DE1086655B - Einrichtung zum Beseitigen von Formfehlern an geschweissten Rohren durch Aufweiten - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Geschweißte Rohre, insbesondere solche mit großem Durchmesser, weisen nach dem Verschweißen der Naht Unrundheiten von unzulässiger Größe auf. Außerdem sind in ihnen Spannungen vorhanden, die von den beim Schweißen auftretenden Temperaturbeanspruchungen herrühren. Diese inneren Spannungen lassen sich zwar durch geeignete Glühbehandlung (z. B. Stoßglühung) verringern, jedoch werden dabei die Unrundheiten noch verstärkt. Diese Formfehler beseitigt man entweder durch intermittierendes, mechanisches Aufweiten der Rohre mittels eines Spreizdorns oder mit Hilfe, sogenannter Expander auf hydraulischem Wege. Dabei wird der Rohrwerkstoff genügend weit über die Fließgrenze beansprucht, also plastisch verformt. Die beim Aufweiten eintretende Erhöhung der Streckgrenze ist erwünscht. Bei diesem bekannten Vorgehen werden die Unrundheiten beseitigt und etwa nach dem Glühen noch vorhanden gewesene Eigenspannungsspitzen abgebaut. Derartige Anlagen zum Aufweiten von Rohren sind aber umfangreich, aufwendig und entsprechend teuer.

Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Vorrichtung zum Beseitigen von Formfehlern an geschweißten Rohren, insbesondere solchen großen Durchmessers, durch Aufweiten, die verhältnismäßig einfach im Aufbau, wenig umfangreich und auf einfachste Weise zu handhaben ist. Diese Vorrichtung besteht erfmdungsgemäß aus einem innerhalb des aufzuweitenden Rohres relativ zu diesem längsverfahrbaren, allseitig über Rollen oder Kufen federnd gegen dessen Innenwand abgestützten Gestell mit um die Rohrachse gleichmäßig verteilten, radial gegen die Rohrwand andrückbaren und zugleich in Achsrichtung bewegbaren Schwingbacken, die gemeinsam von einer im Gestell gelagerten Exzenter- oder Kurbelwelle aus derart synchron bewegt werden, daß sich ihre in Umfangsrichtung der Krümmung des aufgeweiteten Rohres angepaßten Arbeitsflächen periodisch in Längsrichtung auf der Rohrwand, jeweils ausgehend von deren noch nicht aufgeweitetem Teil, abwälzen, dabei das Rohr aufweiten und Einrichtung

zum Beseitigen von Formfehlern
an geschweißten Rohren durch Aufweiten

Anmelder:

Friedrich Kocks G.m.b.H.,
Düsseldorf, Berliner Allee 48

Erich Bretschneider, Düsseldorf,
ist als Erfinder; genannt worden

kann der Kraftantrieb für die Schwingbacken außerhalb des Gestelles ortsfest aufgestellt sein.

Eine vorteilhafte Ausführungsform einer solchen Vorrichtung zum Aufweiten von Rohren ergibt sich, wenn jede der Schwingbacken mit ihren Enden über je einen Lenker gegenüber den Enden eines Doppelhebels abgestützt ist, dessen Mitte mit im Gestell aufgenommenen Exzenterbüchsen radial zum Rohr verstellbar gelagert ist und der Kippbewegungen um seine Mitte ausführen kann. Um die Backen ferner axial festzulegen, sind sie an einem Ende mit einem im Gestell gelagerten dritten Lenker verbunden," dessen gestellseitiges Lager der Rohrachse näher liegt als die Gelenkverbindungen zwischen der Schwingbacke und den anderen beiden Lenkern. Auf diese Weise nehmen die Schwingbacken an den sich periodisch wiederholenden Schwenkbewegungen des Doppelhebels teil und wälzen· sich während der einen Halbperiode dieser Schwenkbewegungen auf der Rohrwand ab, wobei sie diese aufweiten; während der zweiten Halbperiode heben sie sich wieder von der Rohrwand ab. Durch Verdrehen

zugleich relativ zum Gestell axial verschieben und an- 40 der Exzenterbüchsen, auf der der Doppelhebel gelagert schließend unter Abheben von der Rohrwand in ihre ist, wird die Schwingbacke im ganzen zusätzlich an die Ausgangsstellung zurückgehen. Rohrwand angedrückt und-von ihr entfernt.

Versieht man die Vorrichtung mit einem am Gestell Zugleich bewirken diß dritten, mit den Schwingbefestigten, also gemeinsam mit diesem beweglichen backen verbundenenLenker infolgeihrerLagezwischett

Kraftantrieb für die ständig umlaufende ExzenteroderKurbelwelle, so wird sich während jedes Arbeitshubes der Schwingbacken das Gestell um ein gewisses Stück innerhalb des in seiner Stellung verbleibenden Rohres weiterbewegen, also während des Aufweitens des ganzen Rohres schrittweise durch dieses hindurchwandern. Ordnet man dagegen die Vorrichtung ortsfest an, so wird sie während ihres Betriebes ein mit einem Ende auf sie aufgestecktes Rohr schrittweise über sich hinwegbefördern. Im letztgenannten Falle Schwingbacken und Gestell eine relative Längsverschiebung zwischen beiden in demSinne, daß während jedes Arbeitshubes der Schwingbacken, je nachdem, ob das Rohr oder die Vorrichtung stillsteht, die Vorrichtungum eine kurze Strecke im Rohr gegen dessen noch nicht aufgeweiteten Teil verschoben oder das Rohr von den' Schwingbacken um eine gleichgroße Strecke in axialer Richtung mitgenommen wird. In beiden Fällen gehen während des Abheberis der Backen von der Rohrwand¹ die Schwingbacken in ihre Ausgangsstellung zurück,

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während Gestell und Rohr relativ zueinander in Ruhe bleiben.

Die Exzenterbüchsen des Doppelhebels werden beispielsweise über je eine Verzahnung von einem zentrisch im Gestell angeordneten und axial hin- und hergehenden rohrförmigen Körper und die Doppelhebel über je einen gegen dieRohrachse gerichteten Ansatz von einem innerhalb des rohrförmigen Körpers angeordneten, gleichfalls axial hin- und herbewegten Kolben aus bewegt, mit dem die Ansätze an den Doppelhebeln im Eingriff stehen.

Der rohrförmige Körper und der in ihm liegende Kolben werden gemeinsam von der im Gestell gelagerten Exzenter- oder Kurbelwelle entweder über ein gemeinsames Pleuel oder über je ein Pleuel angetrieben, wobei diese an der Antriebswelle in gegeneinander versetzten Punkten angelenkt sind. In diesem Falle ergibt sich während des Betriebes auch eine Relativbewegung zwischen dem rohrförmigen Körper und dem Kolben, über die durch geeignete Auswahl der Pleuel-Anlenkpunkte die Schwingbackenbewegungen beeinflußt werden können.

Ein besonders einfacher und übersichtlicher, dabei aber doch zur Übertragung auch großer Verformungskräfte geeigneter Aufbau des Gestells ergibt sich, wenn dieses eine gerade Zahl gleichmäßig um die Rohrachse verteilte, sowie sich in Längsrichtung jeweils beiderseits einer Achsebene parallel zu dieser erstreckende Trägerpaare zur Lagerung der Doppelhebel und zur Befestigung des dritten Lenkers aufweist, die an ihren Enden über je eine Ringscheibe starr miteinander verbunden sind. In diesen Trägerpaaren sind die Exzenterbüchsen und in diesen wieder mittels eines Bolzens die Doppelhebel gelagert. In den sämtliche Trägerpaare verbindenden Ringscheiben ist in zentralen öffnungen der rohrförmige Körper geführt. Eine der Ringscheiben trägt zwei nach außen gerichtete, wangenartige Ansätze, in denen die Hauptzapfen der Exzenter- oder Kurbelwelle gelagert sind und an denen gegebenenfalls auch der Kraftantrieb für diese Welle befestigt ist.

Falls die Exzenter- oder Kurbelwelle von einem getrennt vom Gestell ortsfest aufgestellten Motor aus angetrieben werden soll, geschieht dies vorteilhaft über eine Gelenkwelle, die mit der Exzenter- oder Kurbelwelle über ein Kegelradpaar verbunden ist.

Um zu vermeiden, daß die die in ihrer Weite veränderlichen Spalte begrenzenden Seitenkanten der Schwingbacken Abdrücke auf dem aufgeweiteten Rohr hinterlassen, erstrecken sich die jeweils einen Spalt begrenzenden Seitenkanten vorteilhaft schräg zwischen jeweils zwei Achsebenen, deren Abstand auf dem Umfang des aufgeweiteten Rohres größer ist als die größte Weite des Spaltes. Dadurch wird erreicht, daß bei fortschreitender Aufweitung zuvor die die Spalte überdeckenden Rohrwandteile mit Teilen der Arbeitsflächen der Schwingbacken in Berührung kommen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt; es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das aufzuweitende, teilweise bereits aufgeweitete Rohr und die in ihm angeordnete Aufweiteeinrichtung,

Fig. 1 a einen Schnitt durch den links in Fig. 1 dargestellten Exzenterantrieb gemäß der Linie B-B;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 gemäß der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 a bis d in Verbindung mit Fig. 1 vier verschiedene Stellungen I bis IV der Exzenterwelle und die zugehörigen Stellungen der Schwingbacken gegenüber dem Rohr.

In das Rohr 1 ist die Aufweiteeinrichtung eingesetzt. Das hier als Wagen ausgebildete Gestell 2 ist über Rollen oder Kufen federnd allseitig gegen die Rohrwand abgestützt, so daß es stets zentrisch innerhalb des Rohres sitzt. In der in Fig. 1 wiedergegebenen Stellung ist der Rohrteil links der Schnittlinie^-^ bereits aufgeweitet, der Rohrteil rechts dieser Linie jedoch noch nicht. Das Gestell 2 besteht aus den beiden Endscheiben 3 und einer Anzahl von diese verbindenden, radial um die Rohrachse verteilten, sich axial erstreckenden und paarweise gegenüberliegenden Trägerpaaren 4, deren beide Träger jeweils parallel zueinander und zu einer Axialebene liegen. Die Endscheiben 3 weisen zentrische, sich deckende Bohrungen auf, in denen ein rohrförmiger Körper 15 axial verschieblich geführt ist. Zwischen den Trägern jedes Trägerpaares 4 ist ein Doppelhebel 12 gelagert, auf dessen Enden sich über je einen bei 9 und 10 zapfengelagerten Lenker 11 eine Schwingbacke 5 mit ihren Enden abstützt, von denen eines über einen dritten Lenker 8 mit dem Gestell 2 verbunden ist. Jede Schwingbacke 5 weist zwei Laschen Sa, Sb auf, die die Lager für die Lenker 11 tragen. An der Lasche5 α ist außerdem mittels Bolzen 6 das eine Ende des Lenkers 8 angelenkt, dessen anderes Ende durch den Bolzen 7 gelenkig mit dem Trägerpaar 4 verbunden ist. Der Doppelhebel 12 ist mit den Exzenterbüchsen 14 bzw. dem Bolzen 13 in den Trägerpaaren 4 drehbar gelagert. Der Doppelhebel 12 trägt einen gegen die Rohrachse gerichteten Fortsitz 12 a, der in eine Ringnut 17 des in der Rohrachse hin- und herbewegbaren Kolbens 16 eingreift. Jede der den Bolzen 13 tragenden Exzenterbüchsen 14 weist über einen Teil ihres Umfanges eine Verzahnung 14a auf, die mit einer Verzahnung 15 α an dem rohrförmigen Körper 15 kämmt, der im Gestell 2, und zwar in den Endscheiben 3, axial verschieblich gehalten ist und in dem sich der Kolben 16 führt.

An einer der Endscheiben 3 des Gestells sind zwei wangenartige Träger 18 befestigt, in denen die Endzapfen einer sich zwischen ihnen erstreckenden Exzenterwelle 19 drehbar gelagert sind. Auf den Kurbelzapfen 19 α und 19 b dieser Welle 19 sind die Pleuelstangen 20 a und 20 δ gelagert, von denen die eine, 20 a, gelenkig an den rohrförmigen Körper 15, die andere, 20 b, an den Kolben 16 angeschlossen ist. Die Exzenterwelle 19 wird in beliebiger Weise angetrieben, ζ. Β mit Hilfe eines an dem Träger 18 angeflanschten Getriebemotors oder z. B. über einen Kegelradtrieb und über eine (nicht dargestellte) Gelenkwelle von einem außerhalb des Rohres 1 ortsfest aufgestellten Motor aus. Die Kurbelzapf en 19 α, 19 b sind um einen bestimmten Winkel gegeneinander versetzt.

Die Bewegungen, die die Schwingbacken 5 bei einer Umdrehung der Exzenterwelle 19 vollführen, sind aus Fig. 1 und 3 ersichtlich. In diesen Zeichnungen sind vier verschiedene Stellungen I bis IV der Exzenterwelle 19 und die entsprechenden Stellungen I bis IV einer der Schwingbacken 5 dargestellt. Die Stellung I entspricht dem Beginn und die Stellung II (Fig. 1) der _ Mitte der Abwälzbewegung der Schwingbacken 5. Wenn die Stellung III erreicht ist, dann ist die Abwälzbewegung, während deren ein Aufweiten des Rohres 1 erfolgt, beendet. Die Backen heben sich anschließend von der Oberfläche des aufgeweiteten Rohrteils ab und erreichen in der Stellung IV den größten Abstand vom aufzuweitenden Rohrl. Im einzelnen gilt zu dem Bewegungsablauf folgendes: Die Bewegung des Kolbens 16 über das Pleuel 20 b versetzt den Doppelhebel 12 und damit die Druckbacken 5 über die Nut 17 bzw. den Ansatz 12 α in kippende Bewegung (Fig. 3)

um den Bolzen 13, ohne daß sich dabei etwas an der Radiallage des Hebels 12 bzw. der Backen 5 ändert. Das Pleuel 20 α verschiebt demgegenüber den Körper 15, wodurch der Zahntrieb 14 a, 15 a die Exzenterbüchsen 14 verdreht und damit den Hebel samt Backen 5 in radial zum Rohr und natürlich auch in dessen Achsrichtung verlaufende Schwingbewegungen versetzt. Die Überlagerung all dieser Bewegungen führt zu den Bakkenstellungen I bis IV, wobei der Exzenterhub in II sein Maximum, in IV sein Minimum und in den beiden w> anderen Stellungen jeweils seine mittlere Größe hat.

Während der Abwälzbewegung der Backen 5 wurde das Rohr 1 gleichzeitig relativ zum Gestell verschoben, falls dieses festgehalten wurde. Wurde dagegen das Rohr 1 festgehalten, so erfuhr das Gestell 2 eine Längsverschiebung innerhalb des Rohres 1 in Richtung auf den noch unverformten Teil dieses Rohres.

