EP4384334B1 - Vorrichtung zum innenbiegen von rohren für rohrleitungen - Google Patents

Vorrichtung zum innenbiegen von rohren für rohrleitungen

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Publication number
EP4384334B1
EP4384334B1 EP22765456.3A EP22765456A EP4384334B1 EP 4384334 B1 EP4384334 B1 EP 4384334B1 EP 22765456 A EP22765456 A EP 22765456A EP 4384334 B1 EP4384334 B1 EP 4384334B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bending
pipe
tool
force
tool element
Prior art date
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Active
Application number
EP22765456.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4384334A1 (de
EP4384334C0 (de
Inventor
Oliver Baum
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bendforce GmbH
Original Assignee
Bendforce GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Bendforce GmbH filed Critical Bendforce GmbH
Priority to HRP20260047TT priority Critical patent/HRP20260047T1/hr
Priority to RS20260006A priority patent/RS67614B1/sr
Publication of EP4384334A1 publication Critical patent/EP4384334A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4384334B1 publication Critical patent/EP4384334B1/de
Publication of EP4384334C0 publication Critical patent/EP4384334C0/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D9/00—Bending tubes using mandrels or the like
    • B21D9/01—Bending tubes using mandrels or the like the mandrel being flexible and engaging the entire tube length
    • B21D9/03—Bending tubes using mandrels or the like the mandrel being flexible and engaging the entire tube length and built-up from loose elements, e.g. series of balls

Definitions

  • the invention relates to a device for the internal bending of pipes, in particular coated pipes, for pipelines, comprising a base body which can be positioned in the pipe and which has at least one support surface with an inner wall of a pipe to be bent on at least one side, preferably the underside, wherein the base body has a support surface on the opposite side, preferably the upper side, on which at least one tool for introducing a bending force into the pipe is movably provided, wherein the tool is movable relative to the base body via at least one actuator for introducing the bending force, wherein the tool is provided as a tool element which has at least two bending force introduction sections for introducing the bending force into the pipe, which are each movable relative to the base body by at least one actuator, and wherein the at least two bending force introduction cuts (28) are provided in the outer region of the tool element.
  • a major challenge in the planning and construction of such pipelines is joining the ends of the individual pipes using high-quality welds.
  • changes in direction within the pipeline are necessary. When creating these changes in direction, every effort is made to avoid welded joints wherever possible. Changes in direction within pipelines, particularly in the case of pipes with a large diameter, can be created by welding individual pipe sections together with miter cuts. In order to minimize the number of welds and thus increase the reliability of the pipelines, the change in direction within the pipe must be created by bending the pipe.
  • curved pipes enable significantly greater flexibility on site and much tighter radii when routing the pipeline.
  • a bend is achieved by performing numerous small, ordered bending steps in the pipe.
  • the desired bend radius is thus created in the shape of a polygon, even if this is ideally not recognizable on the finished bend.
  • the operator has complete control over the number of incremental and/or step bends to be created, the spacing between the incremental and/or step bends, and the extent of each incremental and/or step bend in the pipe.
  • Experienced operators can efficiently control the pipe bending machines to create precise bends in the pipes, minimizing the number of damaged or incorrectly bent pipes, which result in a waste of time and raw materials such as energy and pipes.
  • the tube and bending fixture After each bending process, the tube and bending fixture must be moved relative to each other with high precision. This can involve both moving the tube within the bending fixture and moving the bending fixture itself. The latter option has the disadvantage that the tube must be realigned within the bending fixture. Moving large-diameter tubes, precisely repositioning the mandrel, and checking the resulting bend require significant personnel and energy expenditure.
  • bending devices Due to the size of the pipes to be bent, bending devices are generally massive in nature and are operated hydraulically.
  • a bending device is generally made of US$3,834,210 and the US$5,092,150 Such bending devices have devices for gripping the pipe, moving the pipe within the bending device, and creating the bend in the pipe. These devices are all hydraulically operated under the control of an operator.
  • the DE 600 28 484 T2 shows a conventional bending device adapted for creating bends in a large-diameter pipe.
  • the bending device generally includes a reinforced frame to which the components are anchored against relative movement.
  • the main components of the pipe bender include a bending tool, a mandrel, a support device, and a clamping shoe.
  • the bending tool is a solid body that is stationary with respect to the frame and has a curved surface facing the pipe, whereby the pipe is pressed against the bending tool during the bending process.
  • the support device is actuated by hydraulic pressure during the bending process and pivots towards the bending tool.
  • the clamping shoe meanwhile, holds the pipe in place.
  • the mandrel is a flexible, link-equipped structure that allows the pipe to be bent without changing the circular nature of the pipe at the bend point.
  • Such mandrels are known in the state of the art and are usually composed of spring steel strips/sheets.
  • bending devices typically have three working areas in which the forces required to bend the pipe are transferred to the pipe.
  • an active force is applied in one working area by means of a hydraulic cylinder.
  • the remaining passive working areas serve as abutments and are connected to the active working area via the frame.
  • DE 696 03 499 T2 shows a bending device in which the middle of the three working areas is designed as the active working area.
  • a method for automating a bending device and a control system with a programmable processor are also known. Automation is particularly necessary to perform incremental and/or step-by-step bends with a high degree of repeatability and accuracy. To achieve higher quality, the duration of the entire bending process should be reduced, thus simultaneously reducing the transport weight and energy consumption of the bending device.
  • a device and a corresponding method mentioned at the beginning are known from DE 10 2008 060 897
  • a bending device that performs the bending inside the pipeline. This device has two active working areas (front and back), while the central working area is passive. Here, the precise application of force to both separate working areas is disadvantageous.
  • DE 10 2012 012 139 A1 discloses an internal pipe bending device in which at least three contact elements are provided on a support, two contact elements being arranged on a first side of the support at the ends of the support, and one contact element being arranged on a second side of the support opposite the first side in the center of the support. This makes it possible for the bending device to be movable like a rocker within the pipe.
  • a bending device of the type mentioned above is made of GB12740059A
  • a method for cold bending pipes is disclosed, which comprises inserting a device with bending elements into the pipe, bending the pipe by actuating the elements, and freely moving the device within the pipe after bending for the next bending operation.
  • the disclosed device comprises a rigid frame mounted on spring-loaded wheels and driven through the pipe by an electric motor via a drive connected to one of the wheels. Driven by a reduction gear.
  • a bending shoe is mounted in the center of the frame, facing the stretched section of the pipe.
  • At the ends of the frame are the bending elements, consisting of two hydraulic cylinders pivoted on rollers and held in the vertical position by springs.
  • the cylinders support articulated segment heads.
  • An expansion mechanism is installed in the center of the frame to improve the stability of the pipe wall under pressure during bending. It consists of three vertical and six horizontal hydraulic cylinders supporting articulated bent segment heads.
  • the invention is based on the object of creating a bending device that can bend pipes from the inside with significantly higher forces and, at the same time, with greater precision. Furthermore, the design of the machines should be simplified to achieve the longest possible service life.
  • the tool element has at least one elastic section between the at least two bending force introduction sections, via which the bending force introduction sections are connected to one another.
  • the device according to the invention also provides that the tool element has a contact section located between two outer bending force introduction sections, preferably centrally. This section is preferably connected to the two surrounding sections. This allows the pipe to be easily supported during bending to prevent unwanted deformations.
  • the third contact section is movable via one or more actuators, particularly in the radial direction. This allows the support effect in the area of plastic deformation of the tube to be particularly advantageously controlled.
  • the device according to the invention also provides that the bending force introduction sections and/or contact sections are inherently elastically deformable and/or capable of expanding. This makes it easy to counteract ovalization.
  • a further teaching of the invention provides that at least one elastic section is provided between the at least two bending force introduction sections, and/or the middle contact section is inherently elastic in the direction of the bending to be generated.
  • the elastic section is advantageous for the elastic section to be provided by reducing the material in the tool element, preferably in the form of recesses in the tool element.
  • a preferred embodiment for this is to provide the elastic region in the form of ribs and recesses between the ribs.
  • the ribs are particularly advantageously designed to allow the necessary deformations while simultaneously absorbing the necessary supporting forces.
  • the ribs can also take on free shapes that specifically allow the desired deformations. These are determined, for example, using topology optimization on the computer.
  • the at least one area with a material reduction in the tool element is at least partially filled with an elastic material.
  • the aforementioned ribs and recesses are completely or partially filled with an elastic material. The elastic material is compressed in the ribs during bending and thereby forced out of the ribs. This provides additional support for particularly thin-walled pipes.
  • actuators are hydraulic cylinders or similar linear actuators such as pneumatic cylinders, threaded spindles, and/or piezo elements. This allows the force to be applied directly into the pipe particularly effectively and without losses.
  • a further teaching of the invention provides hydraulic cylinders with one or more pistons arranged one behind the other.
  • the pistons can be housed in a single or several separate cylinder blocks and act on a common force transmission element. This element is either part of the upper tool element or transmits the force there and is rotatably mounted relative to the upper tool to prevent excessive forces on the cylinders.
  • a further teaching of the invention provides that the actuator moves the tool element away from the base body, preferably upwards, and in an arc from the base body toward the inner wall of the pipe. This ensures that there is no relative displacement between the tool and the pipe, nor between the actuator and the tool. Due to its elasticity, the tool precisely follows the contour of the pipe's inner surface and compresses to the same extent.
  • a further teaching of the invention provides that the actuators move the outer bending force introduction sections of the tool element upward and in an arc from the base body toward the inner wall of the pipe. This ensures that there is no relative displacement between the bending force introduction sections and the pipe, nor between the actuator and the bending force introduction sections. Due to its elasticity, the tool precisely follows the contour of the pipe's inner surface and compresses to the same extent.
