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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.
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ltohr with particularly great bendability along with processes and provisions for the production of such pipes.
In numerous areas of technology, there is a need for pipes and pipelines with a particularly high capacity for bending loads in a specific direction perpendicular to the pipe power axis. The need for such pipes is particularly present in shipbuilding and, more generally, in vehicle construction.
Particularly important is the creation of such pipes with great flexibility for pipeline construction and here again primarily for bends or pipe bends, which are switched on to compensate for their linear expansion due to temperature changes, etc. or otherwise allow certain longitudinal displacements. The larger with such pipe bends, to which
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absorption capacity of the pipe is, the lower the projection and length of the
Compensator arches are determined, the easier and cheaper it is to form the fixed points and the lower the stresses on apparatus connections can be.
The more or less large bending capacity of the pipe, especially with such compensators, accordingly has a very strong influence on the production costs of the entire system.
It is already known, especially in the manufacture of such manifolds and
Compensator bend to provide the pipe with corrugations or folds, preferably completely or partially running radially, which can be arranged inside or outside. Both because of the waves running around the entire circumference and those only arranged inside the curve
Wrinkles became a substantial increase in the bending capacity of such bends and bends
Compensator arch reached.
The present invention relates to a pipe with a particularly great ability to bend in a specific direction perpendicular to the pipe axis, which has the smooth inner pipe walls and thus causes the lowest possible pressure loss.
The invention also relates to methods and devices for producing such
Tube.
According to the invention, two longitudinal folds with opposite diameters are arranged in the tube, which has a preferably round cross section, perpendicular to the direction of the forces causing the bending and in the vicinity of a plane intersecting the tube axis or the neutral fiber.
In the simplest embodiment, the longitudinal folds are designed in the manner of a U, the open side of which rests on the tube. The transition of the longitudinal walls of the folds into the tubular body is expediently rounded in order to reduce the highest bending stresses occurring there. According to the invention, the folds can be placed on the outside of the tube or extend into its interior.
The advantage of the subject matter of the invention compared to the constructions known in pipeline construction results in particular in an extremely low pressure loss, which is practically no greater than that of the smooth pipe with a high bending capacity and simple manufacturing method, whereby there is also a 'covering of the longitudinal folds' inside the pipe wall Use can be made.
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To improve the elasticity of the pipe, the folds can be arranged in a wave or zigzag shape along the pipe. In special cases it is also possible for the folds to be smooth on one side and in a wave or zigzag shape on the other side, as described above. In general, however, a smooth course of the longitudinal folds is recommended for production and cost considerations.
In order to limit the cross-section size of the longitudinal folds, particularly in the case of pipes of relatively large diameter, it has been found to be expedient to arrange two or more longitudinal folds of the same or different cross-section instead of one fold. The folds can also be attached here either inside or outside or partly as partly as it is. For special cases, an S-shaped configuration of the fold cross-section will accordingly prove to be expedient.
In the case of significant bridges within the pipeline, it must be ensured that the flat longitudinal walls of the folds are not stressed in an inadmissible manner and that they give way. For this purpose, the longitudinal folds can be interrupted at some points, preferably at the same distance from one another. or the pipe wall remains within the longitudinal folds, so that the pipe runs through in its previous cross-sectional shape at these points.
Instead of or in addition to this measure, it is also possible to provide brackets or stiffening ribs which are arranged essentially radially to the pipe axis and which lean on the one hand against the outer wall of the folds and on the other hand against the pipe wall. Such stiffening ribs can also be attached around the pipe or can also be designed as sehelles.
Another means of stiffening the longitudinal walls of the folds is that the opposing walls of a fold are connected to one another on their inner side by tension members which, depending on the type of material or shape, have a particularly large elongation strength
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stress should be provided in such a way that it can stretch or compress slightly with increasing stress.
The subject matter of the invention can generally be used in cases where a particularly large bending capacity must be required in a certain direction to the pipe axis. However, particular advantages arise if the subject matter of the invention is used in the form of Kil numbers or pipe bends for the purpose of compensating for the linear expansion or other longitudinal displacements of pipelines. The bends and elbows are then. if the changes in direction and straight legs caused by the cable routing are not sufficient. Arranged in a known manner in special ivra, loop or U-shaped arcs.
