DE2837247A1

DE2837247A1 - Tube hot bending machine - with swivelling arm pulling tube through guide rollers

Info

Publication number: DE2837247A1
Application number: DE19782837247
Authority: DE
Inventors: Silvano Ceccarelli
Original assignee: Citi SpA
Current assignee: Citi SpA
Priority date: 1978-05-25
Filing date: 1978-08-25
Publication date: 1979-11-29
Also published as: IT7823783A0; IT1095538B

Abstract

Tubular elements such as pipes for oil, gas and water under pressure, are bent in the hot state by a hinged arm in which one end of the tube is clamped. A stationary girder, at first in parallel to the arm, guides the tube in sets of rollers. By motorised swivelling of the hinged arm the tube is pulled through the rollers as a heating device on the arm heats it up to the bending temp. and is bent through an angle of up to 360 degrees C. This avoids any shear or upsetting stress on the tubes and is a simple method of bending even pipes of large dia. Tubes of different dia. and/or different radii of curvature can be bent simultaneously.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Warmbiegen von Method and device for hot bending of

rohrförmigen Körpern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Warmbiegen von beliebigen rohrförmigen Körpern, wie z.B. Leitungen für Flüssigkeit und Gase unter Druck, wie Erdöl, Heizgas, Wasser und dergl., bei dem der zu biegende Körper durch Führungsbereiche und durch der Erwärmung und Abkühlung dienende Bereiche geführt und mittels eines Biegearmes gebogen wird, sowie eine Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens. tubular bodies The invention relates to a method for hot bending of any tubular body, such as lines for liquids and gases under pressure, such as petroleum, heating gas, water and the like. In which the body to be bent guided through guide areas and areas used for heating and cooling and is bent by means of a bending arm, and a device for use this procedure.

Zum Warmbiegen von rohlfrjrmigen Körpern für die verschiedensten Anwendungen, wobei die Rohre geschweißt und gewalzt sein können, werden allgemein zwei Verfahren benutzt. Es ist dies einmal das herkömmliche Verfahren, bei dem das Rohr mit einem pulverförmigen Auffüllmaterial angefüllt und an den Enden verschlossen wird und nach der Erwärmung in einem einzigen Arbeitsgang auf der ganzen Länge gekrümmt wird. Bei einem zweiten Verfahren wird dagegen das Rohr in aufeinanderfolgenden Phasen gekrümmt. Dies erfolgt dadurch, daß das Rohr schrittweise durch Schub weiterbefördert wird, wobei es Zone um Zone auf die geeignete Temperatur erhitzt wird. Das vordere Ende des Rohrs ist an einer geeigneten Halterung an einem drehbaren Biegearm befestigt, der frei um seinen Drehpunkt drehen kann, wobei die Länge dieses Armes den Krümmungsradius des Rohres bestimmt. Der Krummungshalbmesser ist also abhängig von der Länge des Armes, der jedes Mal, wenn der Krümmungsradius oder der Durchmesser des Rohres selbst geändert werden soll, durch einen anderen Arm ersetzt werden muß.For hot bending of raw bodies for a wide variety of applications, where the tubes can be welded and rolled, two methods are generally used used. This is once the conventional method in which the pipe with a powdery filling material is filled and sealed at the ends and after heating, it is bent over its entire length in a single operation. In a second method, on the other hand, the pipe is in successive phases curved. This is done in that the pipe is gradually advanced by thrust heating it zone by zone to the appropriate temperature. The front one The end of the tube is attached to a suitable bracket on a rotatable bending arm, which can rotate freely around its fulcrum, the length of this arm being the radius of curvature of Rohres determined. The radius of curvature is therefore dependent on the length of the arm, the every time the radius of curvature or the diameter of the pipe itself changed should be replaced with another arm.

Gegenüber dem ersten Verfahren weist das zweite Verfahren große Vorteile auf, da es vor allem eine schnellere und genauere Bearbeitung gestattet und sehr starke Krünunungen auch an Rohren mit großem Durchmesser ermöglicht Allerdings stellt die Tatsache, daß die zu biegenden Rohre einer Schubbeanspruchung unterworfen werden müssen und der Krüinmungsgrad abhängig ist von der Länge des Dreharmes, sowie die Komplexität der Vorrichtungen, die zum Vorschub des Rohres erforderlich sind, Nachteile dar, die sich auf die Kosten des Endproduktes sowie auf die Widerstandsfähigkeit und auf die endgültigen Abmessungen des gebogenen Rohres auswirken Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das auf einfache Weise das Biegen der Rohre erlaubt und bei dem die durch den Vorschub bedingtei Nachteile wie Stauchungen des Materials vermieden werden.Compared to the first method, the second method has great advantages on, since it allows faster and more precise processing and very However, this makes strong curvatures possible even on pipes with a large diameter the fact that the pipes to be bent are subjected to shear stress must and the degree of curvature depends on the length of the rotating arm, as well as the Complexity of the devices required to advance the pipe, disadvantages which affects the cost of the end product as well as its resilience and affect the final dimensions of the bent tube of the invention is based on the task of creating a process of the type mentioned at the beginning, which allows the pipes to be bent in a simple manner and in which the feed certain disadvantages such as upsetting of the material can be avoided.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die rohrförmigen Körper durch eine am vorderen Ende des Rohres angewandte Zugbeanspruchung auf einen bestimmten Krümmungsradius gezogen wird, die den Wert eines Vollwinkels erreichen kann.This object is achieved by a method of the type mentioned at the beginning Type, which is characterized in that the tubular body by a tensile stress applied at the front end of the pipe to a given radius of curvature is drawn, which can reach the value of a full angle.

Der Krümmungsradius ist gemäß den gewünschten Endprodukten einstellbar.The radius of curvature is adjustable according to the desired end products.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Biegearm kontinuierlich oder schrittweise antreibbar ist Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.A device for carrying out the method according to the invention is characterized in that the bending arm can be driven continuously or in steps is Further refinements of the invention are set out in the subclaims contain.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß durch den antreibbaren Biegearm Stauchungen des Rohrmaterials vermieden werden können. Zudem ist es möglich, mit einem Biegearm verschiedene Krümmungsradien herzustelle#n und sogar mehrere Rohre gleichzeitig zu biegen.The advantages achieved by the invention are that by the drivable bending arm compression of the pipe material can be avoided. It is also possible to produce different radii of curvature with one bending arm and even bend several pipes at the same time.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft erläutert.In the following the invention is exemplified with reference to the accompanying drawing explained.

In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung, von oben gesehen, der Biegevorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 2 einen schematischen Teilquerschnitt in einer zur Darstellung in Fig. 1 senkrechten Ebene, der den auf die Bewegung des Zugarmes auf der Platte bezüglichen Teil darstellt.The drawing shows: FIG. 1 a schematic representation of seen above, the bending device for applying the method according to the invention and FIG. 2 shows a schematic partial cross section in a for illustration in FIG. 1 vertical plane that relates to the movement of the pull arm on the plate Part represents.

Die Biegevorrichtung A, die in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, besteht hauptsächlich aus: - einem Träger oder ähnlichem B, dessen Längsachse X-X senkrecht zur Achse Y-Y des zu biegenden Metallrohrs C steht, wobei sich diese Achse auf den nicht oder noch nicht gebogeRen Rohrabschnitt bezieht. Der Träger B weist in diesem Fall drei Befestigungsbereiche 10, 12, 14 auf, die längs seiner Achse und zu ihr senkrecht angebracht sind. Diese Bereiche sind zur Aufnahme und gradlinigen Führung des zu biegenden Rohres oder der zu biegenden Rohre bestimmt. Jeder dieser Führungsbereiche besteht aus zwei Reihen von Rollen mit senkrechten Achsen, wobei der Innenabstand eines jeden Rollenpaares durch den Aussendurchmesser d des Rohres C bestimmt wird, das durch die Führungsbereiche 1a, 12, 14, läuft.The bending device A, which is shown schematically in Fig. 1, consists mainly of: - a beam or similar B, the longitudinal axis of which is X-X perpendicular to the Y-Y axis of the metal tube C to be bent, this axis relates to the pipe section that has not been bent or has not yet been bent. The carrier B has in this case three fastening areas 10, 12, 14 running along its axis and are attached perpendicular to it. These areas are for recording and straight-line Guidance of the pipe to be bent or the pipes to be bent is determined. Each of these Leadership consists of two rows of roles with vertical Axles, where the inner distance of each pair of rollers is determined by the outer diameter d des Pipe C is determined, which runs through the guide areas 1a, 12, 14.

