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Rohrbogen und Werkzeug zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft
einen Rohrbogen und ein Werkzeug zu seiner Herstellung, Bogen für Rohrleitungen
sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, So gibt es Rohrkrümmer, die aus mehreren
Segmenten gebildet sind, die miteinander verschweißt sind, Solche Rohrkrümmer findet
man insbesondere bei Rauchabzugsrohren oder Rohren von Be- und Entlüf tungsleitungen,
Diese Rohrbogen haben den Nachteil, daß sie die Bildung
mehrerer
Blechsegmente erforderlich machen, die mit mehreren Schweißnähten miteinander verbunden
werden müssen, Dies bedingt relativ hohe Herstellungskosten.
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Andere Rohrbogen, beispielsweise für Ofenrohre, werden durch Einfalten
von Rohrmaterial zu Rippen hergestellt.
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Eine solche Rippenbildung ist jedoch nur bei relativ kleinen Blechstärken
möglich. Außerdem können wegen der Rippung nur relativ große Innenradien erzielt
werden, Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß bei diesen Rohrbogen die Oberfläche
der Rohrbogen nicht allseitig glatt ist.
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Es ist auch bereits bekannt, Rohrbogen aus gepreßten oder gezogenen
Halbschalen herzustellen und unter Bildung von seitlichen, in der neutralen Rohrbogenzone
liegenden Schweißnähten oder aber durch eine am langen Außenbogen und durch eine
am kürzeren Innenbogen verlaufende Schweißnaht miteinander zu verbinden.
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Diese Rohrbogen haben zwar eine glatte Außenfläche, benötigen jedoch
zu ihrer Verbindung relativ lange Schweißnähte und eine entsprechend umfangreiche
Schweißanlage. Zudem sind einerseits kostspielige Platinenschnitt- und Formpreßwerkzeuge
erforderlich, wie auch andererseits beim Platinenschnitt ein großer Eckenabfall
anfällt, Dadurch bleiben auch diese Rohrbogen relativ teuer in ihrer Herstellung,
Es
ist auch bekannt, Rohrbogen aus einstückigen Rohrabschnitten entweder durch Ziehen
über einen Formdorn als sogenannte Siederohrbogen auszubilden, oder in einem Warm-
oder Kaltbiegevorgang mit oder ohne Füllung auf Rohrbiegemaschinen zu krümmen, Bei
der Herstellung solcher einstückiger Rohrbogen ist man jedoch in der Wandstärke
begrenzt und vor allem können keine engen Biegeradien erzielt werden, Das günstigste
Verhältnis des mittleren Radius dieser Bogen zu ihrem Durchmesser liegt bei i 1,2
Es sind auch noch Rohrbogen bekannt, die aus Gußstahl, beispielsweise im Tempergußverfahren,
hergestellt sind, Diese Rohrbogen haben den Nachteil, daß sie sich nicht schweißen
lassen und daß ihre Schlagfestigkeit begrenzt ist.
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Es ist auch vorgeschlagen worden (Gbm 7 342 181), einen Rohrbogen
aus einer einzigen Platine aus Stahl, Edelstahl oder NE-Metall zu formen, der eine
glatte Oberfläche besitzt und nur eine einzige, an der kürzesten Wandungsstelle
verlaufende Schweißnaht aufweist. Dieser Rohrbogen hat den Vorteil, daß er sich
preiswert und mit sehr kleinem Innenradius herstellen läßt, jedoch aus Platinen
und nicht aus vorgefertigten Rohren verformt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rohrbogen aus einem
vorgefertigten Rohr preiswert und auch mit sehr kleinem Innenradius herzustellen,
wie er durch Ziehen über einen Formdorn oder in einem Warm- oder Kaltbiegevorgang
nicht erreicht werden kann, Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß der Rohrbogen aus mindestens einem Rohrabschnitt besteht, der durch Pressen
in Achsrichtung einstückig und mit einem Krümmungswinkel bis zu 900 hergestellt
ist. Ein solcher erfindungsgemäß ausgebildeter Rohrbogen läßt sich also sehr preiswert
aus Rohrabschnitten herstellen, die auf Rohrstraßen vorgefertigt sind, Das Herstellungsverfahren
ist ein Kaltverformungsverfahren, Der Rohrabschnitt kann mindestens einseitig einen
an den durch Pressen gebildeten Bogenbereich anschließenden ungekrümmten Rohrabschnitt
aufweisen Ein anschließender ungekrümmter Rohrabschnitt kann auch mittels einer
durch Schweißen oder Hartlöten gebildeten Ringnaht mit dem Bogenbereich verbunden
sein, Erfindungsgemäß ausgebildete Rohrbogen können aus Rohrabschnitten mit verschiedenen
Wandstärken und verschiedenen Durchmessern gebildet werden. Dabei können Rohrbogen
mit einem Krümmungswinkel bis zu 900 aus einem einzigen
Rohrabschnitt
mit einem Verhältnis von mittlerem Krümmungsradius zum Durchmesser kleiner als 1
hergestellt werden. Erfindungsgemäß ausgebildete Rohrbogen können aber auch aus
mehreren, durch Pressen in Achsrichtung mit einem Krümmungswinkel bis zu 900 hergestellten
Rohrabschnitten zusammengesetzt sein, wobei die gegeneinanderstoßenden Ränder der
einzelnen Rohrabschnitte entweder miteinander verschweißt oder aber ausgebogen,
d.ho mit Einfachbord versehen, und mittels Überwurf-Spannringen in gegenseitiger
Anlage gehalten sein können. Die letztere Ausfübrungsform eignet sich insbesondere
für Rauchrohrbogen u.a., die verstellbar sein sollen.