The straight pipe section, which, as is often the case, is arranged between the individual bends, can also be provided with the object of the invention without longitudinal folds, since this pipe section is less subject to bending in relation to the curved parts. The bendability of such bends and pipe bends can also be used, for example, to create the additional space required for the installation and removal of any devices or parts of the pipeline itself provided in the pipeline in a simple manner while avoiding the dismantling of other parts.
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only for pipelines, but also in general for any purpose.
in which the transmission member should have a particularly high flexibility in a certain direction. In special cases it can prove to be expedient not to pass through the tube with the same cross section, but to make it conical.
Such pipes can be produced by welding the longitudinal folds into correspondingly recessed sections of the pipe body or by rolling them with the aid of special roller bodies
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walls are provided with tab-shaped projections in such a way that the point of the welded connection lies outside the transition from the fold cross-section to the normal pipe cross-section. The pipe length can be subdivided in various ways. For example, the tube could be subdivided in the center plane of the longitudinal folds in such a way that it consists of two pressed parts that are identical to one another and have a shell-shaped cross section.
If such tubes are used in large quantities, production by rolling with the aid of special roller bodies can prove to be advantageous. In this way, both the wall thickness and the material of the longitudinal folds are the same as that of the actual tubular body. When producing the longitudinally folded tubes by over-welding the folds, however, it will often be expedient for the longitudinal folds to be made from a thinner and / or higher quality material than the tube body. In this way, even with relatively simple means, a significantly further increase in the bending capacity of the pipe can be obtained.
The manufacture of the bends and pipe bends according to the present invention can take place in the most varied of ways. If the longitudinal folds are welded on, it is possible to bend the tubular body and the longitudinal folds independently of one another. If, however, the bends or bends are made from a straight pipe already provided with longitudinal folds, then the invention
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according to either the pipe is filled with sand and / or a corresponding template or the like is inserted into the folds when it is bent.
The subsequent welding of the longitudinal folds can, however, only be used under certain operating conditions and types of stress. The quality of a weld seam also depends heavily on the reliability of the welder and the special working conditions during welding. Such production of longitudinal folds is therefore-at least for the time being-limited to certain, mostly subordinate purposes. The production of longitudinally folded tubes directly in the rolling mill runs into difficulties insofar as the rolling mills shy away from the costs of the special groove rolls, unless the obligation to purchase large quantities of the same nominal size and quality is assumed. Since this obligation can only rarely be entered into, in most cases this possibility of production is not applicable.
To eliminate these disadvantages and difficulties, and to make the use of longitudinally folded tubes possible in all areas and for any purpose, i.e. even with higher loads, various methods are proposed according to the invention which make it possible to provide the tubes with longitudinal folds as required .
All of these methods agree that the production of the longitudinally folded tubes is preferably based on a tube whose clear width is somewhat larger than the clear width of the longitudinally folded tube without taking into account the longitudinal folds. The circumference of the starting tube and the longitudinally folded tube including the circumference of the folds is practically the same. According to the invention, however, one can also start from a tube whose diameter is the same as that of the finished longitudinally folded tube by placing the tube material at certain points, e.g. B. at the longitudinal folds is stretched.
One method of the invention consists in that the tube is heated on the part of its circumference that is to be folded longitudinally and then pressed perpendicular to the plane of the longitudinal folds. During the heating, the peripheral part of the tube that is not to be folded lengthwise can be cooled by a coolant, for example compressed air, and / or shielded from the points to be heated. The part of the pipe circumference that is not to be folded lengthways remains colder or cold here and is generally little or not deformed at all during the lengthwise folding. However, it is also possible that the tube is heated over its entire circumference. If the heating is to take place uniformly over its entire circumference, the tube can also be rotated by any device during the heating.
However, the pipe circumference is preferably heated in such a way that the temperature of the pipe part to be longitudinally folded is higher than that of the rest of the pipe circumference.
The feed of the pipe to be longitudinally folded can be carried out intermittently or evenly.
With a steady advance, it is advisable to heat the pipe up to about the point at which the pressure force begins. Gas, electricity or any other heat source can be used for heating.
