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ltohr mit besonders grosser Biegungsfähigkeit nebst Verfahren und Vorriehtungen zur Herstellung derartiger Rohre.
Auf zahlreichen Gebieten der Technik besteht das Bedürfnis nach Rohren und Rohrleitungen mit einer besonders grossen Aufnahmefähigkeit für Biegungsbeanspruchungen in einer bestimmten Richtung senkrecht zur Rohrleistungsachse. Der Bedarf derartiger Rohre ist besonders im Schiffbau und ganz allgemein im Fahrzeugbau vorhanden.
Besonders wichtig ist die Schaffung derartiger Rohre mit grosser Biegungsfähigkeit für den Rohrleitungsbau und hiebei wieder auch vornehmlich bei Krümmern oder Rohrbögen, die zum Ausgleiche ihrer Längenausdehnung infolge von Temperaturänderungen usw. eingeschaltet werden oder sonst gewisse Längsverschiebungen ermöglichen sollen. Je grösser bei derartigen Rohrbogen, zu denen
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aufnahmefähigkeit des Rohres an sich ist, um so geringer kann die Ausladung und die Länge des
Kompensatorbogens bestimmt werden, um so leichter und billiger lassen sich die Festpunkt aus- bilden und um so niedriger können die Beanspruchungen von Apparatanschlüssen ausfallen.
Die mehr oder minder grosse Biegungsaufnahmefähigkeit des Rohres, besonders bei derartigen Kompensatoren, hat demgemäss einen sehr starken Einfluss auf die Herstellungskosten der gesamten Anlage.
Es ist bereits bekannt, insbesondere bei der Herstellung von derartigen Krümmern und
Kompensatorbogen, das Rohr mit vorzugsweise radial ganz oder teilweise herumlaufenden Wellen oder Falten, die innen oder aussen angeordnet sein können, zu versehen. Sowohl durch die um den ganzen Umfang herumlaufenden Wellen, als auch durch die nur im Innern der Krümmung angeordneten
Falten wurde eine wesentliche Erhöhung der Biegungsaufnahmefähigkeit derartiger Krümmer und
Kompensatorbogen erreicht.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Rohr mit besonders grosser Biegungsfähigkeit in einer bestimmten Richtung senkrecht zur Rohrachse, das die glatten inneren Rohrwandungen besitzt und somit den geringstmögliehen Druckverlust verursacht.
Ausserdem betrifft die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung derartiger
Rohre.
Erfindungsgemäss werden bei dem Rohre von vorzugsweise rundem Querschnitt senkrecht zur Richtung der die Biegung hervorrufenden Kräfte und in der Nähe einer die Rohrachse oder die neutrale Faser schneidenden Ebene zwei im Durchmesser einander gegenüberliegende Längsfalten angeordnet.
Die Längsfalten werden bei der einfachsten Ausführungsform nach Art eines U ausgebildet, dessen offene Seite auf dem Rohre aufsitzt. Zweckmässigerweise wird der'Übergang der Längswände der Falten in den Rohrkörper abgerundet, um die dort auftretenden höchsten Biegungsbeanspruchungen herabzusetzen. Die Falten können erfindungsgemäss aussen auf das Rohr aufgesetzt werden oder in sein Inneres hineinreichen.
Als Vorteil des Erfindungsgegenstandes gegenüber den im Rohrleitungsbau bekannten Kon- struktionen ergibt sich insbesondere ein ausserordentlich geringer Druekverlust, der praktisch nicht grösser ist als der des glatten Rohres bei hoher Biegungsaufnahmefähigkeit und einfacher Herstellungsweise, wobei noch von einer'Überdeckung der Längsfalten'im Innern der Rohrwandung Gebrauch gemacht werden kann.
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Zur Verbesserung der Elastizität des Rohres können die Falten wellen-oder zickzackförmig längs des Rohres angeordnet werden. In Sonderfällen ist es auch möglich, die Falten auf einer Seite glatt, auf der andern Seite wellen- oder zickzackförmig wie oben beschrieben, vorzusehen. Im allgemeinen wird sieh jedoch aus Herstellungs- und Kostenrücksichten ein glatter Verlauf der Längs- falten empfehlen.
Um insbesondere bei Rohren von verhältnismässig grossem Durchmesser die Quersrhnittsgrösse der Längsfalten zu begrenzen, erwies es sieh dort als zweckmässig, statt einer Falte zwei oder mehr Längsfalten von gleichem oder verschiedenem Querschnitt anzuordnen. Die Falten können auch hier entweder innerhalb oder ausserhalb oder teils so teils so angebracht sein. Für besondere Fälle wird sieh demgemäss eine S-förmige Ausbildung des Faltenquerschnittes als zweckmässig erweisen.
Bei nennenswerten Überbrücken innerhalb der Rohrleitung ist dafür zu sorgen, dass die flachen Längswände der Falten nicht in unzulässiger Weise beansprucht werden und nachgeben. Zu diesem Zwecke können an einigen, vorzugsweise in gleichem Abstande voneinander entfernten Stellen die Längsfalten unterbrochen werden. oder die Rohrwandung innerhalb der Längsfalten verbleiben, so dass das Rohr an diesen Stellen in seiner bisherigen Querschnittsform durchläuft.
Es ist auch möglich, statt oder in Ergänzung zu dieser Massnahme, Klammern oder Versteifungrippen vorzusehen, die im wesentlichen radial zur Rohrachse angeordnet sind und die sich einerseits gegen die Aussenwand der Falten, anderseits gegen die Rohrwand anlehnen. Solche Versteifungsrippen lassen sich auch rund um das Rohr herum befestigen oder auch als Sehellen ausbilden.
Ein anderes Mittel zur Versteifung der Längswände der Falten besteht darin, dass die einander gegenüberliegenden Wände je einer Falte auf ihrer Innenseite durch Zugglieder miteinander verbunden sind, die nach Art des Werkstoffes oder der Formgebung eine besonders grosse Dehnungsfrstigkeit
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anspruchung derart vorgesehen werden, dass sie sich bei wachsender Beanspruchung etwas strecken oder zusammendrücken kann.
Der Erfindungsgegenstand kann allgemein in Fällen Verwendung finden, wo eine besonders grosse Biegungsaufnahmefähigkeit in einer bestimmten Richtung zur Rohrachse gefordert werden muss. Besondere Vorteile ergeben sich jedoch, wenn der Erfindungsgegenstand in Form von Kil nummern oder Rohrbögen zum Zwecke des Ausgleichs der Längenausdehnung oder sonstiger Längsverschiebungen von Rohrleitungen Verwendung findet. Die Krümmer und Rohrbögen werden dann. wenn die durch die Leitungsführung bedingten Richtungsänderungen und geraden Schenkel nicht ausreiellell. in bekannter Weise in besonderen Ivra-, schleifen-oder U-förmigen Bögen angeordnet.
Die gerade Rohrstreeke, die, wie häufig üblich, zwischen den einzelnen Bögen angeordnet ist, kann bei dem Erfindung.--- gegenstand auch ohne Längsfalten vorgesehen werden, da diese Rohrstrecke im Verhältnis zu den Krümmungsteilen wenig biegungsbeansprucht ist. Die Biegungsfähigkeit derartiger Krümmer und Rohrbögen kann beispielsweise auch ausgenutzt werden, um auf einfache Art unter Vermeidung des Ausbaues anderer Teile den zusätzlichen Raum zu schaffen, der für den Ein-und Ausbau irgendwelcher in der Rohrleitung vorgesehener Vorrichtungen oder Teile der Rohrleitung selbst nötig ist.
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nur für Rohrleitungen, sondern auch ganz allgemein für irgendwelche Zwecke Verwendung finden.
bei denen das Übertragungsglied eine besonders grosse Biegungsfähigkeit in einer bestimmten Richtung aufweisen soll. In besonderen Fällen kann es sich als zweckmässig erweisen, das Rohr nicht im gleichen Querschnitt durchzuführen, sondern konisch auszubilden.
Die Herstellung derartiger Rohre kann durch Einschweissen der Längsfalten in entsprechend ausgenommene Ausschnitte des Rohrkörpers oder durch Walzen mit Hilfe von Spezialwalzenkörpern
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wände mit lappenförmigen Ansätzen derart versehen, dass die Stelle der Schweissverbindung ausserhalb des Überganges des Faltenquerschnittes in den normalen Rohrquerschnitt liegt. Hiebei kann die Rohrlänge auf die verschiedenste Art unterteilt werden. Beispielsweise könnte das Rohr in der Mittelebene der Längsfalten derart unterteilt sein, dass es aus zwei einander gleichen, im Querschnitt schalenförmigen Pressteilen besteht.
Wenn derartige Rohre in grossen Mengen gebraucht werden, kann sieh die Herstellung durch Walzen mit Hilfe von Spezialwalzenkörpern als vorteilhaft erweisen. Auf diese Weise sind sowohl die Wandstärke als auch der Werkstoff der Längsfalten die gleichen wie die des eigentlichen Rohrkörpers. Bei der Herstellung der Längsfaltenrohre durch Aufsehweissen der Falten wird es dagegen häufig zweckmässig sein, dass die Längsfalten aus einem dünneren und/oder hochwertigerem Werkstoff hergestellt werden als der Rohrkörper. Auf diese Weise kann man auch mit verhältnismässig einfachen Mitteln eine wesentlich weitere Erhöhung der Biegungsaufnahmefähigkeit des Rohres erhalten.
Die Herstellung der Krümmer und Rohrbögen gemäss der vorliegenden Erfindung kann auf die verschiedenste Weise erfolgen. Es ist, falls die Längsfalten aufgeschweisst werden, möglich, unabhängig voneinander die Rohrkörper und die Längsfalten zu krümmen. Wenn jedoch die Krümmer oder Bögen aus einem geraden, schon mit Längsfalten versehenen Rohre hergestellt werden, wird erfindungs-
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gemäss entweder das Rohr mit Sand gefüllt und/oder beim Krümmen in die Falten eine entsprechende Schablone od. dgl. eingelegt.
Das nachträgliche Aufschweissen der Längsfalten ist jedoch nur bei bestimmten Betriebsverhältnissen und Beanspruchungsformen anwendbar. Die Güte einer Schweissnaht hängt ausserdem stark von der Verlässlichkeit des Schweissers und den besonderen Arbeitsbedingungen beim Schweissen ab. Solche Herstellung von Längsfalten ist also-wenigstens zurzeit-nur auf gewisse, zumeist untergeordnete Zwecke beschränkt. Die Herstellung von längsgefalteten Rohren unmittelbar im Walzwerk stösst insofern auf Schwierigkeiten, als die Walzwerke die Kosten für die besonderen Kaliberwalzen scheuen, sofern nicht die Verpflichtung zur Abnahme grosser Mengen der gleichen Nennweite und Güte übernommen wird. Da diese Verpflichtung nur selten eingegangen werden kann, entfällt in dem meisten Fällen diese Möglichkeit der Herstellung.
Zur Beseitigung dieser Nachteile und Schwierigkeiten, und um die Verwendung längsgefalteter Rohre auf allen Gebieten und zu jedem Zweck, also auch bei höheren Beanspruchungen möglich zu machen, werden erfindungsgemäss verschiedene Verfahren vorgeschlagen, die es ermöglichen, die Rohre nachträglich je nach Bedarf mit Längsfalten zu versehen.