  • the actuators and the bending force introduction sections of the tool element are arranged and designed such that the actuators can move the outer bending force introduction sections of the tool part away from the base body, preferably upwards, and in an arc from the base body towards the inner wall of the pipe.
  • a further feature of the invention provides for the lower contact surface to be curved. This allows the optimal bending of the tube to be easily specified.
  • a further teaching of the invention provides for a carriage for movement within the pipe to be provided on the base body. This allows the bending device to be easily moved within the pipe.
  • a further teaching of the invention provides that the carriage has at least two carriage elements, preferably with rollers, which are preferably located on the end faces and/or in front of and behind the lower contact element and are retractable, preferably via spring elements. This allows for safe movement within the interior of the pipe in a simple manner.
  • a further teaching of the invention provides that at least one chassis element is arranged in the region of the lower contact element and is arranged to be retractable into the main body via a spring force. It has been shown that this easily eliminates the need for active raising/lowering.
  • a further teaching of the invention provides at least one push rod and/or push chain for pushing and pulling the bending device into and out of the pipe to be bent.
  • This push rod and/or push chain is attached to a base outside the pipe and can be driven from there via a mechanism. This allows for a simple movement of the bending device within the pipe.
  • a further feature of the invention provides that the position of the machine in the pipe can be detected via the push rod/push chain. This allows for simple, precise control of the position of the device in the pipe.
  • a further teaching of the invention provides that the push rod/push chain is held torsionally rigidly on a base outside the pipe. This largely prevents or at least captures any twisting of the bending device within the pipe.
  • a further teaching of the invention provides at least one roller in the upper region of the base body and/or tool.
  • This roller is not spring-mounted like the lower rollers, but protrudes above the tool geometry at an adjustable distance. After the first bending step, the roller(s) simply prevent the tool element from contacting the pipe as soon as the lower rollers push the machine upwards using spring force.
  • a further teaching of the invention provides that the tool is at least partially slotted in its longitudinal direction in order to enable a slight elastic expansion in the radial direction.
  • a further teaching of the invention provides that the base body and/or the tool element are constructed in two parts, preferably in the form of an inner base body and an outer base body and/or an inner tool element and an outer tool element.
  • a further teaching of the invention provides that the tool element is constructed in several parts, wherein the tool element is constructed from at least two bending force introduction section parts and a contact section part, which is preferably designed to be elastic, which are connected to one another.
  • the contact section part consists of at least two beams, that the beams are connected to the at least two bending force introduction section parts, and that at least two rib elements are arranged on the beams.
  • the rib elements are arched and rest on one side of each beam.
  • the connection is preferably loose.
  • the at least two rib elements are spaced apart, creating a gap. This allows the rib elements to move into the gap and toward each other.
  • At least one elastically deformable element is provided in the intermediate space.
  • This element can be elastically deformed when the ribs move into the gap. deform, support the rib elements and/or move outwards in a bead-like manner, so that the pipe to be bent is supported.
  • a further teaching of the invention provides that at least one actuator is provided in the region of the contact section.
  • one actuator is arranged centrally under each of the at least two beams.
  • Figure 1 shows a first pipe bending device 10 according to the invention with a base body 11.
  • the base body 11 has a bottom side 12.
  • the bottom side 12 has a lower contact surface 13 in the center.
  • the bottom side 12 is preferably completely curved.
  • a partially arched design is also possible as an alternative.
  • a pipe bending device 10 tilted by up to 90 degrees for horizontally bending the pipe 100.
  • the curved shape is designed so that the radius is narrower than the final intended radius of a fully bent tube 100.
  • the bend of the underside 12 is essentially convex.
  • the shape of the contact surface 13 can be designed as a freeform to achieve optimal roundness of the tube after bending.
  • the base body 11 is constructed in one piece.
  • the base body can be split longitudinally, for example, to facilitate the manufacture of the base body 11.
  • the base body 11 has an upper side 14, which here is preferably curved with a maximum above the lower contact surface 13.
  • the upper side 14 has a concave shape on the end faces 15 of the pipe bending device 10, as shown in Figure 2
  • the base body 11 is preferably designed so that it can absorb the highest possible forces while simultaneously providing sufficient space for the necessary attachments and a tool element 21.
  • recesses 16 are provided on a front and a rear side of the base body 11, which recesses are connected to a channel 17.
  • Actuators 18, preferably hydraulic cylinders here, are arranged in the recesses 16, which can be extended upwards in the direction of arrow A and retracted in the opposite direction to the direction of arrow A.
  • Channel 17 may contain connecting lines (not shown) between actuators 18 for power supply and control.
  • a connection (not shown) also exists, if provided, to actuator 20 or other actuators. These are preferably hydraulic lines and valves, as well as cables for sensors or electrically driven actuators, and for connecting chassis lines if necessary.
  • a tool element 21 is arranged on the upper side 14.
  • This tool element has a lower side 22, which preferably corresponds to the upper side 14 of the base body 11 such that it can be arranged on the upper side 14 of the base body 11.
  • the lower side 22 of the tool element 21 has corresponding recesses 23, which are arranged above the recesses 16.
  • the lower side 22 has a recess 24, which is correspondingly arranged above the recess 19 when the tool element 21 is arranged on the base body 11.
  • the recesses 23, 24 each have a contact surface 25, 26 against which a contact surface 36 of one of the actuators 18, 20 acts during its movement in the direction of arrow A and on which the actuator 18, 20 accordingly exerts a force in the direction of arrow A.
  • the tool element 21 has an upper side 27.
  • the upper side 27 is preferably designed such that it essentially coincides with the inner radius of the tube 100, which is bent is to be bent, coincides in the contact area with the inner wall 101 of the pipe 100.
  • the radius can be smaller or the same size so that the pipe bending device 10 can be moved into and out of the pipe.
  • the radius can, for example, widen if necessary.
  • the upper side 27 has two outer bending force introduction sections 28 and a central contact section 29.
  • the outer bending force introduction sections 28 and the central contact section 29 are preferably separated from each other by elastic deformation sections 30.
  • the tool element 21 preferably consists of a single, continuous part or several mechanically interconnected parts.
  • the tool element 21 is designed to be elastic at least in the center to follow the inner wall 101 of the tube 100 during bending.
  • Several elastic deformation sections 30 can also be provided next to the center of the upper part to apply a stronger/different force to the inner wall 101 of the tube 100. The force and position of the force application from the tool element 21 to the tube 100 can be adjusted via the elasticity and original shape of the tool element 21.
  • the elastic deformation sections 30 preferably have ribs 31 and recesses 32 that extend in the circumferential direction on the upper side 27 of the tool element 21.
  • the recesses 32 have a width B.
  • the recesses 32 are preferably designed with different depths depending on the elasticity to be achieved in the deformation section 30.
  • the recesses 32 become deeper with increasing distance from the central contact section 29.
  • the depth is preferably selected such that the distance between the deepest point 33 of the recess 32 and the underside 22 of the tool element 21 is constant relative to the respective recess 32.
  • the distances can be varied depending on the desired elasticity.
  • the actuators 18, 20 are extended in the direction of arrow A, the upper side 27 of the tool element 21 is first moved against the inner wall 101 of the tube 100 until the bending force introduction sections and the middle contact section 28, 29 and, if applicable, also the upper sides 34 of the ribs 31 rest against the inner wall 101.
  • the central contact section 29 serves to support the transformation of the tube 100 in order to prevent deformation of the tube that deviates from maintaining the circumferential shape of the tube 100. It has been shown that it is advantageous if the central contact section 29 is also designed to be elastically deformable.
  • an actuator 20 preferably a hydraulic cylinder, which can exert a force in the direction of arrow A via the central contact section 29 onto the inner wall 101 of the tube 100 during bending.
  • the actuator 20 can optionally be used to precisely control the support effect of the central region, for example, for very thin-walled tubes.
  • the outer bending force introduction sections 28 and the central contact section 29 can be designed as individual components. Recesses/spaces can be provided between the bending force introduction sections 28 and/or the central contact section 29. Alternatively, a hinged connection can be provided between the sections 28, 29 instead of the elastic sections to enable more precise guidance.
  • the outer contact elements 28 exert a force on the inner wall 101 of the tube 100.
  • the outer bending force introduction sections 28 move together with the tube 100 in the direction of arrow D until the curved underside 12 of the base body 11 comes into contact with the inner wall 101 of the tube 100 at its outer sections 35.
  • the tube 100 deforms both elastically and plastically.
  • the width B between the ribs 31 in the recesses 32 decreases.
  • the outer bending force introduction sections 28 move in the opposite direction of arrow D.
  • the tube 100 also moves in the opposite direction of arrow D to reduce the elastic deformation until the elastic deformation is reduced and only the plastic deformation of the tube 100 remains. Meanwhile, the width B of the recesses 32 between the ribs 31 widens accordingly.
  • the underside 22 of the tool element 21 preferably rests completely on the upper side 14 of the base body 11. Subsequently, the pipe bending device 10 is moved in the pipe 100 to the next bending point, and the previously described process is repeated.
  • Springs or similar return elements can be provided to return the tool element 21 to its original position.
  • guide elements can be provided to hold the tool element 21 in position relative to the base body 11. but at the same time allow the elastic movements of the tool element 21 as well as the movements in the vertical direction.
