DE2904885C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Biegevorrichtung für Metallrohre nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer solchen bekannten Biegevorrichtung (DE-OS 28 35 405) ist das Druckstück als im wesentlichen quaderförmiger Körper ausgebildet, der auf seiner dem Rohr beziehungsweise dem Segment zugekehrten Seite eine Arbeitsfläche auf­ weist, die als Halbzylinderfläche ausgebildet und zu dem zu biegenden Rohr komplementär ist. Eine derartige Fläche ist konkav, aber nur im Bezug auf einen Quer­ schnitt, der in einer Ebene liegt, die parallel zu den beziehungsweise durch die Achsen von Segment und Druck­ stück verläuft. Die Mantellinien sind geradlinig.

Durch die US-PS 28 20 504 ist eine Rohrbiegevorrichtung mit einem torusförmigen Druckstück bekannt, welches mit einem Betätigungshebel eine starre Einheit bildet. Dieses Druck­ stück ist beim Biegevorgang nicht um eine konzentrische Achse des Zylindersegments in einem Durchgang unter Aus­ führung einer Gleitbewegung auf dem Rohr schwenkbar. Viel­ mehr wird das Druckstück auf dem Rand des Zylinder­ segments auf Schienen geführt, so daß durch mehrfaches Hebeln des Druckstücks um gedachte Schwenkachsen, die auf den Schienen liegen, das Rohr abschnittsweise in die Nut des Zylindersegments hineingedrückt wird. Das Druck­ stück ist also eine Art Formpresse, dessen innere Form der äußeren Form des fertig gebogenen Rohres entspricht. Mit der bekannten Vorrichtung sind absolut glatte Biegungen nicht zu erzielen, vielmehr sind Abdrücke des Druckstücks in regelmäßigen Abständen auf der Rohroberfläche zu sehen.

Mit der zuerst beschriebenen Biegevorrichtung lassen sich Rohre aus Weichkupfer bis hinab zu einem Verhältnis von Biegeradius R ₁ zu Rohrdurchmesser D ₀ 3 : 1 ohne weiteres biegen. Dies gilt jedenfalls für Installationsrohre aus Weichkupfer mit Außendurchmessern von beispielsweise 15, 18 oder 22 mm und einer Wandstärke von 1,0 bis 1,5 mm. Im Installations­ wesen wird ein möglichst kleiner Biegeradius angestrebt, wobei die Biegung faltenfrei, auf jeden Fall aber ohne Risse erfolgen soll. Ein weiteres Kriterium ist eine mög­ lichst geringe Abplattung, d. h. eine Abweichung vom ur­ sprünglichen Kreisquerschnitt des Rohres. Im allgemeinen gilt eine Abplattung von etwa 10% des ursprünglichen Rohr­ durchmessers als tolerierbar.

Bereits beim Biegen von Rohren aus Weichkupfer mittels der bekannten Biegevorrichtung war ein erheblicher Kraftaufwand erforderlich, dessen Größe natürlich durch die Länge eines Handhebels und bzw. oder durch ein Übersetzungsgetriebe beein­ flußt werden konnte. Dieser Kraftaufwand hinterließ aber bereits Spuren am gebogenen Rohr, beispielsweise im Hinblick auf die bereits genannte Abplattung und im Hinblick auf sichtbare Eindrücke an der Stelle, an der das Rohr am Widerlager anliegt. Der hohe Kraftbedarf läßt sich etwa wie folgt erklären:

In der Ausgangsstellung von Biegevorrichtung und (geradem) Rohr liegt die Achse des Druckstücks, welches auch als Gleitschuh bezeichnet wird, in einer Ebene, die im wesentlichen senkrecht zur Rohr- und Segmentachse verläuft. Wird nun das Druckstück bzw. der Gleitschuh gegenüber dem Rohr um die Segmentachse bewegt, so stellt sich das Druckstück im wesentlichen so zu der der Druckstückachse am nächsten liegenden Rohroberfläche ein, daß die Mantellinien der Arbeits­ fläche tangential zur Rohroberfläche verlaufen. Aufgrund der unvermeidbaren Reibung, die durch Gleitmittel zwar gemindert, aber nicht aufgehoben werden kann, hat das Druckstück die Tendenz, um seine Achse zu kippen, wodurch aufgrund der ge­ gebenen geometrischen Verhältnisse der Anpreßdruck vergrößert wird, obwohl der Abstand der Achsen von Segment und Druckstück unverändert bleibt. Infolge des beträchtlichen Übersetzungs­ verhältnisses spielt sich dieser Vorgang am Rande der Selbst­ hemmung ab, wobei erhebliche Zugkräfte auf die außenliegenden Fasern des Rohres ausgeübt werden. Es kann angenommen werden, daß sowohl diese Zugkräfte als auch der verstärkte Anpreß­ druck des Druckstücks die Ursache für die verhältnismäßig große Abplattung des Rohrquerschnitts bei Weichkupfer sind. Diese Abplattung ist nahezu unvermeidbar, obwohl sowohl die Umfangsnut im Segment als auch die Arbeitsfläche im Druck­ stück komplementär zum Rohr ausgebildet sind.

Sobald die Rohre aus Weichkupfer durch Rohre aus Hartkupfer, Messing oder Stahl ersetzt werden, haben sich die Biege­ vorrichtungen mit den bekannten Druckstücken bei den ge­ forderten kleinen Biegeradien als überhaupt nicht brauchbar erwiesen. Rohre aus Hartkupfer, d. h. solche Rohre, die un­ mittelbar aus dem Ziehvorgang des Herstellerwerks kommen, werden von Installateuren gern verwendet, weil sie eine größere Festigkeit haben und außerdem noch preiswerter sind.

Sobald ein Rohr aus Hartkupfer in eine der Biegevorrichtungen eingesetzt wird, die für Rohre aus Weichkupfer ohne weiteres verwendbar sind, stellt sich ein außerordentlich großer Kraftbedarf ein, der bereits nach einer geringfügigen Biegung des Rohres von etwa 10 bis 15 Grad zu einem deutlich sichtbaren Fließen des Kupfers und dann zu einem abrupten Einreißen des Rohres auf der Außenseite führt. Ähnliche Ver­ hältnisse stellen sich bei Messing- und Stahlrohren ein. Verhältnisse R ₁ : D ₀ von 3 : 1, ja sogar von 5 : 1, lassen sich auf diese Weise nicht erreichen. Mit Kunststoff ummantelte Rohre lassen sich mit den angegebenen Biegevorrichtungen auch bei großen Biegeradien nicht verarbeiten, weil der Gleitschuh die Kunststoffhaut abschält, so daß das gebogene Rohr ver­ worfen werden müßte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Biegevor­ richtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit der Rohre sowohl aus Weichkupfer als auch aus Hartkupfer sowie Messing- und Stahlrohre mit einem möglichst kleinen Ver­ hältnis R ₁ : D ₀ zuverlässig bei möglichst geringer Abplattung und bei kleinem Kraftbedarf gebogen werden können.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs angegebenen Biegevorrichtung erfindungsgemäß durch die in Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Die Ausbildung der Arbeitsfläche als Torusfläche bedeutet im Prinzip, daß das Druckstück in einer senkrecht zu den Achsen verlaufenden Ebene zusätzlich konkav ausgebildet ist. Diese Maßnahme hat im Hinblick auf ein ungebogenes Rohr zur Folge, daß sich das Druckstück nur mit zwei im wesentlichen halbkreis­ förmigen Linien auf dem Rohr abstützt bzw. daß die Mitte des Druckstücks gegenüber der Rohroberfläche zurückgesetzt ist. Die Abrundung der Übergangsstellen zwischen der Torusfläche und den Stirnseiten des Druckstücks hat zur Folge, daß der Gleitvorgang begünstigt wird und daß Schmiermittel, die ent­ weder bereits als Ziehöle auf der Rohroberfläche vorhanden sind oder in Form besonderer Gleitmittel nachträglich aufge­ bracht werden, beim Biegevorgang leichter zwischen Arbeits­ fläche und Rohroberfläche gelangen können, und zwar aufgrund einer durch die Abrundung gegebenen Keilwirkung.

Es wurde überraschend gefunden, daß durch die erfindungsgemäße Maßnahme im Gegensatz zu der aufgrund der Hertz'schen Be­ ziehungen an sich zu erwartenden Verschlechterung der Ver­ hältnisse eine wesentliche Verbesserung eintritt; so konnten beispielsweise Rohre aus Hartkupfer, Messing und Stahl mit einem Außendurchmesser von 18 mm ohne weiteres mit einem Biegeradius zwischen 45 und 65 mm versehen werden, wobei bei Hartkupfer gegenüber Weichkupfer noch eine Kraftersparnis von rund 30% (unter sonst gleichen Übersetzungsverhältnissen) beobachtet wurde. Die Rohroberfläche war einwandfrei und wies keinerlei Falten auf. Auch an der Stelle des Widerlagers war kein Eindruck zu beobachten. Die Abplattung lag zwischen 0,8 und 1,2 mm, d. h. zwischen etwa 4,5 und 6,7%. Dies ist deutlich weniger als die in einschlägigen Verarbeitungsricht­ linien angegebenen Grenzwerte von 10% des Rohrdurchmessers.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegen­ standes und deren Vorzüge gehen aus den Unteran­ sprüchen hervor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 4 näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Horizontalschnitt durch eine vollständige Biegevorrichtung mit eingesetztem Rohr in Ausgangs­ stellung (ausgezogen) sowie in einer Zwischen­ stellung (strichpunktiert) bei der Herstellung eines Rohrkrümmers von 90 Grad, und zwar entlang der Symmetrieebene I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand von Fig. 1 in Richtung des Pfeils II, wobei der das Segment und das Druckstück umgreifende, gegabelte Hebel im Be­ reich der Lagerstellen der Achsen teilweise ge­ schnitten ist,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Druckstücks in ver­ größertem Maßstab,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen fertigen Rohrkrümmer zur Erläuterung der für die Beurteilung wichtigen kritischen Abmessungen.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Segment 10 in Form eines flachen Zylinders dargestellt, welches mit einer umlaufenden Nut 11 versehen ist, die einen halbkreisförmigen Querschnitt hat, der zu dem zu biegenden Rohr komplementär ist. Beim Biegen des Rohres legt sich dieses in die Nut 11 hinein, so daß diese den Biegeradius bestimmt. Beiderseits der Nut 11 werden zwei Flansche 12 und 13 gebildet, deren Außendurch­ messer mit dem Biegeradius R ₁ übereinstimmt. Konzentrisch zur Nut 11 ist im Segment 10 eine Achse 14 angeordnet, die von zwei Nabenteilen 15 und 16 umgeben ist, die auf beiden Seiten des Segments 10 geringfügig über dessen Begrenzungs­ flächen hinausragen.

Das Segment 10 ist dadurch entstanden, daß auf einer Seite unter Bildung einer ebenen Anschlagfläche 17 ein kleinerer Teil entfernt worden ist. An einer Umfangsstelle 18 wurde zusätzlich ein Teil der Flanschen 12 und 13 entlang einer ebenen Fläche entfernt, jedoch so, daß der Grund der Nut 11 unberührt blieb. Gegen die Anschlagfläche 17 ist mittels einer Schraube 19 eine Basisfläche 20 verspannt, die an ihrer Unterseite merklich über das Segment 10 und die Achse 14 hinausragt und dort eine in der Dicke abgesetzte Spannfläche 21 für das Einspannen der Vorrichtung in einen Schraubstock besitzt. Die Basisplatte 20 enthält eine Ausnehmung 22, die sich über die gesamte Höhe des Segments 10 erstreckt und auf einer Seite durch eine schräge Fläche 23 begrenzt ist, die in etwa tangential in den Nutengrund übergeht. Auf der gegenüber­ liegenden Seite ist die Ausnehmung 22 mit einem Widerlager 24 versehen, welches einen halbkreisförmigen Ausschnitt 25 mit einem Vorsprung 26 bildet. Lage und Form des Widerlagers 24 sind in der Weise getroffen, daß ein Rohr 27 gemäß Fig. 1 so in den Ausschnitt 25 und in die Nut 11 eingesetzt werden kann, daß es tangential zum Nutengrund und senkrecht zur Anschlagfläche 17 verläuft. Der Berührungspunkt der Tangente liegt in einer Ebene E ₁, die durch die Achse 14 und zur Anschlagfläche 17 parallel verläuft.

