DE2551640A1

DE2551640A1 - Verfahren und maschine zum richten und drehen von rohren

Info

Publication number: DE2551640A1
Application number: DE19752551640
Authority: DE
Inventors: Royston Paul Jenkin
Original assignee: English Clays Lovering Pochin Co Ltd
Current assignee: Imerys Minerals Ltd
Priority date: 1974-11-21
Filing date: 1975-11-18
Publication date: 1976-05-26
Also published as: BR7507727A; AU8641575A; US4076136A; FR2291806A1; JPS5191974A; JPS582051B2; ES442851A1; SE7513053L; CA1035267A; ZM15875A1

Description

VON KREISLER SCHÖNWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING

PATENTANWÄLTE

2 5 5 1 6 A 0 Dr.-Ing. von Kreisler f 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J, F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln

5 KÖLN 1 17. NOV. 1975

DEICHMANNHAUS AM HAUPTGAHNHOF SCh-DB/KO

English Clays Lovering Pochin & Co. Ltd.

John Keay House, St. Austell, Cornwall / Großbritannien

Verfahren und Maschine zum Richten und Drehen von Rohren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Maschine zum kurzzeitigen Richten und Drehen von Rohren, insbesondere ein Verfahren und eine Maschine zum Richten von Rohren, die im Verlauf eines Auskleidungsvorganges gedreht werden, damit das Auskleidungsmaterial sich unter der Wirkung der Zentrifugalkraft verteilt und deren Rotation aufrechterhalten wird, bis das Material zur Bildung einer dauerhaften Innenauskleidung ausgehärtet ist.

In vielen Fällen, insbesondere im Bergbau, ist es erwünscht, Rohre mit einer Innenauskleidung zu verwen-

609822/0925 - 2 -

Telefon: (0221} 2345 41-4 · Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompatent Köln

2 5 516

den, um beispielsweise stark schleifende Schlämme od.dgl, zu transportieren, wobei übermäßiger Verschleiß bei Stahlrohren durch eine Polyurethan-Innenauskleidung herabgesetzt werden kann. Zur Innenauskleidung von Rohren ist vorgeschlagen worden, daß das Auskleidungsmaterial in flüssiger Form über die Innenfläche des Rohres verteilt und· dann das Rohr gedreht wird, damit das Auskleidungsmaterial sich durch Zentrifugalkraft gleichmäßig auf der Rohrinnenfläche ausbreitet. Auf diese Weise sollen Rohre mit Beton, Bitumen, Metall und synthetischen Kunststoffen beschichtet werden.

Häufig sind die Bemessungen der Rohrauskleidung wichtig, d.h. ihre radiale Dicke und der innere Durchmesser. Beim Rotati ons Vorgang ergeben sich bei nicht exakt gerichteten Rohren aus zwei Gründen Schwierigkeiten:

Erstens verursachen die im allgemeinen angewandten hohen Rotationsgeschwindigkeiten, daß ein gebogenes Rohr während des RotationsVorganges noch stärker gebogen wird, wodurch sich übermäßige Vibrationen an der Maschine ergeben und die Auskleidung im Mittelteil der Rohrlänge an einer Rohrseite dünn und an der anderen dick ist; zweitens muß - selbst wenn derartige Vibrationen für die Drehvorrichtung zulässig sind - zur Bildung einer annehmbaren Minimaldicke der Auskleidung extra Auskleidungsmaterial verwendet werden, so daß aufgrund des hohen Preises dieses Materials die Auskleidung von gebogenen Rohren unwirtschaftlich wird. Die Tragweite des Problems läßt sich an einem Beispiel veranschaulichen: Für ein in der Mitte relativ zu den Enden um 6,35 mm gebogenes Rohr, für das eine Auskleidung von 3,17 mm Radial-Mindestdicke gefordert wird,

609822/0926

— "5 —

2551BAO

benötigt man zweimal soviel Auskleidungsmaterial wie bei einem geraden Rohr. Bedenkt man, daß auszukleidende Rohre eine Länge von 6 m bis zu 12 m und einen Durchmesser von bis zu 76 cm haben können, wird klar, daß die Kosten für die Rohre und das Auskleidungsmaterial so hoch sind, daß es einerseits verschwenderisch und unwirtschaftlich ist, solche gebogenen Rohre als Ausschuß auszuscheiden und andererseits zu kostspielig wird, zur Überwindung der Folge der Durchbiegung der Rohre zuviel zusätzliches Auskleidungsmaterial aufzubringen. Die Herstellungskosten für Rohre werden extrem hoch, wenn sie bezüglich ihrer Geradheit nach sehr genauen Angaben angefertigt werden müssen.