  • the contact surfaces 25, 26 of the recesses 23, 24 are designed in the shape of a cylindrical segment or a spherical segment. Furthermore, it is advantageous that the contact surfaces 36 of the actuators 18, 20 are also designed in the shape of a cylindrical segment or a spherical segment. It is advantageous if the shape of the contact surfaces 36 is flatter than the shape of the contact surfaces 25, 26. This is shown in Figure 4 This causes an outer bending force introduction section 28 and/or a central contact section 29 to deform/expand in the direction of arrow E when the actuator 18, 20 is moved in the direction of arrow A, in order to then adapt to the shape of the inner wall 101 of the tube 100 in such a way that a cross-sectional deformation of the tube 100 is counteracted.
  • Figure 5 shows a second pipe bending device 10 according to the invention with an identical structure to the first in the Figures 1 to 4 shown embodiment of the invention.
  • the second embodiment features a chassis.
  • This comprises a chassis element 41 on each of the end faces 15 and rollers 42 mounted on the upper side 14 of the base body 11. These rollers are arranged on a support (not shown) and each extend through an opening 40 in the upper side 27 of the tool element 21.
  • the chassis element 41 comprises a base body 43 connected to the end face 15.
  • the base body 43 is movably connected in the direction of arrow F to a support element 44.
  • Rollers 45 are arranged on the support element 44, preferably at an angle relative to the perpendicular bisector of the pipe bending device in accordance with the pipe inner diameter, with the rollers 45 being arranged on the support element 44 via supports 46.
  • the base body 43 is connected to the support element 44 via preload elements 47, which here are preferably spring elements 48, each arranged on a guide 49.
  • preload elements 47 which here are preferably spring elements 48, each arranged on a guide 49.
  • the spring elements can also be arranged independently of the guide.
  • the rollers 45 rest on the inner pipe wall 101 during the movement of the pipe bending device 10. Once the bending point is reached, the tool element 21 is pressed in the direction of arrow A against the inner pipe wall 101 via the actuators 18, 20. In the process, the tool element 21 is moved past the rollers 42 as they move through the openings 40.
  • the pre-tensioning element 47 is subjected to a counterforce, so that The support elements 44 move relative to the base bodies 43 in the direction of arrow F, with the spring elements 48 preferably being compressed.
  • the underside 12 with the contact surface 13 is moved toward the inner pipe wall 101 until the contact surface 13 rests and the pipe bending process can begin as described above. After the pipe bending is completed, the process is reversed.
  • FIGS 7 to 9 show a third embodiment of a pipe bending device 10 according to the invention with an identical structure to the first in the Figures 1 to 6 shown first and second embodiments of the invention.
  • a preferably torsionally rigid push rod 50 is provided, which is connected to an attachment element 51, for example, on the end face 15 of the pipe bending device 10, for example, via a joint 52.
  • the connection is suitable for transmitting pushing and pulling forces, for example, in the direction of arrow G, which are generated by a drive (not shown) and transmitted via the push rod 50 in order to move the pipe bending device 10 in the pipe 100 in the direction of arrow G.
  • the push rod is provided here, for example, with a square cross-section.
  • Figure 9 shows a base element 53, here preferably provided with rollers 54 for driving, guiding and stabilizing the push rod 50.
  • FIGS 10 and 11 show a fourth embodiment of a pipe bending device 10 according to the invention with an identical structure to that shown in the Figures 1 to 6 shown first and second embodiments of the invention.
  • the features of the third embodiment may be added here, but are not shown.
  • the tool element 21 is designed longer than the base body 11, creating an overhang area 60 that extends over the chassis elements 41. This easily enlarges the bending area, reducing the surface pressure in the tube and thus potentially allowing the desired final bend to be achieved with fewer bending steps.
  • FIGS 12 to 16 show a fifth embodiment of a pipe bending device 10 according to the invention with an identical structure to that shown in the Figures 1 to 4 and 10 , 11 shown first and fourth embodiments of the invention. Only the ribs 31 of the tool element 21 are flat here. The features of the second and third embodiments can be added here, but are not shown.
  • the base body 11 and the tool element 21 are constructed in two parts. They each have an inner base body 11a and an outer base body 11b as well as an inner Tool element 21a and an outer tool element 21b.
  • the inner base body 11a and the inner tool element 21a form the basic structure of the pipe bending device 10 and are preferably made of steel.
  • the base body 11a here, for example, has a flat, non-bent underside 12.
  • a lower covering element 61 preferably made of plastic
  • the outer base body 11b which also includes the support surface 13.
  • an upper covering element 62 preferably made of plastic, is provided as the outer tool element 21b, wherein the covering also has the bending force introduction sections 28.
  • the covering elements 61 and 62 can also be designed as a further embodiment as a coherent elastic plastic part.
  • a sixth embodiment of the device 10 according to the invention is shown in the Figures 17 to 19
  • the structure of the base body, including the actuators 18, 20, corresponds to the structure described above.
  • the tool element 21 has an upper surface 27.
  • the upper surface 27 is preferably designed such that it substantially coincides with the inner radius of the pipe 100 to be bent in the contact area with the inner wall 101 of the pipe 100.
  • the radius can be smaller or the same size so that the pipe bending device 10 can be extended and retracted into the pipe.
  • the radius can expand, for example, if necessary.
  • the upper side 27 has two outer bending force introduction sections 28 and a central contact section 29.
  • the bending force introduction sections 28 and the central contact section 29 are designed as individual components 60, 61.
  • the components 60, 61 are connected to one another via a connecting element 62.
  • This connection is particularly preferably made via a force-locking and/or positive connection.
  • the contact section element 61 is preferably constructed from two parallel bars 63.
  • the bars can be made in one piece or from multiple parts. The single-piece design is shown here. Furthermore, multiple bars can also be arranged one above the other.
  • the beams 63 are preferably connected to the connecting element 62. This connection is particularly preferably made via a force-locking and/or positive connection.
  • Rib elements 64 corresponding to the ribs 31, are arranged on the beams 63. These are preferably curved. Furthermore, the rib elements 64 preferably sit loosely on an upper side 65 of the beams 63. The ribs are preferably connected to the beam elements 63 in a radial direction via a positive fit.
  • a distance 66 is preferably provided between two rib elements, corresponding to the recesses 32.
  • An elastic element 67 is particularly preferably provided in this distance 66.
  • an actuator 20' preferably a hydraulic cylinder
  • the actuator 20' can optionally be used to precisely control the supporting effect of the central region, for example, for very thin-walled tubes.
  • at least one actuator 20' is provided below at least one beam 63.
  • the beams 63 bend, as shown in Fig. 18
  • the rib elements 64 move toward each other and squeeze the elastic elements 67, which thereby each form a bead 68 outwardly.
  • the bead 68 presses against the tube 100 and additionally supports it.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Innenbiegen von Rohren, insbesondere von beschichteten Rohren, für Rohrleitungen mit einem im Rohr positionierbaren Grundkörper, der an wenigstens einer Seite, bevorzugt die Unterseite, wenigstens eine Auflagefläche mit einer Innenwand eines zu biegenden Rohrs aufweist, wobei der Grundköper eine Auflagefläche gegenüberliegende Seite, bevorzugt die Oberseite, aufweist, an der wenigstens ein Werkzeug zum Einleiten einer Biegekraft in das Rohr beweglich vorgesehen ist, wobei das Werkzeug über wenigstens einen Aktuator zum Einleiten der Biegekraft gegenüber dem Grundkörper bewegbar ist, wobei das Werkzeug als ein Werkzeugelement vorgesehen ist, das wenigstens zwei Biegekrafteinleitungsabschnitte zum Einleiten der Biegekraft in das Rohr aufweist, die durch jeweils wenigstens einen Aktuator relativ zum Grundkörper bewegbar sind, und wobei die wenigstens zwei Biegekrafteinleitungsschnitte (28) im äußeren Bereich des Werkzeugelements vorgesehen sind.
  • Diese Rohre werden bei Rohrleitungen wie Pipelines verwendet, die große Mengen an Flüssigkeiten oder Gasen über weite Strecken führen. Die transportierten Medien sind unter anderem Erdöl, Chemikalien und/oder Wasser. Es können auch sonstige Rohre aus verschiedenen Materialien wie Kupfer, Edelstahl, Messing etc. gebogen werden. Besonders geeignet ist die Technik für Rohre mit einer zum Durchmesser verhältnismäßig geringen Wandstärke, da diese sonst sehr schwierig oder gar nicht gebogen werden können.
  • Weltweit existieren Rohrleitungen zum Führen von sowohl flüssigen als auch gasförmigen Stoffen über große Strecken. Diese Rohrleitungen sind im Allgemeinen aus Abschnitten einzelner Rohre mit Längen von 6 bis 18 Metern zusammengesetzt. Die Rohre weisen zumeist einen Durchmesser von 101,6 mm bis weit über 1905 mm (4 bis weit über 75 Inches) auf und sind zu einer Rohrleitung zusammengeschweißt auf der Erdoberfläche, unterirdisch und/oder im Wasser verlegt. Häufig folgen die Rohrleitungen der allgemeinen Kontur der Erdoberfläche. Der Verlauf der Rohrleitungen kann insbesondere in seiner horizontalen und vertikalen Erstreckung auch umgeleitet oder in sonstiger Weise um Hindernisse herumgeführt sein.
