DE19843560A1 - Verfahren zur Herstellung einer Gehäusehalbschale für eine Absperrarmatur und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Es ist ein Verfahren zur Herstellung einer Gehäusehalbschale für eine Absperrarmatur einer Fluidleitung, insbesondere für einen Kugelhahn, vorgesehen, wobei die Gehäusehalbschale einen Rohrabschnitt und einen daran anschließenden erweiterten Gehäuseabschnitt umfaßt. Um die Gehäusehalbschale in einfacher Weise herstellen zu können, wird sie aus einem zylindrischen Rohrrohling gebildet, der auf Normalisierungstemperatur erwärmt und anschließend zur Bildung des Gehäuseabschnittes mittels eines in den Rohrrohling eingeführten Preßdorns aufgeweitet wird. Am Preßdorn können auf dessen Außenoberfläche mehrere Preßsegmente in Axialrichtung verschieblich gelagert sein, die beim Einfahren des Preßdorns in den Rohrrohling mit dessen Innenwandung in Anlage treten und relativ zu dem Preßdorn verschoben werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Gehäusehalbschale für eine Absperrarmatur einer Fluidleitung, insbesondere für einen Kugelhahn, wobei die Gehäusehalbschale einen Rohrabschnitt und einen daran anschließenden erweiterten Gehäuseabschnitt umfaßt. Des weitere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung einer Gehäusehalbschale für eine Absperrarma­ tur einer Fluidleitung insbesondere nach dem vorgenannten Verfahren, mit einer unteren Aufnahme, in die ein Rohr­ rohling einsetzbar ist, und einem in den Rohrrohling einführbaren Preßdorn, der sich in Einführrichtung ver­ jüngt.

Bei Absperrarmaturen in Fluidleitung und insbesondere in Gasleitungen ist üblicherweise das eigentliche Absperror­ gan in einem metallenen Gehäuse aufgenommen, das von einer Stellwelle durchdrungen ist, mittels der ein Benut­ zer das Absperrorgan zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellen kann. Das Gehäuse besitzt zwei rohrförmige Anschlußstutzen, mit denen es in die Fluidleitung eingebaut werden kann, sowie einen zwischen den Anschlußstutzen liegenden erweiterten bzw. vergrößer­ ten Abschnitt, der eine Kammer zur Aufnahme des Absperr­ organs bildet.

Insbesondere bei relativ großen Absperrorganen beispiels­ weise für Fluidleitungen mit einem Durchmesser von mehr als 40 cm ist es bekannt, das Gehäuse der Armatur aus zwei vorgefertigten Gehäusehalbschalen aufzubauen, die bei der Montage miteinander verschweißt werden. Dabei wird jede Gehäusehalbschale entweder geschmiedet oder eine vorgefertigte hohle Halbkugel wird an ihrem Boden zur Bildung eines rohrförmigen Anschlußstutzens durchbro­ chen bzw. ausgehalst. Da der ausgehalste Abschnitt jedoch relativ kurz ist, muß in der Regel zusätzlich ein Rohr­ stück angeschweißt werden, um den Anschlußstutzen zu bilden. In allen Fällen ist die Herstellung der Gehäuse­ halbschalen sehr arbeits- und zeitaufwendig und somit kostenintensiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Gehäusehalbschalen der genannten Art schnell und in einfacher Weise hergestellt werden können. Darüber hinaus soll eine Vorrichtung vorgesehen werden, mit der sich das Verfahren vorteilhaft ausführen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß die Gehäusehalbschale aus einem zylindrischen Rohrrohling gebildet wird, der auf Normalisierungstemperatur erwärmt und anschließend zur Bildung des Gehäuseabschnitts mittels eines in den Rohr­ rohling eingeführten Preßdorns aufgeweitet wird.

Erfindungsgemäß wird die Gehäusehalbschale somit in einem einzigen Warm-Umformvorgang hergestellt. Der Rohrrohling, der aus einem geeigneten metallenen Material, beispiels­ weise Stahl, besteht, entspricht in seinen Abmessungen vorzugsweise dem Rohrabschnitt der Gehäusehalbschale, so daß er nur an einem Ende umgeformt bzw. aufgeweitet werden muß. Die Umformung erfolgt bei Normalisierungstem­ peratur, die bei Stahl etwa bei 900°C liegt.

