DE60200192T3

DE60200192T3 - Method and device for producing branch collars on pipes

Info

Publication number: DE60200192T3
Application number: DE60200192T
Authority: DE
Inventors: Leo Larikka
Original assignee: Efes Tex AG
Current assignee: Efes Tex AG
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2022-02-05
Also published as: ATE258472T1; DE60200192T2; DK1332807T4; TR200400278T4; ES2214391T3; CN1436614A; EP1332807B1; AU2003200324A1; BR0300276A; PT1332807E; CN1264620C; AU2003200324B2; EP1332807A1; DK1332807T3; DE20220397U1; EP1332807B2; DE60200192D1; BR0300276B1; MXPA03001044A; ES2214391T5

Abstract

The forming device has an expansion mandrel (11) which can be pressed into a flange formed by the forming tool (3) from the outside of the pipe using an external drive device, so that the flange is expanded to the same size as the mandrel. During or following the insertion of the forming tool into the flange, the latter can be pressed back into its starting position for a new flange forming cycle. The forming device comprises a body (1) which is insertible into the pipe and a forming tool for generating radial displacement relative to the pipe, the tool having an external diameter which is essentially the same as the desired internal diameter of the flange. An opening or depression (9) in the body is capable of receiving the forming tool. Components (2) are provided which can be connected to a drive device in order to move the forming device towards the outside of the pipe from the inside so that a flange is formed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, wie es im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist (siehe beispielsweise JP-A-622 92219 ), und eine Vorrichtung, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 2 definiert ist, beide für die Herstellung eines Abzweigkragens oder -halses in einem Rohr.The present invention relates to a method as defined in the preamble of claim 1 (see, for example JP-A-622 92219 ), and an apparatus as defined in the preamble of claim 2, both for making a branch collar or neck in a pipe.

Dieser Typ der Vorrichtung ist vorbekannt in einer Maschine, die von Witzig und Frank GmbH hergestellt wurde (Zeichnung E3 in der Amtsakte dieses Patents). In dieser Vorrichtung wird ein Kalibrierdorn verwendet, um eine einen Kragen formende Kugel zurückzudrücken und um den Kragen zu vergrößern. Mit dieser Vorrichtung ist es aber nicht möglich, die verschiedenen Zurückspringeffekte des Materials in verschiedenen Richtungen des Kragens zu kompensieren oder zu korrigieren.This Type of device is previously known in a machine that is of Witzig and Frank GmbH (drawing E3 in the official file of this patent). In this device, a Kalibrierdorn is used to a to push back a collar forming ball and to enlarge the collar. With However, this device is not possible, the various recoil effects of the material in different directions of the collar to compensate or correct.

Wenn ein rohrförmiges Metallgehäuse oder Mantel durch das Aufweiten des Gehäusematerials mit einer Abzweigung, einem zylinderförmigen Kragen oder einem Hals versehen wird, dann wird seine endgültige Größe durch die Elastizität des Rohres und die inneren Restspannungen des Materials bestimmt. In der Regel ist die Kragengröße D₂ in der Richtung quer zum Rohr geringer als in der Längsrichtung D₁. Darüber hinaus ist bei der Mehrzahl der relevanten Materialien wie zum Beispiel rostfreiem Stahl die Kragengröße in der Durchmesserrichtung geringer als eine Abmessung D₂' des für die Ausbildung des Kragens benutzten Werkzeugs.When a tubular metal casing or jacket is provided with a branch, cylindrical collar or neck by the expansion of the casing material, its final size is determined by the elasticity of the tube and the internal residual stresses of the material. As a rule, the collar size D ₂ in the direction transverse to the tube is less than in the longitudinal direction D ₁ . Moreover, in the majority of relevant materials, such as stainless steel, the collar size in the diametric direction is less than a dimension D ₂ 'of the tool used to form the collar.

