CH647167A5

CH647167A5 - Verfahren zur herstellung eines rohrbogens.

Info

Publication number: CH647167A5
Application number: CH7683/80A
Authority: CH
Inventors: Christian Ragettli
Original assignee: Christian Ragettli
Priority date: 1979-10-31
Filing date: 1980-10-15
Publication date: 1985-01-15
Also published as: US4352281A; SE448351B; GB2062506A; JPS6238048B2; DE2943960A1; NL180566C; CS216945B2; BE885918A; SE8007573L; JPS5674322A; FR2468422A1; DE2943960C2; NL180566B; GB2062506B; IT1134118B; FR2468422B1; AT370647B; ATA518680A; NL8005859A; IT8025678A0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Rohrbogen aus geraden Rohrstük-ken sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Im wesentlichen sind bisher zwei Verfahren zur Herstellung von Rohrbögen bekannt: Das Biegeverfahren und das Schweissverfahren. Beim Biegeverfahren wird ein gerades Rohrstück einerends fest eingespannt und mittels einer Biegevorrichtung zu einem Rohrbogen abgebogen, wobei es gegebenenfalls zuvor mit einem geeigneten Medium gefüllt und beiderends dicht verschlossen worden ist. Dieses Verfahren besitzt einige Nachteile, so z.B. den relativ hohen apparateseitigen Aufwand für die Biegemaschine, die hohen Kräfte, die aufgewendet werden müssen und die Abnahme der Wandstärke an der Aussenseite des Bogens. Gerade letzteres beeinträchtigt die Belastbarkeit des Rohrbogens bzw. zwingt dazu, als Ausgangsmaterial ein wesentlich dickwandigeres Rohrstück zu verwenden mit dem Resultat, dass relativ sehr viel Mehraufwand an Material getrieben werden muss, nur gerade, um die kritische Aussenwand des Bogens genügend belastbar zu gestalten.

Beim Schweissverfahren wird von einem ebenen Blechstück ausgegangen, das in den Abmessungen der Abwicklung des herzustellenden Rohrbogens entspricht. Dieses Blechstück wird dann entsprechend aufgerollt in die Form des Rohrbogens und dann verschweisst. Die Nachteile sind zum einen darin zu erblicken, dass ein namhafter Anteil* an Abfall beim ebenen Blech entsteht, von dem der Bogen hergestellt wird, und zum anderen sei auf den ebenfalls beträchtlichen, apparativen Aufwand für Schneiden, Aufrollen und Verschweissen sowie nicht zuletzt auf den grossen Zeitaufwand beim Arbeiten nach diesem Verfahren hingewiesen.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Rohrbögen vorzuschlagen, bei dem diese Nachteile weitgehendst vermieden werden. Insbesondere soll erreicht werden, dass auf wirtschaftliche Weise, mit kleinem Zeitaufwand und praktisch ohne Abfall beim Rohmaterial, Rohrbögen ausgebildet werden können, die mit genauen Abmessungen und homogener Wandstärke alle die Anforderungen erfüllen, die der Verbraucher an sie stellt.

Beim erfindungsgemässen Verfahren wird von einem geraden Rohrabschnitt ausgegangen, der zu einem Rohrbogen geformt werden soll. Um die vorstehend genannte Aufgabe zu erfüllen, zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass das Rohrstück beiderends schräg zur Rohrachse abgeschnitten, dann unter schrittweisem Vorschub abschnittweise gestaucht und anschliessend der gestauchte Abschnitt kalibiert wird, wobei das schräg zur Rohrachse erfolgende Stauchen und das senkrecht zur Rohrachse erfolgende Kalibrieren an aufeinanderfolgenden Rohrabschnitten gleichzeitig durchgeführt wird.

