Verfahren zum Herstellen von rotationssymmetrischen Hohlkörpern

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von rotationssymmetrischen Hohlkörpern, insbesondere von Rohren oder Rohrluppen, durch Aufsprühen einer vernebelten Schmelze eines Metalles oder einer Legierung auf eine zylindrische Auffangfläche, zwischen der und dem Sprühnebel eine Relativbewegung in Umfangs­richtung des herzustellenden Hohlkörpers erzeugt wird. Um die Arbeitsweise zu vereinfachen, und insbesondere auch Hohlkörper mit größeren Längen herstellen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das aufgesprühte Metall kontinuierlich von der zylindrischen Auffangfläche abgelöst wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von rotations­symmetrischen Hohlkörpern, insbesondere Rohren oder Rohrluppen, durch Aufsprühen einer vernebelten Schmelze eines Metalls oder einer Legierung auf eine zylindrische Auffangfläche, zwischen der und dem Sprühnebel eine Relativbewgung in Umfangsrichtung des herzustellenden Hohlkörpers erzeugt wird und das aufgesprühte Metall kontinuierlich von der zylindrischen Auffangfläche ablöst.

[0002] Es ist bekannt, Hohlkörper, insbesondere Rohre oder Rohrluppen, durch Aufsprühen einer vernebelten Schmelze eines Metalls oder einer Le­gierung auf eine zylindrische Auffangfläche zu erzeugen, zwischen der und dem Sprühnebel eine Relativbewegung im Umfangsrichtung des her­zustellenden Hohlkörpers erzeugt wird.

[0003] So verwendet man bisher als Auffangfläche einen runden, um seine Längsachse rotierenden, beiderends gelagerten Dorn, wenn ein Rohr im Sprühverfahren hergestellt werden soll. Der Dorn muß hierbei minde­stens die Länge des zu erzeugenden Hohlkörpers aufweisen. Falls der Sprühstrahl nicht so breit ist, wie die Länge des fertigen Hohlkör­pers beträgt, muß der Dorn zusätzlich zu seiner Rotationsbewegung relativ zum Sprühkopf in Längsrichtung bewegt werden. Die Strecke, um die der Dorn in Längsrichtung bewegt wird, entspricht aber der Länge des fertigen Hohlkörpers. Werden mehrere Sprühköpfe verwendet, rich­tet sich die Länge der Längsbewegung des Dorns nach dem Abstand zwi­schen des Sprühköpfen.

[0004] Der durch Sprühen auf den Dorn als Auffangfläche hergestellte Hohl­körper, der gegenwärtig bis zu 8 Meter lang sein kann, muß nach Fertigstellung von dem mehr als 8 Meter langen Dorn gelöst werden.

[0005] Dies ist nur mit Hilfe einer aufwendigen Löseeinrichtung möglich. Nachteilig ist ferner, daß bei Herstellung eines langen Hohlkörpers ein mindestens ebenso langer Dorn verwendet werden muß. Dieser Dorn muß vor jedem Sprühvorgang in seiner gesamten Länge vorgewärmt wer­den, was eine entsprechende Vorrichtung erfordert und zudem einen ho­hen Energieverbrauch bedeutet.

[0006] Ein weiterer Nachteil der bekannten Arbeitsweise ist, daß ein auf­wendiger Dornumlauf erforderlich ist, weil vermieden werden muß, daß die Dorne ihre Geradheit verlieren. Schließlich können mit dem bekannten Verfahren nur Hohlkörper einer relativ begrenzten Maximal­länge hergestellt werden, weil die Verwendung sehr langer Dorne den technischen Aufwand unverhältnismäßig vergrößert.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, das die Nachteile der bekannten Arbeitsweise vermeidet. Dieses neue Verfah­ren besteht nach der Erfindung darin, daß - ausgehend von dem ein­gangs genannten Verfahren - das aufgesprühte Metall bzw. die Legie­rung kontinuierlich von der zylindrischen Auffangfläche abgelöst wird.

[0008] Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß es möglich ist, Hohl­körper von praktisch unbegrenzter Länge und auf wirtschaftliche Weise herzustellen, wenn man eine kontinuierliche Arbeitsweise anwendet. Die kontinuierliche Arbeitsweise wurde bisher nicht in Betracht ge­zogen, weil man die dabei auftretenden Schwierigkeiten - nämlich das kontinuierliche Ablösen des Werkstücks von der Unterlage - für unüberwindbar hielt.

[0009] Es hat sich nun gezeigt, daß eine (quasi) kontinuierliche Ablösung von der Auffangfläche stattfindet, wenn dieser, gemäß der Erfindung, eine in Achsrichtung des in der Herstellung befindlichen Hohlkörpers wirkende Oszillationsbewegung erteilt wird. Auf diese Weise wird ver­hindert, daß sich das Werkstück auf der Auffangfläche festsetzt.

[0010] Gleichzeitig findet eine Transportbewegung in Längsrichtung statt. Die Oszillation der Auffangfläche stört nicht den im Sprühverfahren erfolgenden Aufbau des Hohlkörpers, insbesondere nich den Zusammen­halt des bereits fertigen Werkstückteils mit dem in der Herstellung befindlichen. Dies ist nach der der Erfindung zugrundeliegenden Er­kenntnis möglich, weil die Metalltröpfchen ihren Flüssigkeitscharak­ter beim Auftreten auf die Auffangfläche verlieren und sich verfe­stigen. Das angelagerte verfestigte Material löst sich unter der Wirkung der Oszillation von der Auffangfläche.

[0011] Ausgehend von der grundlegenden Erkenntnis, wie sie vorstehend er­läutert wurde, kann das Verfahren auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Ensprechend unterscheiden sich die dafür benötigten Vor­richtungen.

[0012] Die Erfindung wird anhand der Abbildungen näher erläutert. Es zei­gen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Vorrichtung,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 mit senkrecht angeordnetem Dorn.

[0013] Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist einen Tiegel 2 mit geschmolzenem Metall 1 oder einer Legierung auf, aus dem das Metall oder die Legierung mit Hilfe eines aus einer Düse 4 und einer ring­förmigen Gaszuführung 3 bestehenden Vernebelungssystems auf eine Auffangfläche 8 aufgesprüht wird. Die Auffangfläche 8 ist ein waage­recht angeordneter, fliegend gelagerter runder Dorn, der von einem (nicht gezeigten) Drehantrieb in rotierende Bewegung um seine Längs­achse versetzt wird. Der Sprühnebel 5, der aus dem Vernebelungssy­ stem, austritt, trifft im Bereich des Sprühkegels auf den Dorn 8 auf und bildet dort einen Hohlkörper 6, der den sich drehenden Dorn 8 umgibt. Da der durch relativ kalte Gasstrahlen vernebelten Schmelze im Fluge so viel Wärme entzogen wird, daß die Kondensation bei der Ablagerung stattfindet, bildet sich ein festes Werkstück, weil die Temperatur der Auffangfläche und damit auch des sich darüber aufschichtenden Materials unterhalb des Schmelzpunktes des vernebelten Materials gehalten wird.

[0014] Damit der Hohlkörper 6 sich von dem Dorn 8 abnehmen läßt, wird er, wie bei B veranschaulicht, in eine in seiner Längsrichtung verlaufende Oszillationsbewegung verletzt. Die hierzu erforderliche Vorrichtung, die, ebenso wie der Drehantrieb, in der Zeichnung nicht dargestellt ist, befindet sich am (in der Figur) nach rechts verlaufenden Abschnitt des Dornes 8.

[0015] Die Oszillationsvorrichtung sorgt nicht nur für das Ablösen des durch Sprühen erzeugten Hohlkörpers 6 vom Dorn 8, sondern auch für eine Transportbewegung in Richtung A. Dies wird dadurch erreicht, daß man den in Richtung A gerichteten Teil der Oszillationsbewegung mit größerer Geschwindigkeit erfolgen läßt, als den in der dazu entgegengesetzten Richtung.

[0016] Es ist aber auch denkbar, wie in der Fig. 1 dargestell, eine Abzieh­vorrichtung 11 für das erstarrte Rohrende vorzusehen, die mit glei­cher Drehzahl und Drehrichtungwie der Dorn 8 rotiert und das Rohr­ende mit einer Zange 12 erfaßt und in Richtung A zielt. Selbstver­ständlich kann statt der Zange ein herkömmlicher Rollentreibapparat Verwendung finden.

[0017] Um die Oxidation des vernebelten Metalls/Legierung zu vermeiden, wird der Arbeitsvorgang unter Schutzgas in einem Behälter 9 durchgeführt. Der vom konisch (nicht dargestellten) verjüngten freien Ende 8a des Dorns 8 ablaufende Hohlkörper 6 passiert eine bei 7 angedeutete Gas­dichtung, die das Eindringen von Sauerstoff in das Gehäuseinnere verhindert. Das Material, das sich nicht auf dem Dorn ablagert, son­dern in den unteren Teil des Gehäuses fällt, wird von einem Schnek­kenförderer 10 abtransportiert.

[0018] Das fertige Werkstück 6, das mit Fortschreiten des Herstellungsvor­gangs ständig länger wird, wird in dem nach links führenden Bereich auf einem (nicht gezeigten) Rollgang abgestützt, der auch die Drehung des Werkstücks in Umfangsrichtung zuläßt.

