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Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von hochelastischen Well-oder Feder- rohren aus dünnwandigen Metallrohren.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung hochelastischer Federrohre durch Bilden von hohen Wellen in dünnwandigen, glatten Röhren aus Kupfer, Tombak, Messing, Eisen u. dgl.
Solche Federrohre, die immer grössere Verwendung für die verschiedensten Zwecke finden, wie z. B. bei Temperaturreglern, Ventilen, Druckreglern, elektrischen Kontaktauslösern, Feuermeldern, Mischventile, Ausgleichskörpern, Messinginstrumenten, Membranen, Stopfbüchsen, kolbenlosen Pumpen usw., wurden bisher durch Einwalzen von Rillen (Wellen) in das glatte Rohr erzeugt, wobei das Material in den meisten Fällen zwischen den verschiedenen Arbeitsgängen oft wiederholt geglüht werden musste, weil es durch das Kaltwalzen an Härte zunimmt, dagegen an Dehnbarkeit verliert.
Bei einigen Verfahren werden die Wellen ausschliesslich nach aussen, bei anderen Verfahren wiederum ausschliesslich nach innen gedrückt. Beim erstgenannten Verfahren wird das Material erheblich auf Dehnung beansprucht, wobei die nach diesem Verfahren erzielbare Wellenhöhe eine bedeutend geringere ist als beim zweiten Verfahren, wo durch Einwärtswalzen der Wellentäler gewissermassen Material verdrängt werden muss, was einer Erhöhung der Wellenberge zugute kommt. Es ist also bei dem zweiten Verfahren eine höhere Wellung möglich bei gleichzeitig geringerer Beanspruchung des Materials.
Die Erfahrung hat nun gelehrt, dass die Beanspruchung solcher Federrohre im Wellental die grösste ist und dass Ermüdungen und Brüche so gut wie ausnahmslos im Wellental erfolgen, es sei denn, dass durch allzu starkes Auswärtswalzen der Wellen das Material auf dem Wellenberg so stark gedehnt und beansprucht wurde, dass dort die Wandung viel dünner wurde und das Material viel härter und dass dann dort trotz geringerer Beanspruchung beim Gebrauch frühzeitige Risse auftreten. Im allgemeinen reissen die Federrohre, welche sachgemäss hergestellt sind, aber stets im Wellental.
Die-Erfindung bezweckt nun, diesem Übelstande abzuhelfen, indem nach dem neuen Verfahren das Material viel gleichmässiger beansprucht wird als bei den bisherigen Verfahren. Wenn die Wellen ausschliesslich nach innen gewalzt werden, so kann festgestellt'werden, dass die fertige Welle des Federrohres auf dem Wellenberg gleichwohl einen wesentlich grösseren Aussendurchmesser besitzt als der des hiezu verwendeten dünnwandigen Rohres. Es lässt dies darauf schliessen, dass beim Einwalzen der Wellentäler bedeutende Quantitäten Material verdrängt werden müssen. Diese Tatsache lässt ferner den Schluss zu, dass das Material am gleichmässigsten beansprucht sein würde, wenn die Wellen etwa zur Hälfte nach aussen und nur etwa zur Hälfte nach innen gedrückt würden.
Diese neue Erkenntnis liegt der Erfindung zugrunde, deren Wesen darin besteht, dass die zu bildenden Wellen annähernd zur Hälfte nach aussen und annähernd zur Hälfte nach innen gedrückt werden. Hiedurch wird vor allem erreicht, dass bei möglichster Schonung des Materials eine noch wesentlich höhere Wellung bei gleichmässiger Wandstärke erzielbar ist. Dadurch, dass das Material bei dieser Art der Verarbeitung viel weniger beansprucht wird, fällt weiter das Glühen zwischen den einzelnen Arbeitsgängen weg. Ferner wird zufolge der Erzielung wesentlich höherer Wellen die Elastizität und damit auch die Gebrauchsdauer der Fede- rungskörper eine erheblieh grössere.
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Das Bilden der Wellenberge wird gemäss der Erfindung mittels eines in sich nachgiebigen Stempels, am besten eines Kautschukstempels erzeugt. Der Vorteil eines solchen Werkzeuges ist der, dass die Materialbeanspruchung eine sehr gleichmässige ist im Gegensatz zum Walzen der Wellen mittels der üblichen Druckwalzen, in welchem Falle das Material viel ungleichmässiger und viel stärker beansprucht wird. Die Walzen sind zweckmässig von verhältnismässig kleinem Durchmesser, damit sie leicht aus dem Rohr herausgebracht werden können, nachdem das Wellental eingedrückt wurde.