Another inventive method consists in that the pipe is drawn, pushed or rolled through a series of external templates connected in series, the dimensions of which, starting from the cross section of the starting pipe, come closer to or finally reach those of the finished longitudinally folded pipe. With a relatively soft material and a gradual transition between the individual cross-sectional steps, it is possible in this way to provide the tube with longitudinal folds even without heating. The outer stencils with a gradually changing cross-section can be connected individually in series, in that the passage opening of each stencil has an inherently identical cross-section.
But they can also be combined into a single template, in that the cross-section of their passage opening gradually changes from that of the starting pipe to that of the finished, longitudinally folded pipe. It is also possible to produce the entirety of the stencils connected in series from several pull rings, the passage opening of which changes gradually in a conical manner.
The outer template does not need to cover the entire circumference of the pipe; pipes with inwardly directed longitudinal folds can be produced particularly easily by pressing the longitudinal folds into the pipe from the outside using a corresponding number of templates.
The use of further templates will often prove to be superfluous, even if the longitudinal folds are not rolled out of a pipe by stretching the material, the starting diameter of which is approximately equal to its final diameter, since the templates during the production of the longitudinal folds reduce the remaining pipe circumference to approximately the desired one Press pipe diameter.
Instead of pulling, pushing or rolling the pipe through a series of templates connected in series, it is also possible to gradually press the pipe between external templates, the dimensions of which, based on the cross-section of the starting pipe, come closer to or eventually reach those of the finished, longitudinally folded pipe . These templates also do not need to cover the entire circumference of the pipe in the manner corresponding to the drawing or rolling process.
The number of templates to be selected expediently depends primarily on the size of the desired change in cross-section, the type of material and the wall thickness of the pipe
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from. The weaker the wall of the pipe, the smaller the change in cross-section and the tougher the material, the smaller the number of templates that can be selected. In the case of a particularly favorable wall thickness and, at the same time, tough material and a small change in cross-section, even only a single template will be necessary.
By means of each of the methods described, it is possible to subsequently provide tubes with longitudinal folds independently of one another. However, the procedures are well suited to complement one another with advantage. For example, it is possible to warm up the tube over its entire circumference or only on the circumferential part that is to be longitudinally folded and then pull or roll it through a series of openings connected in series, the shape and size of which gradually differs from the outer cross-section of the starting tube change the outside of the finished longitudinally folded tube. Such a connection primarily reduces the number of templates required to such an extent that often only a single template needs to be used.
All of the methods described can be further improved by inserting one or more mandrels into the pipe during the pressing, rolling or pressing, the cross section of which adapts approximately to the desired internal cross section of the pipe. The mandrel or mandrels can have fold approaches or be designed in such a way that they only serve to push out the longitudinal folds. If the mandrel is long in relation to the pipe diameter, it is expedient to divide it lengthways with a slight inclination to the pipe's longitudinal axis. In this way, the removal of the mandrel is made easier if the pipe has been pressed firmly onto the mandrel after the longitudinal folds have been produced.
This wedge connection is released in a known manner in that the wedges are shifted against each other, for which purpose a special pressing device with screws can also be used.
It will often prove to be useful, the pipe before the actual manufacture of the
To flatten the longitudinal folds somewhat in such a way that the flattened areas contain the material required for the folds and the cross-section of the pipe is approximately given the desired circular shape after folding.
This measure is particularly recommended for the first-mentioned method, in which the part of the pipe circumference that is not to be folded lengthways is not heated. The light one becomes here
Cross-section without a longitudinal fold, if no special means are provided, somewhat oval, i.e. not exactly circular. This disadvantage is eliminated in a simple manner by the flattening described when producing the longitudinal folds.
In general, especially if the circumferential part which is to be longitudinally folded is heated, it will not prove necessary to provide special means for the longitudinal folds to initially curve outward in the mostly desired direction. Due to the curvature of the tube and the additional expansion as a result of the heating, the longitudinal fold will generally bulge outward when the pressure is directed transversely to it. However, if the longitudinal fold is to be curved inward, special auxiliary devices, for example external templates or the like, may be provided so that the longitudinal folds curve inward at the beginning of the pressing. By means of the method proposed according to the invention, it is also possible to provide the pipe with several longitudinal folds lying next to one another.
