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Vorrichtung zur Herstellung von. Rohrstutzen aus einem Rohrstück Die
Erfindung betrifft die Herstellung von Formstücken für Rohrleitungen auf kaltem
Wege, welche einen oder mehrere seitliche Stutzen besitzen, wie beispielsweise T-Stücken,
Hosenstücken, Kreuzstücken oder anderen Arten von Rohrverbindungen.
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Als Material wird dabei Kupfer verwendet, wobei unter Kupfer auch
Legierungen mit vorherrschendem Kupfergehalt verstanden werden. Diese Stoffe können
für den vorliegenden Zweck im warmen Zustande mit Erfolg nicht verarbeitet werden,
weil, wenn außer der bei der Behandlung entstehenden Wärme noch weitere Wärme zugeführt
wird, sich Kupferoxyde oder andere schädliche Stoffe im allgemeinen oxy discher
Art bilden. Dagegen lassen sich die angegebenen Formstücke auf kaltem Wege mit Erfolg
herstellen, wenn mit einer den Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung gearbeitet
wird.
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Die Erfindung geht von einem Gesenk aus, in dem von den Enden her
mit mechanischem Druck und mit innerem Flüssigkeitsdruck gearbeitet wird, und besteht
darin, daß das Werkstück auf einem Hohldorn angeordnet ist, der an der Stelle des
herzustellenden Abzweigstutzens eine Durchtrittsöffnung für die Druckflüssigkeit
aufweist. Dabei erhält zweckmäßig der eine Preßstempel eine Zutrittsöffnung für
die Druckflüssigkeit, welche durch einen.entsprechend ausgebildeten Ansatz des auf
diesen Stempel einwirkenden Druckstückes verschließbar ist. Im oberen Teile der
seitlichen Aussparung bzw. der Aussparungen des Gesenkes sind erfindungsgemäß Stöpsel
angeordnet, die eine Formgebung des oberen Teiles des herzustellenden seitlichen
Ansatzes bzw. der Ansätze bewirken.
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Die gemäß der Erfindung hergestellten Erzeugnisse zeichnen sich dadurch
aus, daß zwischen den seitlichen Ansätzen der Formstücke und dem eigentlichen Körper
dersclb.en keine Verbindungsstellen vorhanden sind.
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Die Kaltbearbeitung des Kupfers ergibt, wenn sie mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung vorgenommen wird, besonders günstige Materialeigenschaften des fertigen
Formstückes,
von denen u. a. zu erwähnen sind: dichtkörnige Struktur,
hohe Zugfestigkeit,
| große Härte, Widerstandsfähigkeit gegen c |
| mische oder andere korrodierende Einflü> |
| wie sie beispielsweise in Gegenwart von Watt |
| ser in .Haushaltleitungen auftreten, .wie Hei |
Wasserleitungen, Dampfleitungen und Leitun= gen mit anderen Heizmitteln, sowie auch
in Öl- und anderen Förderleitungen u. dgl. bzw. bei allen anderen Formen und Arten
des Flüssigkeitstransportes.
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Das nach der Erfindung hergestellte Formstück ist an allen Stellen
gehärtet und weist gleichmäßige Festigkeit und andere überlegene Eigenschaften auf,
von Welch letzteren insbesondere das verhältnismäßig leichte Gemisch zu erwähnen
ist, sowie die Tatsache, daß weniger Material zur Herstellung der Formstücke erforderlich
ist.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigen Fig. i einen senkrechten Mittelschnitt durch ein T-Stück nach der
Erfindung, Fig.2 einen Längsmittelschnitt durch die zu bearbeitende Masse, welche
die Form eines Rohres besitzt und einen hohlen Dorn mit einer seitlichen Öffnung
enthält, und Fi.3 einen MitteIschnitt durch einen Ges en 'k block "- mit wirksamen
Hohlräumen, die dem herzustellenden Produkt, in diesem Falle einem T-Stück, entsprechen,
wobei das in Fig.2 dargestellte zu bearbeitende Rohr mit dem hohlen Dorn in einem
Gesenk angeordnet ist und unter Einwirkung hydraulisch arbeitender Preßstempel steht,
Fig. ¢ einen der Fig. 3 entsprechenden Mittelschnitt, bei dem der seitliche Stutzen
schon ausgebildet ist, t Fig. 5 einen Mittelschnitt, aus dem die weitere Behandlung
des in der in Fig.4 dargestellten Weise hergestellten T-Stückes zu entnehmen ist,
Fig. 6 einen der Fig. 4. entsprechenden Mittelschnitt, der eine weitere Ausführungsform
der Erfindung Wiedergibt, Fig. 7 einen der Fig. 5 entsprechenden Mittelschnitt,
aus dem das Abtrennen des oberen Teiles eines fertig ausgebildeten seitlichen Ansatzstutzens
hervorgeht.
