DE48506C - Einrichtung zum Härten von Geschützröhren - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Apparat zum Härten von Geschützröhren, um der Innenfläche der letzteren eine bedeutende Härte zu geben, während die die Seele umgebende Metallmasse eine grofse Zähigkeit erlangt.

Nach dem vorliegenden Härtungsverfahren wird der Geschützlauf zunächst bis zu einer geeigneten Temperatur erhitzt und dann an seiner inneren Fläche ganz plötzlich der Einwirkung von unter Druck eingebrachtem OeI oder einem anderen Kühlmittel ausgesetzt. Bei vorliegender Erfindung findet ferner ein Härtungsverfahren Anwendung, wobei die Oxydation der die Bohrung umgebenden Aufsenschicht der inneren Fläche des Geschützlaufes dadurch verhindert wird, dafs man einen Strom von Kohlenwasserstoffdämpfen durch den Lauf streichen läfst, während der letztere von aufsen her der Hitze in einem Ofen ausgesetzt ist.

Die Ausfühnkngsweise vorliegender Erfindung ergiebt sich aus der nachfolgenden, . auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung, in welch letzterer Fig. 1 ein senkrechter Schnitt \ durch die Mitte eines in Gemäfsheit dieser !Erfindung eingerichteten Ofens ist, worin auch lein im Ofen aufgehängtes Geschütz in der Lage gezeigt ist, in welcher dessen Zähehärtung nach vorliegendem Verfahren erfolgt. \Fig. 2 ist eine Vorderansicht dieses Ofens, Figi 3 ein senkrechter Schnitt in. vergrößertem Mafsstabe durch die Mitte desselben nach x-x, Fig. 1, Fig. 4 ein waagrechter Schnitt nachy-y, Fig.. 3, wobei das nachstehend noch beschriebene Drehwerk in punktirten Linien angedeutet ist, Fig. .5 ein Schnitt nach χ'-λ:¹ der Fig. 3, v^obei sich aber einige der Theile in der Seitenansicht zeigen. Fig. 6 ist ein senkrechter Schnitt durch die Mitte eines nach vorliegender Erfindung eingerichteten Sammelbehälters, Fig. 7 ein waagrechter Schnitt nach y^x-y^x-, Fig. 6, Fig. 8 ein senkrechter' Schnitt einer nachstehend noch beschriebenen Abkühlungs- oder Verdichtungsvorrichtung, und Fig. 9 ein waagrechter Schnitt nach y^-jr². der Fig. 8. . ■ ' -

^4 ist der in einzelnen Abtheilungen A¹, welche auf einer metallenen Grundplatte A^x über einander angeordnet sind, hergestellte Ofen, der ein Aufsengehäuse von Eisen oder anderem geeigneten Metalle hat und mit einem Futter aus Ofenziegeln oder anderör feuerbeständiger Masse versehen ist, während Asche oder andere nichtleitende Stoffe den Zwischenraum zwischen Gehäuse und Futter ausfüllen. Um die Höhe des Ofens zu ändern, kann man je nach Bedürfnifs von den Abtheilungen A¹ fortnehmen oder hinzufügen und auf diese Weise den Ofen für die Behandlung von Geschützröhren verschiedener Länge brauchbar machen. Die Abtheilungen A¹ werden durch Bolzen, welche durch die Augen Ĺ gesteckt werden, oder in anderer einfacher Weise an einander befestigt. Jede Abtheilung hat eine die ganze Höhe derselben einnehmende Thür A^s, welche Thüren so angeordnet sind, dafs sie wechselweise sich \ nach anderer Richtung öffnen. Man kann also nach Oeffnen der Thüren den Ofen an seiner einen Seite ganz offen legen, um das Geschützrohr einbringen und herausnehmen zu können. A^ Aⁱ sind die Roststäbe, A^% ist der Aschenfall und A⁶ ein Schutzdeckel, um die weiter unten nocfr beschriebene Vorrichtung vor der nieder-

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fallenden Asche zu schützen. Die Abtheilungen A¹ sind mit Ansätzen A⁷ versehen, welche zwischen Führungen passen, die aus fest an den stehenden Säulen A⁹ angebrachten Winkeleisen ^4⁸ bestehen, von denen eines in geeigneten Zwischenräumen ausgespart ist, um die Anordnung der Abtheilungen A¹ in ihrer gehörigen Lage über einander zu erleichtern.

■ B ist das zu behandelnde Geschützrohr, das in senkrechter Lage mit seinem Verschlufsende nach unten im Ofen so aufgehängt oder gehalten wird, dafs es während seiner. Erwärmung gedreht werden kann. Bei der gezeichneten Anordnung wird das Rohr an seinem oberen Ende von einer Laufwinde· und an seinem unteren Ende durch ein Kugellager, wie im Folgenden beschrieben, gehalten. Das Laufende wird in die Büchse B¹ eingeschraubt,., welche ihrerseits in das Rohr B² eingeschraubt wird; letzteres ist oben rriit einem Halstheile oder einer Vertiefung versehen, in welche die beiden Theile der Querstange sich einlegen, die durch Bolzen oder anderes so zusammengehalten werden, dafs sie das Rohr B'² tragen und doch gleichzeitig eine Umdrehung desselben in dem Lager Β^Ά zulassen. Letzteres hängt an Ketten B^ an einer zweiten Querstange -B⁵, welche mittelst eines Schäckels B⁶ mit einer Kette verbunden ist, die um die (weiter nicht gezeichnete) Kettentrommel einer gewöhnlichen Laufwinde gewickelt ist, die auf' Schienen B¹ auf den Trägern B⁸ über den Säulen B⁹ läuft. Mittelst dieser Laufwinde kann der Geschützlauf bequem gehalten und in den Ofen eingelassen, sowie aus demselben herausgenommen werden. Die Enden der Lagerstange B^a greifen um eines der Winkeleisen A^s, so dafs sie sich mit dem Laufe nicht drehen kann. Von den Büchsen B¹ ist eine gröfsere Anzahl vorhanden, um Geschützläufe ■verschiedener Gröfse aufhängen zu können.

Um den Lauf zu drehen, während er der Ofenhitze ausgesetzt ist, wird derselbe mit seinem unteren Ende.auf die hohle, stehende, in dem ebenfalls hohlen Drehtische D sitzende Spindel C geschraubt. Diese Drehscheibe D ist mit einem Ansätze D¹ versehen, welcher in der auf den Längsträgern E¹ ruhenden Büchse E sitzt und den Drehzapfen der Drehscheibe bildet; letztere ruht ferner noch mittelst der ringförmig angeordneten Kugeln E². oder Rollen auf der Büchse E und trägt ein Schneckenrad Z)² in Eingriff mit der Schnecke F auf der mittelst Dampfmaschine oder geeigneter anderer Bewegungskraft anzutreibenden Welle F¹. Von den Spindeln C ist eine gröfsere Anzahl vorhanden , um Geschützläufe von verschiedenen Gröfsen aufschrauben zu können. Durch Drehung des Laufes, während derselbe der Ofenhitze ausgesetzt ist, erzielt man eine gleichmäfsige Erwärmung desselben von allen Seiten und verhindert so ein ' »Sichwerfen« oder Krummwerden desselben während des Härtens.

