DE2436245A1

DE2436245A1 - Rohraufweitvorrichtung mit steuerautomatik

Info

Publication number: DE2436245A1
Application number: DE2436245A
Authority: DE
Inventors: Paul Warren Martin
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1973-07-25
Filing date: 1974-07-25
Publication date: 1975-02-13
Also published as: GB1459541A; JPS5342303B2; JPS5044161A; CA1019932A; US3854314A; NL7409975A; ES428635A1

Description

Meissner & Meissner

PATE NTANWALTS BÜRO

BERLIN — MÜNCHEN

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. W. MEISSNER (BLN) DIPL-ING. P. E. MEISSNER (MCHN) DIPL-ING. H.-J. PRESTING (BLN)

1 BERLIN 33, HERBERTSTR. 22

Ihr Zeichen Ihr Schreiben vom Unser Zeichen Berlin, den 25»Juli

LW/st-Mü-10

AT(S) 72-6-Fall No. 252

Dresser Industries, Inc.

Republic National Bank Bldg., Dallas, Texas 75221/USA

Rohraufweitvorrichtung mit Steuerautomatik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufweiten von Rohren zur festen Anordnung der Rohre in rohrförmigen Ausnehmungen von Platten od. dgl.

Rohraufweitvorrichtungen sind bei Herstellern von Wärmetauschern od. dgl. zur Anordnung von Rohrenden an Kopfplatten weithin bekannt und überall im Handel erhältlich. Derartige Rohraufweitvorrichtungen des Typs mit Dornstange und Walzen weisen einen rohrförmigen Käfig auf, der an seinem Umfang mit Schlitzen versehen ist, in denen Rollen (Walzen) mit jeweils zur Käfigachse um einen kleinen Winkel geneigter

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Rotationsachse angeordnet sind. Ein drehbarer konischer Dorn erstreckt sich innerhalb des Käfigs in axialer Richtung und steht mit den Rollen derart in Berührung, daß er letztere in Drehung versetzen kann, wodurch sie nach außen gegen die Rohrwand drücken und dabei die Rohrwand gegen die Kopfplatte walzen oder expandieren.

Für bestimmte Anwendungsbereiche, wie bei atomaren Dampferzeugern, Hochdruckwassererhitzern u. dgl. ist das Rohr oder das Kopfstück häufig querschnittlich sehr dick ausgebildet, wodurch es der Neigung, sich unter Druck zu verbiegen, widersteht. Um für diese Zwecke die geeignete Verbindung von Rohr und Kopfplatte zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Rohr entlang der ganzen axialen Tiefe der Bohrung in der Kopfplatte durch Rollen aufzuweiten. Wegen der großen zu deformierenden Metallmenge wird die Tieflochwalzung gewöhnlich in aufeinanderfolgenden Schritten entlang des Rohres ausgeführt. Zur Anordnung des Expanders für jeden Schritt oder Abschnitt, des Rohres kann eine Druck- oder Haltemanschette mit dem Rohrende oder der Fläche des Kopfteils zusammenwirken, um ein Vorrücken des Expanders in das Innere des Rohres während des Walzvorganges zu vermeiden. Nach Beendigung jedes Walzvorganges wird die Haltemanschette manuell weiter von den Rollen entfernt, um den nächsten anschließenden Rohrabschnitt zu expandieren. Hierdurch ist eine vernünftige Gleichförmigkeit beim Walzen entlang der mit der Kopfplatte verbundenen Rohrlänge erzielbar.

Es kann ohne weiteres gesagt werden, daß das obige Verfahren ein hohes Maß an manueller Fertigkeit voraussetzt, um die Haltemanschette nach jedem Rollzyklus wieder neu anzusetzen. Gleichzeitig erweist sich die Langweiligkeit und Monotonie des Verfahrens häufig als Ursache dafür, daß einer der erforderlichen Handgriffe auf Kosten der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der angestrebten Rohrverbindung mißlingt. Trotz Kenntnis der vorstehend erwähnten Mängel ist das

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Problem bisher nicht gelöst, wie das schrittweise Verfahren für einen gesteuerten Verfahrensablauf über die ganze aufzuweitende Länge des Rohres automatisiert werden könnte.

Die Erfindung betrifft Rohrexpander, insbesondere ,eine Vorrichtung mit einer automatischen Schritt-Walzsteuerung zum Tieflochwalzen eines Rohres in einer Kopfplatte. Dies wird mittels einer Vorrichtung erreicht, welche einen pneumatischen Steuerkreis aufweist, der nach Abschluß jeweils eines Roll- bzw. Walzzyklus die Haltemanschette automatisch wieder in die geeignete Stellung bringt, um danach den nächsten Rollzyklus durchzuführen.

Eine Haltemanschette in Form einer Druckvorrichtung wird am Expanderkäfig gelagert und steht mit einer längsverlaufenden Traverse in Wirkverbindung. Eine Sperrvorrichtung ist in Längsrichtung über der Traverse bewegbar. Sie steht, zusammen mit einem pneumatischen Schrittzylinder, gleichzeitig damit in gesteuerter Wirkverbindung, um die Traverse und die Haltemanschette nach jedem Rollzyklus immer mehr nach hinten zu verschieben. Das Maß der Verschiebung entspricht dem nächsten, zu walzenden Rohrabschnitt. Auf diese Weise ist die Schritt-Zuverlässigkeit sowohl gewährleistet als auch wesentlich vereinfacht zur Erzielung einer hohen Qualität bei Vereinigung von Rohr und Kopfplatte, ohne daß dabei die eingangs geschilderten Nachteile auftreten.