Die Aufweitung des Rohrrohlings kann direkt durch den einfahrenden Preßdorn erfolgen, in bevorzugter Ausgestal­ tung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß mehrere Preßsegmente am Preßdorn auf dessen Außenoberfläche gelagert sind, die relativ zu dem Preßdorn im wesentli­ chen in Axialrichtung, d. h. in Einführrichtung verschieb­ lich sind. Beim Einführen des Preßdorns in dem Rohrroh­ ling treten die Preßsegmente mit dessen Innenwandung in Anlage. Bei einer weiteren Einführbewegung des Preßdorns können die Preßsegmente dieser aufgrund ihrer Anlage am Rohrrohling nicht mehr folgen, so daß sie relativ zu dem Preßdorn verschoben werden. Aufgrund dieser Relativver­ schiebung zwischen den Preßsegmenten und dem Preßdorn erfahren die Preßsegmente eine radial nach außen gerich­ tete Verlagerung, wodurch die eigentliche Aufweitung des Rohrrohlings bewirkt wird.

Die radial nach außen gerichtete Verlagerung der Preßseg­ mente bei einer Relativverschiebung relativ zu dem Preß­ dorn läßt sich in konstruktiv einfacher Weise dadurch erzielen, daß der Preßdorn sich zu seinem vorderen Ein­ führende hin verjüngt, so daß die Preßsegmente eine geneigte Fläche entlanggleiten.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Aufweiteprozeß nicht in einem einzigen Arbeitsgang, sondern in mehreren aufeinanderfolgenden Umformzyklen durchzuführen. Bei jedem Umformzyklus wird der Preßdorn in dem Rohrrohling eingeführt; bis die Preßsegmente relativ zu dem Preßdorn verschoben und dabei nach außen gedrückt werden. Das Einführen des Preßdorns wird solange durchgeführt, bis die Preßsegmente eine obere Endstellung erreichen. An­ schließend wird der Preßdorn mit den Preßsegmenten wieder vollständig aus dem Rohrrohling zurückgezogen, wobei die Preßsegmente wieder nach unten zu dem verjüngten Einführ­ ende des Preßdorns und somit in ihre untere Ausgangs­ stellung zurückkehren.

Die Preßsegmente sind über den Umfang des Preßdorns im wesentlichen gleichmäßig verteilt, wobei jedoch keine kontinuierliche Mantelfläche gebildet ist, da zwischen benachbarten Preßsegmenten ein geringfügiger Abstand verbleiben muß. Um sicherzustellen, daß die Aufweitung des Rohrrohling über den Umfang gesehen im wesentlichen gleichmäßig erfolgt, wird der Rohrrohling nach jedem Umformzyklus um einen vorbestimmten Winkel von beispiels­ weise 20° gedreht.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die o. g. Aufgabe da­ durch gelöst, daß auf der Außenumfangsfläche des Preß­ dorns mehrere über den Umfang verteilte Preßsegmente angeordnet sind, die am Preßdorn im wesentlichen ver­ schieblich gelagert und beim Einführen in den Rohrrohling mit dessen Innenwandung in Anlage bringbar sind.

Die Preßsegmente können entlang der geneigten Mantelflä­ che des Preßdorns verschoben werden. Um bei dieser Bewe­ gung eine sichere Führung zu erreichen, ist vorzugsweise vorgesehen, daß jedem Preßsegment eine Führungsnut im Preßdorn zugeordnet ist, in die ein Führungsschuh des jeweiligen Preßsegmentes eingreift.

Um die obere Endstellung der Preßsegmente bei ihrer Verschiebung relativ zum Preßdorn zu definieren, kann am Preßdorn eine die Verschiebung der Preßsegmente begren­ zende Anschlagplatte angeordnet sein. Nachdem die Preß­ segmente sich an die Anschlagplatte angelegt haben, kann der Preßdorn mit den Preßsegmenten nur als Einheit weiter in den Rohrrohling eingeführt werden. Darüber hinaus kann die Anschlagplatte dazu dienen, die Einführtiefe des Preßdorns in den Rohrrohling zu begrenzen.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zei­ gen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Absperr­ armatur,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Gehäusehalb­ schale der Absperrarmatur gemäß Fig. 1,

Fig. 3 die Vorrichtung zur Herstellung der Gehäusehalbschale in der Ausgangsstel­ lung,

Fig. 4 die Vorrichtung gemäß Fig. 3 unmit­ telbar vor dem Aufweiten des Rohrroh­ lings,

Fig. 5 die Vorrichtung gemäß Fig. 4 am Ende des ersten Umformzyklus und

Fig. 6 den Schnitt VI-VI in Fig. 5.

In Fig. 1 ist eine Absperrarmatur in Form eines Kugel­ hahns 10 dargestellt, wie er in Fluidleitungen, insbeson­ dere Gasleitungen, Verwendung findet. Der Kugelhahn 10 besitzt ein metallenes Gehäuse 10c mit zwei rohrförmigen Anschlußstutzen 10a, mit denen er in die Fluidleitung eingebaut werden kann, sowie einem zwischen den Anschluß­ stutzen 10a angeordneten erweiterten Abschnitt 10b, der eine Kammer zur Aufnahme eines Absperrorgans in Form einer Kugel 12 bildet. Die Kugel 12 ist an ihrem oberen Ende mit einer Stellwelle 12a verbunden, die das Gehäuse 11c des Kugelhahns 10 in abgedichteter Weise durchdringt. Durch Betätigung der Stellwelle 12a kann die Kugel 12 zwischen einer die Fluidleitung verschließenden Sperr­ stellung und einer den Fluidfluß freigebenden Offenstel­ lung verstellt werden.

Das Gehäuse 10c des Kugelhahns 10 besteht aus zwei vorge­ fertigten Gehäusehalbschalen 11, wie sie in Fig. 2 darge­ stellt ist. Jede Gehäusehalbschale 11 besitzt einen zylindrischen Rohrabschnitt 11b, der bei dem fertigen Kugelhahn den rohrförmigen Anschlußstutzen 10a bildet, sowie einen daran anschließenden, in im wesentlichen Halbkugelform aufgeweiteten Gehäuse- oder Kammerabschnitt 11a. Wie Fig. 2 zeigt, gehen die beiden Abschnitte 11a und 11b glatt ineinander über. Die Gehäusehalbschale 11 wird aus einem metallenen Rohrrohling 16 in einem Umform- bzw. Aufweiteprozeß ausgebildet, der anhand der Fig. 3 bis 5 erläutert wird.

Eine Vorrichtung 13 zur Herstellung der Gehäusehalbschale 11 besitzt einen unteren Pressentisch 14 mit einer Auf­ nahme 15, in die der Rohrrohling 16 in im wesentlichen vertikaler Ausrichtung hineingestellt werden kann, so daß das obere, umzuformende Ende des Rohrrohlings 16 frei­ liegt. Oberhalb des umzuformenden Endes des Rohrrohlings 16 ist ein verfahrbares Pressenteil 17 angeordnet, daß einen Preßdorn 19 besitzt, der in den Rohrrohling 16 einfahren bzw. eintauchen kann. Der Preßdorn 19 verjüngt sich zu seinem unteren, dem Rohrrohling 16 zugewandten Einführende 19a und besitzt die Querschnittsform eines regelmäßigen Polygons, wobei im gezeigten Ausführungsbei­ spiel ein regelmäßiges Achteck dargestellt ist (Fig. 6). Der Preßdorn 19 hat somit die Form eines achtflächigen Pyramidenstumpfes, wobei an seiner oberen Grundfläche eine querverlaufende Anschlagplatte 18 angebracht ist, die den Preßdorn 19 allseitig überragt.