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Die in den verschiedenen Abbildungen dargestellten Arbeitsstufen und
die Reihenfolge derselben, welche dem mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auszuübenden
Verfahren zur Herstellung eines T-Stückes entsprechen, lassen sich für alle Art
von Formstücken an-' Wenden, die einen oder mehrere seitliche Stutzen besitzen,
wobei das Verhältnis der Achse des Durchmessers, der Wandstärke, der äußeren Form
usw. eines seitlichen Ansatzstutzens zu den Achsen, Durchmessern, Wandstärken und
Umrissen des eigentlichen Körpers und der in den Enden desselben vorhandenen Öffnungen,
die mit dem in dem Körper ausgebildeten Längskanal in Verbindung stehen, veränderlich
sein kann.
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Zur Ausbildung eines T-Stückes, beispielsweise des in Fig. i dargestellten
T-Stückes io, dessen einzelne Teile nachstehend mehr ins einzelne gehend beschrieben
sind, wird die zu bearbeitende Masse i i, die vorteilhaft über ihre ganze Länge
keine Öffnungen besitzt (s. Fig.2 und 3) und einen dem Kubikinhalt des gewünschten
T-Stückes 1o entsprechenden Kubikinhalt aufweist, über einen Dorn 12 entsprechender
Abmessungen geschoben. Dabei wird der Innendurchmesser des zu bearbeitenden Rohres
i i im Verhältnis zum Außendurchmesser des Hohldornes 12 so gewählt, daß ein flüssigkeitsdichter
Abschluß entsteht, und ferner wird durch entsprechende Bemessung des Außendurchmessers
des zu bearbeitenden Rohres ein ähnlicher Flüssigkeitsabschluß mit dem wirksamen
Durchmesser der Längsbohrung des Gesenkes hergestellt, wie nachstehend ausführlich
beschrieben ist. Die Länge des zu bearbeitenden Rohres wird so gewählt, daß der
erforderliche Kubikinhalt in bezug auf den Kubikinhalt des herzustellenden Produktes
vorhanden ist.
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Für die Erfindung ist daher ein geeignetes Gesenk 13 vorgesehen, welches
u. a. eine Eintrittsbohrung 13a enthält, die in ihrem Durchmesser oder einem anderen
Querschnitt dem Durchmesser oder einem anderen Querschnitt des rechten Teiles des
zu bearbeitenden Rohres i i entspricht. Der Stempel 13 enthält ferner eine Eintrittsbohrung
13a, die in ihrem Durchmesser oder einem anderen Querschnitt dem Durchmesser oder
einem anderen Querschnitt des linken Teiles des zu bearbeitenden Rohres i i entspricht.
Schließlich ist in dem Gesenk 13 noch ein seitlicher Hohlraum 13a vorgesehen, der
im vorliegenden Falle als offene Bohrung dargestellt ist und in seiner Form der
Form des zu bildenden seitlichen Stutzens des Fertigproduktes entspricht. wobei
in dem Falle der Fig. i ein einziger seitlicher Ansatzstutzen i o" des T-Stückes
vorgesehen ist.
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Das Winkelverhältnis der seitlichen Bohrung 13, entspricht dem Winkelverhältnis
der Achse des herzustellenden seitlichen Stutzens zu der Achse des Körpers
10b und den entsprechenden seitlichen Öffnungen io, iod des T-Stückes, wie
in Fig. i dargestellt ist.