Die Lösung dieses Problems wurde in der früheren Patentschrift US 5.515.710 dahingehend in Angriff genommen, dass man dem Formwerkzeug einen Durchmesser gab, der größer als der des Rohres war. Dieses überdimensionierte Formwerkzeug wird im Innern eines Rohres dadurch freigegeben, dass man das Rohr auf elliptische Form aufpresst, wobei sein Innendurchmesser in der Übergrößenrichtung des Formwerkzeugs zunimmt. Diese Anordnung ist bei großen Rohren und dünnen Wänden möglich, welche die erforderliche Elastizität aufweisen. Im Hinblick auf kleinere Rohre, bei denen das Verhältnis von Durchmesser zur Wandstärke die Elastizität des Rohres dergestalt ändert, dass die besagte Benutzung der Elastizität und der Ellipsengestalt des Rohres nicht funktional ist, können die Formgestaltung und die Dimensionierung eines Halses oder Kragens so durchgeführt werden, wie das in dieser Erfindung beschrieben wird.The solution to this problem was in the earlier patent US 5,515,710 to the effect that one gave the mold a diameter which was larger than that of the tube. This oversized molding tool is released inside a pipe by pressing the pipe to an elliptical shape with its inside diameter increasing in the over-size direction of the molding tool. This arrangement is possible with large pipes and thin walls having the required elasticity. With regard to smaller tubes where the ratio of diameter to wall thickness changes the elasticity of the tube such that said use of the elasticity and the elliptical shape of the tube is not functional, the design and dimensioning of a neck or collar can be performed as described in this invention.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzustellen, die dazu benutzt werden können, die Rundheit und die Durchmessermaße eines Halses oder Kragens, die durch die oben offenbarte Vorrichtung geformt werden, zu korrigieren.It an object of the invention is to provide a method and a device that can be used the roundness and the diameter dimensions of a neck or collar, which are shaped by the apparatus disclosed above.

Dieses Ziel wird erreicht mittels eines Verfahrens, welches in dem beigefügten Anspruch 1 dargelegt wird, und mittels einer Vorrichtung, die in Anspruch 2 vorgestellt wird. Die nicht unabhängigen Ansprüche offenbaren bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.This The object is achieved by means of a method which is defined in the appended claim 1, and by means of a device as claimed in claim 1 2 is presented. The non-independent claims disclose preferred embodiments of Invention.

Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben werden, in denenThe Invention will now be described with reference to an embodiment with reference to the attached Drawings in more detail be described in which

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der Seitenansicht zw. im Grundriss zeigt, 1 a device according to the invention in the side view zw. In plan shows

2 eine Perspektivansicht eines mit einem Kragen versehenen Rohres und mit den relativen Abmessungen seines Kragens und eines Umformwerkzeugs in Bezug auf den Rohrdurchmesser D ist, 2 3 is a perspective view of a collared tube and with the relative dimensions of its collar and a forming tool in relation to the tube diameter D;

3 die Vorrichtung von 1 in der Ausgangsposition eines Formwerkzeugs gemäß der Vorrichtung, die in der Patentschrift US 5.515.710 bis auf die Bemessung eines Formwerkzeugs (der Kalibrierdorn der Erfindung ist nicht mit dargestellt) offenbart ist, zeigt, 3 the device of 1 in the starting position of a mold according to the device described in the patent US 5,515,710 except for the design of a mold (the calibration mandrel of the invention is not shown) is shown, shows

3A und 3B das Formwerkzeug und seine Bemessung in verschiedenen Durchmesserrichtungen veranschaulichen, 3A and 3B illustrate the mold and its dimensioning in different diameter directions,

4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in 1 zeigt, 4 a section along the line IV-IV in 1 shows,

5 die Bemessung eines Kalibrierdorns in verschiedenen Durchmesserrichtungen zeigt. 5 shows the dimensioning of a calibration mandrel in different diameter directions.

Unter Bezugnahme auf die dargestellte Ausführungsform umfasst der Körper 1 der Vorrichtung ein mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Loch von rechteckigem Querschnitt versehenes zylinderförmiges Element (Bauteil), welches mit einem länglichen Keil 2 und dessen Basisteil 5 ausgestattet ist, dessen Ende 4 an eine Antriebseinheit zur Betätigung des Keils 2 in Längsrichtung des Körpers 1 angekoppelt werden kann.With reference to the illustrated embodiment, the body comprises 1 the apparatus comprises a cylinder-shaped element (component) provided with a longitudinally extending hole of rectangular cross-section and having an elongate wedge 2 and its base part 5 equipped, whose end 4 to a drive unit for actuating the wedge 2 in the longitudinal direction of the body 1 can be coupled.

Der Körper 1 hat eine zylinderförmige Oberfläche, die mit einer im Wesentlichen radialen Öffnung oder Vertiefung 9 versehen ist. Die Öffnung oder Vertiefung 9 kann auch unter einem gewünschten Winkel im Bereich von 90°–45° bezüglich der Mittelachse des Körpers 1 angeordnet sein. Jedoch verlaufen die üblichsten Rohrabzweigungen rechtwinklig, und die üblichsten Kragen oder Hälse sind auch rechtwinklig, wodurch der Winkel 90° beträgt. Der Boden eines Formwerkzeugs 3 befindet sich in Kontakt mit einer Keilfläche 14 des Keils 2, wenn das Formwerkzeug 3 in die Öffnung oder Vertiefung 9 gebracht wird. In dem dargestellten Fall wird der Keil 2 durch Ziehen betätigt, aber er kann auch durch Drücken betätigt werden. Es ist auch vorstellbar, zwei Keile zu benutzen, die in einander entgegen gesetzten Richtungen beweglich sind.The body 1 has a cylindrical surface with a substantially radial opening or recess 9 is provided. The opening or depression 9 can also be at a desired angle in the range of 90 ° -45 ° with respect to the central axis of the body 1 be arranged. However, the most common pipe branches are perpendicular, and the most common collars or necks are also rectangular, whereby the angle is 90 °. The bottom of a mold 3 is in contact with a wedge surface 14 of the wedge 2 when the mold 3 into the opening or depression 9 is brought. In the case illustrated, the wedge becomes 2 by Pulling pressed, but he can also be pressed by pressing. It is also conceivable to use two wedges, which are movable in opposite directions.

Ein Rohr, das mit einem Kragen versehen werden soll, wird dergestalt über den Körper 1 geschoben, dass ein vorgeformtes Loch im Rohr in Ausrichtung über dem Loch oder der Vertiefung 9 zu liegen kommt und das Formwerkzeug 3 in letztere gelangt. Während der Keil 2 gezwungen wird, sich mit seinem breiteren oder dickeren Ende in Richtung auf das Formwerkzeug 3 zu bewegen, wird das besagte Formwerkzeug 3 nach oben bewegt, um die Rohrwandung um das vorgeformte Loch herum nach außen zu drücken. Die Rohrwandung weitet sich um den Rand der vorgeformten Öffnung und bildet einen Abzweighals oder -kragen, dessen Gestalt und Richtung mit denen des nach außen tretenden Formwerkzeugs übereinstimmen.A tube to be provided with a collar, so over the body 1 pushed a preformed hole in the pipe in alignment over the hole or recess 9 to come to rest and the mold 3 get into the latter. While the wedge 2 is forced, with its wider or thicker end towards the mold 3 to move, is said mold 3 moved upward to push the pipe wall around the preformed hole to the outside. The tube wall widened around the edge of the preformed opening and forms a branching neck or collar whose shape and direction coincide with those of the outwardly passing molding tool.

Der Durchmesser eines in 3 abgebildeten Werkzeugs wird für eine lockere Passung in einem Rohr dimensioniert, so dass an der Innenwandung des Rohrs keine Anzeichen für Abrieb zurück bleiben. Das in der Vertiefung oder Öffnung eingebrachte Formwerkzeug 3 darf nicht von einer solchen Größe sein, dass es auf der Innenwandung des Rohres Abdrücke hervorruft. Dieses Problem, dass nämlich ein Formwerkzeug einen Abdruck oder einen Kratzer verursacht, tritt besonders dann auf, wenn man eine Abzweigung fertigt, deren Größe gleich der des Rohres selbst ist.The diameter of an in 3 The illustrated tool is sized for a loose fit in a pipe so that no signs of abrasion remain on the inner wall of the pipe. The introduced in the recess or opening mold 3 should not be of such size as to cause marks on the inner wall of the pipe. This problem, namely that a molding tool causes an impression or a scratch, occurs especially when you make a branch whose size is equal to that of the pipe itself.

Dieses Problem wird mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass man dem den Kragen formenden Formwerkzeug 3 dergestalt eine elliptische Form gibt, dass sein Durchmesser D₂' quer zum Rohr kleiner als der Innendurchmesser des Rohres ist und auch kleiner als der Durchmesser D₁' des Formwerkzeugs 3 in der Längsrichtung des Rohres ist.This problem is solved with a method and a device according to the present invention by providing the collar forming mold 3 such an elliptical shape that its diameter D ₂ 'across the tube is smaller than the inner diameter of the tube and also smaller than the diameter D ₁ ' of the mold 3 in the longitudinal direction of the tube.