Sollen 90° Rohrbögen hergestellt werden, — in der Praxis ein häufig anzutreffender Fall —, muss der Anschnitt der beiden Rohrenden in einem Winkel von 38,146° zur Achsnormalebene erfolgen. Dies gewährleistet, dass nach erfolgtem Stauchen ein Rohrbogen zur Verfügung steht, dessen Flanschebenen genau senkrecht zur Rohrachse stehen. Überhaupt ist bemerkenswert, dass dieser Anschnittwinkel unabhängig vom Rohrdurchmesser ist; er hängt nur von der Art des Bogens ab. Dies erlaubt, auf einmal eingestellter Schneidvorrichtung Rohrstücke der verschiedensten Durchmesser zum anschliessenden Stauchen vorzubereiten.

Der Stauchvorgang zur Ausbildung des Bogens erfordert wesentlich kleinere Kräfte als bei bekannten Biegeverfahren aufgewendet werden müssen. Auch lässt sich mathematisch nachweisen, dass die während des Stauchens auftretenden Momente einiges geringer sind als beim Biegen, was natürlich ein grosser Vorteil ist hinsichtlich der Dimensionierung der hiezu verwendeten Vorrichtungen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorzuschlagen, die relativ einfach und demnach kostengünstig aufgebaut ist und die ein präzises und schnelles Arbeiten gestattet. Gemäss der Erfindung zeichnet sich diese Einrichtung aus durch eine Mehrzahl von beweglichen Stauch- und Kalibrierbacken, sowie durch eine entlang einer schiefen Ebene auf die Stauch- und Kalibrierbacken zu bewegliche Rohrhalterung zur Abstützung eines Endes des zu bearbeitenden Rohrstückes.

Eine vorteilhafte Ausbildung dieser Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stauch- und Kalibrierbacken durch eine Mehrzahl von einzelnen, entlang eines Kreises angeordneten Segmenten gebildet sind, die radial gegeneinander beweglich auf Segmentträgern befestigt sind.

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Um die Stauch- und Kalibrierbacken gleichmässig gegeneinander bewegen zu können, sind die Segmentträger über Gelenkhebelpaare mit dem Gestell der Einrichtung verbunden und stehen unter Wirkung von Kolben-Zylinder-Ein-heiten.

Um die Segmentträger bei Betätigung der Kolben-Zylin-der-Einheiten neben ihrer Verschiebsbewegung eine Schwenkbewegung vollführen zu lassen, können die beiden Gelenkhebel eines Paares ungleich lang sein. Dadurch kann erreicht werden, dass sich die eine Seite der Segmentträger in deren Bereich sich die Stauchabschnitte der Stauch- und Kalibriersegmente befindet, um einen grösseren Betrag aufeinander zu bewegen als die andere Seite der Segmentträger, wo sich die Kalibrierabschnitte der Segmente befinden.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Rohrhalterung einen auf einer schiefen Ebene verschiebbaren Schlitten aufweist, der unter Wirkung einer Kolben-Zylinder-Einheit relativ zu den Stauch- und Kalibriersegmenten hin- und wegbewegbar ist.

Im folgenden soll das Verfahren gemäss der Erfindung näher erläutert werden. In den beiliegenden Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung dargestellt, auf das bei der Erläuterung des Verfahrens Bezug genommen wird.

Es zeigen:

Fig. 1 bis 6 schematische Vertikal-Längsschnitte durch die Einrichtung während verschiedener Bearbeitungsphasen des Rohrstückes.

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1, und

Fig. 8 eine schematische Ansicht von Rohrstücken vor der Bearbeitung.

Die Einrichtung besteht im wesentlichen aus der eigentlichen Stauch- und Kalibriervorrichtung 1 und der Rohrhalterung 2. Die Stauch- und Kalibriervorrichtung besitzt einen im Querschnitt kreisförmigen Rahmen 3, der mittels eines Gestells 4 am Boden verankert ist. An der Innenseite des Rahmens 3 sind entlang des Umfanges eine Mehrzahl von Segmentträger-Verankerungen 5 angebracht, an denen mittels eines Gelenkhebelpaares 6A, 6B die Segmentträger 7 schwenkbar aufgehängt sind. An letzteren sind die eigentlichen Stauch- und Kalibiersegmente 8 angeordnet, welche je einen Stauchabschnitt 8A und einen Kalibrierabschnitt 8B aufweisen.

