DE45584C - Verfahren zum Aufweiten von Röhren aus Glas und anderen, nicht metallischen, durch Wärme in einen plastischen Zustand versetzbaren Massen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT,

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Apparat zum Aufweiten von Röhren oder Hohlstücken aus Glas, Schlacke oder ähnlichen nicht metallischen, durch Wärme in einen plastischen Zustand versetzbaren Massen, sowie ein Verfahren zum Aufweiten von Röhren aus den genannten Materialien, welche durch dieselben Walzen, welche sie aufweiten, in demselben Durchgange aus massiven Stücken hohlgewalzt werden. Dies Verfahren besteht darin, dafs der geeignet erhitzte Rohrkörper allmälig gegen die Oberfläche eines Konoidalwerkzeuges gedrückt und gleichzeitig das Material vom dünneren Ende des Konoidalwerkzeuges nach dessen Basis und über dieselbe hinaus bewegt wird. Zu diesem Zwecke kann man entweder mit dem genannten Konoidalwerkzeug oder Dorn von der erforderlichen Konicität und den erforderlichen Dimensionen schräg arbeitende Walzen verbinden, deren Arbeitsflächen von der Stelle an, wo der Hohlkörper zuerst auf das Werkzeug gedrückt wird, bis nach der Stelle, wo das Rohr am meisten erweitert und die Wandstärke am dünnsten wird, und über diese Stelle hinaus aus einander gehen, oder man ertheilt dem Rohrkörper durch mechanische Mittel eine Längsbewegung, während man gleichzeitig seine Oberfläche durch Walzen, deren Achsen parallel oder doch nahezu parallel liegen, bearbeitet.

Ein aufzuweitendes Rohr kann, wenn erforderlich, noch in heifsem Zustande unmittelbar von dem Apparat aus, auf dem es nach dem in dem Patent No. 46337 »Verfahren zur Herstellung von Röhren aus Glas u. dergl.« angegebenen Verfahren erzeugt ist, zu einem anderen Apparat gebracht werden, auf dem es in derselben oder in erneuter Hitze aufgeweitet werden kann, oder man kann auf demselben Apparat zuerst ein massives Arbeitsstück allmälig in ein hohles verwandeln und das so gebildete Rohr mit denselben Schrägwalzen aufweiten. Solche Schrägwalzen sind derart eingerichtet, dafs sie in dem Theil, der zuerst auf das Arbeitsstück wirkt, convergiren, wodurch die Rohrbildung erzeugt wird, wogegen der übrige Theil ihrer Oberflächen divergirt, wodurch alsdann das rohrförmig gewordene Werkstück auf das zwischen den Walzen befindliche Konoidalwerkzeug und über dessen Fläche hinausgedrängt wird. Mittelst dieses Verfahrens läfst sich ein massives Arbeitsstück in einem einzigen Durchgange durch die Walzen und in einer einzigen Hitze in ein Rohr umwandeln , dessen äufserer Durchmesser gröfser ist als der des Arbeitsstückes.

Da Schrägwalzapparate wohl bekannt sind, so werden nachstehend nur diejenigen Theile des Apparates behandelt, die sich speciell auf die vorliegende Erfindung beziehen.

Fig. ι der Zeichnungen stellt in einer Ansicht von oben ein Paar schräg wirkende paraboloidische Walzen dar, welche an entgegengesetzten Enden von zwei gegen einander

geneigten Achsen angebracht und auf entgegengesetzten Seiten eines Konoidalwerkzeuges oder Domes (welcher nachfolgend schlechthin »Konus« genannt werden soll) in etwas verschiedener Höhenlage angeordnet sind. Diese Walzen bewirken in Verbindung mit dem Dorn das Aufweiten eines Rohr- oder hohlen Arbeitsstückes, das am schmalen Ende des Raumes zwischen den Arbeitsflächen der Walzen eintritt.

Fig. 2 zeigt die obere Ansicht eines Paares paraboloidischer Walzen, die an den entgegengesetzten Enden von zwei gegen einander geneigten Achsen angebracht sind und deren Oberflächen sich in geeigneter Weise theils einander zuneigen, theils aus einander gehen, mit einem Konus zwischen den aus einander gehenden Arbeitsflächen. Das massive Arbeitsstück ist hier im Längsschnitt dargestellt, wie es von den aus einander gehenden Flächen gefafst und durch die Walzen getrieben wird.