Der Hals oder Kragen, der mit Hilfe des oben beschriebenen Formwerkzeugs 3 erzeugt wird, ist elliptisch oder oval. Der Kragendurchmesser D₂ ist wegen der Abmessung D₂' des Formwerkzeugs 3 kleiner als der Innendurchmesser D des Rohres sowie wegen der inneren Formänderungsspannungen und der Elastizität des Materials auch kleiner als der Durchmesser D₂' des Formwerkzeugs 3.The neck or collar, using the mold described above 3 is generated is elliptical or oval. The collar diameter D ₂ is because of the dimension D ₂ 'of the mold 3 smaller than the inner diameter D of the tube as well as smaller than the diameter D ₂ 'of the mold due to the inner strain voltages and the elasticity of the material 3 ,

Die Ellipsengestalt eines Kragens kann durch Benutzung eines speziellen Kalibrierdorns 11 für die Fertigbearbeitung des Kragens korrigiert werden. Der Kalibrierdorn 11 ist für die axiale Bewegung richtungsgleich mit der Mittellinie der in dem kragenbildenden Werkzeug vorhandenen Öffnung 9 ausgelegt, und er kann gegen das Formwerkzeug 3 mit einer Kraft gedrückt werden, die ausreicht, um das Formwerkzeug 3 vor sich her zurück in die Öffnung 9 zu schieben und den Kragen auf die Abmessungen seiner eigenen Größe zu weiten.The elliptical shape of a collar can be achieved by using a special calibration mandrel 11 be corrected for the finishing of the collar. The calibration mandrel 11 is for the axial movement of the same direction with the center line of the present in the collar-forming tool opening 9 designed, and he can against the mold 3 be pressed with a force sufficient to the mold 3 back in the opening 9 to push and widen the collar to the dimensions of its own size.

Die Durchmesser D₃ (quer) und D₄ (längs) des Kalibrierdorns 11 sowie die Durchmesser D₁' (längs) und D₂' (quer) des Formwerkzeugs 3 stehen untereinander im Zusammenhang, was von den Abmessungen und Eigenschaften (Elastizität) des zu bearbeitenden Rohres und dem gewünschten Endergebnis abhängt, insbesondere aber davon, ob gewünscht wird, dass der Innendurchmesser D₂ des Kragens mit dem Innendurchmesser des Rohres übereinstimmt, oder ob gewünscht wird, dass der Kragen und das Rohr gleiche Außendurchmesser haben. Wenn die Außendurchmesser gleich sein sollen, wird der Längsdurchmesser D₁' des Formwerkzeugs 3 so dimensioniert, dass der Kragen einen Durchmesserwert D₁ bekommt, der so groß ist, dass der entsprechende Außen durchmesser des Kragens leicht überdimensioniert ist. In diesem Fall wird der Kalibrierdorn 11 dergestalt dimensioniert, dass sein Querdurchmesser D₃ die Seiten des Kragens auf eine Größe aufweitet, die dem Außendurchmesser des Rohres entspricht und sein Längsdurchmesser D₄ den Kragen in der Längsrichtung D₁ trägt, was ermöglicht, dass der in gleicher Richtung verlaufende Durchmesser um das Ausmaß der durch das Formwerkzeug 3 erzeugten Übergröße vermindert wird. Eine Größenverminderung, die in gleicher Richtung mit dem Durchmesser D₁' während des Kalibriervorgangs erfolgt, erleichtert wesentlich das seitliche Aufweiten des Querdurchmessers D₂.The diameters D ₃ (transverse) and D ₄ (longitudinal) of the calibration mandrel 11 and the diameters D ₁ '(longitudinal) and D ₂ ' (transverse) of the mold 3 are related to each other, which depends on the dimensions and properties (elasticity) of the pipe to be machined and the desired end result, but in particular whether it is desired that the inner diameter D _{2 of} the collar coincides with the inner diameter of the tube, or if desired in that the collar and the tube have the same outer diameter. If the outer diameters are to be equal, the longitudinal diameter D ₁ 'of the mold 3 dimensioned so that the collar gets a diameter value D ₁ , which is so large that the corresponding outer diameter of the collar is slightly oversized. In this case, the calibration mandrel becomes 11 dimensioned such that its transverse diameter D ₃ expands the sides of the collar to a size corresponding to the outer diameter of the tube and its longitudinal diameter D ₄ supports the collar in the longitudinal direction D ₁ , which allows the diameter running in the same direction to be increased by the amount the through the mold 3 produced oversize is reduced. A reduction in size, which takes place in the same direction with the diameter D ₁ 'during the calibration, significantly facilitates the lateral expansion of the transverse diameter D ₂ .

