Abstandes der Brennersegmente 31 bis 37 von der R ohrbo geninnenwandungsfläche ermöglicht ferner die Verwendung der

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erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung auch bei Rohrbogen mit unterschiedlichen Innendurchmessern. Um die Beweglichkeit der einzelnen Brennersegmente 31 bis 37 nicht zu beeinträchtigen, sind die zu den Brennersegmenten führenden Versorgungsleitungen elastisch ausgebildet.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorangehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen. Abweichungen in der Ausbildung und der Anzahl sowie der Halterung der Brennersegmente liegen ebenso im Rahmen der Erfindung wie die Verwendung des aus mehreren Brennersegmenten bestehenden Flammhärtebrenners zum Flammhärten von geraden Rohren.

- Patentansprüche -

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Claims

2 4 A b 6 7 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Oberflächenhärten durch örtliches Erhitzen der inneren Randschichten von Rohrbogen unter Verwendung von Gas-/Sauer stoff brennern auf Härtetemperatur ohne oder mit Veränderung der Kerneigenschaften, wobei der Rohrbogen bei im Bereich der Rohrbogenbewegungsbahn feststehend angeordnetem Flammhärtebrenner auf einer Umlaufbahn oder bei feststehend angeordnetem Rohrbogen der Flammhärtebrenner auf einer dem Radius des Rohrbogens entsprechenden Umlaufbahn bewegt wird, nach Patent ( P 24 26 580. 3) und Zusatz-Patent ( P 24 26 579. 0), dadurch gekennzeichnet, daß der Flammhärtebrenner (30) aus mehreren einzelnen, sich zu einem Kreisbogen ergänzenden Brennersegmeriten (31, 32, 33, 34, 35, 36, 37) besteht, die auf zwei gleich lang bemessenen, halbkreisförmigen und auf den jeweiligen Rohrbogeninnendurchmesser einstellbaren Tragarmen (230, 231) angeordnet sind, die mit ihrem einen Ende (230a, 231a) an dem mittleren und an einem mittigen Tragkörper (200) angeordneten Brenner-

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segment (31) schwenkbar befestigt sind, während die anderen Enden (23Ob, 231b) der Tragarme (230,231) über eine Abstandsänderungseinrichtung (250) miteinander verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Brennersegmente (31, 32, 33, 34, 35, 36, 37) gelenkig miteinander verbunden und unter Zwischenschaltung von Andruckfedern (280) an einem mittigen Tragkörper (200) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die .Brennersegmente (31, 32, 33, 34, 35, 36, 37) mit Kühleinrichtungen (50) versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner se gmente (31 bis 37) und die Kühleinrichtungen (50) mit Versorgungsleitungen (290) verbunden sind.

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