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Verfahren und Vorrichtung zum Aufweiten von Rohren Die Erfindung bezieht
sich auf das Aufweiten von Rohren, insbesondere auf Verfahren und Vorrichtungen
zum Aufweiten nahtloser Strahlrohre. Hierbei ist es bereits bekannt, die Rohre unter
gleichzeitigem Erhitzen auf einen Dorn aufzutreiben.
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Grundsätzlich kennzeichnet sich das Verfahren zum Aufweiten gemäß
der Erfindung nun dadurch, daß das Rohr zu Beginn des Aufweitens auf eine Temperatur
erwärmt wird, die niedriger ist als die in der sich anschließenden Verformungsstufe
herrschende und die vorzugsweise unter dem magnetischen Umwandlungspunkt des Rohrwerkstoffes
liegt. Hierbei wird dann das Rohr mit einer Geschwindigkeit auf bzw. über den Dorn
getrieben, die sich entsprechend der Temperatur ändert, auf die das Rohr erwärmt
wird. Gegenstand der Erfindung sind ferner Vorrichtungen, vermittels deren erwirkt
wird, das Rohr bei der Aufweitung zu erhitzen, die Vorschubgeschwindigkeit des Rohres
in Abhängigkeit von seiner Erwärmung zu regeln, den Vorgang kontinuierlich zu gestalten
und die Rohre nacheinander zum und auf den Dorn zu befördern, während dieser zum
Auf- und Abziehen der Rohre abwechselnd von der einen und anderen Seite festgehalten
wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert,
und zwar zeigt Fig. r eine schematische Gesamtansicht einer Rohraufweitvorrichtung
gemäß der Erfindung, Fig. a einen Teilschnitt durch den Dorn sowie durch die Heiz-
und Fördervorrichtung,
Fig. 3 bis 5 Schnitte nach den Linien 3-3
bzw. 4-4 bzw. 5-5 der Fig. z, Fig. 6 einen Schnitt ähnlich Fig. 5 mit einer Darstellung
der Sperrklinke in geöffneter Stellung, Fig. 7 einen Teilschnitt nach der Linie
7-7 der Fig. 5.
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Eine Anzahl Rohre i i ruhen gemäß Fig. 1, 2 auf Gestellen 12 vor der
Aufweitvorrichtung. Eines der Rohre i i steht innerhalb der Vorrichtung vor dem
eigentlichen Aufweitmechanismus 13. Ein weiteres, mit i i i bezeichnetes Rohr befindet
sich bei der Aufweitung. Nach dem Aufweiten werden die mit 211 bezeichneten Rohre
großen Durchmessers auf Gestelle 14 zur Weiterbeförderung abgelegt.
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Das Aufweiten der Rohre vollzieht sich dadurch, daß jedes Rohr in
der Richtung des Pfeiles 16 über einem Dorn 17 getrieben wird., der hohl ist und
durch abwechselnd an sein eines und anderes Ende angreifende Haltemittel 18 bzw.
i9 gehalten wird. Das Haltemittel 18 faßt den Dorn an der Seite seines kleineren
Durchmessers, nachdem das Rohr in die Maschine eingeführt worden ist. Es hält ihn
axial unverschieblich gegen die auf das Rohr wirkende Vorschubkraft. Das Haltemittel
i9 faßt den Dorn an der Seite seines größeren Durchmessers und hält ihn durch Gegendruck
fest, während das Haltemittel i8 zum Aufziehen eines neuen Rohres i i gelöst und
das aufgeweitete Rohr 11 noch nicht abgezogen ist.
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Das Haltemittel 18 besteht im wesentlichen aus einer hohlen Stange
21, die an einem Ende in dauernder Schraubverbindung 22 mit dem dünneren Ende des
Dornes 17 steht. Das andere Ende der Stange 21 weist eine Ringnut 23 auf (Fig. 7),
in die eine Sperrklinke 24 (Fig. 5, 6) zur lösbaren Verklammerung der Stange 2i
einfällt und damit den Dorn 17 in vorherbestimmter Stellung hält und gegen axiale
Verschiebung sichert.
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Die Stange 21 dient als Führungsspindel für jedes eingeführte Rohr
i i in Richtung zum Dorn 17, während die Klinke 24 gelöst ist. Nach der vollen Einführung
des Rohres wird die Klinke 24 zum Einschnappen gebracht und dadurch das Haltemittel
18 betätigt, während gleichzeitig das Haltemittel i9 gelöst wird.
