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  • 法律状态
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    • 专利摘要:
    Ein bekanntes Verfahren zum Innenstrahlen von Rohren verwendet eine oder mehrere Strahldüsen, die mit Druckluft und Strahlmittel beaufschlagt und von außen in das Rohr hineinbewegt werden. Der Energiebedarf ist dabei hoch und das Strahlergebnis ist nicht immer gleichmäßig. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß das Strahlmittel in Form eines durch eine Schleuderrad-Strahlvorrichtung (2) erzeugten Strahlmittelstrahls (20) von außerhalb des Rohres (1) her unter einem vorgebbaren Winkel alpha zur Längsmittelachse (10) des Rohres (1) in dieses eingestrahlt wird. DOLLAR A Mit dem neuen Verfahren werden eine erhebliche Energieeinsparung und gleichmäßige und zuverlässig reproduzierbare Strahlergebnisse erreicht.
    公开号:DE102004020946A1
    申请号:DE200410020946
    申请日:2004-04-28
    公开日:2005-11-24
    发明作者:Horst-Dieter Schlick
    申请人:Horst-Dieter Schlick；
    IPC主号:B24C1-10
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Innenstrahlen von Rohren, insbesondereTorsionsrohren, im axial äußeren Endbereichdes Rohrinneren zur Erzeugung einer Oberflächenvergütung in diesem Bereich derinneren Oberfläche,wobei ein Strahlmittel auf die Oberfläche des Rohrinneren gestrahltwird.
    [0002] Einaus der einschlägigenPraxis bekanntes Verfahren der eingangs genannten Art verwendet eineoder mehrere Strahldüsen,die mit Druckluft und Strahlmittel beaufschlagt werden. Die Düse oderDüsen werdenvon außenin das Rohr hineinbewegt, um die zu strahlenden Bereiche der innerenOberfläche desRohres mit dem Strahlmittel zu beaufschlagen. Strahldüsen habenden Vorteil, daß sierelativ klein sind und deshalb auch in Rohre eingeführt werden können, dieeinen relativ kleinen Durchmesser haben, der das Einführen eineranderen Strahlvorrichtung nicht gestattet. Nachteilig ist aber beidem bekannten Verfahren, daß eseinen sehr hohen Energieverbrauch aufweist, also insgesamt einerelativ geringe Wirtschaftlichkeit besitzt. Außerdem ist das erzielbare Ergebnisdes Strahlens nicht immer gleichmäßig und zuverlässig reproduzierbar,weil insbesondere Druckschwankungen der Druckluft Für die vorliegendeErfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, ein Verfahren der eingangsArt zu schaffen, das die dargelegten Nachteile vermeidet und mitden bei einem geringeren Energieverbrauch ein gleichmäßiges undreproduzierbares Strahlergebnis erreicht wird, auch wenn eine großen Anzahlvon Rohren gestrahlt wird.
    [0003] DieLösungdieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangsgenannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Strahlmittelin Form eines durch eine Schleuderrad-Strahlvorrichtung erzeugtenStrahlmittelstrahls von außerhalbdes Rohres her unter einem vorgebbaren Winkel α zur Längsmittelachse des Rohres in dieseseingestrahlt wird.
    [0004] Mitdem erfindungsgemäßen Verfahrenwird zunächsteine erhebliche Energieeinsparung erreicht, weil dieses Verfahrenzur Erzielung einer gleichen Strahlleistung im Vergleich mit demaus dem Stand der Technik bekannten Strahlverfahren mit Strahldüsen nuretwa 1/10 bis 1/20 des Energieaufwandes erfordert. Damit ist daserfindungsgemäße Verfahrenim Vergleich zum bekannten Stand der Technik wesentlich wirtschaftlicher.Ein zweiter wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehtdarin, daß eszu gleichmäßigen undzuverlässigreproduzierbaren Strahlergebnissen führt, weil bei dem erfindungsgemäßen Verfahrenweder Druckluftschwankungen noch ein Düsenverschleiß auftretenkönnen.Damit wird eine gleichbleibende Qualität auch beim Strahlen einergroßenZahl von Rohren gewährleistet,was ein weiterer Beitrag zur einen hohen Wirtschaftlichkeit ist.Aufwendige Kontrollen des Strahlergebnisses an den gestrahlten Rohrenkönnenzumindest erheblich reduziert werden. Dabei hat sich auch für die Fachwelt überraschendgezeigt, daß eine ausreichende "Wirktiefe" in das hohle Inneredes Rohres hinein erreicht wird, obwohl der Strahlmittelstrahl vonaußerhalbdes Rohres in dessen hohles Innere eingestrahlt wird. Die erreichbare "Wirktiefe" in axialer Richtungdes Rohres in dieses hinein hängt dabeivom Winkel α desStrahlmittelstrahls zur Längsmittelachsedes Rohres sowie vom lichten Innendurchmesser des zu strahlendenRohres ab. Für vielepraktische Anwendungsfälle,beispielsweise bei den oben erwähntenTorsionsrohren, muß lediglich derenaxial äußerer Endbereichzur Oberflächenvergütung gestrahltwerden. Dieser zu strahlende Endbereich ist mit dem vom außen in dasInnere des Rohres eingeleiteten Strahlmittelstrahl mit vollkommenausreichender Wirkung zu erreichen.