Alle diese Verfahren stimmen darin überein, dass für die Herstellung der längsgefalteten Rohre vorzugsweise von einem Rohr ausgegangen wird, dessen Lichtweite etwas grösser ist, als die Lichtweite des längsgefalteten Rohres ohne Berücksichtigung der Längsfalten. Der Umfang des Ausgangsrohres und des längsgefalteten Rohres einschliesslich des Umfanges der Falten ist hiebei praktisch gleich. Man kann aber auch erfindungsgemäss von einem Rohre ausgehen, dessen Durchmesser gleich dem des fertig längsgefalteten Rohres ist, indem der Rohrwerkstoff an bestimmten Stellen, z. B. an den Längsfalten, gestreckt wird.
Das eine Erfindungsverfahren besteht darin, dass das Rohr auf dem Teile seines Umfanges, der längsgefaltet werden soll, erwärmt und danach senkrecht zur Ebene der Längsfalten gedrückt wird. Während der Erwärmung kann der Umfangsteil des Rohres, der nicht längsgefaltet werden soll, durch ein Kühlmittel beispielsweise durch Pressluft, gekühlt und/oder gegen die zu erwärmenden Stellen abgeschirmt werden. Der nicht längszufaltende Teil des Rohrumfanges bleibt hier kälter oder kalt und wird bei der Längsfaltung im allgemeinen wenig oder gar nicht verformt. Es ist jedoch auch möglich, dass das Rohr auf seinem ganzen Umfange erwärmt wird. Das Rohr kann, falls die Erwärmung auf dem gesamten Umfange gleichmässig erfolgen soll, auch während der Erwärmung durch irgendeine Einrichtung gedreht werden.
Vorzugsweise wird jedoch der Rohrumfang derart erwärmt, dass die Temperatur des längszufaltenden Rohrteiles höher liegt als die des übrigen Rohrumfanges.
Der Vorschub des längszufaltenden Rohres kann hiebei absatzweise oder gleichmässig erfolgen.
Bei einem gleichmässigen Vorschub ist zweckmässig das Rohr bis zu etwa der Stelle zu erwärmen, an welcher die Druckkraft beginnt. Für die Erwärmung kann Gas, elektrischer Strom oder irgendeine andere Wärmequelle benutzt werden.
Ein anderes Erfindungsverfahren besteht darin, dass das Rohr durch eine Reihe von hintereinandergeschalteten Aussenschablonen gezogen, geschoben oder gewalzt wird, deren Abmessungen vom Querschnitt des Ausgangsrohres ausgehend denen des fertig längsgefalteten Rohres näherkommen bzw. diese schliesslich erreichen. Bei verhältnismässig weichem Werkstoff und allmählichem Übergang der einzelnen Querschnittsstufen ist es auf diese Weise möglich, das Rohr auch ohne eine Erwärmung mit Längsfalten zu versehen. Die Aussenschablonen von sieh allmählich veränderndem Querschnitt können einzeln in Reihe hintereinander geschaltet sein, indem die Durchtrittsöffnung jeder Schablone einen in sich gleichen Querschnitt aufweist.
Sie können aber auch zu einer einzigen Schablone vereinigt werden, indem der Querschnitt ihrer Durehtrittsöffnung sich allmählich von dem des Ausgangsrohres auf den des fertig längsgefalteten Rohres verändert. Es ist auch möglich, die Gesamtheit der in Reihe hintereinandergeschalteten Schablonen aus mehreren Ziehringen herzustellen, deren Durehtrittsöffnung sich allmählich keglig verändert.
Die Aussenschablone braucht nicht den ganzen Rohrumfang zu bedecken, Rohre mit nach innen gerichteten Längsfalten können besonders einfach dadurch hergestellt werden, dass die Längsfalten mittels einer entsprechenden Anzahl von Schablonen von aussen her in das Rohr hineingedrückt werden.
Die Anwendung weiterer Schablonen wird sich hiebei häufig als überflüssig erweisen, auch wenn die Längsfalten nicht durch Streckung des Werkstoffes aus einem Rohr herausgewalzt werden, dessen Ausgangsdurchmesser etwa gleich seinem Enddurchmesser ist, da die Schablonen bei der Herstellung der Längsfalten den übrigen Rohrumfang auf etwa den gewünschten Rohrdurchmesser drücken.
Anstatt das Rohr durch eine Reihe von hintereinandergeschalteten Schablonen zu ziehen, zu schieben oder zu walzen, ist es auch möglich, das Rohr schrittweise zwischen Aussenschablonen zu pressen, deren Abmessungen vom Querschnitt des Ausgangsrohres ausgehend denen des fertig längsgefalteten Rohres näher kommen bzw. diese schliesslich erreichen. Auch diese Schablonen brauchen in der dem Zieh-oder Walzverfahren entsprechenden Weise nicht den ganzen Rohrumfang zu bedecken.
Die Anzahl der zweckmässigerweise zu wählenden Schablonen hängt vor allem von der Grösse der gewünschten Querschnittsänderung, der Art des Werkstoffes und der Wandstärke des Rohres
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ab. Je schwächer die Wand des Rohres, je geringer die Querschnittsänderung und je zäher der Werkstoff ist, um so kleiner kann die Anzahl der Schablonen gewählt werden. Bei besonders günstiger Wandstärke und gleichzeitig zähem Werkstoff und geringer Querschnittsänderung wird sogar nur die Anwendung einer einzigen Schablone notwendig sein.
