DE3524940C2 - Vorrichtung zum Herstellen kurzer, dickwandiger Rohrschüsse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen kurzer, dickwandiger Rohrschüsse unterschiedlicher Abmessungen durch schraubenlinienförmiges Verformen eines Stahlbandes zu dem Rohr mit Hilfe von gegeneinander auf das zu wickelnde Band wirkenden Verformungswalzen und durch nachfolgendes Verschweißen der aneinanderliegenden Bandkanten miteinander gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Erfindung ist die Überlegung maßgebend, daß bei einem Hohlkörper, der unter Innendruck steht, schrägverlaufende Man­ telnähte durch den Druck weniger beansprucht sind, als Nähte, die parallel zu der Hohlkörperachse verlaufen. Durch Wickeln hergestellten Hohlkörpern wird daher in vielen Fällen gegenüber Hohlkörpern mit Längsnaht der Vorzug gegeben. Anlagen zum Wickeln von Hohlkörpern sind aus diesem Grunde weit verbreitet und in zahlreichen Varianten in Gebrauch. Dennoch leiden diese An­ lagen generell an einem Mangel, nämlich dem, daß sie sehr hohen Verformungskräften, also auf das Band wirkenden sehr hohen Bie­ gekräften, nicht gewachsen sind; deshalb sind der Dickwandig­ keit gewickelter Hohlkörper Grenzen gesetzt. Die Folge ist die, daß in Fällen, in denen gesteigerte Dickwandigkeit verlangt ist, bisher auf die Herstellung der Hohlkörper durch das vorteilhafte Wickeln verzichtet werden und auf die Herstellung auf U- oder O-Pressen zurückgegriffen werden mußte, dies trotz des hohen Aufwandes, denen diese Pressen unterliegen, und unter Verzicht auf den günstigen Festigkeitsverlauf einer Schrauben- gegenüber einer Längsnaht.

Aus dem einschlägigen Sachgebiet des Wickelns von Behältern ist z. B. aus der CH 168204 bekannt, wie aus einer üblichen recht­ winkligen Stahlplatte durch geschickte Schnittführung ein rhom­ bischer Zuschnitt abfallos entsteht, der dann durch Wickeln zu einem zylindrischen Hohlkörper geformt werden soll; über die Dicke des Ausgangsmaterials, also die Stahlplatte, ist dort nichts konkretes gesagt. Aus der DE-OS 20 53 266 ist eine Vorrich­ tung zum schraubenlinienförmigen Verformen eines Stahlbandes zu einem Rohr bekannt. Dabei geht es darum, örtliche Materialunter­ schiede, z. B. bzgl. Festigkeit oder Elastizität, in dem Band zu erfassen und sie in ihrer nachteiligen Einwirkung auf die Ver­ formungswalzen zu eliminieren. Dickwandigkeit der herzustellen­ den Rohre ist zwar ausdrücklich angesprochen durch folgenden Wortlaut: "starke Wandstärke" (vgl. Seite 14, Abs. 2), aber wel­ ches Ausmaß die Wanddicke umfaßt, ist nicht gesagt und läßt sich auch nicht folgern.

Dem Erfindungsgedanken liegt der Stand der Technik zugrunde, wie er aus der genannten DE-OS 20 53 266 hervorgeht. Die Vorrichtung dort zum Herstellen von Rohrschüssen durch schraubenlinienförmi­ ges Verformen eines Stahlbandes zu dem Rohr ist so beschaffen, daß von außen und von innen über die Breite des zu einem Wickel verformten Bandes Verformungswalzen gegeneinander wirken und nach­ folgend die aneinanderstoßenden Bandkanten miteinander ver­ schweißt werden. Dabei sind die innen angeordneten Verformungs­ walzen an einem von zwei gesonderten Stützen gehaltenen höhen­ verstellbaren Träger und die außen angeordneten Verformungswal­ zen direkt in dem Rahmen der Vorrichtung anstellbar gelagert. Es ist erkennbar, daß diese bekannte Vorrichtung nicht geeignet ist, die hohen Biegekräfte aufzunehmen, die für das Verformen eines besonders dicken Stahlbandes notwendig wären. Das liegt entscheidend an dem Träger auf Stützen (vgl. "Rollenträger 12") für die von innen aus dem Rohrwickel auf das Band wirkenden Ver­ formungswalzen. Dieser Träger ist nämlich in einer Lagerschale angeordnet, er ist verschiebbar, und die Lagerschale vermag Pen­ delbewegungen auszuführen, zu welchem Zweck sie über ein Hebel­ gestänge in einer Parallelogrammführung gehalten ist. Ein sol­ ches mechanisches System ist, wenn nicht besondere Vorkehrungen getroffen sind, für hohe Belastung ungeeignet.