Fig. 3 zeigt eine ähnliche Ansicht. Hier ist das Arbeitsstück so weit in die Walzen hineingezogen, dafs an seinem Vorderende die Spitze des Konus in der Mitte eingedrungen ist und das Material spaltet.

Fig. 4 zeigt das Stadium, in welchem die Arbeit so weit vorgeschritten ist; dafs die Spitze des Konus ganz in das vordere Ende des Werkstückes hineingedrungen ist, dies vordere Ende hat jetzt einen gröfseren Durchmesser als das ursprüngliche massive Arbeitsstück.

Fig. 5 zeigt das Stadium, in welchem das Werkstück so weit durch die Walzen hindurchgetrieben ist, dafs sein Hinterende von der Spitze des Konus nahezu berührt wird.

Fig. 6 zeigt das Ende der Röhrenbildung und Erweiterung.

Fig. 7 zeigt eine Vorderansicht des Walzwerkes.

Fig. 8 ist eine obere Ansicht von annähernd fafsförmigen, schräg wirkenden Walzen, deren beide Enden konisch sind, in Verbindung mit einem Konoidalwerkzeug, das in die Walzen hineinragt, zur Bearbeitung eines massiven Arbeitsstückes von geringerem Durchmesser als die Basis des Konus. Hierbei wird zuerst der Durchmesser des Arbeitsstückes verringert und dasselbe nach der Spitze des Konus zu vorwärts gezogen, sodann das Material über die Oberfläche des Werkzeuges hinübergetrieben und dem dabei entstehenden Rohre ein Durchmesser gegeben, der gröfser ist als der des ursprünglichen Arbeitsstückes.

Fig. 9 ist eine obere Ansicht eines an beiden Enden konisch zulaufenden Walzenpaares, welches derart mit einem konischen Werkzeug in Verbindung gesetzt ist, dafs ein Rohr oder hohles Arbeitsstück aufgeweitet wird.

Fig. ι ο ist eine obere Ansicht eines Walzenpaares, das an beiden Enden konisch ist und in Verbindung gesetzt ist mit einem konoidalen Werkzeug E, dessen dünnes Ende e an der Dornstange befestigt ist, die durch das rohrförmige Arbeitsstück hindurchgeht und an einem feststehenden Theile des Apparates angebracht ist.

Die Anordnung zur Verbindung schräg wirkender Walzen mit einem Konus zum Aufweiten des Durchmessers eines hohlen Werkstückes oder eines dickwandigen Rohres hat grofse Aehnlichkeit mit der Anordnung schräg wirkender Walzen und eines Konus zur allmäligen. Umformung eines massiven Arbeitsstückes in ein Rohr und nachfolgend damit verbundene Erweiterung dieses sich bildenden Rohres. In allen Fällen mufs der Abstand zwischen den Arbeitsflächen der Walzen, sowie der Durchmesser des Werkstückes derart gewählt werden, dafs letzteres von den entgegengesetzt bewegten Walzen fest gefafst und ihm durch deren schräge Wirkung sowohl eine rotirende wie eine geradlinige Vorwärtsbewegung ertheilt werden kann.

Ist das Arbeitsstück hohl, oder ist es eine dickwandige Röhre und soll nur der äufsere Durchmesser der Röhre erweitert und deren Wandstärke vermindert werden, so brauchen die Theile der Arbeitsflächen der Walzen, die zuerst das Werkstück erfassen, nur mäfsig tief in dasselbe einzugreifen. Dies ist in Fig. i, 9 und 10 dargestellt. Hier wird der Durchmesser des Arbeitsstückes durch die eingreifende Wirkung der Walzentheile, die den engsten Abstand von einander haben, um ein Weniges vermindert. Walzen, gleich den in Fig. 2, 4 und' 8 gezeichneten, bezwecken durch ihre Anfangswirkung eine verhältnifsmäfsig erheblichere Verminderung des Durchmessers des Werkstückes zum Behufe der Röhrenbildung oder zum Behufe, das Material gegen den Konus vorwärts und über denselben hinaus zu pressen, wobei der Konus das Centrum des Stückes durchbohrt, wie Fig. 8 zeigt.

