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Die Erfindung betrifft eine Rohrendenstauchpresse mit gegeneinan-
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der bewegbaren Klemmschalen zum Halten des Rohrendes während des Stauchvorganges
und ebenfalls längsgeteilten, zum Einführen und Entnehmen des Rohres auseinanderbewegbaren
ggfs. in einem Stauchschalenhalter angeordnete Stauchschalensegmente mit der Form
des gestauchten Rohrendes entsprechender Innenkontur sowie einem in das Rohrende
hineinfahrbaren, das Rohrende anstauchenden und den freien Raum zwischen Stauchschalenlnnenseite
und Rohrende ausfüllenden Stauchdorn.
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Derartige Rohrendenstauchpressen werden verwendet, um an Rohren aus
Metall, vorzugsweise aus Stahl verdickte Enden, also eine Verdickung der Rohrwandstärke
an den Rohrenden anzustauchen. Diese Verdickung ist erforderlich, um genügend Material
für das Einschneiden von Gewinden zu haben, wie es beispielsweise bei Rohren erforderlich
ist, die auf dem Erdölfeld eingesetzt werden. Diese Verdlckung wird nach dem Stand
der Technik erzielt, In dem auf die Rohrenden, die vorher mittels geeigneter Einrichtungen
auf eine günstige Verformungstemperatur erhitzt werden, eine in Längsrichtung des
Rohres wirkende Kraft ausgeübt wird, die bewirkt, daß sich an der erhitzten Stelle
die Länge des Rohres verkürzt und durch die gegebene Volumenkonstanz die Wand des
Rohres verdlckt. Auf das Rohrende wird dabei durch den Einsatz der geeigneten Formwerkzeuge
ein Formzwang ausgeübt, der bewirkt, daß sich das Material des Rohres nur innerhalb
der Grenzen dieser Formwerkzeuge umformen und die durch die Formwerkzeuge vorgebenene
Gestalt annehmen kann.
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Bei den heute bekannten Ausführungen von Maschinen zum Stauchen von
Rohrenden sind die äußeren Formwerkzeuge geteilt. Sie können z. B. aus zwei Stauchschalen
bestehen, die in der Längsrichtung des Rohres geteilt sind und das Rohr umschließen
Die Stauchschalen werden geöffnet, um das fertiggestauchte Rohr entnehmen zu können.
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Da während des Stauchvorganges das Rohrende mit hoher Kraft eingespannt
werden muß, um die zum Stauchen erforderlichen, in Längsrichtung des Rohres wirkenden
Kräfte aufnehmen zu können, müssen die Stauchschalen neben der eigentlichen Funktion
als Formwerkzeug auch zum Klemmen entsprechend ausgebildet sein oder es müssen den
Stauchschalen separate Klemmschalen zugeordnet sein. Werden Klemmschalen und Stauchschalen
als Einheit zusammengefaßt, ergeben sich Nachteile. Damit die Rohre von den Einspannschalen
sicher festgehalten werden und unter dem Einfluß der Stauchkräfte nicht verrutschen,
dürfen die Schalen das Rohr nicht völlig umschließen. Sie müssen also einen Luftspalt
haben, damit sie nicht aufeinanderliegen. Dieser Luftspalt muß so. groß sein, daß
selbst bei Rohren mit einer zulässigen Minustoleranz noch eine zuverlässige Einspannung
stattfindet. Wenn Rohre gestaucht werden, die z. B. an der Grenze der zulässigen
Plustoleranz liegen, verbreitert sich dieser Luftspalt um das Maß der Differenz
zwischen dem kleinsten und dem größten zulässigen Rohraußendurchmesser, wobei der
gleiche Luftspalt auch an den Stauchschalen entsteht, wenn sie mit den Klemmschalen
eine Einheit bilden. In diesen Luftspalt fließt beim Stauchen das Rohrmaterial ein
und bildet sogenannte Grate oder Flossen in Rohrlängsrichtung. Diese Grate werden
verstärkt dadurch, daß die Stauchkraft die Stauchschalen auseinanderdrückt und zusätzliches
Material in den Spalt einfließt.