    [0005] Zwarsind Schleuderrad-Strahlvorrichtungen aus dem Stand der Technikseit langem bekannt, jedoch werden bisher derartige Schleuderrade-Strahlvorrichtungenentweder zur Bearbeitung der äußeren Oberflächen vonWerkstückenoder zur Bearbeitung der inneren Oberfläche von so großen Werkstücken verwendet,daß diekomplette Schleuderrad-Strahlvorrichtungin das Innere des hohlen Werkstücks paßt. Beiden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zustrahlenden Rohren geht es um solche Rohre, deren lichter Innendurchmesserfür dieAufnahme einer Schleuderrad-Strahlvorrichtungzu klein ist.
    [0006] Inweiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen,daß dasRohr und der Strahlmittelstrahl während des Strahlens relativ zueinanderbewegt werden. Durch die Bewegung von Rohr und Strahlmittelstrahlrelativ zueinander wird die Möglichkeitgeschaffen, den Strahlmittelstrahl auf unterschiedliche Flächenbereicheder inneren Oberflächedes zu strahlenden Rohres auftreffen zu lassen oder den Strahlmittelstrahlunter unterschiedlichen Auftreffwinkeln auf die innere Oberfläche deszu strahlenden Rohrbereichs zu richten.
    [0007] DieBewegung von Rohr und Strahlmittelstrahl relativ zueinander kannz. B. mindestens eine lineare Bewegung sein, wobei die lineare Bewegung vorzugsweisequer zur und/oder in Richtung der Längsmittelachse des Rohres verläuft.
    [0008] Alternativoder zusätzlichkann die Bewegung von Rohr und Strahlmittelstrahl relativ zueinandereine rotierende Bewegung sein.
    [0009] Bevorzugtwird dabei das Rohr um seine Längsmittelachseum einen Winkel von bis zu 360° gedreht.Hiermit wird erreicht, daß dasRohr überden gesamten Umfang seiner inneren Oberfläche mit dem Strahlmittel beaufschlagtwerden kann, wenn eine in Umfangsrichtung vollständige Strahlung gewünscht ist.Wenn in Umfangsrichtung kleinere Bereiche gestrahlt werden sollen,wird der Winkel entsprechend verkleinert.
    [0010] Weiterhinbesteht im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Möglichkeit,daß der Winkel α, unter demder Strahlmittelstrahl in das Rohr eingestrahlt wird, während desStrahlens verändert wird.Durch Veränderungdieses Winkels α wirdeinerseits der Auftreffwinkel, unter dem das Strahlmittel auf dieinnere Oberflächedes Rohres trifft, verändert.Außerdemwird so die "Wirktiefe" in das hohle Inneredes Rohres hinein verändert,da bei einem flacheren Winkel, also einem kleineren Winkel α, die Partikeldes Strahlmittels weiter in das Rohrinnere gelangen, bevor sie aufdie innere Oberflächedes Rohres treffen.
    [0011] Eineweitere Maßnahmezur Optimierung des Strahlvorganges besteht darin, daß in Anpassungan den Durchmesser und/oder den Formverlauf der zu strahlenden innerenOberflächedes Rohrendbereichs der Durchmesser und/oder der Öffnungswinkeldes Strahlmittelstrahl vor dem Strahlen passend eingestellt und/oderwährenddes Strahlens gezielt verändertwird.
    [0012] Einebevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß das Strahlmittelim Strahlmittelstrahl mit einer solchen Geschwindigkeit und untereinem solchen Winkel α in dasRohr eingestrahlt wird, daß dieeinzelnen Partikel des Strahlmittelstrahls durch Abprallen von derinneren Oberflächedes Rohres diese innere Oberfläche jeweilsmehrfach mit einer zur Erzeugung der gewünschten Oberflächenvergütung ausreichenden Aufprallenergietreffen. In dieser Ausführungdes Verfahrens wird die Energie, die jedem Partikel des Strahlmittelsvon der Schleuderrad-Strahlvorrichtung mitgegeben wird, für mehrere "Zusammenstöße" zwischen dem Strahlmittelpartikelund der inneren Oberflächedes zu strahlenden Bereiches des Rohres genutzt. Auf diese Weisewird die gewünschte Strahlwirkungan der inneren Oberflächedes Rohres mit kürzererStrahlzeit erreicht und es wird eine größere "Wirktiefe" in das hohle Innere des Rohres hineinerzielt. Gleichzeitig wird hiermit vermieden, daß das Strahlmittel unter einemungünstigflachen Winkel auf die innere Oberfläche des zu strahlenden Bereichsdes Rohres trifft. Vielmehr kann der Strahlmittelstrahl unter einemrelativ steilen Winkel auf die innere Oberfläche des Rohres gerichtet werden,wobei die gewünschte,ausreichend großen "Wirktiefe" in axialer Richtungdes Rohres in dessen Inneres hinein durch das mehrfache Abprallenoder "Reflektieren" der Partikel desStrahlmittels erreicht wird.
    [0013] Umdas eingesetzte Strahlmittel möglichst einfachwiedergewinnen zu können,ist weiter vorgesehen daß dasan dem einen Rohrendbereich in das Rohr eingestrahlte Strahlmittelnach Abgabe seiner Bewegungsenergie an die innere Oberfläche des Rohresan dem entgegengesetzten Rohrendbereich abgesaugt wird. Das abgesaugteStrahlmittel kann, wie dies an sich bekannt ist, der Schleuderrad-Strahlvorrichtungwieder zugeführtwerden, wobei gegebenenfalls eine Reinigung des Strahlmittels vordem Rückführen zurStrahlvorrichtung erfolgt.
    [0014] Ineiner technisch einfacheren Alternative ist vorgesehen, daß das Rohrbeim Strahlen so ausgerichtet wird, daß das an dem einen Rohrendbereichin das Rohr eingestrahlte Strahlmittel nach Abgabe seiner Bewegungsenergiean die innere Oberflächedes Rohres mittels Schwerkraftwirkung zu dem entgegengesetzten Rohrendbereichrutscht oder fälltund dort das Rohrinnere verläßt. Dasaus dem Rohr austretende Strahlmittel kann beispielsweise in einem Sammelbehälter odereinem Sammeltrichter aufgefangen werden, von wo aus es dann chargenweise oderstetig der Strahlvorrichtung wieder zugeführt werden kann.
    [0015] Für solcheAnwendungsfälledes Verfahrens, bei denen beide Endbereiche des Rohres gestrahlt werdensollen, ist bevorzugt vorgesehen, daß das Rohr horizontal ausgerichtetwird, daß dereine Endbereiche und der andere Endbereich des Rohrinneren gleichzeitiggestrahlt werden und daß dasvon den beiden Seiten her in das Rohr eingestrahlte Strahlmittelnach Abgabe seiner Bewegungsenergie an die innere Oberfläche desRohres währenddes Strahlens im axial mittleren Bereich des Rohrinneren gesammeltund nach dem Strahlen aus dem Rohrinneren ausgeschüttet oderabgesaugt wird. Durch dieses gleichzeitige Strahlen bei der Endbereichedes Rohres wird eine besonders hohe Wirtschaftlichkeit bei der Bearbeitungerreicht. Das hohle Innere des Rohres dient dabei als vorübergehenderSammelbereich fürdas eingestrahlte Strahlmittel. Falls die Menge des eingesetztenStrahlmittels größer istals die Aufnahmefähigkeitdes hohlen Inneren des Rohres, kann zweckmäßig der Strahlvorgang kurzunterbrochen werden, um das Strahlmittel aus dem Rohr zu entfernen;danach kann das gleichzeitige Strahlen der beiden Rohrendbereichefortgeführtwerden.
    [0016] ZurErzielung der gewünschtenOberflächenvergütung istbevorzugt das Strahlen ein Kugelstrahlen und als Strahlmittel werdenvorzugsweise Kugel aus einem harten metallischen oder mineralischen Material,vorzugsweise aus Stahl oder Glas, verwendet.
    [0017] Imfolgenden wird das Verfahren anhand einer Zeichnung beispielhafterläutert.Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Rohr und eine dieses strahlendeStrahlvorrichtung.
    [0018] Rechtsin der Zeichnungsfigur ist der linke Endbereich 11 einesRohres 1 in Seitenansicht, teils in aufgebrochener Darstellungsichtbar. Bei dem hier gezeigten Rohr 1 handelt es sichum ein Torsionsrohr, das beispielsweise als federnde Achse bei einemKraftfahrzeug eingesetzt wird.
    [0019] ZurOberflächenvergütung derinneren Oberfläche 12 imhohlen Inneren 13 des Endbereichs 11 des Rohres 1 wirddiese innere Oberfläche 12 miteinem Strahlmittelstrahl 20 gestrahlt.
    [0020] DerStrahlmittelstrahl 20 wird von einer Strahlvorrichtung 2,die als Schleuderrad-Strahlvorrichtung ausgeführt ist, erzeugt. Dabei wird,wie die Zeichnung veranschaulicht, der Strahlmittelstrahl 20 vonaußerhalbdes Rohres 1 her durch dessen nach links weisende offeneStirnseite in den Endbereich 11 des hohlen Inneren 13 eingestrahlt.Wie im oberen, aufgebrochen dargestellten Bereich des Rohres 1 erkennbarist, treffen die Strahlmittelpartikel des Strahlmittelstrahls 20 aufdie inneren Oberfläche 12 des Endbereichs 11 desRohres 1 auf und sorgen dort mittels ihres Aufprallensfür diegewünschteOberflächenvergütung. Wiedurch gestrichelt dargestellte Bewegungspfeile dargestellt ist,prallen die Strahlmittelpartikel an der inneren Oberfläche 12 abund setzen nach Abgabe eines Teils ihrer Bewegungsenergie ihre Bewegungin Richtung zum Inneren des Rohres 1, das heißt in Zeichnungnach rechts, fort. Dabei treffen die Strahlmittelpartikel an einertiefer im Inneren des Rohres 1 liegenden Stelle erneutauf die innere Oberfläche 12 undsorgen dort ebenfalls, wenn auch mit etwas verringerter Bewegungsenergie,für diegewünschtenOberflächenvergütung, bisdie Energie der Strahlmittelpartikel verbraucht ist.
    [0021] Wiedie Zeichnungsfigur weiter verdeutlicht, tritt der Strahlmittelstrahl 20 untereinen Winkel α zur Längsmittelachse 10 desRohres 1 in dessen hohles Innere 13 ein. Je nachBedarf kann der Winkel α für den Strahlvorgangauf einen festen günstigenWert gesetzt werden; alternativ besteht auch die Möglichkeit,den Winkel α während einesStrahlvorganges zu verändern,indem die Ausrichtung der Längsmittelachse 10 desRohres 1 relativ zum Strahlmittelstrahl 20 verändert wird.
    [0022] Dasin das hohle Innere 13 des Rohres 1 eingestrahlteStrahlmittel kann an dem in der Zeichnung nicht sichtbaren, entgegengesetztenRohrende abgesaugt und der Strahleinrichtung 2 wieder zugeführt werden.
    [0023] Nebeneiner Veränderungdes Winkels α können dasRohr 1 und der Strahlmittelstrahl 20 bzw. dieStrahlvorrichtung 2 in weiteren Richtungen relativ zueinanderbewegt werden, beispielsweise in linearer Richtung parallel odersenkrecht zur Längsmittelachse 10 desRohres 1 oder auch im Sinne einer Drehbewegung des Rohres 1 umseine Längsmittelachse 10.In der Praxis ist die Strahlvorrichtung 2 zweckmäßig lagefestangeordnet, währenddas Rohr 1 mit Hilfe einer hier nicht dargestellten Halterungin der gewünschtenWeise relativ zum Strahlmittelstrahl 20 bewegt und transportiertwird.
    [0024] ZurVermeidung eines unkontrollierten Austritts von Strahlmittelpartikelnin die Umgebung ist zweckmäßig dieAnordnung aus Rohr 1 und Strahlvorrichtung 2 gekapseltuntergebracht, wie dies von Strahlvorrichtungen an sich bekanntist und deshalb in der Zeichnung nicht eigens dargestellt ist.
    [0025] DieZeichnungsfigur macht anschaulich deutlich, daß, obwohl die Strahlvorrichtung 2 deutlich größer alsder lichte Innendurchmesser des Rohres 1 ist, mit dieserStrahlvorrichtung 2 und dem vorstehend beschriebenen Strahlverfahrendie innere Oberfläche 12 desEndbereichs 11 des Rohres 1 über einen ausreichend großen axialenLängenbereichwirksam gestrahlt werden kann
    权利要求:
    Claims (12)
    [1] Verfahren zum Innenstrahlen von Rohren (1), insbesondereTorsionsrohren, im axial äußeren Endbereich(11) des Rohrinneren (13) zur Erzeugung einerOberflächenvergütung indiesem Bereich der inneren Oberfläche (12), wobei einStrahlmittel auf die Oberfläche(12) des Rohrinneren (13) gestrahlt wird, dadurchgekennzeichnet, daß dasStrahlmittel in Form eines durch eine Schleuderrad-Strahlvorrichtung(2) erzeugten Strahlmittelstrahls (20) von außerhalbdes Rohres (1) her unter einem vorgebbaren Winkel α zur Längsmittelachse(10) des Rohres (1) in dieses eingestrahlt wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dasRohr (1) und der Strahlmittelstrahl (20) während desStrahlens relativ zueinander bewegt werden.
    [3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß dieBewegung von Rohr (1) und Strahlmittelstrahl (20)relativ zueinander mindestens eine lineare Bewegung ist.
    [4] Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,daß dieBewegung von Rohr (1) und Strahl-
    [5] Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß dasRohr (1) um seine Längsmittelachse(10) um einen Winkel von bis zu 360° gedreht wird.
    [6] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß derWinkel α,unter dem der Strahlmittelstrahl (20) in das Rohr (1)eingestrahlt wird, währenddes Strahlens verändertwird.
    [7] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß inAnpassung an den Durchmesser und/oder den Formverlauf der zu strahlendeninneren Oberfläche(12) des Rohrendbereichs (11) der Durchmesserund/oder der Öffnungswinkeldes Strahlmittelstrahl (20) vor dem Strahlen passend eingestelltund/oder währenddes Strahlens gezielt verändertwird.
    [8] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß das Strahlmittelim Strahlmittelstrahl (20) mit einer solchen Geschwindigkeitund unter einem solchen Winkel α indas Rohr (1) eingestrahlt wird, daß die einzelnen Partikel desStrahlmittelstrahls (20) durch Abprallen von der innerenOberfläche(12) des Rohres (1) diese innere Oberfläche (12)jeweils mehrfach mit einer zur Erzeugung der gewünschten Oberflächenvergütung ausreichendenAufprallenergie treffen.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,daß dasan dem einen Rohrendbereich (11) in das Rohr (1)eingestrahlte Strahlmittel nach Abgabe seiner Bewegungsenergie andie innere Ober fläche(12) des Rohrs (1) an dem entgegengesetzten Rohrendbereichabgesaugt wird.
    [10] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,daß dasRohr (1) beim Strahlen so ausgerichtet wird, daß das andem einen Rohrendbereich (11) in das Rohr (1)eingestrahlte Strahlmittel nach Abgabe seiner Bewegungsenergie andie innere Oberfläche(12) des Rohrs (1) mittels Schwerkraftwirkungzu dem entgegengesetzten Rohrendbereich rutscht oder fällt unddort das Rohrinnere verläßt.
    [11] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,daß dasRohr (1) horizontal ausgerichtet wird, daß der eineEndbereiche (11) und der andere Endbereich des Rohrinneren(13) gleichzeitig gestrahlt werden und daß das vonden beiden Seiten her in das Rohr (1) eingestrahlte Strahlmittel nachAbgabe seiner Bewegungsenergie an die innere Oberfläche (12)des Rohrs (1) währenddes Strahlens im axial mittleren Bereich des Rohrinneren (13) gesammeltund nach dem Strahlen aus dem Rohrinneren (13) ausgeschüttet oderabgesaugt wird.
    [12] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dasStrahlen ein Kugelstrahlen ist und daß als Strahlmittel Kugeln auseinem harten metallischen oder mineralischen Material, vorzugsweiseaus Stahl oder Glas, verwendet werden.
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    法律状态:
    2011-04-14| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2012-09-04| R016| Response to examination communication|
    2014-07-16| R016| Response to examination communication|
    2014-07-28| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2015-07-03| R020| Patent grant now final|
    2020-11-03| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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