Eine dauernde Richtung gebogener Rohre würde komplizierte Messungen und Berechnungen für jedes Rohr bedingen und außerdem müßte jedes gebogene Rohr über seine Streckgrenze gebogen werden, um es dauernd zu richten. Ferner ist es in der Praxis sehr häufig kein ernster Nachteil, ein etwas gebogenes Rohr zu verwenden und daher betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Maschine zum kurzzeitigen Geradehalten des Rohres, während es im Verlauf eines Verfahrens zur Oberflächenbehandlung seiner zylindrischen Rohrinnenfläche gedreht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Maschine zum Richten und Drehen von Rohren, bei der wenigstens drei Rollensätze vorgesehen sind, deren Achsen parallel verlaufen und die jeweils wenigstens drei Rollen aufweisen, die mit etwa gleichen Umfangsabstäiden gegen einen Axialteil eines zwischen ihnen befindlichen Rohres anliegen, wo-

609822/0928

bei die Rollensätze in Axialrichtung einen solchen gegenseitigen Abstand haben, daß sie an vorbestimmten Stellen längs der Rohrlänge angreifen und wobei zwei Rollen jedes Satzes in an einem starren Rahmen befestigten Lagern drehbar gelagert sind und eine dritte Rolle jedes Satzes drehbar gelagert und in Richtung senkrecht zur Rollenachse im wesentlichen in Richtung gegen die oder weg von der Achse eines zwischen die Rollen eingesetzten Rohres hin- und herbewegbar ist, dadurch gelöst, daß hydraulische Antriebsmittel die oder jede beweglich angeordnete Rolle jedes Rollensatzes verschwenken, damit zur Geradrichtung des Rohres Druck auf dieses ausgeübt wird, und daß Drehantriebe mindestens eine ortsfeste Rolle zur Drehung des Rohres antreiben.

Zweckmäßig weist jeder Satz vier Rollen auf, von denen zwei drehbar in unveränderlichen festen Positionen angebracht sind und zwei, beispielsweise mittels hydraulischer Kolben-Zylinder-Einheiten, die an eine Hochdruckquelle angeschlossen sein können, beweglich sind. Auf diese Weise kann ein im wesentlichen konstanter Druck auf das von den beweglichen Rollen gerade -gerichtete Rohr ausgeübt werden. Vorteilhaft sind vier Rollensätze vorgesehen, die bei gegebener Rohrlänge so angeordnet sind, daß zwei von ihnen den Endzonen des Rohres zugeordnet sind und zwei Rollensätze axial im Bereich der Rohrmitte liegen.

Zweckmäßig bestehen alle Rollen zur Richtung und Drehung von Stahlrohren aus Stahl und vorzugsweise, jedoch nicht zwingend, sind alle ortsfesten Rollen angetrieben.

609822/0925

7*51640

Die zur Geradrichtung des Rohres benötigten wirksamen Kräfte hängen von der Länge, dem Durchmesser, der Wandstärke und dem Material des Rohres ab und von dem Grad der Exzentrizität oder Biegung, die korrigiert werden soll. Im allgemeinen wird angenommen, daß bei Stahlrohren bis zu etwa 76 cm Durchmesser mit einer Wandstärke von etwa 12,7 mm die im Rohr auftretenden durch Richtkräfte zur Korrektur einer Exzentrizität von etwa 5,9 mm bei einer Länge von etwa 50 cm erzeugten Spannungen nicht größer sind als wenn das Rohr nur ein einfacher Balken wäre. Sogar bei Einsatz von vier Rollen in jedem Satz und vier Satz Rollen zeigen Berechnungen der Umklammerungsspannungen in der Rohrwand, daß bei großen Rohren, z.B. mit 25,4 cm oder mehr Außendurchmesser, die Schwierigkeit auftreten kann, daß die zur Richtung des Rohres erforderlichen Kräfte sich den zulässigen Biegespannungsgrenzen des Materials in Umfangsrichtung (sogenannte Umklammerungsspannungen) nähern oder diese überschreiten.

Für eine gegebene Rohrlänge, Wandstärke und bestimmtes Material nimmt mit wachsendem Durchmesser die Biegesteifigkeit in Längsrichtung zu, so daß proportional größere Richtkräfte für Rohre mit größerem Durchmesser nötig sind. Bei größeren Kräften besteht daher die Gefahr, daß die Grenze der Umklammerungskraft überschritten wird und das Rohr von den Richtkräften verformt oder beschädigt wird bzw. sogar völlig einbricht.

Außerdem kann auch die Wirkung der Drehung des durch Richtkräfte beeinflußten Rohres Schwierigkeiten herauf-

609822/0925 " ⁶ "

beschwören, weil jedesmal wenn eine Stelle des Rohrumfanges eine der Rollen passiert, eine Spannungsumkehr stattfindet und bei z.B. vier gleichmäßig um den Rohrumfang verteilt angeordnetenRollen jedes Satzes die Spannungszyklen beträchtlich sind, wenn über einige Zeit hohe Rotationsgeschwindigkeiten aufrechterhalten werden. Wenn beispielsweise 30 min lang die Rotationsgeschwindigkeit 200 U/min beträgt, ergeben sich bei vier Rollen in jedem Satz 24.000 Spannungszyklen.