Es ist Ziel und Zweck der Erfindung, einen Rohrexpander mit automatisch gesteuerter Schrittfolge zum Tieflochrollen eines Rohres in einer Kopfplatte zu schaffen, der eine einwandfreie Verbindung zwischen Rohr und Kopfplatte über die ganze Länge gewährleistet. Die vorerwähnten Ziele sollen mit Hilfe eines automatischen Steuerkreises und mit Hilfe einer absolut zuverlässigen und dabei dennoch relativ wirtschaftlichen Bauweise erreicht werden.

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Die Lösung der dieser Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ergibt sich aus den beigefügten Ansprüchen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie aus beigefügter Zeichnung.

Hierbei zeigen?

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen betriebsbereiten Expander

gemäß der Erfindung mit einer Spindel; Fig. 2 eine Seitenansicht des betriebsbereiten Expanders

gemäß der Erfindung mit einer Spindel; Fig. 3 eine Draufsicht auf den betriebsbereiten Expander

gemäß der Erfindung mit zwei Spindeln; Fig. 4 eine Seitenansicht des betriebsbereiten Expanders gemäß der Erfindung mit zwei Spindeln;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Haltemanschetten-Druckvorrichtung des Einspindel-Expanders, in vergrößerter

Darstellung;
Fig. 6 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 5_tin vergrößerter Darstellung;

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Haltemanschetten-Druckvorrichtung des Mehrspindelexpanders, in vergrößerter

Darstellung;
Fig. 8 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Expander

nach Linie 8 - 8 in Fig. 7;
Fig. 9 einen Schnitt durch eine besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig.10 eine Teilansicht des in Fig. 9 .gezeigten Teils das die zusammenwirkenden Konstruktionsteile

während der Verschiebung der Haltemanschette

darstellt;
Fig.11 einen Teilschnitt durch die Sperrvorrichtung hiervon

und
Fig.12 und 13 Flußdiagramme der pneumatischen Steuerungen für die Ein- bzw. Mehrspindelvorrichtungen.

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In den Fig. 1 bis 4 ist sowohl eine Einzel- als auch Doppelspindelexpandereinheit mit Kraftvorschub 10 bzw. 11 dargestellt. Hierbei handelt es sich um erfindungsgemäß abgewandelte, allgemein im Handel erhältliche Vorrichtungen. Jede Spindeleinheit ist in einem die verschiedenen Betriebseinrichtungen aufnehmenden äußeren Gehäuse 13 angeordnet. Diesen Einrichtungen wird aus einer geeigneten Quelle über eine Speiseleitung 15 Druckluft zugeführt. Die verbrauchte Luft wird über eine Auslaßleitung 16 abgeleitet. Handgriffe 18 und 19 an der Rückseite bzw. Seite des Gehäuses 13 versetzen den Bedienungsmann in die Lage, das Werkzeug zu manipulieren, während ein Augenhaken 20 zum Einhängen in eine geeignete Schwingvorrichtung für eine schwingende Aufhängung des Werkzeugs in Betriebsstellung dient. Bei der Doppelexpandereinheit 11 erstreckt sich in Querrichtung ein Paar Befestigungsschrauben 22 und 23, die eine Verstellung der Spanne zwischen den beiden Einheiten ermöglichen, welche gegenüber dem vorgegebenen Rohrabstand präzise einzuhalten ist. Vor jeder Einheit ist ein Rahmen 25 vorgesehen, an dessen Unterseite eine das freischwebende Expanderende des Werkzeugs stützende Basis 26 befestigt ist.

Nach vorne durch die Basis 26 ragend ist ein Expanderkäfig 27 vorgesehen, auf dessen Darstellung in den Fig. 5 bis und 9 besonders hingewiesen wird. Der Käfig 27 weist eine langgestreckte, rohrförmige Gestalt auf und ist mit mehreren halbrunden Ausnehmungen 28 versehen, die an ihm entlang seiner Längsachse periodisch angeordnet sind. Eine Haltemanschetten-Druckvorrichtung (stop collar thrust assembly) 29 ist am Käfig 27 gelagert. Durch den Käfig 27 erstreckt ich im Inneren ein kegelig ausgebildeter Dorn 30, der durch einen (hier nicht dargestellten) Druckluftmotor angetrieben werden kann. Am vorderen Expanderende des Käfigs 27 sind zumindest drei zylinderförmige Rollen 33 am Außenumfang

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des Käfigs 27 verteilt angeordnet, wobei deren Achsen zur Achse des Käfigs 27 schräg verlaufend angeordnet sind. Die Rollen 33 sind derart aa Dorn 30 gelagert, daß sie von diesem in bekannter Weise in Drehung versetzt werden, um ein Rohr 31 radial nach außen gegen eine Kopfplatte 32 zu expandieren. Ebenso am Rahmen 25 sind ein Schrittzylinder 35 und eine Sperrvorrichtung 36 angebracht, die nachfolgend beschrieben werden und durch die sich eine schrittweise bewegbare, mit ihrem äußeren Ende an der Haltemanschette-Druckvorrichtung 29 befestigte Traverse 38 erstreckt. Die schrittweise bewegbare Traverse 38 weist in Längsrichtung zylindrischen Querschnitt auf und ist in Längsrichtung an ihrem Umfang in bestimmten Abständen mit Ausnehmungen 39 versehen, wobei die Abstände so groß gewählt sind, daß sie den schrittweise vorgenommenen Verschiebungen des Anschlages entsprechen.

