DE654108C - Verfahren zum Herstellen von gebogenen Rohren mit kreisfoermigem Querschnitt - Google Patents

Description

Es ist bekannt, bei der Herstellung von Rohrbogen aus metallischen Baustoffen unter Verwendung von geraden gewalzten, geschmiedeten oder geschweißten Rohrstücken das Rohr mit einer Masse, z. B. Sand ο. dgl., auszufüllen, um ein Abweichen des Rohrquerschnittes von der Kreisform während des Biegens möglichst zu verhindern. Es treten dann jedoch an dem dem Krümmungsmittelpunkt abgekehrten Teil der Rohrwandung Zugbeanspruchungen und an dem dem Mittelpunkt zugekehrten Teil Druckspannungen auf, die auf der Krümmungsaußenseite zur Verringerung und auf der Krümmungsinnenseite zur Vergrößerung der Rohrwandstärke führen. Als Folge davon treten auch an dem inneren Teil der Rohrwandung häufig Falten auf, die kostspieliges Nachschlichten notwendig machen oder Sogar die Verwendung des Stückes ausschließen. Selbst durch die Ausfüllung des Rohrstückes wird die Faltenbildung nicht mit Sicherheit vermieden. Ebenso nachteilig ist die Schwächung der Wandstärke an dem äußeren Teil der Rohrbogenwandung, da dieser Teil im Betrieb meistens gerade besonders beansprucht wird, und zwar sowohl durch den Druck des Rohrinhalts als auch durch erhöhten Verschleiß, so daß die Wand des Krümmers an der Krümmungsaußenseite häufig in ganz kurzer Zeit durchgeschliffen wird, hauptsächlich, wenn in den Rohren sand- oder staubhaltiges Gut gefördert wird. Um diesen Nachteil zu beseitigen, hat man bereits Rohrkrümmer mit verstärkter Bogenaußenwand hergestellt, doch ist dieses Verfahren sehr unwirtschaftlich. Um Rohrkrümmer ohne Wanddickenunterschied zu erhalten, ist ferner schon vorgeschlagen worden, gerade Rohre über geeignet kalibrierte gebogene Konusdorne zu drücken oder zu ziehen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß immer nur Bogen mit gleichbleibendem bestimmtem Radius hergestellt werden können. Derartige Rohrbogen können auch nicht mit geraden Anschlüssen hergestellt werden. Man hat auch schon Rohre in der Weise kalt gebogen, daß man sie mit einem Ende am Umfang einer radartigen Biegeform befestigte, nachdem sie zuvor durch den löffeiförmig gestalteten Kopf eines Domes aufgeweitet worden waren. Dabei ließen sich jedoch Veränderungen in der Wandstärke an der Krütnmungsaußen- und Krümmungsinnenseite nicht vermeiden. Es ist ferner bekannt, das zu biegende Rohr vor dem eigentlichen Biegen mit Hilfe von Gesenken oder Rollen, die den gesamten Rohrumfang umfassen, in einen ellipsenähnlichen Querschnitt umzuformen, wobei dieser Querschnitt aus zwei Ellipsen mit verschieden großen Ellipsenachsen zusammengesetzt ist. Dieser Rohrbogen von ovalem Querschnitt wird anschließend in einen Rohrbogen von kreisförmigem Querschnitt übergeführt, z. B. durch Pressen in einer Form, wobei der Preßdruck senkrecht zur kleinen Ellipsenachse ausgeübt wird, oder durch Profilrollen, durch Walzen u. dgl. Bei diesem Verfahren wird zwar ebenfalls eine