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Aber auch beim Trennen von Stauchschalen und Klemmschalen, wobei jede
Einheit über Hydraullkzylinder geschlossen und geöffnet wird, ergeben sich Nachteile,
nämlich Insbesondere der Mittenversatz zwischen Stauchung und Rohrachse, weil ein
zentrisches Spannen wegen der genannten Rohrdurchmessertoleranzen nicht gewährleistet
ist.
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Eine andere bekannte Lösung sieht vor, anstelle der geteilten Stauchschalen
eine zylindrisch ausgebohrte, aus einem Stück bestehende BUchse über das Rohrende
zu schieben. Diesem Vorschlag liegt der Gedanke zugrunde, daß bei einer ungeteilten
Büchse keine Grate auftreten können, die längsseits des Rohres verlaufen. Das Spannen
des Rohres erfolgt bei diesem bekannten Vorschlag mit einem 4-Backenfutter, das
das Rohr umgreift. Damit das angestauchte Rohrende aus der Rohrendenstauchpresse
entfernt werden kannç kann die Büchse nur den Teil des verdickten Rohres umfassen,
der zylindrisch verläuft, weil der Obergangsberelch vom ungestauchten zum gestauchten
Rohrende ein Abziehen der Büchse entgegen der Stauchrichtung unmöglich machen würde.
Deshalb sieht die bekannte Lösung vor, den übergangsbereich wiederum aus geteilten
Formwerkzeugen zu bilden bzw. diese gleichzeitig zum Klemmen des Rohrendes auszubilden.
Damit ergibt sich aber auch bei dieser Lösung der bereits geschilderte Nachteil,
nämlich daß die Klemmbacken nach der Minustoleranz des Rohres gefertigt werden müssen,
wodurch sich bei Rohren mit Plustoleranzen zwangsläufig zwischen den Backen ein
Luftspalt bildet, der wiederum zur Bildung von Graten im Obergangsbereich führt.
Ein weiterer Nachteil tritt im Bereich des Obergangs zwischen den geteilten Klernmbacken
und der zylindrischen, aus einem Stück bestehenden Büchse auf. Da der Innendurchmesser
der Büchse nicht veränderbar ist, die Klemmbacken sich aber nach dem vorhandenen
Druchmesser des zu stauchenden Rohres einstellen, ist der von ihnen gebildete Durchmesser
unterschiedlich wie die Durchmesser der Rohre. Es entsteht an dieser Stelle ein
Absatz, der die Qualität des Produktes vermindert. Auch kann an dieser Stelle ein
Grat entstehen, der radlal um das Rohr herumläuft.
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Eine wesentliche Forderung von Rohrherstel lern und Verbrauchern ist
es, Grate oder Flossen am angestauchten Ende des Rohres zu vermelden. Diese Grate
oder Flossen behindern das Einschneidendes Gewindes und führen zu einer Leistungsminderung
der Gewinde-
schneidmaschinen, wenn nicht sogar zur Beschädigung
der Werkzeuge.
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Grate werden daher nach dem Stauchen abgeschliffen, was zusätzlichen
Aufwand an maschinellen Einrichtungen und Bedienungspersonal erfordert und dadurch
die Herstellungskosten der Rohre erhöht.
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Bei Stauchungen, die in mehreren Stufen vorgenommen werden müssen,
z. B. bei besonders hohen Verformungsgraden, würden die Grate beim Ausführen der
nächsten Stauchstufe In die Oberfläche der verdickten Rohrenden eingedrückt werden
und bleibende Vertiefungen verursachen. Diese Vertiefungen können zum Ausschuß des
Rohres führen.
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Aus diesem Grund ist auch in vielen Fällen zwischen den einzelnen
Stauchstufen ein Entfernen der Grate erforderlich.
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Ausgehend von den geschilderten Nachteilen und Unzulänglichkeiten
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rohrendenstauchpresse zu schaffen,
die mit einfachen und funktionssicheren Mitteln das entstehen von Graten oder Flossen
am angestauchten Ende des Rohres vermeidet. Zur Lösung der Aufgabe wird nach der
Erfindung vorgesehen, daß die Stauchschalensegmente durch eine diese bzw. die Stauchschalenhalter
umgreifende in Achsrichtung auf- und abschiebbare Buchse. aufeinanderpreßbar sind.