Wie Fig. 6 zeigt, ist auf jeder Seitenfläche des Preß­ dorns 19 eine in Längsrichtung verlaufende Führungsnut 19c ausgebildet, in die jeweils ein Führungsschuh 20a formschlüssig eingreift, der an einem Preßsegment 20 ausgebildet ist. Der Preßdorn 19 ist somit von 8 gleich­ mäßig über den Umfang verteilten Preßsegmenten 20 umge­ ben, wie Fig. 6 zeigt. Jedes Preßsegment 20 ist entlang der zugeordneten Mantelfläche des Preßdorns 19 verschieb­ bar, so daß es eine Relativbewegung relativ zu dem Preß­ dorn 19 auf der geneigten Mantelfläche zwischen einer oberen, durch die Anschlagplatte 18 begrenzten Endstel­ lung und einer unteren Endestellung ausführen kann, in der das dem Rohrrohling 16 zugewandte Ende des Preßseg­ mentes 20 auf Höhe des Einführendes 19a des Preßdorns 19 liegt, wie Fig. 3 zeigt. Die Außenoberfläche 20b der Preßsegmente 20 ist entsprechend der gewünschten, durch den Aufweitevorgang zur erreichenden Form ausgebildet, die im dargestellten Beispiel den Übergang von dem erwei­ terten, im wesentlichen halbkugelförmigen Gehäuseab­ schnitt 11a zu dem zylindrischen Rohrabschnitt 11b um­ faßt.

In der Ausgangsstellung des Verfahrens befindet sich der auf Normalisierungstemperatur von ca. 900°C vorgewärmte Rohrrohling 16 in der Aufnahme 15 des Pressentisches 14, während das obere Pressenteil 17 sich in der zurückgezo­ genen Stellung befindet. Die Preßsegmente 20 liegen aufgrund ihrer Gewichtskraft und infolge der Kraft von gegebenenfalls vorgesehenen zusätzlichen Druckfedern, die zwischen der Anschlagplatte und dem jeweiligen Preßseg­ ment angeordnet sind, in ihrer unteren Endstellung nahe dem Einführende 19a des Preßdorns 19. Diese Stellung ist in Fig. 3 dargestellt. Mit Beginn des Umformvorganges wird das Pressenteil 17 heruntergefahren, bis der Preß­ dorn 19 mit seinem Einführende 19a in den Rohrrohling 16 eintaucht und die Preßsegmente 20 sich von innen an die Wandung des Rohrrohlings 16 anlegen. Dieser Zustand unmittelbar vor dem Aufweiten des Rohrrohlings 16 ist in Fig. 4 dargestellt.

Bei einer weiteren nach unten in den Rohrrohling gerich­ teten Bewegung des Preßdorns 19 können die Preßsegmente 20 dieser nicht mehr folgen, da sie aufgrund ihrer Anlage an der Innenwandung des Rohrrohlings 16 und aufgrund ihrer sich entgegen der Einführrichtung erweiternden Außenkontur an einem Einfahren in den Rohrrohling 16 gehindert sind. Eine weitere Verschiebung des Preßdorns 19 in den Rohrrohling 16 führt somit dazu, daß zwischen dem Preßdorn 19 und den Preßsegmenten 20 eine Relativver­ schiebung entlang der Mantelflächen des Preßdorns 19 auftritt. Da der Preßdorn 19 die Form eines Pyramiden­ stumpfes hat, erfahren die Preßsegmente 20 bei der Ver­ schiebung relativ zu dem Preßdorn 19 eine radial nach außen gerichtete Verlagerung, wodurch der Rohrrohling 16 aufgeweitet wird. Die Relativverschiebung zwischen dem Preßdorn 19 und dem Preßsegmenten 20 ist durch die obere Anschlagplatte 18 begrenzt. Sobald die Preßsegmente 20 die obere Anschlagplatte 18 erreichen, was beispielsweise durch einen Sensor erfaßt werden kann, ist ein erster Umformzyklus abgeschlossen. Dieser Zustand ist in Fig. 5 dargestellt. Der Preßdorn 19 fährt dann zusammen mit den Preßsegmenten 20 wieder aus dem Rohrrohling 16 in seine Ausgangsstellung (Fig. 3) zurück, aus der ein neuer Umformzyklus beginnen kann. Aufgrund der bereits erfolgte geringfügigen Aufweitung des Rohrrohlings 16 kann der Preßdorn 19 beim zweiten Umformzyklus mit den Preßsegmen­ ten 20 etwas tiefer in den Rohrrohling 16 eintauchen, bevor die Preßsegmente 20 an einer weiteren axialen Verlagerung relativ zu dem Rohrrohling 16 gehindert sind und dann aufgrund der Relativverschiebung mit dem Preß­ dorn 19 eine radiale Aufweitung erfahren.