Die in Fig. 1 dargestellten Walzen bezwecken die Umwandlung eines dickwandigen Rohres oder hohlen Arbeitsstückes in ein sehr dünnwandiges Rohr von weit gröfserem äufseren Durchmesser. Hier sind die Walzen A α an den entgegengesetzten Enden der beiden gegen einander geneigten Achsen Bb angebracht. Der mittlere Theil C der Arbeitsfläche einer jeden Walze ist paraboloidisch abgerundet und der übrige Theil C¹ ist ein Konoid. Im Grundrifs schneiden die Ebenen der Achsen Aa einander und die verticale Ebene der Achse des Arbeitsstückes D in einer und derselben Linie, und die schrägen Theile C der beiden Walzen sind

abgestumpfte Kegel, deren ideale Spitzen in der .Durchschnittslinie der verticalen Ebenen der Walzenachsen zusammentreffen würden.

Die Walze A dreht sich in der durch den Pfeil A¹ angedeuteten Richtung, und in der Linie, in der sie das Arbeitsstück angreift, wirkt sie in einer nach unten und nach vorn geneigten Richtung. Die Walze α dreht sich in der Richtung des Pfeiles α¹,¹ und in ihrer Angriffslinie wirkt sie in einer nach oben und nach vorn geneigten Richtung. Das Arbeitsstück D wird demgemäfs um seine Längsachse in der durch den Pfeil D¹ angedeuteten Richtung gedreht und dabei entsteht gleichzeitig eine Vorwärtsbewegung in der Richtung des Pfeiles D'². Durch die ihm mitgetheilte Bewegung wird das Arbeitsstück über die Fläche des Konus Ii¹ vorwärts geschoben, und das spitze Ende e des letzteren gelangt dabei in das Loch d im Arbeitsstück.

Die Winkel, welche die Arbeitsflächen der Walzen mit der Achse des Arbeitsstückes bilden, sind etwas spitzer als die von dem Mantel des Konus mit dessen Achse gebildeten; daraus folgt, dafs beim Vorwärtstreiben des Rohres über den Konusmantel hinüber die Wandstärke des Rohres allmälig geringer wird.

Zu bemerken ist, dafs in gleichem Verhältnisse, in dem die Wandstärke des aufgeweiteten Rohres abnimmt, dessen Durchmesser im Lichten, gröfser wird als der Durchmesser der Grundfläche des Konus; denn wenn die Wandstärke zwischen den beiden Punkten, an denen es auf dem Konus eine Reduction erleidet, dünner wird, so findet eine seitliche Erweiterung statt.

Wird der Konus in der in Fig. ι dargestellten Weise derart aufgestellt, dafs die Wandstärke des Rohres stetig in passendem Verhältnifs abnimmt, so halten die Walzen das Rohr derartig fest, dafs das gesammte rohrförmige Werkstück auf den gleichen Durchmesser aufgeweitet wird. Ist indefs das Arbeitsstück sehr lang und ist die Abnahme der Wandstärke nicht genügend, um das hintere Ende des Arbeitsstückes über den Konus hinüberzutreiben, so kann das hintere Ende von dem' aufgeweiteten röhrenförmigen Theile weggeschnitten werden.

Fig. 2 ff. zeigen den Fall, wenn mittelst eines einzigen, Walzenpaares die Rohrbildung und der Aufweiteprocefs bewerkstelligt werden soll. Hier ist D ein massives Arbeitsstück, das von den sich einander zuneigenden Theilen der Arbeitsflächen der Walzen G g gefafst worden ist, wodurch am vorderen Ende des Werkstückes eine Vertiefung entstanden ist.

In Fig. 3 ist das Arbeitsstück D bereits so weit zwischen den sich einander zuneigenden Theilen der Arbeitsflächen der W^Talzen G g hindurch, dafs sein äufserer Durchmesser abgenommen hat und die Spitze e des Konus E in das vordere Ende des Werkstückes D hineingedrungen ist. Wie Fig. 4 zeigt, wird der röhrenförmige Theil des Arbeitsstückes über den Mantel des Konus E vorwärts getrieben und darauf geweitet, und zwar durch die stetige Wirkung der Walzen. Hierbei kann das Arbeitsstück in ein verhältnifsmäfsig dünnwandiges Rohr D³ umgewandelt werden. Der Dorn ragt am besten, wie die Figuren zeigen, etwas in die convergirenden~ Flächen der Walzen hinein, kann aber auch ganz zwischen den divergirenden Flächen der Walzen liegen.