G ist ein Rohr, zum Einführen des Oeles oder anderen Kühlmittels, wie nachfolgend beschrieben. Dieses Rohr tritt durch eine Stopfbüchse G¹ in das untere Ende des Ansatzes D¹ der Drehscheibe D. Ein Rohr H am oberen Ende des Ofens A dient zur Zuleitung yon OeI nach einer noch zu. beschreibenden Kühloder Verdichtungsvorrichtung und tritt durch eine Stopfbüchse H¹ in das obere Ende des Rohres J3². In letzteres ist der Ring H'² auf dem Rohre H eingepafst, so dafs dieses in B'² zuverlässig festgehalten, sich jedoch in der Längsrichtung in demselben und in der Stopfbüchse H¹ verschieben kann, wodurch eine Teleskopverbindung hergestellt ist. Das Rohr H ist aufserdem mit dem Kreuzkopfe H^s versehen, durch welchen die .beiden langen, an dem Lager B³ eingelenkten und mit Muttern H⁵ versehenen Schraubenbolzen H* treten, wodurch das Rohr gehoben" oder gesenkt und in irgend einer gewünschten Stellung festgestellt, werden kann. Das Rohr H ist durch ein Knierohr J mit dem Stutzen K¹ des senkrechten Rohres K verbunden, welches mit der nachbeschriebenen Verdichtungs- oder Kühlvorrichtung in Verbindung steht und mit irgend einer gewünschten Anzahl Stutzen, K¹ in Zwischenräumen versehen ist, welche der Länge der Ofenabtheilungen A¹ entsprechen, so dafs das Rohr J je nach der Länge des zu härtenden Laufes mit dem einen 'oder anderen der Stutzen K¹ verbunden werden kann. ■ Die zur Zeit nicht in Gebrauch befindlichen Rohrstutzen werden durch aufgeschraubte Deckel geschlossen. Durch Heben oder Senken des Rohres H im Rohre B² kann das Rohr J so eingestellt werden, dafs' sein Flantsch genau mit dem des entsprechenden Stutzens K¹ des Rohres K zusammentrifft.

Um die plötzliche und gewaltsame Einführung des Oeles oder Kühlmittels in den Lauf zu bewirken, ist ein Sammelbehälter L, -Fig. 6 -iind^ vorgesehen, der aus Kesselblechen oder geeignetem anderen Material hergestellt ist und auf passenden Trägern L¹ ruht; derselbe ist durch das Rohr G mit der den Geschützlauf im. Ofen A tragenden Drehscheibe D und aufserdem durch ein Einlafsrohr M mit einer Druckpumpe verbunden. Das Rohr G ist mit einem Zweigrohre G² zum Ablassen des Oeles aus dem Behälter L im Bedürfnifsfalle versehen. N ist ein Sicherheitsventil auf dem Einlafsrohre M und soll dazu dienen, zu hohen Druck im Behälter L zu verhindern. Das Ventil hat ■ ein Ueberlaufrohr N¹, welches das OeI in die Kühl- oder Verdichtungsvorrichtung, aus der die Druckpumpe ihren Bedarf entnimmt, zurückführt. O O sind Oelstandszeiger und P ist ein Manometer.

Sn den Fig. 7 und 8 ist Q die Verdichtungsoder Kühlvorrichtung, welche auf Trägern Q¹ ruht und mit zahlreichen engen, in den Rohrplatten Q³ sitzenden Röhren Q² ausgestattet ist. Die Platten Q³ theilen den Kühler in drei Abtheilungen, von denen die beiden äufseren Abtheiluhgen durch die Röhren Q² in Verbindung stehen. Die obere Abtheilung schliefst sich an das zur Rückleitung des Oeles aus dem Geschützlaufe dienende Rohr K an und die untere Abtheilung ist durch das Rohr R -mit. der Saugseite der Druckpumpe verbunden, so dafs ein geschlossener Umlauf durch die Pumpe, den Sammelbehälter, den Geschützlauf und den Kühler Q stattfindet. "Das erhitzte OeI "oder das andere zum Kühlen des Laufes verwendete Mittel' kehrt durch das Rohr K zurück und fliefst nach seinem Eintreten in die obere Abtheilung des Kühlers durch die Röhren Q.² in die untere Abtheilung desselben,- welche der Pumpe als Speisungraum dient. Beim Durchtreten durch die Röhren wird das OeI durch seine Berührung mit den Innenflächen derselben gekühlt, während die Röhren selbst durch sie:, in. der Mittelabtheilung . des Kühlers umströmendes Wasser kühl gehalten werden. Dieses Kühlwasser tritt in den Kühler durch das Einlafsrohr Q⁴ ein · und' fliefst aus demselben durch das Auslafsrohr Q⁵ ab. .

Um eine Oxydation der Innenfläche oder Bohrung des Laufes während der Erwärmung desselben zu verhindern und eine harte Haut oder.Aufsenschicht darauf zu bilden, führt der Erfinder Kohlenwasserstoffgas oder Dampf in den Lauf ein und läfst dasselbe durch diesen während der ganzen Zeit hindurchstreichen, während er im Ofen der Erhitzung ausgesetzt ist. Zu dem Zwecke verwendet Erfinder meistens gewöhnliches Kohlenoxydgas, welches indessen eine noch bessere Wirkung äufsert, wenn es durch Mischung mit Petroleumdampf angereichert worden ist. Behufs Einlassens des Gases oder Dampfes in das Laufinnere ist mit dem ,Oeleinlafsrohre G ein engeres Rohr 5 verbunden, welches mit dem Gasbehälter oder der Hauptleitung verbunden und mit einem entsprechenden Hahn S¹ versehen ist; ferner wird am oberen Ende des Rohres K ein Hahn T angeordnet, um den Austritt des Gases oder Dampfes nach dessen Durchtritt durch den Lauf zu gestatten. Ebenso, sind geeignete Hähne oder Ventile da, wo nöthig, in den Röhren angeordnet, um den Umlauf des Oeles.· oder anderen Kühlmittels herbeizuführen.

Die Zähehärtung eines Geschützlaufes nach dem vorliegenden Verfahren wird mit Hülfe des vorbeschriebenen Apparates wie . folgt bewirkt: Der Behälter L wird mittelst, der Druckpumpe mit OeI und Luft von einer Spannung, von etwa 10 Atmosphären gefüllt, v. obei der Spiegel des Oeles ungefähr in. der in Fig. 6 -.-gezeichneten—Höhe--liegt? Die Verbindung zwischen dem Behälter und dem Geschützlaufe wird durch einen Hahn oder ein Ventil unterbrochen, welches geschlossen gehalten wird, bis der Lauf gehörig erhitzt ist. Letzterer wird in seine gehörige Lage im Ofen gebracht, der Einwirkung der Ofenhitze ausgesetzt und durch das vorerwähnte Schneckengetriebe während der ganzen Zeit der fortschreitenden Erhitzung in Umdrehung versetzt, um eine gleichmäfsige Temperatur der Metallmasse zu erzielen.

Während der Erhitzung des Laufes im Ofen sind die Hähne S T geöffnet, so dafs Kohlenwasserstoffgas durch das Rohr G eintritt und beim Durchströmen des Laufes nach dessen Erhitzung nicht nur die Luft von der Laufoberfläche abhält, sondern die letztere auch härtet, indem ein Theil des Kohlenstoffes sich von dem Wasserstoffe scheidet und mit dem Stahl, verbindet und somit letzteren in einen härteren Stahl umwandelt. Das durch den Lauf geströmte Gas tritt durch den Hahn T aus; die Hähne 5 T werden geschlossen, nachdem der Lauf bis auf die erforderliche Temperatur erhitzt worden ist, worauf, während die Drehung des letzteren beibehalten wird, eine Oeffnung des Einlafshahnes fü^ das OeI erfolgt. Infolge der plötzlichen Ausdehnung der geprefsten Luft im Behälter L wird das OeI aus letzterem ganz plötzlich und mit grofser Gewalt in und durch den Lauf getrieben und fliefst durch letzteren zunächst sehr schnell und später langsamer in dem Mafse, wie der Druck im Behälter L abnimmt, wonach der weitere Durchflufs des Oeles oder anderen Kühlmittels einzig durch die Wirkung der vorerwähnten Druckpumpe aufrecht erhalten wird, die man sofort beim Oeffnen des Einlafshahnes für das OeI in Thätigkeit setzt. Auf diese Weise erzielt man die .rasche Abkühlung des Laufinneren, während die Aufsenseite des Laufes der Hitze ausgesetzt bleibt. Der Durchflufs des Oeles durch den Lauf härtet nicht nur die innere Oberfläche desselben, sondern es hat die Abkühlung der Innenseite vor der Aufsenseite des Laufes auch zur Folge, dafs die äufseren Schichten oder Theile des Laufes auf den inneren Schichten oder Theilen desselben mit grofser Gewalt zusammenschrumpfen und der Metallmasse die Widerstandskraft verleihen, welche sonst durch umgelegte Ringe oder Reifen erstrebt wird, indem die Aufsenseite des Laufes sich in einem Zustande der Spannung, die Innenseite dagegen in einem Zustande starker Compression sich befindet.

Beim Verlassen des Laufes tritt das OeI durch das Rohr K in den Kühler Q, geht dann nach der Pumpe und wird in den Sammelbehälter gepumpt, von dem aus es wieder durch den Lauf fliefst.

Wenn ein Geschütz zum Verschiefsen einer grofsen Anzahl von Stahlgeschossen, wie solche bei den neueren Gewehren gebräuchlich sind, verwendet werden soll, so sollte, damit die Züge nicht zerstört werden, die Bohrung sehr hart sein, die dieselbe umgebende Metallmasse dagegen aus zähem Stahl bestehen. Um dies zu erzielen, bringt Erfinder in marichen Fällen verkohlte Knochen, Knochenmehl, Leder oder Horn in den Lauf und läfst dasselbe während des Erhitzungsprocesses darin, bis es nachher durch das einströmende OeI herausgetrieben wird; mit dem Leder, Knochenmehl u. s. w. können gleichzeitig auch die vorerwähnten Kohlenwasserstoffdämpfe für die Zwecke der Oberflächenhärtung in die Bohrung des Laufes eingeführt werden. — Es liegt auf der Hand, dafs zum plötzlichen Einführen einer bedeutenden Oelmenge in den der Erhitzung ausgesetzten Lauf unter Druck auch andere bei der praktischen Ausübung der Erfindung sich für den Berufstechniker leicht ergebende Mittel angewendet werden können.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Einrichtung zum Härten von Geschützrohren,

   gekennzeichnet durch folgende Anordnungen in Verbindung mit einander:

   a) Der Ofen A mit den die Drehscheibe D, das Schneckenrad -D² mit Schnecke F, das Rohr B² und den an Ketten oder dergleichen aufgehängten Kreuzkopf B³ umfassenden Vorrichtungen, um den Lauf während seiner Erhitzung zu halten und in Drehung zu versetzen, zu dem Zwecke, eine gleichmäfsige Erwärmung desselben herbeizuführen.

   b) Die Abtheilungen A¹ des Ofens A, welche eine über der anderen angeordnet sind und von denen jede mit einer Thür A^s versehen ist, welche von oben nach unten durch die Abtheilung sich erstreckt, so dafs die ganze eine Seite des Ofens geöffnet werden kann, um das Einbringen und Herausnehmen eines Laufes zu ermöglichen.

   c) Die sich an die Drehscheibe D anschliefsenden Rohre G K, um einen Umlauf der Kühlflüssigkeit durch den Lauf während der Umdrehung desselben herbeizuführen.

   d) Der mit dem Ofen A verbundene Sammelbehälter L, welcher zur Aufnahme der Kühlflüssigkeit und von geprefster Luft zum Fortdrücken dieser Flüssigkeit in den Lauf und durch denselben bestimmt ist. . ■

   e) Die Druckpumpe zur Aüfrecliterh'altung des Durchflusses der Kühlflüssigkeit, sowie die Kühl- oder Verdichtungs-Vorrichtung Q..

   f) Die Röhren und Hähne ST am Ofen A, um den Durchtritt von Kohlenwasserstoffgas oder Dampf durch den Lauf zu -ermöglichen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.