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"Verfahren zum Biegen zweier ineinander gesteckter
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Rohre und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens"
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen zweier in radialem Abstand zueinander
ineinander gesteckter Rohre auf einer Rohrbiegemaschine mit einen schwenkbaren Biegetisch,
der eine Biegeschablone und eine zur Biegeschablone hin- und herverschiehbare Spannbacke
und eine Gleitschiene aufweist sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Gebogene, doppelwandige Rohre, erhalten durch zwei ineinander in radialem
Abstand gesteckter Pohre, d.h.
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Rohre mit größerem tlnterschied ihrer Durchmesser, werden bisher entweder
in der Weise hergestellt, daß das Innenrohr einzeln gebogen und das Außenrohr einzeln
gebogen und letzteres in Längsebene aufgeschnitten oder aufgeweitet wird, dann das
Innenrohr in das aufgeschnittene Außenrohr eingelegt und das Außenrohr in der Trennebene
wieder zugeschweißt wird.
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Diese Arbeitsweise ist sehr umständlich und für eine Serienfertigung
nicht geeignet.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, das Außenrohr mit dem darin eingesteckten
Innenrohr gemeinsam zu biegen, Um dies zu erreichen, wird der Zwischenraum zwischen
Innenrohr und Außenrohr vor dem Biegen mit Sand gefüllt, der nach dem Biegen wieder
entfernt wird.
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Anstelle von Sand wurde auch ein thermoplastisches Kunstharz gewählt,
das nach einer Erhitzung flüssig eingefüllt wurde. Nach der Erkaltung erfolgte das
Biegen. Im Anschluß an das Biegen wurde das Harz durch Erhitzung wieder flüssig
gemacht und zum Ausfließen gebracht.
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Die Verwendung von Sand oder Harz zum Biegen zweier ineinander gesteckter
Rohre ist sehr kostspielig und zeitraubend, so daß diese Arbeitsweise zur Serienfertigung
nicht geeignet ist. Auch ist eine restlose Entfernung des Füllmaterials, insbesondere
in Gestalt von Harz, sehr schwierig und praktisch nicht möglich.
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Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, das gleichzeitige
Biegen von in radialem Abstand zueinander eingesteckten Rohren ohne Anwendung von
Füllstoffen auf wirtschaftliche Weise und in schneller Folge durchzuführen. Zur
Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Biegen von zwei Rohren, in radialem
Abstand zueinander eingesteckt, auf einer Rohrbiegemaschine mit einem schwenkbaren
Biegetisch, der eine Biegeschablone und eine zur Biegeschablone hin- und herverschiebbare
Spannbacke und eine Gleitschiene
aufweist, erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß zum Biegen im Bereich der Biegeschablone an der zur Biegeschablone gerichteten
Seite das Innenrohr zur Anlage an das Außenrohr gebracht wird und in das Innenrohr
sowie an der der Biegeschablone abgekehrten und der Spannbacke zugekehrten Seite
zwischen Innenrohr und Außenrohr jeweils ein Dorn eingebracht wird.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung wird somit erreicht, daß die Gleitschiene
ihre Andrückkraft voll auf die zu biegenden Rohre, d.h. Außenrohr sowie Innenrohr,
übertragen kann, weil praktisch im Bereich der eingeführten Dorne kein Hohlraum
innerhalb der Pohre vorhanden ist, dieser vielmehr durch die Dorne ausgefüllt ist.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
ist besonders vorteilhaft gekennzeichnet durch einen im Innenrohr angeordneten zylindrischen
und einen zwischen Innenrohr und Außenrohr angeordneten sichelförmigen Dorn, wobei
in weiterer erfindungsgemißer Ausgestaltung der zylindrische Dorn und der sichelförmige
Dorn parallel zueinander verlaufen und an einer gemeinsamen Halterung um Ende der
Rohrbiegeaschine an dem dem Biegetisch abgekehrten Ende befestigt sind.
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Um die Reibung zwischen den Innenflächen der Rohre und den im diesen
angebrachten Dornen weitgehend zu verringen, wird in weiterer erfindungsgemäßer
Ausgestaltung vorgeschlagen, daß der zylindrische Dorn und der sichelförmige Dorn
jeweils an parallel zueinander verlaufenden Stangen, vorzugsweise lösbar, befestigt
sind, deren Ouerschnittsfläche kleiner ist als die der zugeordneten Dorne.
