DE3634672A1 - Vorrichtung zum warmbiegen von metallrohren und verfahren zur erzeugung eines rohrbogens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Gat­ tungsbegriffs.

In der Beschreibung einer derartigen Vorrichtung ist in der DE-PS 25 32 785 beklagt, daß es beim Biegevorgang zu Durchmesserveränderungen durch die plastische Verformung kommt. Die auf Zug beanspruchte äußere Bogenzone kann dabei einfallen oder soweit gedehnt werden, daß es zu Wanddickenunterschreitungen und ggf. Gefügeauflockerungen und Querrissen kommt. Außerdem begrenzt die Höhe der Erwärmung in der Biegezone außen die aufbringbare Biegekraft und damit den größten noch biegbaren Rohrquerschnitt oder den kleinstmöglichen Biegera­ dius.

Ein aus der Rohrachse angeordneter Induktorring, ggf. mit einer mit diesem fest verbundenen Kühleinrichtung, vermag keine wirksame Ab­ hilfe zu schaffen. Bei größerem Spiel zwischen Induktor und Rohr auf dem Außenbogenbezirk wird zwar dieser nicht so hoch erhitzt, dafür wird die Erhitzungszone aber besonders lang und es kommt oder kann zum Einfallen des Querschnittes kommen.

Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung, auf der die Geometrie und die Qualität des hergestellten Rohrbogens verbessert und erleichtert ist, in dem die vorgenannten Mängel vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ermöglicht eine Vorrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches und in besonders vor­ teilhafter Weise auf einer solchen mit den Merkmalen der Unteran­ sprüche. Die Lösung besteht außerdem in der besonderen Arbeitsweise der unter Schutz gestellten Vorrichtung gemäß dem Verfahrensan­ spruch.

Den Aufbau einer beispielhaften Ausführung der Erfindung zeigen die Figuren. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung insgesamt,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf den Induktor mit ausgeschwenktem Kühlring beim Anfahren,

Fig. 3 ebenso mit parallel stehendem Kühlring im Verlauf des Biegens und

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Biegeabschnitt des Rohres mit den Auftreffpunkten der Kühlmitteldüsen im Verlauf des Biegens.

In Fig. 1 ist aus dem geraden Metallrohr 1 schon teilweise ein Rohr­ bogen 2 entstanden. Zu dem Zweck ist das Rohr 1 in eine Vorrichtung zum Vorschieben und Führen des Metallrohres 1 eingespannt, die aus dem angetriebenen Schlitten 3 und Rollen 4 besteht. Das Metallrohr 1 wird in Richtung des Pfeiles P durch eine aufgeschnitten dargestellte Heizeinrichtung 5 mit Kühleinrichtung geschoben. Das freie Ende des Metallrohres 2 ist in der Metallrohrhalterung 7 am Biegearm 8 fest eingespannt. Der Biegearm 8 schwenkt unter der Einwirkung der Bewe­ gung des Schlittens 3 um eine Achse 9, die in der Ebene 10 der Heiz­ einrichtung 5 im Abstand R der Achse des Rohres 1 liegt.

Das Biegen erfolgt allein durch die Längsbewegung P des Schlittens 3 in dem Rohrquerschnitt, der in der Heizeinrichtung erwärmt und damit leicht plastisch verformbar ist. Bei Stahlrohren beträgt die Tempe­ ratur unter der Heizeinrichtung im Mittel ca. 1000°C. Für den Bie­ geradius ist der Abstand R maßgebend. In einer Einspannung kann so ein Bogen bis zu 180° erzeugt werden.

Die Heizeinrichtung ist in der Fig. 2 und 3 dargestellt. Sie besteht aus einem, das gerade Metallrohr 1 und das schon gebogene Metallrohr 6 vollständig umgebenden Induktorring 11, der an einem Mittel­ frequenzgenerator (z. B. 1000 Hz) angeschlossen ist. Der Induktorring ist wassergekühlt. Das Kühlwasser im Induktorring wird auch dazu benutzt, die erwärmende Zone des Rohres 1 schmal zu halten. Zu dem Zweck tritt das Kühlwasser aus Düsen aus und trifft unter dem Winkel beta auf die Oberfläche 12 auf.

Mit dieser Einrichtung kann das angestrebte Ziel nicht erreicht werden. Zwar kann mit einer exzentrischen Anordnung der Induktions­ spule 1 zur Rohrachse 13 dafür gesorgt werden, daß die Erwärmung auf den Außenbogen bei 12 nicht so hoch ist als gegenüberliegend; aber die Ausdehnung der erwärmten Zone ist dafür bei 12 größer. Es ist deswegen ein weiteres Kühlelement vorgesehen. Dieses Element 14 ist sichelförmig und umgibt das Metallrohr 1, 6 auf der Rohrbogenaußen­ seite 12 zur Hälfte. Es ist nicht stromdurchflossen, wohl aber kühl­ mittelbeaufschlagt und mit Bohrungen versehen. Die Kühlmittelstrahlen treffen um den Winkel alpha von der Senkrechten abweichend auf die Rohroberfläche auf. Dabei kommt es darauf an, daß die Abweichung von der Senkrechten auf der Rohrbogenaußenseite kleiner ist als in dem Bereich der neutralen Biegephase am Rohr.

Das Besondere an dem sichelförmigen Element 14 ist, daß es um einen Drehpunkt 15 geschwenkt werden kann, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Durch die Schwenkbewegung verlagert sich die Kühlzone an der Rohr­ bogenaußenseite 12, während die Veränderung in der neutralen Biege­ zone nur gering ist. Da sich während des Biegens die axiale Ausdeh­ nung der Erwärmung auf der Rohrbogenaußenseite 12 ständig vergrößern will, kann durch Schwenken des sichelförmigen Elementes 14 dieser Ausdehnung entgegengewirkt werden.

In der Draufsicht auf die Rohrbogenaußenseite 12 in Fig. 4 sind mit den Punktreihen 16, 17 die Auftreffbereiche der Wasserstrahlen aus der Induktionsspule 11 und des sichelförmigen Elementes dargestellt und zwar bei fortgeschrittener Biegeoperation und ausgelenktem Ele­ ment 14 wie in Fig. 3.

Die Zone der höchsten Erwärmung befindet sich etwa unter der Induk­ tionsspule 11. Man sieht, daß die Zone auf der Rohrbogenaußenseite 12 sowohl vor der Heizzone wie auch dahinter gekühlt wird. Die plastisch verformbare Zone wird dadurch sehr kurz in Rohrlängsrichtung und der Rohrquerschnitt kann auch bei hoher Zugbeanspruchung nicht so leicht einbeulen.

In Fig. 3 ist noch ein Halte- und Verstellmechanismus 18 mit Zug­ stange 19 für das sichelförmige Element 14 dargestellt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Warmbiegen von Metallrohren bestehend aus:

• a) Einrichtung zum Vorschieben und Führen des Metallrohres in der Längsrichtung,
• b) einer sich in Vorschubrichtung anschließenden, das Metall­ rohr umgebenden Heizeinrichtung,
• c) einer das Metallrohr im Bereich der Erwärmungszone umgebenden Kühleinrichtung, deren Kühlmittelstrahlen auf den Rohrumfang gerichtet sind und
• d) einem das in Vorschubrichtung vordere Ende des Metallrohres haltenden Biegearmes, der um eine in der Ebene der Heizein­ richtung liegenden Schwenkachse frei drehbar ist und einer Metallrohrhalterung auf dem Schwenkarm,

dadurch gekennzeichnet,daß die Kühleinrichtung ein von der Kühl- und Heizeinrichtung (11) unabhängiges, den Rohrumfang auf der Rohrbogenaußenseite (12) etwa zur Hälfte umgebendes sichelförmiges Kühlmittel ver­ sprühendes Element (14) enthält, das zur Ebene der Heizein­ richtung (11) neigbar angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sichelförmige Element (14) zwischen 2 Grad und 25 Grad zur Ebene der Heizeinrichtung (11) neigbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Heizeinrichtung (11) und sichelförmiges Ele­ ment (14) so bemessen sind, daß beim Schwenken des Elementes (14) deren Kühlmittelstrahlen im Rohrbogenaußenbereich (12) über die Erhitzungszone hinwegstreichen und die Strahlen im Bereich der neutralen Phase am Rohr (1) das Rohr immer auf der Auslauf­ seite der Heizeinrichtung (11) treffen.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das sichelförmige Element (14) auf der Ein­ laufseite der Heizeinrichtung (11) angeordnet ist und mit Kühl­ mittelaustrittsbohrungen versehen ist, die auf den Rohrbogen­ außenbereich (12) etwa unter 30 Grad zur Senkrechten auf die Rohrachse und zum Bereich der neutralen Phase am Rohr hin zuneh­ mend bis etwa unter 60 Grad und zwar zur Auslaufseite hin ge­ richtet geneigt sind.

5. Verfahren zur Erzeugung eines Rohrbogens auf einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelbeaufschlagung des sichelförmigen Elementes (14) erst dann erfolgt, wenn der Biegevorgang in Gang gekommen ist und das sichelförmige Element (14) während des weiteren Biegens derart geschwenkt wird, daß das Auftreffen der Kühl­ strahlen auf den Rohrbogenaußenbereich (12) sich von einer Linie hinter der Erwärmungszone bis in oder vor die Erwärmungszone verlagert.