Mittels jedes einzelnen der beschriebenen Verfahren ist es zwar möglich, unabhängig voneinander Rohre nachträglich mit Längsfalten zu versehen. Die Verfahren sind jedoch wohl geeignet, sich gegenseitig mit Vorteil zu ergänzen. Beispielsweise ist es möglich, das Rohr auf seinem ganzen Umfang oder nur auf dem Umfangsteil, der längsgefaltet werden soll, anzuwärmen und danach durch eine Reihe von hintereinandergeschalteten Öffnungen zu ziehen oder zu walzen, deren Form und Grösse sich allmählich von dem äusseren Querschnitt des Ausgangsrohres auf den äusseren des fertig längsgefalteten Rohres verändern. Durch eine derartige Verbindung wird vor allem die Zahl der notwendigen Schablonen soweit herabgesetzt, dass häufig nur eine einzige Schablone angewendet zu werden braucht.
Alle beschriebenen Verfahren können weiterhin dadurch verbessert werden, dass in das Rohr während des Drücken, Walzens oder Pressens ein oder mehrere Dorne eingelegt werden, deren Querschnitt sich etwa dem gewünschten Innenquerschnitt des Rohres anpasst. Der oder die Dorne können Faltenansätze besitzen oder auch derart ausgebildet sein, dass sie nur zum Herausdrücken der Längsfalten dienen. Der Dorn ist, falls er im Verhältnis zum Rohrdurchmesser lang ist, zweckmässigerweise der Länge nach mit leichter Neigung zur Rohrlängsachse zu unterteilen. Auf diese Art wird der Ausbau des Dornes erleichtert, falls sich das Rohr nach der Herstellung der Längsfalten auf dem Dorn festgepresst hat.
Diese Keilverbindung wird auf bekannte Weise dadurch gelöst, dass die Keile gegeneinander verschoben werden, wozu auch eine besondere Presseinrichtung mit Schrauben verwendet werden kann.
Es wird sich häufig als zweckmässig erweisen, das Rohr vor dem eigentlichen Herstellen der
Längsfalten derart etwas abzuflachen, dass die Abflachungen das für die Falten benötigte Material enthalten und der Rohrquersehnitt nach dem Falten angenähert die gewünschte Kreisform erhält.
Diese Massnahme ist besonders bei dem zuerst genannten Verfahren zu empfehlen, bei dem der Teil des Rohrumfanges, der nicht längsgefaltet werden soll, nicht erwärmt wird. Hiebei wird der lichte
Querschnitt ohne Längsfalte, falls nicht besondere Mittel vorgesehen sind, etwas oval, also nicht genau kreisförmig verlaufen. Durch das beschriebene Abflachen bei dem Herstellen der Längsfalten wird auf einfache Weise dieser Nachteil beseitigt.
Im allgemeinen wird es, besonders wenn der längszufaltende Umfangsteil erwärmt wird, sich nicht als notwendig erweisen, besondere Mittel dazu vorzusehen, dass die Längsfalten sich anfangs in der zumeist gewünschten Richtung nach aussen wölben. Durch die Krümmung des Rohres und die zusätzliche Ausdehnung infolge der Erwärmung wird sieh im allgemeinen die Längsfalte bei einem quer zu ihr gerichteten Drucke nach aussen wölben. Falls jedoch die Längsfalte nach innen gewölbt werden soll, mögen besondere Hilfsvorriehtungen, beispielsweise Aussensehablonen od. dgl., vorgesehen werden, damit sich zu Beginn des Drückens die Längsfalten nach innen wölben. Mittels der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Verfahren ist es auch möglich, das Rohr mit mehreren nebeneinanderliegenden Längsfalten zu versehen.
Auch bei deren Herstellung ist die Anwendung besonderer Schablonen,
Dorne od. dgl. notwendig.
Das mit Längsfalten versehene Rohr ist, wenn es beispielsweise in Rohrleitungen als Dehnungsausgleicher verwendet wird, an ein Rohr mit rundem Querschnitt, eine Absperrvorrichtung oder einen Flansch anzuschliessen. Zu diesem Zweck ist es notwendig, dass an den Rohrenden die Längsfalten aufhören und auf irgendeine Weise ein kreisförmiger Querschnitt entsteht.
Es ist hiezu beispielsweise möglich, die Längsfalten abzuschneiden und die Öffnungen zu verschweissen. Es besteht ferner die Möglichkeit des Vor-oder Anschweissens von koniseh geformten Übergangsstücken. Ein besonders sicheres und einwandfreies Verfahren, diesen Übergang herzustellen, besteht darin, dass das AusgÅangsrohr an den Enden, wo die Längsfalten aufhören, vor oder nach ihrer Herstellung auf einen kreis- förmigen Querschnitt eingezogen wird, der etwa gleich dem Querschnitt des fertig längsgefalteten Rohres ohne Berücksichtigung der Längsfalten ist.
Falls auf diese Weise das Rohr schon vor dem Herstellen der Längsfalten, was bei einigen der beschriebenen Herstellungsverfahren möglich ist, eingezogen wird, wird sich im allgemeinen der Übergangsteil von Rohr zu Falte besser herstellen lassen oder sogar ohne Nachhilfe von selbst bilden.
Eine besonders zweckmässige Vorrichtung, um gemäss den vorgeschlagenen Verfahren das Rohr zu drücken, zu walzen oder zu ziehen, besteht darin, dass das Rohr mittels parallelachsiger Rollenpaare in die gewünschte Form gedrückt wird, indem der kleinste Zwischenraum zwischen ihren äusseren Laufflächen in bezug auf Gestalt und Grösse etwa dem gewünschten Rohrquerschnitt entspricht. In ähnlicher Weise können auch die Dorne als parallelachsig Rollenpaare ausgebildet werden, indem der grösste Zwischenraum zwischen ihren äusseren Laufflächen dem gewünschten Rohrquerschnitt entsprechend gestaltet ist. Auf diese Weise wird beim Ziehen oder Walzen der Rohre der Reibungswiderstand zwischen ihnen und den Schablonen beträchtlich herabgesetzt.