Walzen, gleich den in Fig. 1 und 4 und anderen ähnlichen gezeichneten, sind auf einander zu geneigten Wellen angeordnet, deren Achsen sich jeweils in parallelen Ebenen befinden, die von der Achse des Arbeitsstückes gleich weit abstehen, wie dies aus Fig. 7 erhellt, woselbst wie bei allen gezeichneten Figuren angenommen wird, dafs zwei Walzen zur Verwendung kommen, die an je einander gegenüberliegenden Seiten der Bewegungslinie' des Arbeitsstückes angebracht sind. Wenn bei dieser Art von Apparaten zwei Walzen verwendet werden, so wird ein Führungsbock oder Führungsstreifen H gebraucht, auf der das Arbeitsstück bei seiner Bewegung zwischen den Walzen hindurch lagern kann, wie Fig. 7 zeigt. Dieser Führungsstreifen kann auch durch die bei Schrägwalzwerken bekannten Führungsrollen ersetzt werden.

Fig. 5 stellt das Arbeitsstück so weit zwischen den Walzen vorgedrungen dar, dafs sein Hinterende nahezu bis an das spitze Ende" des Konus gelangt ist. Dabei ist aber ein Stück des hinteren Endes des Arbeitsstückes noch nicht über die einander zugeneigten Theile der Walzen hinaus. Der äufsere Durchmesser dieses hinteren Endes mufs noch dadurch, dafs die Walzen es fassen, vermindert werden.

Falls indessen die Kraft, mit der dies Fassen geschieht, nicht genügt, um das Hinterende des Arbeitsstückes über den Konus hinüberzutreiben, so kann dieser Theil von dem aufgeweiteten Rohrstück -D³ abgeschnitten werden. Wenn, wie schon oben bemerkt, das gegenseitige Verhältnifs der Neigung der Walzenflächen Und des Konus passend gewählt ist, so gelangt das ganze Arbeitsstück zwischen den Walzen durch und wird, wie in Fig. 6 ersichtlich, zu einem Rohre D³ von gröfserem Durchmesser aufgeweitet.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Anwendung der Erfindung dienen zwei oder mehrere schräg wirkende Walzen in Verbindung mit einem Konus dazu, ein massives Arbeitsstück über den Konusmantel hinüberzupressen, wobei das

Claims (3)

1. Arbeitsstück in ein Rohr verwandelt wird, dessen Durchmesser gröfser ist als der ursprüngliche Durchmesser des Arbeitsstückes.

   Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird angenommen, dafs nur zwei Walzen zur Verwendung kommen und dafs Fig. 8 ein Grundrifs derselben ist. Die verticalen Ebenen der Achsen der beiden Walzen sind parallel zu einander, allein die Achsen weichen je von der horizontalen Ebene nach entgegengesetzten Richtungen ab.

   In dem bereits vorhin erwähnten Patente »Verfahren zur Herstellung von Röhren aus Glas u. dergl.« ist ein Verfahren beschrieben, vermittelst schräg wirkender konischer Walzen in Verbindung mit einem Dorn oder konischen Werkzeuge ein massives Arbeitsstück in eine Röhre zu verwandeln, die von geringerem Durchmesser ist als der des Arbeitsstückes. Allein im gegenwärtigen Falle ist es ersichtlich, dafs die Linien, in welchen die Walzen das Arbeitsstück fassen, zuerst auf eine gewisse Strecke sich zu einander neigen und alsdann aus einander gehen. Das Gleiche gilt von den Angriffslinien anderer in den Zeichnungen dargestellter Walzen. Bei den in Fig. ι dargestellten Walzen wird der Effect dieser Neigung dadurch erreicht, dafs die mittleren Theile der Walzen eine paraboloidische Form haben und die Achsen sich einander zuneigen.

   Bei den in Fig. 8 dargestellten Walzen wird das anfängliche Zuneigen und spätere Auseinandergehen der Angriffslinien der Walzen in Bezug auf das Werkstück dadurch erreicht, dafs beide Walzen nach beiden Enden zu konisch zulaufen.

   Ist das Arbeitsstück rohrförmig-, wie in Fig. 9 und 10, so genügt eine geringere Verminderung des Durchmessers. Speciell in Fig. 10 ist die Spitze e des Konus E eine Fortsetzung der Achse e\ die durch das röhrenförmige Arbeitsstück hindurchgeht und in einem Lager e² ruht.