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Die Klinke 2:1. besteht aus zwei entgegengesetzt angeordneten Klauen
26, die drehbar auf einer Welle 27 -(Fig. 5) nahe dem Ende der Stange 2i, aber unabhängig
von dieser angeordnet sind. Jede Klaue 26 hat eine halbkreisförmige Ausnehmung 28
zum Eingriff in die Ringnut 23 der Stange 21. Der Abstand zwischen der Welle 27
und der Stange 21 ist groß genug, um das Aufziehen eines Rohres ii über die Stange
21 zuzulassen.
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Das Haltemittel i9 besteht aus einem Stößel 29, der durch den Kolben
31 einer pneumatisch, hydraulisch oder in sonstiger Weise betriebenen Kraftquelle
32 hin und her bewegt wird. Bei herausgeschobenem Kolben 31 ruht der Stößel 29 auf
dem breiteren Ende des Dornes 17, wobei er in einer Führung 33 abgestützt ist. Diese
Stellung ist in Fig. i in ausgezogenen Linien dargestellt. Die zurückgezogene Stellung
des Stößels 29 ist gestrichelt. In dieser Stellung verbleibt genügend Platz, um
ein geweitetes Rohr 2ii auf die Gestelle 14 abzulegen.
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Eine Vorschubvorrichtung 34 bringt die Rohre nacheinander zum und
auf den Dorn 17. Sie umfaßt zwei Paare Transportspindeln, und zwar die Spindeln
35 für den Transport der Rohre i i und die Spindeln 36 für den Transport der Rohre
i i i. Die Spindeln 35 werden durch einen Antrieb 37 bewegt, der über ein Getriebe
mit dem Motor 38 verbunden ist, während die Spindeln 36 von einem Antrieb 39 mit
Motor 41 betätigt sind. Beide Motoren sind durch einen Stromkreis mit einem Regler
42 und einem Netz 43 (s. Fig. i) verbunden.
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Die Spindeln 35, 36 drehen sich in entgegengesetzter Richtung. Ihre
Drehung in einer Richtung treibt die Rohre nach vorn. Nach Umkehr ihrer Bewegungsrichtung
wird der Mechanismus für die Zuführung der nächsten Rohre vorbereitet.
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Das Spindelpaar 35 steht im Eingriff mit Ansätzen der Platte 46 eines
Mitnehmers 44 (s. Fig.4) . Es bewegt je nach der Drehrichtung seiner Spindeln letzteren
entweder in Förderrichtung 16 oder in die entgegengesetzte Richtung. Auf der Platte
.f6 befindet sich eine Schraubklemme mit z. B. drei Zwingen 47, die radial verschieblich
sind und durch geeignete Mittel, z. B. die drei Schraubspindeln 48, betätigt werden.
Bei Drehung der Spindeln 48 wird das Rohr i i gefaßt bzw. freigegeben. Die Klemmvorrichtung
kann auch in anderer geeigneter Weise betätigt sein, z. B. durch nicht dargestellte
hydraulische, pneumatische oder elektrische und automatisch gesteuerte Mittel.
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Die Platte 46 weist ferner zwei Öffnungen 49 solcher Größe und Lage
auf, daß die Spindeln 36 unbeeinflußt hindurchgeführt werden können.
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Bei einer anderen, ähnlichen Anordnung (s. Fig. 3) bewegen die Spindeln
36 einen Mitnehmer 51 zum lösbaren Fassen des Rohres i i i. Die Platte 52 dieses
Mitnehmers steht wiederum mit den Spindeln 36 im Eingriff. Sie hat bewegliche Zwingen
53, die ebenfalls durch einen geeigneten Mechanismus betätigt werden, z. B. durch
Schraubspindeln 54.
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Im Innern weist der hohle Dorn 17 eine spiralförmig verlaufende Bohrung
auf, in der eine Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, umläuft, das durch das Innere der
hohlen Stange 21 über die Rohrleitung 55 abgeführt wird.
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Nahe seinem dünneren Ende hat der Dorn Auslässe 57, an die eine Schmierstoff
leitung 58 für die Zufuhr von Öl, Graphit od. dgl. angeschlossen ist. Durch das
Schmieren des Auflaufdornteiles wird das Aufweiten erleichtert.
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Nahe der konischen Außenfläche des Dornes 17, aber in einem für den
Durchgang der Rohre i i i genügenden Abstand von ihr sind zwei elektrische Heizkörper
61, 62 angeordnet, die von einer nicht dargestellten Stromquelle gespeist werden.
Die Körper erhitzen das Rohr während des Aufweitens. Gemäß der Erfindung wird das
Rohr auf dem ersten Abschnitt des Dornes, d. h. beim Einlauf, auf niedrigeren Temperaturen
gehalten als später, um eine Faltenbildung im Rohr iii zu verhindern.
Deshalb
ist die Heizwirkung des Körpers 61 geringer als die des Körpers 62.
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Aus Wirtschaftlichkeitsgründen empfiehlt es sich weiter, die dem Stahl
vermittels des Heizkörpers 61 übermittelte Temperatur unter dem magnetischen Umwandlungspunkt
zu halten, da dann Strom normaler Frequenz verwendet werden kann. Um die vermittels
des Heizkörpers 62 zu erzeugenden höheren Temperaturen zu ermöglichen, ist Hochfrequenzstrom
erforderlich. Durch das gestufte Beheizen werden die Gesamtheizkosten wesentlich
verringert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur zwei Heizstufen vorgesehen,
jedoch kann die Stufenzahl erfindungsgemäß beliebig vermehrt werden.
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Gemäß der Erfindung wird die Vorschubgeschwindigkeit der Rohre in
der Richtung 16 entsprechend der Temperatur geregelt, auf die das sich aufweitende
Rohr i i i aufgeheizt wird. Zu diesem Zweck ist ein Meßinstrument, in der Darstellung
ein Bimetallthermoelement 63, vorgesehen, das in den Stromkreis des Antriebsmechanismus
für die Spindeln 35, 36 eingeschaltet ist, z. B. in Form einer Abzweigung von dem
die Motoren 38, 41 kontrollierenden Regler.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist nun folgende:
Ein Rohr ii wird durch die geöffneten Klinken 24 des Haltemittels 18 hindurch eingeführt,
während der Dorn 17 durch den Stößel 29 des Haltemittels i9 unbeweglich gehalten
wird, und gelangt auf die Hohlstange 21. Nun fallen die Klauen 24 in die Ringnut
23 der Hohlstange 21 ein und verspannen diese damit gegen den Dorn 17. Gleichzeitig
setzen sich die Haltemittel i9 durch Zurückziehen des pneumatischen Kolbens 31 und
des Lagers 33 außer Wirkung. Die Zwingen 47 des Mitnehmers 44 werden über die Schraubspindel
48 so weit betätigt, bis sie das Rohr i i fassen.
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Der Motor 38 betätigt den Antrieb 37 für die den Mitnehmer 4..4 und
damit das Rohr i i in der Richtung 16 voran bewegenden Spindeln 35. Nachdem das
rückwärtige Ende des Rohres den in der zurückgezogenen Stellung stehenden Mitnehmer
5i erreicht hat, werden dessen Zwingen 53 betätigt. Sie fassen das Rohr, während
die Zwingen 47 es freigeben. Darauf wird der Antrieb 37 auf das Zurückziehen des
Mitnehmers 44 umgeschaltet und der Antrieb 39 durch den Motor 41 betätigt, um das
Rohr zum und auf den Dorn 17 zu treiben.
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Kurz bevor das Rohr durch den Dorn aufgeweitet wird, wird es durch
aus den Öffnungen 57 quellendes Schmiermittel geschmiert und zuerst von dem Körper
61, später auch von dem Körper 62 aufgeheizt. .
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Den Vorschub des Rohres regelt das Meßinstrument 63, mit dem die von
dem sich ausdehnenden Rohr angenommene Temperatur gemessen wird und das selbsttätig
die Geschwindigkeit der Antriebe 37, 39 steuert. Nach dem Aufweiten wird das Rohr
211 auf die Gestelle 14 abgelegt.
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Mit dem Verfahren und der Maschine gemäß der Erfindung können Rohre
gleicher Anfangsabmessungen zu Rohren verschiedener Endabmessungen sowohl hinsichtlich
des Außendurchmessers wie auch der Wandstärke verformt werden. Will man beispielsweise
ein Rohr von einem Anfangsaußendurchmesser a von 16" auf einen Endaußendurchmesser
b von 3o" aufweiten, dann kann die anfängliche Wandstärke von a/4' nach freier Wahl
z. B. auf 3/ä' oder 5/s" gebracht werden. Das geschieht durch die Verwendung eines
Dornes mit entsprechendem Konuswinkel c. Wenn der Winkel c z. B. io° beträgt, erstreckt
sich die Aufweitung über eine lange Strecke, und es wird die Wandstärke nur um ein
geringes vermindert, während das Rohr sich stark verkürzt. Ist andererseits der
Winkel c groß, z. B. 3o bis q.o'°, dann ist der Dorn kurz, und die Wandstärke des
Rohres verringert sich stark, während seine Länge nur verhältnismäßig wenig abnimmt.
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Innerhalb eines gewissen Bereichs ist der Enddurchmesser des Dornes
17 beliebig. Durch die Auswahl eines geeigneten Dornes 17 können also Rohre entsprechend
beliebigen Enddurchmessers außen wie innen erzeugt werden.