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ß#eschreibung "Verfahren zum Verformen von rohrförmigen Gegenständen
und Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens." Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zum Verformen rohrförmiger Gegenstände mit mindestens einer Wand, insbesondere
zum Verformen dünner Röhren beliebigen Querschnitts.
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Die Erfindung bezieht sicn ferner auf eine Vorrichtung zum Ausü@en
dieses Verfahrens, die nicht nur wirtschaftlich und einfacii hergestellt werden
kann, sondern aucn besonders gut zu bedienen ist, Das erfindungsgemässe Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, das ein Rohrabschnitt kombinierten radialen und axialen
Drücken
ausgesetzt wird, bis das geforderte Profil unter Zuhilfenahme
von Formwerkzeugen, die von aussen auf das Rohrstück einwirken, erreicht ist.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung erfolgt die Formgebung in zwei Schritten,
einem ersten, als Vorformen bezeichneten Schritt, bei dem Wellungen erzeugt werden,
deren Länge die Form eines Balgs definiert, wobei gleichzeitig die erwähnten, von
aussen wirkenden Formwerkzeuge blockiert werden, und einem zweiten Schritt, bei
dem die eigentliche Formgebung kontinuierlich und fortschreitend erfolgt, wie bereits
erwähnt.
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Die radial wirkenden Kräfte werden nach einem Merkmal der Erfindung
aut hydraulischem Wege vom Inneren des zu verformenin Ronrte*.ls aus nach aussen
zur Wirkung gebracht, während die axial gerichteten Kräfte von einem druckausübenden
Organ herrühren, etwa einem Arbeitszylinder, der mit einem beæglcnen, die zu verformenden
Elemente oder das zu verformende Element tragenden Schlitten zusammenwirkt.
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Mit der Erfindung wird ausserdem eine Vorrichtung zum Herstellen derartiger
Gegenstände angegeben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie zwischen zwei vertikalen
Ständern eines Maschinenrahmens einen in horizontaler Richtung beweglichen Schlitten
aufweist, der einen in einer zu der genannten Richtung
senkrechten
Richtung drehbaren Dorn trägt, daß ein Ständer des Maschinenrahmens eine druckausübende
Einrichtung und der andere Ständer eine hydraulisch wirkende Einrichtung (oder Druckgefäß)
trägt, die/das an eine Quelle für Hydraulikflüssigkeit angeschlossen ist, und daß
der bewegliche Schlitten und die erwähnte hydraulische Einrichtung einander gegenüberliegende
Einstechkammern mit Abdichtungen für die Enden des Rohrs aufweisen, dessen Innenteil
über den Dorn mit dem Druckgefäß in Verbindung steht.
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Ein derartiges Verfahren und eine solche Vorrichtung, deren Einfachheit
noch dargestellt wird, bietet zahlnLche Vorteile.
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Ein wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß es möglich ist, mit
eigenem Auge während der eigentlichen Formgebung die fortschreitende Verformung
zu überwachen, (wodurch im Falle einer Betriebsstörung die Maschine stillgesetzt
werden kann) oder Berichtigungen an dem Verformungsvorgang vorzunehmen.
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nir. weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, daß die Vorrichtung
eine langsame Verformung erlaubt, wobei das Metall gut in die gewünscflte Form übergehen
kann und man während des gesamten Vorgangs den Verlauf des Innendrucks und die Dcilnelligkeit,
mit der die wiegung fortschreitet, beherrschen sQann.
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Es ist festzustellen, daß, nachdem die benutzten werkstoffe zuweilen
sehr teuer sind, die Maschine dank ihrer besonderen Betriebssicherheit sehr erheblich
die Verluste und den Abfall reduziert, die sonst bei schlechter Ausführung mit zu
schnell fortschreitenden Formänderungen auftreten können.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß die erfindungsgemässe Maschine
die Herstellung von Gegenständen mit sehr unterschiedlichen Formen und ganz verschiedenem
Durchmesser erlaubt, wozu ein Satz einzelner geeigneter Werkzeuge, Fretten usw.
erforderlich ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung zu entnehmen, die an 1land von Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert. Die Zeicnnungen stellen dar: Fig. 1 eine schematische Ansicnt
der Maschine von vorn; Fig. 2 bis 7 verschiedene aufeinanderfolgende Phasen bei
der Herstellung eines Balgs; Fig. 8 eine Ausführungsvariante eines Balgs mit Vorkammer.