Eine Anzahl von Heiz- und Abkühleinrichtungen D (die von beliebiger Art sein können, z.B. elektrisch, mit Gas, Heißluft oder anderweitig betrieben werden können), in diesem Fall 3 Vorrichtungen D in einer der Führungsvorrichtungen 10, 12, 14 entsprechenden Lage, d.h. am Ausgang der genannten Einrichtungen, wenn man die Vorschubrichtung Z der Rohre C in Betracht zieht, wobei die Einrichtungen D am Träger B befestigt sein können. Wie man aus Fig. 1 ersieht, nimmt der Innenabstand der Rollen der Führungsbereiche 10, 12, 14 von 10 nach 14 gehend zu, ebenso die Abmessungen der Einrichtungen D, da die Durchmesser d der Rohre C von 10 nach 14 gehend zunehmen.A number of heating and cooling devices D (those of any Kind, e.g. be operated electrically, with gas, hot air or in some other way can), in this case 3 devices D in one of the guide devices 10, 12, 14 corresponding position, i.e. at the exit of the facilities mentioned, if one takes into account the feed direction Z of the tubes C, the devices D can be attached to the carrier B. As can be seen from Fig. 1, the inner distance increases the roles of the guide areas 10, 12, 14 going from 10 to 14, as well as the Dimensions of the facilities D, since the diameter d of the pipes C from 10 to 14 going to increase.

Einem Biegearm F mit geeigneten Abmessungen und geeigneter Struktur, der in der Ausgangsposition, die in Fig. 1 dargestellt ist, parallel zum TrägerB ist. Der Fuss 20 des Biegearmes F weist einen kreisförmigen Sitz 22 mit vertikaler Achse 24 auf, in dem der senkrechte Zapfen 26 steht, um den die Rotationsbewegung des Biegearmes F abläuft. Der Biegearm F weist in diesem Fall drei Einspanneinrichtungen G1, G2 und G3 zur Aufnahme und Befestigung der Vorderteile 30 der Rohre C1, C2 und C3 auf. Während die Vorrichtung G1 nicht durchgehend ist, bestehen G2 und G3 aus durchgehenden, zylindrischen Löchern im Material des Armes F, wobei diese öffnungen den Durchmessern d der Rohre entsprechen. Der Arm der auf dem Boden 32 z.B. auf nicht abgebildeten Rollen aufliegen kann, weist für jede Einspannvorrichtung G1, G2 und G3 entsprechende Blockiervorrichtungen 34 auf, die das freie Ende 30 der zu biegenden Rohre blockiert.A flexible arm F of suitable dimensions and structure, that in the starting position shown in Fig. 1, parallel to the carrier B. is. The foot 20 of the bending arm F has a circular seat 22 with a vertical Axis 24, in which the vertical pin 26 is around which the rotational movement of the bending arm F expires. The bending arm F has three clamping devices in this case G1, G2 and G3 for receiving and fastening the front parts 30 of the tubes C1, C2 and C3 on. While the device G1 is not continuous, G2 and G3 consist of continuous, cylindrical holes in the material of the arm F, these openings correspond to the diameter d of the pipes. The arm that rests on the floor 32, for example rolls not shown, has for each clamping device G1, G2 and G3 corresponding blocking devices 34, which the free end 30 of the blocked pipes to be bent.

- Den Antriebsvorrichtungen H1, H2, die am Biegearm F befestigt sind, wobei mit H1 ein elektrischer Motor mit Untersetzung schematisiert ist, der durch einen übertragungsmechanismus, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, da er von beliebiger Art sein kann, dem Sperrgetriebe H2 ein entsprechendes geeignetes Drehmoment übermittelt. Das Sperrgetriebe H2 besteht aus einem Zahnrad 35, dessen Zähne 38 in die kreisförmige Führung 36 der Platte M, die am Boden befestigt ist, nach Art Zahnrad - Zahnradstange fassen. Die Führung 36 weist einen Radius 40 auf, der in diesem Fall mit dem Abstand der Achse Y-Y von der Achse 24 übereinstimmt.- The drive devices H1, H2, which are attached to the bending arm F, with H1 an electric motor with reduction is schematized, which by a transmission mechanism, which is not shown in the drawing, because he can be of any type, the locking gear H2 a corresponding suitable Torque transmitted. The locking gear H2 consists of a gear 35, whose Teeth 38 in the circular guide 36 of the plate M, which is fixed to the floor, Grip in the manner of a toothed wheel - toothed wheel rod. The guide 36 has a radius 40, which in this case corresponds to the distance between the Y-Y axis and the axis 24.

Das vom Motor H1 an das Zahnrad 35 übertragene Drehmoment bewirkt, daß sich das Zahnrad 35 so dreht, daß eine Bewegung des Biegearmes F hervorgerufen wird, wobei diese Bewegung eine Rotation im Sinne des Pfeiles U um die Achse des Zapfens 26 ist. Die Welle 37 des Zahnrads 35 ist parallel zur Achse des Biegearmes F, dessen Unterteil mit 41 und dessen Oberrand mit 39 bezeichnet ist. The torque transmitted from the motor H1 to the gear 35 causes that the gear 35 rotates so that a movement of the bending arm F is caused is, this movement being a rotation in the direction of the arrow U around the axis of the Pin 26 is. The shaft 37 of the gear 35 is parallel to the axis of the bending arm F, whose lower part is denoted by 41 and whose upper edge is denoted by 39.

- Schließlich aus der Platte M, die schon zuvor besprochen wurde.- Finally from plate M, which has already been discussed.

Das Verfahren zur Wärmebiegung von einem oder mehreren Metallrohr(en) in aufeinanderfolgenden Sektoren des zu biegenden Rohres in den Einrichtungen D, geführt durch die Halterungsvorrichtungen 16, 18, erfolgt auf folgende Weise: Nachdem zum Beispiel nur das Rohr C2, das hier einen Durchmesser von 762 mm aufweist, mit seinem vorderen Ende 30 in die Einspannrichtung G2 eingeführt und durch Blockierung der Vorrichtungen 34 befestigt wurde (das Rohr ist, wie man sieht, anfangs geradlinig und seine Achse Y-Y ist senkrecht zur Achse X-X werden die Einrichtungen D2 sowie H 1-H2 in Betrieb gesetzt.The process of heat bending one or more metal pipe (s) in successive sectors of the pipe to be bent in devices D, guided by the holding devices 16, 18, takes place in the following way: After for example only the pipe C2, which here has a diameter of 762 mm its front end 30 inserted in the clamping direction G2 and blocked by blocking of devices 34 has been attached (the tube, as can be seen, is initially straight and its axis Y-Y is perpendicular to the axis X-X, the facilities D2 as well H 1-H2 put into operation.

Nachdem die Einrichtung D2 die vorgesehene Bearbeitung am entsprechenden Sektor des Rohres C2 vorgenommen hat, wird sich das Zahnrad 35 um einen bestimmten Winkel drehen, wobei seine Zähne 38 in die Hohlräume der Führung 36 fassen, und der Biegearm F wird eine entsprechende Drehung in Richtung des Pfeiles U um den Zapfen 26 ausführen. Diese Rotation wird sich über einen bestimmten, der Länge des Sektor des Rohres entsprechenden Winkel erstrecken. Während dieser Rotation wird das Rohr C2 einer Zugbeanspruchung in Richtung des Pfeiles Z unterworfen und daher vom Biegearm F gezogen und beginnt die Kreisbahn 51, die durch das Zusammenwirken des Sperrgetriebes H2 mit der Platte M bestimmt wird, zu durchlaufen. Zur bloßen Erläuterung wird angenommen, daß für den Aussendurchmesser des Metallrohres ein Betrag von 762 mm gewählt wurde. Der Krümmungsradius wird, um dem Rohr auf einem Teil oder durchgehend eine Form zu geben, 5-mal den Wert des Durchmessers betragen, d.h. der Radius 53 wird 3810 mm betragen.After the device D2 the intended processing on the corresponding Sector of the pipe C2 has made, the gear 35 will turn a certain Rotate angle, with its teeth 38 engage in the cavities of the guide 36, and the bending arm F is a corresponding rotation in the direction of the arrow U to the Execute pin 26. This rotation will be over a certain, the length of the Extend sector of the pipe corresponding angle. During this rotation will the pipe C2 is subjected to tensile stress in the direction of arrow Z and therefore pulled by the bending arm F and begins the circular path 51, which by the interaction of the locking gear H2 with the plate M is determined to go through. To the bare Explanation is assumed that for the outer diameter of the metal pipe a Amount of 762 mm was chosen. The radius of curvature is made to fit the pipe on one To give a shape partially or continuously, be 5 times the value of the diameter, i.e. the radius 53 will be 3810 mm.

Nach dem Vorschub des ersten Teilstückes des Rohres C2 durch die Zugbelastung von seiten des Biegearmes F geht die Vorwärm-und Abkühlphase vor sich und danach gemäß der Vorschubphase von seiten des Biegearmes F durch die Drehung des Sperrgetriebes H2 auf der Drehplatte M, wobei sich der Arm um einen weiteren Winkel um den Zapfen 26 dreht.After the first section of the pipe C2 has been advanced by the tensile load on the part of the flexible arm F, the preheating and cooling phases go ahead and then according to the advance phase on the part of the bending arm F by the rotation of the locking gear H2 on the turntable M, with the arm turning a further angle around the pin 26 turns.

Es geht dann eine weitere Aufwärm-, Abkühl- und Zugphase am Rohr vor sich, und diese Vorgänge wiederholen sich schrittweise über die ganze Länge des Rohres hinweg, bis dieses die gewünscht und geplante Krümmung aufweist. Die Vorrichtung A ist in der Lage, dem Rohr im Grenzfall eine Kreisform zu geben, wobei in diesem Fall der Radius einen Winkel von 3600 beschreibt, so daß man von der Ausgangslage, in der das Rohr gradlinig ist, nach der Bearbeitung das vordere Ende des Rohres dem hinteren Ende gegenübersteht.There is then another warm-up, cool-down and pull phase on the pipe and these processes are repeated gradually over the entire length of the Tube away until it has the desired and planned curvature. The device A is able to give the pipe a circular shape in the borderline case, in this case If the radius describes an angle of 3600, so that from the starting position, in which the pipe is straight, the front end of the pipe after machining facing the rear end.

Es ist auch möglich1 daß man anstelle einer schrittweisen Arbeitsweise des Sperrgetriebes und einer schrittweisen Bewegung des Biegearmes F das Sperrgetriebe kontinuierlich arbeitet und infolgedessen der Biegearm F kontinuierliche Bewegungen ausführt.It is also possible1 to work instead of a step-by-step approach the locking gear and a step-by-step movement of the bending arm F the locking gear works continuously and, as a result, the bending arm F continuous movements executes.

Falls erwünscht, können gleichzeitig mehrere Rohre gebogen werden, die verschiedene Krümmungsradien aufweisen. Beispielsweise beträgt der Aussendurchmesser des Rohres C1 219 mm und der Krümmungsradius 61 1095 mm, der Aussendurchmesser des Rohres C3 1524 mm und der Krümmungsradius 63 7620 mm. Dies zeigt auch, daß es möglich ist, mit der Vorrichtung A Rohre mit in einem weiten Bereich schwankenden Durchmesser zu bearbeiten, wobei die ovalförmige Verformung sich aufgrund der Zugbeanspruchung in engen Grenzen hält.If desired, several tubes can be bent at the same time, which have different radii of curvature. For example, the outside diameter is of the pipe C1 219 mm and the radius of curvature 61 1095 mm, the outer diameter of the Tube C3 1524 mm and the radius of curvature 63 7620 mm. This also shows that it is possible is, with the device A pipes with a wide range of fluctuations in diameter to work, whereby the oval-shaped deformation is due to the tensile stress keeps within narrow limits.

Wie schon angedeutet, ist es für das erfindungsgemäße Verfahren unwichtig, auf welche Art die erforderliche Wärmemenge an die aufeinanderfolgenden Sektoren des Rohres abgegeben werden, und ebenso die Arbeitsweise und Art der Wärmequellen, die zu diesem Zweck eingesetzt werden. Dasselbe gilt für die Abkühlung der bearbeiteten Teilabschnitte.As already indicated, it is unimportant for the method according to the invention, in what way the required amount of heat to the successive sectors of the pipe, as well as the mode of operation and type of heat sources, which are used for this purpose. The same applies to the cooling of the machined Subsections.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Process for hot bending of any tubular bodies, such as lines for liquids and gases under pressure, such as petroleum, heating gas, water and the like, in which the body to be bent through Leading areas and areas serving for heating and cooling and is bent by means of a bending arm, characterized in that the tubular Body by a tensile load applied to the front end of the pipe on a certain curvature path is drawn, which can reach the value of a full angle.

2. The method according to claim 1, characterized in that the radius the curvature path can be changed.

3. Apparatus for hot bending of tubular bodies according to the method according to claim 1 or 2 with a guide suitable for the pipe, a heating device, possibly a subsequent cooling device and a bending arm rotatable about an axis with a clamping device for clamping the front end of the pipe to be bent, characterized in that the bending arm (F) can be driven continuously or in steps is.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the bending arm (F) has a locking mechanism (H2) with a gear (35), the teeth (38) of which in a circular guide (36) on the plate (M) of the rack-and-pinion type grasp.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the bending arm has several clamping devices (G1, G2, G3).