DE2551640A1 - Verfahren und maschine zum richten und drehen von rohren - Google Patents
Verfahren und maschine zum richten und drehen von rohrenInfo
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- B05C7/00—Apparatus specially designed for applying liquid or other fluent material to the inside of hollow work
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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-
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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,
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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-
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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.
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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-
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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
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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
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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
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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-
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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
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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-
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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-
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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.
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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-
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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-
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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-
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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.
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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.
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Claims (23)
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.
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