DEW0007003MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 25. Oktober 1951 Bekanntgemacht am 22. Dezember 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

Kaltbiegeverfahren für Rohre, bei welchen das Rohr auf der einen Seite gestreckt und auf der anderen gestaucht wird, sind an sich bekannt. Bei dicken Wänden können die Rohre ohne Schwierigkeiten einer Hohlbiegung unterzogen werden. Bei dünnen Wänden dagegen entstehen an dem gestauchten Teil Falten, wobei in den meisten Fällen das Rohr auch durch teilweises Zusammendrücken abgeflacht wird.

Um dieses Zusammendrücken zu vermeiden, wurden Biegemaschinen gebaut, bei welchen ein Stahldorn in das Innere des Rohres in die Stelle eingeführt wird, an welcher die Biegung erfolgt.

Dieses Verfahren hat sich für das Biegen dünnwandiger Rohre von geringem Durchmesser (bis zu 60 mm und gegebenenfalls bis zu 80 mm) gut bewährt. Für das Biegen von Rohren mit einem Durchmesser über 100 mm ist die Verwendung einer leistungsstarken Maschine notwendig, deren hohe Beschaffungskosten die Produktion sehr verteuern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dünnwandige Metallrohre großen Durchmessers ohne Faltenbildung am Innenbogen kalt zu biegen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Rohr unter Führung von außen in Richtung seiner Längsachse bewegt und hierbei die Wandung der Seite des Rohres, die den Außenbogen des gebogenen Teiles bildet, gestreckt wird, ohne daß die den Innenbogen bildende Seite gestaucht wird.

Das Strecken kann auf verschiedene Weise geschehen, beispielsweise durch Walzen, Treiben,

509 600/242

W 7003 IbI49h

Kaltsclimieden, durch wiederholte Schläge auf das Rohr mittels eines mechanisch, pneumatisch oder elektrisch betätigten Hammers unter Verwendung eines norm's als (iegenanlage.

Bei Anwendung des Walzverfahrens kann erfinduugsgcmäß m> vorgegangen werden, daß das Slri'cken durch kreisförmiges Auswalzen der kohrwandung der zu streckenden Seile innen erfolgt.

/.um Walzen einer Rohrwand können beispielsweise entweder Stahlkugeln, die auf einem sich im Innern des kohres drehenden Kugellager gelagert sind, oder eine Walze aus Tlartstahl verwendet werden. I )as Biegen des kohres kann durch Ausüben eines Zugs auf die gewalzte kohrwand unterstützt werden.

I )er auf nur eine Seite de·. Rohres 'uisgeüble I )ruck der Kugeln oder der W'al/.i· hat eine Verdünnung und eine Streckung des entsprechenden Teiles der kohrwandung zur F'olge, ohne dal.i da-

2(i bei die Stärke der gegenüberliegenden kohrwandung verändert wird. Da die Drehbewegungen des Walzkörpers mit einer Bewegung des Rohre- in kichlung seiner Achse verbunden ist, wird die ganze !''lache einer Rohrseite ausgewalzt und ge-

sf, streckt, was ein Hieben des Kohres zur Folge hat. I >as kann beispielsweise dadurch geschehen, daß bei Kohlen mit einem Durchmesser von 150mm und einer Wandstärke von 3 mm, welche mit einem I nueiiraditis von 300mm und einem Außenradius von 450 ium gebogen werden sollen, die sich an den Außeiibogvn anM'hlieliende Wand gestreckt und aul eine Stärke von J nun verdünnt wird. Die Wandstärke nimm! mit zunehmender EnitVniung vom Außenbogen wieder zu, um schließlich am Innen-

HS bogen wieder normal, d.h. 3mm, zu werden.

Zur Durchführung des Verfahrens ist erfmdungsgeniäß eine Vorrichtung vorgesehen, die durch eine in das I mn're des kohres einführbarc Welle ge kennzeichnet ist, welche in einer exzentrischen, sich }^ej^en den Innenhonen des kohres abstutzenden Kurvenscheibe gelagert ist und einen exzen-Irisi'lien Kugelkranz für das Auswalzen der Rohrwandung trat;! und zwei im Walzbereich vorgesehene I üegerollcn und einen sich in Rohrlängs-

•15 richtung bewegenden Schlitten für den Vorschub des kohres aulweist.

!''einer kann die Vorrichtung durch eine in das Innere des kohres einführbare Welle gekctinzeichnel sein, die mit einem Rollenträger fest ver-

,^r,ii bunden ist, um dessen zur Längsachse der Welle parallele Achse eine Walzrolle drehbar gelagert ist, wol)ei die Achse (K¹T Welle im Innern des kohres exzentrisch angeordnet ist.

I 'ie zur Achse der Welk- parallele Achse kann

M erlinduntisLjeniali um einen lietra^ exzentrisch sein. der die llälfte der maximalen Walztiefe ausmacht, wobei die Walzrolle einen im Querschnitt des kohres liegenden Kreis beschreibt, dessen Halbmesser um die Kxzeutrizität firölier ist als der

fio ursprüngliche llalbmesser des Kohres. Die Welle kann dabei in einem exzentrischen Rin^ drehbar n'elanvi't sein, welcher sich in der exzentrischen Bohrung einer Innenhülse befindet, über welche das Rohr bei seinem Vorschub gleitet, wobei der King fest mit einer die Welle umgebenden Hohlwelle verbunden ist, deren Lage durch ein am hinteren Ende des Rohres vorgesehenes Betätigungsorgan zur Einstellung der Exzentrizität der Welle im Rohr verstellbar ist.

Selbstverständlich kann für die Vorrichtung jede geeignete selbsttätige Schmier- und Kühlvorrichtung verwendet werden.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

l⁷ig. ι zeigt einen schematischen senkrechten Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1 ;

Fig. 3 zeigt eine Teilansicht der Maschine im Aufriß und einen senkrechten Schnitt durch das Rohr in dem Bereich, in dem das Walzen erfolgt, nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des kohres, aus welchem ersichtlich ist, wie das Walzen ohne ovale Verformung erfolgt:

Fig. 5 zeigt einen Axialschnitt durch die Vorrichtung nach F'.ig. 3, welche die exzentrische Verlagerung des Walzkörpers gewährleistet, in größerem Maßstab als Fig. 3;

Fig. 6 zeigt einen der Fig. 5 entsprechenden Querschnitt;

Fig. 7 zeigt einen Axialschnitt durch die Walzrolle und

Fig. 8 eine Stirnansicht eines entsprechenden Ausschnitts.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Maschine besitzt eine Welle 1, deren eines Ende fest'mit dem Autriebsritzel 2 verbunden ist, während das andere linde bei 3 und 4 auf zwei sich verringernde Durchmesser abgedreht ist, wobei das Teil 4 exzentrisch ist und einen Kugelkranz 5 trägt. Unmittelbar vor dem Kugelkranz 5 ist auf dem Teil 3 der Welle eine Kurvenscheibe 6 angeordnet, welche mit einer Hülse/ fest verbunden ist, in (k'ren Innerm sich die Welle 1 frei drehen kann.

Der Außenumfang der Kurvenscheibe 6 ist mit Bezug auf ihre mittlere Bohrung exzentrisch, so dal.i. wenn sich das exzentrische Teil dor Kurvenscheibe unten befindet, er über den durch die Bewegung der Kugeln beschriebenen Kreis beträchtlich nach unten hinausragt, während der von den Kugeln beschriebene Kreis mit Rezug auf die Kurvenscheibe nach oben übersteht.

In der Stellung der Welle, in welcher der Kugelkranz 5 und die Kurvenscheibe 6 in der gleichen Richtung exzentrisch sind, ist jedoch das Profil der Kurvenscheibe konzentrisch zu dem des Kugelkranz.es.

Das zu biegende Rohr 8 wird durch den Klemmbund 9 auf dem Schlitten 10 befestigt, welchem von der Spindel 1 1 eine Vorschubbewegung parallel zur Welle 1 mitgeteilt werden kann. Die Spindel 11 ist mit dem Antriebsrad Γ2 fest verbun-

600/2-12

W 7003 IbI 49h

den, dessen Drehrichtung der des Antriebsrades 2, mit welchem es sich im Eingriff befindet, entgegengesetzt ist. Die Antriebskraft kann auf das eine oder andere der beiden Antriebsräder 2, 12 übertragen werden.

Die die obere Hälfte des Rohres 8 umschließende Rolle 13 drückt das Rohr gegen den Kugelkranz 5. Der Druck der Rolle ist regelbar, da ihre Achse 14 in Langlochführungen 15 des Lagergestells 16 verstellt werden kann, so daß die Rolle mehr oder weniger stark gegen das zu biegende Rohr angedrückt wird. Diese Verstellung kann z. B. durch fest mit der Achse der Rolle verbundene Schrauben 17 erfolgen, auf welchen Muttern 18 verstellbar sind, die sich gegen das Lagergestell 16 oder gegen fest mit diesem Lagergestell verbundene Anschlagstücke abstützen. Die Rolle 19 umschließt die untere Hälfte des Rohres 8 und dient diesem genau an der Stelle, an welcher sich die Kurvenscheibe 6 befindet, als Auflage.

Die Hülse 7 kann um ihre Achse durch einen Handgriff 20 in verschiedene Lagen gedreht und durch einen Sperriegel 21 in der dargestellten Stellung festgehalten werden.

Die Arbeitsweise der Maschine ist wie folgt: Die Welle ι wird so eingestellt, daß die Teile 5, 6 in der gleichen Richtung exzentrisch sind. Das zu biegende Rohr 8 kann.daher frei über die Hülse 7 geschoben und dann mit Hilfe des Klemmbundes 9 auf dem Schlitten 10 befestigt werden. Hierauf werden die Stellschrauben der Rolle 13 angezogen, so daß ein starker Druck auf das Rohr 8 ausgeübt wird. Da die Maschine nun betriebsfertig ist, muß der Biegungsradius nachgeprüft werden. Zu diesem Zweck läßt man die Maschine einige Umdrehungen machen, um eine Vorwärtsbewegung des Rohres 8 von 3 oder 4 cm herbeizuführen.

Wenn der Radius zu groß ist, zieht man die Stellschrauben der Rolle 13 stärker nach, bis man den gewünschten Radius erhält. Dann wird die Maschine in Gang gesetzt. Die obere Wand des Rohres wird durch den Kugelkranz 5 intermittierend ausgewalzt, und zwar jedesmal dann, wenn das exzentrische Teil 4 des Endes der Welle 1 seine obereLage einnimmt; derDruck des Kugelkranzes 5 geschieht unter der Wirkung der Kurvenscheibe 6, welche sich gegen die auf der Rolle 19 aufliegende untere Wand des Rohres 8 abstützt.

Die Vorschubbewegung des Rohres wird durch die Spindel 11 erreicht, welche sich, wie erwähnt, entgegengesetzt zur Drehrichtung der Welle 1 und des Kugelkranzes 5 dreht. Selbstverständlich dürfen sich die Hülse 7 und die Kurvenscheibe 6 nicht drehen, weil diese dazu bestimmt ist, im Innern des Rohres zu gleiten, gegen welches sie sich abstützt.

In Fig. 3 bezeichnet 31 das Gestell der Maschine,

welches seitliche Gleitschienen 32 hat, auf denen sich in Längsrichtung ein Schlitten 33 vorwärts bewegt, welcher durch die Drehung einer Längsspindel 34 angetrieben wird. Der Schlitten 33 trägt einen Block 35, in welchem das hintere Ende des zu biegenden Rohres 36 befestigt ist. Im Innern dieses Rohres dreht sich eine von einer Kraftquelle angetriebene Welle 37. In der Zeichnung ist diese Kraftquelle durch einen Elektromotor 38 dargestellt. Die Spindel 34 wird von der Kraftquelle aus über eine Kraftübertragung angetrieben, z. B. über ein Zahnradgetriebe 39.

Im Innern des zu biegenden Rohres 36 ist eine feststellende Hülse 40 angeordnet, die die hohle Steuerwelle 45 des Exzenters 43 umschließt, in welcher sich die Welle 37 dreht. Die Hülse 40 trägt an ihrem vorderen Ende eine Muffe 41, deren Umfang der Innenfläche des Rohres entspricht, während ihre Bohrung 42 exzentrisch ist. Zwischen der Muffe 41 und der Welle 37 ist der mit der Hohlwelle 45 verbundene Exzenter 43 angeordnet, dessen Umfang der Bohrung 42 entspricht, während seine Bohrung 44 mit dem Außendurchmesser der Welle 37 übereinstimmt und um einen Betrag exzentrisch ist, der gleich der Exzentrizität der Bohrung 42 in der Muffe 41 ist. Am hinteren Ende ist die Hohlwelle 45 fest mit einer drehbaren Platte 46 verbunden, welche mittels eines Betätigungshebels 47 beliebig eingestellt werden kann.

Auf dem vorderen Ende der Welle 37 ist ein Rollenträger 48 befestigt, der zwei zylindrische Bohrungen 49, 50 besitzt, deren gemeinsame Achse parallel zu derjenigen der Welle 37 verläuft.. In diesen Bohrungen kann sich ein Teil 51 drehen, go welches zwischen den beiden Bohrungen 49,50 einen zylindrischen, exzentrischen Ansatz 52 besitzt, der gleichzeitig als Walzachse dient und die Walzrolle 53 aufnimmt. Das Teil 51 trägt vorn eine mit einer Außenverzahnung versehene Platte 54, in welche die Klinke 55 eines gleitbaren Sperriegels 56 eingreifen kann, die auf einem Stift in der Bohrung des Rollenträgers 48 parallel zur Achse drehbar ist. Das Teil 51 schließt vorn mit einem Sechskantkopf 57 ab, welcher es ermöglicht, das Teil mittels eines Schlüssels um seine Achse 58 zu drehen, wenn die Klinke 55 außer Eingriff mit der Verzahnung der Platte 54 gebracht wird.

Das zu biegende Rohr 36 wird außen durch eine feststehende, obere Führung 59 und durch unten angeordnete drehbare Rollen 60, 61 geführt, deren Profil die untere Hälfte des Rohres umschließt. Mittels einer zusätzlichen unteren Rolle 62, deren Achse 63 von einem Gelenkhebelsystem getragen wird, kann auf das Rohr von außen ein Biegedruck u₀ ausgeübt werden. Dieses Hebelsystem kann beispielsweise aus einem auf der feststehenden Achse 65 der vorhergehenden Rolle 61 schwenkbar gelagerten Gestänge 64 bestehen sowie aus dem Gestänge 66, das am vorderen Ende eines Hebels 67 angelenkt ist, der in seiner Mitte um eine Achse 68 auf dem Lagergestell schwenkbar gelagert ist. Das Anheben der Rolle 62 wird durch das Anziehen einer Mutter 69 erreicht, welche auf einen feststehenden, senkrechten Gewindebolzen 70 geschraubt wird und einen Druck nach unten auf das hintere Ende des Hebels 67 ausübt.

Die Anwendung der Maschine ist an Hand der vorangehenden Beschreibung ohne weiteres verständlich. In Fig. 4 bezeichnet 36 das Rohr, 71 seine ursprüngliche zylindrische Innenfläche mit ihrer

509 600/242

Claims (9)

W7003IbI49h Achse 7-' und 73 die durch Walzen erhaltene Innenfläche. Der Querschnitt der Innenfläche 73 ist ein Kreis, der den Kreis 71 hei 74 an einem Punkt berührt, welcher in der Ebene der gekrümmten Achse des gebogenen Rohres auf der konkaven Seite der Biegung liegt. Wie ersichtlich, entfernt sich der Kreis 73 in zunehmendem Malle vom Kreis 71, wobei der Abstand gegenüber dem I'unkt 74 am grollten ist, nämlich gleich a. Der Abstand α ist ίο daher die Walztiefe, so daß der Mittelpunkt 75 des Kreises 73 einen Abstand (//2 vom Mittelpunkt 72 hat und der Halbmesser des Kreises 73 gleich Λ' -|- a/2 ist, wobei /\' der Halbmesser des ursprünglichen lnnenkreises 71 ist. Wenn die Achse der Bohrung 42 mit 76 bezeichnet wird, ist die exzentrische Verlagerung <■ der Bohrungen 42 und 44 (Fig. 6) der Abstand der l'unkle 76 und 72 und der 1'unkte 76 und 75, wobei der I'unkt J .>. sowohl die Achse des Umfanges der Muffe.11 als auch der ursprünglichen Innenfläche 71 des Rohres 36 darstellt, während der Punkt 75 die Achse der Bohrung 44, der Welle 37 und der gewalzten Fläche 73 ist. Wenn also der Exzenter43 in der Bohrung.]2 gedieht wird, bewegt sich der l'unkl 75 um den Punkt 76, wodurch die Exzentrizität der \Velle37 im Rohr verändert wird, da diese Exzentrizität gleich dem Abstand zwischen den Punkten 72 und 75 ist. Ebenso kanu man (Wn Aktionsradius der Rolle 53 um die Achse 75 der Welle 37 verändern, indem man das Teil 51 (Fig. 7) dreht. Wenn c' die exzentrische Verlagerung der Achse JJ des Teiles 52 mit Bezug auf (lit· Achse 58 ist, ist ersichtlich, daß sich der I lalbmesser der Achse Jj und damit der Aktionsradiusder Rollt· um 2/ verändern kann. Auf den Betätigtuigsorganen der Hohlwelle 45 und der Rolle 53, z.B. auf den Platten 46 und 54. können Markierungen oder (iradeintcilungen vorgesehen werden, die es ermöglichen, die Teile so einzustellen, daß die exzentrische Verlagerung der Achse 37 den gewünschten Wert a/2 und der Aktionsradius der Rolle den Wert Λ' + (1I2 hat. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und kann innerhalb des Rahmens derselben verschiedene Abänderungen erfahren. PATKNTANSl-Tt f CIIK:

1. Verfahren für das Kaltbiegen dünnwandiger Metallrohre großen Durchmessers, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr unter Führung von außen in Richtung seiner Längsachse bewegt und hierbei die Wandung der Seite des Rohres, die den Außenbogen des gebogenen Teiles bildet, gestreckt wird, ohne daß die den Innenbogen bildende Seite gestaucht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strecken durch kreisförmiges Auswalzen der zu streckenden Seite der Rohrwandung innen erfolgt.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strecken durch von außen vor der Walzzone erfolgendes Biegen des Außenbogens unterstützt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 2 und 3, gekennzeichnet durch eine in das Innere des Rohres

(8) einführbare Welle (1), die in einer exzenfrischen, sich gegen den Innenbogen des Rohres (8) abstützenden Kurvenscheibe (6) gelagert ist und einen exzentrischen Kugclkranz (5) für das Auswalzen der Rohrwandung trägt, zwei im Walzbereich vorgesehene Bicgerollen (13, 19) und einen sich in Rohrlängsrichtung bewegenden Schlitten (10) für den Vorschub des Rohres (8).

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine in das Innere des Rohres (36) cinführbare Welle (37), die mit einem Rollenträger (48) fest verbunden ist, um dessen zur Längsachse der Welle (37) parallele Achse eine Walzrolle (53) drehbar gelagert ist, wobei die Achse der Welle (37) im Innern des Rohres (36) exzentrisch angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Achse der Welle (37) parallele Achse um einen Betrag exzentrisch go ist, der die Hälfte der maximalen Walztiefe ausmacht, wobei die Walzrolle (53) einen im Querschnitt des Rohres (36) liegenden Kreis beschreibt, dessen Halbmesser um die Exzentrizität größer ist als der ursprüngliche Innenhalbmesser des Rohres (36).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (37) in einem exzentrischen Ring (43) drehbar gelagert ist, welcher sich in der exzentrischen Bohrung einer Innen- _1Oo hülse (40) befindet, über welche das Rohr (36) bei seinem Vorschub gleitet, wobei der Ring (43) fest mit einer die Welle (37) umgebenden Hohlwelle (45) verbunden ist, deren Lage durch ein am hinteren Ende des Rohres (36) vorgescheues Betätigungsorgan (46, 47) zur '.Einstellung der Exzentrizität der Welle (37) im Rohr (36) verstellbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzrolle (53) auf einem exzentrischen Teil (52) eines Körpers (51) drehbar gelagert ist, der um eine im Rollenträger (48) zur Wellenachse parallel angeordneten Achse zur Einstellung des Halbmessers der Walzfläche drehbar ist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 und nach den Ansprüchen 5, 6, 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine auf verschiedene Biegeradien einstellbare Biegerolle (62). iao

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 600,242 12.55