Maschine zur Herstellung von Wendelfalzrohren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zur Herstellung von Wendelfalzrohren unter schraubenlinienförmigem Aufwickeln eines Blechbandes auf einen drehangetriebenen Dorn, dem eine Andruckrolle sowie eine Zudrückrolle für den zunächst nach aussen hoch- stehenden Falz gegenüberstehen, und bei welcher das gebildete Rohr durch diese Rollen fortlaufend auf dem Dorn weitergeschoben und schliesslich von dem Dorn abgestreift wird.
Bei einem solchen an sich vorteilhaften Vorgehen treten zuweilen Schwierigkeiten dann auf, wenn besonders dickwandige Rohre aus einem entsprechend steifen Blechband hergestellt werden sollen. In diesem Falle besteht nämlich die Gefahr, dass sich das Blechband nicht allenthalben satt an dem Dorn anlegt, um ein masshaltiges Rohr zu ergeben. Da die Verbindung der Rohre zu einem Leitungssystem im allgemeinen durch Ineinanderstecken der Rohrenden oder Einführen derselben in ein entsprechendes Formstück unter Zwischenfügung eines Dichtungsmittels hergestellt wird, kommt es sehr auf die Masshaltigkeit der Rohre an. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Weg anzugeben, um insbesondere auch bei der Verarbeitung verhältnismässig steifer Blechbänder die geforderte Masshaltigkeit zu garantieren.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass beide Rollen zumindest an ihren äusseren Mantelflächen mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Rillung versehen und in dem Masse gegen den Dorn angedrückt sind, dass die zwischen den einzelnen Rillen vorhandenen Rücken sich in das Blechband eingraben.
Hierdurch kann das Blechband beim Aufwickeln auf den Dorn stets unter Spannung gehalten werden, da es sich an den sich eingraben den Rücken abzustützen vermag.
Zweckmässigerweise wird man zusätzlich den axialen Abstand der beiden Rollen vergrössern, um den einzelnen Windungen des Blechbandes vor dem endgültigen Schliessen des Falzes die Möglichkeit zu geben, gegeneinander zu gleiten, um sich nach Art des Seiles satt um den spillartig wirkenden Dorn zu legen.
Diese Massnahmen können noch unterstützt werden, wenn die Andruckrolle für den vorgebildeten Falz eine konische, das heisst in Ablaufrichtung des Rohres sich verjüngende Anlagefläche aufweist, da der dann dadurch schräggestellte Falz die Neigung besitzt, sich unter dem in dem Blechband auftretenden Zug von selbst umzulegen und nicht vor der Zudrückrolle zu stauen.
Weiterhin erscheint es vorteilhaft, wenn die Andruckrolle beiderseits einer den Falz aufnehmenden Ringnut an dem Blechband anliegende Flansche besitzt, die mit der Rillung versehen sind, um damit die beiden aneinanderschliessenden Windungen beiderseits des von der Nut aufgenommenen Falzes gleichzeitig erfassen zu können.
Da das Blechband sich durch die angegebenen Massnahmen sehr fest um den Dorn legt, erscheint es weiterhin zweckmässig, um den Abschiebewiderstand des gebildeten Rohres gegenüber dem Dorn in Grenzen zu halten, den Dorn im Anschluss an die Zudrückrolle geringfügig zu verjüngen.
Weitere Einzelheiten gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes anhand der Figuren hervor. Es zeigt:
Fig. 1 das Wesentliche des Rohrherstellungsvorganges,
Fig. 2 in einem Teilschnitt das auf dem Dorn aufliegende Blechband mit vorgebildetem Falz unter der Andruckrolle,
Fig. 3 den bereits umgelegten Falz unter der Zudrückrolle und
Fig. 4 die auf den noch nicht umgelegten Falz durch An druck- und Zudrückrolle ausgeübten Kräfte.
Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, läuft das Blechband 1 auf den motorisch angetriebenen Dorn 2 bereits mit einer Verfalzung auf, die aus einer mehr als rechtwinkligen Abkantung 3 (Abkantwinkel A) sowie einer entsprechend steilen U-förmigen Abkankung 4 (Abkantwinkel B = 1800 -A) am anderen Rand des Blech bandes besteht. Die U-förmige Abkantung 4 nimmt beim Auflaufen des Blechbandes 1 auf den Dorn 2 die Abkantung 3 umschliessend in sich auf. Dies geschieht etwa an der Stelle der Andruckrolle 5, die eine Nut 6 mit einer konischen, zur Ablaufrichtung des Rohres sich verjüngenden Anlagefläche 7 für den Falz besitzt.
Die Rolle 5 ist zwar, ebenso wie die Andruckrolle 11, mit zur Dornachse paralleler Achsenrichtung gezeichnet, in Wirklichkeit jedoch entsprechend der Steigung der einzelnen Schraubengänge des Blechbandes 1 schräggestellt.
Beiderseits der Nut 6 besitzt die Rolle 5 Abschnitte 8 und 9 mit im wesentlichen zylindrischen Mantelflächen, mit denen sie das Blechband 1 in zwei aufeinanderfolgenden Windungen an den Dorn 2 anzudrücken vermag.
Da die Rolle 5 während des Betriebs seitens des. Blechbandes 1 bzw. des daraus gebildeten Rohres in Achsenrichtung des Dornes 2 gerichtete Kräfte aufzunehmen hat, sind die Flanschabschnitte 8 und 9 an ihihihihihihihihihihi ihrem Aussen- umfang mit einer Rillung 10 versehen, deren zwischen den einzelnen Rillen liegende Rücken sich geringfügig in das Blechband eingraben (Fig. 2).
Um es dem drehangetriebenen Dorn 2 zu ermöglichen, möglichst grosse Zugkräfte spillartig auf das Blechband 1 zu übertragen, ist der axiale Abstand der Zudrückrolle 11 von der Andruckrolle 5 nunmehr so gewählt, dass zwischen beiden Rollen ein Umschlingungswinkel von mindestens 360 auftritt, in welchem sich die aneinanderschliessenden Windungen des Blechbandes noch frei gegeneinander zu verschieben vermögen. Bekanntlich wächst ja div durch den Dorn auf das Band zu übertragende Zugkraft exponential mit dem Umschlingungswinkel.
Diese wie die erstgenannte Massnahme hat eine sehr stramme Aufwicklung des Bandes auf dem Dorn 2 zur Folge, wodurch eine sehr hohe Masshaltigkeit des fertigen Rohres garantiert wird. Um indessen die Abschiebekraft für das fertiggestellte Rohr in Grenzen zu halten, ist der Dorn im Anschluss an die Zudrückrolle 11 geringfügig verjüngt.
Die Zudrückrolle 11 ist an sich konventionell ausgebildet, doch besitzt sie, ebenso wie auch die Andruckrolle 5, an ihrem Aussenumfang eine Rillung 12 (Fig. 3), die gleichfalls zur Aufnahme bzw. Übertragung axialer Schubkräfte vorgesehen ist. Diese Rillung 12 kann sich auch an der zurückliegenden, auf dem Falz zur Auflage kommenden Zylinderfläche 13 fortsetzen.
Fig. 4 veranschaulicht mittels der Pfeile 14 und 15 die Kräfte, die auf den Falz 3, 4 seitens der Andruckrolle 5 bzw. der Zudrückrolle 11 ausgeübt werden.
Durch die Schrägstellung des Falzes, die ihm spätestens durch die Anlagefläche 7 der Andruckrolle 5 mitgeteilt wird, erfährt der Falz bereits beim Auflaufen des Blechbandes 1 auf den Dorn ein Biegemoment, welches ihn in der gewünschten Weise umzulegen sucht, da er sich anderenfalls an seinem Aussenumfang dehnen müsste.
Dennoch findet die Abkantung 3 zunächst, d. h. vor dem endgültigen Schliessen des Falzes durch die Zudrückrolle 11, noch Gelegenheit, innerhalb der U-förmigen Abkantung 4 zu gleiten, so dass die Windungen des Blechbandes sich eng um den Dorn zu legen vermögen.
Die hierdurch naturgemäss auftretenden grossen Kräfte für das fortlaufende Abschieben des gebildeten Rohres von dem Dorn werden ausser von der Anlagefläche 7 sowie einer entsprechenden Fläche 16 der Zudrückrolle 11 durch die in das Blech eingreifenden Rücken der Rillungen 10 und 12 aufgenommen.
Der Andruck der Zudrückrolle 11 kann im übrigen nun so gross gewählt werden, dass das Blechmaterial innerhalb des Falzes zum Fliessen kommt, um dadurch ein besonders dichtes Schliessen des Falzes zu erzielen.
Damit lässt sich auch die auf der Rohrinnenwand zurückbleibende Flaznut auf ein Mindestmass verkleinern.
Um auch die restliche Falznut noch zu beseitigen und damit ein innen glattwandiges, strömungsgünstiges Rohr zu erreichen, kann gleichzeitig mit dem Blechband 1 im übrigen ein Draht aus einem geschmeidigen Metall, beispielsweise Aluminium, auf den Dorn 2 auflaufen, das beim Zudrücken des Falzes ebenfalls zum Fliessen kommt und dabei die Falznut restlos ausfüllt.
Dieser Draht kann bereits vorprofiliert sein, um mit einem nach aussen hin abstehenden Steg zwischen die Abkantungen 3 und 4 des Blechbandes einzugreifen, wodurch er am Herausfallen aus der Falznut gehindert wird.
Machine for the production of spiral ducts
The invention relates to a machine for the production of spiral-seam tubes with helical winding of a sheet metal strip onto a rotationally driven mandrel, which is opposed by a pressure roller and a pinch roller for the fold that initially stands up outwards, and in which the tube formed by these rollers continuously on the The mandrel is pushed further and finally stripped from the mandrel.
With such a procedure, which is advantageous per se, difficulties sometimes arise when particularly thick-walled tubes are to be produced from a correspondingly rigid sheet metal strip. In this case there is namely the risk that the sheet metal strip does not lie fully against the mandrel everywhere in order to produce a dimensionally stable tube. Since the connection of the pipes to a pipe system is generally established by plugging the pipe ends into one another or inserting the same into a corresponding fitting with the interposition of a sealant, the dimensional accuracy of the pipes is very important. The object of the present invention is therefore to provide a way of guaranteeing the required dimensional accuracy, especially when processing relatively stiff sheet metal strips.
This is achieved according to the invention in that both rollers are provided with circumferential grooves at least on their outer circumferential surfaces and are pressed against the mandrel to the extent that the ridges between the individual grooves dig into the sheet metal strip.
As a result, the sheet metal strip can always be kept under tension when it is wound onto the mandrel, since it is able to support the back on the digging in.
Expediently, the axial distance between the two rollers will also be increased in order to give the individual turns of the sheet metal strip the opportunity to slide against each other before the final closure of the fold, in order to lie around the capillary-like mandrel like the rope.
These measures can be supported if the pressure roller for the pre-formed fold has a conical, i.e. tapering contact surface in the direction of flow of the pipe, since the then inclined fold has the tendency to fold over by itself under the tension occurring in the sheet metal strip not to jam in front of the pinch roller.
Furthermore, it appears advantageous if the pressure roller has flanges resting on the sheet metal strip on both sides of an annular groove receiving the fold, which are provided with grooves so that the two adjacent turns on both sides of the fold received by the groove can simultaneously be gripped.
Since the sheet metal band is very tightly around the mandrel due to the specified measures, it also appears expedient, in order to keep the push-off resistance of the tube formed relative to the mandrel within limits, to taper the mandrel slightly after the pinch roller.
Further details emerge from the following description of an exemplary embodiment of the subject matter of the invention with reference to the figures. It shows:
Fig. 1 the essentials of the pipe manufacturing process,
Fig. 2 is a partial section of the sheet metal strip resting on the mandrel with a pre-formed fold under the pressure roller,
Fig. 3 shows the fold already folded under the pinch roller and
4 shows the forces exerted on the not yet folded over fold by pressure and pinch roller.
As can be seen from Fig. 1 and 2, the sheet metal strip 1 runs on the motor-driven mandrel 2 already with a fold, which consists of a more than right-angled fold 3 (bevel angle A) and a correspondingly steep U-shaped bevel 4 (bevel angle B = 1800 -A) on the other edge of the sheet metal band. When the sheet metal strip 1 runs onto the mandrel 2, the U-shaped fold 4 encompasses the fold 3. This takes place approximately at the point of the pressure roller 5, which has a groove 6 with a conical contact surface 7 for the rebate that tapers towards the direction of flow of the pipe.
The roller 5, like the pressure roller 11, is drawn with an axis direction parallel to the mandrel axis, but in reality is inclined according to the pitch of the individual screw threads of the sheet metal strip 1.
On both sides of the groove 6, the roller 5 has sections 8 and 9 with essentially cylindrical outer surfaces with which it is able to press the sheet metal strip 1 against the mandrel 2 in two successive turns.
Since the roller 5 has to absorb forces directed in the axial direction of the mandrel 2 during operation by the sheet metal strip 1 or the tube formed therefrom, the flange sections 8 and 9 are provided on their outer circumference with a grooving 10 Grooves lying back dig slightly into the sheet metal strip (Fig. 2).
In order to enable the rotationally driven mandrel 2 to transmit the greatest possible tensile forces to the sheet metal strip 1 like a capstan, the axial distance between the pinch roller 11 and the pressure roller 5 is now selected so that a wrap angle of at least 360 occurs between the two rollers, in which the Adjoining turns of the sheet metal strip are still able to move freely against each other. It is well known that the tensile force to be transmitted through the mandrel increases exponentially with the angle of contact.
This measure, like the first mentioned, results in a very tight winding of the tape on the mandrel 2, which guarantees a very high dimensional accuracy of the finished pipe. However, in order to keep the pushing force for the finished pipe within limits, the mandrel is slightly tapered after the pinch roller 11.
The pinch roller 11 is conventional per se, but like the pressure roller 5, it has a grooving 12 on its outer circumference (FIG. 3), which is also provided for absorbing or transmitting axial thrust forces. This grooving 12 can also be continued on the cylinder surface 13 lying behind and coming to rest on the fold.
4 illustrates, by means of the arrows 14 and 15, the forces which are exerted on the fold 3, 4 by the pressure roller 5 and the pressure roller 11, respectively.
Due to the inclination of the fold, which is communicated to it at the latest by the contact surface 7 of the pressure roller 5, the fold already experiences a bending moment when the sheet metal strip 1 runs onto the mandrel, which tries to fold it in the desired manner, otherwise it will be on its outer circumference would have to stretch.
Nevertheless, the fold 3 takes place first, i. H. before the fold is finally closed by the pinch roller 11, there is still an opportunity to slide within the U-shaped fold 4 so that the turns of the sheet metal strip are able to wrap tightly around the mandrel.
The naturally occurring large forces for the continuous pushing of the formed tube from the mandrel are absorbed by the backs of the grooves 10 and 12 engaging the sheet metal, in addition to the contact surface 7 and a corresponding surface 16 of the pressure roller 11.
The pressure of the pinch roller 11 can moreover be selected to be so large that the sheet metal material comes to flow within the fold in order to thereby achieve a particularly tight closure of the fold.
This also allows the flaz groove that remains on the inner wall of the pipe to be reduced to a minimum.
In order to also eliminate the rest of the rebate groove and thus achieve a smooth-walled, flow-favorable pipe on the inside, a wire made of a supple metal, for example aluminum, can run onto the mandrel 2 at the same time as the sheet metal strip 1 Flow comes and fills the rebate groove completely.
This wire can already be pre-profiled in order to intervene with an outwardly protruding web between the folds 3 and 4 of the sheet metal strip, thereby preventing it from falling out of the rebate groove.