Beim Kalibrierdorn 11 ist das Rohreintrittsende 12 bogenförmig gestaltet, um seine Flanken 13 deutlich dichter an die Mittellinie des Rohres schieben zu können als die Endposition des oberen Endes des Formwerkzeugs 3. Wie weiter vorn dargestellt, hat der Kalibrierdorn 11 einen Querdurchmesser D₃, der seinen Längsdurchmesser D₄ übertrifft. Der Dorn 11 hat eine Außenfläche, die leicht konisch ist.At the calibration mandrel 11 is the pipe entry end 12 arched around its flanks 13 to push much closer to the center line of the tube than the end position of the upper end of the mold 3 , As shown earlier, the calibration mandrel has 11 a transverse diameter D ₃ , which exceeds its longitudinal diameter D ₄ . The thorn 11 has an outer surface that is slightly conical.

Auf diese Weise hat der Kalibrierdorn eine Doppelfunktion. Er schiebt das Formwerkzeug 3 zurück zum Boden der Öffnung oder Vertiefung 9, und gleichzeitig korrigiert seine Unpaarigkeit der Abmessungen in Querrichtung den Dimensionsfehler des Formwerkzeugs 3, der sich aus der Tatsache ergibt, dass ein Formwerkzeug, welches in das Innere eines Rohres passt, nicht imstande ist, einen Durchmesserwert zu erzeugen, der in der Querrichtung ausreichend groß ist.In this way, the calibration mandrel has a double function. He pushes the mold 3 back to the bottom of the opening or recess 9 and, at the same time, its transversality of dimensions in the transverse direction corrects the dimensional error of the mold 3 which results from the fact that a mold which fits inside a pipe is unable to produce a diameter value sufficiently large in the transverse direction.

Claims

Method for bending the edges of a hole in a pipe for a collar or neck enclosing the hole by use of a molding tool ( 3 ), which in the radial direction relative is movable to the tube and which is displaced outwardly from the interior of the tube to form the collar, wherein the correction of a through the mold ( 3 ) in terms of its roundness and / or diameter sizes by means of a from the outside of the tube inwardly movable Kalibrierdorns ( 11 ), which by means of an external drive device into one of the mold ( 3 ) is pressed, wherein the calibration mandrel ( 11 ) widens the collar to its own size, the calibration mandrel ( 11 ) during or after penetration into the neck of the mold ( 3 ) presses back to its initial position for a new process of collar formation, characterized in that the molding tool ( 3 ) is used to produce a collar diameter greater than a desired longitudinal end size and a collar diameter smaller than a desired transverse end size of a tube, and that the collar diameter dimension is determined by transverse measurement of the calibration mandrel (FIG. 11 ), the calibration mandrel ( 11 ) has a diameter which is greater in the transverse direction (D ₂ ) than in the longitudinal direction (D ₁ ).

Extending device for bending the edges of a hole for a collar or neck surrounding the hole, said device comprising a body ( 1 ), which is insertable into the interior of the tube aushalsenden, and a molding tool ( 3 ), which is designed for a substantially radial movement relative to the tube and has an outer diameter which is substantially equal to the desired inner diameter of the collar, wherein an opening or depression ( 9 ) in the body ( 1 ), which is dimensioned so that it is the mold ( 3 ), wherein said mold ( 3 ) under the direction of said opening or deepening ( 9 ) and elements ( 2 . 4 . 5 . 14 ) which can be coupled with a drive device to the mold ( 3 ) to move outward from the interior of the tube, with the opening or depression ( 9 ) in its center line with a calibration mandrel ( 11 ), which is displaceable with it in the same direction and which by means of an external drive device from outside the tube inwards into one of the mold ( 3 ) is pressed, wherein the calibration mandrel ( 11 ) widens the collar to its own size during a working operation, and wherein the calibration mandrel ( 11 ) during or after its penetration into the collar the mold ( 3 ) presses back to its starting position for a new Aushalsvorgang, characterized in that the molding tool ( 3 ) is dimensioned to produce a collar diameter (D ₁ ) greater than a desired end size in the longitudinal direction, and a collar diameter (D ₂ ) which is smaller than a desired final size in the transverse direction of a tube, wherein the calibration mandrel ( 11 ) has a diameter which is greater in the transverse direction (D ₂ ) than in the longitudinal direction (D ₁ ) of the tube, whereby this deviation of the transverse diameter corrects the final size as desired.

Device according to claim 2, characterized in that the end entering the tube ( 12 ) of the calibration mandrel ( 11 ) is arcuate to the flanks ( 13 ) of the mandrel end substantially closer to the center line of a pipe than the end position of the upper end of the mold ( 3 ).