Also in their production, the use of special templates is
Mandrels or the like necessary.
The pipe provided with longitudinal folds, if it is used, for example, in pipelines as an expansion compensator, must be connected to a pipe with a round cross section, a shut-off device or a flange. For this purpose it is necessary that the longitudinal folds stop at the pipe ends and that a circular cross-section is created in some way.
For example, it is possible to cut off the longitudinal folds and weld the openings. There is also the possibility of pre-welding or welding on conical transition pieces. A particularly safe and flawless method of making this transition consists in drawing the outlet pipe at the ends where the longitudinal folds stop, before or after its production, to a circular cross-section that is roughly the same as the cross-section of the finished longitudinally folded pipe without Consideration of the longitudinal folds is.
If the pipe is drawn in in this way before the longitudinal folds are produced, which is possible with some of the production processes described, the transition part from pipe to fold can generally be produced better or even form by itself without assistance.
A particularly useful device to press, roll or pull the pipe according to the proposed method is that the pipe is pressed into the desired shape by means of parallel-axis pairs of rollers by the smallest gap between its outer running surfaces in terms of shape and Size roughly corresponds to the desired pipe cross-section. In a similar way, the mandrels can also be designed as pairs of rollers with parallel axes, in that the largest space between their outer running surfaces is designed according to the desired pipe cross-section. In this way, when the tubes are drawn or rolled, the frictional resistance between them and the templates is considerably reduced.
For the same purpose, rollers or balls can be provided on the surface of the external templates or mandrels which are to be directed towards the pipe and are rotatable in the direction of the pipe passage.
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The accompanying figures show embodiments of the subject matter of the invention in a schematic representation. The figures show: FIG. 1 a section through a pipe according to the present invention, FIG. 2 a section through another embodiment of the present invention, FIG. 3 a view of the pipes according to FIGS. 1 and 2, FIG. 4 a section by a further embodiment of the invention, FIG. 5 a view of a pipe according to the invention, in which the longitudinal folds are designed to be wave-shaped, FIG. 6 a section through an embodiment with two longitudinal folds lying next to one another, the cross-sections of which are arranged parallel to one another in the present case, 7 shows a view of the tube according to FIGS.
8 shows the cross-section through another embodiment, in which the longitudinal folds are bent outwards and the cavities thus created are covered from the inside of the tube, FIG. 9 the view of a tube in which the longitudinal folds are interrupted at regular intervals, FIG. 10 and FIG. 11 shows the cross sections of pipes whose longitudinal folds are stiffened by ribs resting against the pipe wall.
FIG. 12 shows a view of the tube formed according to FIG. 11, FIG. 13 shows the cross section through a tube in which the stiffening of the longitudinal folds is carried out with the aid of a bracket, FIG. 14 shows the cross section through a tube, the longitudinal folds of which are located inside Anchors are stiffened, FIG. 15 shows the longitudinal section through a pipe according to FIG. 14, in which the anchors run straight and perpendicular to the pipe walls, FIG. 16 shows the longitudinal section through a pipe according to FIG. 14 with some other embodiments of such
Anchor, Fig. 17 and 18 examples for the connection of the longitudinal folds with the tubular body, Fig. 19 a lyre arch provided with longitudinal folds in which the longitudinal folds are only arranged in the bends, Fig. 20 a bend in which a longitudinal fold with the known waves running radially over the entire circumference are combined, Fig.
21 shows a bend in which a longitudinal fold is combined with the known radial folds arranged only in the inner bend, FIG. 22 shows a device for implementing the subject matter of the invention seen from the side, partly in elevation and partly in section, FIG. 23 shows the same device seen in the direction of the arrow, FIG. 24 shows a section along line XXIV-XXIV of FIG. 22, FIG. 25 shows a section along line XXV-XXV of FIG. 23, FIG. 26 shows another device for carrying out the subject matter of the invention, which is particularly suitable for a stepless advance of the tube to be longitudinally folded is suitable, seen from the side, partially in elevation and partially in section, FIG. 27 a view of the same device viewed in the direction of the arrow cd, FIG. 28 a section along line XXVIII-XXVIII of FIG. 27, Fig.
