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Verfahren zur Herstellung eines. oder mehrerer .Anschlußstutzen an
einem geraden oder gebogenen Rohr und Biegemaschine zur Durchführung dieses Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Anschlußstutzens
an einem geraden Rohr, bei dem das Rohr gewünsch.tenfalls nachträglich noch gebogen
wird, so -daß man. dann einen mit einem A_ niscJhlußstutzen versehenen Rohrkrümmer
erhält.
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Bei derartigen Verfahren ist es bereits bekannt, an einem geraden
Rohr an den Stellen, an denen Anschlußstutzen hergestellt werden sollen, durch axiales
Stauchen eine Ausbeulung zu erzeugen, die hiernach zwecks Bildung des Anschlußstutzens
mit einer Öffnung versehen wird. Bei einem dieser bekannten Verfahren ist vorgesehen,
-durch Verwendung geeigneter Matrizen in einem- einzigen Stauchvorgang sofort eine
einseitige Ausbeulung herzustellen, die sich nach der Seite hin auswölbt, an der
anschließend der Anschlußstutzen hergestellt werden soll.
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Im Gegensatz zu diesen bekannten Verfahren besteht die Erfindung darin,
daß .die Büdung einer einseitigen Ausbeulung in zwei Arbeitsgängen bewirkt wird,
nämlich erstens durch Herstellung einer zur Rohrachse symmetrischen Ausbeulung mittels
des Stauchvorganges und zweitens durch Wegdrücken der Hälfte der Ausbeulung, die
der Stelle des zu bildenden Anschlußstutzens gegenüberliegt,
mittels
einer im wesentlichen halbzylindrischen Matrize nach vollständiger oder teilweiser
Erhitzung der Ausbeulung, wonach die dann erhaltene einseitige Ausbeulung in an
-sich bekannter Weise mit einer Öffnung versehen wird.
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Dabei wird. im Verlauf der Behandlung des Rohres mit der Matrize,
d. h. beim Wegdrücken des Werkstoffes aus einem Rohrsektor in den gegenüberliegendem
Rohrsektor eine mit der Rohrwandstärke praktisch gjeichbleilbende Wandstärke im
ganzen behandelten Rohrbereich erzielt; d. h. sowohl an der Ausbeulung als auch
an der- ihr gegenüberliegenden Rohrhälfte.
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In dieser Vermeidung einer einseitigen .Erhöhung .der Rohrwandstärke
liegt der Vorteill der erfindungsgemäßen Durchführung des Verfahrens in zwei Arbeitsgängen,
während sich bei dem genannten bekannten Verfahren, das mit einem einzigen Stauchvorgang
arbeitet, eine Verdickung des in sich selbst gestauchten Metalls insbesondere an
der der einseitigen Ausbeulung gegenüberliegenden Rohrhälfte ergibt.
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Gemäß der Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Behandlung
mit der Matrize unter Verwendung einer Matrize erfolgt, deren Arbeits--fläcihe einen-
Vorsprung auiweist, der bei der Behandlung eine durch Verdrängen von Metall in die
Rohrwandung einspr ingende Einsenkung herbeiführt.
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Die genannte Reihenfolge der-zwei Arbeitsgänge kann bei einer abgeänderten
Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umgekehrt werden, d. h. inan kann damit
beginnen, zunächst mit einer Matrize der vorgenannten Art, die einen Vorsprung aufweist,
eine Einsenkung herbeizuführen und durch Verdrängen von Werkstoff nach der -der
Einsenkung gegenüberliegenden Rohrhälfte hin die Bildung der Ausbeulung einzuleiten:
Hiernach wird im zweiten Arbeitsgang die vorher erhitzte vorläufige Ausbeulung durch
das axiale Stauchen fertiggeformt, während .die Matrize ain Rohr anliegt. Bei dieser
Ausführung des Verfahrens kann man. die Ausbeurlung öffnen, bevor sie endgültig
geformt wird, d. h. man kann an der Stelle, an der bei der Behandlung m-it der Matrize
die Ausbeulung eingeleitet worden ist, eine Öffnung in der Rohrwandung anbringen.
In diese Öffnung kann dann ein Stempel oder Dorn bis zur Anlage an die gegenüberliegende
Rohrwandung eingeführt und beim Stauchen der Anschlußstutzen in seine Endform geformt
werden. -Nachstehend wird beispielsweise an Hand -der Zeichnungen beschrieben, wie
die Erfindung durchgeführt werden kann, und zwar zeigt Fig. i einen Längsschnitt
durch ein. Rohr mit einer koaxial bzw. konzentrisch verlaufenden Ausweitung, Fsg.