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Um nach erfolgter Biegung ein Lösen der Dorne von den Innenaantelflächen
der Rohre zu erleichtern und auch die Stellung der Dorne zur Biege schablone verändern
zu können, wird in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung vorgeschlagen, daß die
beiden Dorne in Achsrichtung der Rohre verschiebbar sind. Besonders vorteilhaft
ist dazu die Halterung der beiden Dorne an eine verschiebbaren Schlitten gelagert.
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Um eine axiale Verschiebung vom Innenrohr zum Außenrohr zu vermeiden,
wird in weiterer erfindungsgeäßer Ausgestaltung vorgeschlagen, daß die ineinandergesteckten
Rohre an ihren Enden, insbesondere vorderen Enden, durch eine Klemvvorrichtung gehalten
sind, die eine dem Innenrohr und eine dem Außenrohr zugeordnete Xlenflache aufweist.
Dazu kann die Klo-vorrichtung
einstückig sein. Um das außermittig
zum Außenrohr angebrachte Innenrohr an der Biegeschablone festzuklemmen, wird in
weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung vorgeschlagen, daß die Spannbacke aus zwei
einander in Rlemmwlrkung zu bringenden Teilstucken besteht. Auch die Biegeschablone
ist besonders vorteilhaft in der Weise ausgebildet, daß sie eine dem Außenrohr und
dem daraus herausstehenden Innenrohr zugeordnete Klein fläche hat.
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In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß
die Spannhülse am Vorschubwagen eine dem Außenrohr und dem daraus herausstehenden
Innenrohr zugeordnete Klemmfläche hat, wobei vorteilhaft in weiterer erfindungsgemäßer
Ausgestaltung die Spannhülse aus zwei Teilstücken besteht, die relativ zueinander
verdrehbar sind.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Sie beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausbildungsformen,
vielmehr sind weitere, im Rahmen der Erfindung liegende Abwandlungen mdglich.
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Es zeigen: Fig. 1 die Rohrbiegemaschine im wesentlichen
schematisch
und in perspektivischer Darstellung, Fig. 2 eine Oberansicht der Rohrbiegemaschine
mit den wesentlichen Teilen, teilweise im Schnitt, Fig. 3 einen vertikalen Schnitt
entsprechend der Linie 111-111 nach Fig. 2, Fig. 4 Darstellung nach Fig. 2 nach
erfolgte Biegevorgang, Fig. 5 das Biegen der Rohre mit mehrfachen Krümmungen, Fig.
6 den stufenförmigen Klemmring an den vorderen Enden der Rohre nach Fig. 5, Fig.
7 die vorderen Enden der ineinandergesteckten Rohre mit zentrischem stufenförmigen
Rlemmring Fig. 8 zwei ineinander gesteckte Rohre nach dem Biegevorgang, Fig. 9 die
beiden gebogenen Rohre mit den Krümmungsradien nach Fig. 8 in annähernd zentrischer
axialer Ausrichtung.
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Fig. 1 zeigt eine Rohrbiegemaschlne mit einem Vorschubwagen lox1der
auf einer oder mehreren Führungsschienen 11 auf der Oberseite des Maschinengehäuses
12 hin- und herverschiebbar ist. Der Vorschubwagen 10 hat einen Rohrzylinder 13,
in dessen Innern sich eine Spannhülse 14 befindet, in welcher der Endbereich des
zu biegenden Rohrstückes 15 eingespannt ist. Das Rohrstück 15 ist um eine schwenkbar
gelagerte Biegeschablone 16 herumgeführt, welche eine dem tohrhalbmesser entsprechende
Ausnehmung 17 hat.
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An einem Teil des um die Biegeschablone 16 herumgeführten Rohrstückes
15 ist mittels einer Spanneinrichtung 18 ein Spannbacken 19 angedruckt, welcher
ebenfalls eine dem Rohrhalbmesser entsprechende Ausnehmung hat und das Rohr 15 an
der Biegeschablone 16 festklemmt. Mit 20 ist ein Hydraulikzylinder dargestellt,
der die Spannvorrichtung 18 der Spannbacke 19 zur Biegeschablone 16 bewegt oder
von dieser Schablone entfernt. Die Biege schablone ist an dem Biegetisch 21 fest
angeordnet, während die Spannvorrichtung 18, 19 über den beispielhaft dargestellten
hydraulischen Antrieb 20 in angegebener Pfeilrichtung 22 hin- und herverschiebbar
ist.
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Wird die Biegeschablone 16 fiber den Biegetisch 21 zusamen mit der
Spannbacke 19 in Richtung des Pfeiles 23 umgeschwenkt, erhält das Rohrstück 15 eine
Krümmung mit einem Radius, der dem Radius der Biegeschablone entspricht.
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Während dieses Biegevorganges wird das Endteil des Rohrstückes in
der Spannhülse 14 des Vorschubwagens 13 eingespannt, um das Rohrstück in allen Lagen
sicher zu führen. Damit das zwischen Spannhülse 14 und der Biegeschablone 16 freie
Rohrstück seitlich nicht ausknicken kann, ist an dieses Rohrstückteil eine Gleitschiene
24 angedrückt, die ebenfalls eine Ausnehmung hat, welche dem Rohrhalbmesser entspricht.
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Fig. 3 zeigt, an der zur Biegeschablone 16 gerichteten Seite die Außenfläche
des Innenrohres 15b an der Innenwandung des Außenrohres 1 5a an. In das Innenrohr
15b ist ein zylindrischer Dorn 30 eingeschoben, Zwischen dem Innenrohr 1Sb und dem
Außenrohr 15a ist an der der Biegeschablone 16 abgekehrten und der Gleitschiene
24 zugekehrten Seite ein sichelförmiger Dorn 31 vorhanden. Die Dorne 30 und 31 sind
vorne an ihren der Biegeschablone 16 abgekehrten
Seiten mit zugeordneten
Abrundungen 32 und 33 versehen. Die Dorne 30 und 31 sind einstückig befestigt an
zugeordneten Stangen 34 und 35, die einen Querschnitt haben, der kleiner ist als
der der Dorne, damit zwischen den Innenwandungen der Rohre und den in diesen befindlichen
Stangen im Bereich außerhalb der Biegeschablone ein ausreichender, eine mögliche
Reibung verhindernder Luftspalt vorhanden ist. Vorzugsweise sind die Dorne 30 und
31 lösbar an den zugeordneten Stangen 34 und 35 befestigt, damit abhängig vom Durchmesser
der zu biegenden ineinander gesteckten Rohre lediglich die Dorne ausgewechsel zu
werden brauchen. Die Stangen 34 und 35 sind an der zu Fig. 1 bereits beschriebenen
Halterung 26 befestigt. Beim Biegen des Rohres ist diese Halterung in Gestalt des
Schlittens 26 ortsfest. Nach dem Biegen werden die Dorne ein kurzes Stück zurückgezogen,
um sie an ihren vorderen Enden von den Innen~ wandungen der Rohre leicht und sicher
zu lösen. Die Verschiebbarkeit des die Dorne über die Stangen tragenden Schlittens
26 ist aber auch vorhanden, um die vorderen Enden der Dorne in ihrem Abstand zur
Drehachse der Biegeschablone 16 auszurichten. In der Regel reichen die vorderen
Spitzen der Dorne etwas über die Drehachse 16a der Biegeschablone 16 vor,
wie
das in Fig. 2 dargestellt ist.
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Bei den Darstellungen nach den Fig. 2 und 4 hat die Spannbacke 19
eine Stufe, damit sie mit der Klemmflache 36 das aus dem Außenrohr herausstehende
Innenrohr 15b an der Biegeschablone 16 festklemmt und eine weitere Klernmfl#che
37, um an der Biegeschablone das Außenrohr 15 festzuklemmen. Um eine gute Festklemmung
des Innenrohres 15b an der Biegeschablone 16 zu erreichen, hat diese im Bereich
des herausragenden Teilstückes des Innenrohres einen Vorsprung 38, der um die Wanddicke
des Außenrohres 15 radial nach außen vorsteht. Vorteilhaft hat die Biegeschablone
16 ein eingesetztes, auswechselbares Formstück 16b wie das abweichend zu Fig. 2
in Fig. 4 dargestellt ist.
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Nach dem Ausführungsbeispiel werden die ineinander gesteckten Rohre
von vorne über die zugeordneten Dorne soweit geschoben, daß das Außenrohr an seinem
beim Biegen hinteren Ende in die Spannhülse 14 hineinragt. Um das Einschieben von
vorne zu ermdglichen, ist der Abstand der Drehachse 16a der Biegeschablone zur Gleitschiene
11, oder die Spannhülse 14 und die Dornhalterung 26 trägt, verstellbar, wie das
ohnehin der Fall beim Biegen einzelner Rohre ist, sofern
Biegeschablonen
16 mit einem größeren oder kleineren Radius ihrer Krdmmung Anwendung finden.
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Nachdem fieber die Spannhülse 14 am Vorschubwagen 10 (Fig. 1) die
zu biegenden Rohre in Biegestellung gebracht wurden und der Spannbacken 19 das Außenrohr
und das Innenrohr an der Biegeschablone festgeklemmt hat, wird der Biegetisch in
angegebener Pfeilrichtung 39, beispielhaft um 900 dargestellt, in die in Fig. 4
gezeichnete Stellung gedreht.
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Mit dieser Drehung wird das Rohr entweder bei gelüster Klemmhülse
14 mit laufendem Vorschaubwagen, wie in Fig. 4 dargestellt, oder mit wandernder
Andrückleiste 24 gebogen. Während des Biegevorganges bleiben die ineinander gesteckten
Rohre durch die Spannbacke 19 an der Biegeschablone 16 festgeklemmt.
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Nachdem die Biegung erfolgt ist, wird die Spannbacke 19 und die Gleitschiene
24 gelöst. Zugleich werden die Dorne 30 und 31 über die zugeordneten Stangen 34
und 35 und die Halterung 26 durch die zu Fig. 1 beschriebenen Hydraulikzylinder
28 um ein geringes Maß in angegebener Pfeilrichtung 40 zurückgezogen, um ein Lösen
der Dorne an den Wandungen der Rohre im Bereich der Biegung mit Sicherheit auf einfache
Wege zu erreichen.
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Die erfindungsgemäße Lösung gestattet auch das nacheinanderfolgende
Biegen der ineinander gesteckten Rohre in einer oder in verschiedenen Ebenen, d.h.
an den Rohren mehrere Krüfimungen vorzunehmen, weil in Verbindung mit den beiden
Dornen 30 und 31, die die Grundlage darstellen, die ineinander gesteckten Rohre
an ihren vorderen Enden so miteinander verbunden sind, daß sie sich nicht axial
relativ zueinander verschieben können. Nach dem Ausführungsbeispiel in den Fig.
2 und 4 geschieht dies durch die stufenförmig ausgebildete Spannbacke 19 in Verbindung
mit der gegenüberliegenden ausgebildeten Ausnehmung der Biegeschablone, nach Fig.
4 durch das Einsatzstück 16b.
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Fig. 5 zeigt die Lösung zum mehrfachen Biegen der ineinander gesteckten
Rohre.
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Das Außenrohr 1Sa und das Innenrohr 15b sind an ihren vorderen Enden
durch einen stufenförmigen Klemmring 41 festgehalten, der eine axiale Verschiebung
der beiden Rohre verhindert. Der Klemmring 41, bestehend aus den beiden Teilen 41a
und 41b, hat, wie auch aus Fig. 6 hervorgeht, eine dem Innenrohr 1Sb zugeordnete
Bohrung 42 und eine dem Außenrohr 15a zugeordnete
Bohrung 43. Die
beiden Teile 41a und 41b können zur Festklemmung der Rohre durch verschiedene Mittel
miteinander verspannt werden, so beispielsweise durch Anwendung von Schrauben, Knebelverschlüssen
oder auch hydraulische oder pneumatische Spannvorrichtungen.
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Der zweiteilige Klemmring kann auch die Funktion erfüllen, die Enden
der Rohre an der Biegeschablone 16 festzuklemmen, oder mit der Spannbacke 19 zusammenwirken,
sofern die vorderen Enden der beiden Rohre 15a, 15b an die Biegeschablone 16 anzulegen
sind, weil eine Biegung am vorderen Ende des Rohres erfolgen soll.
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Fig. 5 anzeigt weiterhin, daß die Spannhülse 14 zweiteilig ausgebildet
ist. Sie hat ein erstes Teil 14a, das die Außenfläche des Außenrohres 15a erfaßt.
Zugleich hat sie ein weiteres Teil 14b, das die Außenfläche 15b des Innenrohres
mit exzentrischer Spannhülse erfaßt. Diese Spannhülse hat Durchbrechungen, durch
die die Stangen 34 und 35 hindurchragen. Sofern die Rohre nacheinanderfolgend in
verschiedenen Ebenen gebogen werden, dann dreht die Klemmhülse 14a das Außenrohr,
während die Klemmhülse 14b das Innenrohr so verdreht, daß beim Biegen an der zur
Biegeschablone 16 gerichteten Seite das Innenrohr 15b innen am Außenrohr
15a
anliegt. Zu diesem Zweck sind die Hülsenteile 14a und 14b relativ zueinander verdrehbar,
damit stets gewährleistet ist, daß beim Biegen im Bereich der Biegeschablonen an
der Seite, die der Biegeschablone zugerichtet ist, das Innenrohr am Außenrohr anliegt.
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Neben einer exzentrischen Bohrung in der Spannhülse 14b kann auch
ein Planetengetriebe Anwendung finden.
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Die Biegeschablone ist nach Fig. 5 in üblicher Weise ausgebildet und
hat die Klemmbacke 19, die dem Außendurchmesser des Außenrohres 1Sa angepaßt ist.
Sofern nach der Darstellung in Fig. 7 die Biegung der beiden Rohre in einem größeren
Abstand zu deren vorderen Enden erfolgt, dann kann der Klemmring 41 die beiden vorderen
Enden der Rohre auch koaxial miteinander verbinden, um deren axiale Verschiebung
zu verhindern.
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Dies ist möglich, weil eine geringe federnde Durchbiegung des Innenrohres
im Bereich der Biege schablone dort dessen Anlage an der Innenseite des Außenrohres
gewährleistet. Aus dem gleichen Grunde kann bei mehreren nacheinanderfolgenden Biegungen
die in Fig. 5 dargestelltÇ lnspannung der vorderen Enden der Rohre vorhanden sein,
wenn auch die Rohre im entgegengesetztem Sinne gebogen werden. Im übrigen tut aus
den Fig. 5 und 6 ersichtlich, daß der Xlemmring 41 leicht verdreht werden kann,
so daß eine solche Anlage der beiden Rohre erfolgt, daß an der
zur
Biegeschablone gerichteten Seite das Innenrohr an dem Außenrohr anliegt. Im Bereich
der Biegeschablone wird dies durch die beiden Dorne ohnehin bewirkt.
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Die beschriebene Spannh#lse, die Außenrohr und Innenrohr an den hinteren
Fnden verhindert und gegen eine axiale Relativverschiebung sichert, macht es in
vielen Fällen möglich, daß-die vorderen Enden nicht gegen axiale Verschiebung gesichert
zu werden brauchen, so daß der stufenförmige Klemmring 41 wegfallen kann.
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Fig. 8 zeigt ein um 454 gebogenes, aus zwei Rohren 15b und 15a bestehendes
Rohrstück mit einem geradlinigen Anfangsteil und längerem geradlinigen Fndteil mit
der Maßgabe, daß der Biegeradius der inneren Krfimmung des Außenrohres dem Biegeradius
der inneren Krümmung des Innenrohres praktisch entspricht, weil der Unterschied,
bedingt durch die Wanddicke der Rohre, nicht beachtlich ist.
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Fig. 9 zeigt, daß bei einer zentrischen Ausrichtung von Innenrohr
und Außenrohr nach erfolgter Biegung beim fertigen Doppelrohrstück ein nahezu paralleler
Verlauf der Wandungen im Bereich der Krümmung und
der geraden Endstücke
vorhanden ist. Sofern die Rohre an ihren Enden zentriert werden und somit das Innenrohr
in der Mitte des Außenrohres liegt, dies ist in Fig. 9 absichtlich nicht dargestellt,
dann zeigt sich, daß praktisch eine zentrische Anordnung des Innenrohres im Außenrohr
gegeben ist und bei Sicherung der zentrischen Lage die Rohre an ihren Enden die
übliche Elastizität des Innenrohres einen gewissen Ausgleich ermöglicht. Zum Zwecke
der vereinfachten Darstellung ist in den Figuren 8 und 9 lediglich das Biegen zweier
ineinander gesteckter Rohre mit einer einzigen Krümmung dargestellt. Es ist aber
verständlich, daß, wie vorerwähnt, die erfindungsgemäße Lösung auch das Biegen von
Rohren in mehreren Ebenen und mit verschiedenen Krünunungaradien ermöglicht.
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Bei dem Vorschub der Rohre zur Biegeschablone zum nächsten Biegen
kann sich das Innenrohr innerhalb des Ausenrohres soweit verdrehen, daß die vorgesehene,
zum Biegen erforderliche Anlage des Innenrohres an der Innenfläche des Außenrohres
an der zur Biegeschablone gerichteten Seite vorhanden ist.