Zu gleichem Zwecke können auf der nach dem Rohre zu weisenden Oberfläche der Aussenschablonen oder Dorne in Richtung des Rohrdurchtritts drehbar angeordnete Rollen oder Kugeln vorgesehen werden.
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Die beiliegenden Abbildungen zeigen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes in schematischer Darstellung. Es stellen dar : Fig. 1 einen Schnitt durch ein Rohr gemäss der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Fig. 3 eine Ansicht der Rohre gemäss den Fig. 1 und 2, Fig. 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, Fig. 5 eine Ansicht eines Rohres gemäss der Erfindung, bei der die Längsfalten wellenförmig ausgeführt sind, Fig. 6 einen Schnitt durch eine Ausführungsform mit zwei nebeneinanderliegenden Längsfalten, deren Querschnitte im vorliegenden Falle parallel zueinander angeordnet sind, Fig. 7 eine Ansicht des Rohres gemäss der Fig. 6, Fig.
8 den Querschnitt durch eine andere Ausführungsform, bei der die Längsfalten nach aussen gebogen und die so entstandenen Hohlräume gegen das Innere des Rohres abgedeckt sind, Fig. 9 die Ansicht auf ein Rohr, bei dem die Längsfalten in regelmässigen Abständen unterbrochen sind, Fig. 10 und 11 die Querschnitte von Rohren, deren Längsfalten durch sich gegen die Rohrwand anlehnend Rippen versteift sind.
Fig. 12 eine Ansicht des gemäss der Fig. 11 ausgebildeten Rohres, Fig. 13 den Querschnitt durch ein Rohr, bei dem die Versteifung der Längsfalten mit Hilfe eines Bügels erfolgt, Fig. 14 den Querschnitt durch ein Rohr, dessen Längsfalten durch im Innern liegende Anker versteift sind, Fig. 15 den Längsschnitt durch ein Rohr gemäss der Fig. 14, bei dem die Anker gerade und senkrecht zu den Rohrwänden verlaufen, Fig. 16 den Längsschnitt durch ein Rohr gemäss der Fig. 14 mit einigen andern Ausführungsformen derartiger
Anker, Fig. 17 und 18 Beispiele für die Verbindung der Längsfalten mit dem Rohrkörper, Fig. 19 einen mit Längsfalten versehenen Lyrabogen, bei dem die Längsfalten nur in den Krümmungen angeordnet sind, Fig. 20 einen Krümmer, bei dem eine Längsfalte mit den bekannten radial über den ganzen Umfang verlaufenden Wellen kombiniert ist, Fig.
21 einen Krümmer, bei dem eine Längsfalte mit den bekannten, nur in der inneren Krümmung angeordneten Radialfalten vereinigt ist, Fig. 22 eine Vorrichtung zur Ausführung des Erfindungsgegenstandes von der Seite gesehen, teilweise in Ansieht und teilweise im Schnitt, Fig. 23 die gleiche Vorrichtung in Pfeilrichtung a-b gesehen, Fig. 24 einen Schnitt nach Linie XXIV-XXIV der Fig. 22, Fig. 25 einen Schnitt nach Linie XXV-XXV der Fig. 23, Fig. 26 eine andere Vorrichtung zur Ausführung des Erfindungsgegenstandes, die sich insbesondere für einen absatzlosen Vorschub des längszufaltenden Rohres eignet, von der Seite gesehen, teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt, Fig. 27 eine Ansicht auf die gleiche Vorrichtung in Pfeilrichtung c-d gesehen, Fig. 28 einen Schnitt nach Linie XXVIII-XXVIII der Fig. 27, Fig.
29 eine andere Vorrichtung zur Ausführung des Erfindungsgegenstandes im Längsschnitt, Fig. 30 einen Schnitt nach Linie XXX-XXX der Fig. 29, Fig. 31 einen Schnitt nach Linie XXXI-XXXI der Fig. 29, Fig. 32 einen Schnitt in vergrössertem Massstabe nach Linie XXXII-XXXII der Fig. 29, Fig. 33 eine weitere Vorrichtung zur Ausführung des Erfindungsgegenstandes im Längsschnitt, Fig. 34 einen Schnitt nach Linie XXXIV-XXXIV der Fig. 33, Fig. 35 einen Querschnitt durch ein mit Längsfalten versehenes Rohr, dessen Umfang ausserhalb der Längsfalten etwas oval gebogen ist, Fig. 36 eine Vorrichtung zur Vorbehandlung des Rohres vor der eigentlichen Längsfaltung, Fig. 37 und 38 Vorrichtungen zur Ausführung eines weiteren, erfindungsgemäss ausgebildeten Verfahrens, Fig.
39 die Art, wie das mit Längsfalte versehene Rohr zur Verbindung mit einem Rohr von rundem Querschnitt, einer Absperrvorrichtung oder einem Flansch eingezogen werden kann.
In Fig. 1 haben die Längsfalte einen einfachen U-förmigen Querschnitt, wobei das U nach aussen gebogen ist. Die Längsfalten 2 gemäss der Fig. 2 haben ebenfalls einen U-förmig gebogenen
Querschnitt, der hier jedoch nach innen gebogen ist. Die Fig. 3 stellt die Ansieht eines Rohres mit Längsfalten gemäss diesen beiden Querschnittsformen dar ; die Längsfalten sind hiebeigerade durchgeführt.