Die Erfindung betrifft daher auch die Richtung und Drehung von Rohren derart, daß das Rohr unter der Wirkung der Richtkräfte nicht beahädigt wird. Zur Lösung dieses Problems wird ein Verfahren zum Richten und Drehen eines ungeraden Rohres als Schritt eines Vorganges zur Oberflächenbehandlung einer zylindrischen Rohrinnenfläche vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß mehrere abnehmbare kreisförmige Ringschellen mit axialem Abstand auf dem Rohr angeordnet werden, wobei die Ringschellen das Rohr umfangsmäßig fest umschließen und ihre Streckgrenze in Umfangsrichtung größer als diejenige der Rohrwandung ist, daß von den Rollen in Richtung« zur Geradrichtung des Rohres und zur Geradhaltung desselben während der Drehung Kräfte auf die Ringschellen .ausgeübt werden, und daß während der Rotation der Ringschellen und des Rohres die zylindrische Rohrinnenfläche behandelt wird.

Eine Maschine zum Richten und Drehen von Rohren weist mehrere Ringschellen auf, die um ein Rohr herumlegbar sind. Außerdem sind Mittel vorgesehen, die über Rollenelemente auf die Ringschelle Kräfte ausüben, damit das

609822/0925 ~⁷~

2 B 51 6 4

Rohr gerichtet wird und die das Rohr während der Drehung im wesentlichen geradehalten, wobei zur Drehung der Ringschelle und des Rohres Antriebsmittel vorhanden sind.

Vorteilhaft besteht jede Ringschelle aus wenigstens zwei Teilringsegementen, die gelenkig oder in anderer Weise lösbar so verbunden sind, daß die Segmente zur öffnung der Ringschelle geteilt werden können, damit sie um das Rohr herumgelegt oder das Rohr in die geöffnete Ringschelle eingefügt werden und dann die Ringschelle geschlossen werden kann, um sie auf dem Rohr in Stellung zu halten. Solche geteilten Ringschellen sind wichtig, wenn ein Rohr mit Endflanschen bearbeitet wird. Vorzugweise besteht jede Ringschelle aus drei Segmenten von etwa gleicher Bogenlänge, wobei zwei Segmente mit den entgegengesetzten Enden eines dritten Segmentes gelenkig verbunden sind, so daß die beiden angelenkten Segmente zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung verschwenkbar sind, in der die freien Ränder der beiden angelenkten Segmente zusammengreifen, so daß die Segmente einen geschlossenen Ring bilden.

Jedem Rollensatz kann eine Ringschelle zugeordnet sein, so daß die Rollen jedes Satzes unmittelbar gegen eine Ringschelle anliegen und nicht mit der Rohrwand selbst -in Berührung kommen. Aus drei Segmenten bestehende Ringschellen sind insbesondere dann zweckmäßig, wenn jeder Satz vier Rollen aufweist, so daß in allen Drehstellungen der Ringschelle wenigstens eine Rolle gegen ein Ringschellensegment

609822/0925 " ⁸ "

? 5 5 1 6 A

andrückt. Es kann auch vorteilhaft sein, daß eine Ringschelle zwei Rollensätze überbrückt.

Die Erfindung kann auf verschiedene Weise in die Praxis umgesetzt werden, und es wird eine bevorzugte Ausführungsform anhand in der Zeichnung veranschaulichter Beispiele nachstehend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Maschine zum Richten und Drehen von Rohren,

Fig. IA und IB Diagramme zur Veranschaulichung der Funktion der Maschine nach Fig. 1,

Fig. 2 eine Ansicht längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich derjenigen von Fig. 2 zur Darstellung der Benutzung einer um das Rohr herumgelegten Ringschelle,

Fig. 4 eine Draufsicht des Ringbundes nach Fig. J5 und

Fig. 5 eine Ansicht - gesehen in axialer dichtung der Darstellung nach Fig. 4 - in zur Aufnahme eines Rohres geöffnetem Zustand.

Die Maschine 1st im wesentlichen für die Innenauskleidung von Rohren "mit Polyurethanen geeignet. Die Maschine gemäß Fig. 1 und 2 weist im wesentlichen vier Satz Rollen A, B, C, D auf, deren Achsen zueinander parallel sind. Jeder Rollensatz enthält zwei ortsfeste Rollen 10 und 11 und zwei bewegliche Rollen 12 und 13, wobei

609822/0925 " ⁹ "

die Rotationsachsen der Rollen mit übereinstimmenden Positionen in jedem Satz axial ausgerichtet sind. Die Axiallänge jeder Rolle entspricht wenigstens dem Durchmesser des Rohres und ist vorzugsweise größer als der zweifache Rohrdurchmesser. Fig. 2 zeigt, daß vier Rollen 10 bis 13 jedes Satzes mit etwa gleichen Abständen um die Mittellinie 14 eines während seiner Drehung geradezuhaltenden Rohres 15 angeordnet sind.