Auf diese Weise wird unter Beibehaltung der Trennung von Klemmschalen und Stauchschalen
und deren Längsteilung sichergestellt, daß während des Stauchvorganges die Stauchschalen
durch die aufgeschobene Buchse zusammengehalten werden, so daß, ähnlich wie bei
der als ungeteilte Büchse ausgebildeten Stauchschale nach dem Stand der Technik
überhaupt keine Grate oder Flossen entstehen können und dennoch das Be- und Entladen
der Maschine durch Uffnen der Stauchschalen nach Abschieben der Büchse in einfache
Weise möglich ist.
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Wenn nach einem anderen Merkmal der Erfindung vorgesehen ist, daß
die Außenmantelflächen der Stauchschalensegmente bzw. Stauchschalenhalter sich zu
einem Kreiszylinder ergänzen und die Innenmanteilfläche der Buchse nahezu spielfrei
daran anliegt, so ist ein
leicht zu fertigendes Werkzeug vorgeschlagen9
daß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in hervorragender Weise löst, wobei zu
bemerken ist, daß ein geringfügig vorzusehendes Spiel lediglich erforderlich ist,
um das Auf- und Abschieben der Buchse zu gewährleisten. Die bei bekannten Stauchpressen
im ungünstigen Fall entstehenden Luftspalte von ca. 4 mm maximal können hierbei
nicht auftreten.
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Eine günstige Lösung der Erfindung wird darin gesehen, daß die Außenmantelflächen
der Stauchschalensegmente bzw. der Stauchschalenhalter sich zu einem in Stauchrichtung
ansteigenden Konus ergänzen und die Innenmantelfläche der Buchse mit gleicher Konizität
an den Außenmantelflächen anlegbar Ist. Durch diesen Vorschlag der Erfindung wird
eine je nach Aufschiebkraft der Buchse steigende Spannkraft der Stauchschalen ermöglicht,
die in ihrer Größenordnung der Stauchkraft anpaßbar ist. Selbstverständlich kann
statt eines Konus auch eine Pyramide verwendet werden Vorzugsweise ist die Buchse
mittels Kraftantrieben über die Stauchschalen bzw. Stauchschalenhalter schiebbar
und entgegen der Stauchrichtung in Achsrichtung aus dem Umfangsbereich der Stauchschalen
bzw. Stauchschalenhalter entfernbar. Die Kraftantriebe können beispielsweise Kolben-Zylinder-Einheiten
sein, die unmittelbar an der Buchse oder daran angeordneten Traversen angreifen.
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Es ist nach einem besonderen Merkmal der Erfindung auch denkbar, daß
die Buchse unmittelbar mit dem Stauchdorn verbunden ist, so daß beim Anstauchen
des Rohrendes, also der Axialbewegung des Stauchdornes gleichzeitig eine Axialbewegung
der Buchse über die Stauchschalen hinweg von statten geht. Dabei kann nach einem
weiteren Merkmal der Erfindung die Buchse unter Zwischenschaltung von Kraftspeichern
mit dem Stauchdorn verbunden sein, so daß Wegdifferenzen zwischen Buchse und Stauchdorn
in den Kraftspeichern aufgenommen werden können.
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Schließlich ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen,
daß einer Buchse mehrere Stauchschalen bzw. Stauchschalenhalter mit der Innenkontur
der Buchse entsprechenden Außenmantelflächen und unterschiedlichen Innenkonturen
zugeordnet und durch Querbewegung in die Bewegungsachse der Buchse bringbar sind.
Auf diese Weise können unterschiedliche Rohrendenkonturen leicht hergestellt werden,
wobei jeweils ein und dieselbe Buchse universell verwendbar ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und nachfolgend beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 Klemm- und Stauchschalenanordnung
an einer Rohrendenstauchpresse mit zylindrischer Buchse und Fig. 2 die-gleiche Anordnung
mit konischer Buchse.
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In Fig. 1 ist das Rohr mit 1 bezeichnet, das in der Rohrendenstauchpresse
durch die zweiteRlige Klemmschale 2 gehalten wird.
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Die Stauchschale zum Anformen des Rohrendes besteht aus dem oberen
Stauchschalensegment 3 und dem unteren Stauchschalensegment 4, die sich zu einem
an der Außenmantelfläche 5 kreiszylinderförmigen Werkzeug ergänzen. Die Innenkontur
6 der Stauchschale 3, 4 ist dem anzustauchenden RohrauRenumfang angepaßt. Mit 7
ist die Teilfuge bezeichnet, an der die Stauchschalensegmente 3 und 4 aneinanderliegen.
Der mit 8 bezeichnete und strichpunktiert angedeutete Stauchdorn wird mit seinem
vorderen Ende 9 in das Rohr hineingeführt und staucht mit dem In die Stauchschale
eingeführten Bund 10 das Rohrende 11 an, wobei der vorher in diesem Bereich erwärmte
Rohrwerkstoff in den zwischen dem vorderen Stauchdornende 9 und der Innenmantelfläche
der Stauchschale verbleibenden Raum verdrängt wird. Dadurch verdickt sich das Rohrende
11 wie in Fig. 1 dargestellt.
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Die durch den Stauchdorn 8 in Rohrachsrichtung aufgebrachte Stauchkraft
bzw. die sich in dem verdrängten Rohrmaterial fortpflanzenden Stauchkräfte sind
bestrebt, die Stauchschalensegmente 3 und 4 auseinanderzudrücken und die Teilfuge
7 zu öffnen. Um dies zu verhindern, ist in erfindungsgemäßer Weise vorgesehenD daß
die Stauchschalensegmente 3 und 4 durch eine Buchse 12 zusammengehalten werden,
deren Innenmantelfläche 14 an der Außenmantelfläche 5 der Stauchschale 3, 4 nahezu
spielfrei anliegt.
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Die Buchse 12 ist in Rohrlängsrichtung verschiebbar am Stauchdorn
gelagert und dadurch auf die Stauchschale aufschiebbar bzw. von dieser abziehbar.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist vorgesehen, die Buchse unmittelbar am
Stauchdorn unter Zwischenschaltung von Federelementen 13 abzustützen, so daß beim
Einführen des Stauchdornes 8 in das Rohr 1 gleichzeitig die Buchse 8 über die Stauchschale
geschoben wird. Führungen 15 am Stauchdorn 8, die an der Buchse (12) bei 16 angelenkt
sind, stellen sicher, daß die Buchse richtungsstabil über die Stauchschale gleitet.
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In Fig. 2 sind gleiche Teile gleich bezeichnet. Im Unterschied zum
Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind hier jedoch die Stauchschalensegmente 3 und
4 so ausgebildet, daß sie sich ihre Außenmantelflächen zu einem in Stauchrichtung
ansteigenden Konus ergänzen, über den die Buchse 12 schiebbar ist, die mit ihrer
entsprechend ausgebildeten Innenkonusfläche auf die Stauchschale aufschiebbar ist,
wobei die Innenkonusfläche der Buchse 12 und die Außenkonusfläche der Stauchschale
spiel frei aneinanderliegenO In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt
die Bewegung der Buchse 12 mit Hilfe von Kolben-Zylinder-Einheiten 17, die an entsprechend
ausgebildeten Ansätzen 16 der Buchse 12 angelenkt sind.
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In beiden Ausführungsbeispielen laßt sich die Buchse 12 vollständig
aus dem Bereich der Stauchschalensegmente 3, 4 entfernen, so daß letztere quer zur
Rohrachse (in nicht dargestellter Weise) auseinander bewegt werden können, und das
Rohr nach vorherigem Lösen der Klemmschalen 2 aus der Maschine entfernt werden kann.
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Die durch die Erfindung vorgeschlagene Buchse 12, die die Stauchschalensegmente
3 und 4 zusammenhält, stellt sicher, daß ein Auseinanderbewegen der Teilfuge 7 verhindert
wird, so daß alle Bearbeitungsspiele eliminiert und Gratbildungen am Rohr verhindert
werden. Zwischen Rohr und Stauchung tritt keine Exzentrizität auf und die aus einfachen
Werkzeugen bestehende Einrichtung läßt sich leicht reinigen.
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Es ist denkbar, daß mehrere Stauchschalen aus Stauchschalensegmenten
3 und 4 mit unterschiedlicher Innenkontur zum Anstauchen verschiedener Rohrenden
nebenelnander auf einem Träger angeordnet sind und durch Querverschieben in Arbeitsposition
gebracht werden können.
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Zusammenfassung