DE1452547A1

DE1452547A1 - Vorrichtung zum Herstellen eines verzweigten Rohranschlusses

Info

Publication number: DE1452547A1
Application number: DE19641452547
Authority: DE
Inventors: Takashi Ogura; Terumori Ueda; Keiichi Yasuda
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1963-12-21
Filing date: 1964-09-18
Publication date: 1969-05-08
Also published as: GB1083354A; DE1452547B2

Description

DR. MÜLLER-BORi DiPL.-lNG. GRALFS Dr. MANITZ Dr. Deufel PATENTANWÄLTE

Braunschweig, 25· November 1968

The Agency of Industrial Science

and Technology

1, 3-ohome, Kasumigaseki,

Chiyoda-ku,

Tokyo / JAPAN

Vorrichtung zum Herstellen eines verzweigten Rohranschlusses

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen eines verzweigten Rohranschlusses mit einer aus wenigstens zwei Teilen bestehenden Form zur Aufnahme des rohrförmigen Rohlings, mit zwei axial gegen die Rohrenden wirkenden Kolben, durch die hindurch ein hoher hydraulischer Druck in das Innere des Rohlings eingeleitet wird, und mit einer Abzweigung im Formhohlraum, in der ein Stützteil gesteuert bewegbar ist, wobei die an den Rohrenden angreifenden Kolben synchron gegeneinander bewegbar sind.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art werden die den axialen Druck aufbringenden Kolben synchron über schräg verlaufende Flächen an den Kolbenenden gegeneinander bewegt, die mit schrägen Führungen an einer in senkrechter Richtung bewegbaren

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Presse zusammenwirken. Diese mechanische Betätigung der Kolben, die gegen den sehr hohen Innendruck im Rohling wirken müssen, setzt - wenn die synchrone Bewegung der Kolben gewährleistet werden soll - eine sehr stabile und aufwendige Konstruktion der Presse mit den schrägen Führungen voraus. Weiterhin ist aber eine gleichmäßige axiale Bewegung der Kolben gegeneinander wegen der sehr großen Reibung zwischen den aufeinander gleitenden Flächen der Führungen und Kolbenenden nur sehr schwer zu verwirklichen, zumal zu Beginn der Bewegung, da hier durch den Übergang von der Haft-auf die Gleitreibung Stöße nicht zu vermeiden sind.

Auch eine hydraulische Betätigung der Kolben ist bereits vorgeschlagen worden, ohne daß dabei jedoch Mittel zur Erzielung der synchronen Bewegung der Kolben angegeben wruden. Auch wurde keine Lösung des bei der hydraulischen Betätigung auftretenden Problems der sicheren Anlage der Kolben am Rohling bei den Betätigungsdruck übersteigendem Innendruck im Rohling angegeben.

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung der oben erläuterten Art, bei der die Kolben hydraulisch betätigt werden und mit Sicherheit ein Abheben der Kolben vom Rohling und .damit ein Verlust der Dichtung zwischen Rohling und Kolben bei höheren Innendrücken im Rohling vermieden wird.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Kolben über in Zylindern geführte Kolbenflächen hydraulisch und dichtend in Anlage an die Rohrenden gedrückt werden und je mit einer Zahnstange starr verbunden sind, die beide mit einem gemeinsamen, ortsfest zur Form gelagerten Ritzel in Ein-

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griff stehen, und daß die Kolben mit zusätzlichen, druckbeaufschlagten Flächen versehen sind, auf die ein hydraulischer Druck einwirkt, der die auf die Kolbenenden durch den hydraulischen Druck im Rohling ausgeübten Kräfte im wesentlichen ausgleicht.

Die mit dem Ritzel zusammenwirkenden Zahnstangen an den beiden Kolben ergeben einen völlig stoß- und rückfreien Betrieb der Kolben bei Sicherstellung der synchronen Bewegung, weil sie wegen der geringen auf sie einwirkenden Kräfte praktisch ohne Reibung arbeiten. Der erforderliche Druckausgleich, der eine dauernde Anlage der Kolben an den Rohrenden sicherstellt, hat den zusätzlichen Vorteil, daß bei einer die durch den Innendruck im Rohling aufgebrachten Belastung ausgleichenden hydraulischen Beaufschlagung der Kolben die axiale Anpreßkraft der Kolben an den Rohrenden eindeutig festliegt und nicht mehr von der Höhe des Innendrucks im Rohling abhängt, wie es bei den bekannten mechanisch betätigten Kolben der Fall ist.

