DE1114156B

DE1114156B - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von kugelfoermigen, nahtlosen Druckbehaeltern

Info

Publication number: DE1114156B
Application number: DEST14933A
Authority: DE
Inventors: Johann Ropertz
Original assignee: Reisholz Stahl & Roehrenwerk
Current assignee: Reisholz Stahl & Roehrenwerk
Priority date: 1959-03-25
Filing date: 1959-03-25
Publication date: 1961-09-28

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von kugelförmigen, nahtlosen Druckbehältern Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von kugelförmigen und kugelstabförmigen, nahtlosen Druckbehältern, insbesondere von Hochdruckbehältern großen Durchmessers aus rohrförmigen Hohlkörpern von geringerem Durchmesser.
Es ist bekannt, für die Herstellung von nahtlosen kugelstabförmigen Druckbehältern als Ausgangswerkstück ein Rohr zu verwenden, dessen Durchmesser dem größten Kugeldurchmesser entspricht. Die Einschnürungen zwischen den Kugeln werden durch radiales Einziehen hergestellt.
Ferner wurde vorgeschlagen, als Ausgangswerkstück für kugelstabförmige Druckbehälter ein Rohr zu verwenden, dessen Durchmesser dem der Einschnürung zwischen den Kugeln. entspricht. Das Rohr wird erwärmt und dann zwischen den Einschnürstellen durch Aufblasen mit gespanntem Gas auf den Kugeldurchmesser aufgeweitet.
Nach einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von Hohlkugeln aus Metall wird ein Abschnitt eines Metallrohres nach den Enden zu verjüngt und dann durch stufenweises Pressen im Gesenk zu einem kugelförmigen Hohlkörper mit Öffnungen verformt.
Des weiteren ist ein Verfahren zur Herstellung einer kugelförmigen Auswölbung auf einem Rohr großen Durchmessers bekannt. Der Rohrabschnitt wird an der zu verformenden Stelle auf Verformungstemperatur erhitzt und dann an der erhitzten Stelle von innen ein Druck auf die innere Rohrwand ausgeübt, wobei die Verformung gleichzeitig durch axialen Druck auf die erhitzte Stelle unterstützt werden kann. Zur Ausübung des inneren Druckes werden mechanische Mittel angewendet, z. B. in das Rohr eingeführte Matrizen, Rollen oder Kugeln. Beispielsweise drücken spreizbare Arme von hydraulisch angetriebenen Matrizen oder durch eigenen Antrieb in Rotation versetzte Rollen oder Kugeln auf die Innenrohrwand. Schließlich wird vorgeschlagen, die ins Rohr eingeführten :mechanischen Hilfsmittel zur Ausübung des inneren Druckes dadurch zur Rotation zu bringen, daß das zu verformende Rohr selbst um seine Achse rotiert. In jedem Falle jedoch bleibt der von mechanischen Hilfsmitteln. auf die innere Rohrwand ausgeübte Druck die verformende Kraft.
Diese bekannten Herstellungsverfahren haben den Nachteil, daß die gewünschte gleichmäßige Wandstärke des Kugelbehälters nicht erreicht wird. Außerdem lassen sich auf diese Weise nur kugelförmige Druckbehälter mit verhältnismäßig kleinen Durchmessern herstellen. Zur Behebung dieser Mängel schlägt die Erfindung ein Verfahren vor, das es ermöglicht, kugelförmige oder kugelstabförmige, nahtlose Druckbehälter von gleichmäßiger Wandstärke und großem Durchmesser herzustellen. Erreicht wird dieses Ziel durch den Einsatz eines rohrförmigen Werkstückes, das nach dem Ebrhardt-Verfahren über einen Dorn mit nach der Mitte zu sich verjüngendem Durchmesser gezogen worden ist und dann durch Abstreifen über den Dorn eine nach der Mitte hin zunehmende Wandstärke bei gleichbleibender lichter Rohrweite erhalten hat. Die Zunahme der Wandstärke muß so viel betragen, daß das Wandmaterial für die Formung einer Kugel von gewünschter Größe und Wandstärke ausreicht. Dieses so hergestellte Ausgangswerkstück wird gemäß dem Verfahren der Erfindung auf etwa 1200° C erwärmt und dann in eine Schleudervorrichtung zwischen zwei Spannköpfen eingebracht. Nachdem ein Dorn durch das Werkstück gefahren ist, wird das Werkstück mittels der Spannköpfe in Rotation versetzt. Durch die hierbei auftretende Fliehkraft beginnt das Werkstück sich vom Dorn abzuheben, wobei gleichzeitig das Werkstück dadurch unter Druckspannung gesetzt wird, daß ein Spannkopf in. axialer Richtung entsprechend der Verformung des Werkstückes zur Kugel vorgefahren wird. Um eine gleichmäßige Kugelform zu erzielen, ist die axial ausgeübte Druckspannung (kein Stauchdruck) mit der auf das Werkstück wirkenden Fliehkraft abzustimmen. Verfahrensgemäß können kugelförmige Druckbehälter mit mehreren Metern Durchmesser und gleichmäßiger Wandstärke hergestellt werden. Nach dem gleichen Erfindungsgedanken ist auch bei der Herstellung kugelstabförmiger Druckbehälter zu verfahren. Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird näher erläutert. Es zeigt Abb. 1 das Ausgangswerkstück über -einem Dorn mit konkaver Vertiefung, Abb.2 das über den Dorn abgestreifte Einsatzwerkstück, Abb. 3 den Aufriß der Schleudervorrichtung im Schnitt, Abb. 4 den Grundriß der Schleudervorrichtung, Abb. 5 einen Schnitt A A der Abb. 3, Abb. 6 das Einsatzwerkstück für die Herstellung kugelstabförmiger Druckbehälter, Abb. 7 einen kugelförmigen Druckbehälter, Abb.8 das Einsatzwerkstück mit angepreßtem Boden in der Schleudervorrichtung, Abb.9 den kugelförmigen Behälter mit Boden nach dem Schleudervorgang.
In der Abb. 1 ist das Werkstück 1 über den konkaven Dorn 2 gezogen und wird durch den Abstreifer 3 abgestreift; dadurch erhält es die in der Abb.2 dargestellte konvexe Form. Nachdem der Boden entfernt und das Werkstück 1 an beiden Enden auf die gewünschte Länge abgestochen ist, wird es zwischen den beiden Spannköpfen 4 und 5 (Abb. 3) eingelegt, die in den Böcken 6 und 7 drehbar gelagert sind; dann wird der Hohldorn 8, der durch die Rollen 9 abgestützt ist, mittels des Plungers 10 des hydraulischen Zylinders 11 durch das Werkstück 1 gefahren. Der Spannkopf 5, der in dem Bock 7 drehbar gelagert und auf dem feststehenden Bett 12 verschiebbar angeordnet ist, wird über die von dem Motor 13 angetriebene Spinde114 gegen das Ausgangswerkstück 1 gedrückt. Die Spannköpfe 4 und 5 tragen an ihren Außenseiten Zahnräder 15, die mit Zahnrädern 17 der gemeinsamen Welle 16 im Eingriff sind und über das Vorgelege 18 durch den Motor 19 angetrieben werden.
Das Werkstück 1 wird durch die angetriebenen Spannköpfe 4 und 5 in Rotation versetzt und erfährt gleichzeitig durch axiale Verschiebung des Spannkopfes 5 eine Druckspannung, bis der gewünschte nahtlose Hochdruck-Kugelbehälter 20 fertiggestellt ist. Zur Aufnahme von Einsatzwerkstücken mit kleineren Durchmessern werden in die Spannköpfe 4 und 5 nicht gezeichnete Büchsen eingesetzt mit entsprechend kleinerem Dorn B.
Abb. 6 zeigt das Einsatzwerkstück 21 für die Herstellung von kugelstabförmigen Druckbehältern. Das Werkstück 21 ist über einen Dorn mit mehreren konkaven Eindrehungen und im übrigen wie für Abb. 1 und 2 bereits beschrieben hergestellt worden.
In der Abb. 7 ist das Werkstück 21 an den Einschnürsteilen mit zweiteiligen Ringen 22 umgeben, um auf jeden Kugelabschnitt während der Rotation über die Stangen 23 und 24 die erforderlichen axialen Druckspannungen auszuüben. Der so hergestellte kugelstabförmige Druckbehälter mit den Kugelkörpern 25 wird zur Aufnahme hochgespannter Gase benutzt.
In der Abb. 8 ist das Einsatzwerkstück 1 mit angepreßtem Boden 26 in die Schleudervorrichtung zwischen den Spannköpfen 4 und dem verfahrbaren Spannkopf 5' eingesetzt. Der Dorn. 8 ist in das Werkstück 1 bis gegen den Boden 26 hineingefahren. Der in der Abb.-9 dargestellte fertige kugelförmige Behälter27 mit Boden26 ist nach dem bereits vorher beschriebenen Verfahren hergestellt worden, mit dem Unterschied, daß beim axialen Vorfahren des Ständers 7 mit dem Sonderspannkopf 5' der Hohldorn 8 während des Verförmungsvorganges durch den feststehenden Ständer 6 mit Spannkopf 4 entsprechend zurückgeschoben wird.
In gleicher Weise können auch kugelstabförmige Hohlkörper mit angepreßtem Boden hergestellt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen oder kugelstabförmigen, nahtlosen Druckbehältern aus Stahl mit gleichmäßiger Wandstärke, insbesondere von Hochdruckbehältern großen Durchmessers, durch schnelle Rotation eines rohrförmigen, nahtlosen Hohlkörpers von geringerem Durchmesser über einem Dorn in der Glühhitze unter gleichzeitiger Einwirkung eines axialen Druckes, dadurch gekennzeichnet, daß ein rohrförmiger Hohlkörper von gleichmäßiger lichter Weite und von den Rohrenden zur Rohrmitte hin allmählich zunehmender Wandstärke nach Erhitzen auf etwa 1200° C über einem Dorn in so schnelle Rotation versetzt wird, daß der durch die Fliehkraft auf die Rohrwandung ausgeübte Zug die Streckgrenze des Rohrmaterials überschreitet und das Rohrmaterial zum Fließen bringt, und daß durch Regelung der Rotationsgeschwindigkeit und des gleichzeitig auf den Hohlkörper ausgeübten axialen Druckes eine Kugel von gewünschtem Durchmesser geformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den zu verformenden rohrförmigen Hohlkörper ein Werkstück verwendet wird, das nach dem Ehrhardt Verfahren über einen Dorn mit einer oder mehreren konkaven Eindrehungen gezogen und dann über den Dorn abgestreift worden ist.
3. Schleudervorrichtung mit zwei Spannköpfen, von denen einer in axialer Richtung verfahrbar ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (1) über einen Dorn (8) mittels der Spannköpfe (4 und 5) in Rotation und durch Vorfahren des Spannkopfes (5) in axialer Richtung unter Druckspannung versetzt wird.
4. Vorrichtung zur Herstellung von kugelstabförmigen Druckbehältern nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (21) an den Einschnürstellen mit zweiteiligen Ringen (22) versehen ist, die beim Vorfahren des Spannkopfes (5) über die Druckstangen (23, 24) auf die einzelnen Kugelabschnitte eine axiale Druckspannung ausüben. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 112 433; französische Patentschrift Nr. 1043 727.