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Das als Matrize dienende Gesenk 13 ist vorteilhaft unterteilt ausgeführt
und besteht im allgemeinen aus zwei Teilen, die in geeigneter Weise miteinander
verbunden sind, beispielsweise durch die Haltebolzen 14,14 o. dgl.
Die
Wandung des hohlen Dornes 12 ist so bemessen, daß sie den auftretenden Beanspruchungen
und Spannungen widerstehen kann, wie weiter unten näher dargelegt ist. Sie enthält
eine seitliche Öffnung 12a, die im vorliegenden Falle in der Mitte des Hohl- . Bornes
12 angeordnet ist. Diese seitliche öffnung 12" kann, wie aus Fig. 3 und , auch aus
Fig. ¢ hervorgeht, in Übereinstimmung mit der mittleren Achse der seitlichen Bohrung
13, des Gesenkes 13 gebracht werden.
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Zusammen mit dem Dorn 12 sind geeignete Mittel vorgesehen, um den
gewünschten Flüssigkeitsdruck zusammen mit dem erforderlichen mechanischen Druck
auf das zu bearbeitende Rohr i i zur Einwirkung zu bringen. Der mechanische Druck
wird dabei in entgegengesetzter Richtung auf die Enden des Rohres 12 ausgeübt. Durch
die Vereinigung dieser. beiden Drücke wird die gewünschte axiale und radiale Verformung
bewirkt, wobei die entstehende Ausbauchung des mittleren Teiles des Rohres i i der
Bohrung 13, des Gesenkes 13 entspricht.
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Zur Erzielung eines gleichzeitigen hydraulischen und mechanischen
Druckes wird vorteilhaft ein Hohlstempel 15 vorgesehen, der in Fig. 3 links dargestellt
ist. Der äußere'
Durchmesser oder ein anderer Querschnitt des Schaftes 15"
dieses Stempels 15 stellt dabei zusammen mit dem Durchmesser oder einem anderen
Querschnitt der Eintrittsbohrung 13b des Gesenkes 13 einen flüssigkeitsdichten Abschluß
her. Der Stempel 15 ist ferner mit einem Kopf 15b versehen, der im vorliegenden
Falle geschlossen dargestellt ist und mit einer seitlich betätigten Ramme o. dgl.
einer Presse zusammenarbeiten kann.
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Gegenüber dem Stempel 15 ist ein zweiter Stempel 16 vorgesehen, der
in Fig.3 rechts dargestellt ist. Dieser Stempel ist über seinem Schaft 16" ebenfalls
hohl ausgebildet und besitzt einen solchen äußeren Durchmesser oder anderen Querschnitt,
daß zusammen mit dem Durchmesser oder einem anderen Querschnitt der Eintrittsbohrung
13" des Gesenkes 13 ein flüssigkeitsdichter Abschluß erzielt wird. Der Stempel 16
ist ferner mit einem Kopf i6b, im vorliegenden Falle offen dargestellt, versehen,
der mit einer seitlich betätigten Ramme o. dgl. einer Presse zusammenarbeiten kann.
Der Kopf 16b enthält eine Öffnung 16" deren Zweck weiter unten dargelegt wird. Das
Innere der Stempel 15,
i6 und des Dornes 12 einschließlich seiner seitlichen
Öffnung 12" ist mit Öl 17 oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit, die zweckmäßig
eine Schmierwirkung ausüben kann, angefüllt.
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Die Flüssigkeitszuführung und die Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsdruckes
kann in. beliebiger geeigneter Weise vorgenommen werden. Zweckmäßig wird die Flüssigkeit
(s. 17, Fig.3) in bestimmter Menge dem hohl ausgebildeten Innern des Dornes 12 und
dem linken Stempel 15 sowie dem rechten Stempel -16 durch die Öffnung 16, des Stempels
16 zugeführt, wobei diese Öffnung gegen Flüssigkeitsaustritt durch einen geeigneten
Verschluß gesichert wird.
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Als derartiger Verschluß kann vorteilhaft (s. Fig. q.) ein mit der
Ramme 18 verbundener Teil, beispielsweise ein vorstehender Ansatz 18" benutzt werden,
der .eine flüssigkeitsdichte Verbindung mit den Wandungen der Öffnung 16, des rechten
Stempels 16 herstellt.
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Beim Arbeitender Presse werden die Stempel 15,16 aufeinander zu bewegt
(s. Pfeile 19, 2o der Fig. q.), wodurch ein entsprechender mechanischer Druck auf
die Enden des Rohres i i zur Auswirkung kommt, während gleichzeitig ein hydraulischer
Druck ganz bestimmter Größe über die seitliche Öffnung i--" des Hohldornes auf die
Innenwand des Rohres i i zur Einwirkung kommt. Durch den hydraulischen Druck wird
die allmähliche Ausbildung des seitlichen Stutzens i i" erreicht, dessen äußere
Form durch die Wandungen der seitlichen Bohrung 13, des Ge# senkes 13 bestimmt wird.
Die Länge des Hohldornes 12 wird vorteilhaft so gewählt, daß sie der ursprünglichen
Länge des zu bearbeitenden Rohres entspricht oder größer als dieselbe ist. Die zylindrische
Außenwandung des Hohldornes besitzt im wesentlichen- den gleichen Durchmesser und
enthältüber ihre ganze Länge keinerlei Öffnungen mit Ausnahme der seitlichen Öffnung
12a, die, wie dargestellt, sich in der Mitte der zylindrischen Wandung befindet
und bei der dargestellten Ausführungsform zur Ausbildung eines einzigen seitlichen
Ansatzstutzens des T-Stückes führt.
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Wie die Ergebnisse der schon im größeren Maßstabe aufgenommenen Fabrikation
von T-Stücken und anderen Formstücken für Bohrverbindungen mit seitlichen Stutzen
gezeigt haben, führt die in kaltem Zustande durch das Verfahren nach der Erfindung
bewirkte Ausbildung des Ansatzes i i" infolge des allmählichen und gleichmäßigen
Metallflusses in Richtung des mittleren Teiles, d. h. des an die seitliche Bohrung
des Gesenkes anstoßenden Teiles, dazu, daß dieser mittlere Teil des zu bearbeitenden
Rohres in die seitliche Bohrung 13, des Gesenkes übertritt, wobei dieser Vorgang
noch dadurch erleichtert wird, daß eine als Schmiermittel wirkende Flüssigkeit Verwendung
findet.
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Nachdem der seitliche Ansatz i i" in der seitlichen Bohrung 13, des
Gesenkes 13 vollkommen
ausgebildet ist, wird das mit io' bezeichnete
Werkstück aus dem Gesenk herausgenommen und in beliebiger Weise fertigbearbeitet.
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Wenn das seitliche Ansatzstück i i" in der in Fig. q. dargestellten
Weise ausgebildet ist, kann als weitere Bearbeitung das Abtrennen der Kuppel des
seitlichen Ansatzes i i" vorgenommen werden, was beispielsweise mit Hilfe des bei
2 i in Fig. 5 schematisch dargestellten umlaufenden Messers ,erfolgen kann.
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Eine weitere Bearbeitung im Anschluß an dieses Abtrennen kann in beliebiger
Weise vorgenommen werden. U m den erforderlichen Durchmesser, U mriß und die gewünschte
Beschaffenheit des T-Stückes zu erhalten, werden der eigentliche Körper lob' desselben
sowie die seitlichen Öffnungen ioc' und iod (Fig. 5) und der seitliche Stutzen io"'
entsprechend behandelt.
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Fig.6 und 7 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei
der ein Stöpsel 22 in der seitlichen Bohrung 13, des Gesenkes 13 verwendet
wird. Die wirksame Seite 22" dieses Stöpsels ist vorteilhaft in der Mitte konvex
und am Umfang konkav ausgebildet, so daß nach Betätigung der Stempel 15,
16 in Verbindung mit dem Dorn 12 und unter gleichzeitiger Aufbringung des
Flüssigkeitsdruckes die Wände des seitlichen Ansatzes i i" sich besser den Wandungen
der seitlichen Bohrung 11, des Gesenkes 13 anpassen und die Kuppel (s. i
ie, Fig. 6) eine Form erhält, die einen geringen Abfall an Metall ergibt.
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Die konkaß-konvexe Kuppel i i, wird dann in gleicher Weise, wie in
Fig. 5 dargestellt, abgetrennt. In dem restlichen Teil des Formstückes werden der
seitliche Ansatz i od , der eigentliche Körper i ob' und die seitlichen Öffnungen
i o', i od in beliebiger geeigneter Weise weiterbearbeitet.
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Aus vorstehendem geht hervor, daß die Erfindung die gleichzeitige
Aufbringung eines mechanischen und eines hydraulischen Druckes auf das vorteilhaft
rohrförmig ausgebildete Arbeitsstück ermöglicht, wobei der mechanische Druck von
den Enden des Arbeitsstückes in Richtung einer oder mehrerer seitlicher Bohrungen
des Gesenkes und der hydraulische Druck mehr oder weniger quer dazu wirkt. Bei der
unter Einwirkung des vereinigten Druckes erfolgenden Bewegung der Masse in Richtung
der seitlichen Bohrung bzw. Bohrungen und in dieselben hinein kann das rohrförmige
Arbeitsstück sVine Abmessungen nicht ändern, da der Hohldorn über seine ganze Länge
den gleichen Querschnitt besitzt, welcher genau mit dem inneren Querschnitt der
Längsbohrung des Gesenkes abzüglich der Wandstärke des rohrförmigen Arbeitsstückes
übereinstimmt, so daß keine Ausbauchungen, Faltenbildungen oder andere ungünstige
Formänderungen auftreten können, während das Material des Arbeitsstückes in Richtung
der seitlichen.Bohrung oder Bohrungen des Gesenkes und in dieselben hineinfließt
und sich den Innenabmessungen derselben anpaßt.
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Der Umriß und die Abmessungen der seitlichen Stutzen können ;nach
Wunsch gewählt werden; sie hängen von den an dem rohrförmig oder in anderer geeigneter
Weise ausgebildeten Arbeitsstück angreifenden Kräften ab. Bei der Fabrikation von
T-Stutzen oder anderen mit seitlichen Ansätzen versehenen Formstücken für Rohrverbindungen
wird der Kubikinhalt der Wandung eines- jeden seitlichen Ansatzes vorteilhaft größer
gewählt, als dem Kubikinhalt derjenigen Zone des zu bearbeitenden Werkstückes entspricht,
welche durch den äußeren Umfang des seitlichen Ansatzes bestimmt ist, und eine der
Wandstärke des Körpers des fertigen T-Stückes entsprechenden Wandstärke besitzt.
Die Wandstärke, Länge und äußere Form der Wandung eines jeden seitlichen Ansatzes
kann nach Wunsch geändert werden. Der über den Kubikinhalt der oben definierten
Zone hinausgehende Kubikinhalt eines jeden seitlichen Ansatzes hängt sowohl von
dem mechanischen als auch dem hydraulischen Druck ab, der auf das Arbeitsstück zur
Einwirkung kommt.
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Wie weiter oben ausgeführt, werden durch das im kalten Zustande erfolgende
Fließen des Materials der ursprünglichen Masse in Richtung der Längsbohrung des
Gesenkes -und zwar in Richtung des mittleren oder eines anderen Teiles, der sich
an der Stelle befindet, wo der gewünschte seitliche Ansatz oder die Ansätze ausgebildet
werden sollen - sowie durch das Fließen des Materials in die entsprechenden Aussparungen
des Gesenkes hinein die physikalischen Eigenschaften des Materials so verbessert,
daß eine dichtkörnige Struktur, hohe Zugfestigkeit und hohe Bruchfestigkeit auftreten,
während Poren in Fortfall kommen und das Material widerstandsfähig wird gegen Korrosion
oder andere chemische Einflüsse natürlicher Wasser oder anderer Flüssigkeiten, wie
sie in den üblicherweise verwendeten Systemen fließen, beispielsweise in Dampf-
oder Warmwasserheizanlagen, in Ver-)rgungssystemen für Haushalts- und industrielle
Wässer usw.
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Die Erfindung wurde zwar vorstehend in Anwendung auf besondere Ausführungsformen
behandelt, doch können selbstverständlich zahlreiche Änderungen vorgenommen werden,
ohne daß damit der Schutzumfang der Erfindung verlassen wird.