Die beiden ortsfesten Rollen 10 und 11 jedes Satzes sind in Lagerböcken 20 gelagert, die auf einem Gestell 21 montiert sind, das so stabil ist, daß es als Abstützung den großen Kräften standhält, die beim Richten des Rohres 15 mittels über die beweglichen Rollen 12 und 13 ausgeübten Druckes auftreten. Die Steifigkeit des Gestelles muß daher vielfach größer als die Steifigkeit des zu richtenden Rohres sein. Das Gestell 21 bildet eine Basis, die beispielsweise in einen Betonboden eingebettet sein kann und an deren Oberseite die ortsfesten Rollen 10 und 11 angebracht sind, deren Achsen in einer gemeinsamen waagerechten Ebene liegen.

Die Achsen der beiden beweglichen Rollen 12 und 13 jedes Satzes liegen ebenfalls in einer gemeinsamen waagerechten Ebene. Die beweglichen Rollen 12 und I3 werden jeweils von den Enden zweier Kipphebel 24 getragen, die zwischen ihren Enden um Zapfen 25 in den Lagerböcken 20 kippbar gelagert sind. An das andere Ende jedes Hebels 24 ist gelenkig die Kolbenstange 28 eines hydraulischen Arbeitszylinders 30 angeschlossen, dessen Zylinder beweglich an die Seite des Ge-

609822/0925 - 10 -

steiles 21 angreift. Durch Betätigung der Arbeitszylinder 30 zur Verschwenkung der Kipphebel 24 werden die beweglichen Rollen 12 und 13 gemeinsam in Richtung senkrecht zu ihren Drehachsen gegen die Mittellinie 14 des Rohres 15 und von dieser weg bewegt.

Alle Arbeitszylinder 30 sind an eine g^neinsame Hydraulikdruckquelle über eine nicht gezeichnete Druckleitung angeschlossen, die einen Druckspeicher enthält, der Positionsschwankungen der Rollen 12 und 13 aufnimmt und dabei eine konstante Andruckkraft gegen das Rohr 15 aufrechterhält.

Fig. 2 zeigt, daß der Durchmesse der beweglichen Rollen 12 und 13 halb so groß wie der Durchmesser der ortsfesten Rollen 10 und 11 ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß die ortsfesten Rollen 10 und 11 , Kräften widerstehen müssen, die doppelt so groß sind wie die von den beweglichen Rollen 12 und I3 ausgeübten. Wenn man beispielsweise ein in entspanntem Zustand gegen die Rollen I3B und I3C nach oben gebogenes Rohr I5 betrachtet, wie es stark übertrieben in Fig. IA dargestellt ist, berührt das Rohr zunächst nur die Rollen 1OA und IOD und nicht die Rollen 1OB oder IOC. Nach Betätigung der hydraulischen Arbeitszylinder zur Druckbeaufschlagung aller Rollen I3A bis I3D kommen die Rollen 13C und 13B gegencten Mittelteil des gebogenen Rohres zur Anlage und begradigen seine Achse, so daß die ortsfesten Rollen 1OB und IOC gerade berührt werden (Fig. IB); die Rollen 1OA und IOD tragen jeweils eine von den Enden des Rohres ausgeübte Kraft, die der von den Rollen I3B

6098 22/092.S

- 11 -

und 13c ausgehenden Kraft F und außerdem der direkt entgegengesetzten Kraft F der entsprechenden Rollen I3A und I3D entspricht. In dieser Stellung widersteht also Jede Rolle lOA und IOD einer Kraft 2F, d.h. der doppelten Kraft F, die von jeder Rolle I3A bis I3D ausgeübt wird; die Rollen 1OB und IOC sind unbelastet. Betrachtet man nun die Verhältnisse bei Drehung des Rohres I5 um 18O° so ergibt sich, daß die Rollen lOB und IOC das doppelte der Belastung aufnehmen, die von jeder Rolle I3A bis I3D ausgeübt wird, während die Rollen 1OA und IOD nicht belastet sind und das Rohr I5 nur berühren. Dies ist eine vereinfachte Erklärung unter Bezug auf die Rollen 10 und 13; die gleiche Kraftverteilung ergibt sich in der Paxis für die Rollen 11 und 12.

Alle Rollen 10, 11, 12 und I3 sind aus Stahl gefertigt und alle ortsfesten Rollen 10 und 11 sind an einen Drehantrieb angeschlossen. Beim Aufstellen der Maschine werden alle Rollenmantel in Längsrichtung präzise ausgerichtet.