Die Haltemanschetten-Druckvorrichtung 29, die in Fig. 9 am vollständigsten dargestellt ist, umfaßt mehrere axial hintereinander angeordnete Komponenten, die um den Außenumfang des Käfigs 27 herum angeordnet sind. An der Frontseite der Vorrichtung ist eine Starthülse (start collar) 40 vorgesehen, die eine an der Fläche der rohrförmigen Kopfplatte 32 zur Anlage gelangende Frontfläche 42 aufweist. Die Starthülse 40 weist ferner einen mit größerem Durchmesser versehenen, ein Startventil 108 steuernden hinteren Flansch 41 auf. Von der Frontfläche 42 aus gesehen, ist die Starthülse 40 mit einer inneren, nach hinten gerichteten Bohrung 44 versehen, um einen sich an das Ende des Rohres 31 anlegenden radialen Flansch 45 zu bilden. Unmittelbar hinter dem Flansch 45 ist die Starthülse 40 zur Aufnahme einer verstellbaren Büchse (sleeve) 49 mit einer Gegenbohrung 46 versehen. Eine Justierschraube 48 stellt über einen Schlitz 47 die Verbindung zur an ihrem Außenumfang mit einem Gewinde 56 versehenen

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Büchse 49 her. Die Büchse ist in einem Innengewinde 59 des Druckringes 60 verstellbar angeordnet. Eine Feststellschraube (Madenschraube) 61 sichert die Stellung zwischen Büchse 49 und Ring 60. Die Büchse 49 weist an ihrem nach innen gerichteten Ende einen radial nach innen stehenden Flansch 52 auf, an dem sich·das eine Ende einer Spiralfeder 53 abstützt, während deren anderes Ende gegen den Endflansch einer Nylonbüchse .55 drückt. Die Nylonbüchse 55 umgibt den Käfig 27, wobei sie sich in das Innere des Rohres 31 erstreckt, um ein Schleifen des Käfigs an der Rohrfläche während der Expansion zu verhindern, was ansonsten durchaus der Fall sein könnte.

Der Ring 60_; weist ein Axialdrucklager 64 auf, das durch eine Mutter (nut) 65 gesichert ist, die wiederum durch einen in einer Ringnut 67 angeordneten Sprengring (Seegerring) 66 in Gebrauchslage gehalten wird. Der Druckring 60 ist mit Hilfe von Schrauben 68 an einem hierzu quer verlaufenden Druckarm 69 befestigt. Unmittelbar hinter dem Druckring 60 ist ein relativ verschiebbarer Auslösering 71 angeordnet. Der Auslösering 71 weist an seinem vorderen Ende eine Gegenbohrung 72 auf, die um die Mutter 65 herum einen gewollten Abstand aufweist. An seinem rückwärtigen Ende ist eine Gegenbohrung 73 vorgesehen,/der eine mittels eines Sprengringes 77 gesicherte Schraubenfeder 76 angeordnet ist. Zwischen den Gegenbohrungen 72, 73 weist der Auslösering 71 einen radial nach innen gerichteten Flansch 78 auf, der mit mehreren, in am Umfang der Mutter 65 verteilt angeordneten Bohrungen 81 lose gelagerten Kugeln 79 operativ zusammenwirkt. Die Kugeln 79 können sich radial zwischen der Käfigausnehmung 28 und der Gegenbohrung 72 bewegen zur Kupplung bzw. zur Entkupplung des Käfigs und der Druckvorrichtung in Längsrichtung. Der gekuppelte Zustand zwischen diesen Komponenten ist in Fig. 9 dargestellt, während die Teile in

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ungekuppelter Stellung in Fig. 10 gezeigt sind.

Zur Entkupplung der Komponenten endigt der Auslösering 71 an seiner rückwärtigen Fläche in einem radial nach außen stehenden, durch einen sich in Querrichtung erstreckenden Auslösearm 83 betätigbaren Flansch 80. Das mit Gewinde versehene äußere Ende der Traversen 38, die eine im parallel verlaufenden Druckarm 69 angeordnete Öffnung 84 gleitbar durchsetzen, ist - diesen durchsetzend - am Auslösearm 83 befestigt. Bei den Einzelspindeleinheiten ist eine Führungstraverse 88 mit dem Auslösearm 83 verbunden, und zwar in ähnlicher Weise wie die bewegbare Traverse 38, um die Längsund Rotationskräfte aufzunehmen und zu absorbieren. Eine Verstellschraube 85 ermöglicht die Einstellung eines geeigneten Abstandes zwischen den Armen 69, 83, um die Stellung der Traverse 38 bei Betätigung der Sperrvorrichtung 36 aufrechtzuerhalten.

Für das Zurückziehen der Vorrichtung nach Beendigung des Rollens jeweils eines zusätzlichen Rohrsegmentes ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die einen Schrittzylinder 35 umfaßt, der gleichzeitig mit der Sperrvorrichtung 36 in Wirkverbindung steht. Der Schrittzylinder 35 ist im Handel erhältlich, und zwar handelt es sich um den doppelt wirkenden pneumatischen Zylinder des Typs "Clippard model 75D-1". Die Sperrvorrichtung, wie sie in Fig. 11 besonders deutlich dargestellt ist, weist im wesentlichen einen länglichen Körper 92 mit einer in Längsrichtung verlaufenden zentralen Bohrung 93 auf, die einen doppelt wirkenden, verschiebbaren Kolben 94 enthält. Eine den Körper 92 quer durchsetzende Bohrung 95 dient zur Aufnahme der sich durch sie hindurch erstreckenden Traverse 38. Der Kolben 94 ist an jedem Ende zur Lagerung einer dazwischen liegenden O-Ringdichtung 97 geflanscht und nimmt gleichfalls die Traverse 38 auf, und zwar durch eine mittige, ovalähnliche Öffnung 98, die gefluchtet und im wesentlichen überdeckt

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ist von der Öffnung 95 des Körpers 92. An der Unterseite der Kolbenöffnung 98 ist eine einwärts ausgebildete, radiale Zunge 99 vorgesehen, welche mit der Ausnehmung 39 der Traverse 38 in bestimmter Schaltfolge zusammenwirkt, um die Traverse zu verriegeln oder zu entriegeln. Pneumatische Armaturen (fittings) 100 und 101 stehen zur Steuerung seiner Arbeitsbewegungen mit den entgegengesetzten Enden des Kolbens 94 in Verbindung.

Die Funktion der Einzelspindeleinheit wird nun an Hand des Flußdiagramms der in Fig. 12 dargestellten pneumatischen Steuerkomponenten beschrieben. Bei Stellung des Hauptventils 103 in der geöffneten Stellung wird dem Rohr-Walzmotor 104 und über diesen Motor zu einer Kammer eines zwei Kammern aufweisenden Sammelbehälters 105 Druckluft zugeführt. Vom Sammelbehälter 105 wird Luft zum Startventil 108, zum Vierwegventil 109 (der vierte Auslaß ist zugestopft) und zum Nothaltventil 110 geleitet. Gleichzeitig wird das Vierwegventil 112 druckbeaufschlagt, um dem linken Ende des ZjLinders 111 und der die Schließung des Ventils 114 bewirkenden Auslöseeinrichtung (pilot) 113 Druckluft zuzuleiten. Ein Sperrstift 119 an der Antriebsstange des Zylinders 111 bewegt das Ventil 124 in geöffnete Stellung. Gleichzeitig wird das Steuerventil 116 beaufschlagt, um Druckluft zum linken Ende des Schrittzylinders 35 zu leiten, um diesen in zurückgezogener Stellung zu halten, über ein Vierwegventil 118 wird die Sperrvorrichtung 36 beaufschlagt, um den Kolben 94 nach oben zu schieben, damit die Zunge 99 mit der Ausnehmung 39 der Traverse 38 zusammenwirkt, um die Traverse 38 in Sperrstellung zu halten. Bei Drücken des Knopfes 122 liefert das Vierwegventil 118 zeitweise Druckluft von der Verriegelungsarmatur 101 zur Verriegelungsarmatur 100. Dadurch wird die Traverse 38 aus ihrer verriegelten Stellung entriegelt, so daß die Vorrichtung 29 am Expanderende betriebsbereit ist, um für das. erste Segment des Rohres mit dem Rollvorgang zu beginnen.

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Zum Ingangbringen des Rollzyklus wird das Expanderende in das Rohrende 31 eingebracht, bis die Starthülse 40 entweder das Rohrende 31 oder die Kopfplatte 32 berührt, die die Hülse 40 nach hinten über die Büchse 49 schieben, und zwar so weit, daß der Flansch 41 das Startventil 108 betätigt (sh. auch Fig. 6 u. 9). Mit dem Startventil 108 in geöffneter Stellung wird Luft über die Ventile 123 und 124 und über das Wechselventil 125 zur Auslöseeinrichtung 126 geleitet. Dies baut einen Selbsthaltekreis (self-holding circuit) auf, bis der Motor 104 voll in Betrieb ist, über Wechselventil 130 und Druck-Regulator 131 zur Leitung reduzierter Druckluft zum Ventil 132, zur Auslöseeinrichtung 133 und zur Betätigung des Vierwegventils 112. Nach Betätigung des letzteren wird Luft zum Flußkontrollventil 134 geleitet, welches gleichzeitig Luft zum rechten Ende des Zylinders 111 und über das Flußkontrollventil 135 zum rechten Ende des Schrittzylinders 35 leitet. Gleichzeitig wird Luft über ein Wechselventil 138 zur Sperrvorrichtung geleitet und bewegt letzteres in unverriegelte Stellung, wodurch der gespeiste Schrittzylinder 35 In die Lage versetzt wird, die Sperrvorrichtung wieder nach links zu verschieben, äquivalent zu einem Schritt an der Traverse 38 um Linie 137 herum (Fig. 5 und 6).