Auf die Achse 14 ist ein gegabelter Hebel 28 in radialer Richtung aufschiebbar, und zwar mittels je eines Schlitzes 29, der der Achse 14 angepaßt ist. Der Hebel 28 besitzt zwei Schenkel 28 a und 28 b, die das Segment 10 und das Rohr 27 umgreifen. Zwischen den Schenkeln 28 a und 28 b ist außerdem ein Druckstück 30 angeordnet, welche auf einer zur Achse 14 parallelen Achse 31 schwenkbar ist und eine Arbeitsfläche 32 aufweist, die im Querschnitt, d. h. in einer Ebene, die zu den Achsen 14 und 31 parallel ver­ läuft, halbkreisförmig ausgebildet ist. Wie aus Fig. 1 zusätzlich hervorgeht, ist das Druckstück bzw. die Ar­ beitsfläche zusätzlich in einer senkrecht zu den Achsen 14 und 31 verlaufenden Ebene, die in Fig. 2 mit I-I be­ zeichnet ist, konkav ausgebildet, und zwar bildet die Arbeitsfläche 32 eine Torusfläche, deren großer Radius R ₂ dem Fünffachen des Biegeradius R ₁ entspricht. Der kleine Radius R ₀ der Torusfläche entspricht dabei dem Radius des Rohres 27. Der Mittelpunkt des großen Radius R ₂ liegt noch um ein erhebliches Maß außerhalb des linken Bildrandes in Fig. 2. Ein Torus ist ein schlauch­ ringförmiger mathematischer Körper, der durch Drehung eines Kreises um eine in seiner Ebene liegende, ihn nicht schneidende Achse entsteht. Es versteht sich, daß auch geringe Abweichungen von der mathematisch exakten Definition zulässig sind.

Wie aus den Fig. 1 und 2, insbesondere aber aus Fig. 3 hervorgeht, wird die Arbeitsfläche 32 auf einer Lang­ seite des im übrigen quaderförmigen Druckstücks 30 angeordnet, wobei die Enden der Torusfläche an den Über­ gangsstellen A und B in die Stirnseiten 33 und 34 gut abgerundet sind. Die Schnittlinien der Torusfläche mit den Stirnseiten 33 und 34 sind - unter Vernachlässigung der Abrundung - Halbkreise, die dem Querschnitt des Druckstücks 30 entlang der Achse 31 entsprechen.

Länge und Anordnung des Druckstücks 30 im Hebel 28 sind dabei gemäß Fig. 1 so getroffen, daß in der Ausgangsstellung die eine Übergangsstelle A im wesent­ lichen in der Ebene E ₁ liegt, die senkrecht zum Rohr 27 und radial zur Segmentachse 14 verläuft. Die andere Übergangsstelle B liegt in einer Ebene E ₂, die gleich­ falls radial zur Segmentachse 14 verläuft, aber mit der Ebene E ₁ einen Winkel "α" von 45 Grad einschließt. In dieser Ausgangsstellung liegt das Druckstück 30, welches auch als Gleitschuh bezeichnet werden kann, an den (halbkreis­ förmigen) Übergangsstellen A und B am Rohr 27 an, wenn nur eine geringe Kraft auf den Hebel 28 im Uhrzeigersinne ausgeübt wird. Zur Betätigung des Hebels 28 von Hand ist dieser mit einer Griffstange 35 versehen, durch die der Hebel 28 etwa auf das Vier- bis Fünffache ver­ längert wird (nicht dargestellt).

Sobald auf den Hebel 28 im Uhrzeigersinne eine größere Kraft ausgeübt wird, beginnt das Druckstück 30 auf dem Rohr 27 zu gleiten und dieses in die Nut 11 hinein zu biegen. Nach einem Schwenkwinkel des Hebels 28 von etwa 70 Grad ist die in Fig. 1 strichpunktiert wiedergegebene Stellung erreicht, in bezug auf welche die Bezugszeichen mit einem Strich versehen sind. Es ist zu erkennen, daß hierbei die Stirnseite 33′ eine im wesentlichen radiale Stellung zur Segmentachse 14 beibehalten hat. Der nach Vollendung des Weges des Hebels 28 um weitere 20 Grad erzeugte Rohrkrümmer ist ausschnittsweise in Fig. 4 dargestellt, aus der auch die Dimensionen R ₁ und D ₀ zu ersehen sind.

Aus Fig. 3 ist noch zu ersehen, daß innerhalb des Druckstücks 30 eine Bohrung 36 für die Achse 31 ange­ ordnet ist, die zwischen den beiden Stirnseiten 33 und 34 außermittig angeordnet ist, wobei die Abstände bzw. Hebelarme X und Y gebildet werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel betrug das Verhältnis X : Y = 44 : 35. Zu Fig. 3 wäre noch nachzutragen, daß das Aussehen der torusförmigen Arbeitsfläche 32, die auf beiden Seiten von Flanschsektoren 37 und 38 begrenzt ist, übertrieben dargestellt ist, um die Anschaulichkeit zu verbessern.

Claims (7)

1. Biegevorrichtung für Metallrohre mit und ohne Kunststoff­ ummantelung, insbesondere für Installationsrohre, bestehend aus einem Segment eines flachen Zylinders, auf dessen Umfang eine den Biegeradius des Rohres bestimmende, dessen Quer­ schnitt angepaßte Nut angeordnet ist und dem ein das Rohr tangential zur Nut haltendes Widerlager zugeordnet ist, sowie aus einem konzentrisch um das Segment schwenkbaren Hebel, an dem auf einer zur Segmentachse parallelen Achse ein Druckstück mit einer Arbeitsfläche drehbar angeordnet ist, die eine Ausnehmung von etwa halbkreisförmigem, dem Rohr angepaßtem konkavem Querschnitt bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (32) des Druckstücks (30) als Torus­ fläche ausgebildet ist, deren großer Radius (R ₂) zwischen dem Zwei- bis Zehnfachen des Biegeradius (R ₁) des Rohres (27) liegt, und daß die Enden der Torusfläche an den in die Stirnseiten (33, 34) des Druckstücks über­ gehenden Übergangsstellen (A, B) abgerundet sind.

2. Biegevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der große Radius (R ₂) der Torusfläche zwischen dem Vier- bis Sechsfachen des Biegeradius (R ₁) des Rohres (27) liegt.

3. Biegevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrundungen der Enden der Torusfläche einen Radius von mindestens 0,5 mm aufweisen.

4. Biegevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anordnung des Druckstücks (30) am Hebel (28) so getroffen ist, daß in der Aus­ gangsstellung (Fig. 1) die eine Übergangsstelle (A) im wesentlichen in einer Ebene (E ₁) liegt, die senkrecht zum Rohr (27) und radial zur Segment­ achse (14) verläuft, und die andere Übergangs­ stelle (B) in einer Ebene (E ₂), die gleichfalls radial zur Segmentachse verläuft, wobei die beiden Ebenen (E ₁, E ₂) einen Winkel ("α") zwischen 30 und 60 Grad, vorzugsweise zwischen 40 und 50 Grad einschließen, und wobei in der Ausgangsstellung das Druckstück mit beiden Übergangsstellen (A, B) am Rohr anliegt.

5. Biegevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Achse (31) des Druckstücks (30) auf diesem in dessen Längsrichtung zwei Ab­ stände (X, Y) bildet, wobei das Verhältnis der Abstände zueinander zwischen 1,4 und 1,0 beträgt.

6. Biegevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckstück (30) aus einem Kunst­ stoff besteht.

7. Biegevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kunststoff ein Gleitmittel enthält.