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Biegen von Rohren aus nicht schmiedbarem Schleuderguß, wie Gußei'sen
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Rohrkrümmern aus nicht schmiedbarem Schleuderguß.
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Bekanntlich haben die durch Schleuderguß, gegebenenfalls mit nachfolgender
Wärmebehandlung hergestellten geraden Rohre ein sehr feines Gefüge, das ihre Widerstandsfähigkeit
gegen mechanische Beanspruchungen aller Art bedeutend erhöht. Außerdem weisen sie
nicht die den in Sandformen gegossenen Rohren anhaftenden Mängel auf.
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Andererseits sind Verfahren bekannt, um Rohre aus Stahl oder anderen
schmiedbaren Metallen zu biegen, bei denen das zu biegende Rohr während des Biegevorganges
einem Druck in Längsrichtung ausgesetzt und an der Krümmungsinnenseite stärker als
an der Krümmungsaußenseite erwärmt wird. Ebenso ist beim Biegen von Rohren bekannt,
dieselben mit Sand oder anderen Stoffen auszufüllen.
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Diese Verfahren sind jedoch bisher noch nie auf nicht schmiedbare
Metalle, wie Gußeisen in heißem Zustande, das Zug- und Biegungsbeanspruchungen schlecht
widersteht, angewendet worden, und die Rohrkrümmer aus Gußeisen o. dgl. wurden seit
jeher durch Gießen in Formen hergestellt, so daß man die wertvollen Eigenschaften
der durch Schleuderguß hergestellten Rohre bisher nicht für Krümmer ausnutzen konnte.
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Erfindungsgemäß wurde nun die unerwartete Tatsache entdeckt, daß die
obenstehenden Verfahren auf nicht schmiedbare Metalle, wie Gußeisen, unter der Bedingung
Anwendung finden können, daß ein genügend großer Druck in Längsrichtung ausgeübt
wird, um die Fasern der .Krümmungsaußenseite nicht Zugbeanspruchungen zu unterwerfen,
was ermöglicht, aus nicht schmiedbarem Metall durch Schleuderguß nicht nur gerade
Rohre, sondern auch Krümmer u. dgl. herzustellen und so Rohrleitungen zu schaffen,
deren Bestandteile sämtlich die durch die Schleudergußherstellung gegebenen wertvollen
Eigenschaften aufweisen.
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Hiernach besteht die Erfindung in der Anwendung des bekannten Verfahrens
zur Herstellung von Rohrkrümmern, bei dem das zu biegende Rohr während des Biegevorganges
einem
Druck in Längsrichtung ausgesetzt und ;in der Krümmungsinnenseite stärker als an
der Kriimmungsaußenseite erwärmt wird, gegebenenfalls unter -Verwendung einer gleichfalls
bekannten Rohrfüllung, zum Biegen von Rohren aus nicht schmiedbarem Schleuderguß.
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In der lediglich als Beispiel dienenden Zeichnung zeigt Abb. i einen
schematischen Längsschnitt einer Biegevorrichtung für ein durch Schleuderguß hergestelltes
gerades Rohrstück vor dem Biegen und Abb. 2 einen ebensolchen Schnitt nach dein
Biegen, während die Abb. 3 und 4 Abänderungen zur Ausführungsart nach Abb. i darstellen.
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Gemäß dem in Abb. i und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das
durch Schleuderguß in gerader Form hergestellte Rohr i aus Gußeisen o. dgl. Metall
bzw. Legierung auf zwei Böcke -2 gelegt, wobei diejenige Mantellinie, die auf die
Krümmungsinnenseite kommen soll, sich im unteren Teil des Rohres befindet. In das
Rohrinnere wird nahe seiner unteren Mantellinie eine beispielsweise aus Stahl bestehende
Spindel 3 eingeführt, die eine bedeutende Zugbeanspruchung aushalten kann. Die beiden
mit Schraubengewinden versehenen Enden dieser Spindel sind durch je eine Druckplatte
4 hindurchgeführt, die auf die Schnittkanten des Rohres i aufgesetzt sind. Zwei
Schraubenmuttern 5 sind auf die Spindel 3 derart aufgeschraubt und kräftig angezogen,
daß durch die Druckplatten 4 ein Druck in der Längsrichtung auf das Rohr ausgeübt
wird, der jedoch im unteren Teil des Rohres stärker ist als im oberen.
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Gleichzeitig wird unter dem Rohr eine Heizvorrichtung angeordnet,
die beispielsweise von einem Gasbrenner 6 gebildet wird, der in der Weise eingestellt
und angeordnet ist, daß er vor allem den tiefliegenden Teil des Rohres erhitzt.
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Sobald die Temperatur die richtige Höhe erreicht hat und der Längsdruck
genügend groß ist, biegt sich das Rohr langsam durch, wie aus Abb. 2 ersichtlich
ist, was durch die durch die Spindel 3 hervorgerufene Zusammenpressung der unteren
Mantellinie, die sich hierbei verkürzt, während sich die Länge der oberen Mantellinie
nicht merklich ändert, bewirkt wird. Mit zunehmender Erhitzung und weiterem Anziehen
der Muttern 5 wird die Krümmung des Rohres immer stärker.
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Gemäß der in Abb. 3 dargestellten abweichenden Ausführungsform kann
dasselbe Ergebnis dadurch erhalten werden, daß das Rohr i an einem seiner Enden
zwischen zwei Backen 7 eingespannt wird, wobei die Durchbiegung durch die vereinigte
Wirkung der Erhitzung des unteren Mittelteils und des Gewichtes des frei tragenden
Rohrteils, das nötigenfalls durch zusätzliche Gewichte 12, die auf eine an einem
Haken 13 hängende Schale 12 gelegt werden, verstärkt wird, bewirkt ist.
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Bei diesem Beispiel werden die auf die an der Krümmungsaußenseite
gelegenen Fasern ausgeübten Zugkräfte durch die Zusammenpressung einer anfänglich
geradlinigen Spindel 8 ausgeglichen. Diese Spindel stützt sich an ihrem einen Ende
auf der Kante des Rohres durch einen hakenförmigen Teil 9 ab. Das andere Ende der
Spindel ist mit einem Gewinde versehen, das eine Mutter io trägt, die mit einer
Klemmplatte i i zusammenwirkt, welche sich auf der anderen Schnittkante des Rohres
abstützt.
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Die Mutter io wird kräftig derart angezogen, daß sie die Stange 8
spannt und den oberen Teil des Rohres i leicht zusammenpreßt: dabei soll die Spindel
8 genügend nachgiebig sein, um die spätere Biegung des Rohres nicht zu behindern,
und muß andererseits eine genügende Festigkeit besitzen, um jegliche übermäßige
Dehnung und folglich jede zu starke Zugbeanspruchung des oberen Rohrteils zu verhindern.
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Wenn die Temperatur eine geeignete Höhe erreicht hat und die Biegekraft
ausreicht, krümmt sich das Rohr, wie dargestellt, durch Zusammenpressung des unteren
Rohrmittelteils; die Spindel 8 folgt dieser Bewegung und bildet dieselbe Krümmung.
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Gemäß dem in Abb.4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Rohr
i zwischen zwei Backen 7 eingespannt. In das Innere wird eine Spindel 3 eingeführt,
deren Enden mit Gewinden versehen sind und Muttern 5 tragen, die über Druckplatten
4 einen kräftigen Druck auf die Schnittkanten des Rohres ausüben. Diese Spindel
liegt in der Mittelachse des Rohres und wird unabhängig von den Verformungen des
Rohres in dieser Achse durch Zentrierstücke 15 festgehalten, die auf die Spindel
aufgezogen und in das Rohr mit einem gewissen radialen und axialen Spiel eingeführt
sind.
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Wie früher wird eine Heizvorrichtung 6 unter dem zu biegenden Rohrteil
angeordnet und der letztere einem Biegungsmoment ausgesetzt, indem man entweder
das Eigengewicht des frei tragenden Rohrteils oder wie beim vorigen Beispiel dieses
in Verbindung mit einem Zusatzgewicht 12 wirken läßt, das auf einer an einer Schelle
13 hängenden Schale 14 liegt.
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Die gesamte Biegekraft wirkt sich in örtlichen Zugbeanspruchungen
des Rohroberteile und in Druckbeanspruchungen des Rohrunterteiles aus. jedoch erzeugt
die Spannung der in der Rohrachse liegenden Spindel 3
örtliche,
auf alle Mantellinien jenes Rohres gleichförmig wirkende Druckkräfte, und die Spannung
der Spinde13 wird derart eingestellt, daß die sich dabei ergebenden Druckkräfte
im Oberteil des Rohres die sich aus der Gesamtbiegung dieses Rohres ergebenden Zugkräfte
aufheben und daß auf diese Weise der Rohroberteil nicht übermäßig beansprucht und
nur in zulässiger Weise gedehnt wird.
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Natürlich können die oben beschriebenen Ausführungsformen vielfach
abgewandelt werden.
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So können die Druckspindeln 3 durch eine oder mehrere Ketten oder
Seile ersetzt werden. Zwischen diesen Spindeln, Seilen oder Ketten und den Rohrwandungen
können Keile oder andere Abstützorgane eingeschaltet werden, um die örtlichen Eindrückkräfte,
insbesondere in den erhitzten Teilen des Werkstückes, herabzusetzen.
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Man kann auch das zur Biegung notwendige Kraftmoment durch irgendein
anderes bekanntes Mittel hervorrufen, zum Beispiel indem man dem Rohr eine Knickbeanspruchung
erteilt, die sich gleichzeitig in einer allgemeinen Druckwirkung und in einer maximalen
Biegungswirkung im Rohrmittelteil auswirkt.
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Die ungleichmäßige Erhitzung der Krümmungsaußen- bzw. Innenteile kann
entweder durch die Form oder Lage der Heizvorrichtung selbst erzielt werden oder
durch örtliche, beispielsweise mittels eines Luftstromes bewirkte Kühlung desjenigen
Rohrteiles, der weniger heiß bleiben soll.
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Bei Rohren großen Querschnittes kann es zweckmäßig sein, das Rohr
vorher mit Sand oder einem anderen beliebigen Stoff zu füllen, um einerseits ein
Unrundwerden zu verhüten und andererseits auf die Rohrwandungen den Druck des Sandes
zu übertragen, der zwischen den Druckplatten q. zusammengepreßt wird. Das erfindungsgemäße
Verfahren ermöglicht, bei einer Temperatur von etwa 65o bis äoo° C gußeiserne Rohre
von normalen Durchmessern und Dicken zu biegen, ohne daß dabei irgendein Riß auftritt,
noch die mechanischen oder sonstigen Eigenschaften des Rohres nach dem Biegen nachteilig
verändert sind.
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Man kann auf diese Weise durch allmähliches Verschieben der Lage des
Gasbrenners erhebliche Verformungen erhalten, die mit Leichtigkeit 9o° erreichen
und sogar ohne Schwierigkeit in einigen Fällen, wo dies zweckmäßig erscheint, diesen
Wert überschreiten können.
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Natürlich darf der Biegevorgang nicht jäh ausgeführt werden, und es
muß dem erhitzten Metall die Zeit gelassen werden, sich unter dem Einfluß der auf
es einwirkenden Kräfte zu verformen.
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Natürlich erlaubt die Erfindung; nicht nur einfache Krümmer herzustellen,
sondern auch Formstücke, deren Gestalt und Abmessungen von Fall zu Fall festgelegt
werden, wie Übergangskrümmer, $-Stücke, Rohrbogenausgleicher, spinal- oder schraubenförmige
Rohrschlangen und im allgemeinen jedwedes Formstück ebener oder räumlicher Krümmung.
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Das Verfahren kann auf dem Bauplatz nach den örtlichen Verlegungsbedingungen
der Rohre angewendet werden.