Hiervon ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung zum Wickeln kurzer, dickwandiger Rohrschüsse zu erreichen, daß die Vorrichtung gegenüber der bekannten Vor­ richtung gemäß der DE-OS 20 53 266 gesteigerte hohe Verformungs­ kräfte, d. h. höhere Biegekräfte auf das zu wickelnde Band, auf­ zunehmen vermag, damit Rohrschüsse mit gesteigerter Wanddicke herstellbar sind, ohne auf Biegepressen, U- oder O-Pressen, zurückgreifen zu müssen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Stütze (in dem Rahmen der Vorrichtung) auf der Austragsseite für das Rohr aus der Vorrichtung quer zu dem geformten Rohr aus des­ sen Weg wegschwenkbar ist und daß ein der fortschreitend sich bildenden schraubenlinienförmigen Rohrnaht vorauseilender Druck­ stempel auf den Träger drückt, und zwar entgegen der Kraft der von außen auf das Band wirkenden Vorformungswalzen.

Nach dieser Lösung sind also - ausschließlich - zwei Stützen (für den Träger der innen angeordneten Verformungswalzen) vorge­ sehen, mithin ist ein mechanisches Stützsystem maßgebend ge­ wählt, das für die Aufnahme sehr großer Kräfte geeignet ist, wenn es nur entsprechend dimensioniert ist. Damit unter diesen Bedingungen der fertige Rohrschuß aus der Wickelvorrichtung un­ gehindert ausgetragen werden kann, ist vorgesehen, die austrags­ seitig in der Vorrichtung gelegene Stütze aus dem Weg des ge­ formten Rohrschusses wegschwenkbar zu machen; diese Maßnahme beeinträchtigt die Stabilität dieser Stütze und der Abstützung insgesamt keineswegs, denn das nun notwendige Gelenk ist ohne weiteres hochbelastbar zu gestalten. Auf das in die Vorrichtung einlaufende Stahlband kann also insoweit eine sehr große Verfor­ mungskraft übertragen werden. Und um die Biegekraft zuverlässig an dem kritischen Ort bei der Entstehung des Bandwickels wirken zu lassen, umfaßt die Lösung überdies die Maßnahme, daß ein der fortschreitend sich bildenden schraubenlinienförmigen Naht vor­ auseilender Druckstempel auf den Träger drückt, dies entgegen der Kraft der von außen auf das Stahlband wirkenden Verformungs­ walzen, so daß gerade dort, wo die Wickelkanten des Bandes zu­ sammenlaufen und der höchsten Pressung bedürfen, der Wickel ei­ ner örtlich genau definierten Verformungskraft unterworfen ist. Vom Prinzip her genügt es, die wegschwenkbare Stütze besonders stabil zu gestalten, damit sie großen Kräften risikolos gewach­ sen ist. Nach Anspruch 2 im Rahmen der Erfindung ist in vorteil­ hafter Weise vorgesehen, die Stütze in ihrem oberen Bereich an der Traverse des als Portal ausgebildeten Rahmens der Vorrich­ tung anzulenken und mit ihrem freien Ende gegen den Träger (für die innen angeordneten Verformungswalzen) abzustützen, so daß sich - trotz Wegschwenkbarkeit der Abstützung - ein auf Biegung insgesamt biegesteifes System ergibt. Die andere Stütze, die nicht schwenkbar zu sein braucht, ist höhenverstellbar geblie­ ben. Um den Druckstempel seiner Funktion entsprechend der Wan­ derbewegung der sich bildenden schraubenlinienförmigen Naht prä­ zise folgen lassen zu können, ist - gemäß Anspruch 3 - eine an­ getriebene Gewindespindel in der Traverse vorgesehen, die in ei­ ner Führung den Stempel längsverschiebt. Damit ist auch sicher­ gestellt, daß der Druckstempel immer an der kritischen Stelle des Zusammenlaufens der Nahtkanten des Stahlbandes seine Auf­ gabe übernimmt.

Der Aufbau der Vorrichtung als Verformungsstation für ein be­ sonders dickes Stahlband erweist sich konstruktiv als vorteil­ haft, wenn, worauf sich Anspruch 4 bezieht, die innen angeord­ neten Verformungswalzen frei drehbare Stützwalzen sind, während die außen angeordneten Verformungswalzen angetrieben und - zur Vermeidung schädlicher Durchbiegung - durch einzelne drehbare Lagerwalzen abgestützt sind.