  • Eine große Herausforderung bei der Planung und dem Bau von derartigen Rohrleitungen besteht darin, die Enden der einzelnen Rohre mit qualitativ hochwertigen Schweißverbindungen zu fügen. Um der Kontur der Erdoberfläche zu folgen und etwaige Hindernisse in dem Verlauf der Rohrleitungen zu umgehen, sind Richtungsänderungen in der Rohrleitung notwendig. Beim Erzeugen der Richtungsänderungen wird weitestgehend versucht, auf Schweißverbindungen zu verzichten. Richtungsänderungen in Rohrleitungen können, gerade bei Rohren mit einem großen Durchmesser, durch Verschweißen einzelner Rohrstücke mit Gehrungsschnitten erzeugt werden. Um die Anzahl der Schweißverbindungen zu minimieren und die Zuverlässigkeit der Rohrleitungen somit zu erhöhen, muss die Richtungsänderung in dem Rohr durch Biegen des Rohrs erzeugt werden. Zusätzlich ermöglichen die Bogenrohre eine deutlich bessere Flexibilität auf der Baustelle sowie wesentlich engere Radien bei der Trassenführung.
  • Wie es bei Rohren großen Durchmessers üblich ist, wird eine Biegung erreicht, indem zahlreiche kleine, angeordnete Biegeschritte in dem Rohr durchgeführt werden. Der gewünschte Biegeradius wird also in Form eines Polygons erzeugt, auch wenn dieses im Idealfall am fertigen Bogen nicht erkennbar ist. Bei einer solchen Biegesystematik hat die Bedienungsperson die vollständige Kontrolle über die Anzahl der zu erzeugenden inkrementellen und/oder schrittweisen Biegungen, über den Abstand zwischen den inkrementellen und/oder schrittweisen Biegungen sowie über das Ausmaß jeder inkrementellen und/oder schrittweisen Biegung in dem Rohr. Erfahrene Bedienungspersonen können die Rohrbiegemaschinen effizient steuern, um präzise Biegungen in den Rohren zu erzeugen und dabei die Anzahl der beschädigten oder fehlerhaft gebogenen Rohre zu minimieren, die in einer Verschwendung von Zeit und Rohstoffen wie Energie und Rohre resultieren.
  • Nach jedem Biegevorgang müssen Rohr und Biegevorrichtung relativ zueinander mit hoher Präzision bewegt werden. Dabei ist sowohl eine Bewegung des Rohres in der Biegevorrichtung als auch eine Bewegung der Biegevorrichtung selbst möglich. Die letztere Variante hat den Nachteil, dass das Rohr erneut in der Biegevorrichtung ausgerichtet werden muss. Das Bewegen der Rohre mit großem Durchmesser, das präzise Versetzen des Dorns und die Kontrolle der erzeugten Biegung sind mit einem hohen personellen Aufwand und Energiebedarf verbunden.
  • Aufgrund der Größe der zu biegenden Rohre sind Biegevorrichtungen im Allgemeinen in ihrer Art massiv und werden hydraulisch betrieben.
  • Eine Biegevorrichtung ist allgemein aus der US 3,834,210 und der US 5,092,150 bekannt. Solche Biegevorrichtungen haben Vorrichtungen zum Greifen des Rohres, zum Bewegen des Rohres in der Biegevorrichtung und zum Erzeugen der Biegung in dem Rohr. Diese Einrichtungen werden alle unter der Steuerung einer Bedienungsperson hydraulisch betrieben.
  • DE 600 28 484 T2 zeigt eine konventionelle Biegevorrichtung, die zum Erzeugen von Biegungen in einem Rohr großen Durchmessers angepasst ist. Die Biegevorrichtung enthält im Allgemeinen einen verstärkten Rahmen, an dem die Komponenten gegen relative Bewegung verankert sind. Die Hauptkomponenten der Rohrbiegeeinrichtung umfassen ein Biegewerkzeug, einen Dorn, auch Mandrel genannt, eine Abstützeinrichtung und einen Befestigungsschuh. Das Biegewerkzeug ist ein fester und in Bezug auf den Rahmen stationärer Körper mit einer dem Rohr zugewandten, gekrümmten Fläche, wobei das Rohr während des Biegevorgangs gegen das Biegewerkzeug gedrückt wird. Die Abstützeinrichtung wird während des Biegevorgangs durch einen hydraulischen Druck betätigt und in Richtung des Biegewerkzeugs verschwenkt. Der Befestigungsschuh fixiert derweil das Rohr. In den Arbeitsbereichen der Biegevorrichtung werden während des Biegevorgangs mittels des Biegewerkzeugs, der Abstützeinrichtung und des Befestigungsschuhs Kräfte auf das Rohr übertragen, sodass sich dieses verformt. Der Dorn ist eine flexible, mit Gliedern versehene Konstruktion, die es zulässt, dass das Rohr gebogen wird, ohne die kreisförmige Art des Rohres an der Biegestelle zu verändern. Derartige Dorne sind im Stand der Technik bekannt und in der Regel aus Federstahlleisten/-blechen zusammengesetzt.
  • Wie bereits die oben genannte Biegevorrichtung zeigt, weisen Biegevorrichtungen üblicher Weise drei Arbeitsbereiche auf, in denen die zum Biegen des Rohres benötigten Kräfte auf das Rohr übertragen werden. Beim Biegevorgang erfolgt in einem Arbeitsbereich eine aktive Krafteinleitung mittels eines Hydraulikzylinders. Die übrigen passiven Arbeitsbereiche dienen als Widerlager und sind über den Rahmen mit dem aktiven Arbeitsbereich verbunden. Die DE 696 03 499 T2 zeigt eine Biegevorrichtung, bei der der mittlere der drei Arbeitsbereiche als aktiver Arbeitsbereich ausgeführt ist.
  • Zum Biegen derartiger Rohre mit großem Durchmesser müssen große Kräfte aufgebracht werden. Entsprechend groß und massiv müssen die notwendigen Biegevorrichtungen und der Dorn ausgeführt sein. Das für den Einsatz derartig großer Biegevorrichtungen benötigte Equipment wie beispielsweise Dieselaggregate, Hydraulikpumpen und Dorne ist ebenfalls von großem Volumen und großer Masse. Insgesamt ist festzustellen, dass der Betrieb derartiger (Außen-) Biegevorrichtungen beim Transport und am Einsatzort hohe Anforderungen an den Platzbedarf stellt. Zu den hohen Kosten der Logistik addieren sich die Kosten für Verbrauchsstoffe, insbesondere Treibstoffe und Energieträger.
  • Den Arbeitsaufwand reduzierend ist aus der DE 600 28 484 T2 außerdem ein Verfahren zur Automatisierung einer Biegevorrichtung und eine Steuerung mit einem programmierbaren Prozessor bekannt. Gerade um inkrementelle und/oder schrittweise Biegungen mit einem hohen Grad an Wiederholbarkeit und Genauigkeit durchzuführen, ist eine Automatisierung erforderlich. Bei einer höheren Qualität sollte die Dauer des gesamten Biegevorgangs reduziert werden und so gleichzeitig das Transportgewicht und der Energiebedarf der Biegevorrichtung verringert werden.
  • Eine Eingangs genannte Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren sind aus der DE 10 2008 060 897 bekannt. Hier ist eine Biegevorrichtung vorgesehen, welche zumindest mit ihren für die Funktion der Biegemaschine wesentlichen Teilen vollständig in dem Inneren des zu biegenden Rohres positionierbar ist. Hierdurch ist es möglich, dass die Biegevorrichtung die zum Biegen des Rohres notwendigen Kräfte von innen auf das Rohr aufbringt. Dies führt zu einem geringen Arbeitsaufwand und auch einem geringen Energiebedarf. Des Weiteren werden Beschädigungen einer außen am Rohr aufgebrachten Beschichtung, beispielsweise einer Lackierung, thermischen Isolierung und/oder Kunstharzverstärkung, Prinzip bedingt vermieden.
  • Aus der JP S58138523 A ist ebenfalls eine Biegevorrichtung bekannt, die im Inneren der Rohrleitung die Biegung durchführt. Bei ihr sind zwei aktive Arbeitsbereiche vorhanden (vorne und hinten) wohingegen der mittlere Arbeitsbereich passiv ausgeführt ist. Hier ist die genaue Krafteinleitung auf beide separaten Arbeitsbereiche nachteilig.
  • DE 10 2012 012 139 A1 offenbart eine Rohrinnenbiegevorrichtung bei der, an einem Träger zumindest drei Kontaktelemente vorgesehen sind, wobei zwei Kontaktelemente auf einer ersten Seite des Trägers an den Enden des Trägers und ein Kontaktelement auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Trägers in der Mitte des Trägers angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, dass die Biegevorrichtung wie eine Wippe innerhalb des Rohres beweglich ist.
  • Eine Biegevorrichtung der eingangs genannten Art ist aus GB12740059A bekannt. Offenbart ist ein Verfahren zum Kaltbiegen von Rohren umfasst das Einführen einer Vorrichtung mit Biegeelementen in das Rohr, das Biegen des Rohrs durch Betätigen der Elemente und das freie Bewegen der Vorrichtung innerhalb des Rohrs nach dem Biegen für den nächsten Biegevorgang. Die offenbarte Vorrichtung umfasst einen starren Rahmen, der auf federbelasteten Rädern montiert ist und durch das Rohr mittels eines Elektromotors über ein mit einem der Räder verbundenes Untersetzungsgetriebe angetrieben wird. In der Mitte des Rahmens ist ein Biegeschuh befestigt, der dem Streckabschnitt des Rohrs zugewandt ist. An den Enden des Rahmens befinden sich die Biegeelemente, die aus zwei Hydraulikzylindern bestehen, die auf Rollen schwenkbar montiert sind und durch Federn in der vertikalen Position gehalten werden. Die Zylinder tragen gelenkige Segmentköpfe. In der Mitte des Rahmens installierte ist ein Expansionsmechanismus zur Verbesserung der Stabilität der Rohrwand unter Druck während des Biegens installiert. Er besteht aus drei vertikalen und sechs horizontalen Hydraulikzylindern, die gelenkige gebogene Segmentköpfe tragen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Biegevorrichtung zu schaffen, mit der Rohre mit deutlich höheren Kräften und gleichzeitig mit einer höheren Genauigkeit von innen gebogen werden können. Zusätzlich soll der Aufbau der Maschinen vereinfacht werden um eine möglichst lange Lebensdauer zu erreichen.
  • Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst, wobei das Werkzeugelement zwischen den wenigstens zwei Biegekrafteinleitungsabschnitten wenigstens einen elastischer Abschnitt aufweist, über den die Biegekrafteinleitungsabschnitte miteinander verbunden sind.
  • Hierdurch lässt sich auf besonders einfache und genaue Weise die Biegeenergie optimal in das zu biegende Rohr einleiten.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung sieht auch vor, dass das Werkzeugelement einen Kontaktabschnitt aufweist, der zwischen zwei äußeren Biegekrafteinleitungsabschnitten, bevorzugt mittig, vorgesehen ist. Dieser Abschnitt ist bevorzugt mit den beiden umliegenden Abschnitten verbunden. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise das Rohr beim Biegen abstützen, um ungewollte Formänderungen zu vermeiden.
  • Dabei ist vorteilhaft, dass der dritten Kontaktabschnitt über einen oder mehrere Aktuatoren, insbesondere in radialer Richtung, bewegbar ist. Hierdurch lässt sich die Stützwirkung im Bereich der plastischen Verformung des Rohres besonders vorteilhaft dosieren.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung sieht auch vor, dass die Biegekrafteinleitungsabschnitte und/oder Kontaktabschnitte in sich elastisch verformbar sind und/oder sich aufweiten können. Hierdurch kann auf einfache Weise einer Ovalisierung entgegengewirkt werden.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass zwischen den wenigstens zwei Biegekrafteinleitungsabschnitten wenigstens ein elastischer Abschnitt vorgesehen ist, und/oder der mittlere Kontaktabschnitt in sich elastisch in Richtung der zu erzeugenden Biegung ist.
  • Dabei ist vorteilhaft, dass der elastische Abschnitt durch eine Materialreduzierung im Werkezugelement, bevorzugt in Form von Vertiefungen im Werkezugelement, bereitgestellt ist. Eine bevorzugte Ausführungsform hierzu stellen das Bereitstellen des elastischen Bereichs in Form von Rippen und Aussparungen zwischen den Rippen dar. Die Rippen sind besonders vorteilhaft so ausgelegt, dass sie die notwendigen Verformungen zulassen und dabei gleichzeitig die notwendigen Stützkräfte aufnehmen können. Die Rippen können auch freie Formen annehmen, die gezielt die gewünschten Verformungen zulassen. Diese werden beispielsweise mithilfe einer Topologieoptimierung am Computer bestimmt.
  • Dabei ist weiterhin vorteilhaft, dass der wenigstens eine Bereich mit einer Materialreduzierung im Werkezugelement wenigstes teilweise mit einem elastischen Material gefüllt ist. Dabei sind bevorzugt insbesondere die genannten Rippen und Aussparungen vollständig oder teilweise mit einem elastischen Material gefüllt. Das elastische Material wird beim Biegen in den Rippen zusammengepresst und dadurch aus den Rippen gedrückt. Dies gibt für besonders dünnwandige Rohre eine zusätzliche Stützwirkung.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei den Aktuatoren um Hydraulikzylinder oder ähnliche Linearaktuatoren wie beispielsweise Pneumatikzylinder, Gewindespindeln und/oder Piezoelemente handelt. Hierdurch kann die Kraft besonders effektiv und ohne Verluste direkt in das Rohr eingebracht werden.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht Hydraulikzylinder mit einem oder mehreren hintereinander angeordneten Kolben vor. Die Kolben können dabei in einem gemeinsamen oder mehreren getrennten Zylinderblöcken untergebracht sein und wirken auf ein gemeinsames Kraftübertragungselement ein. Dieses Element ist entweder Bestandteil des oberen Werkzeugelements oder überträgt die Kraft dort hin und ist drehbar gegenüber dem oberen Werkzeug gelagert um unzulässige Kräfte auf die Zylinder zu vermeiden.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Aktuator das Werkzeugelement vom Grundkörper weg, bevorzugt nach oben, und in einem Bogen vom Grundkörper hin zur Innenwand des Rohres bewegt. Dadurch wird erreicht, dass es keine relativen Verschiebungen zwischen Werkzeug und Rohr sowie zwischen Aktuator und Werkzeug gibt. Das Werkzeug folgt durch seine Elastizität genau dem Verlauf der Rohrinnenfläche und staucht sich in gleichem Maße.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Aktuatoren die äußeren Biegekrafteinleitungsabschnitte des Werkzeugelements nach oben und in einem Bogen vom Grundkörper hin zur Innenwand des Rohres bewegen. Dadurch wird erreicht, dass es keine relativen Verschiebungen zwischen Biegekrafteinleitungsabschnitten und Rohr sowie zwischen Aktuator und Biegekrafteinleitungsabschnitten gibt. Das Werkzeug folgt durch seine Elastizität genau dem Verlauf der Rohrinnenfläche und staucht sich in gleichem Maße.
  • Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Aktuatoren und die Biegekrafteinleitungsabschnitte des Werkzeugelements so angeordnet und ausgeführt sind, dass mit den Aktuatoren die äußeren Biegekrafteinleitungsabschnitte des Werkzeugteils vom Grundkörper weg, bevorzugt nach oben, und in einem Bogen vom Grundkörper hin zur Innenwand des Rohres bewegbar sind.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die untere Kontaktfläche bogenförmig ausgeführt ist. Auf diese Weise kann die optimale Biegung des Rohres auf einfache Weise vorgegeben werden.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass an dem Grundkörper ein Fahrwerk zum Verfahren im Rohr vorgesehen ist. Hierdurch kann die Biegevorrichtung auf einfache Weise im Rohr bewegt werden.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Fahrwerk wenigstens zwei Fahrwerkelemente, bevorzugt mit Rollen, aufweist, die bevorzugt an den Stirnflächen und/oder vor und hinter dem unteren Kontaktelement sitzen und, bevorzugt über Federelemente, einfahrbar sind. Hierdurch kann auf einfache Weise ein sicheres Verfahren im Innenraum des Rohrs ermöglicht werden.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Fahrwerkelement im Bereich des unteren Kontaktelements angeordnet ist und über eine Federkraft in den Hauptkörper einfahrbar angeordnet ist. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch auf einfache Weise auf ein aktives Anheben/absenken verzichtet werden kann.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht wenigstens eine Schubstange und/oder Schubkette zum Drücken und Ziehen der Beigevorrichtung in das bzw. aus dem zu biegenden/gebogenen Rohr vor, welche außerhalb des Rohres an einer Basis befestigt ist und von dort aus über einen Mechanismus angetrieben werden kann. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Bewegung der Biegevorrichtung im Rohr bereitgestellt werden.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass über die Schubstange/Schubkette die Position der Maschine im Rohr erfasst werden kann. Hierdurch ist auf einfache Weise eine genaue Positionskontrolle der Vorrichtung im Rohr möglich.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Schubstange/Schubkette verdrehsteif an einer Basis außerhalb des Rohres gehalten wird. Hierdurch können Verdrehungen der Biegevorrichtung im Rohr weitgehend verhindert oder zumindest erfasst werden.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht wenigstens eine Rolle im oberen Bereich des Grundkörpers und/oder Werkzeugs vor. Diese Rolle ist nicht wie die unteren Rollen federnd gelagert, sondern steht oben mit einem einstellbaren Abstand über die Werkzeuggeometrie heraus. Nach dem ersten Biegeschritt verhindert die Rolle (die Rollen) auf einfache Weise das Anliegen des Werkzeugelements am Rohr, sobald die unteren Rollen über Federkraft die Maschine nach oben drücken.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Werkzeug in seiner Längsrichtung zumindest teilweise geschlitzt ist, um eine leichte elastische Aufweitung in radialer Richtung zu ermöglichen.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Grundkörper und/oder das Werkzeugelement zweiteilig, bevorzugt in Form eines inneren Grundkörpers und eines äußeren Grundkörpers und/oder eines inneres Werkzeugelement und ein äußere Werkzeugelement aufgebaut sind.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass Werkzeugelement mehrteilig aufgebaut ist, wobei das Werkzeugelement aus wenigstens zwei Biegekrafteinleitungsabschnittsteilen und einem Kontaktabschnittsteil, der bevorzugt elastisch ausgeführt ist, aufgebaut ist, die miteinander verbunden sind.
  • Dabei ist vorteilhaft, dass der Kontaktabschnittsteil aus wenigstens zwei Balken besteht, dass die Balken mit den wenigstens zwei Biegekrafteinleitungsabschnittsteilen verbunden sind, und dass auf den Balken wenigstens zwei Rippenelemente angeordnet sind.
  • Dabei ist weiterhin vorteilhaft, dass die Rippenelemente bogenförmig ausgeformt sind, die auf jeweils einer Seite der Balken aufsitzen, Die Verbindung ist dabei bevorzugt lose ausgeführt. Alternativ ist vorteilhaft, dass die Rippenelemente über einen Formschluss zum Balken aufweisen. Dadurch wird eine starke Verformung der Rippen vermieden und eine bessere Stützwirkung im Rohr erreicht.
  • Weiterhin ist vorteilhaft, dass die wenigstens zwei Rippenelemente einen Abstand aufweisen, sodass ein Zwischenraum besteht. Hierdurch können die Rippenelemente sich in den Zwischenraum und zueinander hinbewegen können.
  • Besonders vorteilhaft ist dabei, dass im Zwischenraum wenigstens ein elastisch verformbares Element vorgesehen ist. Dieses kann sich elastisch beim Bewegen der Rippen in den Abstand hinein verformen, die Rippenelemente stützen und/oder sich wulstartig nach außen bewegen, so dass eine Abstützung des zu biegenden Rohres entsteht.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass im Bereich des Kontaktabschnittsteils wenigstens ein Aktuator vorgesehen ist. Vorteilhafter Weise ist jeweils ein Aktuator unter den wenigstens zwei Balken mittig angeordnet.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Biegevorrichtung in einem zu biegenden Rohr,
    Figur 2
    eine räumliche Darstellung zu Figur 1,
    Figur 3
    eine Schnittansicht zur Längsachse zu Figur 1,
    Figur 4
    eine Schnittansicht eines Teils der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung quer zur Längsachse,
    Figur 5
    eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Biegevorrichtung mit Fahrwerk,
    Figur 6
    eine zweite Seitenansicht zu Figur 5,
    Figur 7
    eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Biegevorrichtung mit Fahrwerk und Schubstange,
    Figur 8
    eine räumliche Darstellung zu Figur 7,
    Figur 9
    eine räumliche Darstellung einer Führung einer Schubstange zu Fig. 7 und 8,
    Figur 10
    eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Biegevorrichtung mit Fahrwerk und überstehendem Biegewerkzeug,
    Figur 11
    eine räumliche Teildarstellung zu Figur 10,
    Figur 12
    eine Seitenansicht einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Biegevorrichtung mit Fahrwerk, überstehendem Biegewerkzeug und Abdeckungen der Kontaktabschnitte
    Figur 13
    eine räumliche Darstellung zu Figur 12,
    Figur 14
    eine Seitenansicht einer Basisausführung ohne Abdeckungen zur Ausführungsform zu Figur 13,
    Figur 15
    eine räumliche Darstellung zu Figur 14,
    Figur 16
    eine Schnittansicht zur Längsachse zu Figur 13,
    Figur 17
    eine Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Biegevorrichtung,
    Figur 18
    eine Schnittansicht eines Teils der sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung quer zur Längsachse, und
    Figur 19
    eine Teilansicht zu Figur 17 im Biegezustand.
  • Figur 1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Rohrbiegevorrichtung 10 mit einem Grundkörper 11. Der Grundkörper 11 weist dabei eine Unterseite 12 auf. Mittig weist die Unterseite 12 eine untere Kontaktfläche 13 auf. Die Unterseite 12 ist hier bevorzugt vollständig bogenförmig ausgeführt.
  • Ein teilweises bogenförmiges Ausführen ist alternativ ebenfalls möglich.
  • Ebenfalls möglich aber nicht dargestellt ist eine um bis zu 90 Grad gekippte Rohrbiegevorrichtung 10 zum horizontalen Biegen des Rohres 100.
  • Die Bogenform ist dabei so vorgesehen, dass der Radius enger ist, als der finale beabsichtigte Radius eines fertig gebogenen Rohres 100. Die Biegung der Unterseite 12 ist dabei im Wesentlichen konvex. Die Form der Kontaktfläche 13 kann dabei als Freiform ausgeführt sein, um eine optimale Rundheit des Rohres nach der Biegung zu erreichen.
  • Bevorzugt ist der Grundkörper 11 einstückig ausgeführt. Der Grundkörper kann alternativ in Längsrichtung geteilt werden, um z.B. die Herstellbarkeit des Grundköpers 11 zu erleichtern.
  • Weiterhin weist der Grundkörper 11 eine Oberseite 14 auf, die hier bevorzugt kurvenförmig mit einem Maximum oberhalb der unteren Kontaktfläche 13 ausgeführt ist. Die Oberseite 14 weist an Stirnseiten 15 der Rohrbiegevorrichtung 10 eine konkave Form auf, wie dieses in Figur 2 dargestellt ist. Der Grundkörper 11 ist bevorzugt so ausgelegt, dass er möglichst hohe Kräfte aufnehmen kann und gleichzeitig ausreichend Platz für die notwendigen Anbauteile und ein Werkzeugelement 21 bietet.
  • Im Inneren des Grundkörpers 11 sind an einer Vorderseite und einer Rückseite des Grundkörpers 11 Vertiefungen 16 vorgesehen, die mit einem Kanal 17 verbunden sind. In den Vertiefungen 16 sind Aktuatoren 18, hier bevorzugt Hydraulikzylinder, angeordnet, die nach oben in Pfeilrichtung A ausgefahren und entgegen der Pfeilrichtung A eingefahren werden können.
  • Zusätzlich kann, wie hier in Figur 3 dargestellt im Bereich der unteren Kontaktfläche 13 in der Oberseite 14 zwischen den Vertiefungen 16 weitere Vertiefungen 19 vorgesehen sein, in der einer oder mehrere weitere Aktuatoren 20, hier bevorzugt ein Hydraulikzylinder, angeordnet ist. Dieser ist ebenfalls in Pfeilrichtung A aus- und einfahrbar.
  • Im Kanal 17 können nicht dargestellte Verbindungsleitungen zwischen den Aktuatoren 18 zur Energieversorgung und zur Steuerung vorgesehen sein. Eine nicht dargestellte Verbindung besteht auch, sofern vorgesehen, zum Aktuator 20 oder weiteren Aktuatoren. Bevorzugt handelt es sich hierbei um Hydraulikleitungen und Ventile sowie Kabel für Sensoren oder elektrisch angetriebene Aktuatoren sowie zur eventuellen Verbindung von Leitungen der Fahrwerke.
  • Auf der Oberseite 14 ist ein Werkzeugelement 21 angeordnet. Dieses weist eine Unterseite 22 auf, die bevorzugt mit der Oberseite 14 des Grundkörpers 11 so übereinstimmt, dass sie auf der Oberseite 14 des Grundkörpers 11 angeordnet werden kann. Die Unterseite 22 des Werkzeugelements 21 weist korrespondierende Vertiefungen 23 auf, die oberhalb der Vertiefungen 16 angeordnet sind. Weiterhin weist die Unterseite 22 eine Vertiefung 24 auf, die entsprechend oberhalb der Vertiefung 19 angeordnet ist, wenn das Werkzeugelement 21 auf dem Grundkörper 11 angeordnet ist.
  • Die Vertiefungen 23, 24 weisen jeweils eine Kontaktfläche 25, 26 auf, gegen die eine Kontaktfläche 36 eines der Aktuators 18, 20 bei seiner Bewegung in Pfeilrichtung A wirkt und auf die der Aktuator 18, 20 entsprechend eine Kraft in Pfeilrichtung A ausübt.
  • Weiterhin weist das Werkzeugelement 21 eine Oberseite 27 auf. Bevorzugt ist die Oberseite 27 dabei so ausgeführt, dass diese im Wesentlichen mit dem Innenradius des Rohres 100, das gebogen werden soll, im Kontaktbereich mit der Innenwand 101 des Rohres 100 übereinstimmt. Unbelastet kann der Radius geringer oder gleich groß sein, damit die Rohrbiegevorrichtung 10 in das Rohr ein- und ausfahrbar ist. Belastet kann sich der Radius sich beispielsweise sofern notwendig aufweiten.
  • Bevorzugt weist die Oberseite 27 zwei äußere Biegekrafteinleitungsabschnitte 28 und einen mittleren Kontaktabschnitt 29 auf.
  • Die äußeren Biegekrafteinleitungsabschnitte 28 und der mittlere Kontaktabschnitt 29 sind hier bevorzugt durch elastische Verformungsabschnitte 30 voneinander getrennt.
  • Weiterhin bevorzugt besteht das Werkzeugelement 21 aus einem zusammenhängenden Teil oder mehreren mechanisch miteinander verbundenen Teilen. Das Werkzeugelement 21 ist mindestens in der Mitte elastisch ausgeführt, um der Innenwand 101 des Rohres 100 während der Biegung zu folgen. Es können auch mehrere elastische Verformungsabschnitte 30 neben der Mitte des Oberteils vorgesehen werden, um eine stärkere/andere Kraft auf die Innenwand 101 des Rohres 100 einzuleiten. Die Kraft und Position der Krafteinleitung vom Werkzeugelement 21 auf das Rohr 100 lässt sich über die Elastizität und Ursprungsform des Werkzeugelements 21 einstellen.
  • Die elastischen Verformungsabschnitte 30 weisen dabei bevorzugt Rippen 31 und Aussparungen 32 auf, die sich in Umfangsrichtung an der Oberseite 27 des Werkzeugelements 21 erstrecken. Die Aussparungen 32 weisen eine Breite B auf. Bevorzugt sind die Aussparungen 32 in Abhängigkeit der zu erreichenden Elastizität des Verformungsabschnitts 30 unterschiedlich tief ausgeführt. In Figur 3 werden die Aussparungen 32 mit zunehmendem Abstand vom mittleren Kontaktabschnitt 29 aus gesehen tiefer. Hier wird bevorzugt die Tiefe so gewählt, dass der Abstand zwischen dem tiefsten Punkt 33 der Aussparung 32 mit der Unterseite 22 des Werkzeugelement 21 bezogen auf die jeweilige Aussparung 32 konstant ist. Alternativ können die Abstände in Abhängigkeit der zu erreichenden Elastizität variiert werden.
  • Werden die Aktuatoren 18, 20 in Pfeilrichtung A ausgefahren, wird die Oberseite 27 des Werkzeugelements 21 gegen die Innenwand 101 des Rohres 100 zuerst bewegt bis die Biegekrafteinleitungsabschnitte und der mittlere Kontaktabschnitt 28, 29 und gegebenenfalls auch die Oberseiten 34 der Rippen 31 an der Innenwand 101 anliegen.
  • Der mittlere Kontaktabschnitt 29 dient dabei zur Abstützung der Wandlung des Rohres 100, um Verformungen des Rohres weg von der Beibehaltung der Umfangsform des Rohres 100 zu verhindern. Es hat sich gezeigt, dass es dabei vorteilhaft ist, wenn der mittlere Kontaktabschnitt 29 ebenfalls elastisch verformbar ausgeführt ist.
  • Weiterhin hat sich herausgestellt, dass es für eine verbesserte Abstützung vorteilhaft ist, dass hier ein Aktuator 20, bevorzugt ein Hydraulikzylinder, vorgesehen werden kann, der eine Kraft in Pfeilrichtung A über den mittleren Kontaktabschnitt 29 auf die Innenwand 101 des Rohres 100 beim Biegen ausüben kann. Über den Aktuator 20 lässt sich die Stützwirkung des mittleren Bereichs optional für z.B. sehr dünnwandige Rohre besonders präzise regeln.
  • In einer alternativen Ausführungsform können die äußeren Biegekrafteinleitungsabschnitte 28 und der mittlere Kontaktabschnitt 29 als einzelne Bauteile ausgeführt sein. Zwischen den Biegekrafteinleitungsabschnitte 28 und/oder dem mittleren Kontaktabschnitt 29 können dabei Aussparungen/Abstände vorgesehen sein. Alternativ kann auch eine Gelenkverbindung anstelle der elastischen Abschnitte zwischen den Abschnitten 28, 29 vorgesehen sein, um eine genauere Führung zu ermöglichen.
  • Werden jetzt Aktuatoren 28 in Pfeilrichtung A ausgefahren, üben die äußeren Kontaktelemente 28 eine Kraft auf die Innenwand 101 des Rohres 100 aus. Sobald eine Grenzkraft überschritten wird, bewegen sich die äußeren Biegekrafteinleitungsabschnitte 28 zusammen mit dem Rohr 100 in Pfeilrichtung D, bis die bogenförmige Unterseite 12 des Grundkörpers 11 an ihren äußeren Abschnitten 35 mit der Innenwand 101 des Rohres 100 in Berührung kommt. Das Rohr 100 verformt sich dabei sowohl elastisch als auch plastisch. Bei der Bewegung der äußeren Biegekrafteinleitungsabschnitte 28 in Pfeilrichtung D verringert sich die Breite B zwischen den Rippen 31 in den Aussparungen 32.
  • Werden jetzt die Aktuatoren 28 entgegen der Pfeilrichtung A zurückbewegt, bewegen sich die äußeren Biegekrafteinleitungsabschnitte 28 entgegen Pfeilrichtung D. Das Rohr 100 bewegt sich zum Abbau der elastischen Verformung ebenfalls entgegen der Pfeilrichtung D, bis diese abgebaut ist und lediglich die plastische Verformung des Rohres 100 verbleibt. Währenddessen verbreitert sich die Breite B der Aussparungen 32 zwischen den Rippen 31 entsprechend.
  • Sind die Aktuatoren 18 wieder vollständig eingefahren, liegt die Unterseite 22 des Werkzeugelements 21 hier bevorzugt wieder vollständig auf der Oberseite 14 des Grundkörpers 11 auf. Anschließend wird die Rohrbiegevorrichtung 10 im Rohr 100 zum nächsten Biegepunkt verfahren und der zuvor beschriebene Vorgang wird wiederholt.
  • Zum Zurückführen des Werkezugelements 21 in seine Ursprungsposition können Federn oder ähnliche Rückführungselemente vorgesehen werden. Zusätzlich können Elemente zur Führung vorgesehen werden, welche das Werkezugelement 21 gegenüber dem Grundköper 11in Position halten, gleichzeitig aber die elastischen Bewegungen des Werkezugelements 21 sowie die Bewegungen in vertikaler Richtung zulassen.
  • Vorteilhafterweise sind die Kontaktflächen 25, 26 der Vertiefungen 23, 24 zylinderabschnitts- oder kugelabschnittsförmig ausgeführt. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Kontaktflächen 36 der Aktuatoren 18, 20 ebenfalls zylinderabschnitts- oder kugelabschnittsförmig ausgeführt sind. Dabei ist vorteilhaft, wenn die Form der Kontaktflächen 36 flacher ist als die Form der Kontaktflächen 25, 26. Dieses ist in Figur 4 dargestellt. Dieses bewirkt, dass, wenn der Aktuator 18,20 in Pfeilrichtung A bewegt wird, ein äußerer Biegekrafteinleitungsabschnitt 28 und/oder ein mittlerer Kontaktabschnitt 29 in Pfeilrichtung E verformt/aufgeweitet wird, um sich dann entsprechend der Form der Innenwand 101 des Rohres 100 so anzupassen, dass einer Querschnittsverformung des Rohre 100 entgegengewirkt wird.
  • Figur 5 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Rohrbiegevorrichtung 10 mit einem identischen Aufbau zu der ersten in den Figuren 1 bis 4 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • Zusätzlich weist die zweite Ausführungsform ein Fahrwerk auf. Dieses umfasst an den Stirnseiten 15 jeweils ein Fahrwerkselement 41 und an der Oberseite 14 des Grundkörpers 11 angebrachte Rollen 42. Diese sind auf einem nicht dargestellten Träger angeordnet und erstrecken sich jeweils durch eine Öffnung 40 in der Oberseite 27 des Werkzeugelements 21.
  • Das Fahrwerkelement 41 umfasst einen Basiskörper 43 der mit der Stirnseite 15 verbunden ist. Der Basiskörper 43 ist beweglich in Pfeilrichtung F mit einem Tragelement 44 verbunden. An dem Tragelement 44 sind Rollen 45 angeordnet, hier bevorzugt unter einem Winkel gegenüber der Mittelsenkrechten der Rohrbiegevorrichtung in Abstimmung mit dem Rohrinnendurchmesser, wobei die Rollen 45 über Träger 46 am Tragelement 44 angeordnet sind.
  • Der Basiskörper 43 ist mit dem Tragelement 44 über Vorspannelemente 47 verbunden, bei denen es sich hier bevorzugt um Federelemente 48 handelt, die jeweils auf einer Führung 49 angeordnet sind. Die Federelemente können auch unabhängig von der Führung angeordnet sein.
  • Die Rollen 45 liegen beim Verfahren der Rohrbiegevorrichtung 10 auf der Rohrinnenwand 101 auf. Ist der Biegepunkt erreicht, wird das Werkzeugelement 21 in Pfeilrichtung A gegen die Rohrinnenwand 101 über die Aktuatoren 18, 20 gedrückt. Dabei wird das Werkzeugelement 21 an den Rollen 42 vorbeibewegt, in dem sich die diese durch die Öffnungen 40 bewegen. Erreicht die Oberseite 27 mit den Biegekrafteinleitungsabschnitten 28 die obere Innenwand 101 und wird gegen diese gepresst. Dadurch wird das Vorspannelement 47 mit einer Gegenkraft beaufschlagt, so dass sich die Tragelemente 44 gegenüber den Basiskörpern 43 in Pfeilrichtung F bewegen, wobei hier bevorzugt die Federelemente 48 zusammengedrückt werden. Dadurch wird die Unterseite 12 mit der Kontaktfläche 13 in Richtung der Rohrinnenwand 101 bewegt, bis die Kontaktfläche 13 aufliegt und der Rohrbiegeprozess wie zuvor beschrieben beginnen kann. Nach Abschluss der Rohrbiegung wird umgekehrt verfahren.
  • Die Figuren 7 bis 9 zeigen eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohrbiegevorrichtung 10 mit einem identischen Aufbau zu der ersten in den Figuren 1 bis 6 gezeigten erfindungsgemäßen ersten und zweiten Ausführungsform.
  • Zusätzlich ist eine bevorzugt torsionssteife Schubstange 50 vorgesehen, die mit einem Ansatzelement 51 beispielsweise an der Stirnseite 15 der Rohrbiegevorrichtung 10 beispielsweise über ein Gelenk 52 verbunden ist. Wobei die Verbindung geeignet ist, Schub- und Zugkräfte beispielsweise in Pfeilrichtung G zu übertragen, die mittels einem nicht dargestellten Antrieb erzeugt und über die Schubstange 50 übertragen werden, um die Rohrbiegevorrichtung 10 im Rohr 100 in Pfeilrichtung G zu bewegen. Die Schubstange ist hier beispielhaft mit einem quadratischen Querschnitt versehen. Figur 9 zeigt dabei ein Basiselement 53, hier bevorzugt mit Rollen 54 versehen zum Antrieb, zur Führung und Stabilisierung der Schubstange 50.
  • Die Figuren 10 und 11 zeigen eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohrbiegevorrichtung 10 mit einem identischen Aufbau zu der in den Figuren 1 bis 6 gezeigten erfindungsgemäßen ersten und zweiten Ausführungsform. Die Merkmale der dritten Ausführungsform können hier hinzukommen, sind aber nicht dargestellt.
  • Zusätzlich ist das Werkzeugelement 21 länger als der Grundkörper 11 ausgeführt, so dass ein Überhangbereich 60 besteht, der sich über die Fahrwerkselemente 41 erstreckt. Dadurch wird der Biegebereich auf einfache Weise vergrößert, so dass die Flächenpressung im Rohr reduziert und damit ggf. mit weniger Biegeschritten die final gewünschte Gesamtbiegung erreicht werden kann.