29 shows another device for carrying out the subject matter of the invention in longitudinal section, FIG. 30 shows a section along line XXX-XXX in FIG. 29, FIG. 31 shows a section along line XXXI-XXXI in FIG. 29, FIG. 32 shows a section on an enlarged scale Line XXXII-XXXII of FIG. 29, FIG. 33 shows a further device for carrying out the subject matter of the invention in longitudinal section, FIG. 34 shows a section along line XXXIV-XXXIV of FIG. 33, FIG. 35 shows a cross section through a tube provided with longitudinal folds, of which The circumference outside of the longitudinal folds is somewhat oval, FIG. 36 shows a device for pretreating the pipe before the actual longitudinal fold, FIGS. 37 and 38 devices for carrying out a further method designed according to the invention, FIG.
39 the way in which the longitudinally folded tube can be drawn in for connection to a tube of round cross-section, a shut-off device or a flange.
In Fig. 1, the longitudinal folds have a simple U-shaped cross-section, the U being bent outwards. The longitudinal folds 2 according to FIG. 2 also have a U-shaped curve
Cross-section, which is however bent inwards here. 3 shows the view of a tube with longitudinal folds according to these two cross-sectional shapes; the longitudinal folds are straight through.
Fig. 4 shows the cross section through a tube, the longitudinal folds 3 of which are S-shaped.
The course of the folds along the tube can be done in any way. In a departure from FIG. 3, FIG. 5 shows a wave-shaped profile of the longitudinal folds 4.
The embodiment according to FIGS. 6 and 7 is particularly suitable for large pipe diameters. Here two longitudinal folds 5, 6 lying next to one another are provided on each side, the cross-sections of which are parallel to one another in the present case.
In order to improve the flow inside the pipe, as shown in FIG. 8, the cavities 7 created by the outwardly bent longitudinal folds 10 are expediently covered. 8 shows an embodiment in which a part 9 of the pipe wall 8 serves as a cover for these cavities formed by the longitudinal folds.
In the case of the tube according to FIG. 9, the longitudinal folds 11 are interrupted at regular intervals in order to achieve a certain stiffening of the side walls of the longitudinal folds. This purpose can also be achieved in other ways. For example, according to FIG. 10, the side walls 12 of the longitudinal folds are stiffened by ribs 13 which on the one hand lean against the longitudinal walls of the folds and on the other hand against the outer wall of the tubular casing.
Figs. 11 and 12 show another embodiment of the invention. Here, radially arranged ribs 14 engage around the tube 15 and the longitudinal folds 16, which in the present case, as FIG. 12 shows, are arranged at equal distances from one another. According to FIG. 13, the pipe is stiffened perpendicular to the plane of the longitudinal folds 17 in that clip members 18 grip over the pipe.
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According to FIGS. 14-16, the longitudinal fold? are stiffened from the inside by anchors 20, 21, 22, 23, which are connected in some way to the tube 25, for example by welding. The anchors 20 are straight according to FIG. 15 and run perpendicular to the tube walls 24 and the side walls of the longitudinal folds 19. They can also, like the anchors 22 in FIG. 16, be arranged at an angle to the side walls of the longitudinal folds 19, to cause better stretchability; For this purpose, the anchors, as shown under 21 and 2.3 in FIG. 16, can be provided bent in any way.
According to FIG. 17, the longitudinal folds 24 are connected to the tube 25, for example by welding, in such a way that the connection point 26 lies outside the point of greatest bending stress. In this embodiment, the longitudinal walls of the recesses provided in the tube 25 are brought out in the shape of a shoe in such a way that the welding point 26 is arranged outside the circumference of the tube 25. In FIG. 18, 27 denotes the longitudinal folds which are connected to the tube 28 by welding.
The longitudinal folds 27 are provided here with tab-shaped projections in such a way that the weld points 29 also outside the point of greatest bending stress, and the like. between here come to lie within the circumference of the tube 28.
In FIG. 19, a lyric arch is shown, in the main curvatures of which longitudinal folds 29 'are arranged. At the points 30 where the course of the lyric arch is essentially straight, the longitudinal folds can be omitted without significant impairment of the elasticity of the arch.