Fig. 4 zeigt den Querschnitt durch ein Rohr, dessen Längsfalten 3 S-förmig ausgebildet sind.
Der Verlauf der Falten längs des Rohres kann auf beliebige Weise erfolgen. In der Fig. 5 ist in Abweichung von der Fig. 3 ein wellenförmiger Verlauf der Längsfalten 4 dargestellt.
Die Ausführungsform gemäss den Fig. 6 und 7 eignet sich insbesondere für grosse Rohrdurchmesser. Hier sind auf jeder Seite zwei nebeneinanderliegende Längsfalten 5, 6 vorgesehen, deren Querschnitt im vorliegenden Falle parallel zueinanderliegen.
Um die Strömung innerhalb des Rohres zu verbessern, sind, wie in der Fig. 8 dargestellt ist, die durch die nach aussen gebogenen Längsfalten 10 entstandenen Hohlräume 7 zweckmässigerweise abzudecken. Die Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Teil 9 der Rohrwand 8 als Abdeckung für diese durch die Längsfalten gebildeten Hohlräume dient.
Bei dem Rohre gemäss der Fig. 9 sind die Längsfalten 11 in regelmässigen Abständen unterbrochen, um eine gewisse Versteifung der Seitenwände der Längsfalten zu erzielen. Dieser Zweck kann auch auf andere Weise erreicht werden. Beispielsweise sind gemäss der Fig. 10 die Seitenwände 12 der Längsfalten durch Rippen 13 versteift, die sich einerseits gegen die Längswände der Falten, anderseits gegen die Aussenwand der Rohrhülle anlehnen.
Die Fig. 11 und 12 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung. Hier greifen rings um das Rohr 15 und die Längsfalten 16 radial angeordnete Rippen 14 an, die im vorliegenden Falle, wie die Fig. 12 zeigt, in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind. Gemäss der Fig. 13 ist eine Versteifung des Rohres senkrecht zur Ebene der Längsfalten 17 dadurch erreicht, dass über das Rohr Klammerglieder 18 greifen.
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Gemäss den Fig. 14-16 können auch die Längsfalte ? von innen her durch Anker 20, 21, 22, 23 versteift werden, die in irgendeiner Weise mit dem Rohre 25, beispielsweise durch Sehweissung ver- bunden werden. Die Anker 20 sind gemäss der Fig. 15 gerade ausgeführt und verlaufen senkrecht zu den Rohrwänden 24 und den Seitenwänden der Längsfalten 19. Sie können auch, wie die Anker 22 in Fig. 16, in einem Winkel zu den Seitenwänden der Längsfalten 19 angeordnet sein, um eine bessere Dehnungsfähigkeit zu bewirken ; zu diesem Zwecke können auch die Anker, wie unter 21 und 2. 3 in der Fig. 16 dargestellt ist, in irgendeiner Weise gebogen vorgesehen werden.
Gemäss der Fig. 17 sind die Längsfalten 24, beispielsweise durch Schweissung, derart mit dem Rohre 25 verbunden, dass die Verbindungsstelle 26 ausserhalb der Stelle der grössten Biegungsbean- spruchung liegt. Bei dieser Ausführungsform sind die Längswände der in dem Rohre 25 vorgesehenen Aussparungen schuhförmig derart herausgeholt, dass die Schweissstelle 26 ausserhalb des Umfanges des Rohres 25 angeordnet ist. In der Fig. 18 sind mit 27 die Längsfalten bezeichnet, die mit dem Rohre 28 durch Schweissung verbunden werden.
Die Längsfalten 27 sind hier mit lappenförmigen Ansätzen derart versehen, dass die Schweissstellen 29 ebenfalls ausserhalb der Stelle der grössten Biegungsbeanspruchung, u. zw. hier innerhalb des Umfanges des Rohres 28 zu liegen kommen.
In der Fig. 19 ist ein Lyrabogen dargestellt, in dessen Hauptkrümmungen Längsfalten 29' angeordnet sind. An den Stellen 30, wo der Verlauf des Lyrabogens im wesentlichen gerade ist, können die Längsfalten ohne wesentliche Beeinträchtigung der Elastizität des Bogens fortgelassen werden.
Die Fig. 20 stellt einen Krümmer 34 dar, bei dem eine gemäss der vorliegenden Erfindung ausgebildete Längsfalte 35 mit den bekannten radial über den ganzen Umfang verlaufenden Wellen 36 kombiniert ist, um einen Krümmer von besonders hoher Elastizität zu erhalten. In ähnlicher Weise ist in der Fig. 21 ein Krümmer 31 dargestellt, bei dem eine Längsfalte 32 mit den bekannten, nur in der inneren Krümmung angeordneten Radialfalten 33 vereinigt ist.
Auch eine Anordnung, bei der längs der geraden oder gekrümmten Rohrachse im wesentlichen radial verlaufende Falten oder Wellen mit Längsfalten abwechseln, kann für bestimmte Zwecke vorteilhaft sein.
Das mit Längsfalten zu versehende Rohr 37 wird bei der in den Fig. 22 und 23 dargestellten Vorrichtung längs des Umfangsteiles des Rohres, der längsgefaltet werden soll, mittels einer Heiz-
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den Heizkörpern vorgesehenen Hohlräumen 39 auf irgendeine Weise zugeführt und tritt von dort aus brennend durch die Öffnungen 40, die nach dem zu faltenden Rohrumfangsteile gerichtet sind.