   Hier dient die Verstärkung oder der Anlauf oder Ring e⁸ dazu, den Konus in der richtigen Lage zwischen den Walzen festzuhalten. Der Konus wird so auf das offene Ende der Dornstange E¹ aufgesteckt, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, oder in irgend einer anderen Weise an der Stange befestigt. Am anderen Ende der Dornstange befindet sich noch ein Stützzapfen E², dessen Fortsetzung ein Schraubenbolzen E³ ist, der sich im Lager Eⁱ bewegt und mittelst einer Mutter oder in anderer Weise reguliren läfst.

   Das Konoidalwerkzeug kann feststehen oder durch die Reibung des sich drehenden Rohres, während dasselbe aufgeweitet wird, oder in anderer Weise selber zum Rotiren gebracht werden. Für die Regelung der Bewegung der Dornstange kann selbstverständlich jedes beliebige andere geeignete Mittel angewendet werden.

   Wie bereits in der Einleitung angedeutet, kann die Vorwärtsbewegung des Werkstückes durch die Walzen vermöge der schrägen Stellung derselben auch durch mechanische oder hydraulische Mittel unterstützt werden und das Werkstück also auf besonderem mechanischen Wege durch die Walzen bewegt · werden. Ordnet man die Achsen der Walzen parallel oder doch nahezu parallel an, so fällt den erwähnten mechanischen Mitteln jene Aufgabe ganz allein zu und das Schrägwalzen geht in diesem Falle in ein Querwalzen über.

   Besonders ist zu beachten, dafs die zu walzenden hohlen oder massiven Werkstücke aus Glas, Schlacken u. s w. die für die Bearbeitung passende Temperatur haben. Dieselbe darf nicht zu niedrig sein, damit das Material bei der Bearbeitung durch die Walzen nicht zu spröde ist und splittert; andererseits darf sie nicht zu hoch sein, damit es nicht bei der Rotation aus einander geschleudert wird und an Walzen und Konus anklebt. Am besten eignet sich daher eine mittlere Temperatur, welche durch die Praxis leicht aufgefunden werden kann. Man kann, um das Ankleben des Materials zu verhindern, be-, sonders wenn man bei einer höheren Temperatur walzen will, die Walzen und den Konus mit OeI, Graphit oder anderen Schmiermitteln einreiben.

   Pate ν τ-An sp Ruch ε:

   ι. Verfahren zum Aufweiten von Röhren oder hohlen Werkstücken aus Glas, Schlacke und anderen, nicht metallischen, durch Wärme in einen plastischen Zustand ver-" setzbaren Massen durch allmäliges Reduciren der Wandstärke und gleichzeitiges Vorwärtsziehen des Mantels eines Rohres oder hohlen Werkstückes auf der Oberfläche eines Konoidalwerkzeuges oder Domes und über dessen Fläche hinaus mittelst schräg wirkender Walzen (welche paraboloidisch oder fafsförmig oder anders gestaltet sein können), und deren Arbeitsflächen die verschiedenen Seiten des hohlen Werkstückes oder Rohres fassen und längs ihrer Angriffslinie gegen einander unter einem Winkel divergiren, welcher spitzer ist als der Winkel, den die Seitenwände des Konoidalwerkzeuges mit einander bilden.
2. 2. Das Verfahren, in einem Durchgange zwischen schräg wirkenden (paraboloidischen oder fafsförmigen oder anders gestalteten) Walzen massive Werkstücke aus Glas, Schlacke oder anderen nicht metallischen,

   durch Wärme in einen plastischen Zustand versetzbaren Massen rohrförmig zu walzen und zugleich aufzuweiten, darin bestehend, dafs die convergirenden Flächen dieser, Walzen das massive Werkstück über die Spitze eines zwischen die Walzen hineinragenden Konoidalwerkzeuges oder Domes schieben, während die divergireriden Flächen dieser Walzen in Verbindung mit dem konoidischen Dorn das so hergestellte Rohr auf die in Anspsuch ι. beschriebene Weise aufweiten.
3. 3. Die Abänderung des zu 1. und 2. genannten Verfahrens, welche darin besteht, dafs an Stelle des Schrägwalzwerkes Walzen mit parallel oder doch annähernd parallel gelagerten Achsen zur Anwendung kommen, und die Achsenverschiebung des Werkstückes durch besondere mechanische Mittel erzeugt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen