DD148024A1 - Verfahren und anlage zur herstellung gratfreier werkstuecke - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung gratfreier Werkstuecke. Unter Einwirkunng eines kurzen Hitzeschocks laeuft in einer druckdichten Kammer ein chemischer Prozesz ab,bei dem Grate, scharfe Ecken und Kanten abgebrannt werden. Das Verfahren wird vorwiegend im Anschlusz an zerspanungstechnische Bearbeitungsverfahren im Maschinenbau angewendet. Das Ziel der Erfindung liegt in einer rationellen und kostenguenstigen Betreibung des Verfahrens. Das erfindungsgemaesze Verfahren arbeitet auf der Grundlage eine oxydierfaehigen Gases mit nichtkonstanten brenntechnischen Eigenschaften. Dieses Gas bzw. Gasgemisch wird mit Luft oder mit einem Gas mit hoeherer Heizleistung in veraenderlicher Weise gemischt und ueber Einrichtung auf die erforderlichen brenntechnischen Werte geregelt. Dazu wird eine erfindungsgemaesze Anlage beschrieben.

Description

Hans Uwe Kästner

Titel der Erfindung

Verfahren und Anlage zur Herstellung gratfreier Werkstücke

Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung bezieht, sich auf ein Verfahren zur Herstellung gratfreier Werkstücke, bei dem ein Werkstück einem kurzen Hitzeschock ausgesetzt wird und dabei Grate, Scharfe Ecken und Kanten

1.0 abgebrannt werden.

Das Verfahren wird vorwiegend im Anschluß an zerspanungstechnische Bearbeitungsverfahren an Werkstücken aus allen im Maschinenbau üblichen Werkstoffen wie z.B. Stahl, Guß sowie Legierungen, Buntmetalle und Kunststoffen angewendet.

Charakteristik der^ bekannten technischen Lösungen Ein Verfahren zur Herstellung gratfreier Werkstücke auf thermisch-chemischer Grundlage ist grundsätzlich mit der US-PS 3.475.229 bekanntgeworden»

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Dieses Verfahren dient der Entfernung überflüssiger Vorsprünge dünnen Querschnitts, wie scharfe Kanten und Grate von Werkstücken und Fertigungsgegenständen eines wesentlich dikkeren Querschnitts,,

Das zu behandelnde Werkstück wird zunächst in eine druckdicht abgeschlossene Kammer-gelagert. In diese Kammer wird ein komprimiertes Gasgemisch, eingeleitet und elektrisch gezündet. Dabei entsteht ein Hitzeschock, dessen Temperatur ausreicht, die überflüssigen Vorsprünge ohne Beeinträchtigung des Werkstückes zu entfernen

Die kurzfristig herrschenden Temperatur- und Druckwerte werden von der Art des Materials des Werkstückes bestimmt.

Als Gasgemisch kommen gemäß der vorgenannten US-PS 3.475.229-Wasserstoff, Naturgas und niedere Alkane, Alkene und Alkine mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in Verbindung mit einem Oxydationsmittel wie z.B_o reiner bzw. mit Luft verdünnter Sauerstoff, Luft, Halogene usw. zur Anwendung

Eine entsprechende Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens besteht im Groben aus einem Gasdosiersystem, bestehend aus zwei Dosierzylindern zur Abmessung der erforderlichen Volumenmenge der beiden Gase, dem Mischblock und einer stabilen und verschließbaren Druckkammer.

In der praktischen Anwendung dieses Verfahrens werden als oxydierbares Gas Wasserstoff, Methan oder Erdgas und als Oxydationsmittel Sauerstoff bevorzugt.

Alle diese oxydierbaren Gase bzw» Gasgemische

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haben gemeinsam, daß sie zwar unterschiedliche aber jederzeit' konstante brenntechnische Eigenschaften besitzen.

Daraus ergeben sich jedoch bei der Beschaffung und Bereitstellung einige Probleme. Wasserstoff, Methan und Erdgas sind in der Anschaffung relativ teuer· Außerdem können Wasserstoff und Methan nur in abgefülltem Zustand bereitgestellt werden, was einen erheblichen Aufwand für den Transport und die Lagerung erforderlich macht.

Die Verwendung von Erdgas scheitert überall dort, wo kein Anschluß an eine Ferngasleitung möglich ist,*

' ZJeI₁ der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung gratfreier Werkstücke zu entwickeln, das in ihrer Betreibung rationell und kostengünstig ist.

Darlegung des. Wes.ens der, Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, für ein Verfahren zur Herstellung gratfreier Werkstücke ein geeignetes oxydierfähiges Gas bzw₀ Gasgemisch zu entwickeln. .^ ·

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als oxydierfähiges Gas bzw₀ Gasgemisch ein Gasgemisch mit nichtkonstanten brenntechnischen Eigenschaften verwendet, welches in veränderlicher .Weise mit Luft oder einem Gas höherer Heizleistung gemischt und auf die erforderlichen brenntechnischen Werte geregelt wird.

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Die Erfindung bezieht sich vorwiegend auf die Verwendung von Stadtgas» Es können jedoch auch alle anderen z. B. in der Industrie anfallenden Mischgase zur Anwendung kommen. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erfindungsgemäß eine Anlage vorgeschlagen, die einen Misch- und Regelbereich zur Aufbereitung des oxydierbaren Gasgemisches zu einem Gasgemisch mit konstarrten brenntechnischen Eigenschaften, einen Verdichter sowie einen Gasdruckvorratsbehälter aufweist. Die Regelstrecke beinhaltet zwei Meßstellen, bei denen das VolumenverhäXtnis geprüft und bei Bedarf über einen Gemischregler und eine Stelleinrichtung' die Volumenmenge der Luft reguliert •wird. Eine'weitere Meßstelle dient der Messung der Brennkegellänge und wirkt über einen Regler, dem Gemischregler und der Stelleinrichtung ebenfalls auf die Regulierung der Volumenmenge der Luft. An einer weiteren Meßstelle wird die Heizleistung gemessen und über einen Regler und eine Stelleinrichtung durch eine Druckveränderung in der Leistung korrigiert«

Der entscheidende Vorteil dieser Erfindung ist darin zu sehen, daß derartige Anlagen, die vorwiegend im Maschinenbau zum Entgraten von spanungsbearbeiteten Werkstücken angewendet werden, mit einem billigen Gasgemisch betrieben werden können, das wie im Falle von Stadtgas überall zur Verfügung steht ο Der höhere Aufwand der Anlage ist dabei relativ gering.

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Ausfuhrüngsbeispiel

Pig. 1: Schemadarstellung der erfindungsgemäßen Anlage

Das Verfahren zur Herstellung gratfreier Werkstücke arbeitet auf der Grundlage eines unter Wärmeeinfluß stehenden chemischen Prozesses,, Dazu wird das zu behandelnde Werkstück 1 innerhalb einer stabilen und verschließbaren Druckkammer 2 von einem Gasgemisch, bestehend aus einem oxydierfähigen Gas und einem Oxydationsmittel, umspült.

. Nach einer elektrischen Zündung des Gasgemisches läuft folgende chemische Reaktion ab:

Bestandteile des oxydierfähigen Gases und Teile des Sauerstoffs vereinen sich. Dabei wird in einem Temperaturbereich von ca 3000⁰C bei entsprechender Kompression Wärme frei, die sämtliche Oberflächen in der Druckkammer beaufschlagt. Die Oberflächen mit geringer Masse wie z.B. Grate werden überhitzt und bilden mit den restlichen Teilen Sauerstoff ein bestimmtes Metalloxyd

Auf Grund der kurzzeitigen Hitzeeinwirkung treten am Werkstück 1 keine Veränderungen eine Als oxydierfähiges Gas kann nur ein Gas- bzw₀ Gasgemisch mit konstanten brenntechnischen Eigenschaften verwendet werden. Stadtgas z.B. besitzt derartige Eigenschaften nicht. In Abhängigkeit von dem Gasherstellungsverfahren besteht Stadtgas aus niederen und höher molekularen Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff und inerten Gasen mit unterschiedlichen und sich verändernden Anteilen.

Zur Aufbereitung des Stadtgases zu einem Gas-

gemisch mit konstanten brenntechnischen Eigenschaften wird Stadtgas mit luft oder einem Gas mit höherer Heizleistung in einem bestimmten Volumenverhältnis gemischt und über Regel- und Stelleinrichtungen auf die erforderlichen brenntechnischen Werte geregelt. Eine erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Pig. 1 sinnbildlich dargestellte Danach besteht die Anlage aus dem Misch- und Regelbereich, einem Verdichter 3» einem Gasdruckvorratsbehälter 4 und aus einem Dosier-. und Einspeisesystem 5 und der stabilen und verschließbaren Druckkammer 2.

Eingangs des Misch- und Regelbereiches münden _ zwei Zuleitungen 7, 8 (Stadtgas und Luft) an einer Mischstelle 9 in eine gemeinsame Leitung 10. Vor der Mischstelle 9 sind je eine Meßstelle 11 j 12 angeordnet, die über einen Gemischregler 13 und eine Stelleinrichtung 14 mit einem in der Luftleitung 7 befindlichen Stellort 15 in Wirkverbindung stehen. Der Mischstelle 9 nachgeordnet befindet sich eine Meßstelle 16, die über eine Brennkegelmeßeinrichtung 17, einem Regler 18, dem Gemischregler 13 und der Stelleinrichtung 14 ebenfalls mit dem Stellort 15 Verbindung hat«, Den Abschluß des Misch- und Regelbereiches bildet eine Meßstelle 19, die über eine Heizleistungsmeßeinrichtung 20, einem Regler 21 und einer Stelleinrichtung 22 auf einen Stellort 23 wirkt

Die Punktion der Anlage ist folgendermaßen:

Das oxydationsfähige Gas bzw. Gasgemisch wird über eine Meßstelle 12 dem Misch- und Regel-

bereich, zugeführt. Luft oder Gas mit höherer Heizleistung wird über die Meßstelle 11 eingespeist.

Vom Sollwert abweichende VoIumenanteile werden vom Gemischregler 13 über die Stelleinrichtung 14 am Stellort 15 korrigiert. Von der Meßstelle 16 wird das mit Luft gemischte Stadtgas einer Brennkegelmeßeinrichtung 17 zugeführt ο Abweichungen von der Sollbrennkegellänge werden über den Regler 18, dem Gemischregler 13 und die Stelleinrichtung 14 durch Volumenveränderung der Luft am Stellort 15 ausgeglichen. Die durch die Regelung der Brennkegelhöhe eingetretende Änderung der Warmeleistung des Gasgemisches wird mittels einer nachgeschalteten Heizleistungsregelung kompensiert.

Dazu wird das bisher aufbereitete Gasgemisch, von der Meßstelle 19 einer Heizleistungsmeßeinrichtung 20 zugeführt. Durch den nachgeschalteten Regler 21, die Stelleinrichtung 22 werden Abweichungen von der Sollwärmeleistung durch Druckerhöhung in der Leitung 10 am Stellort korrigiert.

Anschließend wird das auf definierte brenntechnische Eigenschaften aufbereitete Gas bzw. Gasgemisch in einem Verdichter 3 auf den erforderlichen Nenndruck komprimiert und in einem Gasdruckbehälter 4 bevorratet. Von dort wird das aufbereitete, oxydationsfähige Gas bzw. Gasgemisch in einer Leitung 24 und reiner Sauerstoff in einer Leitung 25 dem Dosier- und Einspeisesystem 5 und über das Mischsystem 6 der druckdicht abgeschlossenen Kammer 2 der Entgratevorrichtung 26 zugeführt. In der Druckkammer 2, in der sich das Werkstück 1 befindet, wird das

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Gasgemisch elektrisch gezündete Dem- Werkstoff des zu entgratenden Werkstückes entsprechend werden durch das Dosier- und Einspeisesystem unterschiedliche Mischungsverhältnisse von oxydierbaren Gasgemisch und Sauerstoff sowie unterschiedliche Drücke in der Kammer realisiert.

Bekannt sind Mischungsverhältnisse von 7:6 und 1:1 und Drücke von 5-35 bar_o

Claims (1)

1. -3- 21

   Pat ent ans ρ rüche

   1· Verfahren zur Herstellung gratfreier Werkstücke, wobei ein oxydierfähiges Gas bzw_o Gasgemisch mit einem geeigneten Oxydationsmittel in einem bestimmten Verhältnis gemischt, komprimiert und in einer stabilen und verschließbaren Druckkammer gezündet wird,

   dadurch gekennzeichnet, daß als oxydierfähiges Gas bzw» Gasgemisch ein Gasgemisch mit nichtkonstanten brenntechnischen Eigenschaften verwendet wird, welches in veränderlicher. Weise mit Luft oder einem Gas mit höherer Heizleistung gemischt und über Einrichtungen auf die erforderlichen brenntechnischen Werte geregelt wird.

   2ο Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 bestehend aus einem Dosier- und Einspeisesystem für das oxydierfähige Gas- bzw. Gasgemisch und das Oxydationsmittel und einer stabilen und verschließbaren Druckkammer,

   d a d u r c h g e k e η η ζ e J₁ c h η e t, daß in einem Misch- und Regelbereich Meßstellen (11} 12) angeordnet sind, die zum Zwecke der Regulierung der Volumenmenge der Luft in Wirkverbindung mit einem Gemischregler (13) und einer Stelleinrichtung (14) stehen, zum anderen an einer Meßstelle (16) eine Einrichtung (17) zur Messung der Brennkegellänge vorgesehen ist, die zum Zwecke der Regulierung der Volumenmenge der Luft in Wirkverbindung mit einem Regler (18), dem Gemischregler (13) und der Stelleinrichtung (14)

   stehen, desweiteren an einer Mößstelle (19) eine Einrichtung .(20) zur Messung der Heizleistung vorhanden ist, die zum Zwecke der
   Druckveränderung in der Leitung (10) in
   .Wirkverbindung mit einem Regier (21) und ei· ner Stelleinrichtung (22) stehen und dem
   Misch- und Regelbereich nach-folgend ein Verdichter (3) und ein Gasdrückvorratsbehälter (4) zugeordnet ist«.

   Hierzu / Seite . Zeichnung.