wesentliche Streckung des Werkstoffes auf der Krümmungsaußenseite der Rohrwand und Stauchung auf der Krümmungsinnenseite vermieden. Dieses vorbekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß bei der Herste!^·, lung des Rohrbogenstückes von ellipseriför5; migem Querschnitt die den Rohrquerschnitt umfassenden Werkzeuge genau auf den unsymmetrischen elliptischen Querschnitt eingestellt werden müssen, der für eine bestimmte Rohrgröße und Rohrwandstärke jeweils verschieden ist, wenn Gleichheit der Wandstärken am fertigen Stück erzielt werden soll. Dabei müssen in der Regel zunächst Versuchsbiegungen vorgenommen werden, bevor man den für eine bestimmte Rohrgröße und Rohrwandstärke richtigen unsymmetrischen elliptischen Querschnitt ermittelt hat. Geringe Abweichungen von dem genauen Profil in der Einstellung der Werkzeuge, hervorgerufen z. B. durch Abnutzung oder ungenaues Arbeiten, ergeben am fertigen Stück ungleiche Wandstärken. Mit allen diesen bekannten Rohrbiegeverfahren war es jedoch nicht möglieh, große und schwere Rohrbogen, wie sie bei Wasserturbinenleitungen vorkommen, mit geraden Anschlüssen herzustellen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von gebogenen Rohren mit kreisförmigem Querschnitt, bei dem die Rohre während des Biegens ebenfalls einen ovalen Querschnitt haben, dessen große Achse senkrecht zur Biegeebene steht, und bei dem der Querschnitt der Rohre nach dem Biegen durch innen oder außen auf das Rohr ausgeübten Preßdruck in Kreisform gebracht wird. Dieses Verfahren wird dadurch ausgeübt, daß zunächst die Wand des zu biegenden Rohres mit kreisförmigem Querschnitt auf der äußeren Krümmungsseite durch ein Preßgesenk die Krümmung erhält und alsdann die Wand auf der inneren Krümmungsseite gekrümmt wird. Das wesentliche Kennzeichen dieses Verfahrens besteht also darin, daß man die Krümmungsseiten nacheinander verforrht und den elliptischen Querschnitt des verformten Rohres sich vollkommen frei ausbilden läßt. Man benötigt also keine Gesenke oder Kaliberrollen, die das Rohr auf dem ganzen Umfang umfassen und deren Kalibergröße genau bestimmt werden muß. Das Verfahren ist also in sehr einfacher und billiger Weise ausführbar. Da man beim Biegen der äußeren und inneren Krümmungsseiten der Rohrwand den ovalen oder elliptischen Querschnitt sich frei ausbilden läßt, besteht zwischen den Krümmungsseiten keine starre Verbindung. Dadurch werden Streckungen und Stauchungen in der Rohrwandstärke beim Biegen vermieden. Nach dem Krümmen der Rohrwand auf der Außenseite kann man die innere Rohrwand auf der inneren Krümmungsseite mit- · tels entsprechend der Rohrkrümmung geformten Gesenkes von der bereits gekrümmten Rohrwand abziehen, wodurch der kreisförwttige Rohrquerschnitt hergestellt wird. Man "k'änn jedoch auch nach dem Krümmen der Außenseite der Rohrwand die noch gerade Rohrwand auf der Krümmungsinnenseite durch zur Biegeebene senkrecht wirkenden Druck krümmen, wobei zugleich der kreisförmige Rohrquerschnitt hergestellt wird. Es lassen sich damit große und schwere Rohrkrümmer herstellen, die gerade An-Schlüsse haben, wie sie für Wasserturbinenleitungen gebraucht werden, da diese im allgemeinen keine größeren Krümmungen als 30 bis höchstens 45⁰ haben.

Die Durchführung des geschilderten Ver- 8σ fahrens ist in der Zeichnung an einem Beispiel veranschaulicht.

Abb. ι zeigt ein gerades Rohr A₁ welches als Ausgangswerkstück Verwendung finden soll. Durch strichpunktierte Linien ist angedeutet, auf welche Form dieses gerade Rohr gebogen werden soll.

Aus Abb. 2 ist ersichtlich, wie der dem Mittelpunkt des gewünschten Rohrbogens abgekehrte Teil der Rohrwandung mittels eines Preßgesenkes B gebogen wird, während der dem Mittelpunkt zugekehrte Teil geradebleibt. Dieses Biegen des äußeren Teiles der Rohrwandung kann vollzogen werden, ohne daß in diesem Teile des Rohres eine starke Zugkraft auftritt, die Ursache einer Wandstärkenverminderung sein könnte. Bei dieser Teilbiegung kann der der Einwirkung des Werkzeuges ausgesetzte Teil des zu biegenden Rohres etwa als zu biegender breiter Stab mit geringer Höhe betrachtet werden. Es treten in ihm zwar Zug- und Druckkräfte auf, sie sind aber verhältnismäßig gering und gleichen sich innerhalb der Wand selbst aus. Eine praktisch zu beachtende Änderung der Wandstärke kann durch diesen Vorgang nicht verursacht werden. Dadurch, daß der dem Mittelpunkt des zu bildenden Rohrbogens zugekehrte Teil der Rohrwandung während des Biegens des gegenüberliegenden Teils der Rohrwandung unverändert geradegehalten oder nahezu unverändert geradegehaltenwird, muß der Querschnitt des Rohres, der sich jeweils zwischen einer bestimmten Stelle der künftigen Außenseite und der künftigen Innenseite des Bogens befindet, seine Form ändern. Die Formänderung findet statt, indem der ringförmige Kreisquerschnitt des Rohres in einen ringförmigen Ellipsenquerschnitt umgewandelt wird, wie-das in der Abbildung durch strichpunktierte Linien angedeutet ist^ was ohne beachtenswerte Änderung

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der Wandstärken der in Frage kommenden Rohrteile erfolgt. Diese Umformung erfolgt zwischen den zugeordneten Rohrteilen so unbehindert, daß keine starre Verbindung mehr zwischen ihnen besteht. Dem Wachsen des größeren Durchmessers der sich bildenden Ellipse wird kein Widerstand entgegengesetzt. Es muß, falls erforderlich, ein Arbeiten in erwärmtem Zustande vorgesehen werden.

ίο Der gerade in Biegung begriffene Rohrteil kann sich deshalb tatsächlich so biegen wie ein freier breiter Stab, der über die Achse des kleinsten Widerstandsmomentes gebogen wird.

Ist die Umformung des dem Mittelpunkt des zu bildenden Rohrbogens abgekehrten Teiles der Rohrwandung auf die gewünschte Bogenform erfolgt, so wird die Umbildung der dem Mittelpunkt des Bogens zugekehrten Seite in geeigneter Weise vorgenommen. Es kann dazu z. B. von der Innenseite des Rohrstückes aus durch ein geeignetes Werkzeug der dem Mittelpunkt des Rohrbogens zugekehrte Teil der Rohrwandung in die gewünschte Bogenform gebracht werden, etwa wie das in Abb. 3 angedeutet ist. Es ist auch hier angenommen, daß die Umformung durch ein Preßgesenk erfolgt. Der zwischen den zugeordneten Rohrstellen durch den ersten Biegevorgang gebildete ellipsenförmige Ringquerschnitt wird dabei wieder umgewandelt, indem die größere Achse der Ellipse verkleinert wird, bis die gewünschte Bogenform erreicht ist, d. h. bis zwischen den zugeordneten Rohrstellen wieder kreisförmige Ringquerschnitte vorhanden sind. Der elliptische Ringquerschnitt zwischen den zugeordneten Rohrstellen wirkt sich dabei wieder als nicht starre Verbindung aus. Die freie Bewegung des zu biegenden Rohrstückes wird durch ihn nicht behindert. Infolgedessen ist auch mit diesem zweiten Biegevorgang keine Wandstärkenänderung des Werkstückes verbunden.