Während sich das letztere ereignet, wird die Auslöseeinrichtung 139 gespeist, um das vorher manuell bediente Vierwegventil zu betätigen. Durch das Ventil 118 kann Luft vom linken Ende des Zylinders 111 zur Atmosphäre und von der Auslöseeinrichtung 113 zum offnen Ventil 114 fließen, während die Sperrvorrichtung 36 und das linke Ende des Schrittzylinders 35 entlüftet werden. Am rechten Ende des Zylinders 111 eintretende Luft indiziert einen Schub auf ein Schaltorgan des Motors 104, der .hierdurch in Vorwärtsrichtung zu laufen beginnt. Bei laufendem Motor wird seine rechte Luftleitung über den Behälter 105 und Ventil 114, über Wechselventil und Druckregulator 131 unter Druck gesetzt. Reduzierter Druck

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aus dem Regulator 131 wird über Ventil 132 zur Auslöseein«· richtung 133 geleitet und hält das Ventil 112 in operativer Stellung, während das Druckregulierventil 140 über das Wechselventil 141 und Auslöseeinrichtung 142 das Ventil 145 betätigt. Die Rückkehr des Ventils 145 in seine normale Stellung bewirkt ein Abfließen der Druckluft aus Auslöseeinrichtung 126 usw., wobei der vorher hergestellte Selbsthaltekreis beseitigt wird. Die Druckluft hält das Ventil in Tätigkeit, bis Motor 104 den Rollvorgang beendet hat, wonach der Motor durch eine (nicht dargestellte) Drehmomentenkontrolleinrichtung abgeschaltet wird.

Bei Auftreten eines genau vorher bestimmten, von der Drehmomentenkontrolleinrichtung festgestellten Drehmomentes wird die Drehung des Motors in Vorwärtsrichtung unterbrochen, so daß der Druck am rechten Ende des Motors 104 bis nahe Null abfallen kann. Dadurch können die Auslöseeinrichtungen 133 und 142, zusammen mit ihren entsprechenden Ventilen 112 und 145, ihre normalen Stellungen einnehmen. Das Ventil 112 kann dann Luft aus dem rechten Ende des Schrittzylinders 35 und über verschiedene dazwischenliegende Komponenten aus der Armatur 100 der Sperrvorrichtung 36 ablassen. Zu gleicher Zeit wird Luft zur Auslöseeinrichtung 113 geleitet, um das Ventil 114 zu schließen, sowie zum linken Ende des Zylinders 111, um am Motor-Steuerhebel zu ziehen und den Motor zur Zurückziehung des Domes 30 in umgekehrter Richtung laufen zu lassen. In gleicher Weise sind zu dieser Zeit das Ventil 118 und die Sperrarmatur 101 beaufschlagt, um die Sperrzunge 99 an der Traverse 38 in Sperrstellung zu bringen, während über das Flußventil 116 das linke Ende des Schrittzylinders 35 druckbeaufschlagt ist. Die Wirkung des letzteren besteht darin, die Traverse 38 nach hinten zu ziehen und dabei den Arm 83 gegen den Auslösering 71 zu schieben, um dessen Auslösung durch Entkuppeln vom Käfig 27 zu erreichen und es der Druckvorrichtung 29 zu ermöglichen, sich um eine

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dem jeweiligen Abstand der Ausnehmungen 28 entsprechende Strecke zurückzubewegen.

Das Vorstehende setzt sich wiederholt fort, bis der letzte Walz schritt abgeschlossen ist, wobei das Ventil 123 wirksam ist durch einen sich quer von der Traverse 38 hinter dem Ringflansch 83 erstreckenden Stift 121. Dieser verhindert dabei den Start zusätzlicher Walzzyklen so lange, bis die Vorrichtung 29 sich zum Beginn eines weiteren Walzvorganges für ein nachfolgendes Rohr wieder nach vorne bewegt hat. In einem Notfall kann, nachdem ein Knopf am Ventil 110 manuell gedrückt worden ist, Luft die Auslöseeinrichtung 146 speisen, wobei die Auslöseeinrichtungen 146 und 142 ihre entsprechenden Ventile schließen. Dies wiederum läßt Luft aus der Auslöseeinrichtung 133 ab, wodurch Ventil 112 wiederum in seine normale Stellung und mit Ventil 145 in geschlossene Stellung zurückkehren kann. Der Selbsthaltekreis wird unterbrochen, wenn er nicht, wie oben, schon unterbrochen ist. Das Ventil 114 verhindert falsche Starts des Druckluftmotors 104.

Nun wird die Funktion der Doppeleinheit an Hand der Fig. 13 genauer beschrieben. Wenn die Hauptventile 205 und 206, die "ON" (geöffnete) Stellung einnehmen, wird Luft zu jedem der Walzmotoren 207 bzw. 208 geleitet. Luft von den Motoren wird über das Wechselventil 210 zu einer Sammelkammer 211 und von dort wiederum zur Speisesammelleitung 212 geleitet. Diese speist das Startventil 108 und das Vierwegventil 213, während zur gleichen Zeit Luft geleitet wird zum Nothaltschalter 216, zum Vierwegventil 217, zur Sammelleitung 218, um jeweils das linke Ende der Druckluftzylinder 223 und 224 und die Auslöseeinrichtungen 219 und 220 zu speisen. Die Auslöseeinrichtung 220 schließt das Ventil 228. Durch die Auslöseeinrichtung 219 wird Luft durchgelassen über ein Vierwegventil 225 und ein Flußkontrollventil 226 zum rechten Ende des Schrittzylinders 35.. Luft wird ebenso durchgelassen

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über ein Vierwegventil 227 zur Sperrseite der Sperrvorrichtung 36, es sei denn, das Ventil 227 ist bereits manuell betätigt worden. Das Niederdrücken des manuellen Druckknopfes am Ventil 227 läßt zur Lösung der Sperrvorrichtung 36 Druckluft durch, wobei die Haitedruckvorrichtung (stop thrust assembly) zum Expander hin bewegt werden kann zur Vorbereitung des ersten Walzschrittes in einem Paar parallel angeordneter Rohre 31. Stifte 229 und 230 an den Betätigungsstangen der Zylinder 223 und 224 bewirken die Verstellung der Ventile 231 und 232 in geöffnete Stellung.

Das Einbringen der Expander in das Innere der Rohrenden, wie zuvor, und das Vorwärtsschieben an der Einheit löst das Startventil 108 aus. Dieses dient der Einspeisung von Luft über die Ventile 231, 232 und 233 und Wechselventil 234 zur Auslöseeinrichtung 235 zur Betätigung des Vierwegventils 213. Bei Erregung des letzteren wird Luft durch das Ventil 240 und durch das Wechselventil 234 zurück zur Auslöseeinrichtung 235 durchgelassen, wobei ein Selbsthaltekreis gebildet wird. Dadurch kann der Motor voll in Aktion treten. Dabei kann Luft über das Wechselventil 241 zu einem Druckregulator 242 und über ein Ventil 243 zur Auslöseeinrichtung 244 fließen. Bei druckbeaufschlagter Auslöseeinrichtung 244 liefert das Vierwegventil 217 Luft zur Auslöseeinrichtung 248 und zu den Flußkontrollventilen 249 und 250, die Knebelventile (toggle valves) 251 bzw. 252 speisen. Diese wiederum speisen das rechte Ende der Druckluftzylinder 223 und 224, während das Ventil 217 tatsächlich die Auslöseeinrichtungen 219 und 220 und das entgegengesetzte Ende der Zylinder 223 und 224 über die Leitung 218 entlüftet. Die druckbeaufschlagte Auslöseeinrichtung 248 betätigt das Ventil 225 und läßt Luft über ein Wechselventil 256 fließen, um die Sperrvorrichtung 36 in eine unverriegelte Stellung zu bewegen, während gleichfalls Luft über das Kontrollventil 257 zur Auslöseeinrichtung 258, die das Vierwegventil 227 betätigt,

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sowie zum linken Ende des Schrittzylinders 35 fließt. Wie zuvor kann der hierdurch druckbeaufschlagte Schrittzylinder

35 die Sperrvorrichtung 36 über die Traverse 38 über die Linie 137 wieder nach links verschieben. Zu gleicher Zeit wird über das Ventil 225 Luft aus dem Kontrollventil 226 und dem rechten Ende des Schrittzylinders 35 und über das Vierwegventil 227 aus der Sperrseite der Sperrvorrichtung

36 in die Atmosphäre ausgelassen. Mit der Druckbeaufschlagung des rechten Endes der Druckluftzylinder 223 und 224 werden die Kontrollhebel der Druckluftmotoren 207 bzw. 208 bewegt, wodurch die Motoren in Vorwärtsrichtung zu laufen beginnen.

Solange die Motoren in Vorwärtsrichtung arbeiten, werden die Luftleitungen/ihren rechten Enden unter Druck gesetzt und beliefern das Wechselventil 259, den Sammelbehälter 211, die Ventile 228 und 241, das Regulierventil 242 und das Ventil 243 zur Auslöseeinrichtung 244. Letztere verstellt das Vierwegventil 217 in Arbeitsstellung, während die Auslöseeinrichtung 263 druckbeaufschlagt ist über Flußkon« trollventil 264 und Wechselventil 265, um das Ventil 240 zu schließen. Die Auslöseeinrichtung 235 wird dann entlüftet, wobei der Selbsthaltekreis, wie vorstehend beschrieben, beseitigt wird. Diese Beziehung zwischen den aktiven Komponenten dauert an, bis das festgesetzte Drehmoment erreicht ist, bei dem die Motoren durch die (nicht dargestellte) Drehmomentenkontrolle abgestellt werden.

Wenn die Motoren gestoppt sind, nähert sich die Druckluft an ihren rechten Enden dem Null-Bereich und gestattet es den Auslöseeinrichtungen 244 und 263 und den entsprechenden, mit ihnen zusammenwirkenden Ventilen 217 und 240, ihre Normaletellung einzunehmen. Wenn die Betriebsstellung des Ventils 217 hergestellt ist, wird es jeweils das rechte Ende der Zylinder 223 bzw. 224 und die Auslöseeinrichtung 248 über die dazwischenliegenden Knebel- und Kontrollventile 249 bis 252 entlüften. In gleicher Weise erfolgt eine

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Zufuhr von Druckluft durch die Leitung 218 zu den Auslöseeinrichtungen 219 und 220 air Erregung der linken Seite der Druckluftzylinder 223 und 224, um die Motoren 207 und in entgegengesetzter Richtung laufen zu lassen. Die Auslöseeinrichtung 220 bringt das Ventil 228 zum Schließen, während die Auslöseeinrichtung 219 das Ventil 225 in eine Entlüftungsstellung bringt über das Kontrollventil 257 vom linken Ende des Schrittzylinders 35 und über Auslöseeinrichtung 258 und Wechselventil 256 von der entriegelten Seite der Sperrvorrichtung 36. Gleichzeitig mit der Überführung liefert Ventil 225 Druckluft über das Ventil 22? zur Sperrseite der Sperrvorrichtung 36, während über Ventil 226 Luft zur rechten Seite des Schrittzylinders 35 strömt. Die Wirkung des letzteren beruht darin, die Traverse 38 nach rückwärts zu ziehen, um den Arm 83 gegen den Auslösering 71 zu bewegen, um ein Auslösen oder Entkuppeln desselben zu erreichen und es der Vorrichtung 29 zu ermöglichen, um einen Schritt am Expanderkäfig zurückbewegt zu werden, wie oben beschrieben.

Das Vorstehende setzt sich wiederholt fort, bis zur Beendigung des letzten Walzschrittes, wobei das Ventil 233 durch den Stift 121 betätigt wird und dabei so lange einen Start von zusätzlichen Walzzyklen verhindert, bis die Druckvorrichtungen wieder in Vorwärtsrichtung ausgerichtet sind. Die Ventile 231 und 232 werden jeweils von einem der Motoren 207 oder 208 betätigt, wenn die Motoren ihre Ausgangsstellung einnehmen und dabei ebenso ein Starten des Walzzyklus solange verhindern, bis der vorhergehende Zyklus beendet worden ist. Die Einheit ist dann betriebsbereit, den vollständigen Zyklus für ein anderes Rohr zu wiederholen.

Das Ventil 216 funktioniert als ein Nothaltstop, der - bei manueller Betätigung - es der Luft erlaubt, zur Auslöseeinrichtung 266 zu fließen 2um Schließen der Ventile

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243 und 240. Ventil 243 wiederum läßt aus der Auslöseeinrichtung 244 Luft ab, wodurch das Ventil 217 in seine Normalstellung zurückkehrt. Bei geschlossener Stellung des Ventils 240 ist der Selbsthaltekreis abgeschaltet, wenn dies nicht schon vorher der Fall ist, wie oben. Das Ventil 228 funktioniert als eine Sicherung gegen falsche Starts der Luftmotoren. Die Knebelventile (toggle valves) 251 und ermöglichen den Betrieb eines Motors ohne den anderen. Eine Fingersperre 268 ermöglicht - bei in Fig. 8 dargestellter, nach oben geschwenkter Stellung - eine manuelle Zurückstellung der Druckvorrichtung nach Beendigung des letzten Betriebszyklus .

Durch obige Beschreibung ist eine neuartige Rohraufweitvorrichtung offenbart, die in der Lage ist, kontrolliertes Schrittrollen für das Tieflochwalzen eines Rohres an eine Kopfplatte durchzuführen. Eine Haltemanschetten-Druckvorrichtung ist in Richtung des Vorschubs zum Rohrinneren hinter den Expanderrollen gelagert. Der Betrieb beginnt, wenn sich der Anschlag in vorderster Stellung befindet und sich gegen das Rohrende oder das Kopfstück abstützt. In dieser Stellung ist der pneumatische Kreis über den Startschalter 108 zum Betrieb des Motors in vorerwähnter Weise entriegelt. Gleichzeitig ist die Sperrvorrichtung von der Traverse 38 freigemacht, während der Schrittzylinder 35 die Sperrvorrichtung 36 in eine vordere Stellung um die Traverse herum bewegt. Nach Vollendung jedes Rollzyklus für jedes Zusatzsegment des Rohres wird der Motor automatisch gestoppt durch eine Drehmomentenkontrolleinrichtung, bei welcher die Sperrvorrichtung 36 mit der Klinke an der Traverse 38 zusammenwirkt. Der Schrittzylinder 35 zieht dann nacheinander die Traverse 38 und die Druckvorrichtung nach hinten, um das Werkzeug für den nächsten Arbeitszyklus vorzubereiten.

Um den Arbeitsgang von neuem zu beginnen, ist es nur erforderlich, daß der Bedienungsmann den Anschlag gegen das

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Rohr oder gegen das Kopfstück schiebt, um den nächsten Rollschritt zu beginnen. Alternativ kann das ganze Werkzeug unter Federdruck gegen das Rohr gedrückt werden, um ein Mitwirken des Bedienungsmannes zwischen den einzelnen Schritten zu eliminieren. Hierdurch sind alle Walzschritte gesichert und zufälliges Auslassen von Schritten ist ausgeschlossen. Nachdem der letzte Schritt gerollt ist, betätigt die Traverse 38 ein Walzzyklusbeendungsventil 233 und hindert dabei die Maschine daran, den letzten Schritt noch einmal zu walzen. Andere Sicherheitsmerkmale sind vorgesehen, obwohl diese nicht besonders erwähnt sind. Die ganze Einheit ist dabei in sich geschlossen bzw. unabhängig und ist ohne weiteres verwendbar sowohl für Einfach- als auch für Mehrfachgeräte zum gleichzeitigen Walzen eines oder mehrerer Rohre. Hiermit sind die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten und psychologischen Faktoren, die mit dem Walzen langer Rohrabschnitte verbunden sind, vermindert oder beseitigt, weil sie die damit früher verbundenen hohen Arbeitskosten wesentlich reduzieren.

Die Erfindung betrifft zusammengefaßt also eine kraftbetätigte Rohraufweitvorrichtung mit einer automatischen Schrittsteuerung zum Walzen eines Rohres an eine Kopfplatte. Eine Haltemanschette (stop collar) in Form einer Druckvorrichtung ist am Käfig hinter den Expanderrollen gelagert, um eine nach innen in das Rohr gerichtete Bewegung des Käfigs zu vermeiden. Nach dem Walzen eines längsverlaufenden Rohrabschnittes sind Steuerungen durchführbar, um die Haltemanschette schrittweise zu verschieben, und zwar um einen vorherbestimmten, zunehmenden Abstand in Längsrichtung weg vom Ende der Rohraufweitvorrichtung. Dies ermöglicht es, anschließend einen weiteren Rohrabschnitt zu walzen. Das schrittweise erfolgende Verschieben der Haltemanschette wird bis zur vollständigen Vereinigung des Rohres mit der Kopfplatte fortgesetzt.

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Claims

2 5. JUL11974 Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Aufweiten von Rohren, gekennzeichnet 'durch eine drehbare, in ein Rohrende (31) einführbare und dieses gegen eine Kopfplatte (32) aufweitende Aufweitvorrichtung (10, 11),

durch einen Motor (104) zur Drehung der Aufweitvorrichtung (10, 11) innerhalb des Rohrendes (31), wobei ein längsverlaufender Wandabschnitt des Rohrendes (31) durch die in diesem abrollende Aufweitvorrichtung (10, 11) gegen die Kopfplatte (32) aufweitbar ist,

durch eine an der Aufweitvorrichtung (10, 11) außerhalb des Rohrendes (31) gelagerte, das Vorrücken der Aufweitvorrichtung (10, 11) in Richtung des Rohres (31) über den während des Walzvorganges aufzuweitenden Rohrabschnitt hinaus verhindernde Haltemanschette (29) und

durch eine Steuereinrichtung, durch die nach Beendigung der Aufweitung eines Rohrabschnittes die Haltemanschette (29) schrittweise verschiebbar und in einem bestimmten Abstand vom Rohrende (31) derart festlegbar ist, daß mittels der Aufweitvorrichtung (10, 11) ein weiterer Rohrabschnitt aufweitbar ist.

2. Rohraufweltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung pneumatisch betätigt ist.

3. Rohraufweitvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Sperrvorrichtung (36) und einen Schrittzylinder (35), die zur schrittweisen Verschiebung der Haltemanschette (29) miteinander in Wirkverbindung stehen.

4. Rohraufweitvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine während des Walzvorganges wirkende, die Haltemanschette (29) in Längsrichtung mit der Rohraufweit-

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vorrichtung (10, 11) verbindende Kupplungseinrichtung (79) und durch eine in der Steuereinrichtung vorgesehene, die Kupplungseinrichtung (79) zur schrittweisen Verschiebung der Haltemanschette (29) entriegelnde Auslöseeinrichtung (71).

5. Rohraufweitvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine in Längsrichtung bewegbare, die Haltemahschette (29) mit der Steuereinrichtung verbindende Schritt-Traverse (38), die an ihrem Umfang mehrere in Längsrichtung verteilt angeordnete Ausnehmungen (39) aufweist, die in zunehmenden (incremental) Abständen voneinander entfernt sind, die den von der Steuereinrichtung auszuführenden Schrittabständen entsprechen.

6. Rohraufweitvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine in ihrer Schrittfolge von der Steuereinrichtung kontrollierte Sperreinrichtung (36) zum Sperren oder Lösen einer Verbindung mit der Schritt-Traverse (38).

7. Rohraufweitvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweitvorrichtung (10, 11) einen langgestreckten, zylindrischen Käfig (27) mit mehreren, an seinem Außenumfang entlang seiner Längsachse verteilt angeordneten, ringförmigen Ausnehmungen (28), deren Abstand dem zunehmenden Abstand der Ausnehmungen an der Schritt-Traverse (38) entspricht ,aufweist wobei die Haltemanschette (29) am Käfig (27) gelagert ist und die Kupplungseinrichtung (79) mit den Ausnehmungen (28) zur axialen Kupplung von Haltemanschette (29) an die Aufweitvorrichtung (10, 11) in Wirkverbindung steht.

8. Rohraufweitvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine in ihrer Schrittfolge von der Steuereinrichtung kontrollierte Schritteinrichtung zur Verschiebung der Sperrvorrichtung (36) - relativ zur Schritt-Traverse (38) in einer ersten Richtung, wenn die Sperrvorrichtung (36) an der Schritt-Traverse (38) gelöst ist, und zur Verschiebung

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der Sperrvorrichtung (36) - zusammen mit der Schritt-Traverse (38) - in der zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung, wenn die Sperrvorrichtung (36) an der Schritt-Traverse (38) verrastet ist.

9. Rohrauf Weitvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritteinrichtung einen mit der Sperrvorrichtung (36) in Wirkverbindung stehenden Schrittzylinder (35) aufweist.

10. Rohraufweitvorrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung pneumatisch betätigt ist..

Dipl.-lng.MMMeis Ett#alt

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