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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung nahtloser Rohre.
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Aus den Fig. 2,3, 5 und 6 geht hervor, dass die Tiefe jeder Umfangsnut 16 etwas geringer ist als die Breite der Nut, und dadurch wird das Arbeitsstück 10 bei seinem Durchgang durch die Walzen jedes Paares etwas abgeflacht und gegen einander gegenüberliegende Seiten des Dornes 11 gedrängt. Es wird durch den Walzdruck demnach der Dorn in die Wand des Arbeitsstücke hineingedrückt, so dass die Dicke der Wand über die beschränkte Berührungsfläche mit dem Dorn verringert wird. Es geht ferner
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Dicke an.
Aus obigem wird verständlich, dass bei Durchgang des Arbeitsstückes 10 mit dem Dorne 11 darin zwischen den in senkrechten Ebenen sich drehenden Walzen 12 des ersten Paares das Arbeitsstück eine Abflachung, u. zw. senkrecht gegen den Dorn hin, erfährt, so dass damit eine Verringerung der Wandstärke längs der Oberfläche und längs des Bodens des Arbeitsstückes erreicht wird. Wenn dann das Arbeitstück und der Dorn zwischen den in waagrechten Ebenen sieh drehenden Walzen 13 hindurchgeht, erfolgt die Abflachung des Arbeitsstücke in der Waagrechten gegen die Seiten des Dornes hin und damit kommt nun auch eine ähnliche Verminderung der Wandstärke an gegenüberliegenden Seitenteilen des Arbeit- stückes zustande.
Bei dieser Stufe des Verfahrens verbleiben jedoch noch dicke Stellen oder Rippen a und b zwischen den durch die vorhergehende Bearbeitung erzeugten verdünnten Stellen der Wand. Diese als Rippen oder Wülste verbleibenden Stellen werden dadurch entfernt, dass das Arbeitsstück und der Dorn zwischen den Paaren der in Schrägebenen drehenden Walzen 14 und 15 hindurchgeht. Beim Durchgang des Arbeitsstückes und des Dornes zwischen den Walzen 14 werden die erhöhten Stellen a gegen den Dorn gepresst und dabei verdünnt, wie dies eben beschrieben wurde. Ähnlich wird das Arbeitsstück und der Dorn dann zwischen die Walzen 15 hindurchgeleitet und dadurch werden die erhöhten Stellen b in ähnlicher Weise erniedrigt.
Da nach obigen Ausführungen die Bearbeitung zu einer Verminderung der Wandstärke über die ganze Bearbeitungsfläche hin auf ein gleichmässiges Mass führt und da ferner die Bogenausdehnung jeder Bearbeitungsstelle grösser ist als 45 , so geht jede vorher bearbeitete Stelle der Wand des Arbeitsstücke in die nachher bearbeiteten Stellen der Wand über, und die ganze Wandstärke des Arbeitsstücke ist demnach nicht nur vermindert, sondern auch dabei vergleichmässigt, wenn das Arbeitsstück die Walzen-M verlässt.
Beim Austritt des Arbeitsstückes 10 aus dem Bereich der Walzen 12 ist sein Querschnitt und sein Umfang symmetrisch mit Bezug auf die Stiehebene der Walzen 13. Nach dem Durchgang des Arbeit- stückes durch die Walzen 12 liegt die grössere Achse des Querschnittes des Arbeitsstückes im wesentlichen in der Waagrechten und demnach in der Mitteldrehungsebene der Walzen 13. Wenn jedoch das Arbeitsstück die Walzen 13 verlässt, ist sein Querschnitt und sein Umfang asymmetrisch mit Bezug auf die schrägliegende Stichebene der Walzen 14.
Um nun eine Verzerrung des Arbeitsstücke, wie sie durch den Durchgang des Arbeitsstücke unmittelbar von den Walzen 13 zu den Walzen 14 hervorgerufen werden könnte, zu vermeiden, sieht das Verfahren einen Schritt vor, durch welchen das Arbeitsstück eine Gestaltsänderung erhält, so dass sein Querschnitt bzw. sein Umriss nunmehr symmetrisch mit Bezug auf die Stichebene der Walzen 14 ist, ehe noch das Arbeitsstück in diese Walzen eintritt. Es könnte eine derartige Umänderung des Querschnittes und des Umfanges des Arbeitsstücke durch verschiedene Verfahren herbeigeführt werden, beispielsweise durch Druckgesenke oder Zuggesenke. Vorgezogen wird aber, zwischen den Walzensätzen 13 und 14 einen die Form des Arbeitsstücke nunmehr beeinflussenden Walzensatz zu verwenden.
Zu diesem Zwecke werden die in Fig. 1 und 4 angedeuteten Walzen 17 benutzt. Die Achsen dieser Walzen liegen so, dass die Drehungsebene der Walzen mit einer Ebene zusammen fällt, die nur etwas mit Bezug auf die waagrechte Ebene geneigt ist. Die Bearbeitungsnuten der Walzen 17 sind jedoch nicht mehr symmetrisch, sondern, wie bei 18 angedeutet, so ausgebildet, dass sie durch Zusammenwirken den Umriss des Arbeitsstücke, gewissermassen durch Verdrängung in der Umfangsrichtung, verändern und die grössere Achse des Querschnitts, die nach dem Durchgang durch die Walzen 13 senk-
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Nachdem das Arbeitsstück und der Dorn die Walzen 15 verlassen haben, gehen sie durch Walzen 19 hindurch, die nunmehr dem Arbeitsstück die ausgerichtete Kreisform des Querschnittes verleihen und es dadurch vollständig von dem Dorne ablösen. Die in Fig. 1 und 7 bei 19 angedeuteten Walzen drehen sich in einer Ebene, die senkrecht zur Ebene der Walzen 15 steht, also in der gleichen Ebene wie die Walzen 14. Die Walzen 19 haben je eine halbkreisförmige Hohlkehle 20, und infolge des Durchganges des Arbeitsstückes zwischen den beiden Walzen in dieser Hohlkehle wird die Kreisform erzeugt.
Das Arbeits- stück hat nach dem Verlassen der Walzen 15 die in Fig. 6 dargestellte, verhältnismässig flache Quersehnitts-
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Walzen 19 ändert den Querschnitt auf kreisförmigen Querschnitt und legt das Arbeitsstück von dem
Dorne frei.
Es geht demnach aus obigem hervor, dass ein einziger Durchgang des Arbeitsstücke durch eine
Reihe von Walzen die Rohrluppe auf ein Rohr von genau der gewünschten Grösse und Wandstärke um- ändert. Dieses Rohr ist vollständig glatt auf der Aussenfläche und ist auch vollständig glatt auf der Innen- fläche, wobei die Glättung an der Innenfläche auf einen Eingriff des Dornes zurückzuführen ist. Natürlich kann eine weitergehende Verringerung der Wandstärke nunmehr durch Wiederholung desselben Ver- fahrens erzeugt werden. Es können in der gleichen Reihe zusätzliche andere Walzensätze angeordnet werden, die wieder hintereinander in Reihe liegen und ihre Drehungsebene im Winkel zueinander haben.
In jeder folgenden Bearbeitung ist dann der Abstand zwischen der Aussenfläche des betreffenden Dornes und der Umfangsfläche der Hohlkehle an den Walzen verringert, um die Wandstärke herabzusetzen, und entsprechend wird auch die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen erhöht.
Ein Walzwerk zur Durchführung des Verfahrens könnte demnach beispielsweise drei Einheiten mit je sechs Walzenständern umfassen. Jede Einheit entspricht der Walzenreihe nach Fig. 1, und man hätte demnach bei Zurechnung der zur Kreisausrichtung des fertigen Rohres dienenden drei Walzen- sätze 21 Walzenpaare. Der Raum zwischen dem Dorn und der Umfangsfläche der Walzen in den ver- schiedenen Einheiten mit je sechs Ständern verringert sich, und entsprechend findet eine Vergrösserung der Umfangsgeschwindigkeit statt, da nur dadurch eine Verringerung der Wandstärke erreicht werden kann.
Die Walzen im ersten Ständer jeder Einheit würden sich in einem Winkel von 22Yz zur Senkrechten befinden, die Walzen des zweiten Satzes der gleichen Einheit senkrecht in einer Ebene zur Ebene des ersten Walzenpaares, die Walzen im vierten Ständer in einem Winkel von 45 mit Bezug auf die Walzen des ersten Satzes, die Walzen im fünften Ständer senkrecht zum vierten. Auf diese Weise würden die
Walzen, die eine Bearbeitung oder Verdünnung der Wandstärke vornehmen, alle in einem Winkel zur
Senkrechten und Waagrechten liegen, im Gegensatze zur Anordnung nach Fig. 1, 2 und 3.
Auch können
Rohre, die durch das Verfahren hindurchgegangen sind, aus dem letzten Walzensatz, gleichgültig, ob dies der Satz einer einzigen Einheit oder der letzte Satz einer Reihe von Einheiten ist, noch durch jene
Fertigwalzwerke hindurchgeschickt werden, die genau die Grösse und Wandstärke des fertigen Erzeug- nisses bestimmen.
Die verschiedenen Walzensätze 12, 13, 14, 15 werden zwangsläufig durch eine beliebige Kraft angetrieben. Die Endwalzen 19 mögen auch einen Motorantrieb erhalten, jedoch ist dies für die Walzen 17 nicht notwendig. Es können aber auch diese Walzen durch eine Kraftmaschine in Drehung versetzt werden. Während des Durchganges des Arbeitsstücke und des Dornes durch die verschiedenen Walzen- sätze wird das Material des Arbeitsstückes infolge der Verringerung der Wandstärke eine Verschiebung erfahren und dadurch wird die Länge des ganzen Arbeitsstücke vergrössert. Um diese Streckung des
Arbeitsstückes zu erleichtern, werden die verschiedenen Walzensätze 1, 3, 14, 15 je mit etwas höherer
Geschwindigkeit in Drehung versetzt als die gerade vorhergehenden Sätze.
Da die Wandstärke des Rohres nach dem Austritt aus dem Walzensatz15 von dem Abstand des
Bodens der Nuten 16 von der Gegenfläche des Dornes abhängt, so kann diese Wandstärke innerhalb praktischer Grenzen verändert werden, indem man Dorne verschiedener Durchmesser wählt. Bei Ände- rungen von einer Wandstärke auf eine andere werden auch die verschiedenen Geschwindigkeiten der
Walzen geändert, um eine entsprechende Streckung des Arbeitsstücke herbeizuführen.
Ein Walzwerk von gedrängter Ausführungsform, das zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist, ist in Fig. 8 gezeigt. Von einer Grundplatte 21 erheben sich zwei Gestelle 22 und 23, wobei das Guss- stück 22 nahe dem Vorderende und das Gussstück 23 nahe dem hinteren Ende angeordnet ist. Durch
Führungsmittel (Rippen 21') an der Grundplatte 21 und entsprechende Nuten in den Gussstücken 22,23 kann eine genaue Einstellung der Gussstücke mit Bezug aufeinander bewirkt werden. Das vordere Unter- gestell 22 trägt die senkrechten Walzen 12 und die waagrechten Walzen 13, während das Grundgestell 23 weiter hinten die schräg verlegten Walzen 14 und 15 trägt.
Das Gestell 22 hat eine waagrechte Ober- fläche 24 mit einem Führungsflansch 25 und besitzt auch eine senkrechte Seitenfläche 26, die bei 27 in eine Schulter ausläuft. Die beiden Flächen 24 und 26 haben dieselbe Breite und erstrecken sich vom
Vorderende nach dem hinteren Ende des Gussstückes. Ähnlich hat auch das hintere Grundgestell 23 die Flächen 28 und 29 um je 450 zur Waagrechten verlegt und daher senkrecht mit Bezug aufeinander.
Auch diese beiden Flächen 28 und 29 laufen in entsprechende Schultern 30 und 31 aus.
Die Walzen 12, welche sich in senkrechten Ebenen drehen, werden von Lagern 32 unterstützt, die einstellbar in einem senkrechten Gestelle 33 angeordnet sind. Dieses Gestell wird durch den Ausleger 34 getragen, der seinerseits schräg nach oben von dem Untergestelle 22 ragt. Der Ausleger hat eine Platte 35, mit welcher er sich gegen die bearbeitete Fläche 26 des Untergestelles und gegen die Schulter 27 an dieser
Fläche legt. Die Lager 32 werden in der eingestellten Lage durch Muttern 36 gesichert, die einerseits auf die Lager eingreifen und anderseits auf den Spindeln 37 reiten, und diese Spindeln können gleich- zeitig durch ein Getriebe 38 und ein Handrad 39 gedreht werden.
Durch Verdrehung dieses Handrades werden also beide Walzen gleichzeitig gegeneinander hin oder voneinander weg gestellt, ohne dass die
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Antrieb von einer Welle 40 durch die Spindeln 41 und das Vorgelege, das in dem Gehäuse 42 eingeschlossen ist. Auch dieses Gehäuse hat eine Grundplatte 42', die auf der Fläche 24 des Untergestelles aufsitzt und gegen die Führungssehulter 25 des Untergestelles 22 stösst.
Die waagrechten Walzen 13 befinden sich in einem Gestell 43. Dieses Gestell ist genau gleich
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und auch dieser Ausleger ist wieder ähnlich dem Ausleger 34 ausgebildet. Während jedoch letzterer an der Seitenfläche 26 des Untergestelles befestigt ist, ist der Ausleger 44 auf der Oberfläche 24 des Untergestelles hinter dem Gehäuse 42 für das Vorgelege angeordnet. Auch diese Walzen 1. 3 werden ähnlich den Walzen 12 durch ein Handrad 45 und Getriebe 46 eingestellt und sie erhalten ihren Antrieb von der Welle 47 durch ähnliche Spindeln. Eine dieser Spindeln ist bei 48 gezeigt. Das Vorgelege befindet sich in dem Gehäuse 49, welches an der Seitenfläche 26 des Untergestelles hinter dem Ausleger 34 befestigt ist.
Die schrägliegenden Walzen 14 werden ebenfalls von einem Gestelle getragen, das eine Halte- vorriehtung 50 aufweist. Diese Haltevorrichtung ist an der Schrägfläche 28 des andern Untergestelles 23 befestigt. Die in der andern Richtung schräg verlegten Walzen 15 werden ebenfalls von einem ähnlichen Gestelle getragen, das in der Zeichnung nicht sichtbar ist und das auf der Schrägfläche 29 des Untergestelles 23 hinter der Haltevorrichtung 50 angeordnet ist. Die Walzen 15 erhalten ihren Antrieb von der Welle 51 durch ein Spindelpaar 52 und Vorgelege in dem Gehäuse 53, welches auf der Schrägfläche 28 des Untergestelles 23, hinter der Haltevorrichtung 50 sitzt.
Die Walzen 14 erhalten ihren Antrieb von der Welle 54 ebenfalls durch Spindeln unter Einschaltung eines Vorgeleges in einem Gehäuse, das auf der Schrägfläche 29 des Untergestelles 23 angeordnet ist.
Obwohl demnach die verschiedenen Walzenpaare unabhängig voneinander, beispielsweise durch Motoren mit veränderlicher Geschwindigkeit, angetrieben werden können, ist auch die Einrichtung getroffen, dass die verschiedenen Wellen 40, 47, 51 und 54 von einer einzigen Hauptwelle 55 aus angetrieben werden können. In diesem Falle trägt die Welle 55 ein Zahnrad 56 in Eingriff mit den Zahnrädern 57 und 58 der Wellen 54 bzw. 47. Das Stirnrad 57 treibt ein Rad 59 auf der Welle 40, und das Stirnrad 58 treibt ein Zahnrad 60 auf der Welle 51.
Durch dieses Vorgelege werden also die verschiedenen Rollensätze gleichzeitig mit ganz bestimmten Geschwindigkeiten angetrieben, u. zvr. hängen diese Geschwindig- keiten von den Übersetzungsverhältnissen des Vorgeleges ab, und diese Übersetzungsverhältnisse können in den verschiedenen Teilen des Vorgeleges entsprechend der gewünschten. Drehgeschwindigkeit der Rollensätze verschieden gewählt werden.
Fig. 8 zeigt nur die Arbeitswalzen 12-15, deren Lagerung und Antrieb. Es muss jedoch in Betracht gezogen werden, dass die Untergestelle 22 und 23 in der Längsrichtung des ganzen Walzwerkes genügend grossen Abstand voneinander haben, so dass auch die Walzen 17 oder irgendwelche andern Vorrichtungen zur Formveränderung des Arbeitsstücke in dem Walzwerk Platz finden. Auch nimmt dieses Werk ein Paar oder mehrere Paare von Walzen 19 auf, durch welche nach Durchgang des Arbeitsstückes durch die letzten Arbeitswalzen 15 der Röhrenquerschnitt auf die genaue Abmessung und Form gebracht wird.
Diese Fertigwalzen und Formveränderungswalzen sind in der Endansicht der Fig. 8 durch andere Teile der Maschine abgedeckt, jedoch kann deren Anordnung wohl ohne weiteres aus obigem hervorgehen.
Auch der Antrieb dieser Walzen 17 und 19 kann durch ein passendes Vorgelege herbeigeführt werden, wobei dieses Vorgelege mit der Hauptwelle 55 in Antriebsverbindung steht, oder aber der Antrieb der Walzen 17 und 19 kann wieder durch besondere Motoren mit veränderlicher Geschwindigkeit erfolgen.
In dem Verfahren nach der Erfindung und in der Vorrichtung zu seiner Ausführung liegen die zwei Sätze von Arbeitswalzen 14 und 15 in Winkeln von im wesentlichen 450 zu den ersten beiden Sätzen von Arbeitswalzen 12 und 13, doch beschränkt sich die Erfindung nicht auf diese Winkelanordnung.
Das Verfahren ist darin zu sehen, dass im Innern des Arbeitsstückes und in seiner Wand Vertiefungen oder Nuten dadurch erzeugt werden, dass das Arbeitsstück gegen einen Dorn gepresst wird, wobei gleichzeitig Teile des Arbeitsstücke, die sich, in der Umfangsrichtung gemessen, in einem Abstand voneinander befinden, in ihrer Dicke vermindert werden.
Ähnlich werden dann die zwischen den zuerst bearbeiteten Stellen des Arbeitsstücke liegenden und gleichfalls in der Umfangsrichtung voneinander abstehenden Stellen durch Andruck des Arbeitsstücke gegen einen Dorn einer Dickenverminderung unterworfen, und die zwischen den bearbeiteten Stellen des Arbeitsstücke verbleibenden dicken, nicht verminderten Stellen werden gegen den Dorn gedrückt, um in jene Stellen überzugehen, die vorher eine Verringerung ihrer Wandstärke erfahren haben, so dass eine Wand von im wesentlichen gleichförmiger Stärke über den ganzen Umfang und die ganze Länge des Arbeitsstücke hin entsteht.
Eine derartige Bearbeitung kann auch in Walzwerken vorgenommen werden, deren Winkellage zueinander wesentlich von der beschriebenen Winkellage abweicht. Eine derartige Bearbeitung kann auch in Walzwerken vorgenommen werden, in welchen die einzelnen Ständer mehr als zwei Walzen umfassen. Schliesslich beschränkt sich die Erfindung auch durchaus nicht auf ein Verfahren zur Herstellung von im Querschnitt kreisrunden Röhren. Arbeitsstücke mit viereckigem Querschnitt können bei entsprechender Wahl der Walzen und des Dornes ebenso auf Rohrform gebracht werden.
Wenn ferner in der Beschreibung davon ausgegangen wurde, dass das der Auswalzung nach dem Verfahren und mit der Vorrichtung zu seiner Durchführung zu unterwerfende rohe Arbeitsstück die
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Form eines mit einer Bohrung versehenen Blockes besitzt, so setzen Verfahren und Vorrichtung jedoch keineswegs eine solche Form als allein zur Verarbeitung geeignet voraus. Weder am Verfahren noch am erzeugten Produkt tritt vielmehr eine Änderung ein, wenn das rohe Arbeitsstück aus einem durch Umlegen eines platten-oder streifenförmigen Stückes um einen Dorn entstandenen Rohrgebilde besteht, das einen schmalen offenen Spalt besitzt oder bei dem dieser Spalt vor der Verarbeitung nach dem Verfahren verschweisst worden ist.
Da das Arbeitsstück nach dem erfindungsgemässen Verfahren im hocherhitzten Zustande ausgewalzt wird, so findet ein Zusammenfliessen der beiden einander dicht gegen- überstehenden Kanten unter der Wirkung des Walzdruckes und eine Verschweissung derselben statt, so dass auch in diesem Falle ein glattes, nahtlos gesehlossenes Rohr das Walzwerk verlässt. Werden die beiden Kanten dagegen vorher bereits miteinander versehweisst, so werden durch das Verfahren alle etwa vorhandenen Ungenauigkeiten, Unebenheiten oder Fehler der Schweissnaht ausgeglichen und beseitigt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erzeugung nahtloser Röhren aus einem auf einen Dorn aufgeschobenen Arbeits- stücke durch Druckbearbeitung desselben zwischen diesem Dorn und Walzen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Umfangsrichtung voneinander getrennte Teile des Arbeitsstücke zwischen Paaren von gleichartig gekrümmten, im wesentlichen einander parallelen Drucktlächen der Druckbearbeitung ausgesetzt werden, um die Wanddicke des Arbeitsstückes zwischen diesen Druckflächen zu verringern und gleichzeitig zwischen den verdünnten Wandteilen Teile von grösserer Wandstärke in der Form von Rippen zu lassen, worauf in demselben Verfahren die dicken Teile oder Rippen der Wand zwischen Paaren gleichartiger paralleler Druckflächen der Druckbearbeitung ausgesetzt werden,
um eine Verringerung der Wandstärke der dicken Teile und den Übergang dieser dicken Teile in die reduzierte Wandstärke herbeizuführen und eine Wand von im wesentlichen gleicher Stärke zu erzeugen.