Die Biegung des zuerst geradegelassenen Teiles der Rohrwandung kann z. B. auch dadurch erreicht werden, daß auf die Endpunkte der größeren Ellipsenachsen ein Druck ausgeübt wird, um so die Kreisform wieder zu erreichen. Dabei darf dieser dem Mittelpunkt des Rohrbogens zugekehrte, vorerst noch gerade Teil der Rohrwandung in seiner Bewegung nicht behindert werden. Er geht unter dem Druck auf die Enden der. größeren Ellipsenachsen zwangsläufig in die gewünschte gebogene Form über, wenn gleichzeitig der bereits gebogene äußere Teil der Rohrwandung in der ihm im voraufgegangenen Arbeitsvorgang gegebenen Form und Lage festgehalten wird.
Es kann auch durch Verbindung beider Vorgänge, d. h. durch Anwendung von Druck auf den vorerst noch geraden Teil der Rohrwandung · vom Rohrinnern aus und Druck auf die Endpunkte der längeren Ellipsenachse bei gleichzeitigem Festhalten des bereits'gebogenen äußeren Teiles der Rohrwandung, die gewünschte Umformung erfolgen. Diese geht in beiden Fällen ohne nennenswerte Änderung der Wandstärke vor sich, da die starre Verbindung mit dem zugeordneten gegenüberliegenden Teil der Rohrwandung aufgehoben ist. Um die Unstarrheit der Verbindung zwischen den zugeordneten Rohrteilen zu sichern, müssen die Arbeitsvorgänge gegebenenfalls in erwärmtem Zustand durchgeführt werden.

In Abb. 3 ist vorgesehen, daß der beim fertigen Rohrbogen dem Krümmungsmittelpunkt abgekehrte Teil des Werkstückes A während der Verformung des dem Mittelpunkt zugekehrten Teiles des Rohrbogens in seiner ihm durch den ersten Arbeitsvorgang gegebenen Form und Lage mittels des in Abb. 2 gezeigten Preßgesenks B und eines mit diesem verbundenen besonderen Halters C festgehalten wird. D stellt ein Preßgesenk dar, mittels dessen die Umformung des dem Mittelpunkt des Krümmerhalbmessers zugekehrten Rohrwandungsteils erfolgt. Die Pfeile in Abb. 2 und 3 geben die Arbeitsrichtung der Preßwerkzeuge an. In dem in Abb. 2 und 3 dargestellten und erläuterten Beispiel ist vorgesehen, daß die Verformungsvorgänge mit Hilfe von Preßgesenken vorgenommen werden. Es ist aber auch möglich, dieselbe Verformungsarbeit durch Anwendung geführter Rollen oder auch durch Werkzeuge, die durch keilartige Führung auf das Werkstück ein- ■ wirken, durchzuführen.

Claims (2)

Patentansprüche: 1o°

1. Verfahren zum Herstellen von gebogenen Rohren mit kreisförmigem Querschnitt, bei dem die Rohre während des Biegens einen ovalen Querschnitt haben, dessen große Achse senkrecht zur Biegeebene steht, und bei dem der Querschnitt der Rohre nach dem Biegen durch innen oder außen auf das Rohr ausgeübten Preßdruck in Kreisform gebracht wird, insbesondere zur Herstellung von großen und schweren Krümmern mit geraden Rohranschlüssen, -z. B. für Wasserturbinenleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Wand des zu biegenden Rohres (A) mit kreisförmigem Querschnitt auf der äußeren Krümmungsseite durch ein Preßgesenk (B) die Krümmung erhält und alsdann die Wand auf der inneren Krümmungsseite gekrümmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Rohrwand

auf der inneren Krümmungsseite von der schon gekrümmten Rohrwand auf der Außenseite mittels eines entsprechend der Rohrkrümmung geformten Gesenkes (D) abgezogen wird, wobei der kreisförmige Rohrquerschnitt hergestellt wird.

3, Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die noch gerade Rohrwand auf der Krümmungsinnenseite durch zur Biegeebene senkrecht wirkenden Druck gekrümmt wird, wobei der kreisförmige Rohrquerschnitt hergestellt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen