DE2524342A1

DE2524342A1 - Verfahren und vorrichtung zur kruemmung von rohren durch kaltverformung

Info

Publication number: DE2524342A1
Application number: DE19752524342
Authority: DE
Inventors: Enrico Sebastiani
Original assignee: TAG VERTRIEB AG
Current assignee: TAG VERTRIEB AG
Priority date: 1974-12-20
Filing date: 1975-06-02
Publication date: 1976-07-01
Also published as: GB1528480A; CA1040518A; DE2524342B2; US4012936A; DE2560070C2; JPS5187161A; FR2294777A1; DE2524342C3; FR2294777B1; IT1030939B

Description

26 662 G/we 2. Juni 1975

Tag Vertrieb A.G, Zürich (Schweiz)

Verfahren und Vorrichtung zur Krümmung von Rohren durch Kaltverformuna

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Krümmung von Rohren durch Kaltverformung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei der Verlegung von Rohren, beispielsweise zum Transport von Flüssigkeiten, müssen häufig Krümmungen vorgesehen v/erden, da Hindernisse zu umgehen sind. Beispielsweise müssen Erdgasleitungen Häuser, Straßen, sonstige Bauten und Flüsse umgehen. Auch bei Maschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen, müssen Rohre gekrümmt werden, um Maschinenteilen auszuweichen, die eine gradlinige Verlegung verhindern.

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Verlegte Rohren verlaufen in den seltensten Fällen gradlinig und setzen sich üblicherv/eise aus geraden und gekrümmten Abschnitten zusammen, wobei die Krümmungen Krümmungshalbmesser unterschiedlicher Größe auf v/eisen. Bisher ist es nicht möglich, Rohre mit sehr kleinem Krümmungshalbmesser zu verformen, so daß in den Fällen, in denen Krümmungen mit sehr kleinem Krümmungsradius erforderlich sind, auf gegossene Verbindungs- oder Zwischenstücke zurückgegriffen werden muß, die Krümmungen mit einem fast Null betragenden Krümmungshalbmesser ermöglichen. Eine andere Möglichkeit besteht in der Krümmung der Rohre durch V^Tarmverformung. Hierdurch lassen sich Krümmungen erreichen, deran Krümmungshalbmesser im Bereich des Durchmessers der Rohre liegen. Bisher wurde es nur für möglich gehalten, Krümmungen mit größerem Krümmungsradius durch Kaltverformung ai erreichen.

Bei der üblichen Kaltverformung wird nur das zu krümmende Rohrstück verformt, wobei eine 3iegung durch Verdrehung der aneinandergrenzenden Abschnitte des der Krümmung unterzogenen Rohrteils erfolgt.

Bai der bekannten Kaltverformung ist der erreichbare kleinste Krümmungshalbmesser vom Rohrdurchmesser sowie von der Rohrstärke, von der Streckbarkeit des Materials und der prozentualen Bruchdehnung abhängig.

Da bei der üblichen Krümmung durch Kaltverformung im Krümmungsbareich eine Drehung der Rohrabschnitte stattfindet, entfernen sich die äußeren Krämmungsbereiche durch Streckung des Materials, wobei eine Bruchgefahr besteht, während sich die inneren Bereiche der Krümmung unter Druck einander annähern, was zu einer Häufung des komprimierten Materials führen kann. Falls es nicht möglich ist, das sich im Krümmungsbereich verlängernde oder stauchende Material mittels eines Kernes zu

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stützen, besteht die Gefahr, daß das Rohr verdrückt wird, weil das in Inneren der Rohrkrümmung befindliche Material nicht gestreckt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Krümmung von Rohren durch Kaltverformung mit kleinstem Krümmungshalbmesser vorzuschlagen, das die Nachteile der bekannten •Krümmungsverfahren vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß fortschreitend die Rohrquerschnitte parallel zueinander verschoben werden. Zweckmäßigerweise werden die Querschnitte ausgehend vom späteren Krümmungsscheitel symmetrisch zu diesem parallel verschoben. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird das Rohr über die ganze Länge einer Verformungsbehandlung unterzogen, wobei das gekrümmte Teil einen verhältnismäßig kleinen Krümmungshalbmesser aufweist, weil die aneinandergrenzenden Abschnitte ohne Drehung gezwungen werden, sich gegeneinander parallel zu verschieben, so daß nach Abschluß der Verformungsarbeit ein gekrümmtes Rohr mi't über die ganze Länge gleichbleibenden Querschnitt und im Innern mit einem Krümmungshalbmesser von nahezu Null erhalten wird. Die Krümmung läßt sich unabhängig vom ursprünglichen Querschnitt des Rohres, der Rohrstärke oder der Streckbarkeit des Rohrmaterials erreichen.

Durch unterschiedliche Verschiebungen der Rohrguerschnitte lassen sich unterschiedliche Krümmungen erreichen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich durch ein Paar von längsgeführten Führungen für das zu krümmende Rohr aus, die miteinander fluchtende Aufnahmen für das Rohr besitzen, wobei ein im

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wesentlichen dreieckiger Druckstempel vorgesehen ist, dessen Scheitel nach unten gegen das Rohr weist, wobei bei einer Abwärtsbewegung des Stempels nach unten dessen Spitze zunächst eine Verformung an dem dein späteren Krümmungsseheitel des Rohres entsprechendem Teil des Rohres bewirkt und an den benachbarten Teilen des Rohres die Verformung anschließend durch Parallelverschiebung der Querschnitte erfolgt. Bei der Absenkung des Stempels entfernen sich die Führungen des Rohrs entsprechend der voranschreitenden Verformung des Rohres voneinander.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 ein gerades Metallrohr vor seiner Verformung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Rohres zur Erläuterung der Theorie der Verformung durch Parallelverschiebung der Querschnitte,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung eines gekrümmten RohrStücks,

Fig. 4 ein der Fig. 3 entsprechendes gekrümmtes Rohrstück in seinem wirklichen Aussehen nach der Verformung,

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Fig. 5 eine schematische Darstellung der Kohrrruerschnitte vor und nach der Krümmung,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Vorachtung zur Krümmung von Rohren durch Parallelverschiebung der Querschnitte,

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 6,

Fig. 8 einen Schnitt entlang der

Linie Y-Y durch die Vorrichtung nach Fig. 6,

Fig. 9 verschiedene Formen des ^1S Scheitels des Druckstempels und

Fig. 12 verschiedene Ausgestaltungen

der Arbeitsseiten des Sterroels.

Die Art der Verformung das Rohrs wird zunächst anhand des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Rohres aus Stahl mit einem Außendurchmesser d und einem Innendurchmesser d. und einer Rohrstärke s erläutert. Zur Durchführung der Verformung können die Durchmesser und die Stärke des Rohrs beliebig sein.

Das zu krümmende Rohr soll einen inneren Krümmungshalbmesser von etwa mill auf v/eisen, der von dem Aufschlagv/inkel 'V bestimmt wird. Zur Krümmung wird das Rohrstück A ganz oder in

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dem zu krümmenden Teil einer Verformung unterzogen, wobei die lürümmung einen verhältnismäßig kleinen Betrag aufweisen soll, der sich aus der Parallelverschiebung benachbarter Querschnitte ohne Drehung ergibt.

Im dargestellten Beispiel vollzieht sich die Formung zunächst im Rohrquerschnitt S.., der gezwungen wird, sich über eine gewisse Strecke nach unten zu verschieben, wobei er seinen ursprüngliche Gestalt beibehält. Dieser Vorgang überträgt sich sodann gleichzeitig auf die zum Rohrquerschnitt S₁ benachbarten Querschnitte S₂, die sich über eine gewisse Strecke senken und das mittlere Teil S₁ über die gleiche Strecke weiter nach unten mitnehmen. Die Querschnitte S-, die an die verschobenen Querschnitte S₂ angrenzen, bleiben an ihrer Stelle, da bei Ihnen noch keine Bearbeitung durchgeführt wurde.

Die Verschiebungen der Querschnitte S- und S₂ sind zueinander parallel und stehen senkrecht auf der Achse Z-Z des Rohrstücks A, wobei die verformten Abschnitte keinerlei Drehung erfahren haben, nachdem sie zur Bildung der Krümmung C linear verschoben worden sind. Die Krümmung weist den Aufschlagwinkel <Ό auf, nachdem sich die Verschiebung der Rohrquerschnitte auf drei Abschnitte beschränkte. Im allgemeinen erfolgt eine Verschiebung der Abschnitte auf einem Teil oder auf der ganzen Länge des Rohres oder nur über den zu krümmenden Teil des Rohres.

Durch die parallele Verschiebung der einander benachbarten Rohrquerschnitte entsteht ein gekrümmtes Rohr mit konstantem Querschnitt, dessen Krümmungsinnenhalbmesser nahezu Null beträgt.

In den Fig. 3 und 4 ist ein zylindrisches Metallrohr A dargestellt, von dem eine Anzahl benachbarter Querschnitte parallel zueinander und senkrecht zur ursprünglichen Achse

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Z-Z des Rohres verschoben worden sind. In der Fig. 3 ist die Form der Krümmung in dem gekrümmten Teil A zur Erläuterung der Theorie stufenweise dargestellt, um anzudeuten, wie sich die Verschiebung der benachbarten Rohrquerschnitte vollzieht, die natürlich in kleinen ineinander übergehenden Schritten erfolgt. In Fig. 4 ist das verformte Rohr in seiner wirklichen Gestalt dargestellt.

Der der Krümmung C des Rohres A auferlegte Aufschlagwinkel ⁰^ beträgt im dargestellten Fall 9o° und wegen des zueinander senkrechten Verlaufs der sich im Scheitel 1o treffenden Rohrteile C₁ und C₂ ist der innere Krümmungshalbmesser r gleich Null.

Die sich parallel verschiebenden Querschnitte v/erden vom zentralen Querschnitt S.. ausgehend mit S₂, S₃, S,, ... S bezeichnet.

Der im gekrümmten Rohr A für die Flüssigkeit nutzbare Querschnitt verläuft zu den Achsen R- und R₂ senkrecht, da dieser durch die Parallelverschiebung der Querschnitte eliptisch ist, wie aus dem Schnitt 14 ersichtlich ist.

Um dem verformten Rohrstück, beispielsweise zum Gewindeschneiden und dergleichen einen kreisförmigen Querschnitt zu verleihen, kann das gekrümmte Rohrstück einem Druck ausgesetzt werden, der senkrecht zu den Achsen R₁ ^-R₂ wirkt. Der Rohrquerschnitt nimmt dadurch die Kreisform 16 an, die gegenüber dem ursprünglichen kreisförmigen Querschnitt 12 einen geringeren Durchmesser aufweist (Fig. 5).

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Das vorstehend Gesagte gilt für zylindrische Rohre. Werden nicht zylindrische Rohre verformt, so wird der veränderte 'Querschnitt erhalten bleiben, da eine eliptische Verformung nicht erreicht können wird.

Bei einem zylindrischen Rohr ergibt sich der endgültige Durchmesser d des gekrümmten Rohres aus dem Durchmesser d des unverformten Rohres nach folgender Gleichung:

(cos oC/2
d_T

Ist also der Enddurchmesser des zu krümmenden Rohres bekannt, läßt sich leicht der Rohrdurchmesser bestimmen, von dem ausgegangen werden muß.

Der zur Verformung der eliptischen Querschnitte in eine Kreisform erforderliche Druck kann schon während der Krümmung des Rohres vorgenommen werden, also gleichzeitig mit der Parallelverschiebung der benachbarten Querschnitte. Auf diese Weise bleiben nach der Krümmung die zu den Achsen R- und R₂ senkrechtstehenden Rohrquerschnitte A kreisförmig und nehmen keine eliptische Gestalt an.

Die in den Fig. 6 bis 8 dargestellt Vorrichtung zur Krümmung von Rohren besteht aus einem Paar von auf einer gemeinsamen Führung 18 verschieblich angeordneten Auflagen D und F mit Aufnahmen 2o, 22, die das zu krümmende Rohr A aufnehmen. Der obere Teil der Auflagen ist V-förmig angeschrägt. Die Auflagen wirken mit einem dreieckigen Stempel G in der Weise zusammen, daß der Scheitel 24 des Stempels nach unten auf das zu krümmende Rohr weist. Der Stempel G ist längs den Dreiecks·

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Seiten 26, 28 und an seinem Scheitel 24 mit einer Hut oder Auskehlung H versehen, die einen Aufschlagwinkel von 9o° miteinander bilden, da es wünschenswert ist, daß die gekrümmten Teile des Rohrs A zueinander senkrecht stehen. Die Seitenflächen 3o, 32 der Auflagen D, F weisen an ihren oberen Enden unter 45° verlaufende Abschrägungen auf, durch die schräge Flächen 34, 36 gebildet sind, die zur Krümmung des Rohres mit den Arbeitsflächen des Stemoels G zusammenwirken.

Zur Verformung des Rohrs A wird dieses in die Aufnahmen 2o, 22, die dessen Querschnitt angefaßt sind, eingeführt, wobei die Flächen 3o, 32 der Auflagen zunächst in Berührung miteinander stehen. Anschließend wird der Stempel G in Pfeilrichtung U gesenkt, wodurch auf das Rohr A ein bestimmter Verformungsschub ausgelöst wird, der sich auch auf die schrägen Flächen 34, 36 auswirkt.

Das Rohr kommt zunächst in Berührung mit dem Scheitel 24 des Stempels G, wodurch der zentrale Querschnitt eine geringe Verschiebung nach unten erfährt. Durch weiteres Absenken des Stempels gleiten die Auflagen D, F in Pfeilrichtung T auf den Führungen 18 und entfernen sich voneinander, wodurch die nachfolgenden Rohrquerschnitte nach und nach nach unten verschoben werden. Nach abgeschlossener Senkung des Stempels G und Entfernung der Auflagen D, F hat das Rohr A eine Verformung durch Verschiebung der Rohrquerschnitte und damit eine Rohrkrümmung erhalten.

Während der Verformung liegt das Rohr in der druckausübenden Auskehlung H des Stempels und berührt dessen Flächen 38, so daß das Rohr gut eingebettet und stabilisiert wird.

Durch die Ausbildung der Vorrichtung B wird die Verformungsarbeit durch Absenken des Stempels G nur auf die Querschnitte übertragen, die jeweils durch die Kanten 4o, 42 sowie die

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anschließenden Teile 34, 36 des Stempels und die im Bereich der Aufnahmen durch die Stirnflächen 3o, 32 gebildeten Kanten der Aufnahmen D, F eingefaßt sind.

Durch die beschriebene Art der Verformung lassen sich Krümmungen mit einem inneren Krümmungsradius von praktisch Null erhalten, wobei die I7andstärke über den ganzen Krümmungsbereich konstant blei?jt und die Querschnitte des gekrümmten Rohres über die gesamte Krümmung senkrecht liegen.

Es lassen sich auch unterteilte Krümmungen mit einem mittleren Anschlußteil herstellen, wobei der innere Krümmungshalbmesser gleich Null ist, die Wandstärken über die ganze Länge und die Querschnitte in den beiden äußeren Teilen konstant bleiban, während der Querschnitt im mittleren Anschlußteil größer ist.

Die Krümmungen eigenen sich auch zur Bildung von Schlangenrohren mit gleichbleibendem oder vergrößertem Querschnitt, wobei auch in üblicher Neise hergestellte Krümmungen mit einbezogen werden können.

Die Form des Arbeitsprofils des Stempels G hängt von der verlangten Krümmung ab. So kann der Scheitel 24 anstelle seiner winkeligen Ausbildung auch andere Profile aufweisen, wie sie aus den Fig. 9 bis 11 ersichtlich sind. In diesen Fällen erzeugt der Stempel an dem der Verformung unterzogenen Rohr ein Zwischenanschlußstück, von dem schräge Rohrteile ausgehen .

Die an den Scheitel anschließenden Seiten 26, 28 des Stempels können auch Profile entsprechend den Fig. 11 bis 15 aufweisen.

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Das beschriebene Verfahren ist vorzugsweise für die Kaltverformung vorgesehen, Es läßt sich aber auch mit Erfolg bei
der Warmverformung anwenden. Nach dem beschriebenen Verfahren lassen sich auch andere Rohre als Metallrohre verformen. Beispielsweise können nach diesem auch Platikrohre gekrümmt werden.

Die beschriebene Vorrichtung kann mit anderen Vorrichtungen für die herkömmliche Art der Krümmung durch Drehung der Querschnitte verbunden werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

ί 1. !verfahren zur Krüininung von Rohren durch Kaltverformung, dadurch gekennzeichnet, daß fortschreitend die Rohrquerschnitte senkrecht zur Mittellinie des unverformten Rohres parallel zueinander verschoben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von dem späteren Krümmungsscheitel die Rohrquerschnitte symmetrisch zu diesem parallel zueinander verschoben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des gekrümmten Rohres, der durch Parallelverschiebung der Querschnitte eine eliptische Form angenommen hat, durch Ausüben von Druck senkrecht zur Krümmungsebene auf das Rohr zu einem runden Querschnitt verformt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Verformung durch Parallelverschiebung der Querschnitte auf das Rohr ein Druck senkrecht zur Krümmungsebene ausgeübt wird, durch den der durch die Parallelverschiebung eliptische Querschnitt zu einem runden Querschnitt verformt wird.

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Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß längs einer Führung (13) verschiebliche Auflagen (D, F) miteinander fluchtenden Aufnahmen (2o, 22) für das zu krümmende Rohr (A) vorgesehen sind, daß oberhalb der Aufnahmen ein absenkbarer, iir. v/esentlichen dreieckförmiger Stempel (G) vorgesehen ist, dessen Scheitel (24) nach unten auf das Rohr (A) weist, daß der Stempel (G) zunächst auf den mittleren Querschnitt des Rohrs (A) einen Verformungadruck ausübt und anschließend auf die benachbarten Querschnitte, je nach Fortschritt der Absenkung des Stempels (G) und der Entfernung der Auflagen (ΰ, F) voneinander.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagen neben ihrer linearen Bewegung zusätzlich eins Drehbewegung ausführen, um gleichzeitig das Rohr in der herkömmlichen Ueise durch Drehung der Querschnitte zusätzlich zu verformen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsseiten des Stempels (G) mit einer Auskehlung versehen sind, deren Abmessung dem zu krümmenden Rohr entspricht.

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