Der bei der hydraulischen Betätigung der Kolben erforderlich werdende Druckausgleich läßt sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erreichen, daß die Kolben je einen in einem Zylinder laufenden Ansatz aufweisen, der mit dem dem Inneren des Rohlings zugeführten Druckmedium über einen Ausgleichszylinder beaufschlagt wird, der so bemessen ist, daß die auf die Ansätze wirkende Kraft wenigstens der Kraft gleich ist, die in entgegengesetzter Richtung durch das im Inneren des Rohlings befindliche Druckmedium auf die Enden der in Anlage am Rohling befindlichen Kolben ausgeübt wird.

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Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann der Druckausgleich auch dadurch vorgenommen werden, daß die Kolben je eine Verlängerung aufweisen, durch die hindurch das Druckmedium dem Inneren des Rohlings zugeführt wird, und daß die Endflächen der Verlängerungen den gleichen Querschnitt wie die am Rohling anliegenden Kolben besitzen und dem Druck des dem Inneren des Rohlings zugeführten Druckmediums ausgesetzt sind.

Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung beispielsweise dargestellt und wird im folgenden im einzelnen erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Rohr, bei dem die Flächen a und b verformt werden sollen.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform gemäß der der Erfindung.

Fig. 3 zeigt die Ausbildung eines Einlasses für einen extrem hohen Flüssigkeitsdruck.

Fig. 4a und 4-t> sind ein Schnitt und eine Stirnansicht eines Rohres mit einem tiefgezogenen Teil während der Herstellung.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch ein T-Stück.

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Fig. 6 zeigt eine Möglichkeit zum Einstellen der Abmessung eines tiefgezogenen Abschnitts des Eohres.

Fig. 7 erläutert für die Einrichtung nach Fig. 7 das Ausstoßen des Werkstücks.

Fig. 8 ist ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Fig. 9 zeigt einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 9« Fig. 10 ist ein Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 9.

Fig. 11 zeigt ein gemäß der Erfindung hergestelltes Werkstück.

Fig. 12a und 12b sind Querschnitte durch tiefgezogene Teile.

In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein auf Länge geschnittenes Rohrstück 1 mit polierten Flächen, die in Fig. 1 mit a und b bezeichnet sind. Dieses Rohrstück wird in eine, geteilte Form 2, 2¹ eingesetzt, die durch einen Kolben 3 zusammengepreßt wird.

Wenn durch eine Pumpe 6 ein Flüssigkeitsdruck in abgedichteten Zylindern 5, 5¹ aufgebracht wird, werden Kolben 8, 8¹ mit einer

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genau gleichen Geschwindigkeit in eine mittlere Stellung bewegt, so daß mit den Kolben 8, 8¹ verbundene Kolbenstangen 4·, 4· in Berührung mit den Enden des Rohres 1 kommen, so daß diese abgedichtet werden.

Die -Regulierung der synchronen Bewegung der Kolben 8, 8¹ wird durch ein Verbindungsgestänge vorgenommen _s das aus Zahnstangen 13, 13' besteht, die mit den Kolben 8, 8¹ verbunden sind, sowie aus einem Ritzel 14, das mit den Zahnstangen kämmt·

Der empfehlenswerte Druck, der hierbei angewendet wird, sollte stets so hoch.sein, daß der Berührungsdruck der Kolbenstangen 4·, 4¹ stets noch höher ist als der Flüssigkeitsdruck, der dem Inneren des Rohres 1 zugeführt wird« Gleichzeitig sollte aber der Drück derart eingestellt werden, daß das Rohr durch den Druck nicht verformt wird.

Mittels einer Mederdruckpumpe 7 wird eine Flüssigkeit über ein Absperrventil 15, einen Verbinduxigszylinder 10 und eine im Druckkolben 8 vorgesehene Höchstdruckleitung 9 in das Rohr 1 eingefüllt und drückt die im Rohr vorhandene Luft durch eine Höchstdruckleitung 9' heraus, so daß die Luft vollständig durch die Flüssigkeit ersetzt wird. Dieser Vorgang wird durch ein Absperrventil 16 kontrolliert.

Um diesen vollständigen Austausch von Luft durch Flüssigkeit zu erreichen, wird, wie in Fig. 3 dargestellt, das Ende der Höchstdruckleitung 9¹ etwas höher als der übrige Teil der Leitung gelegt, so daß die Restluft aus dem Rohr 1 schnell her-

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ausgedrückt werden kann. Biese Flüssigkeitszufuhr wird automatisch durch einen nicht dargestellten Zeitschalter geregelt, der das Hilfsabsperrventil 16 schließt.