Nach zweckentsprechender Erwärmung dieses Pmfangsteiles wird das Rohr 37 durch zwei parallelaehsige Rollen 41, 42 geführt. Der kleinste Zwischenraum zwischen ihnen ist entsprechend dem gewünschten Querschnitt des mit Längsfalten zu versehenden Rohres derart ausgebildet, dass die Rollen beim Durchtritt des Rohres einen Druck auf dieses Rohr senkrecht zur Ebene der gewünschten Längsfalten ausüben. Hiebei wölbt sich das durch die Erwärmung weicher gewordene Material des Rohres nach aussen, so dass Längsfalten 43 und 44 entstehen.
Bei der in den Fig. 22-25 dargestellten Ausführungsform ist angenommen, dass der Vorschub des Rohres absatzweise erfolgt. Während eine bestimmte Länge des Rohres auf dem längszufaltenden Umfangsteile angewärmt wird, steht das Rohr still. Nachdem es genügend angewärmt worden ist, wird das Rohr durch die Walzen 4 2 hindurehgesehoben oder gezogen. Der Vorschub kann auch dadurch bewirkt werden, dass die Walzen selbst angetrieben werden und das Rohr durch Reibung mitnehmen oder auch durch Kombination dieser drei Möglichkeiten. Nachdem auf diese Weise das Rohr auf einer gewissen Länge mit Längsfalten versehen worden ist, wird es auf irgendeine Art zurück- geholt und der nächste längszufaltende Teil angewärmt.
Dieses Spiel wird so lange wiederholt, bis das Rohr auf der gewünschten Länge mit Längsfalten versehen ist.
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zu erwärmenden Rohr gerichtet sind.
Die Längsfalten 57 werden ähnlich wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 22-25 mit Hilfe zweier parallelachsiger Walzen 55, 56 aus dem Ausgangsrohr herausgedrückt.
Der Teil des Rohrumfanges, aus dem die Längsfalten gebildet werden, wird zweckmässigerweise stärker erwärmt als der übrige Teil des Rohrumfanges. Zu diesem Zwecke ist der Abstand zwischen den einzelnen Öffnungen 54 für den Durchtritt des Gases an diesem Teil des Rohrumfanges geringer als auf dem übrigen Rohl11mfang bzw. sind mehr oder grössere Öffnungen 54 vorgesehen.
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In gleichem Sinne wirkt eine besondere Ausbildung des Heizapparates 46, die gleichzeitig die
Möglichkeit verbessert, das längszufaltende Rohr kontinuierlich vorzuschieben. Wie insbesondere aus den Fig. 26 und 27 hervorgeht, erstreckt sich der Teil der Heizvorrichtung, der den längszufaltenden
Rohrumfangsteil erwärmen soll, bis etwa zu der Stelle, wo die Walzen 55,56 den grössten Druck auf das Rohr 45 ausüben. Auf diese Weise wird der Teil des Rohrumfanges, der die Längsfalten bildet. bis zu dem Augenblick angewärmt, wo die Längsfalten hergestellt werden.
In den Fig. 29-32 ist eine weitere Vorrichtung zur Ausführung des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es sind mehrere als Walzen ausgebildete Aussenschablonen hintereinander geschaltet, deren Abmessungen vom Querschnitt des Ausgangsrohres ausgehend denen des fertig längsgefalteten Rohres näherkommen bzw. diese schliesslich erreichen. Im Ausführungsbeispiel sind drei Walzenpaare vorgesehen, die mit 59-60, 61-62, 63-64 bezeichnet sind. Falls die Walzen selbst zwangläufig angetrieben werden, werden die einzelnen auf einer Seite des Rohres liegenden Walzen der Walzenpaare, um den Angriff der Antriebsmittel zu erleichtern, zweckmässigerweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, die vorzugsweise parallel zu der Rohrlängsachse oder etwas geneigt zu ihr liegt.
Das Rohr 58 wird. zwischen die einzelnen Walzenpaare hindurchgeführt und mit Längsfalten versehen, indem die Abmessungen der kleinsten zwischen den Walzen der Walzenpaare liegenden Querschnitte vom Querschnitt des Ausgangsrohres ausgehend, denen des fertig längsgefalteten Rohres näherkommen bzw. diese schliesslich erreichen. In Fig. 30 ist der Querschnitt des Ausgangsrohres dargestellt, während aus den Fig. 31 und 32 die Art zu entnehmen ist. wie mit Hilfe der Walzenpaare das Rohr allmählich mit Längsfalten versehen wird.
In den Fig. 31 und 32 sind ausserdem noch Dorne dargestellt, die zur Unterstützung der Aussenschablonen vorgesehen werden können. Der in der Fig. 31 dargestellte Dorn 65 schmiegt sich nicht nur eng dem runden Querschnitt des Rohres an der betreffenden Stelle an, sondern ist auch noch mit Ansätzen 66 versehen, durch die die Längsfalten herausgedrückt werden und so die Arbeitsweise der Walzen 61-62 unterstützt wird.
In der Fig. 32 ist eine andere Ausführungsform des Dornes dargestellt. Er besteht hier aus zwei
Rollen 67, 68, die auf einen im Innern des Rohres 58 angebrachten Träger drehbar gelagert sind. Die beiden Rollen können sich auf ihrem Innenumfange berühren, wie auch in der Abbildung dargestellt ist. Der Träger besteht im Ausführungsbeispiel aus zwei Teilen 69,70, die auf nicht dargestellte Weise ausserhalb des Bereiches der Rollen 67, 68 miteinander verbunden sind.