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Bei der gezeichneten Ausführungsform weist die Maschine einen insgesamt
mit 10 bezeichneten Maschinenrahmen auf mit einem
Sockel 11 und
zwei seitlichen Ansätzen (Ständern) 12, 13, die an den Seiten nach oben gerichtet
sind und einen Hohlraum 14 umschliessen.
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Der Ständer 12 trägt ein Druckgehäuse 15 mit horizontaler Achse, das
über eine Leitung 16 an einen Druckflüssigkeitserzeuger 17 angeschlossen ist, der
mit einem Schieber 18 regulierbar ist. An einer von der Leitung 16 abgehenden Zweigleitung
it ein Druckbegrenzer 19 vorgesehen, der in einen Behälter 20 mündet. Ferner gent
von der Leitung 16 noch eine Zweigleitung mit einem ersten Meßgerät 21 ab, das dazu
dient, die niedrigen Drücke im Druckgefäß während des Vorformen zu messen; schließlich
ist an die Leitung 16 noch ein von dem ersten Meßgerät 21 durch ein Ventil 23 getrenntes
zweites Meßgerät 22 angeschlossen, das zum Messen der hohen Drücke dient, die bei
dem eigentlichen Formgebungsvorgang angewandt werden.
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Auf der entgegengesetzten Seite trägt der vertikale Ständer 13 ein
druckausübendes Organ, z.B. einen Druckzylinder 24 mit Kolbenstange 25 in der gezeichneten
Art, wobei dieser Druckzylinder in der Achse des erwähnten Druckgefässes 15 angeordnet
is t a iach draussen steht der Druckzylinder über eine Leitung 26 und einen Schieber
27 mit einer flydraulikpumpe 28 in Verbindung,
während an die Leitung
26 einerseits mit einer Zweigleitung ein Druckbegrenzer 30, der in einen Behälter
31 mündet, und andererseits ein Meßgerät 32 für die Biegekraft angeschlossen ist;
im vorliegenden Fall ist das Meßgerät ein Manometer, und die Druckausübung erfolgt
mit dem Druckzylinder.
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Natürlich können die Druckkräfte auch auf andere Weise, etwa mit Gewindespindeln,
hervorgebracht werden. Die Kolbenstange 25 des Druckzylinders 24 arbeitet an ihrem
freien Ende mit einem insgesamt mit 35 bezeichneten beweglichen Schlitten zusammen,
während das Endstück des Druckgefässes 15, das sich an der Seite des Hohlraumes
14 befindet, in einem Kopfstück 36 eine Kammer 37 mit Dichtung 38 aufweist, deren
Bedeutung weiter unten erläutert wird. Der erwähnte bewegliche Schlitten besteht
aus einem in Achsenrichtung des Druckzylinders 24 und des Druckgefässes 15 verschiebviren
Wagen 40, der auf oberen bzw. unteren Schienen 41 bzw. 42 läuft, die auf dem Boden
43 des Hohlraums und auf einer oberen Platte 44 befestigt sind, die auf den Rahmen
gesetzt ist.
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Der Wagen besteht aus einem Hauptteil 45, das sich auf Rollenlagern
46, 47 um eine Vertikffachse X-X drehen kann.
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Das Hauptteil besitzt seinerseits eine Kammer 48 mit Abdichtung 49
sowie einen axial verlaufenden, mit Bohrungen 51 versehenen Dorn 50, dessen Bedeutung
noch beschrieben
wird.
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Ferner ist in der Bahn des Druckzylinders 24 ein Mikroschalter 52
vorgesehen, der die Wegzustellung des Kolbens 25 zu regulieren vermag.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung läßt sich folgendermaßen
erklären, wobei davon ausgegangen wird, daß beispielsweise ein balgartiges Verbindungselement,
etwa für Leitungen hergestellt werden soll, die Dehnungen unterworfen sind.
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In einer ersten Arbeitsphase befindet sich der bewegliche Schlitten
35 in einer zurückgesetzten Ausgangslage (wie in Fig. 3 angegeben), wobei der Druckzylinder
24 nicht gespeist wird; in einer zweiten Phase läßt man den Dorn 50 um eine Achse
X-X schwenken, dann führt man auf den Dorn zunächst ein Zwischenstück 53, dann das
zu formende Rohrstück "Tn, bis dieses mit einem Ende auf den Boden der Kammer 48
stößt, wodurch die Abdichtung erfolgt.
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Dann werden um das zu verformende Rohr T aussenliegende Führungen,
etwa Fretten od. dgl., gesetzt.
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Besonders in den Fig. 5 und 6 sind aussenliegende Führungen in Form
von Fretten F vorgesehen, die ihrerseits aus zwei
Halbteilen 55,
56 bestehen, die mit einem vajonettartigen Schnellverschluß an sich bekannter und
daher nicht gezeicnneter Art an dem Käfig 57 angebracht werden können.
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Wenn eine vorgegebene Anzahl aussenliegender Führungen über das Rohr
gesetzt sind, werden sie mit Hilfe von Kämmen 58 oder gleichartigen Organen (siehe
insbesondere Fig. 5) in vorgegebenen gegenseitigen Abständen gehalten.
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Ein aussenliegendes Führungsorgan, wie das oben angegebene, cird den
verschiedenen Arbeitsbedingungen je nach dem ge-.inscilten Bearbeitungsresultat
angepaßt, wobei besonders @@@@sic@t zunehmen ist auf den zu verformenden iJerkstoff,
CàS Au@maß der Verformungen usw.. Ein zweites Zwischenstück 53' wird auf den Dorn
gesetzt, und der derart beschickte Schlitten wird wieder um seine Achse X-X so weit
ges@@@enkt, , der @@@ mit seinen Rohren in die Achse Y-Y des Druck-Kol@e@@ und des
Druckgefässes gelangt.
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Dann wird das freie Ende des Dorns und des oder der zu verformenden
Rohre in die Kammer 37 des Druckgefässes geführt und dort die Abdichtung herbeigeführt.
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Diese letztgenannte Phase läuft ab, indem der Schieber 27 betätigt
wird, der den Kolben 24 speist, den Kolben 25 zuerst in Berührung mit dem beweglichen
Kupplungsstück 35
bringt, woraufhin dieses vorgeschoben wird (Pfeil
f in Fig. 1), bis eine Stellung erreicht wird, die durch den Mikroschalter 52 bestimmt
ist. In diesem Augenblick stößt das zu verformende Rohr bzw. stossen die zu verformenden
Rohre mit ihren Enden einerseits auf den Boden der Kammer 48 des Wagenhauptteils
und andererseits auf den Boden der Kammer 37 des Druckgefässes, wobei die Abdichtung
durch die Dichtungen 38 bzw. 49 erfolgt. Das druckausübende Organ, genauer gesagt,
der Druckzylinder 24, hat seine erste Aufgabe des Anlegens ausgeführt und bleibt
stehen. Nun wird durch den Schieber Druckflüssigkeit in den iionlraum geführt, der
aus dem Druckgefäß 15, dem Hohldorn 50 und dem zu verformenden Rohr "T" besteht,
bis ein vorbestimmter Vorformdruck erreicht ist, der auf dem ersten Meßgerät 21
abgelesen wird.
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Dieses Vorformen dient dazu, an dem oder den Rohren eine Ausweitung
einzuleiten, die zwischen den Fretten F Wellungen "O" hervorruft, wodurch die Fretten
fest an dem zu verformenden Rohr gehalten werden, sodaß sie sich auf dem Rohr in
axitäler Richtung nicht mehr verschieben lassen.
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In diesem Augenblick werden die Abstandshalterkämme 58 oder ännlichen
Zwischenstücke herausgenommen.
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Der Mikroschalter 52 wird ausser Betrieb gesetzt, und das
Meßgerät
21 wird durch Betätigen des Ventils 23 abgeschaltet; das zum Messen der bei der
Verformung auftretenden Drücke bestimmte Meßgerät 22 tritt nun in Tätigkeit. Von
diesem Augenblick an kann die Maschine nach Sicnt von dem Arbeiter gesteuert werden,
vor dessen Auge sich alle fortlaufend aufeinanderfolgenden Phasen der Rohrverformung
abspielen.
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Durch gleichzeitige oder nacheinander vorgenommene Betätigungen der
Schieber 18 und 27 kann der Arbeiter in Ruhe den Flüssigkeitsdruck in dem genannten
Hohlraum erhöhen oder erniedrigen oder auch die zum Biegen führende Druckkraft erhöhen
oder erniedrigen, wobei natürlich die fraglichen Druck- und Biegekräfte nicht über
eine Schwelle hinaus anwachsen können, die durch die Druckbegrenzer 19 bzw. 30 eingestellt
sind, die der Druckgefäßleitung bzw. der Druckzylinderleitung zugeordnet sind.
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Da das Rohr während seiner Verformung gut sichtbar ist, können die
zusammenwirkenden Kräfte des Flüssigkeitsdrucks in dem Hohlraum und des von dem
Druckzylinder ausgeübten Axialdrucks nach Bedarf geregelt werden, wodurch die Verformungen
unter ausgezeichneten Arbeitsbedingungen vonstatten gehen können.
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Fig. 6 zeigt eine Zwischenphase nach der Abnahme der Kämme; man erkennt,
daß die Wellungen O' bereits deutlicher ausgeprägt
sind als nach
der vorhergehenden Abbildung.
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Bei dem in Fig. 7 gezeigten Zustand ist die Verformung des Rohres
bzw. der Rohre beendet, weil nämlich keinerlei Spiel mehr zwischen den verschiedenen
Zwischenraumelementen, Fretten, Wagenhauptteil und dem entsprechenden Teil des Druckgefässes
besteht. Es ist leicht einzusehen, daß die Wellungen O" eine Tiefe und einen gegenseitigen
Abstand haben, der von den aussenliegenden Führungen bestimmt ist.
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Um den verformten Gegenstand, der an seinen Enden Verbindungsringe
V und V1 besitzt, herauszunehmen, bringt man das Druckgefäß 15 mit der Aussenlft
in Verbindung; die Kolbenstange 25 des Druckzylinders 24 wird in ihre Ruhelage zurückgeführt,
d.h. nach rechts, wie es der Pfeil f2 angibt; die Gruppe ausWagen, Rohr und äusserer
Führung wird nach hinten bewegt, um sie von dem Druckgefäß abzuheben und dem Tragdorn
die Drehung um die Achse X-X zu ermöglichen.
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In diesem Stadium kann die gesamte Teilgruppe aus Rohr, Frette, Zwischenstück
zur Demontage aus der Maschine genommen werden, oder man kann auch die Elemente
einzeln herausnehmen, indem man Zwischenstücke 53', Käfig 57 und Fretten 55, 56
herausnimmt, worauf der fertige Gegenstand
ebenfalls abgezogen
werden kann. Es ist zu beachten, daß, wie in Fig. 8, die in grossen Zügen der Fig.
7 entspricht, zu sehen, ein Zwischenstück 60 vorgesehen werden kann, das eine Ausnehmung
61 mit einem kegelstumpfförmigen boden 62 aufweist, wodurch eine Kammer 63 gebildet
wird, die sich in einem Verbindungsring 64 fortsetzt.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebene und gezeichnete
Ausführungsform, die im Gegenteil Abänderungen erfahren kann, ohne damit den Erfindungsbereich
zu verlassen, und auf diese Weise lassen sich mit der angegebenen Vorrichtung leicht
alle Arten von Verformungen ronrförmiger Elemente vornehmen; zum beispiel lassen
sich Oliven in einem Rohrstrang herstellen oder kreisförmige Aufnahmen für Dichtungsringe
in einem Rohrstück und dgl.
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mehr. In einer anderen Anwendungsform lassen sich erfindu.gsgemäß
Rippen an Rohrteilen anbringen, etwa um Wärmeaustauscherelemente nerzustellen.
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Patentansprüche: