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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stopfenstangenanordnung für eine Geradeaus-Ziehmaschine für Rohre mit feststehendem Stopfen und eine Geradeaus-Ziehmaschine zum Ziehen von Rohren mit einem feststehenden Stopfen und einer Stopfenstange an deren ersten Ende der Stopfen befestigt ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Aufdornen, ein Verfahren zum Aufdornen und ein Verfahren zum Ziehen eines Rohres.
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Aus dem Dokument
DE 25 58 671 C2 ist eine Ziehvorrichtung für Rohre bekannt, die Rotationsantriebe zum kontinuierlichen Ziehen von Rohren aufweist. Die Ziehvorrichtung ist Teil einer Linie, in welcher die Rohre durch Biegen und Schweißen hergestellt werden. Es handelt sich um Rohre mit einer Längsnaht.
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Die durch Längsnahtschweißen hergestellten Rohre werden durch die Ziehvorrichtung in mehreren Stufen kalt gezogen, um Rohre mit den gewünschten Abmessungen zu erhalten. Die äußere Kontur und die äußeren Maße des Rohres werden dabei von einer Matrize vorgegeben. Die innere Kontur und inneren Maße des Rohres gibt ein Stopfen (auch Dorn genannt) vor. Der Stopfen ist ein fliegender Stopfen, der nicht durch eine Stopfenstange gehalten wird.
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In dem Dokument ist offenbart, dass sowohl das Ziehen durch die Matrize als auch das Ziehen über den Stopfen unter einer steten Zufuhr eines Schmiermittels erfolgt.
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Für die Druckschmierung beim Ziehen durch die Matrize wird die Matrize in einer Kammer angeordnet, durch welche das Rohr gezogen wird. Der Kammer wird das Schmiermittel unter Druck zugeführt. Das Schmiermittel benetzt das Rohr von außen und dringt auch zwischen die Matrize und das Rohr.
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Für die Druckschmierung beim Ziehen über den Stopfen wird das Rohrinnere nach dem Längsschweißen mit dem Schmiermittel geflutet. Durch eine stete Zufuhr von Schmiermittel wird das Schmiermittel im Rohr unter Druck gehalten. Das Schmiermittel benetzt die Innenseite des Rohres vollständig und dringt während des Ziehens auch zwischen den Stopfen und die Innenseite des Rohres.
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Da die aus dem Dokument
DE 25 58 671 C2 bekannte Vorrichtung mehrere Stufen mit Matrizen und Stopfen hat in denen nacheinander die Form und die Maße des Rohres Schritt für Schritt festgelegt werden, sind die Stopfen zum Teil durchgängig hohl, so dass das Schmiermittel das Rohr auf der gesamten, zu bearbeitenden Länge fluten kann.
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In der Praxis hat sich zwar die äußere Druckschmierung der Matrize nicht aber die innere Druckschmierung des Stopfens durchgesetzt. Das kann an den Nachteilen liegen, wie die innere Druckschmierung nach dem Dokument
DE 25 58 671 C2 ausgeführt ist. Ein Nachteil der inneren Druckschmierung ist, dass die Zuführung des Schmiermittels bei der im Dokument
DE 25 58 671 C2 beschriebenen Linie sehr aufwändig ist. Eine Zuführleitung für das Schmiermittel in das Innere des Rohres tritt vor einer Station der Linie zum Schweißen der Längsnaht in das zu schweißende Rohr ein und endet hinter dieser Station in einem Bereich, wo das geschweißte Rohr die Station zum Schweißen verlassen hat. Von dem Ende der Zuführleitung an bis zum letzten Stopfen ist das gesamte zu ziehende Rohr mit dem Schmiermittel gefüllt. Das und die lange Zuführleitung haben einen erheblichen Schmiermitteleinsatz zur Folge, der neben der Komplexität der Zuführung nur einer der Nachteile der in dem Dokument
DE 25 58 671 C2 offenbarten Lösung ist.
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Die Nachteile der Lösung nach dem Dokument
DE 25 58 671 C2 mögen ein Grund sein, warum die Fachwelt die Idee der Druckschmierung des Stopfens nicht weiter verfolgt hat. Jedenfalls ist diese Idee nicht auf eine Geradeausziehmaschine für Rohre übertragen worden. Eine technische Lösung für eine Druckschmierung eines Stopfens einer Geradeausziehmaschine existiert daher nicht.