Nach Anspruch 5 sind die außen angeordneten Verformungswalzen anstellbar, wofür ein Schwenklager in dem Unterbau der Vorrich­ tung vorgesehen ist.

Was schließlich die Erleichterung des Austragens des fertigen Rohrschusses angeht, ist nach den Ansprüchen 6 und 7 vorgese­ hen, unterhalb der schwenkbaren Stütze anstellbare Rollen (Stütz- und Transportrollen) zum Anheben und Ablegen des Rohr­ schusses und ein Transportgestell für das ausgetragene Rohr (außerhalb der Vorrichtung) anzuordnen.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die Geometrie des rhombenförmigen Zuschnittes des zum Rohrschuß zu wickelnden Stahlbandes,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung und

Fig. 3 eine Ansicht der Vorrichtung von der Stirnseite her. Gemäß Fig. 1 liegt das rhombisch zugeschnittene Stahlband 1 mit dem Neigungswinkel β zur Verformung bereit. Wenn der Rohrwickel 2 ausgeformt ist, weist der fertige Rohrschuß die Länge L auf.

In der Richtung T läuft das Stahlband in die Vorrichtung ein. In den Fig. 2 und 3 sind bauliche Einzelheiten der Vorrich­ tung dargestellt. Der Grundaufbau der Vorrichtung ist ein Por­ tal mit der Traverse 18 und den seitlichen Stützen 18a. Zum Grundaufbau gehört der Unterbau 20. Die die Vorrichtung beherr­ schenden Bauelemente sind von außen nach innen und von innen nach außen auf den sich bildenden Rohrwickel wirkende Verfor­ mungswalzen 5 bzw. Verformungswalzen 4. Sie wirken also von der einen und der anderen Seite gegensinnig auf das Stahlband 1. Während die außen angeordneten Verformungswalzen 5 im Unterbau 20 der Vorrichtung gelagert sind, sind die innen angeordneten Verformungswalzen 4 einem Träger 3 zugeordnet, der sich in das Innere des sich bildenden Wickels 2 über dessen gesamte Länge des fertigen Rohrschusses erstreckt (vgl. hierzu auch Fig. 3).

Dieser Träger ist - rein mechanisch gesehen - ein "Träger auf zwei Stützen", wobei auf der Seite des in die Vorrichtung einlaufenden Stahlbandes 1 eine Hubzylinderanordnung 12 als die eine Stütze fungiert, und auf der Austragsseite der Vorrichtung die andere Stütze 11 angeordnet und quer aus dem Weg des auszutragenden fertigen Rohrschusses wegschwenkbar ist. Dieses stabile Trägersystem mit Stützen wird in seiner Stabilität verstärkt gleichsam um eine weitere Abstützung, nämlich durch einen Druckstempel 13 im Sin­ ne der innen angeordneten Verformungswalzen 4, also zusätzlich entgegen der Kraft der außen angeordneten Verformungswalzen 5. Um die Wirkung dieses Stempels 13 während des Arbeitsvorganges ständig optimal auszunutzen, eilt er bei dem Verformen des Ban­ des der sich bildenden Schraubennaht voraus.

Die verschwenkbare Stütze 11 ist mit ihrem oberen Ende an der Traverse 18 des als Portal 18, 18a, ausgebildeten Rahmens der Vorrichtung quer verschwenkbar (zur Achse des Rohres) angelenkt; mit ihrem freien Ende stützt sie sich gegen den Träger 3 ab. Die andere Stütze ist, wegen der notwendigen Höhenverstellbarkeit des Trägers 3, eine Hubzylinderanordnung 12 mit Führung 15 mit hierin gleitendem Kulissenstein 16.

Der Druckstempel 13 gleitet in einer Längsführung in der Tra­ verse 18 hin und her, um jeweils über dem Ort der zusammenlau­ fenden Wickelnahtkanten wirksam zu sein. Deshalb ist in dieser
Längsführung eine durch den Antrieb 33 angetriebene, in Lagern 32 gehaltene Gewindespindel 30 vorgesehen, die den Druckstempel in einer Mutter 31 durchsetzt, so daß der Druckstempel während des Verformungsvorganges über der Stelle der schraubenlinienförmig zusammenlaufenden Bandkanten nach links bewegt werden und Druck auf den Träger ausüben kann.

Die innen angeordneten Verformungswalzen 4 sind Stützwalzen, die frei drehbar sind. Die außen angeordneten Verformungswalzen 5 hingegen sind durch einen eigenen Antrieb 10 mit nachgeschaltetem Getriebe 9 über die Kupplung 7 angetrieben. Diese angetriebenen Verformungswalzen 5 sorgen für das Funktionieren des Verformungsvorganges. Sie sind durch einzelne Lagerwalzen 6 zur Vermeidung der Durchbiegung der Verformungswalzen 5 abgestützt. Dies gilt auch dann, wenn diese Walzen 5 als einheitlicher Walzenkörper ausgebildet sind.

Es ist bisweilen notwendig, die außen angeordneten Verformungswalzen 5 anzustellen. Für diesen Fall ist in dem Unterbau 20 der Vorrichtung ein Schwenklager 19 vorgesehen, das über einen gebräuchlichen Schwenkantrieb 21 verstellbar ist und auf die Verformungswalzen 5 in bezug auf deren Höhenlage einwirkt.

Im Auslaufbereich der Vorrichtung, unterhalb der wegschwenkbaren Stütze 11, sind anstellbare Stütz- und Transportrollen 22; 23 in dem Vorrichtungsgestell vorgesehen, die zum Anheben und Ablegen des fertigen Rohrschusses dienen. Dies kann erforderlich werden, wenn der fertige Rohrschuß 26 in ein neben der Vorrichtung positioniertes Transportgestell 25 abgelegt werden soll. Und was den Beginn des Arbeitsvorganges betrifft, erleichtert es die Arbeit an der Vorrichtung nach der Erfindung, wenn am Einlauf Zuführwalzen 24 für das zugeschnittene, noch nicht verformte Stahlband 1 vorhanden sind.

Erläuternd sei noch hinzugefügt, daß, sobald jeweils ein Rohr­ schuß fertig ist, die Stütze 11 von dem Druckbalken 3 gelöst wird durch Hochschwenken um ihr obenliegendes Gelenk. Das Aus­ tragen des Rohrschusses wird durch nichts mehr behindert.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Herstellen kurzer, dickwandiger Rohrschüsse unterschiedlicher Abmessungen durch schraubenlinienförmiges Ver­ formen eines Stahlbandes zu dem Rohr zwischen von außen und von innen über die Breite des zu verformenden Bandes gegeneinander wirkenden Verformungswalzen und durch nachfolgendes Verschweißen der aneinanderliegenden Bandkanten miteinander, wobei die innen­ angeordneten Verformungswalzen an einem von zwei gesonderten Stützen gehaltenen höhenverstellbaren Träger und die außenange­ ordneten Verformungswalzen direkt in dem Rahmen der Vorrichtung anstellbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze (11) auf der Austragsseite für das Rohr aus der Vorrichtung quer zu dem geformten Rohr (2) aus dessen Weg wegschwenkbar ist und daß ein der fortschreitend sich bildenden schraubenlinienförmi­ gen Rohrnaht vorauseilender Druckstempel (13) auf den Träger (3) drückt, und zwar entgegen der Kraft der von außen auf das Band wirkenden Verformungswalzen (5).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschwenkbare Stütze (11) mit ihrem oberen Ende an der Traverse (18) des als Portal (18, 18a) ausgebildeten Rahmens der Vorrich­ tung schwenkbar angelenkt und beim Verformungsvorgang mit ihrem freien Ende gegen den Träger (3) abgestützt ist, während die an­ dere Stütze in einer Führung (15) in der Portalstütze (18a) mit­ tels Hubzylinder (12) nur höhenverstellbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Druckstempel (13) mittels einer in der Traverse (18) antreibbar gelagerten Gewindespindel (30) mit zugehörender Längsführung über den Träger (3) verfahrbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeich­ net, daß die innen angeordneten Verformungswalzen (4) frei dreh­ bare Stützwalzen sind, während die außen angeordneten Verfor­ mungswalzen (5) angetrieben und durch einzelne Lagerwalzen (6) zur Vermeidung der Durchbiegung abgestützt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeich­ net, daß zum Anstellen der außen angeordneten Verformungswalzen (5) ein Schwenklager (19) im Unterbau (20) der Vorrichtung vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der schwenkbaren Stütze (11) anstellbare Stütz- und Transportrollen (22; 23) zum Anheben und Ablegen des fertig geformten Rohrschusses angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Austragsseite der Vorrichtung ein Transportgestell (25) für den fertigen Rohrschuß (26) angeordnet ist.