Die in den Fig. 33 und 34 dargestellte Ausführungsform baut auf denselben Grundgedanken wie die Ausführungsform nach den Fig. 29-32 auf. Auch hier wird das Rohr durch eine Reihe von hintereinandergeschalteten Aussensehablonen gezogen oder gewalzt, deren Abmessungen vom Quer- schnitt des Ausgangsrohres ausgehend, denen des fertig längsgefalteten Rohres näherkommen bzw. diese schliesslich erreichen. Das längszufaltende Rohr ist mit 71 bezeichnet, das mittels der Ziehringe 72, 73, 74 in die gewünschte Querschnittsform mit Längsfalten 75 gepresst wird. Die Ziehringe können ein-oder auch mehrteilig hergestellt werden. Sie wirken nicht unmittelbar, sondern unter Zwischenschaltung von Rollen oder Kugeln 76 auf das Rohr ein, die in der Durehgangsrichtung des Rohres drehbar angeordnet sind.
In der Fig. 34 ist dargestellt, wie diese Rollen beispielsweise angebracht und ausgebildet sein können.
Bei einigen der genannten Verfahren besteht die Möglichkeit, dass der Querschnitt des Rohres ausserhalb der Längsfalte nicht rund, sondern etwas oval abgeflacht ist. Diese Möglichkeit ist besonders gross, wenn das Rohr nur auf einem Teil seines Umfanges, der längsgefaltet werden soll, erwärmt und wenn es danach nur senkrecht zur Ebene der Längsfalten ohne Zuhilfenahme von Schablonen gedrückt wird. Die Form, die das mit Längsfalten versehene Rohr dann annimmt, ist in Fig. 35 dargestellt. Mit 77 ist beispielsweise der lichte Durchgangsquerschnitt des Rohres oder der Armatur bezeichnet, an die das mit Längsfalten versehene Rohr 78 befestigt werden kann. Der Druck, durch den die Längsfalten 79 herausgedrückt werden, hat auch eine Abflachung des Rohres bewirkt. Um dies zu vermeiden, kann das längszufaltende Rohr gemäss Fig. 36 vorbehandelt werden.
Mittels zweier Walzen 80, 81 wird das Rohr 82 etwas abgeflacht. Aus den flachen Stellen werden in einem darauffolgenden Verfahren die Längsfalten wie beschrieben und dargestellt herausgearbeitet, während der Radius der beiden gekrümmten Querschnittshälften dem Radius entspricht, den das Rohr haben soll, wenn es fertig mit Längsfalten versehen ist.
In den Fig. 37 und 38 sind zwei Vorrichtungen zur Ausführung eines weiteren erfindungsgemäss ausgebildeten Verfahrens dargestellt. Das Rohr wird hier schrittweise zwischen Aussenschablonen gepresst, deren Abmessungen vom Querschnitt des Ausgangsrohres ausgehend denen des fertig längsgefalteten Rohres näherkommen bzw. diese schliesslich erreichen. Zweckmässigerweise sind gleichzeitig entsprechend geformte Dorne in das Rohr einzulegen. Das Rohr am Ende des ersten Verfahrensabschnittes ist in Fig. 37 dargestellt, während das fertig längsgefaltete Rohr am Ende des zweiten Verfahrensabschnittes in der Fig. 38 gezeigt ist. In Fig. 37 sind die beiden Teile der zweiteilig ausgebildeten Aussenschablone mit 83 und 84 bezeichnet. In das längszufaltende Rohr 85 ist eine Schablone 86-93 eingelegt.
Die Aussenschablonen 83 und 84 werden durch einmaliges Pressen oder mehrmaliges absatzweises Pressen oder Hämmern so lange auf das Ausgangsrohr gedrückt, bis es
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die in der Fig. 37 dargestellte Form angenommen hat. Der Dorn 86-9-3 ist ausserdem, wie mit der
Schnittfuge 87 angedeutet, der Länge nach unterteilt. Die Unterteilungsebene verläuft unter leichter Neigung zu der Längsachse des Rohres, um den Ausbau des Dornes 86-93 zu erleichtern. Das so vorgeformte Rohr 85 wird nunmehr zwischen die Aussensehablonen 88, 89 gelagert, mit deren Hilfe es durch einmaliges Pressen oder mehrmaliges Pressen oder Hämmern auf seine endgültige, in Fig. 38 dargestellte Form gebracht wird.
Auch hiebei ist zweckmässigerweise in das Rohr ein Dorn einzulegen, der ähnlich dem Dorn 86-93 aus zwei durch eine Sehnittfuge 90 unterteilten Keilen 91 und 92 mit leichtem Anzuge besteht.
In der Fig. 39 ist eine besonders zweckmässige Art dargestellt, um das längsgefaltete Rohr mit einem Flansch zu versehen oder es auf andere Weise mit einem Rohr oder einer Armatur von rundem Durchgangsquerschnitt zu verbinden. Vor der Herstellung der Längsfalten hat das mit strichpunk- tierten Linien dargestellte Ausgangsrohr den Aussendurehmesser e. Nach der Herstellung der Längsfalten 51 hat sich der Aussendurchmesser des Rohres auf/verringert. An der Stelle, wo die Längsfalten aufhören sollen, wird vor oder nach der Herstellung der Längsfalten das Rohr von dem Durchmesser e, wie bei 52 dargestellt ist, auf den Durchmesser t eingrzogen. Auf diese Weise ergibt sieh ein einwandfreier Übergang der Längsfalten 51 auf den Durchmesser t.
Auf bekannte Weise wird auf das Rohr von dem Durchmesser t ein Flansch 53 aufgebracht oder dieses Rohr auf irgendeine andere Art mit einem andern Rohr oder einer Armatur verbunden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Rohr mit besonders grosser Biegungsfähigkeit, gekennzeichnet durch zwei einander gegenüberliegende, innen oder aussen liegende Längsfalten, die senkrecht zur Richtung der Biegungsbeanspruchung und in der Nähe einer die Rohrachse oder die neutrale Faser schneidenden Ebene angeordnet sind.