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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen längsgeschweißter Rohre aus
Blechstreifen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen
längsgeschweißter Rohre aus Blechstreifen, die mittels Profilwalzenpaaren auf die
Fertigform gebracht und dann längsgeschweißt werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Flächen der zu verschweißenden,
in der Nähe der beidenRänder des Blechstreifens auf den Fertigradius gebogenen Kanten
so gerichtet werden, daß sie durch die Rohrachse gehen.
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Dabei ist es zweckmäßig, daß man die einander gegenüberliegenden Kantenzonen
um einen Winkel von 9o° derart biegt, daß jede von ihnen ein Viertel des fertigen
Rohres bildet.
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Die Erfindung bietet in erster Linie den Vorteil, daß man Rohre mit
einer sehr glatten Oberfläche erhält, daß also insbesondere Kerben, Risse, Abschürfungen
oder kleine Falten vermieden werden, die sich bisher vielfach an Rohren feststellen
ließen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß ein Rohr während
des Formens sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Ebene sicher festgehalten
wird und nur eine geringe Neigung zeigt, sich zu verwinden, wodurch eine schraubenförmige
Naht entstehen könnte.
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Mit Hilfe der Erfindung erhält man eine vollkommene Rundung des Rohres.
Die Längskanten des Bandmaterials liegen gleichmäßig aneinander an und gehen außerdem
durch die Rohrachse.
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Schließlich gibt die Erfindung die Möglichkeit, Rohre aus verhältnismäßig
starkem Normalblechband herzustellen.
Eine Ausführungsform einer
Vorrichtung zur Ausübung der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt, und diese
erläutern das neue Verfahren. Es zeigt Fig. i eine Gesamtansicht der neuen.Rohrformmaschine
und der Schweißelektroden, Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt nach Linie 2-2-
aus Fig. i mit der ersten Verformungsstufe, Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht nach
Linie 3-3 aus Fig. i, die die Beschaffenheit der Kantenflächen erkennen läßt, Fig.
3 a eine weitere vergrößerte J)arstellung der geformten Kantenzonen des Bandmaterials,
Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt nach Linie 4-4 aus Fig. i mit Ver tikalformrollen,
Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt nach Linie 5-5 aus Fig. i mit Horizontalformrollen,
Fig. 6 einen vergrößerten Schnitt nach Linie 6-6 aus Fig. i mit anderen Vertikalformrollen,
Fig. 7 einen vergrößerten Schnitt nach Linie 7-7 aus Fig. i mit Horizontalformrollen,
Fig. 8 einen vergrößerten Schnitt nach Linie 8-8 aus Fig. i mit Vertikalformrollen
und der Kantenflächenherstellung, Fig. 9 einen vergrößerten Schnitt nach Linie 9-9
aus Fig. i mit Horizontalformrollen, Fig. io einen vergrößerten Schnitt nach Linie
io-io aus Fig. z mit Formrollen und einer als Führung dienenden Ringrippe, Fig.
i i einen vergrößerten Schnitt nach Linie i i-i i aus Fig. i mit Horizontalformrollen
und einer ortsfesten Nahtführung, Fig. 12 einen vergrößerten Schnitt nach Linie
12-12 aus Fig. i mit den Schweißelektroden und Andrückrollen, Fig. 13 einen Schnitt
durch das fertig geformte Rohr. , _ Zur Erläuterung der Erfindung und zur Beschreibung
der Maschine sowie des Verfahrens ist es zweckmäßig, den Verlauf - des Bandmaterials
durch die Maschine bzw. durch die Rohrformmaschine zu verfolgen. Wie aus Fig..i
zu ersehen ist, kann das Bandmaterial s von einem Haspel i abgezogen und in Längsrichtung
in die Formmaschine gefördert werden. Das Band geht zwischen Horizontalführungsrollen
2 und 3 hindurch, die zur Führung des Blechstreifens zu dem ersten Satz von Formrollen
dienen. Dieser ist durch Vertikalrollen dargestellt und besteht aus einer oberen
Rolle 5 und einer unteren Rolle 6. Es ist zweckmäßig, daß das Band, wenn es von
dem Haspel i abgezogen wird, in einer horizontalen Ebene liegt. Wenn die Rollen
als horizontal bezeichnet sind, so sind sie selbst horizontal angeordnet, und wenn
die Rollen als Vertikalrollen bezeichnet sind, so liegen sie vertikal. Natürlich
ist die Horizontal- und Vertikalstellung relativ. Wie in Fig. 2 dargestellt, besitzt
die obere Rolle 5 einen mittleren Formteil 7, der gegenüber dem übrigen Teil der
Rolle erhaben ist, während die Rolle 6 in der Mitte einen eingezogenen Formteil
8 aufweist. Das Band S wird zwischen diese Rollen, und' zwar zwischen den erhabenen
Teil 7 und die Nut 8, geführt, und die Kantenteile des Bandes werden dadurch bogenartig
verformt.
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Jede Kantenzone wird, wie jetzt ersichtlich ist, unter einem Radius
verformt, der jenem des fertigen Rohres entspricht. Wenn das Band gemäß Fig. i von
links nach rechts vorwärts wandert, gelangt es zwischen Rollen io und ii, die die
Kantenflächen formen. Diese Rollen sind gemäß Fig. 3 ähnlich den Rollen 5 und 6
gestaltet. Dementsprechend weist die Rolle io. in der Mitte einen erhabenen Teil
12 und die Rolle i i eine mittlere Nut 13 auf, um das Band in gleicher Weise zu
erfassen wie die Rollen 5 und 6. Die Rolle io ist jedoch mit kantenbildenden Elementen
14 versehen. Diese Elemente ragen in die Nut 13 und wirken gegen die Kantenflächen
des Bandmaterials. Die Teile 14 werden zu diesem Zweck vorteilhaft aus gehärtetem
Stahl hergestellt.
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Aus Fig. 3 a- läßt sich erkennen, daß der mit S' bezeichnete Kantenteil
unter dem endgültigen Radius des fertigen Rohres geformt ist. Die radialen Linien
a und b (Fig. 3a) schneiden sich in c, d. h. im Mittelpunkt des fertigen
Rohres, und dementsprechend bildet der Teil S' von diesem ein vollkommenes Viertelsegment.
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Wenn die Teile S' durch die Rollen 5 und 6 geformt sind, herrscht
eine Spannung in den äußeren und ein Druck in den inneren Zonen des Bleches, so
daß die Kantenfläche nicht in der Radiallinie b, sondern unter einem Winkel zu dieser
steht. Dies ist in vergrößertem Maßstabe durch die gestrichelte Linie d in Fig.
3 a gezeigt. Dementsprechend liegt, wenn die Rollen 5 und 6 die Teile S' in ihre
endgültige Krümmung verformen, die Kantenfläche gemäß Fig. 3 a über der Innenseite
des Rohres hoch und an dessen Außenseite tief. Die Kantenformrollen io, -i i- und
insbesondere die Elemente 14 wirken gegen die Kantenflächen des Bandmaterials und
bearbeiten das Blech derart, daß sie die Kanten im wesentlichen in die Richtung
der Radiallinie b bringen, wie dies in vollen Linien in Fig. 3 a dargestellt ist.
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Somit ist ersichtlich, daß die Kantenzonen des Blechstreifens in der
ersten Verformungsstufe fertig in die endgültige Rohrkrümmung gebogen und die Kantenflächen
mit dem Radius des zu erzeugenden Rohres in- Übereinstimmung gebracht werden.. Die
übrigen Verformungsstufen betreffen das Biegen der _ -zwischen den beiden fertigen
Viertelsegmenten liegenden Blechzonen.
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Von den Rollen io und ii geht der Blechstreifen durch Vertikalrollen
16 "und 17. Gemäß Fig. 4 besitzt die Rolle 17 eine Ringnut 18, während die Rolle
16 einen mittleren Ringwulst i9 aufweist. Der Blechstreifen wird zwischen den Oberflächen
der Nut 18 und des Wulstes i9 erfaßt, wodurch der mittlere Teil des Streifens gegenüber
seiner ursprünglichen flachen Form eine Krümmung erhält. Die Teilkrümmung, die dem
Blechstreifen durch die Rollen 16 und i7 gegeben wird, ist nicht besonders wesentlich,
da sie nur den Anfang der endgültigen Biegung darstellt.
Die Vertikalrollen
können angetrieben sein und dadurch den Blechstreifen durch die Formmaschine hindurchfördern,
während die Horizontalrollen vorteilhaft nicht angetrieben werden, sondern sich
nur durch ihre Berührung mit dem vorwärts wandernden Blechstreifen um ihre Achse
drehen. Nach dem Verlassen der Formrollen 16 und 17 wird der Blechstreifen durch
ein Paar horizontale Form- und Führungsrollen 2o und 21 erfaßt. Diese biegen, wie
Fig. 5 zeigt, den mittleren Teil des Blechstreifens weiter. Hierbei kann die mittlere
Zone des Mittelteils über das erforderliche Maß gebogen werden, jedoch wird dies
dann durch den nächsten Satz Vertikalrollen 23, 24 wieder ausgeglichen. Die Rolle
23 trägt einen mittleren Ringwulst 25, der den Blechstreifen gegen die Oberfläche
der Nut 26 in der Rolle 24 anlegt. Auf die Rollen 23, 24 folgt ein anderer Satz
horizontaler Führungs- und Formrollen 28,:29, die ähnlich den Rollen 20, 21 den
Mittelteil des Blechstreifens Weiterformen. Alle Formrollen, sowohl die vertikalen
als auch die horizontalen, die hinter den Rollen io und i i angeordnet sind, wirken
auf den Mittelteil des Blechstreifens und sind den Kantenzonen S' gegenüber unwirksam,
so daß diese ihre ursprünglich geformte Krümmung behalten. Wenn der Blechstreifen
die horizontalen Rollen 28,29 verläßt, gelangt er zwischen einen Satz Vertikalrollen
30, 31 (Fig. 8). Die Rolle 31 weist eine Ringnut 32 zur Aufnahme des gekrümmten
Blechstreifens auf, während die Rolle 3o eine mittlere Ringrippe 33 mit schrägen
Seitenflächen 34, 35 besitzt, die sich gegen die Kantenflächen des Blechstreifens
anlegen. Die Rollen 30, 31 müssen nicht unbedingt den Blechstreifen verformen, aber
die Seitenflächen 34, 35 der Ringrippe 33 sind so angeordnet, daß die Kantenflächen
gerichtet werden, wenn . sie aus der in Fig. 3 a gezeigten Lage verschoben sind.
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Der Streifen geht dann zwischen den horizontalen Führungs- und Formrollen
37, 38 hindurch, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. Diese biegen das Rohr nahezu in
seine geschlossene Form. Nach dem Durchgang zwischen den Rollen 37 und 38 geht der
Blechstreifen zwischen den Vertikalrollen 40 und 41 hindurch, wo der jetzt im wesentlichen
rohrförmig gebogene Blechstreifen endgültig geformt wird. Die Rolle 40 weist jedoch
eine mittlere Führungsrippe 42 auf, die zwischen die beiden Kantenflächen greift
und als Zungenführung dient. Hinter den Rollen 40, 41 sind die horizontalen Endrollen
44, 45 vorgesehen, die das Rohr gemäß Fig. i i erfassen, und an dieser Stelle ist
eine ortsfeste Führungszunge 47 angeordnet. Diese greift zwischen die Kanten des
Blechstreifens. Auf diese Weise bringen die Führungszungen 42 und die ortsfeste
Führungszunge 47 die sich beinahe berührenden Kanten gegenüber den unmittelbar hinter
den Führungsrollen 44, 45 angeordneten Schweißelektroden in eine genaue Lage.
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Die Elektrode ist als umlaufende Elektrode dargestellt. Sie kann üblicherweise
aus zwei Teilen 5oa und 5ob bestehen, die durch eine Isolierung 51 voneinander getrennt
sind und gegen die einander gegenüberliegenden Seiten der sich gegenüberliegenden
Blechkanten anliegen. Diese werden gegeneinander angelegt und das Rohr durch Zusammenwirken
der Elektroden und zweier horizontaler Druckrollen 52, 53 zusammengepreßt. Die auf
diese Weise genau gegeneinander angelegten Kanten, die über die ganze Wandstärke
des Bandes Kontakt bilden, werden auf der ganzen Dicke des Blechstreifens durch
den Durchgang des elektrischen Stromes erhitzt und dadurch verschweißt. Das fertige
Rohr ist mit seiner Schweißnaht 55 in Fig. 13 dargestellt.
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Es ist vorteilhaft, daß die verschiedenen Vertikalrollen, wie dies
in der Zeichnung dargestellt ist, so ausgebildet und angeordnet sind, daß jeweils
die untere Rolle eines Rollenpaares in axialer Richtung ortsfest ist, während die
obere Rolle sich axial verschieben läßt. Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist,
werden die oberen Rollen 5 und io dadurch in einwandfreier axialer Lage gehalten,
daß ihre mittleren Teile 7 und 12 in die Nuten der unteren Rollen unter Zwischenfügung
des Blechstreifens eingreifen. Die Formrolle 17 weist seitliche Teile i7a auf, die
die Rolle 16 umgreifen und diese somit ebenfalls in ihrer richtigen axialen Lage
sichern. Ebenso sind die Rollen 24,31 und 41 mit Seitenteilen 24a, 31a und 41a versehen,
um die Rollen 23, 30 und 40 zu umgreifen.
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Durch die Erfindung ist es möglich, Rohre von sehr gleichmäßiger Rundung
herzustellen, deren Längskanten mit ihren Flächen einwandfrei gegeneinander anliegen
und genau gegeneinanderpassen. Die Neigung des Blechstreifens, sich aus einer Geraden
zu verziehen und zu verdrehen, ist auf das kleinste Maß herabgesetzt. Da den Kantenzonen
von Anfang an eine Form mit dem endgültigen Radius gegeben ist, brauchen sie. nicht
mehr gebogen oder geformt zu werden, nachdem der größere Teil des Blechstreifens
im wesentlichen in seine Rohrform gebracht worden ist. Es ist schwierig, die Kantenzonen
zu formen, wenn der übrige Blechstreifen vorher im wesentlichen seine Rohrform erhalten
hat. Dagegen lassen sich die Kantenzonen in ihre endgültige Krümmung bringen, solange
der dazwischenliegende Teil des Blechstreifens im wesentlichen noch flach ist, weil
dann der Streifen leicht erfaßt und gehalten werden kann und sich so die Kantenzonen
einwandfrei formen lassen. Wird ein Blechstreifen entsprechend der Erfindung zu
einem Rohr verformt, so kann er leicht in Längsrichtung vorwärts geschoben werden,
und demgemäß läßt sich der Druck der Formrollen herabsetzen. Dadurch werden Schürfstellen
u. dgl. verhindert, die sonst auf dem Blechstreifen entstehen. Ebenso wird die Bildung
der Kanten vorteilhaft unmittelbar hinter der ersten Verformungsstufe der Kantenzonen
vorgesehen, weil auch hier der mittlere Teil des Blechstreifens flach und deshalb
leicht erfaßt und gehalten werden kann, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Da die Blechstreifen
gemäß der Erfindung so leicht erfaßt; durch die Maschine gefördert und in Rohrform
gebracht werden können,
lassen sich auch Blechstreifen vöri "verhältnismäßig
starken Abmessungen mit Leichtigkeit handhaben und zu Rohren verformen.
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Die Zungenführungen 42 und 47 bringen die Blechkanten des Rohres in
die richtige Lage gegenüber den Elektroden. Falls die Kanten nicht miteinander verschweißt
werden sollen, kann man auf die Zungenführungen verzichten.