FIG. 20 shows an elbow 34 in which a longitudinal fold 35 designed according to the present invention is combined with the known waves 36 extending radially over the entire circumference in order to obtain an elbow of particularly high elasticity. In a similar way, a bend 31 is shown in FIG. 21, in which a longitudinal fold 32 is combined with the known radial folds 33 arranged only in the inner curve.
An arrangement in which essentially radial folds or waves alternate with longitudinal folds along the straight or curved tube axis can be advantageous for certain purposes.
The tube 37 to be provided with longitudinal folds is in the device shown in FIGS. 22 and 23 along the peripheral part of the tube which is to be longitudinally folded by means of a heating
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The cavities 39 provided to the radiators are fed in some way and from there, burning, passes through the openings 40 which are directed towards the pipe circumferential parts to be folded.
After this peripheral part has been appropriately heated, the tube 37 is guided by two parallel-axis rollers 41, 42. The smallest space between them is designed according to the desired cross section of the pipe to be provided with longitudinal folds in such a way that the rollers exert a pressure on this pipe perpendicular to the plane of the desired longitudinal folds when the pipe passes through. The material of the pipe, which has become softer as a result of the heating, bulges outwards, so that longitudinal folds 43 and 44 are formed.
In the embodiment shown in FIGS. 22-25, it is assumed that the tube is fed in intermittently. While a certain length of the pipe is heated on the longitudinally folded peripheral part, the pipe stands still. After it has been sufficiently heated, the pipe is lifted or pulled by the rollers 4 2. The advance can also be brought about by driving the rollers themselves and dragging the tube with them by friction or by combining these three possibilities. After the pipe has been longitudinally folded over a certain length in this way, it is retrieved in some way and the next part to be longitudinally folded is heated.
This game is repeated until the pipe is provided with longitudinal folds over the desired length.
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to be heated are directed.
The longitudinal folds 57 are pressed out of the outlet tube with the aid of two parallel-axis rollers 55, 56, similar to the embodiment according to FIGS. 22-25.
The part of the pipe circumference from which the longitudinal folds are formed is expediently more heated than the remaining part of the pipe circumference. For this purpose, the distance between the individual openings 54 for the passage of the gas on this part of the pipe circumference is smaller than on the rest of the tube circumference, or more or larger openings 54 are provided.
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In the same sense acts a special training of the heater 46, which at the same time
Improved the ability to continuously advance the pipe to be folded lengthways. As can be seen in particular from FIGS. 26 and 27, the part of the heating device which is to be longitudinally folded extends
The circumferential part of the pipe is to heat up to approximately the point where the rollers 55, 56 exert the greatest pressure on the pipe 45. In this way, the part of the pipe circumference that forms the longitudinal folds. warmed up to the moment when the longitudinal folds are made.
A further device for carrying out the subject matter of the invention is shown in FIGS. 29-32. Several outer templates designed as rollers are connected one behind the other, the dimensions of which, starting from the cross section of the starting pipe, come closer to those of the finished longitudinally folded pipe or finally reach them. In the exemplary embodiment, three pairs of rollers are provided, which are labeled 59-60, 61-62, 63-64. If the rollers themselves are inevitably driven, the individual rollers of the roller pairs lying on one side of the pipe are expediently arranged in a common plane in order to facilitate the engagement of the drive means, which is preferably parallel to the pipe's longitudinal axis or slightly inclined to it.
The tube 58 is. passed between the individual roller pairs and provided with longitudinal folds, in that the dimensions of the smallest cross-sections lying between the rollers of the roller pairs, starting from the cross-section of the starting tube, come closer to or finally reach those of the finished longitudinally folded tube. In FIG. 30 the cross section of the outlet pipe is shown, while the type can be seen in FIGS. 31 and 32. how with the help of the roller pairs the pipe is gradually provided with longitudinal folds.
31 and 32 also show mandrels which can be provided to support the external templates. The mandrel 65 shown in FIG. 31 not only hugs the round cross-section of the pipe at the relevant point, but is also provided with lugs 66, through which the longitudinal folds are pushed out and thus supports the operation of the rollers 61-62 becomes.