Im Betrieb wirddas auszukleidende Stahlrohr vorbereitet, und es wird flüssige Polyurethan-Mischung, beispielsweise durch Schrägneigung des Rohres, eingegossen, so daß die Mischung in dem Rohr entlangfließt, und dann wird das Rohr waagerecht gelegt. Durch Betätigung der Arbeitszylinder 30 werden die beweglichen Rollen 12 und 13 nach oben und von den Rollen 10 weggeschwenkt, damit das Rohr I5 mit dem in dieses eingegossenen flüssigen Polyurethan auf die RoI-len 10 und 11 gelegt werden kann. Anschließend brin-

609822/0925 -12-

gen die Arbeitszylinder 30 die Rollen 12 und 13 gegen die Außenfläche des Rohres zur Anlage. Der Antrieb der Rollen 10 und 11 wird sodann in Gang gesetzt und durch Berührung mit dem Rohr beginnt dieses langsam zu rotieren. Wenn das Rohr 15 sich dreht, beobachtet der Bedienungsmann bei gebogenem Rohr einen zwischen dem Rohr und den Rollen 1OB und IOC intermittierend erscheinenden Spalt. Wenn ein solches gebogenes Rohr mit hoher Geschwindigkeit ohne Geradrichtung gedreht würde, würden übermäßige Vibrationen auftreten und eine ungleichmäßige Dicke der Innenauskleidung wäre das Ergebnis. Zur Korrektur der Ungeradheit wird der Hydraulikdruck der Arbeitszylinder 30 vergrößert, wodurch die beweglichen Rollen 13 und 12 gegen das Rohr 15 angepreßt werden und seine Achse geradrichten. Das Rohr 15 wird dann über einen vorbestimmten Zeitraum mit der zur Verteilung des Auskleidungsmaterials erforderlichen Geschwindigkeit gedreht, bis das Polyurethan ausgehärtet ist; der von den Rollen 12 und 13 ausgeübte Druck wird über die gesamte Drehzeit aufrechterhalten. Damit die Polyurethan-Auskleidung in angemessener Zeit (etwa 30 min) aushärtet, kann durch das Rohrinnere kontinuierlich Heißluft geblasen werden. Hierdurch wird vermieden, daß der Richt- und Drehvorgang in einem Ofen stattfinden muß.

Während des Drehens bewirkt jede geringfügige Ovalität des Rohres I-5 ein leichtes Oszillieren der beweglichen Rollen 12 und 13 und zum Ausgleich solcher Schwankungen in den hydraulischen Arbeitszylindern 30 bei Aufrechterhaltung hoher konstanter Drücke dienen die vorstehend erwähnten Druckspeicher. Nach Aus-

609822/0925 - 13 -

härten des Polyurethans wird der Drehvorgang abgebrochen und der Hydraulikdruck abgeschaltet. Das ausgekleidete Rohr nimmt dann seinen entspannten gebogenen Zustand wieder an, hat jedoch eine Auskleidung von etwa konstanter Dicke und konstantem Innendurchmesser über seine gesamte Länge.

Bei einem besonderen Versuchsaufbau zum Richten und Drehen von 6 m langen Stahlrohren mit einem Außendurchmesser von bis zu 25*5 mm und einer Wandstärke von 6,3 mm waren alle Rollen 10 bis 13 etwa 61 cm lang, wobei die ortsfesten Rollen 10 und 11 einen Durchmesser von 32,4 cm und die beweglichen Rollen 12 und 13 einen Durchmesser von 17*8 cm hatten. Die Festigkeit des Gestelles war 15-mal größer als diejenige des Rohres, so daß jegliche Biegebeanspruchung in dem Gestell unbedeutend war. Bei einer Exzentrizität von etwa 6,35 mm in der Mitte vor dem Richtvorgang, d.h. einer Exzentrizität im Längenverhältnis von etwa 1 : 1000, wird angenommen, daß bei diesem Versuchsaufbau die Exzentrizität in dem Rohr während der Drehung um etwa 1/10 zu derjenigen in seinem entspannten Zustand herabgesetzt werden kann (d.h. elxBC Exzentrizität im Längenverhältnis von 1 : 10.000), wodurch die Menge des erforderlichen zusätzlichen Auskleidungsmaterials um 20 % über der für ein exakt'gerades Rohr benötigten Menge liegt, während wenigstens 100 % zusätzliches Material aufgewendet werden müßte, wenn das Rohr nicht gerichtet wird. In der Praxis ist eine Exzentrizitäts-Verringerung von 1 : 6.000 für die meisten Drehvorgänge annehmbar.