Um mögliche Beschädigungen in der Berührungsfläche zwischen den Kolbenstangen 4·, 4¹ und dem Rohr zu vermeiden, die leicht durch einen außerordentlichen hohen Druck verursacht werden können, der dem Rohr 1 durch eine Pumpe 21 und einen Druckverstärker 11 zugeführt wird, wird eine als Druckausgleichsregulierung bezeichnete Vorrichtung benutzt. Diese Vorrichtung ist in der dargestellten konstruktiven Ausführung so ausgebildet, daß das ^ohr 1 stets in der richtigen Lage gehalten wird, bei der die erforderliche iiraft nach außen gegen die Druckkolben 8, 8¹ dadurch erzeugt wird, daß eine unter sehr hohem Druck stehende Flüssigkeit Druckzylinder!». 18, 18' über einen Ausgleichszylinder 17 zugeführt wird. Dementsprechend wird die Hochdruckflüssigkeit sicher in das Rohr 1 eingeführt, ohne daß die Dichtstellen beschädigt werden.

Andererseits kaiin jetzt das Rohr 1 zufriedenstellend in jede gewünschte Gestalt gebracht werden, und zwar durch das Zusammendrücken des Rohres und die Hochdruckflüssigkeit, die von der Pumpe 6 über die Druckzylinder 18, 18' und die abgedichteten Zylinder 5, 5¹ zugeführt wird. Beim Ziehen wird sich das Druckvolumen der Druckflüssigkeit in den Höchstdruckkanälen 9, 9¹ und im Rohr 1 in Abhängigkeit von der Differenz des Rauminhalts zwischen dem tiefgezogenen Teil und der Zusammendrückbarkeit vergrößern.

Es ist jedoch erforderlich, die erwähnte Druckzunahme innerhalb von Grenzen je nach Abmessung, Qualität usw. des Rohres

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zu regulieren. Zum !Regulieren des Druckes sind ein Regulierventil 19 und eine Nockenanordnung 20 vorgesehen. Dieser Nocken 20 ist mit dem Druckkolben 8 verbunden und weist eine schräge Fläche 27 auf, die in einer konstanten Beziehung zur Druckkraft des Rohres 1 steht«

Eine Folgeroile 28, die die schräge Fläche 27 des Nockens berührt, betätigt ein Druckregulierventil 19, wodurch der Druck der Pumpe 21, der Primärdruck des Druckverstärkers 11 in richtiger Weise geregelt wird.

Dementsprechend kann auch der Hochdruck der Flüssigkeit innerhalb des Rohres 1, der als Sekundärdruck bezeicnnet werden kann, geregelt werden.

Mit Hilfe des erläuterten Verfahrens wird das Rohr 1 in Übereinstimmung mit einem Hohlraum JO verformt, der in der unteren Form 2 vorgesehen ist, wie es Fig. 4 zeigt. Dabei bildet sich am verformten Teil eine Halbkugel, deren Höhe dem angewendeten Druck entspricht.

Wenn ein T-Stück hergestellt werden soll, wie es Fig. 5 zeigt, ist das Formverfahren, mit dem die in i?ig. 4- erkennbare halbkugel erzeugt wird, nicht erforderlich. Es kann in diesem Falle eine Druckstange 31 verwendet werden, die oben mit einer die Wandung des Rohres berührenden Abflachung versehen ist und in Querrichtung zum Rohr in dem Hohlraum 30 bewegbar ist, wie es Fig. 6 erkennen läßt. Insbesondere läßt sich diese Anordnung verwenden, wenn ein gerader Abzweig geformt werden soll·

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Bei diesem Verfahren kann der halbkugelige Teil, der für die richtige Ausbildung im wesentlichen nicht erforderlich ist, wie in U¹Ig.. 5 gezeigt, beträchtlich verkleinert werden, weil der oben erwähnte Berstdruck zunimmt, der dannseine Arbeitsweise mit einem höheren Flüssigkeitsdruck erlaubt.

Nach der- beschriebenen Verformung wird das Erzeugnis dadurch herausgenommen, daß die" Kolbenstangen 4-, 4·¹ durch Zuführen der Druckflüssigkeit mittels der Pumpe 6 zur anderen Seite der Zylinder 5» 5¹ zurückbewegt werden und gleichzeitig der Ausdrückkolben 24 mittels der von einer Pumpe 25 gelieferten Druckflüssigkeit betätigt wird. Vorher wird die obere Form 2' dadurch angehoben, daß eine Pumpe 25 Druckflüssigkeit in den Klemmzylinder 22 fördert, so daß dann, wie Fig. 7 zeigt, das Erzeugnis aus der unteren Form 2 herausgenommen werden kann.

Es sollen Jetzt unter Bezug auf die weiteren Figuren der Zeichnung weitere Ausführungsformen der Erfindung erläutert werden. Nach Fig. 8 wird ein Rohr 1 in eine geteilte Form 32 eingesetzt, die durch Klemmpressen 33 j 33' geschlossen wird, die durch die von einer Pumpe 36 gelieferte Druckflüssigkeit betätigt werden. Anschließend drücken Klemmpressen 34-, 34·¹ Klemmringe 35» 35' gegen die Form, die mit konisch ausgebildeten kreisrunden Bohrungen versehen sind, welche eng über schräg ausgebildete Abschnitte an den Enden der geteilten Form 32, 32' fassen.

Dann wird von der Pumpe 36 Druckflüssigkeit in Druckzylinder 37, 37'' gefördert, deren Kolben 38, 38' über Kolbenstangen

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42, 42· gegen die Enden des Rohres 1 drücken. An den Druckkolben 38, 38' sind Zahnstangen 39, 39' befestigt, die mit einem Ritzel 41 zusammenwirken, welches auf einem Zapfen drehbar gelagert ist. Dabei darf die ausgeübte Druckkraft nicht größer sein als die Kraft, die das Rohr 1. stark verformt .

Wenn jetzt ©ine Flüssigkeit von einer Pumpe 47 über ein Rückschlagventil 43 einem Zylinder 44 zugeführt wird, aus dem die Flüssigkeit durch eine im Druckkolben 38 vorgesehene Höchstdruckleitung 45, das Rohr 1, eine Höchstdruckleitung 45' im Druckkolben 38', einen Zylinder 44' und ein Hochdruckrückschlagventil 46 geleitet wird, wird sämtliche Luft in den genannten Leitungen vollständig entfernt und durch die von der Pumpe 47 gelieferte Flüssigkeit ersetzt.

Dabei ist die in Fig. 3 dargestellte Ausbildung wieder von besonderem Vorteil zum schnellen Ersetzen der Luft durch die Flüssigkeit. Die Zufuhr der Flüssigkeit wird durch das Höchstdruckrückschlagventil 46 beendet, das automatisch durch einen nicht dargestellten Zeitschalter geschlossen wird.

Dann wird von einer Pumpe 58 eine Hochdruckflüssigkeit über einen Verdichter 48, eine Hochdruckrohrleitung 49, den Zylinder 44 und die Höchstdruckleitung 45 in das Rohr 1 gefördert .

Es kann jedoch an beiden Enden der Kolbenstangen 42, 42' eine Stoßkraft in umgekehrter Richtung erzeugt werden, die in richtiger Weise durch die Zylinder 44, 44» geregelt wird, in denen Kolben 50, 50' vorgesehen sind, welche den gleichen Innen- und Außendurchmesser wie das Rohr 1 besitzen, so daß

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diese mittels der Hochdruckflüssigkeit erzeugten Stoßkräfte im Gleichgewicht gehalten werden.

Die genannten Zylinder 44, 44' können gelegentlich, besonders wenn die Kolbenstangen 42, 42' in Querrichtung verschiebbar sind, durch flexible Verbindungen für eine Hochdruckflüssigkeit ersetzt werden.

Wenn nun die Hochdruckflüssigkeit in das Rohr 1 geleitet wird, verformt sich dieses allmählich in den Hohlraum 59 der Form hinein und ein Teil 60 des Rohres nimmt zunächst Halbkugelgestalt an. Wenn dann der Druck in den Druckzylindern 37» 37' soweit erhöht wird, daß er den zum Öldichten Abschluß erforderlichen Druck übersteigt, wird das Rohr in axialer Richtung zusammengedrückt und das Formstück vollendet. Das beschriebene Verfahren wird also immer in Abhängigkeit von der Zusammenpreßbarkeit des Rohres 1 und dem Flüssiskeitsinnendruck im -^ohr gesteuert.

Ein geeigneter Wert für den Flüssigkeitsdruck läßt sich aus dem Durchmesser des verformten Teils 60 bestimmen, dieser Wert ist unverhältnismäßig groß gegenüber diesem Durchmesser. Wenn daher, wie in Fig. 11 dargestellt, vier Teile des Rohres verformt werden sollen, muß ein geeigneter Druck für das Verfahren dem größten Durchmesser entsprechen, wobei die Verformungsfähigkeit für die kleineren zu verformenden Teile beträchtlich verkleinert wird. Um dieses zu vermeiden, sind, wie in Fig. 9 dargestellt, in dem Hohlraum 32' der Form Anschläge 51» 51' vorgesehen, die die verformten Teile mit dem größten Durchmesser nach oben stoßen.

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Wenn die Enden der mit den Anschlägen 51» 51' zusammenwirkenden Ausbuchtungen von diesen abgestützt werden, können sich die Ausbuchtungen nur in vorbestimmter Abhängigkeit vom Fortschreiten der Druckkolben ausbilden, so daß jegliche Gefahr eines frühzeitigen Reißens vermieden wird.

Konstruktiv wird dieses Problem durch das Ritzel 41 gelöst, das drehbar auf einem Zapfen 40 sitzt und durch die Bewegung der mit dem Druckkolben 38, 38' verbundenen Zahnstangen 39» 39' gesteuert wird. Weiterhin wirkt mit dem Ritzel eine Nockenplatte 54 zusammen, die in derselben Ebene wie die Anschläge 51, 51' liegt, welche auf dem Nocken verschiebbar sind. Die Form des Nockens ist so gewählt, daß die Anschläge in Abhängigkeit von einem konstanten Wert der Zusammendrückbarkeit zurückgezogen werden.

Mit Hilfe dieser Einrichtung läßt sich die günstigste Ausbildung der Ausbuchtung 60 mit einem Flüssigkeitsdruck erreichen, der zum Herstellen der kleinsten Ausbuchtung erforderlich ist.

Anschließend wird dann im oberen Ende der Ausbuchtung 60, wie in Fig. 12a dargestellt, eine Öffnung 61 hergestellt. Danach werden Durchschläge 57> 57* » die - wie die Fig. 10 und 12b zeigen - an dem Ende einer Presse 56 sitzen, in die herausgedrückten Teile hineingepreßt, wobei der erforderliche Druck von einer Pumpe 62 geliefert wird, während der Flüssigkeitshöchstdruck weiterhin innerhalb des Rohres 1 herrschte

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Die auf diese Weise hergestellten Erzeugnisse werden aus der geteilten Form mittels der Anschläge 51 ausgestoßen, wobei die Kolben 38» 38' zurückgezogen werden.

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Claims

Pat ent anspräche

Vorrichtung zum Herstellen eines verzweigten Rphranschlusses mit einer aus wenigstens zwei Teilen bestehenden Form zur Aufnahme des rohrförmigen Rohlings, mit zwei axial gegen die Rohrenden wirkenden Kolben, durch die hindurch ein hoher hydraulischer Druck in das Innere des Rohlings eingeleitet wird, und mit einer Abzweigung im Formhohlraum, in der ein Stützteil gesteuert bewegbar ist_f wobei die an den Rohrenden angreifenden Kolben synchron gegeneinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (4, 4«; 42, 42·) über in Zylindern (5, 5^!; 37» 37') geführte Kolbenflächen hydraulisch und dichtend in Anlage an die Rohrenden gedrückt werden und je mit einer Zahnstange (13, 13'; 39» 39') starr verbunden sind, die beide mit einem gemeinsamen, ortsfest zur Form (2, 2^!; 32, 32^!) gelagerten Ritzel (14; 41) in Eingriff stehen, und daß die Kolben mit zusätzlichen, druckbeaufschlagten Flächen (8, 8¹; 50, 50^!) versehen sind, auf die ein hydraulischer Druck einwirkt, der die auf die Kolbenenden durch den hydraulischen Druck im Rohling ausgeübten Kräfte im wesentlichen ausgleicht.

2ο Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (4, 4') je einen in einem Zylinder (18, 18') laufenden Ansatz (8, 8') aufweisen, der mit dem dem Inneren des Rohlings (1) zugeführten Druckmedium über einen Ausgleichszylinder (17) beaufschlagt wird, der so bemessen ist, daß die auf die Ansätze (8, 8·) wirkende Kraft wenigstens der Kraft gleich ist, die in entgegengesetzter Richtung durch das im

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Inneren des Rohlings befindliche Druckmedium auf die Enden der in Anlage am Rohling befindlichen Kolben (4, 4') ausgeübt wird.

5» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (42, 42') Je eine Verlängerung (50, 50') aufweisen, durch die hindurch das Druckmedium dem Inneren des Rohlings (1) zugeführt wird, und daß die Endflächen der Verlängerungen den gleichen Querschnitt wie die am Rohling anliegenden Kolben besitzen und dem Druck des dem Inneren des Rohlings zugeführten Druckmediums ausgesetzt sind.

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