Ein weiterer Vorteil der den Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung ist, daß durch den Aufweitevorgang zuvor nicht völlig gerade Rohre zugleich einwandfrei geradegerichtet werden. Dadurch werden die bisher allgemein verwendeten, besonderen Richtvorrichtungen entbehrlich.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zum Beseitigen von Formfehlern an geschweißten Rohren mit einem durch einen Kurbeltrieb in schwingende Bewegung versetzbaren Dorn, der das Rohr absatzweise weitet und vorschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem innerhalb des Rohres (1) längsverfahrbaren sowie beispielsweise über Rollen federnd gegenüber der Rohrwand abgestützten Gestell (2) radial gegen die Rohrwand andrückbare und in Achsrichtung bewegbare Schwingbacken (5) in gleichmäßiger Verteilung um die Rohrachse herum angeordnet sind, die durch eine in dem Gestell (2) gelagerte Exzenterwelle (19) derart synchron bewegbar sind, daß sich ihre Arbeitsflächen, jeweils ausgehend von dem noch nicht aufgeweiteten Rohrteil, periodisch in Längsrichtung auf der Rohrwand abwälzen, dabei das Rohr (1) aufweiten und zugleich relativ zum Gestell (2) axial verschieben sowie anschließend unter Abheben von der Rohrwand in ihre Ausgangsstellung zurückgehen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden jeder Schwingbacke (5) über je einen annähernd radial zum Rohr (1) stehenden Lenker (11) mit den Enden eines zur Rohrachse annähernd parallelen, um seine Mitte verkippbaren sowie radial gegenüber dem Rohr (1) verschiebbaren Doppelhebels (12) gelenkig verbunden sind (9, 10), und jede Schwingbacke (5) ferner durch einen dritten, etwa in Achsrichtung des Rohrs (1) verlaufenden Lenker (8) gegenüber dem Gestell (2) axial festgelegt ist, wobei das gestellseitige Lager (7) dieses Lenkers (8) der Rohrachse näher liegt als die Gelenkverbindungen (9) zwischen der Schwingbacke (5) und den anderen beiden Lenkern (11).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelhebel (12) in ihrer Mitte auf ihrerseits in Gestellträgerpaaren (4) sitzenden Exzenterbüchsen (14) gegenüber dem Rohr (1) radial verstellbar gelagert und mit die Exzenterbüchsen (14) durchsetzenden Bolzen (13) drehfest verbunden sowie unter Verdrehen der Bolzen (13) ohne Veränderung ihrer Radiallage verkippbar sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterbüchsen (14) über je eine Verzahnung (14a, 15a) mit einem im Gestell (2) axial beweglichen, rohrförmigen Körper (15), und jeder Doppelhebel (12) über einen gegen die Rohrachse gerichteten Ansatz (12 a) mit einem in diesem rohrförmigen Körper (15) axial beweglich geführten Kolben (16) im Eingriff steht.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der rohrförmige Körper (15) samt seinen an ihm befestigten Zahnsegmenten (15 a) als auch der in diesem (15) hin- und herbewegbare Kolben (16) von einer im Gestell (2) umlaufenden Exzenterwelle (19) über je einen Pleuel (20 a bzw. 20 b) antreibbar sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (2) eine gerade Zahl gleichmäßig um die Rohrachse herum verteilte sowie sich in Längsrichtung jeweils beiderseits einer Achsebene parallel zu dieser erstreckende Trägerpaare (4) einerseits zur Lagerung der Doppelhebel (12) mittels Exzenterbüchsen (14) und Bolzen (13) andererseits zur Aufnahme des ortsfesten Lagers (7) des dritten Lenkers (8) aufweist, wobei die Enden aller Gestellträgerpaare (4) an zwei zentrisch zur Rohrachse angeordneten Ringscheiben (3) befestigt sind, in deren zentralen öffnungen der rohrförmige Körper (15) geführt ist, und von denen eine einen auswärts gerichteten Ansatz (18) trägt, in dem die Exzenterwelle (19) gelagert ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffspunkte der Pleuel (20 a und 20 b) an der Exzenterwelle (19) gegeneinander versetzt sind.

8. Einrichtung nach Anspruch S und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterwelle (19) durch einen an dem Ansatz (18) des Gestells (2) befestigten Getriebemotor angetrieben ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterwelle (19) — z. B. über ein Kegelradpaar — von einem außerhalb des aufzuweitenden Rohres (1) ortsfest aufgestellten Motor aus angetrieben ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einen Spalt begrenzenden Seitenkanten der Schwingbacken (5) sich schräg zwischen zwei Achsebenen erstrecken, deren Abstand auf dem Umfang des aufgeweiteten Rohres (1) größer ist als die größte Weite des Spalts.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 726 625; USA-Patentschrift Nr. 2 234 863.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 009 570/161 8.60