DE1527450A1

DE1527450A1 - Walzverfahren und -vorrichtung zum Biegen von Rohren von grossem Durchmesser

Info

Publication number: DE1527450A1
Application number: DE19631527450
Authority: DE
Inventors: Sigismond Wilman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-10-01
Filing date: 1963-09-27
Publication date: 1969-04-30
Also published as: US3357221A; FR1362421A

Description

Walzverfahren und -vorrichtung zum Biegen von Rohren von großem Durahäesser Es ist ein Verfahren zum Warmbiegen von Rohren bekannt. Zu den Nachteilen dieses Verfahrens zählt, daß es erforderlich ist, das Rohr mit Sand zu füllen, es auf Rotglut zu erhitzen und es anschließend zu biegen, was sehr kostspielig ist.
Es ist ebenfalls ein Verfahren zum Biegen von Rohren durch Walzen der Rohrwandung um eine in bezug auf die Rohrachse exzentrische Achse bekannt, bei dem die Dicke der an der Außenseite des Krümmungsbogens gelegenen Wand vermindert wird, ohne daß die Dicke an der gegenüberliegenden Seite merklich geändert wird.
Dieses Verfahren ist wirtschaftlicher als das erstere, jedoch macht es eine wesentliche Dickenverminderung der an der Krümmungsaußenseite des Bogens liegenden Wand erforderlich, was häufig zu Beanstandungen führt. Das Verfahren gemäß der Erfindung vereinigt nun alle Vorteile beider Verfahren, schaltet dabei jedoch die erwähnten Nachteile aus. Dieses Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß man die an der Krümmungsaußenseite liegende Wandung an nur einem Teil des Rohrumfanges, vorzugsweise an weniger als der Hälfte (beispielsweise an 1600) walzt und daß man den gegenüberliegenden Teil, der die Innenseite des Krümmungsbogens bilden soll, ebenfalls an etwa 150 bis 1600 des Um-Fanges erhitzt, während die neutralden Fasern über eine geringe Breite zu beiden Seiten des Rohres weder erhitzt noch gewalzt werden. Auf diese Weise erzeugt die Dehnung des Metalls entlang des äußeren Bogens eine Spannung, die fähig ist, das Metall an der anderen Seite der neutralgn Faser zusammenzudrücken, vorausgesetzt, daß die Erhitzung ausreicht, um das Metall schmiedbar, bzw. leicht zusammendrückbar zu machen. Beispielsweise könnte der Grad der Erhitzung im Falle von Stahl 1000 bis 11000 betragen. In diesem Fall erfolgt das Zusammendrücken des erhitzten Teiles unter minimalem Energieaufwand einfach dadurch, daß die Wandung an der Außenseite des Krümmungsbogens eine Längenzunahme erfährt.
Die Maschine,die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dient, weist einen Walzkopf von bekannter Art auf, der beispielsweise eine Walzrolle und zwei Widerlagerrollen oder umgekehrt zwei Walzrollen und eine Widerlagerrolle aufweist. Die Bewegung des Walzkopfes ist jedoch vorzugsweise eine hin- und hergehende Bewegung, die sich über einen Kreisbogen von weniger als 180o erstreckt, so daB ein Walzen des erhitzten Teiles der Rohrwandung vermieden wird, der im Gegensatz zum ersteren zusammengedickt werden soll.
Auf der Zeichnung ist ein bevorzugtes Äusführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt. Darin sind: Fig. 1 eine Teildarstellung im Schnitt entlang der strichpunktierten Linie I-I in Fig. 3; Fig. 2 ein Querschnitt.entlang der Linie II-II in Fig. 1, und Fig._3 ein Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1.
Am Ende eines Rahmens 33 der Biegemaschine befindet sich eine Klupe mit zwei halbkreisförmigen Backeng nämlich einem unteren Backen 34 und einem oberen Backen 35, und zwischen diesen wird ein Rohr 36, in der Längsrichtung verschiebbar, jedoch gegen Drehbewegung mittels einer bekannten, auf der Zeichnung nicht dargestellten Vorrichtung gehalten, eingeführt. Mit Hilfe einer Schraube 37 preßt man die Backen 34, 35 mehr oder weniger gegeneinander, um eine leichte Verformung des Rohres 36 zu einer Ellipsenform zu erhalten. In das Innere des Rohres 36 führt man einen Walzkopf 38 mit hin-und hergehendem Antrieb über einen Winkel von weniger als 1800 ein, der eine Salzrolle 39 aufweist, die um einen Achszapfen-40 frei drehbar .ist. Die hin- und hergehende Bewegung des Walzkopfes, die beispielsweise über einen Bogen von 16Q0 reichen kann, erfolgt unter dem Antrieb durch eine beliebige, auf der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtung.