609822/0925

Es kann nicht angenommen werden, daß die Ungeradheit des Rohres in entspanntem Zustand immer einer Axialbiegung gleichmäßigen Biegungsradius¹ entspricht. Die beschriebene Vorrichtung ist für die meisten in der Praxis anzutreffendenungeraden Formen bis zu einer Ausgangs-Exzentrizität im Längenverhältnis von 1 : geeignet.

Über das dargestellte Beispiel hinausgehend sind zahlreiche Abwandlungen des Gestelles und der Rollen möglieh. Beispielsweise kann das Gestell auf einer Basis montiert sein, die um 90° zu der in Fig. 2 gezeigten Stellung gedreht ist, so daß die Achsen der ortsfesten Rollen in einer gemeinsamen senkrechten Ebene mit den beweglichen Druckrollen liegen, die übereinander angeordnet sind. Bei dieser Ausbildung kann es möglich sein, einen weiteren Rollensatz auf der anderen Seite des gleichen Gestelles vorzusehen, um eine Zwillingseinrichtung zum gleichzeitigen Drehen von zwei Rohren zu schaffen.

Für Rohre mit größerem Durchmesser, d.h. mit einem Außendurchmesser von mehr als 25,5 mm Außendurchmesser können die Richtkräfte so groß sein, daß das Rohr beschädigt würde, wenn die Druckrollen unmittelbar an die Rohrwandung angreifen. Daher ist es für Rohre mit größerem Durchmesser zweckmäßig, Ringschellen gemäß Fig. 3 bis 5 zu verwenden.

Mehrere Ringsohellen 35, vorzugsweise je eine Ringschelle für jeden Rollensatz A bis D umgeben das Rohr eng und die Streckgrenze jeder Ringschelle ist in Um-

609822/0925

- 15 -

fangsrichtung größer als diejenige der Rohrwandung I5.

Insbesondere Fig. 3 und 5 zeigen, daß jede Ringschelle 1 aus drei Teilringsegmenten 36, 37', 38 von etwa gleicher Bogenlänge bestert und daß die Segmente 36 und 37 mittels Zapfen 40 gelenkig mit dem Segment 38 verbunden sind, so daß die drei Segmente wie in Fig. 5 gezeigt geöffnet oder zur Bildung einer kompletten Ringschelle geschlossen werden können (Fig. 3). Fig. 4 zeigt, daß jedes Segment aus mehreren, z.B. vier EIementen 41 aufgebaut ist, die axial nebeneinanderliegen und miteinander verbunden sind, wobei benachbarte Elemente in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind, so daß die Enden 42 der axial abwechselnden Elemente eines Segmentes bei geschlossener Ringschelle zwischen den Enden 43 der abwechselnden Elemente eines benachbarten Segmentes liegen.

Die axiale Länge jeder Ringschelle 35 entspricht wenigstens der Hälfte des Außendurchmessers des Rohres 15 und die Ringschellen sind um den Außenmantel des Rohres I5 in geeigneten Axialstellungen so angesetzt, daß die Rollen 10 bis I3 gegen die Außenseite der Rings ehe Hai andrücken. Da jede Ringschelle aus drei Segmenten aufgebaut ist, muß natürlich während der Drehung jedes Segment immer in allen Drehstellungen der Ringschelle mit wenigstens einer Rolle in Berührung stehen, so "daß es unnötig ist, zwischen den freien Enden 42 und 43 der beiden Segmente 36 und 37 Verbindungsorgane vorzusehen. Außerdem tritt aufgrund der versetzten Anordnung der Enden 42 und 43 der Elemente jeweils zvd.er Segmente bei Rotation der Ringschel-

60 9 8 22/092S -16-

le keine plötzliche Druckübertragung von einem Ringschellensegment auf das andere ein.

Der Innendurchmesser der geschlossenen Ringschellen 35 ist so bemessen, daß sie die Außenfläche des Rohres passend umgreifen. Jede Ringschelle 35 kann mit einer in Fig. 5 gestrichelt dargestellten Nut 45 versehen sein, die die Schweißnaht eines spiralgeschweißten Rohres aufnimmt.

Wenn der Hydraulikdruck während des Betriebes erhöht wird, damit die beweglichen Rollen 12 und 13 gegen die Ringschellen 35 angepreßt werden, verteilen die Ringschellen die Belastung um die Rohrwandung I5, wodurch örtliche hohe Beanspruchungen in der Rohrwand vermieden und jegliche Möglichkeit der Beschädigung oder Verformung des Rohres ausgeschlossen wird. Der von den Rollen 12 und I3 gegen die Ringschellen 35 ausgeübte Druck bewirkt, daß jede Ringsohelle zentral zwischen die Rollen 10 bis 13 gedrängt wird, wodurch das Rohr 15 eine gerade oder angenähert gerade Form annimmt. Die Ringschellen 35 werden durch den Drehantrieb der ortsfesten Rollen 10 und 11 gedreht und daher dreht sich auch das Rohr, so daß beispielsweise Innenauskleidungsmaterial gleichmäßig verteilt wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal können die Ringschellen-Segmente 36, 37 "und 38 auf ihren Innenflächen eine elastische Beschichtung 39* z.B. aus Gummi oder Polyurethan aufweisen (Fig. 5), durch die ein fester Paßsitz zwischen der Innenfläche der Ringschelle und der Außenfläche des Rohres gewährleistet und die Vertei-

609822/0925 -17-

7551640

lung der angreifenden Kräfte verbessert wird. Eine derartige elastische Beschichtung würde auch jegliche Ovalität in dem Rohr ausgleichen, was ein beträchtlicher Vorteil ist, weil bei Betrieb der Maschine ohne Ringschellen Verformungen des Rohres Vibrationen und Stellungsveränderungen bei den beweglichen Rollen 12 und IJ) bewirken. Da die Außenfläche der Ringschellen präzise kreisförmig gearbeitet ist, können derartige Vibrationen beim Einsatz von Ringschellen nicht auftreten. Die elastische Beschichtung ist außerdem zweckmäßig, weil sie die Schweißnaht eines spiralgeschweißten Rohres aufnimmt; dies ist eine Alternative zu der Nut 45.

Ein weiterer Vorteil des Einsatzes von Ringschellen besteht darin, daß man die Stellungen der Rollen 10 bis 13 zur Anpassung an verschiedene Rohrdurchmesser nicht mehr regulieren muß. Statt dessen können eine Reihe von verschiedenen Ringschellen mit gleichem Außendurchmesser vorgesehen sein, die unterschiedliehe Innendurchmesser zur Aufnahme verschiedener Rohrdurchmesser haben.

Im übrigen können die auf der Innenfläche präzise kreisförmig gearbeiteten Ringschellen leichte Ovalitäten des Rohrquerschnittes verringern.

Wenn - wie beschrieben - für jeden Rollensatz 10 bis 13 eine Ringschelle vorgesehen ist, kann es alternativ vorteilhaft sein, Ringschellen größerer Axialbreite zu verwenden, so daß eine solche RingscbeLle zwei nebeneinander befindliche Rollensätze überbrückt.

609822/0925 - 18 -

Aus Gleichgewichtsgründen kann es zweckmäßig sein, die Ringschellen in ihren Drehstellungen längs des Rohres auszurichten und möglicherweise können axial zwischen den Ringschellen vorgesehene Verbindungsstangen vorteilhaft sein. Die Ringschellen sind etwa so auszurichten, daß zum Einlegen des Rohres in dieselben und zu seiner Herausnahme aus ihnen alle Segmente 36 und 37 offen sind, damit das Rohr im wesentlichen senkrecht eingelegt bzw. herausgenommen werden kann.

Die Anordnung der Rollen gemäß Fig. 1 kann zur Richtung des von Ringschellen umschlossenen Rohres beträchtlich geändert werden. Beispielsweise können zwei Gestelle vorgesehen sein, die jeweils zwei ortsfeste Rollen tragen und von denen eines zum anderen beweglich angeordnet ist, so daß die Gestelle einander genähert bzw. voneinander entfernt werden können.

80982 2/0 925 - 19 -

Claims

? 5 51 6 A Ans ρ r ü c h e

1. Machine zum Richten und Drehen von Rohren, bei der wenigstens drei Rollensätze vorgesehen sind, deren Achsen parallel verlaufen und die jeweils wenigstens drei Rollen aufweisen, die mit etwa gleichen Umfangsabstanden gegen einen Axialteil eines zwischen ihnen befindlichen Rohres anliegen, wobei die Rollensätze in Axialrichtung einen solchen gegenseitigen Abstand haben, daß sie an vorbestimmten Stellen längs der Rohrlänge angreifen und wobei zwei Rollen jedes Satzes in an einem starren Rahmen befestigten Lagern drehbar gelagert sind und eine dritte Rolle jedes Satzes drehbar gelagert und in Richtung senkrecht zur Rollenachse im wesentlichen in Richtung gegen die oder weg von der Achse eines zwischen die Rollen eingesetzten Rohres hin- und herbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, ' daß hydraulische Antriebsmittel (30) die oder jede beweglich angeordnete Rolle (12, 13) jedes Rollensatzes verschwenken, damit zur Geradrichtung des Rohres (15) Druck auf dieses ausgeübt wird, und daß Dreha triebe mindestens eine ortsfeste Rolle (10, 11) zur Drehung des Rohres (15) antreiben.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeic'hnet , daß jeder Rollensatz vier Rollen aufweist, von denen zwei (10, 11) in ortsfesten Stellungen und zwei (12, IJ) beweglich und drehbar angeordnet sind.

- -20 609822/0925

25516AO

3. Maschine nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß vier Rollensätze vorgesehen sind, von denen zwei Sätze axial so angeordnet sind, daß sie sich im Bereich der beiden Rohrenden befinden, während die anderen beiden Sätze gegen den Mittelteil des Rohres zur Anlage kommen.

4. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet , daß der Hydraulikantrieb hydraulische Kolbenzylindereinheiten (30) aufweist.

5. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß alle ortsfesten Rollen (10, 11) an Antriebsmittel angeschlossen sind.

6. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß alle Rollen (10 bis 13) aus Stahl gefertigt sind.

7. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge jeder Rolle (10 bis 13) größer als der Durchmesser des Rohres (15) und vorzugsweise größer als der zweifache Rohrdurchmesser ist.

8. Maschine nach'einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, da-durch gekennzeichnet, daß der Durchmesser jeder beweglichen Rolle (12, 13) dem halben Durchmesser jeder ortsfesten Rolle (10, 11) entspricht.

- 21 609822/092S

9. Maschine nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Antriebsmittel (30) zur Verschwenkung der oder Jeder beweglichen Rolle (12, 13) jedes Rollensatzes an eine gemeinsame Hydraulik-Druckquelle angeschlossen sind.

10. Maschine nach einem oder mehreren der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Jede verschwenkbare RiIe (12, 13) von einem Ende zweier Kipphebel (24) getragen wird, wobei an Jedem Ende der Rolle (12, 13) ein Kipphebel (24) vorgesehen ist, daß Jeder Kipphebel (24) um eine Stelle (25) zwischen seinen Enden schwenkbar gelagert ist, und daß die hydraulischen Antriebsmittel (30) an das andere Ende Jedes Kipphebels (24) zur Betätigung desselben angreifen.

11. Maschine nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager aller ortsfesten Rollen (10, 11) starr an einem stabilen Rahmen in Form eines Gestelles (21) befestigt sind, dessen Festigkeit um ein Vielfaches größer als die Biegefestigkeit des zu richtenden Rohres ist.

12. Maschine nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Kipphebel (24) auf dem Gestell "(21) schwenkbar gelagert sind.

13. Verfahren zur kurzzeitigen Richtung und Drehung eines ungeraden Rohres als Schritt bei der Oberflächenbehandlung einer zylindrischen Rohrinnenfläche unter

609822/0925 -22-

2 5516

Verwendung der Maschine nach den Ansprüchen 1 bis

14. Verfahren zur kurzzeitigen Richtung und Drehung eines ungeraden Rohres als Schritt bei der Oberflächenbehandlung einer zylindrischen Rohrinnenfläche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere abnehmbare kreisförmige Ringschellen mit axialem Abstand auf dem Rohr angeordnet werden, wobei die Ringschellen das Rohr umfangsmäßig fest umschließen und ihre Streckgrenze in Umfangsrichtung größer als diejenige der Rohrwandung ist, daß von den Rollen in Richtungen zur Geradrichtung des Rohres und zur Geradhaltung desselben während der Drehung Kräfte auf die Ringschellen ausgeübt werden, und daß während der Rotation der Ringscnellen und des Rohres die zylindrische Rohrinnenfläche behandelt wird.

1.5. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß jede Rings cbeLle aus im wesentlichen zwei Teilringsegmenten gebildet ist, die gelenkig oder lösbar so verbunden werden, daß die Segmente zur öffnung der Ringschelle teilbar sind.

16. Verfahren nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet , daß jede Ringschelle aus drei Segmenten von etwa gleicher Bogenlänge besteht und zwei Segmente an die jeweils gegenüberliegenden Ränder des dritten Segmentes angelenkt sind.

17. Verfahren nach den Ansprüchen I5 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment aus mehreren segmentartigen Elementen

609822/0925

besteht, die axial nebeneinander angeordnet und miteinander verbunden sind.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die segmentartigen Elemente in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind, so daß die Enden axial abwechselnder Elemente des einen Segmentes bei geschlossener Ringschelle zwischen den Enden der abwechselnden Elemente eines benachbarten Segmentes liegen.

19. Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge jederRingsclBLle wenigstens der Hälfte des Außendurchmessers des Rohies entspricht.

20. Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis I9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ringschelle auf ihrer inneren Umfangsfläche eine Beschichtung aus elastischem Material aufweist.

21. Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis 19* dadurch gekennzeichnet, daß jede Ringschelle auf ihrer inneren Umfangsfläche eine Nut aufweist, die die Schweißnaht eines spiralgeschweißten Rohres aufnimmt.

22. Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß gegen die Außenfläche jeder Ringschelle Rollen der Rollensätze andrückend zur Anlage kommen.

- 24 609 8 2 2/0925

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß jedem* Rollensatz eine Ringschelle zugeordnet ist.

609822/092 5