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Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Stopfenstangenanordnung für eine Geradeaus-Ziehmaschine für Rohre mit feststehendem Stopfen und eine Geradeausziehmaschine für Rohre mit einer Druckschmierung des Stopfens vorzuschlagen.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf der Stopfenstange mit einem Abstand zum Stopfen eine Rückstauscheibe angeordnet ist, deren Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des Stopfens, so dass die Rückstauscheibe zu dem zu ziehenden Rohr ein Spiel hat und zwischen der Rückstauscheibe und dem zu ziehenden Rohr ein Spalt mit einer geringen Breite gebildet ist. Die Spaltbreite und dem entsprechend der gegenüber dem Stopfendurchmesser geringere Durchmesser der Rückstauscheibe wird vom Fachmann unter Berücksichtigung der Viskosität des gewählten Schmiermittels und/oder Kühlmittels, des Rohrinnendurchmessers, der Oberflächenrauigkeit der Rohrinnenwand, der Ziehgeschwindigkeit und des Stopfendurchmessers gewählt.
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Während eines Ziehvorgangs begrenzen der Stopfen, die Rückstauscheibe und das zu ziehende Rohr eine Kammer, die mit dem Schmiermittel gefüllt ist. Die Befüllung kann einmal, vor dem Beginn des Ziehvorgangs, kontinuierlich während des Ziehens oder vor dem Beginn des Ziehvorgangs und dann fortlaufend während des Ziehens erfolgen.
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Im Gegensatz zu dem kontinuierlichen Ziehen von (in der Theorie) endlosen Rohren, wie sie aus dem Dokument
DE 25 58 671 C2 bekannt ist, ist eine Druckschmierung des im Rohr liegenden Stopfens mit einem Schmiermittel und/oder Kühlmittel einfach und ohne sehr großen Einsatz des Schmiermittels und/oder Kühlmittels möglich. Dazu reicht es aus, die durch die Rückstauscheibe, den Stopfen und das Rohr begrenzte Kammer möglichst vollständig mit dem Schmiermittel und/oder Kühlmittel zu füllen. Beim Ziehen wird das Schmiermittel und/oder Kühlmittel zwischen den Stopfen und das Rohr gezogen und sorgt dadurch für eine Schmierung in dem Bereich, in dem durch den Stopfen die Umformung des Rohres stattfindet. Das gelingt auch, wenn die Kammer zwischen dem Stopfen, der Rückstauscheibe und dem Rohr nicht vollständig gefüllt ist, da sich aufgrund der Wirkung von Kapillarkräften das Schmiermittel und/oder Kühlmittel in den in Zugrichtung sich immer weiter verengenden Bereich zwischen dem Stopfen und dem Rohr zieht. Ist diese Kammer vollständig mit dem Schmiermittel und/oder Kühlmittel gefüllt, kommt es auf die Wirkung der Kapillarkräfte bzw. auf die Dauer des Transports des Schmiermittels und/oder Kühlmittels aufgrund der Kapillarkräfte allerdings nicht an, so dass eine vollständige Füllung der Kammer vorteilhaft ist.
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Da durch den Ziehvorgang stetig eine kleine Menge des Schmiermittels und/oder Kühlmittels zwischen dem Stopfen und dem Rohr hindurch die Kammer verlässt, kann es von Vorteil sein, wenn der Kammer auch während des Ziehvorgangs Schmiermittel und/oder Kühlmittel zugeführt werden kann.
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Die Zufuhr des Schmiermittels und/oder Kühlmittels kann auch dadurch erreicht werden, das auf der Stopfenstange mit einem Abstand zu der Rückstauscheibe eine weitere Scheibe angeordnet ist. Die Scheibe begrenzt zumindest während des Ziehens zusammen mit der Rückstauscheibe und dem Rohr eine weitere Kammer, die ebenfalls mit dem Schmiermittel und/oder Kühlmittel gefüllt ist. Da der Durchmesser der Rückstauscheibe geringer ist als der Durchmesser des Stopfens, wird beim Ziehen, d.h. durch die Relativbewegung des Rohres zum Stopfen, zur Stopfenstange usw., durch den Spalt zwischen der Rohrwand und dem Stopfen weniger Schmiermittel und/oder Kühlmittel gefördert als durch den Spalt zwischen der Rohrwand und der Rückstauscheibe. Dadurch wird in der durch den Stopfen, die Rückstauscheibe und die Rohrinnenwand begrenzten Kammer ein hoher Druck aufgebaut. Durch die Wahl der Breite des Spaltes ist es möglich, bei gegebener Viskosität des gewählten Schmiermittels und/oder Kühlmittels, gegebenem Rohrinnendurchmesser, gegebener Oberflächenrauigkeit der Rohrinnenwand, gegebener Ziehgeschwindigkeit und gegebenem Stopfendurchmesser den Druck in der Kammer zu bestimmen. Der Druck darf dabei nicht so hoch eingestellt werden, dass es aufgrund des Druckes zu einer Deformation des Rohres kommt. Grundsätzlich gilt, dass je kleiner die Spaltbreite ist, umso höher ist bei den gegebenen übrigen Parametern der Druck in der Kammer.
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Die Zufuhr kann aber alternativ oder zusätzlich über die Stopfenstange erfolgen, die dazu zumindest in einem Abschnitt rohrförmig ausgebildet sein kann. Der rohrförmige Abschnitt der Stopfenstange kann im Bereich zwischen dem Stopfen und der Rückstauscheibe oder zwischen der Rückstauscheibe und der weiteren Scheibe Öffnungen aufweisen. Über den rohrförmigen Abschnitt der Stopfenstange und diese Öffnung kann während eines Ziehvorgangs das Schmiermittel und/oder Kühlmittel in die Kammer zwischen dem Stopfen, der Rückstauscheibe und dem Rohr oder zwischen der Rückstauscheibe, der weiteren Scheibe und dem Rohr geführt werden. Das durch den rohrförmigen Abschnitt der Stopfenstange geförderte Schmiermittel und/oder Kühlmittel kann unter höherem Druck als Atmosphärendruck stehen. Über die Zufuhr des Schmiermittels und/oder Kühlmittels kann der Druck in der Kammer eingestellt, insbesondere gesteuert oder geregelt werden. Dazu ist es möglich, dass an einem Einlauf, an dem das Schmiermittel und/oder Kühlmittel in die Stopfenstange einläuft, eine Pumpe angeschlossen ist, über welche der Druck des Schmiermittels und/oder Kühlmittels einstellbar ist.
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Auf der Stopfenstange kann ein Zentrierelement, insbesondere eine Zentrierscheibe oder ein Zentrierring angeordnet sein, der dafür sorgen soll, dass die Stopfenstange parallel zu dem zu ziehenden Rohr ausgerichtet ist. Die Zentrierscheibe kann durch die weitere Scheibe gebildet sein.
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Zum Aufdornen des Rohres kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufdornen verwendet werden. Diese Vorrichtung weist eine Kammer auf, in welche ein Schmiermittel und/oder Kühlmittel eingefüllt werden kann. Die Kammer hat eine erste Öffnung, durch die das aufzudornende Rohr in die Kammer eingeführt wird. Über eine zweite Öffnung, die der ersten Öffnung gegenüberliegt, kann der Stopfen und zumindest ein Teil der Stopfenstange in die Kammer eingeführt werden. Zum Aufdornen wird die Kammer mit dem Schmiermittel und/oder Kühlmittel gefüllt. Das Schmiermittel und/oder Kühlmittel dringt insbesondere in den Bereich zwischen dem Stopfen und der Rückstauscheibe und ggf. in den Bereich zwischen der Rückstauscheibe und der weiteren Scheibe ein. Der zwischen dem Stopfen und dem Rückstaubereich liegende, mit dem Schmiermittel und/oder Kühlmittel gefüllte Bereich und die Rückstauscheibe und ggf. der zwischen der Rückstauscheibe und der weiteren Scheibe liegende, mit dem Schmiermittel und/oder Kühlmittel gefüllte Bereich und die weitere Scheibe werden in das Rohr eingeführt, wodurch das Schmiermittel und/oder das Kühlmittel in das Rohr kommt, das mit dem Stopfen und der Rückstauscheibe die mit dem Schmiermittel und/oder Kühlmittel gefüllte Kammer begrenzt und ggf. mit der Rückstauscheibe und der weitere Scheibe die mit dem Schmiermittel und/oder Kühlmittel gefüllte weitere Kammer begrenzt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann einen Trog aufweisen, der die Kammer begrenzt. Die zweite Öffnung der Kammer, die in einer Wand des Troges ausgebildet sein kann, ist dabei so groß gewählt, dass die Stopfenstange mit dem Stopfen durch die zweite Öffnung in die Kammer eingeführt werden kann. Die Öffnungsweite der zweiten Öffnung kann mittels einem blendenähnlichen Mechanismus eingestellt werden. Der Trog kann mit einem Deckel verschlossen sein.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann einen Behälter für Schmiermittel und/oder Kühlmittel und eine erste Leitung aufweisen, welche den Behälter mit dem Trog verbindet, so dass das Schmiermittel und/oder Kühlmittel aus dem Behälter in den Trog laufen kann.
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Unter dem Trog kann eine Wanne angeordnet sein, um aus dem Trog, insbesondere aus der ersten oder der zweiten Öffnung austretendes Schmiermittel und/oder Kühlmittel aufzufangen. Die Wanne kann über eine zweite Leitung mit dem Tank verbunden sein, oder den Behälter bilden.
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In der ersten Leitung oder in der zweiten Leitung kann eine Pumpe zur Förderung des Schmiermittels und/oder Kühlmittels vorgesehen sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Teils einer ersten erfindungsgemäßen Geradeaus-Ziehmaschine mit einem zu ziehenden Rohr im Schnitt,
- 2 eine schematische Darstellung eines Teils einer zweiten erfindungsgemäßen Geradeaus-Ziehmaschine mit einem zu ziehenden Rohr im Schnitt,
- 3 eine Vorrichtung zum Aufdornen während des Aufdornens eines Rohres auf die Stopfenstange.
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Von der erfindungsgemäßen Geradeaus-Ziehmaschine zum Ziehen eines Rohrs 1 sind in den 1 und 2 lediglich eine Matrize 2, ein Stopfen 3, eine Stopfenstange 4, eine Rückstauscheibe 5 und eine Zentrierscheibe 6 dargestellt.
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Das Rohr 1 wird in bekannter Art durch die Matrize 2 und über den Stopfen 3 gezogen, wobei das Rohr 1 geformt wird. Der Stopfen 3 ist an einem Ende der Stopfenstange befestigt, deren anderes Ende an einem nicht dargestellten Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung befestigt ist. In einem Abstand von wenigen Zentimetern vom Stopfen 3 ist auf der Stopfenstange 4 die Rückstauscheibe 5 angeordnet. In größerem Abstand (die 1 und 2 geben insofern nicht die Praxis wieder) als von wenigen Zentimetern ist die Zentrierscheibe 6 auf der Dornstange 4 angeordnet.
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Der Stopfen 3, die Rückstauscheibe 5 und das Rohr 1 begrenzen eine Kammer, die mit einem Schmiermittel und/oder Kühlmittel gefüllt ist.
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Beim Ziehen des Rohres bildet sich zwischen der Rohrinnenwand und dem Stopfen ein Flüssigkeitsfilm aus dem Schmiermittel und/oder Kühlmittel, was das Ziehen erleichtert und/oder das Ziehergebnis verbessert.
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Zum Einbringen des Schmiermittels und/oder Kühlmittels in diese Kammer kann die Vorrichtung nach 3 genutzt werden. Sie umfasst einen mit dem Schmiermittel und/oder Kühlmittel gefüllten Trog 7, der in einer Seitenwand eine erste Öffnung 71 hat, durch welche das zu ziehende Rohr in den Trog eingeführt ist. In der gegenüberliegenden Seitenwand ist eine zweite Öffnung 72 vorgesehen, durch welche der Stopfen 3, die Rückstauscheibe 5 und der Zentrierring 6 in den Trog eingeführt ist. Das Schmiermittel und/oder Kühlmittel füllt den Raum zwischen dem Stopfen 3 und der Rückstauscheibe 5 sowie zwischen der Rückstauscheibe 5 und dem Zentrierring 6 aus. Nun wird der Stopfen 3, die Rückstauscheibe 5 und der Zentrierring 6 in das Rohr 1 geschoben oder das Rohr 1 wird auf den Stopfen 3, die Rückstauscheibe 5 und die Zentrierscheibe 6 geschoben. Der Raum zwischen dem Stopfen 3, der Rückstauscheibe 5 und dem Rohr 1 bildet dann eine Kammer, die mit dem Schmiermittel und/oder Kühlmittel gefüllt ist. Der Raum zwischen dem der Rückstauscheibe 5, der Zentrierscheibe 6 und dem Rohr 1 bildet dann eine weitere Kammer, die ebenfalls mit dem Schmiermittel und/oder Kühlmittel gefüllt ist.
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Während des Ziehvorgangs wird durch die Schmierung des Stopfens 3 stetig eine geringe Menge Schmiermittel und/oder Kühlmittel aus der Kammer entnommen. Um die Kammer hinreichend gefüllt zu halten, kann bei dem Beispiel gemäß der 1 stetig Schmiermittel und/oder Kühlmittel aus der weiteren Kammer in die Kammer gefördert werden, was dadurch erreicht wird, dass der Spalt zwischen dem Rohr 1 und der Rückstauscheibe 5 größer ist als zwischen dem Rohr 1 und dem Stopfen 3. Dadurch gelingt es, in der Kammer einen hohen Druck aufzubauen.
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Auch bei dem Beispiel gemäß 2 wird stetig Schmiermittel und/oder Kühlmittel zugeführt und zwar über eine Leitung 41 in der Dornstange 4, die dazu in einem Abschnitt rohrförmig ausgebildet ist, und Öffnungen 42 in der Dornstange 4 Schmiermittel und/oder Kühlmittel zugeführt werden. Die Zuführung kann unter hohem oder geringem Druck erfolgen. An dem dem Stopfen 3 entgegenliegenden Ende der Dornstange 4 kann die Leitung über einen Druckanschluss mit einer Schmiermittel- und/oder Kühlmittelversorgung verbunden sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2558671 C2 [0002, 0007, 0008, 0009, 0014]