Die Segmentträger 7 stehen unter Wirkung von Kolben-Zylinder-Einheiten 9, die an der Stirnseite des Rahmens 3 angeordnet sind. Je eine Kolben-Zylinder-Einheit 9 ist einem Segmentträger 7 zugeordnet und wirkt auf diesen über eine Kolbenstange 10 und ein Kraftübertragungsglied 11. Es ist leicht einzusehen, dass bei einer Betätigung der Kolben-Zylinder-Einheiten 9 mit einer daraus resultierenden Verschiebung der Kolbenstangen 10 nach links eine Verschwenkung der Segmentträger 7 erfolgt, da letztere mittels der Hebelpaare 6A, 6B schwenkbar gelagert sind. Daraus folgt, dass die Segmentträger 7 einerseits eine Bewegung gegen das Zentrum der Vorrichtung vollführen, sich also einander nähern.

Wie aus den Fig. 1 bis 6 ersichtlich ist, stehen die Hebel 6A und 6B nicht parallel zueinander und sind auch nicht gleich lang. Die Hebel 6B, die im Bereich der Stauchabschnitte 8B der Segmente 8 an den Segmentträgern 7 angelenkt sind, sind etwas länger als die Hebel 6A, welche im Bereich der Kalibierabschnitte 8A der Segmente 8 an den Segmentträgern 7 angelenkt sind. In der eingezogenen Ruhestellung der Segmente 8, wie in Fig. 1 dargestellt, sind alle Segmentträger 7 in paralleler Lage zueinander, die längeren Hebel 6B sind somit stärker verschwenkt als die kürzeren Hebel. Bei einer Betätigung der Kolben-Zylinder-Einheiten 9 werden, auf Grund dieser konstruktiven Merkmale,

die Segmentträger 7 nicht parallel zueinander hin gegen das Zentrum der Vorrichtung verschoben, sondern dasjenige Ende der Segmentträger 7, das im Bereich der Stauchabschnitte 8b der Segmente 8 liegt, legt einen grösseren Weg zurück als das Ende im Bereich der Kalibrierabschnitte 8A der Segmente 8.

Zweckmässigerweise sind die Stauch- und Kalibriersegmente 8 leicht auswechselbar montiert, damit die Vorrichtung an verschiedene Rohrdurchmesser angepasst werden kann.

Wie aus der Fig. 7 hervorgeht, wird eine Mehrzahl von Stauch- und Kalibriersegmenten 8, im vorliegenden Beispiel zwölf, strahlenförmig entlang eines Kreises angeordnet. Bei voll ausgefahrener Stellung liegen sie dicht nebeneinander, wobei die Kalibrierabschnitte 8a mit ihren Innenflächen eine Fläche umschliessen, die der Aussenfläche des zu formenden Rohrbogens entspricht.

Wie weiter aus den Fig. 1 bis 6 hervorgeht, umfasst die Rohrhalterung einen Basisteil 15, dessen Oberfläche eine gegen die Stauchvorrichtung 1 hin abwärts geneigte schiefe Ebene 17 bildet, auf der ein Schlitten 18 hin- und herbewegbar gelagert ist. Zur Betätigung des Schlittens 18 ist eine hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit 19 vorgesehen.

Der Schlitten 18 besitzt einen Fortsatz 20, an dem ein Rohrstützorgan 21 schwenkbar befestigt ist. Letzteres dient dazu, das Ende des zu bearbeitenden Rohrstückes 14 abzustützen.

Das Verfahren zur Herstellung eines Rohrbogens läuft nun folgendermassen ab:

Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, werden aus einem langen Rohr 22 die zu bearbeitenden Rohrstücke 14 in der benötigten Länge abgeschnitten. Diese erhalten beiderends einen schrägen Anschnitt, damit beim fertig geformten Rohrbogen bereits rechtwinklig zur Rohrachse verlaufende Flansche vorhanden sind.

Es lässt sich mathematisch nachweisen, dass für einen bestimmten Rohrbogen, unabhängig vom Durchmesser des Rohres, ein bestimmter Schnittwinkel erforderlich ist. Soll z.B. ein 90°-Bogen hergestellt werden, so muss der Anschnitt der Rohrstücke in einem Winkel a von 38,146° zur Achsnormalebenen des Rohres erfolgen. Bei einem 45°-Bogen beträgt der Winkel a = 21,44°. Dies erlaubt, die Rohrstücke praktisch ohne jeden Abfall von einem langen Rohr abzuschneiden, wie dies die obere Darstellung in Fig. 8 zeigt.

Nun wird das vorbereitete Rohrstück 14 auf das Rohrstützorgan 21 auf dem Schlitten 18 gelegt und so weit gegen die Stauch- uund Kalibriervorrichtung 1 hin verschoben, bis die Rohrkanten die Stauchabschnitte 8B der Segmente 8 berühren. Diese Situation zeigt Fig. 1. Anschliessend werden die Kolben-Zylinder-Einheiten 9 betätigt, was ein Zusammenfahren der Segmente 8 und somit ein Stauchen des Rohrstückes 14 bewirkt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, erfolgt das Stauchen nicht senkrecht zum Rohr, sondern in einem gewissen Winkel zur Rohrachse, der kleiner als 90° ist. Somit wird der in Stauchrichtung gesehene ellipsenförmige Querschnitt des Rohres allmählich zu einem Kreis verformt.

Sobald die Segmente 8 ihre ganz ausgefahrene Stellung erreicht haben, werden die Kolben-Zylinder-Einheiten 9 in Gegenrichtung betätigt, was einen Rückzug der Segmente 8 zur Folge hat. Danach wird das Rohrstück 14 weiter gegen die Vorrichtung 1 vorgeschoben, bis die Rohrkante wiederum an den Segmenten 8 anstösst. Alsdann werden die Segmente 8 wiederum ausgefahren, um den nächsten Abschnitt des Rohrstückes 14 zu stauchen.

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Diese Vorgänge wiederholen sich schrittweise, wobei sich allmählich ein Anfangsabschnitt des Rohres 14 zu einem Bogen verformt. Nun haben wir die Situation gemäss Fig. 2 erreicht.

Bis zu diesem Punkt des Verfahrens wurde nur eine Stauchung des Rohrstückes 14 durchgeführt, und zwar mit Hilfe der Stauchabschnitte 8B der Segmente 8. In der folgenden Weiterverarbeitung wird der gestauchte Anfangsabschnitt des Rohrstückes 14 unter Wirkung der Kalibrierabschnitte 8A der Segmente 8 kalibriert, was dem Rohrbogen seine exakte Form in Bezug auf Biegung und Rundheit gibt.

Zu diesem Zwecke werden die Segmente 8 wieder zurückbewegt, das Rohrstück 14 weiter vorgeschoben und die Kolben-Zylinder-Einheiten 9 zwecks Zusammenfahrens der Segmente 8 wieder betätigt. Gleichzeitig wird nun einerseits der zuvor gestauchte Anfangsabschnitt des Rohrstückes 14 unter Wirkung der Kalibrierabschnitte 8a kalibriert, während anderersets die folgenden Rohrabschnitte unter Wirkung der Stauchabschnitte 8b der Segmente 8 gestaucht werden. Dies geschieht, wie schon vorstehend beschrieben, unter schrittweisem Vorschub des Rohrstückes 14 bei abwechselndem Vor- und Zurückfahren der Segmente. Dies ist nun die Situation gemäss Fig. 3.

Wie schon bei der Konstruktionsbeschreibung der Einrichtung erwähnt, sind die Hebel 6B länger als die Hebel 6A, so dass bei der Betätigung der Segmente 8 die Abschnitte 8B einen grösseren Weg zurücklegen als die Abschnitte 8A. Der Grund hiefür ist darin zu sehen, dass der Stauchvorgang über eine grössere Wegstrecke mit geringerer Kraft erfolgen muss als der Kalibriervorgang, bei dem 5 hohe Kräfte längs eines kurzen Weges erforderlich sind. Die vorgeschlagene Lösung erlaubt, diesen Forderungen mit einer verblüffend einfachen Konstruktion nachzukommen.

Nachdem der halbe Rohrbogen ausgebildet worden ist (Fig. 3), wird das Ende des Rohrstückes 14 vom Abstütz-io organ 21 weggenommen und der Schlitten 18 mit Hilfe der Kolben-Zylinder-Einheit zurückgezogen, so dass das Rohrstück gegen unten verschwenkt werden kann, und zwar im Falle eines 90°-Rohrbogens um 22,5° (Fig. 4). Dann erfolgt die analoge Weiterbearbeitung der verbleibenden Rohrstück-15 abschnitte mit gleichzeitigem Stauchen und Kalibrieren (Fig. 5), bis die Situation gemäss Fig. 6 erreicht ist, wo noch der letzte, eben gestauchte Abschnitt des Rohrstük-kes 14 mit Hilfe der Segmenteabschnitte 8A kalibriert wird. Damit ist die Barbeitung des Rohrstückes 14 abgeschlos-20 sen, die Segmente 8 können zurückgefahren und der fertige Rohrbogen aus der Einrichtung 1 entnommen werden.

Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung erlaubt ein äusserst rationelles Arbeiten, wobei die dazu verwendete Einrichtung einfach und robust aufgebaut ist. Es 25 entfällt die Notwendigkeit, im Rohrinneren einen Kalibrierdorn zu verwenden; trotzdem sind die so ausgebildeten Rohrbogen exakt rund und von gleichmässiger Wandstärke.

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8 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren, zur Herstellung eines Rohrbogens aus einem geraden Rohrstück, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück beiderends schräg zur Rohrachse abgeschnitten, dann unter schrittweisem Vorschub abschnittweise gestaucht und anschliessend der gestauchte Abschnitt kalibriert wird, wobei das schräg zur Rohrachse erfolgende Stauchen und das senkrecht zur Rohrachse erfolgende Kalibrieren an aufeinanderfolgenden Rohrabschnitten gleichzeitig durchgeführt wird.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von beweglichen Stauch- und Kalibrierbacken sowie durch eine entlang einer schiefen Ebene auf die Stauch- und Kalibrierbacken zu bewegliche Rohrhalterung zur Abstützung eines Endes des zu bearbeitenden Rohrstückes.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauch- und Kalibrierbacken durch eine Mehrzahl von einzelnen, entlang eines Kreises angeordneten Segmenten gebildet sind, die radial gegeneinander beweglich auf Trägern befestigt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentträger über Gelenkhebelpaare mit dem Gestell der Einrichtung verbunden sind und unter Wirkung von hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten stehen.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gelenkhebel eines Paares ungleich lang sind, so dass bei der Betätigung der Kolben-Zylinder-Ein-heiten die Segmentträger neben ihrer Verschiebebewegung eine Schwenkbewegung vollführen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente, in Vorschubrichtung des Rohres gesehen, einen Stauchabschnitt und daran anschliessend einen Kalibrierabschnitt aufweisen.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die im Bereich der Stauchabschnitte der Segmente liegenden Hebel länger sind als die im Bereich der Kalibrierabschnitte liegenden Hebel, so dass sich die Stauchabschnitte um einen grösseren Betrag aufeinander zu bewegen als die Kalibierabschnitte.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrhalterung einen auf einer schiefen Ebene verschiebbaren Schlitten aufweist, der unter Wirkung einer Kolben-Zylinder-Einheit relativ zu den Stauch- und Kalibriersegmenten hin- und wegbewegbar ist.