Another embodiment of the mandrel is shown in FIG. It consists of two here
Rollers 67, 68 which are rotatably mounted on a carrier mounted inside the tube 58. The inner circumference of the two rollers can touch, as is also shown in the illustration. In the exemplary embodiment, the carrier consists of two parts 69, 70 which are connected to one another in a manner not shown outside the area of the rollers 67, 68.
The embodiment shown in FIGS. 33 and 34 is based on the same basic ideas as the embodiment according to FIGS. 29-32. Here, too, the pipe is drawn or rolled through a series of external templates connected one behind the other, the dimensions of which, starting from the cross-section of the starting pipe, come closer to or finally reach those of the finished longitudinally folded pipe. The pipe to be longitudinally folded is denoted by 71, which is pressed into the desired cross-sectional shape with longitudinal folds 75 by means of the pull rings 72, 73, 74. The pull rings can be produced in one or more parts. They do not act directly on the tube, but with the interposition of rollers or balls 76 which are arranged to be rotatable in the direction of passage of the tube.
FIG. 34 shows how these rollers can be attached and designed, for example.
In some of the methods mentioned, there is the possibility that the cross-section of the tube outside the longitudinal fold is not round, but flattened somewhat oval. This possibility is particularly great if the tube is only heated on a part of its circumference that is to be folded lengthways and if it is then only pressed perpendicular to the plane of the lengthwise folds without the aid of templates. The shape which the longitudinally corrugated tube then assumes is shown in FIG. With 77, for example, the clear passage cross section of the pipe or the fitting is referred to, to which the pipe 78 provided with longitudinal folds can be attached. The pressure by which the longitudinal folds 79 are pushed out has also flattened the tube. In order to avoid this, the pipe to be longitudinally folded can be pretreated according to FIG. 36.
The tube 82 is flattened somewhat by means of two rollers 80, 81. In a subsequent process, the longitudinal folds are worked out from the flat spots as described and shown, while the radius of the two curved cross-sectional halves corresponds to the radius that the pipe should have when it is finished with longitudinal folds.
37 and 38 show two devices for carrying out a further method designed according to the invention. The pipe is pressed step by step between external templates, the dimensions of which, starting from the cross-section of the starting pipe, come closer to or eventually reach those of the finished longitudinally folded pipe. Appropriately shaped mandrels are to be inserted into the pipe at the same time. The tube at the end of the first process section is shown in FIG. 37, while the finished longitudinally folded tube at the end of the second process section is shown in FIG. 38. In FIG. 37, the two parts of the two-part outer template are designated by 83 and 84. A template 86-93 is inserted into the tube 85 to be folded lengthways.
The outer templates 83 and 84 are pressed onto the starting pipe by pressing once or by pressing or hammering several times in stages until it is
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has assumed the form shown in FIG. The mandrel 86-9-3 is also like with the
Cutting kerf 87 indicated, divided lengthwise. The plane of subdivision runs at a slight incline to the longitudinal axis of the pipe in order to facilitate the removal of the mandrel 86-93. The tube 85 preformed in this way is now stored between the outer templates 88, 89, with the aid of which it is brought to its final shape, shown in FIG. 38, by pressing it once or pressing or hammering it several times.
In this case, too, a mandrel is expediently inserted into the pipe, which, similar to mandrel 86-93, consists of two wedges 91 and 92, which are subdivided by a kerf 90 and are slightly tightened.
39 shows a particularly useful way of providing the longitudinally folded pipe with a flange or of connecting it in some other way to a pipe or a fitting with a round passage cross-section. Before the production of the longitudinal folds, the starting tube shown with dash-dotted lines has the outer diameter knife e. After the production of the longitudinal folds 51, the outside diameter of the pipe has decreased to /. At the point where the longitudinal folds are to end, the tube is drawn in from the diameter e, as shown at 52, to the diameter t before or after the production of the longitudinal folds. In this way there is a perfect transition from the longitudinal folds 51 to the diameter t.
In a known manner, a flange 53 is applied to the pipe of diameter t or this pipe is connected in some other way to another pipe or a fitting.
PATENT CLAIMS:
1. Tube with particularly great flexibility, characterized by two opposing, inside or outside longitudinal folds which are arranged perpendicular to the direction of the bending stress and in the vicinity of a plane intersecting the tube axis or the neutral fiber.