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Rohrwalze.
Es sind bereits Vorrichtungen zum Eindichten von Rohren in Wandungen, z. B. von Siederohren in Kesselwandungen, bekannt, bei denen mehrere in einem Käfig radial verschiebbar gelagerte Walzen gegen die Rohrwandung durch einen zwischen sie geschobenen kegelförmigen Spreizdorn gepresst werden und die Spindel des Dorns mit Gewinde in einer unter der Wirkung einer Gegendruckfeder stehenden Mutter geführt ist, und sowohl beim Einwalzvorschub wie auch beim Rückgang in die Ausgangslage dauernd in gleichem Drehsinn motorisch oder von Hand angetrieben wird.
Bei den bekannten Ausführungsformen derartiger Rohrwalzen werden die Walzen durch den kegeligen Dorn bei Beginn des Eindichtvorganges unter einem im Verhältnis zu ihrer Drehzahl zu kräftigen Druck gegen die noch unbelastete Rohrwand gepresst. Infolgedessen besteht die Gefahr, dass die Rohrwandung eine Formänderung erfährt, welche statt eines runden einen dreieckigen Querschnitt annimmt. Eine solche Formänderung wird meist erst am Ende des Walzvorganges wieder ausgeglichen, so dass das Rohrmaterial während des ganzen Walzvorganges ungünstig beansprucht wird.
Die Erfindung bezweckt nun, derartige Rohrwalzen so auszubilden, dass nicht bloss ein dauernd gleicher Spindeldrehsinn für das Einwalzen und den Rückgang in die Ausgangslage gewährleistet, sondern auch ein zu starker ungünstiger anfänglicher Walzendruck vermieden ist.
Die gleichzeitige Erfüllung dieser beiden Forderungen wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die die Spindel umgebende Mutter dazu benutzt wird, die Axialbewegung der Spindel zu steuern, indem der Mutter eine Relativbewegung zu der ständig in derselben Richtung umlaufenden Spindel erteilt und dadurch die Geschwindigkeit des Spindelvorschubes beeinflusst wird.
Der Antrieb der Mutter kann von der Spindel durch ein Zahnrad oder Reibungrädervorgelege abgeleitet werden, das in das Gehäuse der Rohrwalze eingebaut ist. Die Spindel kann dabei mit ziemlich hoher Drehzahl angetrieben werden, ohne dass ein zu rasches Vorschieben des Spreizdornes zu befürchten ist. Durch Regelung der Relativbewegung der Mutter gegenüber der Spindel, d. h. durch Wahl der Drehzahlen und Drehrichtungen sowie der Gewindegängigkeiten von Mutter und Spindel kann die Vorschubgeschwindigkeit des Spreizdornes auf einen beliebigen geeigneten Wert eingestellt werden. Die Rückkehr der Spindel in die Ruhelage erfolgt nicht nur ohne jede Änderung des Drehsinnes, sondern auch vollkommen selbsttätig.
Die Zeichnung zeigt die Rohrwalze nach der Erfindung in den Fig. l bis 3 in mehreren Ausführungsbeispielen im Längsschnitt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung geht die mit einem Schraubengewinde 2 versehene zylindrische Spindel 1 am vorderen Ende in den konischen Spreizdorn 3 und am hinteren Ende in das Vierkant 4 über. Der Spreizdorn 3 ragt zwischen die drei Walzen 5 hinein, die in einem Käfig 6 derart geführt sind, dass sie durch den Spreizdorn 3 radial nach aussen gedrückt werden können. Der Käfig 6 ist an dem Gehäuse 7 der Vorrichtung abnehmbar z. B. mittels Schrauben befestigt und kann zwecks Verwendung anderer Walzen ausgetauscht werden. Mit dem Vierkantende 4 der Spindel, das aus dem Gehäuse 7 herausragt, wird der Antriebsmotor für die Rohrwalze gekuppelt.
Der zylindrische Teil der
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Spindel 1 ist mit einer Längsmit 8 versehen, in der ein Keil 9 liegt, der anderseits auch in die Nut einer auf der Spindel 1 verschieblichen Hülse 10 greift.
Die Spindel ist von einer Mutter 12 umgeben, welche ebenso wie die Spindel Trapezoder Flachgewinde besitzt und mittels eines Kugellagers 11 im Gehäuse 7 um die Spindel drehbar ist. Das kräftige Trapez-oder Flachgewinde verhindert das Festfressen der Spindel in der Mutter mit Sicherheit. Eine Schraubenfeder 13, welche die Mutter 12 umgibt und an einem inneren Vorsprung 18 des Gehäuses 7 abgestützt ist, drückt auf den Käfig des Kugellagers 11 und damit auf den Flansch 15 der Mutter 12, so dass diese an die Wandung 14 des Gehäuses 7 gepresst wird. Der Druck der Feder 13 kann mittels eines Ringes 16 verändert werden, der im Gehäuse 7 verstellbar ist und mittels sägezahnartiger Schrägflächen 17 an einer entsprechenden gezahnten Fläche des inneren Gehäusevorsprunges 18 anliegt.
Durch Verdrehen kann der Ring 16 längs der Sägezahnfläche des Vorsprunges 18 so verschoben werden, dass er die Feder 13 mehr oder weniger stark zusammendrückt. Die jeweilige Einstellage des Druckringes 16 kann durch Schraubenbolzen 19 gesichert werden.
Die Mutter 12 geht in eine hülsenförmige Verlängerung 20 über, die an ihrem freien Ende ein Zahnrad 21 trägt, das mittels der Stifte oder Keile 27 in Längsschlitze 26 der Hülse 20 greift und mit dem im Gehäuse 7 gelagerten Zahnrad 22 kämmt. Auf der gleichen Welle wie das Zahnrad 22 sitzt ein Ritzel 23, das mit einem Zahnrad 24 in Eingriff steht, das lose auf der längs der Spindel 1 verschieblichen Hülse 10 sitzt und mit dieser durch mehrere Klauen 25 lösbar gekuppelt ist, die in Aussparungen des Flansches der Hülse 10 greifen. Das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder ist so gewählt, dass die Mutter 12, mit grösserer Drehzahl als die Spindel 1 angetrieben wird.
Wenn die Spindel 1 wie üblich im Uhrzeigersinn vom Antriebsmotor gedreht wird, hat sie und die Mutter 12 Linksgewinde und bei entgegengesetzter Motordrehrichtung Rechtsgewinde.
Die Rohrwalze nach Fig. 1 arbeitet wie folgt : Die im Uhrzeigersinn umlaufende Spindel 1 überträgt ihre Bewegung durch das Getriebe 24, 23, 22, 21 auf die Mutter 12, die sich mit einer gegenüber der Spindeldrehzahl beschleunigten Geschwindigkeit z. B. mit doppelter Drehzahl als die Spindel und in gleicher Richtung wie diese dreht. Dadurch erfährt der axiale Vorschub der Spindel 1 eine Verzögerung, sodass der Antriebsmotor eine ziemlich hohe Drehzahl entwickeln kann, ohne dass ein zu schneller, schädlicher Vorschub der Spindel 1 erfolgt.
Der Spreizdorn 3 tritt langsam zwischen die Walzen 5 und treibt sie allmählich nach auswärts gegen die Wandung des einzuwalzenden Rohres, so dass ein plötzlicher starker Walzendruck beim Beginn des Arbeitsvorganges und damit die Gefahr'einer anfänglichen, später wieder auszugleichenden ungünstigen Formänderung des Rohres vermieden ist.
Sobald infolge des Vorschreiten des Spreizdornes 3 der Druck der Walzen 5 gegen die Rohrwandung so stark angewachsen ist, dass die Spindel 1 nicht mehr vorgeschoben wird, wird eine axiale Verschiebung der Mutter 12, da die Drehung der Spindel 1 weitergeht, nach der Kupplungshülse 10 zu unter gleichzeitigem Zusammendrücken der Feder 13 hervorgerufen.
Die Verlängerung 20 der Mutter 12, welche sich mittels ihres Längsschlitzes 26 gegenüber dem Rad 21 verschieben kann, trifft dabei auf die Kupplungshülse 10 und schiebt diese auf der Spindel 1 nach aussen. Dadurch wird die Klauenkupplung 25 gelöst und das Getriebe 24, 23, 22, 21 ausgeschaltet, so dass die Mutter 12 zum Stillstand kommt. Infolgedessen schraubt sich die weiter im Uhrzeigersinn angetriebene Spindel 1 rasch nach aussen in ihre Anfangsstellung zurück und die Mutter 12 wird durch die Feder 13 in die Ausgangslage übergeführt.
Nachdem die Hülse 10 wieder mit dem Rad 24 gekuppelt worden ist, ist die ganze Rohrwalze dann wieder für einen neuen Arbeitsgang bereit, ohne dass die Antriebsdrehrichtung von Motor und Spindel hat geändert werden müssen.
Die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Anordnung nach Fig. 1 in der Art des Antriebes der Mutter 12 und hinsichtlich der Art der Regelung des Druckes der Feder 13. Gemäss Fig. 2 sitzen die Zahnräder 22, 23, die mit ihren äusseren Stirnseiten an der Wandung des Gehäuses 7 anliegen, als getrennte Körper lose drehbar auf einem Gehäuse 7 gelagerten Zapfen 30 und stossen mit schrägen Berührungsflächen 22'und 23' aneinander, die so gestaltet sind, dass das Rad 23, wenn es treibend wirkt, das Rad 22 mitnimmt, während das Rad 22, wenn es treibend wirkt, das Rad 23 nicht mitzunehmen vermag.
Anderseits wird die Anpassung des Druckes der Feder 13 an die Wandstärke des einzuwalzenden Rohres bei der Anordnung nach Fig. 2 dadurch erreicht, dass der Abstand zwischen der Kupplungshülse 10 und der Verlängerung 20 der Mutter 12 verändert wird, indem beispielsweise Kupphmgshülsen verschiedener Länge, die der Rohrwalze beigegeben werden, auf die Spindel 1 aufgeschoben werden. Weiterhin unterscheidet sich die Fig. 2 von der Fig. 1 dadurch, dass das Getriebe in einem zum übrigen Teil des Gehäuses 7 konzentrischen zylindrischen Kasten eingebaut ist, so dass der einseitige vorstehende Teil des Gehäuses der Fig. 1 vermieden ist.
Die Rohrwalze nach Fig. 2 arbeitet wie folgt : Beim Walzvorgang wird die Mutter 12 ähnlich bei der Fig. 1 über das Getriebe 24, 23, 22, 21 im gleichen. Drehsinn, aber schneller
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als die Spindel 1 angetrieben. Das Rad 23 ist dabei treibend und nimmt infolgedessen durch die Schrägflächenverzahnung 22', 23'das Rad 22 mit. Wird nach dem Einwalzen der Mutter 12, da die Spindel 1 axial nicht mehr vorwärtsschreitet, aber sich weiter dreht, in der Achs- richtung nach rückwärts verschoben, so stösst sie nach einem gewissen Rückwärtsgang auf die Kupplungshülsen 10 und entkuppelt diese vom Zahnrad 24 in der gleiehen Weise wie bei
Fig. 1.
Bei diesem Rückwärtsgang der Mutter 12 wird die Feder 13 zusammengedrückt und die dadurch erreichte Federspannung kann durch Verwendung einer kürzeren oder längeren Kupplungshülse 10 vergrössert oder verkleinert werden.
Unter dem erhöhten Federdruck findet ein Nachwalzen des Rohres statt, bis der Höchstdruck zwischen Rohr und Walzen diesem Federdruck das Gleichgewicht hält. Ferner wird der Flächendruck des Gewindes zwischen Spindel und Mutter durch den Gegendruck der Feder 13 so verstärkt, dass die dauernd im Uhrzeigersinn umlaufende Spindel 1 nunmehr die Mutter 12 mitzunehmen sucht. Dadurch wird das Zahnrad 22, das mit dem auf der Mutter 12 sitzenden Zahnrad 21 kämmt, jetzt treibendes Rad. Infolgedessen wird das Rad 23 nicht mitgenommen, sondern die Schrägflächen 22', 23'verstellen sich so zueinander, dass die Räder 22 und 23 mit ihren äusseren Stirnflächen an die Wandungen des Gehäuses 7 angepresst und dadurch gebremst werden.
Die Mutter 12 und das Getriebe kommen zum Stillstand und die Spindel 1 dreht sich entsprechend ihrer Steigung schnell in die Ausgangslage zurück. Im übrigen ist die Wirkungsweise, der Rohrwalze der Fig. 2 die gleiche wie bei der Fig. 1.
Wie Fig. 3 zeigt, lässt sich die Rohrwalze nach der Erfindung auch in der Weise aus. bilden. dass der konische Spreizdorn beim Walzvorgang nicht wie bei Fig. 1 und 2 aus dem Gehäuse der Vorrichtung heraustritt, sondern in dieses hineingezogen wird. Diese Bewegungsrichtung ist notwendig, wenn der Spreizdorn 3 sich nicht nach aussen, sondern gemäss Fig. 3 nach innen zu konisch verjüngt, was für manche Einwalzarbeiten vorteilhaft ist.
Um in diesem Falle den Axialschub der Spindel 1 beim Walzvorgang durch die schneller anlaufende Mutter 12 zur Vermeidung eines zu starken Anfangsdruckes der Walzen 5 zu verzögern und ausserdem die gleiche Drehrichtung der Spindel für den Arbeits-und für den Rückwärtsgang zu gewährleisten, muss bei rechtssinnigem Motorantrieb die Spindel 1 und die Mutter 12 ein Gewinde gleichsinniger Gängigkeit, d. h. ein Rechtsgewinde, erhalten. Ferner ist das Kugellager 11 nicht wie bei Fig. 1 und 2 in der Nähe der Walzen 5, sondern in der Nähe des Getriebes 24, 23, 22, 21 anzuordnen, und die Einwirkung der Mutter 12 auf die Kupplungshülse 10 erfolgt durch ein schematisch angedeutetes Hebelsystem 31.
Die Rohrwalze nach Fig. 3, die im übrigen ähnlich wie bei Fig. 2 ausgestaltet ist, wirkt wie folgt : Die z. B. sich zweimal so schnell wie die Spindel 1 im Uhrzeigersinn drehende Mutter 12 bewirkt, dass der in der gleichen Richtung umlaufende Spreizdorn 3 nur allmählich in den Walzenkäfig 6 hineingezogen wird. Wenn am Ende des Walzvorganges die Spindel 1 sich nur mehr dreht, aber nicht mehr axial verschiebt, wird die Mutter 12 nach dem Käfig 6 zu bewegt und löst nach einer bestimmten Hubstrecke durch das Hebelsystem 31 die Kupplungshülse 10 aus dem Eingriff mit dem Zahnrad 24. Das Getriebe und die Mutter kommen zum Stillstand und die Spindel 1 schraubt sich rasch in die Ausgangslage zurück und führt den Spreizdorn 3 aus dem Käfig 6 heraus.
Nach Rückdrehung der Mutter 12 in die Anfangsstellung und Einschaltung der Kupplungshülse 10 ist die Rohrwalze der Fig. 3 wieder arbeitsbereit.
Das Getriebe 24, 23, 22, 21 kann natürlich auch in der Art der Fig. 2 ausgebildet sein.
Wird bei der Anordnung nach Fig. 3 eine Spindel und eine Mutter mit einem Linksgewinde verwendet, so muss ein linkssinniger Antrieb der Spindel vorgesehen werden, damit die schneller laufende Mutter die gewünschte verzögerte Verschiebung der Spindel nach dem Getriebe hin bewirkt. Für die Wahl des Drehsinnes des Hand-oder Motorantriebes
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in die Ausgangslage zurückgebracht wird. Wenn die Mutter in der gleichen Richtung wie die Spindel angetrieben wird, muss sie schneller als diese umlaufen, es können aber unter Umständen die Verhältnisse auch so gewählt werden, dass die Mutter sich langsamer als die Spindel drehen muss, um die beabsichtigte Regelungswirkung auf dem Spindelschub auszuüben und ein zu rasches Ansteigen des Walzendruckes zu verhindern.
Das Getriebe, das die Bewegungsübertragung von der Spindel auf die Mutter bewirkt, muss entsprechend der Drehrichtung und Drehzahl der Mutter ausgebildet und in seinem Übersetzungsverhältnis bestimmt werden.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.