2 ,einen Schnitt .nadh der Linie II-II der Fig. i zur Darstellung der erfindungsgemäßen
Behandlung mit einer Matrize, zwecks Erzeugung einer zur Achse einseitig liegenden
Ausweitung, Fi.g. 3 einen, Längsschnitt durch ein Rohr mit zur Achse einseitig liegender
Ausweitung, Fig. 4 ein Rohr entsprechend Fig. 3 - nach Herstellung- einer Öffnung
an der Ausvreitung zur Bildung eines Anschlußstutzens, Fig. 5 bis 7 schematisch
je in einer von drei Stellungen eine Vorrichtung zum symmetrischen Krümmen der beiden
Schenkel eines Rohres, Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen Krümmer mit einander
genäherten Rohrschenkeln und-einer als Anschluß .dienenden geöffneten Ausweitung,
Fig. 9 einen Längsschnitt zur Darstellung einer einseitigen Verlagerung einer Ausweitung
durch Anwendung einer mit einem Vorsprung versehenen Matrize, -Fig. io einen Längsschnitt
gemäß Fig. 9 nach Öffnen der Ausweitung zur Bildung eines Anschlußstutzens, Fig.
i i ein Sammelrohr mit mehreren gemäß der Erfindung hergestellten Anschlußstutzen
in Seitenansicht, Fig. 12, im Längsschnitt ein Rohr, das zunächst mit einer Matrize
behandelt und dann einem Ausweitvorgang unterzogen worden ist, Fi.g. 13 das Rohr
nach Fig. 12 nach Herstellung einer Anschlußro'hrmündung, Fig. 14 im Längsschnitt
ein Rohr nach der Behandlung mit einer Matrize und nach Aufschneiden der dabei gebildeten
Voraus-vmitung, Fig. 15 das Rohr nach Fig. 14 nach Einführen eines Stempels oder
Dornes und Fig. 16 ein der Fig. i5 ,äntspredhendes Rohr nach Zusammendrücken in
Längsrichtung.
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Gemäß der Erfindung stellt man zunächst, ausgehend von einem geraden-
zylindrischen Rohr a gleichmäßiger Wandstärke, eine konzentrische Ausweitung b .her,
indem man z. B. das Rohr in seiner Längsrichtung zusammendrückt. Diese Zusammendrückun@g
kann unter Zuhilfenahme einer elektrischen Schweißmaschine erfolgen, die einen Teil
des Rohres zwischen ihre beiden Greifbacken einschließt, von denen mindestens der
eine beweglich ist und dem anderen`genähert werden kann. Bei dem Gegeneinanderdrücken
der Greifbacken entsteht in dem durch Durchgang eines elektrischen Stromes erhitzten
Bereich eine Verformung des Rohres a (Fig. i), die eine koaxiale symmetrische Ausweitung
bildet, ohne daß die Wandstärke des Rohres a nennenswert zunimmt, wie aus Fig. i
ersichtlich ist. -Gemäß der Erfindung wird die so erzielte Ausweitung über ihren
ganzen Umfang oder über einen Teil ihres Umfanges erhitzt und der Werkstoff dieser
Ausweitung über einen bestimmten Sektor derart verdrängt, daß man eine zur Achse
einseitig liegende Ausweitung b1 erhält, wie sie in Fig. i in -Seitenansicht strichpunktiert
und in Fig.2 mit einer ,gestrichelten Linie gezeichnet ist. Dieser Azbeitsgang kann
auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Man kann z. B., gewünschtenfalls nach
Einführen. eines Dornes c, der vorzugsweise eine Ausnehmunig d gemäß Fig. i besitzt,
in das Innere des Rohres a, an dieses Rohr eine dachrinnenförmige Matrize e bzw.
eine Matrize von Halbzylinderform (Fig.2) andrücken. Die
Matrize
e kann von der Rohrwandung durch eine Asbestschicht isoliert werden oder auch, aus
geeignetem Metall bestehen und geheizt werden. Im Verlauf dieses Verdrängungsvorganges
oder dieser Behandlung mit einer Matrize wird der mit dem Verdrängungswerkzeug oder
mit der Matrize in Berührung stehende Teil des Rohres auf zylindrisches Profil zurückgeführt,
ohne daß die Rohrwandstärke an dieser Stelle zunimmt, während der Werkstoff der
Ausweitung ,auf die der Matrize oder Rolle gegenüberliegende Seite verdrängt wird
und hier eine betont asymmetrische Aufweitung der Ausbeulung, wie bei b1 in Fig.