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Bei der Herstellung erfindungsgemäß ausgebildeter Rohrbogen ist die
in Fachkreisen herkömmliche Ansicht überwunden worden, daß sich Rohrabschnitte nicht
durch Pressen in Achsrichtung der Rohrabschnitte mit sehr engen Krümmungsradien
verformen lassen. Die erfindungsgemäß ausgebildeten Rohrbogen haben neben dem Vorteil
der preiswerten Herstellung den weiteren großen Vorteil, daß sie über ihren ganzen
Bereich einen runden Querschnitt aufweisen, was ihre Verbindung mit anschließenden
gekrümmten oder ungekrümmten Rohrabschnitten sehr erleichtert und günstige Strömungsverhältnisse
innerhalb der Rohrbogen gewährleistet.
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Vorteilhafterweise werden die zu pressenden Rohrzuschnitte an ihrem
in Preßrichtung vorderen Ende abgeschrägt, so daß ihr Rand in mindestens einer schräg
zur Längsachse des Rohrabschnittes verlaufenden Ebene liegt, Vorteilhafterweise
kann der Rand des vorderen Rohrendes jeweils zur Hälfte in einer von zwei Ebenen
verlaufen, die eine unterschiedliche Schräglage zur Rohrachse haben. Dadurch läßt
sich die Verformung des Rohrabschnitts in der Preßform erleichtern.
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Die Herstellung der Rohrbogen erfolgt erfindungsgemäß mittels eines
Werkzeuges, das eine entlang einer Symmetrieebene öffenbare Preßform mit einer dem
gewünschten Bogenverlauf und dem Außendurchmesser der zu verarbeitenden Rohrabschnitte
entsprechenden Ausnehmung, einen mehrteiligen, in der Ausnehmung zentrisch angeordneten
runden und entsprechend gekrümmten Kern mit einem dem Innendurchmesser der Rohrabschnitte
entsprechenden Außendurchmesser sowie eine in Richtung auf das eine Ende der Ausnehmung
der Preßform bewegbare, die Rohrabschnitte stirnseitig beaufschlagende Preßplatte
aufweist.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele erfindungsgemäß ausgebildeter
Rohrbogen sowie ein Ausführungsbeispiel eines Werkzeuges zur Herstellung der Rohrbogen
anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert,
Im einzelnen
zeigen: Fig. 1 die Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Rohrbogens
mit einem Krümmungsbereich von 450; Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Rohrbogens mit einem Krümmungsbereich von 900; Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel
eines Rohrbogens mit einem Krtimmungswinkel von 450, der aus zwei gegeneinander
verstellbaren gekrümmten Rohrbogenabschnitten zusammengesetzt ist; Fig4 4 ein viertes
Ausführungsbeispiel eines Rohrbogens mit einem 0 Krümmungswinkel von 90 , der aus
drei gegeneinander verstellbaren und aus gekrümmten Rohrabschnitten bestehenden
Teilen zusammengesetzt ist;
Fig. 5 eine Seitenansicht eines Rohrabschnitts
vor dem Pressen zu einem Rohrkrümmer; Fig. 6 einen schematisierten Schnitt durch
ein Werkzeug zur Herstellung der Rohrbogen.
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Die Fig, 1 bis 4 zeigen Ausführungsbeispiele von steckbaren Abgasrohrbogen,
die aus gepreßten Rohrabschnitten gebildet sind, Fig. 1 zeigt einen Rohrbogen 10,
der einen sich über einen Winkelbereich von 450 erstreckenden Bogenbereich 11 und
anschließende ungekrümmte Verlängerungsschenkel 12 und 13 aufweist, Der Bogenbereich
11 und der eine Verlängerungsschenkel 12 sind einstückig aus einem Rohrabschnitt
der in Fig. 5 dargestellten Zuschnittform durch Pressen in einem Preßwerkzeug hergestellt.
Der zweite Verlängerungsschenkel 13, der einen gegenüber dem Krümmungsbereich 11
und dem Verlängerungsschenkel 12 verminderten Außendurchmesser aufweist und somit
einen Steckanschlußteil bildet, ist mittels einer Ringschweißnaht 14 an den nach
dem Preßvorgang begradigten Rand des Krümmungsbereiches 11 angesetzt.
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Fig. 2 zeigt einen Abgasrohrbogen 20, dessen Krümmungsbereich 21 sich
über einen Winkel von 900 erstreckt.
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Der Krümmungsbereich 21 und ein anschließender gerader Verlängerungsschenkel
22 sind einstückig aus einem Rohrabschnitt mit einem aus Fig. 5 ersichtlichen Rohrzuschnitt
50 durch Pressen des Rohrabschnitts in Längsrichtung des Rohrabschnittes hergestellt,
Der wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig, 1 zur Bildung eines Rohrsteckabschnittes
mit verjüngtem Durchmesser ausgebildete andere Verlängerungsschenkel 23 des Rohrbogens
20 ist gesondert gefertigt und entlang einer Ringnaht 24 durch Schweißen oder Hartlöten
mit dem Krümmungsbereich 21 des Rohrbogens 20 fest verbunden.
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Der Rand 25 des Verlängerungsschenkels 22 ist in von Steckrohren her
bekannter Weise aufgeweitet. Der freie Rand 26 des verjüngten Verlängerungsschenkels
23 ist in von Steckrohrverbindungen ebenfalls bekannter Weise etwas eingebogen.
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Fig. 3 zeigt einen verstellbaren Abgasrohrbogen 30, der in seinen
Abmessungen dem starren Abgasrohrbogen 10 gemäß Fig. 1 entspricht. Der Abgasrohrbogen
30 besteht aus zwei Rohrbogenabschnitten 31 und 32. Der Rohrbogen 30 kann zunächst
einstückig aus einem einzigen Rohrzuschnitt 50, wie er in Fig. 5 dargestellt ist,
gepreßt und anschließend
in seine beiden Bogenbereiche 31 und 32
zerteilt werden.
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Die beiden Rohrbogenabschnitte 31 und 32 können aber auch einzeln
und jeweils einstückig mit einem geraden Verlängerungsschenkel 33 oder 34 durch
Pressen aus vorgeschnittenen geradlinigen Rohrabschnitten geformt sein, Die gekrümmten
Bereiche 35 und 36 der beiden Abgasrohrbogenhälften weisen jeweils einen Krümmungswinkel
von 22,50 auf, und die nach dem Preßvorgang begradigten und nach außen aufgebogenen
(bordierten) kreisförmigen Ränder der beiden Krümmungsbereiche 35 und 36 werden
mittels eines Überwurf-Spannringes 39 in Anlage gegeneinander gehalten.
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Die beiden Abgasrohrbogenhälften 31 und 32 lassen sich in ihrer Verbindungsebene
in eine beliebige Lage# gegeneinander verdrehen und in dieser Lage durch den Uberwurf-Spannring
39 sichern.
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Fig, 4 zeigt einen verstellbaren Abgasrohrbogen 40, der sich entsprechend
dem unverstellbaren Abgasrohrbogen gemäß Fig. 2 über einen Krümmungsbereich von
900 erstreckt. Der verstellbare Abgasrohrbogen besteht aus drei Rohrbogenabschnitten
41, 42 und 43, die beispielsweise jeweils durch Pressen aus vorgefertigten geradlinigen
Rohrabschnitten gekrümmt sind. Auch bei dieser Ausführungsform sind die gegeneinanderstoßenden
Ränder
der einzelnen Rohrbogenteile 41-43 ausgebogen (bordiert) und mittels Überwurf-Spannringen
39 miteinander verbunden, Der Rohrbogen 40 kann aber auch einstückig aus einem Rohrabschnitt
durch Pressen hergestellt und anschließend in die drei Abschnitte 41, 42 und 43
unterteilt werden.
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Es können aber auch nur die beiden Bogenbereiche 42 und 43 einstückig
aus einem Rohrabschnitt gefertigt und anschließend geteilt werden, während der dritte
Bogenbereich 41 gesondert aus einem Rohrabschnitt unter Beibehaltung eines ungekrümmten
Verlängerungsschenkels 44 gepreßt wird.
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Fig. 5 zeigt einen für den Preßvorgang vorbereiteten Rohrzuschnitt
50, der an seinem in Preßrichtung vorderen und in Fig. 5 unteren Ende jeweils zur
Hälfte in einer von zwei Ebenen 51 und 52 abgeschrägt ist, die eine unterschiedliche
Schrägstellung zur Längsachse 53 des Rohrzuschnitts 50 haben, Die stärker abgeschrägte
Randhälfte ist mit der Bezugsziffer 54, die schwächer abgeschrägte Randhälfte mit
der Bezugsziffer 57 bezeichnet.
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Fig. 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Werkzeug, mit
welchem sich die Rohrzuschnitte 50 beispielsweise
zu Rohrbogen
mit einem Krümmungsbereich von 900 und einem sehr engen Biegeradius pressen lassen.
Das Werkzeug weist eine in nicht naher dargestellter Weise entlang einer Symmetrieebene
zweigeteilte und damit öffenbare Preßform 60 auf, die eine der Außenform des gewünschten
Rohrbogens entsprechende Ausnehmung 61 aufweist. Die Ausnehmung 61 verläuft von
einer vorderen Öffnung 62 zu einer hinteren Öffnung 63 der Preßform, die auf einer
Grundplatte 64 montiert ist.
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Auf der Grundplatte 64 ist auch ein Führungsblock 65 für einen ersten,
stangenartigen, horizontalen Kernteil 66 befestigt, der in die hintere Öffnung 63
der Ausnehmung 61 der Preßform 60 einschiebbar ist und einen Außendurchmesser aufweist,
der dem Innendurchmesser der zu pressenden Rohrzuschnitte 50 entspricht. Auch in
die vordere Öffnung 62 der Ausnehmung 61 ist ein runder vertikaler Kernteil 67 mit
dem gleichen Außendurchmesser wie der Kernteil 66 zentrisch eingesetzt. An der#Verbindungs
stelle der beiden Kernteile 66 und 67 im Innern der Ausnehmung 61 ist ein dritter
Kernteil 68 eingesetzt. Die drei Kernteile 66-68 bilden zusammen einen durch die
ganze Ausnehmung 61 durchgehenden Kern, der mit der Wandung der Ausnehmung 61 einen
gleichmäßigen Ringspalt 69 bildet, welcher der Wandungsstärke des zu verformenden
Rohrzuschnitts 50 entspricht.
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Oberhalb der Preßform 60 ist koaxial zur vorderen Öffnung 62 der Ausnehmung
61 der Preßform ein hydraulisch oder pneumatisch betätigter Preßzylinderteil 70
mit einem Kolben 71 angeordnet, dessen Kolbenstange 72 mit ihrem vorderen Teil den
vertikalen Kernteil 67 bildet.
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Der Preßzylinderteil 70 ist in Vertikalrichtung bewegbar und an seinem
unteren Ende mit einer ringförmigen Preßplatte 74 versehen, die auf die zu verformenden
Rohrzuschnitte 50 einwirkt.
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Das Werkzeug arbeitet auf folgende Weise: Nach dem Einsetzen der Kernteile
66 + 68 in die Preßform 60 wird der aus Fig. 5 ersichtliche Rohrzuschnitt 50 in
die vordere Öffnung 62 der Ausnehmung 61 mit seinem abgeschrägten Ende eingesetzt.
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Dann wird mittels des Kolbens 71 der Kernteil 67 eingeschoben.
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Der Rohrzuschnitt 50 wird so in die Preßform 60 eingesetzt, daß die
stärker geschrägte Randhälfte 54 in den starken inneren Krümmungsbereicil 73 der
Ausnehmung 61 gelangt, so daß sich nach dem Pressen des Rohrzuschnittes 50 die in
Fig. 5 mit den Bezugsziffern 55 und 56 bezeichneten Randstellen an den mit den gleichen
Ziffern
bezeichneten Stellen der Ausnehmung 61 der Preßform 60 befinden. In Fig. 6 ist ein
Rohrzuschnitt 50 in der gekrümmten Form mit Schrägschraffur im Ringspalt 69 der
Preßform 60 eingezeichnet, die er einnimmt, nachdem er durch die an seiner oberen
Stirnseite 58 angreifende und in seiner Längsrichtung 53 wirksame Preßplatte 74,
vom Vertikalkern 67 zentrisch geführt, in die Preßform 60 eingedrückt worden ist.
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Der mehrteilige Kern verhindert beim Preßvorgang ein Ausbauchen der
Wandung des Rohrzuschnitts 50 und verformt den Rohrzuschnitt, wobei die Schrägrandbereiche
54 und 57 die in Fig. 6 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnete Randlinie ergeben,
die mindestens annähernd in einer gemeinsamen Ebene verläuft. Die Rohrzuschnitte
lassen sich so abschrägen, daß der in der Preßform 60 gepreßte Rohrbogen an seinem
Ende nur eine geringfügige Nachbearbeitung erforderlich macht, um einen glatten
und in einer senkrecht zur Rohrbogenachse verlaufenden Ebene liegenden Bogenrand
zu erhalten,