Nach Durchführen mehrerer aufeinanderfolgender Umformzyk­ len ist das eine Ende des Rohrrohlings 16 soweit aufge­ weitet, daß die in Fig. 2 gezeigte Gehäusehalbschale 11 gebildet ist.

Wie Fig. 6 zeigt, bilden die Preßsegmente 20 keine konti­ nuierliche Mantelfläche, da zwischen ihnen Bewegungsspal­ te freigelassen sind. Um Ungleichmäßigkeiten infolge der Bewegungsspalte zu vermeiden, kann der Rohrrohling 16 zusammen mit dem Pressentisch 14 nach jedem Umformzyklus um einen vorbestimmten Winkel von beispielsweise 20° gedreht werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung einer Gehäusehalbschale (11) für eine Absperrarmatur (10) einer Fluidlei­ tung, insbesondere für einen Kugelhahn, wobei die Gehäusehalbschale (11) einen Rohrabschnitt (11b) und einen daran anschließenden erweiterten Gehäuseab­ schnitt (11a) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusehalbschale (11) aus einem zylindrischen Rohrrohling (16) gebildet wird, der auf Normalisie­ rungstemperatur erwärmt und anschließend zur Bildung des Gehäuseabschnitts (11a) mittels eines in den Rohrrohling (16) eingeführten Preßdorns (19) aufge­ weitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Preßsegmente (20) am Preßdorn (19) auf dessen Außenoberfläche im wesentlichen in Axialrich­ tung verschieblich gelagert sind und daß die Preß­ segmente (20) beim Einfahren des Preßdorns (19) in den Rohrrohling (16) mit dessen Innenwandung in Anlage treten und relativ zu dem Preßdorn (19) verschoben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßsegmente (20) bei der axialen Verschie­ bung relativ zu dem Preßdorn (19) eine radial nach außen gerichtete Verlagerung erfahren.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Preßdorn (19) sich zu seinem vorderen Einführende (19a) hin verjüngt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufweiteprozeß in mehreren aufeinanderfolgenden Umformzyklen erfolgt, wobei bei jedem Umformzyklus der Preßdorn (19) in den Rohrroh­ ling (16) soweit eingeführt wird, bis die Preßseg­ mente (20) eine obere Endstellung erreichen, und anschließend wieder aus dem Rohrrohling (16) zurück­ gezogen wird, wobei die Preßsegmente (20) wieder in die untere Ausgangsstellung zurückkehren.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrrohling (16) nach jedem Umformzyklus um einen vorbestimmten Winkel gedreht wird.

7. Vorrichtung zur Herstellung einer Gehäusehalbschale (11) für eine Absperrarmatur (16) einer Fluidlei­ tung, insbesondere nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer unteren Aufnahme (14, 15), in die ein Rohrrohling (16) einsetzbar ist, und einem in den Rohrrohling (16) einführbaren Preßdorn (19), der sich in Einführrichtung verjüngt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenumfangsflä­ che (19b) des Preßdorns (19) mehrere über den Umfang verteilte Preßsegmente (20) angeordnet sind, die am Preßdorn (19) im wesentlichen axial verschieblich gelagert und beim Einführen in den Rohrrohling (16) mit dessen Innenwandung in Anlage bringbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Preßsegment (20) eine Führungsnut (19c) im Preßdorn (19) zugeordnet ist, in die ein Führungs­ schuh (20a) des jeweiligen Preßsegments (20) ein­ greift.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Preßdorn (19) eine die Verschiebung der Preßsegmente (20) begrenzende Anschlagplatte (18) angeordnet ist.