DE69603499T2

DE69603499T2 - Flexibler biegestempel für eine biegemaschine

Info

Publication number: DE69603499T2
Application number: DE69603499T
Authority: DE
Inventors: Norman Laverne Heaman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 2000-01-27
Anticipated expiration: 2016-10-31
Also published as: EP0858372B1; EP0858372A1; WO1997016267A1; AU701001B2; CA2189099A1; US5600993A; AU7273596A; CA2189099C; DE69603499D1

Description

ANWENDUNGSBEREICH DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen flexiblen Schuh für eine Biegemaschine und insbesondere Rohrbiegemaschinen, die zum Biegen von Rohren mit großem Durchmesser für Öl- und Gaspipelines verwendet werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Rohrbiegemaschinen, die zum Biegen von Rohren mit großem Durchmesser für Öl- und Gaspipelines verwendet werden, weisen mindestens ein Druckelement auf, das als "flexibler Schuh" bezeichnet wird, der mit dem Rohr in Eingriff geht und die Biegebelastung anpaßt. Bei einer Endzug-Rohrbiegemaschine wird ein einzelner flexibler Schuh oben auf dem Rohr positioniert. Dann wird eine Schlinge verwendet, um an einem Ende des Rohrs zu ziehen und das Rohr somit nach oben gegen den flexiblen Schuh zu drücken. Bei Zentrumsstoß-Rohrbiegemaschinen werden drei flexible Schuhe verwendet, zwei untere Schuhe und ein oberer Schuh. Die zwei unteren Schuhe tragen das Rohr voneinander beabstandet.
Der obere Schuh übt eine nach unten gerichtete Kraft zwischen den zwei unteren Schuhen aus, um das Rohr zu biegen.
Die flexiblen Schuhe bestehen gegenwärtig aus einer Vielzahl von eng beabstandeten, parallelen, bogenförmigen Segmenten. Die Segmente bestehen im allgemeinen aus Metall und sind mit Gummi oder Urethan beschichtet, damit das Rohr nicht beschädigt wird. Ein bei diesen flexiblen Schuhen bestehendes Problem besteht dahingehend, daß für die Segmente oftmals kostspielige Reparaturen erforderlich sind. Diese Reparaturen betreffen die mechanische Bewegung der Segmente während der Biegebelastung, wobei die Gummi- oder Urethanbeschichtung Risse bekommt.
Die US-A 5,123,272, die als der naheliegendste Stand der Technik angesehen wird, offenbart eine Biegemaschine, die einen flexiblen Schuh aufweist, der in eine Vielzahl von Segmenten aufgeteilt ist, die während der Biegebelastung beweglich sind. Jedes der Segmente ist auf hydraulischen Trägern angebracht. Die Kontaktfläche eines jeden dieser Segmente besteht aus einer austauschbaren Bahn oder Membran, die aus einem Nylonschlingenmaterial besteht. Die flexible Bahn entspricht der Querschnittsform und Größe des Rohres. Die Verwendung einer Vielzahl austauschbarer flexibler Bahnen verringert die Wartungsanforderungen des flexiblen Schuhs; geht aber nicht die anderen Wartungsprobleme in bezug auf den flexiblen Schuh an.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein flexibler Schuh erforderlich, der weniger Wartung und weniger Reparaturkosten erfordert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein flexibler Schuh mit einer Kombination der in Anspruch 1 beschriebenen Merkmale geboten.
Die Wartung des in Anspruch 1 beschriebenen Schuhs ist leicht und kostengünstig im Vergleich zu flexiblen Schuhen, die aus einer Vielzahl bogenförmiger und beschichteter Segmente bestehen. Anstatt der Verwendung einer Vielzahl hydraulisch unterstützter Segmente für die Anpassung der Biegebelastung sind die Segmente zugunsten elastischer Wellen beseitigt, die in der Lage sind, sich zu biegen, um die Biegebelastung anzupassen. Beim Auftreten von Verschleiß der flexiblen Bahn kann diese innerhalb von Minuten ausgetauscht werden. Die bevorzugte Art der Befestigung eines flexiblen Schuhs für eine Rohrbiegemaschine umfaßt ein Paar Hülsen, die an der flexiblen Bahn parallel zueinander beabstandet befestigt sind. Eine der flexiblen elastischen Wellen ist in jeder der Hülsen angeordnet. Es gibt vielfältige Möglichkeiten für die Befestigung des oben beschriebenen flexiblen Schuhs an der Halterung eines flexiblen Schuhs einer Rohrbiegemaschine. Vorzugsweise weist jede Hülse radiale Schlitze auf. Entfernte Enden der Arme der Halterung für flexible Schuhe der Rohrbiegemaschine können durch die radialen Schlitze eingeführt und die Wellen dann durch Öffnun gen in den entfernten Enden der Arme hindurchführt werden, um den flexiblen Schuh an den Armen zu befestigen. Diese Art der Halterung wird als die einfachste und kostengünstigste Art angesehen.
Obwohl durch die Verwendung der flexiblen Bahn nützliche Effekte erzielt werden können, wie oben beschrieben, besteht ein weiteres Problem beim Stand der Technik darin, daß der Druck bei aus Segmenten bestehenden flexiblen Schuhen oben auf dem Rohr am höchsten ist. Dieser ungleiche Druck führt zum Auftreten von "eiförmigen Verformungen" des Rohrs. Somit können noch weitere nützliche Effekte erzielt werden, wenn auf jeder Welle eine Vielzahl von Rollen angebracht ist. Die Rollen sind an den Enden der flexiblen Bahn befestigt, umlaufen das Rohr und üben einen Seitendruck aus. Hierdurch wird ein gleichmäßigerer Druck erreicht und "eiförmige Verformungen" des Rohrs werden vermieden. Die Rollen bieten auch eine Reihe sekundärer Funktionen. In Abhängigkeit von den Arten der verwendeten Halterung sind sie hilfreich bei der Positionierung des Rohrs. Sie vergrößern auch den Oberflächenbereich, auf den die Kraft verteilt wird. Dies verringert den pro cm² auf die flexible Bahn ausgeübten Druck.
Obwohl durch die Verwendung des flexiblen Schuhs nützliche Effekte erzielt werden können, wie oben beschrieben, können noch nützlichere Effekte erzielt werden, wenn der flexible Schuh in Kombination mit einer Rohrbiegemaschine verwendet wird, die eine Halterung aufweist, die so ausgelegt ist, daß sie ihre Vorteile hervorhebt. Der flexible Schuh kann in Kombination mit einer Rohrbiegemaschine mit einer Halterung für einen flexiblen Schuh verwendet werden, die einen Träger und ein erstes Paar voneinander beabstandeter Halterungsarme aufweist. Mindestens einer der Arme ist drehgelenkig an dem Träger zur Bewegung in Richtung des anderen Arms und davon weg angebracht. Jeder dieser Arme weist ein entferntes Ende mit einer Öffnung auf. Es ist auch ein zweites Paar voneinander beabstandeter Arme vorhanden. Mindestens einer der Arme ist drehgelenkig an einem Träger für eine Bewegung in Richtung des anderen Arms und davon weg angeordnet. Die Öffnungen in dem zweiten Paar von Armen sind axial mit den Öffnungen in dem ersten Paar von Armen ausgerichtet. Die Halterungsarme der Rohrbiegemaschine erstrecken sich durch Schlitze in der flexiblen Bahn hindurch. Die Wellen erstrecken sich durch die Öffnungen an den entfernten Enden der Arme, um die Hülsen oder Ärmel an die Arme mit der dazwischen aufgehängten Bahn zu koppeln. Diese Form der Halterung mit einem beweglichen Arm hilft beim Zusammenwirken mit den Rollen und der flexiblen Bahn, um einen gleichmäßigen Druck auf das Rohr auszuüben.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und andere Merkmale der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, in denen:
Fig. 1 eine teilweise Seitenansicht eines Schnittes eines in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruierten Schuhs darstellt, der auf einer Halterung für flexible Schuhe einer Rohrbiegemaschine angebracht ist.
Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 veranschaulichten flexiblen Schuhs darstellt.
Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 1 veranschaulichten flexiblen Schuhs darstellt, der auf einer Endzug-Rohrbiegemaschine angebracht ist.
Fig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 1 veranschaulichten flexiblen Schuhs darstellt, der auf einer Zentrumsstoß-Rohrbiegemaschine angebracht ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

Die bevorzugte Ausführung, ein flexibler Schuh für eine Rohrbiegemaschine, der im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 wird ein flexibler Schuh 10 veranschaulicht, der auf einer einmaligen Halterung 12 für flexible Schuhe angebracht ist. Die Schuhhalterung 12 wird durch einen Halterungsadapter 14 herkömmlicher Bauweise einer Rohrbiegemaschine gehalten. Die Halterung 12 für flexible Schuhe ist insbesondere dafür ausgelegt, daß sie die besten Ergeb nisse aus der vorliegenden Erfindung hervorbringt, wie nachstehend weiter beschrieben wird. Die Halterung 12 für flexible Schuhe besteht aus einem Träger 16, der mittels eines Stiftes 18 gelenkig an dem Halterungsadapter 14 angebracht ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein erstes Paar voneinander beabstandeter Halterungsarme 20 und ein zweites Paar Halterungsarme 22 vorgesehen. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 sind Halterungsarme 20 veranschaulicht. Es versteht sich von selbst, daß, obwohl das zweite Paar von Halterungsarmen 22 nicht dargestellt ist, dieses in der Bauweise mit dem ersten Paar von Halterungsarmen 20 identisch ist. Das erste Paar von Halterungsarmen 20 umfaßt einen ortsfesten Arm 24 und einen beweglichen Arm 26, der drehgelenkig an dem Träger 16 für eine Bewegung in Richtung des ortsfesten Arms 24 und davon weg angeordnet ist. Es ist eine Anzahl alternativer Befestigungsöffnungen 27 vorhanden, die eine Anzahl alternativer Befestigungsstellen für den beweglichen Arm 26 bieten. Das erste Paar von Armen 20 und das zweite Paar von Armen 22 weist jeweils ein entferntes Ende 28 mit einer Öffnung 30 auf, das sich durch diese hindurch erstreckt. Die Öffnungen 30 in dem zweiten Paar von Armen 22 sind axial mit den Öffnungen 30 in dem ersten Paar von Armen 20 ausgerichtet.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 weist der flexible Schuh 10 eine verlängerte Gewebebahn 32 auf, die ihrerseits eine erste längliche Hülse 34 aufweist, die entlang einer ersten Seite 36 positioniert ist, und eine zweite längliche Hülse 38, die entlang einer zweiten Seite 40 positioniert ist. Eine erste flexible elastische Welle 42 ist in der ersten länglichen Hälse 34 positioniert. Eine zweite flexible elastische Welle 44 ist in der zweiten länglichen Hülse 38 positioniert. Drei flexible rohrförmige Rollen 46 erstrecken sich jeweils über die erste Welle 42 und die zweite Welle 44 hinaus. Die Rollen 46 gehen in Eingriff mit der ersten länglichen Hülse 34 und mit der zweiten länglichen Hülse 38. Die erste längliche Hülse 34 und die zweite längliche Hülse 38 weisen jeweils ein Paar voneinander beabstandeter Schlitze 48 auf, durch die sich das erste Paar von Halterungsarmen 20 und das zweite Paar von Halterungsarmen 22 der Schuhhalterung 12 erstrecken. Die erste Welle 42 und die zweite Welle 44 erstrecken sich durch Öffnungen 30 an entfernten Enden 28 des ersten Paares von Armen 20 und des zweiten Paares von Armen 22, um die erste längliche Hälse 34 und die zweite längliche Hülse 38 mit dem ersten Paar von Armen 20 und dem zweiten Paar von Armen 22 mit der zwischen dem ortsfesten Arm 24 und dem beweglichen Arm 26 aufgehängten flexiblen Bahn 32 zu koppeln. An den entfernten Enden 52 der ersten Welle 42 und der zweiten Welle 44 sind Arretierungsverschlüsse 50 angeordnet, um deren Herausfallen zu verhindern. In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Rohr im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 54 bezeichnet.
Nun wird die Verwendung der flexiblen Hülse 10 unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis einschließlich 4 beschrie ben. Die Komponenten des flexiblen Schuhs 10 müssen in der natürlichen Lage auf der Schuhhalterung 12 an gebracht sein. Dies wird durch die Positionierung einer der Walzen 46 innerhalb der ersten länglichen Hülse 34 und dem sich erstreckenden ortsfesten Arm 24 des ersten Paars von Armen 20 und dem ortsfesten Arm 24 des zweiten Paars von Armen 22 durch die Schlitze 48 erreicht. Die erste Welle 42 wird dann durch Öffnungen 30 an entfernten Enden 28 der ortsfesten Arme 24 und durch die Rolle 46 hindurchgeführt. Die anderen Rollen 46 werden dann jeweils auf einem Ende der ersten Welle 42 angeordnet. Dann werden Arretierungsverschlüsse 50 auf den entfernten Enden der ersten Welle 42 angeordnet, um das Herausfallen der Rollen 46 zu verhindern. Natürlich verhindert dies auch, daß die erste Welle 42 von den Öffnungen 30 abgezogen wird. Der Vorgang wird auf der anderen Seite wiederholt, wobei eine der Rollen 46 innerhalb der zweiten länglichen Hülse 38 und dem beweglichen Arm 26 des ersten Paars von Armen 20 und dem beweglichen Arm 26 des zweiten Paars von Armen 22 positioniert ist, die sich durch die Schlitze 48 hindurch erstrecken. Die zweite Welle 44 wird dann durch die Öffnungen 30 an den entfernten Enden 28 der beweglichen Arme 26 und durch die Rollen 46 hindurchgeführt. Die anderen Rollen 46 werden dann jeweils am Ende der zweiten Welle 44 angeordnet. Dann werden die Arretierungsverschlüsse 50 auf den entfernten Enden der ersten Welle 44 angeordnet, um das Herausfallen der Rollen 46 zu verhindern.
Fig. 3 veranschaulicht einen flexiblen Schuh 10, der in einer Endzug-Rohrbiegemaschine 15 verwendet wird.
Fig. 4 veranschaulicht einen flexiblen Schuh 10, der in einer Zentrumsstoß-Rohrbiegemaschine 17 verwendet wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist zu erwähnen, wie der flexible Schuh 10 das Rohr 54 mit Rollen 46 umläuft und einen Seitendruck auf das Rohr 54 ausübt. Hierdurch wird ein gleichmäßigerer Druck erreicht und "eiförmige Verformungen" des Rohrs 54 werden vermieden. Die Rollen 46 sind auch hilfreich bei der Positionierung des Rohrs 54 im Verhältnis zu den Armen 24 und 26. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 ist die Art zu erwähnen, in der sich die erste Welle 42, die zweite Welle 44 und die Rollen 46 biegen, um die Biegung des Rohrs 54 anzupassen. Die erste Welle 42, die zweite Welle 44 und die Rollen 46 sind sowohl flexibel als auch elastisch. Sie springen in ihre Ausgangskonfiguration zurück, wenn das Biegen des Rohrs 54 beendet und das Rohr 54 von dem flexiblen Schuh 10 abgezogen ist. Die Rollen 46 sind flexibel, um die Bewegung der Wellen 42 und 44 anzupassen. Die Rollen 46 müssen auch dazu in der Lage sein, der auf sie während des Biegevorganges einwirkenden Druckkraft zu widerstehen. Die Schuhhalterung 12 hilft beim Betrieb des flexiblen Schuhs 10. Der bewegliche Arm 26 wirkt mit den Rollen 46 zusammen, um die Rollen 46 in die Lage zu versetzen, einen größeren Seitendruck aufzubringen, als dies bei einer festen Halterung möglich wäre. Der Gelenkbolzen 18 ermöglicht es der Schuhhalterung 12, sich während des Biegevorganges zu drehen. Die Auswahl einer der Halterungsöffnungen 27 für den beweglichen Arm 26 erfolgt in Abhängigkeit von der Größe des zu biegenden Rohres und dem erforderlichen Betrag des Seitendruckes.
Für einen Fachmann ist es offensichtlich, auf welche Weise der flexible Schuh 10 die dem Stand der Technik innewohnenden Nachteile überwindet. Die Wartung des flexiblen Schuhs 10 ist leicht, schnell und kostengünstig. Die Wartung des flexiblen Schuhs 10 beschränkt sich hauptsächlich auf den Austausch der flexiblen Bahn 32, wenn diese verschlissen ist. Die Rollen 46 bieten einen Seitendruck auf das Rohr 54, wenn es gebogen wird, um eine bessere Biegequalität zu erreichen. Ein nach herkömmlicher Art aus Segmenten bestehender Schuh weist eine Länge von etwa 0,71 m (28 Inch) Länge auf. Die flexible Bahn 32 kann länger sein, nämlich 1,1 m (44 Inch) oder mehr, wodurch die Qualität der Biegung ebenfalls verbessert zu werden scheint.
Für einen Fachmann ist es offensichtlich, daß an der veranschaulichten Ausführung Abänderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie nachstehend in den Ansprüchen definiert.

Claims

1. Flexibler Schuh (10) für eine Biegemaschine (15, 17), wobei der flexible Schuh (10) eine flexible Bahn (32) aufweist,

gekennzeichnet durch mindestens eine flexible Bahn (32), die auf einem Paar beabstandeter, flexibler, elastischer Wellen (42,44) montiert ist und dazwischen verläuft, wobei sich die Wellen in der Längsrichtung von dem Schuh erstrecken und sich biegen, um ein Biegemoment aufzunehmen.

2. Flexibler Schuh (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es nur eine flexible Bahn (32) gibt.

3. Flexibler Schuh (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein einziges Paar flexibler elastischer Wellen (42,44) gibt.

4. Flexibler Schuh (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine flexible Bahn (32) an den Wellen (42,44) mittels eines Paars parallel beabstandeter Hülsen (34,38) montiert ist, die an der mindestens einen flexiblen Bahn (32) angebracht sind, wobei die Wellen (42,44) in den Hülsen (34,38) aufgenommen sind.

5. Flexibler Schuh (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (34,38) entlang einer ersten Seite (36) und einer zweiten Seite (40) der flexiblen Bahn (32) verlaufen.

6. Flexibler Schuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl flexibler Rollen (46) auf jede Welle (42,44) montiert sind.

7. Flexibler Schuh nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hülse (34,38) radiale Schlitze (48) aufweist.

8. Flexibler Schuh nach Anspruch 7 in Kombination mit einer Biegemaschine (15,17), mit:

einem Träger (16),

einem ersten Paar (20) voneinander beabstandeter Halterungsarme (24,26), wobei mindestens einer der Arme (26) drehgelenkig an dem Träger (16) zur Be wegung in Richtung des anderen Arms (24) und davon weg angebracht ist, wobei jeder Arm (24,26) ein entferntes Ende (28) mit einer Öffnung (30) aufweist, und

einem zweiten Paar (22) voneinander beabstandeter Arme (24,26), wobei mindestens einer der Arme (26) drehgelenkig an dem Träger (16) für eine Bewegung in Richtung des anderen Arms (24) und davon weg angeordnet ist, wobei jeder Arm (24,26) ein entferntes Ende (28) mit einer Öffnung (30) aufweist, wobei die Öffnungen (30) in dem zweiten Paar (22) von Armen (24,26) axial mit den Öffnungen (30) in dem ersten Paar (20) von Armen (24,26) ausgerichtet sind,

wobei sich die Arme (24,26) durch die Schlitze (48) in den Hülsen (34,38) erstrecken, wobei sich die Wellen (42,44) durch die Öffnungen (30) an den entfernten Enden (28) der Arme (24,26) erstrecken, um die Hülsen (34,38) mit der dazwischen aufgehängten, flexiblen Bahn (32) an die Arme (24,26) zu koppeln.

9. Flexibler Schuh nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Öffnungen (27) in dem Träger (16) als alternative Befestigungsstellen für einen beweglichen Arm (26) vorgesehen sind.