  • Die Figuren 12 bis 16 zeigen eine fünfte erfindungsgemäße Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohrbiegevorrichtung 10 mit einem identischen Aufbau zu der in den Figuren 1 bis 4 und 10, 11 gezeigten erfindungsgemäßen ersten und vierten Ausführungsform. Lediglich die Rippen 31 des Werkzeugelements 21 sind hier flächig ausgeführt. Die Merkmale der zweiten und dritten Ausführungsform können hier hinzukommen, sind aber nicht dargestellt.
  • Der Grundkörper 11 und das Werkzeugelement 21 sind dabei zweiteilig aufgebaut. Sie weisen dabei jeweils einen inneren Grundkörper 11a und einen äußeren Grundkörper 11b sowie ein inneres Werkzeugelement 21a und ein äußere Werkzeugelement 21b auf. Innerer Grundkörper 11a und inneres Werkzeugelement 21a bilden dabei die Grundstruktur der Rohrbiegevorrichtung 10 und sind bevorzugt aus Stahl hergestellt. Der Grundköper 11a weist hier beispielsweise eine flache, nicht gebogenen Unterseite 12 auf.
  • Auf einer Unterseite 12a des Grundkörpers 11a ist ein unteres Überzugelement 61, bevorzugt aus Kunststoff, als äußerer Grundkörper 11b vorgesehen, der auch die Auflagefläche 13 beinhaltet. Auf der Oberseite 27a des inneren Werkzeugelements 21a ist ein oberes Überzugelement 62, bevorzugt aus Kunststoff, als äußeres Werkzeugelement 21b vorgesehen, wobei der Überzug auch die Biegekrafteinleitungsabschnitte 28 aufweist. Der Aufbau und die Funktion der Rohrbiegevorrichtung 10 der fünften Ausführungsform entspricht ansonsten der zuvor geschilderten.
  • Die Überzugselemente 61 und 62 können auch als weitere Ausführungsform als ein zusammenhängendes elastisches Kunststoffteil ausgeführt sein.
  • Eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 ist in den Figuren 17 bis 19 gezeigt. Der Aufbau des Grundkörpers inklusive der Aktuatoren 18, 20 entspricht dabei dem zuvor dargelegtem Aufbau.
  • Das Werkzeugelement 21 weist eine Oberseite 27 auf. Bevorzugt ist die Oberseite 27 dabei so ausgeführt, dass diese im Wesentlichen mit dem Innenradius des Rohres 100, das gebogen werden soll, im Kontaktbereich mit der Innenwand 101 des Rohres 100 übereinstimmt. Unbelastet kann der Radius geringer oder gleich groß sein, damit die Rohrbiegevorrichtung 10 in das Rohr ein- und ausfahrbar ist. Belastet kann sich der Radius sich beispielsweise sofern notwendig aufweiten.
  • Bevorzugt weist die Oberseite 27 zwei äußere Biegekrafteinleitungsabschnitte 28 und einen mittleren Kontaktabschnitt 29 auf. Dabei sind die Biegekrafteinleitungsabschnitte 28 und der mittlere Kontaktabschnitt 29 als einzelne Bauteile 60, 61 ausgeführt.
  • Bevorzugt sind hier die Bauteile 60, 61 über ein Verbindungselement 62 miteinander verbunden. Besonders bevorzugt erfolgt diese Verbindung hier über eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung.
  • Das Kontaktabschnittselement 61 ist hier bevorzugt aus zwei parallel angeordneten Balken 63 aufgebaut. Die Balken können einstückig oder aus mehreren Teilen bestehen. Dargestellt ist hier die einstückige Ausführung. Weiterhin können auch mehrere Balken übereinander angeordnet sein.
  • Die Balken 63 sind bevorzugt mit dem Verbindungselement 62 verbunden. Besonders bevorzugt erfolgt diese Verbindung hier über eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung.
  • Auf den Balken 63 sind Rippenelementen 64, die den Rippen 31 entsprechen, angeordnet. Diese sind bevorzugt bogenförmig ausgeführt. Weiterhin bevorzugt sitzen die Rippenelemente 64 lose auf eine Oberseite 65 der Balken 63 auf. Über einen Formschluss sind die Rippen bevorzugt in radialer Richtung mit den Balkenelementen 63 verbunden.
  • Zwischen zwei Rippenelementen ist bevorzugt ein Abstand 66 vorgesehen, die den Aussparungen 32 entsprechen. In diesem Abstand 66 ein besonders bevorzugt ein elastisches Element 67 vorgesehen.
  • Weiterhin hat sich herausgestellt, dass es für eine verbesserte Abstützung vorteilhaft ist, dass hier ein Aktuator 20', bevorzugt ein Hydraulikzylinder, vorgesehen werden kann (siehe den Ausschnittsansichtsteil in Fig. 17), der eine Kraft A über den mittleren Kontaktabschnitt 29 auf die Innenwand 101 des Rohres 100 beim Biegen ausüben kann. Über den Aktuator 20' lässt sich die Stützwirkung des mittleren Bereichs optional für z.B. sehr dünnwandige Rohre besonders präzise regeln. Dafür ist unterhalb wenigstens einem Balken 63 wenigstens ein Aktuator 20' vorgesehen.
  • Wird über die Aktuatoren 18 eine Biegekraft in das Werkzeugteil 21 eingebracht, so biegen sich die Balken 63, wie in Fig. 18 dargestellt ist. Dadurch bewegen sich die Rippenelemente 64 aufeinander zu und quetschen die elastischen Elemente 67, die dadurch nach außen jeweils einen Wulst 68 bilden. Der Wulst 68 drückt gegen das Rohr 100 und stützt dieses zusätzlich ab.

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Innenbiegen von Rohren (100) für Rohrleitungen mit einem im Rohr positionierbaren Grundkörper (11), der an wenigstens einer Seite (12) wenigstens eine Auflagefläche (13) mit einer Innenwand (101) eines zu biegenden Rohrs (100) aufweist, wobei der Grundköper (11) eine der Auflagefläche (13) gegenüberliegende Seite aufweist, an der wenigstens ein Werkzeug zum Einleiten einer Biegekraft in das Rohr (100) beweglich vorgesehen ist, wobei das Werkzeug über wenigstens einen Aktuator (18, 20) zum Einleiten der Biegekraft gegenüber dem Grundkörper (11) bewegbar ist, wobei das Werkzeug als ein Werkzeugelement (21) vorgesehen ist, das wenigstens zwei Biegekrafteinleitungsabschnitte (28) zum Einleiten der Biegekraft in das Rohr (100) aufweist, die durch jeweils wenigstens einen Aktuator (18, 20) relativ zum Grundkörper (11) bewegbar sind, und wobei die wenigstens zwei Biegekrafteinleitungsschnitte (28) im äußeren Bereich des Werkzeugelements (21) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugelement (21) zwischen den wenigstens zwei Biegekrafteinleitungsabschnitten (28) wenigstens einen elastischer Abschnitt (30) aufweist, über den die Biegekrafteinleitungsabschnitte (28) miteinander verbunden sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugelement (21) einen Kontaktabschnitt (29) mit der Rohrinnenwand (101) aufweist, der zwischen zwei äußeren Biegekrafteinleitungsabschnitten (28) vorgesehen ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (29) über einen Aktuator (20) oder mehrere Aktuatoren, insbesondere in radialer Richtung, bewegbar ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegekrafteinleitungs- und/oder Kontaktabschnitte (28, 29) in sich elastisch verformbar sind und/oder sich aufweiten, und/oder dass der elastische Abschnitt (30) durch wenigstens einen Bereich mit einer Materialreduzierung im Werkezugelement (21) bereitgestellt ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstes eine Bereich mit einer Materialreduzierung im Werkezugelement (21) wenigstes teilweise mit einem elastischen Material gefüllt ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Rolle (42) im oberen Bereich des Grundkörpers (11) und/oder Werkzeugs vorgesehen ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rolle (42) starr mit dem Grundkörper (11) verbunden ist, und/oder, dass sich die wenigstens eine Rolle (42) durch eine Öffnung (40) im Werkzeugelement (21) erstreckt, und/oder dass der Abstand zwischen der wenigstens einen Rolle (42) und dem Grundkörper (11) einstellbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug in seiner Längsrichtung zumindest teilweise geschlitzt ist, um eine leichte elastische Aufweitung in radialer Richtung zu ermöglichen.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11) und/oder das Werkzeugelement (21) zweiteilig aufgebaut sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Werkzeugelement (21) mehrteilig aufgebaut ist, wobei das Werkzeugelement (21) aus wenigstens zwei Biegekrafteinleitungsabschnittsteilen (60) und einem Kontaktabschnittsteil (61)aufgebaut ist, die miteinander verbunden sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnittsteil aus wenigstens zwei Balken (63) besteht, dass die Balken (63) mit den wenigstens zwei Biegekrafteinleitungsabschnittsteilen (60) verbunden sind, und dass auf den Balken (63) wenigstens zwei Rippenelemente (64) angeordnet sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenelemente (64) bogenförmig ausgeformt sind, die auf jeweils einer Seite (65) der Balken (63) aufsitzen, und/oder dass die Rippen einen Formschluss zum Biegebalken aufweisen, und/oder dass die wenigstens zwei Rippenelemente (64) einen Abstand (66) aufweisen, sodass ein Zwischenraum besteht,
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenraum wenigstens ein elastisch verformbares Element (67) vorgesehen ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Kontaktabschnittsteils (61) wenigstens ein Aktuator (20') vorgesehen ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass unter den wenigstens zwei Balken (63) jeweils wenigstens ein Aktuator (20') mittig angeordnet ist.
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