DE4228372C2

DE4228372C2 - Rohrverzweigung, Verfahren zu ihrer Herstellung und Vorrichtung hierfür

Info

Publication number: DE4228372C2
Application number: DE19924228372
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Ilnseher; Bernd Eser
Original assignee: Zeuna Starker GmbH and Co KG
Current assignee: Arvin Industries Deutschland GmbH
Priority date: 1992-08-26
Filing date: 1992-08-26
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: DE4228372A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine drei Rohrstrecken umfassende Rohrverzweigung, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrich tung.

Rohrverbindungen werden dort eingesetzt, wo ein Rohr verzweigt werden soll oder mehrere Rohre vereinigt werden sollen. Zur Herstellung derartiger Rohrverbindungen sind verschiedene Verfahren bekannt und im Einsatz. Bei einem bekannten derartigen Verfahren werden zwei Rohre schräg angeschnitten und längs der Schnittkanten miteinander verschweißt; das dritte Rohr wird über die miteinander ver schweißten Enden dieser beiden Rohre geschoben und in dieser Stellung mit ihnen verschweißt. Eine nach diesem Verfahren hergestellte Rohrverzweigung ist beispielsweise das eingangsseitig am Katalysator vorgesehene Hosenrohr in der Abgasanlage der BMW-Baureihe E 36. Bei der aus Fig. 3 der EP 0 192 995 A1 bekannten Rohrsverzweigung wird demgegenüber ein schräg angeschnittenes Rohr in einem Ausschnitt eines weiteren Rohres eingesetzt. Bei einem weiteren, beispielsweise aus der DE 91 00 867 U bekannten Verfahren werden zwei Rohre seitlich flachgedrückt derart, daß sie einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt besitzen; anschließend werden sie mit den abgeflachten Flächen zusammmengelegt und an der Stirnkante miteinander verschweißt; schließlich wird das dritte Rohr über die beiden miteinander verschweißten Rohre geschoben und in dieser Position mit ihnen verschweißt.

Bei den vorstehend angegebenen Verfahren sind somit entweder nacheinander zwei Schweißnähte zu ziehen, oder aber es ist eine aufwendige Schweißung vorzunehmen (EP 0 192 995 A1). Dies ist nicht nur aufwendig; auch kann der durch die erste Schweißung hervorgerufene Schweißverzug die weitere Fertigung der Rohr verbindung behindern, zu Dichtigkeitsproblemen führen und eine Zwischenbearbeitung erforder lich machen. Desweiteren kann es besonders bei gebogenen Rohren zu möglichen Engstellen an der Schweißstelle kommen, so daß die Schweißung unter Umständen schwierig auszuführen ist.

Aus der DE 26 22 616 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Anschlußstutzens in einer Wand sehr großer Dicke, die einen Teil eines Behälters bildet, bekannt, wobei man zunächst eine Öffnung in der Wand herstellt, die Wand auf einen Rohramboß legt, dessen Form der Wand des zu bildenden Rohranschlusses entspricht, sodann die Wand erwärmt und mittels einer Presse durch Hineindrücken eines Stempels die vorgefertigte Öffnung verformt und bis zum Innendurchmesser des zu bildenden Anschlußstutzens erweitert.

Aus der DE 39 31 616 C2 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Sanieren eines Abwasserkanals bekannt, wobei an ein Kunststoffabwasserrohr ein Hausanschluß angeformt wird, indem ein aufheizbarer Verformkörper gegen den betreffenden Bereich der Innenwand des Abwasserrohrs gedrückt und erwärmt wird. Der Kunststoff wird durch die Wärme plastifizierbar und verformt sich entsprechend dem Druck und der Kontur des Verformkörpers. Der so gebildete Stutzen kann abschließend auf die gewünschte Länge und Form zugeschnitten werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Rohrverzweigung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu ent wickeln, welche die genannten Nachteile nicht aufweisen. Insbesondere soll die Rohrverzwei gung auch bei gebogenen Rohren leicht und kostengünstig herstellbar sein. Ferner soll die Rohrverzweigung hohen Anforderungen an Zuverlässigkeit, Festigkeit und Dichtheit genügen. Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer drei Rohr strecken umfassenden Rohrverzweigung gelöst, welche folgende Schritte umfaßt:

- In einen Rohrbogen wird von einem Ende her ein Druckdorn eingeführt, bis er an der Wand des Rohrbogens in dessen Krümmungsbe reich anliegt;
- der Druckdorn wird über seine Anlage an der Wand des Rohrbogens hinaus bewegt zur Herstellung einer nach außen gerichteten Aushalsung im Krümmungsbereich des Rohrbo gens;
- der Druckdorn wird zurück- und aus dem Rohrbogen herausgezogen;
- an die Aushalsung des Rohrbogens wird ein die dritte Rohrstrecke bildendes Rohrstück angesetzt.

Die erfindungsgemäße Rohrverzweigung mit drei Rohrstrecken ist demgemäß dadurch gekennzeich net, daß zwei der drei Rohrstrecken Teil eines gemeinsamen Rohrbogens sind und daß die dritte Rohrstrecke an eine Aushalsung des Rohrbogens angesetzt ist.

Die zur Herstellung einer derartigen Rohrverzweigung geeignete Vorrichtung umfaßt eine Form zur Aufnahme eines Rohrbogens und einen in seiner Längsrichtung, die der Achse eines Endes des in die Form ein zulegenden Rohrbogens entspricht, verfahrbaren Druckdorn. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird somit in der Wand eines Rohrbogens in der Verlängerung der Achse von dessen einem Ende eine nach außen gerichtete Aushalsung (Innenbördel) erzeugt, an die ein die dritte Rohrstrecke darstellendes Rohrstück - die beiden anderen Rohrstrecken werden durch die beiden Enden des Rohrbogens gebildet - ange setzt wird. Die Aushalsung ist dabei zweck mäßigerweise so dimensioniert, daß ihr Innen durchmesser dem Außendurchmesser des an ihr anzusetzenden Rohrstückes entspricht; in die sem Fall kann das Rohrstück in die Aushalsung des Rohrbogens eingesetzt werden. Eine zur festen Verbindung des Rohrstückes mit dem Rohrbogen dienende Schweißnaht wird als Kehl naht an der Stirnfläche der Aushalsung ausge führt. Man kommt daher mit einer einzigen Schweißnaht zur Herstellung der Rohrverbindung aus. Und diese Schweißnaht ist zudem - je nach der Höhe der Aushalsung - mehr oder weniger weit von der Wand des Rohrbogens entfernt her zustellen, d. h. in einem Bereich, in dem ein weitgehend ungehindertes Arbeiten möglich ist. Die Stirnfläche des in den Bördel einzusetzen den Rohrstückes braucht - von einer ggfs. zweckmäßigen Anschrägung abgesehen - nicht besonders bearbeitet zu werden; insbesondere bedarf es keiner Anpassung der Stirnfläche des Rohrstückes an die Oberfläche des Rohrbogens in Form einer räumlichen Verschneidungslinie.

Das Aushalsen des Rohrbogens kann in einer einzigen Stufe erfolgen; in diesem Fall ist der Rohrbogen zweckmäßigerweise zuvor gelocht worden. Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht jedoch vor, daß das Aushalsen in mindestens zwei Stufen erfolgt, wobei der Rohrbogen nach der ersten Aushalse-Stufe gelocht wird. Der Rohrbogen wird dabei zweckmäßigerweise dadurch gelocht, daß die bei der ersten Aushalse-Stufe erzeugte Vorwölbung der Wand des Rohrbogens mit einem ebenen Schnitt abgetrennt wird. Hierdurch läßt sich u. U. eine Bearbeitung des Bördels nach der zweiten bzw. letzten Aushalse-Stufe ein sparen.

Insbesondere bei Rohrbögen mit einem großen Längen-Durchmesser-Verhältnis und/oder mit einer nur geringen Krümmung ist es zweckmäßig, wenn vor dem Aushalsen der Wand des Rohrbogens in dessen Ende, welches nicht dem Einführen des Druckdornes dient, ein Stützdorn einge führt wird. Ein derartiger Stützdorn wird so weit in das entsprechende Ende des Rohrbogens eingeführt, daß der Druckdorn bei seiner Vor schubbewegung während des Aushalsens an der Stirnfläche des Stützdornes entlang gleitet. Hierdurch wird ein Auswandern des Druckdorns während des Aushalsens verhindert. Zweck mäßigerweise ist dazu die Stirnfläche des Stützdornes an den Querschnitt des Druckdornes angepaßt, so daß der letztere optimal von dem Stützdorn geführt wird.

Das Aushalsen des Rohrbogens erfolgt zweck mäßigerweise in einer Form, in welche der Rohrbogen eingelegt werden kann und an welcher er zumindest bereichsweise formschlüssig anliegt. Um unerwünschte Verformungen des Rohrbogens während des Aushalsens möglichst gering zu halten, kann es dabei zweckmäßig sein, wenn die entsprechende Form den Rohrbo gen vollständig einschließt. Eine derartige Form ist zweckmäßigerweise geteilt ausgebildet und wird mechanisch oder hydraulisch geschlos sen gehalten, um während des Aushalsens den Rohrbogen sicher festzulegen.

Der Druckdorn kann gestuft ausgebildet sein mit mindestens zwei Bereichen unterschiedli chen Durchmessers. Hierdurch kann, wenn dies erwünscht ist, der entsprechende, den Druck dorn aufnehmende Teil des Rohrbogens in dem gleichen Arbeitsschritt, in dem der Bördel ausgehalst wird, aufgeweitet werden. Dies kann insbesondere erwünscht sein im Hinblick auf die Anpassung der Strömungsquerschnitte der drei Rohrstrecken die Strömungsverhältnisse. Ein gestufter Aufbau ist auch für den Stütz dorn möglich, wenn das entsprechende, diesen aufnehmende Rohr aufgeweitet werden soll.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rohrverzweigung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine bevor zugte Ausführungsform einer Vorrich tung zur Herstellung der Rohrverzwei gung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3-10 die im Rahmen des erfindungsge mäßen Verfahrens vorgesehene Aushal sung eines Rohrbogens.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Rohrverzweigung bestehend aus einem Rohrbogen 1 und einem an diesem angesetzten Rohrstück 2. Zur Her stellung einer Verbindung zwischen dem Rohrbo gen 1 und dem Rohrstück 2 ist in dem Rohrbogen 1 eine Aushalsung 3 vorgesehen. Der auf die Achse 4 bezogene Innendurchmesser der Aushal sung 3 ist geringfügig größer als der auf die selbe Achse bezogenen Außendurchmesser des Rohrstückes 2, so daß das Rohrstück 2 in die Aushalsung 3 eingesteckt werden kann. Mittels einer längs der Stirnkante 5 der Aushalsung 3 umlaufenden Schweißnaht 6 ist das Rohrstück 2 mit dem Rohrbogen 1 fest und dicht verbunden.

Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung zur Her stellung der in Fig. 1 dargestellten Aushal sung des Rohrbogens umfaßt eine aus zwei Halb formen 7, von denen nur die untere dargestellt ist, zusammengesetzte Form sowie zwei längs ihrer jeweiligen Längsachse verschiebbare Dorne, nämlich einen Druckdorn 8 und einen Stützdorn 9. In beide Halbformen 7 ist jeweils ein Hohlraum 10 eingearbeitet. Die beiden Hohlräume umschließen bei zusammengesetzten Halbformen einen in die Form einzulegenden Rohrabschnitt enganliegend; der Durchmesser der Hohlräume 10 entspricht somit dem Außen durchmesser des zu bearbeitenden Rohrbogens. In die beiden Halbformen 7 der Form ist des weiteren jeweils eine Aushalsöffnung 11 vorge sehen, welche aus dem Hohlraum 10 nach außen führt, und zwar in Verlängerung der Achse 4 des Druckdor nes 8.

Der Druckdorn 8 und der Stützdorn 9 besitzen einen im wesentlichen um die doppelte Wand stärke des zu bearbeitenden Rohres geringeren Durchmesser als der Hohlraum 10, d. h. die Außendurchmesser der beiden Dorne entsprechen im wesentlichen dem jeweiligen Innendurchmes ser des zu bearbeitenden Rohrbogens. Die bei den Dorne werden mittels - nicht dargestellter - Hydraulikzylinder betätigt. An der Stirnflä che 12 des Stützdornes 9 ist eine Führungs mulde 13 vorgesehen, deren Kontur in der Weise an den Querschnitt des Druckdornes 8 angepaßt ist, daß dieser bei seiner Bewegung längs der Achse 4 optimal geführt ist. Die Stirnfläche 14 des Druckdornes 8 ist an die Kontur der Innenwand des mit unterbrochenen Linien darge stellten zu bearbeitenden Rohrbogens 1 ange paßt.

Gemäß den Fig. 3-10 der Zeichnung kann die Aushalsung 3 des Rohrbogens 1, in welche das Rohrstück 2 (Fig. 1) eingesetzt und einge schweißt werden soll, wie folgt hergestellt werden: Der Rohrbogen 1 wird in den entspre chenden Hohlraum einer Halbform 7 eingelegt (Fig. 3). Anschließend wird die Form durch Aufsetzen der zweiten Halbform geschlossen. Nun (Fig. 4) wird in dasjenige Ende 15 des Rohrbogens 1, welches der Aushalsöffnung 11 der Halbformen 7 gegenüberliegt, der Druckdorn 8 eingeführt und soweit längs der Achse 4, die in gleicher Weise die Längsachse des Druckdor nes 8 wie auch des Endes 15 des Rohrbogens 1 darstellt, verschoben (Pfeil A), bis die Stirnfläche 14 des Druckdornes 8 im Krümmungs bereich des Rohrbogens an dessen Innenwand anliegt.

Nun wird (Fig. 5) in das zweite Ende 16 des Rohrbogens 1 der Stützdorn 9 eingeführt und solange in seiner Längsrichtung verschoben (Pfeil B), bis er mit der an seiner Stirnseite 12 angeordneten Führungsmulde 13 an dem Druck dorn 8 anliegt. In dieser Position wird der Stützdorn 9 gehalten (Fig. 6), während der Druckdorn 8 um ein vorbestimmtes Maß weiterge schoben wird (Pfeil C). Dabei gleitet der Druckdorn 8 auf der Führungsmulde des Stütz dornes 9, und an seiner Stirnfläche 14 drückt er die Außenwand des Rohrbogens in dessen Krümmungsbereich durch die Aushalsöffnung 11 der Halbformen 7 heraus, so daß sich am Rohr bogen im Bereich seiner Krümmung eine Vorwöl bung 17 bildet. Daraufhin (Fig. 7) wird der Druckdorn 8 geringfügig zurückgezogen (Pfeil D), so daß die Stirnfläche 14 des Druckdornes nicht mehr innen an der Vorwölbung 17 des Rohrbogens 1 anliegt. Nun (Fig. 8) wird mit tels eines - nicht dargestellten - Trennwerk zeuges die Spitze der Vorwölbung längs der Ebene 18 abgetrennt. Hierdurch wird der Rohr bogen 1 gelocht, und es entsteht die Öffnung 19 in dem Rohrbogen 1, über welche später des sen Inneres mit dem Inneren des anzusetzenden Rohrstückes verbunden wird.

Nun (Fig. 9) wird der Druckdorn 8 erneut vor geschoben (Pfeil E), wobei er wiederum auf der Stirnfläche 12 des Stützdornes 9 gleitet. Dabei weitet er die Öffnung 19 (Fig. 8) in der Weise auf, daß ihr Rand zur Ausbildung der Aushalsung 3 mit den gewünschten Abmessungen verformt wird. Abschließend (Fig. 10) werden der Stützdorn und der Druckdorn aus dem Rohr bogen 1 herausgezogen, und die Form wird geöffnet; der mit der Aushalsung 3 versehene Rohrbogen 1 kann der entsprechenden Halbform 7 entnommen werden. In die Aushalsung 3 des Rohrbogens 1 kann nun, wie in Fig. 1 darge stellt, das abgeschrägte Ende eines Rohr stückes eingesetzt werden, und mittels einer Schweißnaht werden anschließend der Rohrbogen und das in die Aushalsung eingesetzte Rohr stück miteinander fest verbunden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer drei Rohr strecken umfassenden Rohrverzweigung mit folgenden Schritten:

- In einen Rohrbogen (1) wird von einem Ende (15) her ein Druckdorn (8) eingeführt, bis er an der Wand des Rohrbogens (1) in des sen Krümmungsbereich anliegt;
- der Druckdorn (8) wird über seine Anlage an der Wand des Rohrbogens (1) hinaus bewegt zur Herstellung einer nach außen gerichteten Aushalsung (3) im Krümmungs bereich des Rohrbogens;
- der Druckdorn (8) wird zurück- und aus dem Rohrbogen (1) herausgezogen;
- an die Aushalsung (3) des Rohrbogens (1) wird ein die dritte Rohrstrecke bildendes Rohrstück (2) angesetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aushalsen des Rohrbogens (1) in dessen nicht dem Einführen des Druck dornes (8) dienendes Ende (16) ein Stütz dorn (9) eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aushalsen in mindestens zwei Stu fen erfolgt, wobei der Rohrbogen (1) nach der ersten Aushalse-Stufe gelocht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrbogen (1) dadurch gelocht wird, daß die Spitze der bei der ersten Aushalse-Stufe erzeugte Vorwölbung (17) der Wand des Rohrbogens abgetrennt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (2) innen in die Aushal sung (3) eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (2) mittels einer Schweißnaht (6) mit der Aushalsung (3) verbunden wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrbogen (1) vor dem Aushalsen in eine Form eingelegt wird, an welcher der Rohrbogen zumindest bereichsweise form schlüssig anliegt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Vorschubbewegung des Druck dornes zugleich eine Aufweitung des betreffenden Endes (15) des Rohrbogens (1) erfolgt.

9. Rohrverzweigung mit drei Rohrstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der drei Rohrstrecken Teil eines gemeinsamen Rohrbogens (1) sind und daß die dritte Rohrstrecke aus einem Rohrstück (2) besteht, welches an eine Aushalsung (3) des Rohrbogens (1) angesetzt ist.

10. Rohrverzweigung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (2) an die Aushalsung (3) des Rohrbogens (1) angeschweißt ist.

11. Rohrverzweigung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (2) in die Aushalsung (3) des Rohrbogens (1) eingesetzt ist.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens gemäß Anspruch 1, umfassend eine Form mit einem Hohlraum zur Aufnahme eines Rohrbogens (1) und einen Druckdorn (8), der in seiner Längsrich tung, die der Achse (4) des einen Endes (15) des in die Form einzulegenden Rohrbo gens (1) entspricht, verfahrbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stützdorn (9) vorgesehen ist, der in seiner Längsrichtung, die der Achse des anderen Endes (16) des in die Form einzu legenden Rohrbogens (1) entspricht, ver fahrbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (12) des Stützdornes (9) an den Querschnitt des Druckdornes (8) angepaßt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trenneinrichtung vorgesehen ist zum Abtrennen der Spitze einer mittels des Druckdornes (8) erzeugten Vorwölbung (17) der Wand des Rohrbogens (1).

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdorn gestuft ausgebildet ist mit mindestens zwei Bereichen unterschied licher Durchmesser.