Der Walzkopf besitzt im übigen zwei Widerlagerrollen_41, die frei um einen Zapfen 42 drehbar sind, der exzentrisch zu einer Zwischenwelle 43 mit dieser fest verbunden ist. Auf dieser Zwischenwelle 43 ist ein Zahnrad 44 befestigt, das mit einem auf einer Welle 46 getragenen Antriebsritz e 45 kämmt. Eine zur Welle 46 konzentrische Hohlwelle 47 besteht aus einem Stück mit dem Walzkopf 38. Die Welle 46 ist mit einer nicht dargestellten Einrichtung verbunden, die es ermöglicht, den Grad der Exzentrizität der Widerlagerrollen 41 zu regeln, indem man die 'Welle 46 um- ihre Achse dreht, so daß die beiden Wellen 43, die die exzentrischen Teile 42 aufweisen, durch die Zahnradübersetzung 44, 45 gedreht werden. Anschließend wird die Welle 46 durch eine bekannte Vorrichtung in bezug auf die Welle 47 in einer als Funktion der gewünschten Walztiefe und als Funktion des Durchmessers des zu biegenden Rohres gewählten winkelverschobenen Stellung gegen.Relativbewegung festgelegt. Die Vorderseite des Walzkopfes 38 ist gegen die Strahlung von Heizdüsen 48 durch einen Isolierschirm 49 aus Asbest oder einem beliebigen anderen wärmedämmendem Material geschützt. Der Schirm 49 hat einen halbk;reisringförmi-gen Querschnitt. An der Außenseite und oberhalb des zu biegenden Rohres 36 ist eine Heizrampe 50 angeordnet, die Heizdüsen 48 aufweist. Diese Heizrampe liegt ungefähr vertikal über der Walzrolle 39, damit die Erhitzung in der gleichen Ebene erfolgt wie das Walzen. Diese Heizrampe 50 ist von der Form eines Kreisbogens von weniger als 1800, und in diesem Bereich strahlen die Heizdüsen 48 gegen die obere Wandung des Rohres 36. Dieser Wärmeeinwirkung wird der Teil der Rohrwandung unterworfen, der dem gewalzten Teil der Rohrwandung gegenüberliegt, und dieser beheizte Wandteil bildet den inneren Bogen der Krümmung des Rohres. Auf der Zeichnung ist die Heizeinrichtung als Autogenbrenndüsenheizung dargestellt. Natürlich sind statt dessen andere Arten der Beheizung möglich.
Es ist übrigens möglich, das Rohr mit einer einzigen Autogenbrenndüse zu erhitzen, die in bezug auf das Walzorgan um 1800 versetzt angeordnet ist und in einer hin-und hergehenden Bewegung von gleicher Amplitude oder Auslenkung wie das Walzorgan angetrieben ist. Der Beginn des Walzens der einen Wandungsseite des Rohres und der Beginn der Erhitzung des gegenüberliegenden Wandungsteiles finden gleichzeitig stL.tt, und dadurch wird verhindert, daß das Rohr und die Teile des Walzkopfes infolge allzulänger Einwirkung von Wärme überhitzt werden, und dazu trägt auch der schnelle Vorschub des Rohres durch die Backen 34 und 35 hindurch bei.
Bei Inbetriebnahme der Biegemaschine gleitet das Rohr zwischen den Klupenbacken 34 und 35 unter der Einwirkung einer nicht dargestellten hydraulischen Winde hindurch. Die mit der Walzrolle 39 in Berührung befindliche Wandung des Rohres wird gewalzt, während die gegenüberliegende Wandung infolge der Erhitzung durch die Heizrampe 50 auf eine Temperatur erhitzt wird, die die Schmiedbarkeit des Metalles erhöht. Die gewalzte Wandung erfährt eine Längung und krümmt sich, während die erhitzte Wandung zusammengedrückt wird und ihrerseits eine Krümmung mit einem vorherbestimmten Radius annimmt.
Es kann auch eine zweite Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, bei der eine Walzvorrichtung einen Dorn mit verstellbarem Durchmesser aufweist, der in das Innere des zu biegenden Rohres eingeführt wird. Die Walzvorrichtung wird von zwei halbkreisförmigen Klupenbacken gebildet,@deren eine, die dem zu walzenden Teil des Rohres entspricht, mit Walzorganen, beispielsweise mit Walzkugeln oder anderen, __

aideeeit, eine gleiche Wirkung erzeugenden Einrichtungen ,

versehen ist, während der andere, an der gegenüberliegenden Seite angeordnete Backen mit zylindrischen Widerlagerrollen versehen ist. Die beiden Klupenbacken können mittels einer geeigneten Einrichtung« je nach gewünschter Walztiefe um das zu biegende Rohr herum geklemmt werden.
Das Ende des oberen Backens, das die Widerlagerrollen aufweist, ist in bezug auf das Ende des unteren Backens, das die Walzeinrichtungen enthält, zurückgesetzt, damit die Rollen der direkten Einwirkung der Hitze nicht ausgesetzt sind. Aus dem ist gleichen Grunde das Ende des oberen Teiles des Innendornes, das den Rollen als Stütze dient, gleichfalls in bezug auf den unteren Teildes Dornes, der den Walzkugeln als Stütze dient, zurückversetzt. Die Walzeinrichtung ist hin- und hergehend antrieben, jedoch ist die Frequenz der Hin- und Herbewegung bedeutend höher als bei der ersteren Ausführungsform, während die Auslenkung oder Amplitude der Hing- und Herbewegung beatutend geringer ist. Um die Walzurig durchzuführen, genügt ein Bogen der Hin- und Herbewegung, der kaum größer ist: als der Bogen zwischen zwei benachbarten Kugeln.
4 Die Beheizung des Rohres und der Schutz der Teile gegen, Überhitzung durch kann in gleicher Weise erfolgen wie bei der ersten Ausführungsform. Da diese Beschreibung ausreichend genau ist-, ist eine zeichnerische Darstellung dieser Ausführungsform entbehrlich, da sie nur bei einer Beschreibung der konstruktiven Einzelheiten dieses zweiten Ausführungsbeispiels von Nutzen sein könnte.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1, Walzverfahren zum Biegen von Metallrohren von großem Durchmesser, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wandung eines Rohres an der Außenseite des Krümmungsbogens auf einem Umfangsteil von weniger . als 1800 innen oder außen walzt und gleichzeitig den gegenüberliegenden Teil des Rohres, der den inneren Krümmungsbogen bildet, ebenfalls auf einem Umfangsteil von weniger als 180o erhitzt, während die neutralen Fasern auf einer geringen Breite in der Walzebene im Zeitpunkt des Walzens weder gewalzt noch erhitzt werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Walzkopf mit einem oder mehreren Walzorganen und e4giem--eüsr einem oder mehreren Widerlager-

Organen, (wie Rollen, Kugeln usw.) in das Innere des drehfest gehaltenen, jedoch längsbeweglichen Rohres eingeführt wird und in einer hin- und herschwingenden Bewegung, vorzugsweise um weniger als 180°C um die Achse des Rohres, derart angetrieben ist, daß die Walzorgane die Wandung des Rohres walzen, während die gegenüberliegende Wandung des Rohres durch eine Heizeinrichtung derart erhitzt wird, daß ein Zusammendrücken dieses Teiles des Rohres erleichtert ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu biegende Rohr zwischen zwei halbkreisförmigen Backen gehalten ist, deren Abstand so daß eine Klupe von mehr oder weniger elliptischer Form gebildet ist, in der das Rohr in der Längsrichtung gleitbar ist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heinzeinrichtung die Form eines Kreisbogens von weniger als 180o hat und strahlenförmig gegen die Rohrwandung gerichtete Brenndüsen aufweist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung eine einzige Autogenbrenndüse ist, die gegen die Walzein.chtung um 180o versetzt angeordnet und mit der gleichen Auslenkung oder Amplitude hin- und hergehend angtrieben_ist wie das Walzorgan. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzorgane und Widerlagerorgane von der die Heizeinrichtung bildenden Wärme- oder Strahlungsquelle durch einen wärmedämmenden Schirm geschützt sind. 'l. Vorrichtung nach -einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzorgane Walzrollen und die Widerlagerorgane zylindrische Rollen sind, die in dem Walzkopf frei drehbar um Achszapfen angeordnet sind, die in bezug auf die Welle, mit der sie aus einem Stück bestehen, exzentrisch sind. 8.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außermittigkeit der Widerlagerrollen derart regelbar ist, daß der Walzkopf auf verschiedene Rohrdurchmesser und unterschieüiche Krümmungshalbmesser der beabsichtigten Rohrbiegung einstellbar ist. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelantrieb für die Außermittigkeit der Widerlagerrollen über eine Welle erfolgt, die mit dem zu biegenden Rohr achsgleich angeordnet ist und in bezug auf die mit dem Walzkopf aus einem Stück bestehende Hauptwelle drehfest um einen Winkel phasenverschoben ist, der als Funktion des Innendurchmessers des zu biegenden Rohres und des gewünschten Krümmungshalbmessers vorherbestimmt iat. 10.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzrolle(n) in eine maximal außermittige Stellung entsprechend dem Außenbogen des zu biegenden Rohres und in eine minimal außermittige Stellung entsprechend den Enden der Bewegungsbahn bei der hin- und hergehenden Bewegung zur einen bzw. zur anderen Seite des Außenbogens bewegbar ist (sind). 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlagerrollen mittels an sich bekannter Einrichtungen in Stellungen von unterschiedlicher Exzentrizität einstellbar sind. 12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Außenseite des Krümmungs'bogens liegende Wandteil des zu biegenden Rohres von außen gewalzt und der gegenüberliegende Teil der Rohrwandung während des Vorschubes in der Längsrichtung des Rohres erhitzt wird. 13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 12, gekennzeichnet-durch einen in das Innere des zu biegenden Rohres einführbaren, im Durchmesser verstellbaren Dorn als Widerlager für den zu walzenden Teil der Wandung. 1¢. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, im daß die Walzorgane, bzw. Kugeln, Inneren eines halbkreisförmigen Backens angeordnelsind, daß ein zweiter halbkreisförmiger Backen, der an der Krümmungsinnenleite des zu biegenden Rohres liegt und gegenüber den ersteren Bäcken zurückversetzt ist, mit Stützorganen bzw. zylindrischen Rollen ausgestattet ist, deren Wirkrichtung der Wirkrichtung der Walzorgane entgegengesetzt ist, und dass der Abstand der beiden Backen in Funktion von der zu erzielenden Walztiefe regelbar ist. 15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 1¢, dadurch gekennzeichnet, daß der Endteil des im Durchmesser verstellbaren Innendorns, der die zu walzende Wand abstützt, leicht über die Walz- und Heizebene hinausreicht, während der Teil des durchmesserverstellbaren. Dornes, der die nicht zu walzende Wandung des Rohres abstützt, in bezug auf die Walz- und Heizebene zurückversetzt ist, so daß die Widerlagerorgane durch die Hitze nicht beschädigt werden. 16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die hin- und herschwingede Bewegung der Walzeinrichtung um ihre Achse von einer Antriebseinrichtung mit kontinuierlich umlaufendem Schwungrad, Scheibe oder dgl. über einen Kurbeltrieb abgeleitet ist, dessen Kurbel mit dem Walzkopf über die Hauptwelle fest verbunden ist, die eine hin- und hergehende Schwingbewegung entlang eines Bogens von weniger als 180o um die Achse des Walzkopfes ausführt.