[0019] Es kann zweckmäßig sein, zu Beginn des Sprühvorgangs zunächst ein Hohlkörper-Anfangsstück herzustellen, was zwar bei rotierendem Dorn aber ohne Oszillationsbewegung des Dorns erfolgt. Ist das Anfangs­stück mit der erforderlichen Wandstärke durch Sprühen fertiggestellt, wird es durch Einschalten des Oszillationsantriebes vom Dorn gelöst und in Austragrichtung - Pfeil A - transportiert, bis das Ende des Anfangsstücks Platz für die Herstellung des unmittelbar anschließen­den Hohlkörperstücks gemacht hat. Dann wird - unter Abschaltung des Oszillationsantriebes oder seiner Drosselung - der nächste Abschnitt durch Sprühen hergestellt.

[0020] Ansatt die Auffangfläche, nämlich den Dorn, während der Herstellung des Hohlkörpers rotieren zu lassen, ist es auch möglich, den Dorn mit einer oder mehreren auf einem Ring verteilten, ggfs. rotierenden Düse zu umgeben, aus der bzw. aus denen die flüssige Schmelze in vernebeltem Zustand aufgebracht wird. Das Ablösen und der Abtransport des hohlkörperförmigen Werkstücks erfolgt auch in diesem Fall durch oszillierende Bewegungen, die dem Dorn aufgegeben werden oder mit Hilfe einer Abriebvorrichtung.

[0021] Wenn aus Düsenringen oder aus um den Dorn rotierenden Düsen das ver­nebelte Metall aufgebracht wird, kann der Dorn auch eine von der Waagerechten abweichende Lage haben. Zum Beispiel kann der Dorn in der Austragrichtung geneigt sein, wenn dadurch die Ablöse- und Aus­tragwirkung verstärkt oder verbessert wird. Es ist auch denkbar, den Dorn senkrecht anzuordnen und das fertige Werkstück nach unten abzu­transportieren. Eine derartige Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Gleiche Teile sind hierbei gleich beziffert.

[0022] Es ist auch möglich, das fertige Rohr in einem Bogen geführt in die horizontale Lage zurückzufahren.

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von rotationssymmetrischen Hohlkörpern, insbesondere von Rohren oder Rohrluppen, durch Aufsprühen einer vernebelten Schmelze eines Metalls oder einer Legierung auf eine zylindrische Auffangfläche, zwischen der und dem Sprühnebel eine Relativbewegung in Umfangsrichtung des herzustellenden Hohlkör­pers erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das aufgesprühte Metall kontinuierlich von der zylindrischen Auffangfläche abgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Auffangfläche eine in Achsrichtung des in der Herstel­lung befindlichen Hohlkörpers wirkende Oszillationsbewegung er­teilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Ablösen des Hohlkörpers der in Richtung zur Entnahme­seite der Auffangfläche gerichtete Teil der Oszillationsbewe­gung mit kleinerer Energie als der in entgegengesetzter Richtung erfolgende Teil der Oszillationsbewegung erzeugt wird.

4.Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Sprühzone zunächst ohne Oszillation der Auffangflä­che ein Hohlkörper-Anfangsstück erzeugt wird, wonach der Ablö­se- und Abtransportvorgang durch Aufbringen der in Achsrichtung des Hohlkörpes auf das Anfangsstück einwirkenden Oszillations­bewegung herbeigführt und so lange aufrechterhalten wird, bis Raum für die Herstellung eines übergangslos anschließenden wei­teren Hohlkörperstücks geschaffen ist und daß dann dieses wei­tere Stück ohne Oszillationsbewegung der Auffangsfläche herge­stellt wird, wonach die genannten Vorgänge in periodischem Wechsel fortgesetzt werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auffangfläche (8) ein zylindrischer Dorn ist, der nur an einem Ende in einer Halterung befestigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge des Dornes (8) der zwei- bis dreifachen Breite der Sprühzone (5) entspricht.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dorn (8) zu seinem freien Ende (8a) hin konisch ver­läuft.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche des Dornes (8) mindestens im Bereich der Sprühzone (5) aus hochwarmfestem Werkstoff, wie Keramik, Stahl, Stahlguß oder dergleichen, besteht.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Dorn (8) eine Abziehvorrichtung (11) für den erstarrten Hohlkörper (6) zugeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abziehvorrichtung aus in einem ggfs. rotierenden Käfig gelagerten Schrägrollen besteht.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dorn (8) rotationsfest gehalten und mit einer den Dorn im Abstand umgebenden Düsenring versehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenring um den Dorn (8) rotierbar gelagert ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dorn (8) und/oder der Düsenring in einem eine oszillierende Drehbewegung um die Längsachse des Dorns (8) erzeugenden Antrieb verbunden sind.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dorn senkrecht angeordnet ist.

Zeichnung