Die bekannten Walzen können, genau genommen, das Material nur auf einem Punkte bearbeiten und bedingen dabei eine mehr oder weniger schichtweise Umänderung des Werkstoffes, wobei sich das Material nicht so gleichmässig umformen lässt, wie wenn die Welle auf dem ganzen Umfange gleichzeitig geformt wird, wie dies mit dem Kautschukstempel möglich ist. Da eine Walze nur an einem Punkte angreift, also an einem kleinen Bruchteil des Rohrumfanges, so kann das Material nicht nachfolgen, vielmehr wird es ausschliesslich auf Dehnung beansprucht, weil der übrige Rohrumfang, welcher von der Walze nicht gleichzeitig mitbearbeitet wird, ein Einziehen des Werkstoffes verhindert.
Beim Kautschukstempel dagegen wird die Welle auf dem ganzen Umfange gleichzeitig und gleichmässig gedehnt und kann in diesem Falle der Werkstoff nachfolgen bzw. sich das Rohr gleichzeitig verkürzen.
Die Herstellung der Federrohre nach der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, dass mittels eines in sich nachgiebigen Stempels vorerst durch Auswärtsdrücken von Wellen die sogenannten Wellenberge vorgeformt werden, währenddem zwischen den einzelnen Wellenbergen gerade bzw. glatte zylindrische Rohrstücke verbleiben, die alsdann für weitere Arbeitsgänge zur Erzeugung der Wellentäler dienen. Letztere werden nach bekanntem Verfahren durch Einwärtswalzen erzeugt. Nachdem aber bereits etwa die Hälfte der zu bildenden Welle nach auswärts gedrückt ist, muss nur noch die andere Hälfte nach einwärts gewalzt werden, und ist somit die Beanspruchung nicht nur eine viel geringere, es genügen auch bedeutend weniger Arbeitsgänge.
Damit die Form der Welle beim Auswärtsdrücken mittels des Kautschukstempels eine genau gleichmässige wird, desgleichen auch die Distanz zwischen den einzelnen Wellen, so werden vorteilhaft zweiteilige äussere Matrizen verwendet, welche mindestens zwei gleiche Profile besitzen, wobei das eine Profil zur Erzeugung der neuen Welle, das andere Profil zum Einfügen der fertigen Welle dient, damit die neu zu bildende Welle wieder genau gleichmässig distanziert wie die vorherigen und nachfolgenden Wellen erzeugt werden kann.
Durch dieses Verfahren ist es somit möglich, Federrohre nicht nur von grösserer Wellenhöhe und Elastizität sowie gleichmässigerer Wandstärke und grösserer Widerstandsfähigkeit herzustellen, sondern auch viel rationeller, indem das Auswärtsdrücken mit dem Kautschukstempel mehrere Walzvorgänge zu ersetzen vermag, ohne dass das Material dabei an Dehnbarkeit einbüsst und ohne dass zwischen hinein Glühungen des Werkstoffes erforderlich sind.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer zur Durführung des erfindunggemässen Verfahrens dienenden Einrichtung, wobei Fig. 1 einen Längsschnitt darstellt, Fig. 2,3 und 4 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele der Wellen, wie sie mittels der Stempelvorrichtung erzeugt werden können. Fig. 5 und 6 erläutern, wie die Wellen nach bekanntem Verfahren alsdann weiter ausgebildet bzw. die Federrohre durch Walzen weiter verarbeitet werden.
1 ist das glatte Rohr, welches zur Erzeugung des Faltenrohres dienen soll und aus geeignetem dehnbarem Material, wie Kupfer, Messing, Tombak, Eisen, Neusilber od. dgl., besteht, während mit 2 eine äussere, zweiteilige Matrize bezeichnet ist, welche zur Formung und Distanzierung der Wellen dient.
In das Rohr 1 reicht ein Stempel 3, welcher vorteilhaft aus einer möglichst weichen und zähen Kautschukqualität besteht. Auf Stempel 3 drückt der obere Metallstempel 4, welcher den Kautschukkörper zusammenpresst, so dass er unter gleichzeitigem Nachziehen des Werkstoffes diesen in die oberen Rillen der äusseren zweiteiligen Matrize drückt. 5 ist-der untere Metallstempel, welcher den Druck des oberen Stempels gegen den Kautschukstempel aufzunehmen hat. Ein Führungszapfen 6 am oberen Metallstempel reicht durch den Kautschukkörper hindurch und in den unteren Stempel 5, in dem er gleitet, so dass der Stempel zentriert-wird. 7 und i a sind äussere Walzen, denen innere Walzen 8 und 8 (t entsprechen, wie sie für das Fertigstellen der Federrohre verwendet werden können.
Es ist klar, dass an Stelle des Gummistempels z. B. auch mit hydraulischem Druck die Wellen erzeugt werden könnten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von hochelastischen Well-oder Federrohren aus dünnwandigen Metallrohren durch Ausübung elastischen Innendruckes gegen das umzuformende Rohr umschliessende, die Bildung äusserer Wulste vermittelnde Wandungen, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst nur 'äussere Wulste (Wellenberge) erzeugt und hierauf die zwischen je zwei dieser Wulste verbleibenden zylindrischen Wandungsteile durch Einwalzen zu Rillen (Wellentäler) umgeformt werden.