1 und a gezeigt, hervorruft, und zwar ohne daß eine beträchtliche Vergrößerung :der
Rohrwandstärke in dem ausgeweiteten Bereich entsteht. Man erhält schließlich ein
Rohr mit einseitig zur Achse liegender Ausweitung gemäß dem Längsschnitt nach Fig.
3. Diese einseitige Ausbeulung wird hiernach, wie bei Fig. 4. gezeigt, mit einer
Öffnung versehen, so daß ein Ansehlußs.tutzen f .gebildet wird und man ein Rohrstück
an das Rohr a an diesen Ans:chlußstutzen anschweißen kann, um hierdurch ein T-förmiges
Rohr zu erhalten. Der Durchmesser D der Öffnung des Ansc'hlußstückes f kann größer
sein als der Durchmesser d des geraden Rohres a,
da an diese Stelle
ein Überschuß an Werkstoff hingebracht wird. Das gleiche Ergebnis könnte man nicht
dadurch erzielen, daß man einfach die Öffnung für den Anschluß in der nicht zuvor
behandelten Wandung des zylindrischen Rohres a anbringen würde. , Das in Fig. 3
dargestellte Rohr mit einseitiger Ausweitung kann weiterhin gekrümmt «=erden, vorzugsweise
mit Hilfe des in den Fig.5 bis 7 an Hand der dort gezeigten Vorrichtungen veranschaulichten
Verfahrens.
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Gemäß diesen Verfahren bewirkt man die Krümmung nicht in -der bekannten
Weise durch Herumbiegen und Ziehen des Rohres über eine Biegerolle, sondern man
:drückt die beiden Rohrhälften symmetrisch beiderseits der Ausweitung über eine
Formrolle, gegebenenfalls mach Erwärmen des Rohres in dem Bereich, der den inneren
Krümmungsbogen des Krümmers bilden soll. Zufolge der Symmetrie der Bewegung und
trotz der Erhöhung des Trägheitsmomentes des Rohres im Bereich der Ausweitung kann
man das Rohr über die Formrolle drücken, ohne es im Bereich des inneren Krümmungsbogens
abzuflachen und ohne Falten in diesem Bereich zu bilden.
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Die hierzu benutzte Vorrichtung umfaßt z. B. eine Formrolle g, die
eine Nut oder Einziehung gewünschter Form aufweist, in-die die Rohrschenkel durch
zwei Biegerollen hl und h2 eingedrückt werden, die bei Beginn des Arbeitsganges
symmetrisch zu beiden Seiten der Ausweitung b1 angeordnet sind.
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Die Achsen der Rollen lal und h2 sind an Lenkern j1 und j2 angebracht,
die einerseits der Achsegl der Rolle g und andererseits an Lenkern k1 und k2 angelenkt
sind, die ihrerseits bei l am Ende der Stange m eines Kolbens gelenkig befestigt
sind, der sich in Richtung des Pfeiles A bewegen kann, um den für das Biegen erforderlichenDruck
auszuüben. Die Formrolle g, die nur an einer Hälfte, und zwar an der oberen Hälfte,
bei der Formgebung des Krümmers mitwirkt, .besitzt einen Schlitz 92, durch den die
Achse g1 'hin:durchgeht und seich somit in Richtung der Symmetrisachse der Vorrichtung
verschieben kann. Diese Anordnung gestattet, zunächst das ausgeweitete Rohr in seine
Lage zwischen die Innenseite der Nut der. Rolle g und die Unterseite der Biegerollen
h1 und h2 zu beringen, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist. Sobald das Rohr a, das zuvor
über den ganzen; dem inneren Krümmungsbogen entsprechenden Bereich derart erwärmt
werden kann, daß eine Temperaturdifferenz zwischen diesem Bereich und dem äußeren
Krümmungsbereich geschaffen wird, zwischen die Rollen g und hl, h2 gemäß Eig.5 eingebracht
worden ist, kann die Ausweitung b1 durch irgendein geeignetes Organ in ihrer Lage
festgelegt werden, wie z. B. durch einen Bügel o, der .einen Anschlag oder eine
Matrize bildet, der bzw. die entweder an der Formrolle oder am Maschinentisch befestigt
ist, damit die Ausweitung sich in der Symmetrieebene der Vorrichtung nicht verschieben
kann. In derStellung nach Fig. 5 ist ersichtlich, daß die Rolle g noch nicht ihre
Endlage erreicht hat, in der sie konzentrisch zu ihrer Achse g1 sitzt.
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Im Zuge eines ersten Arbeitsganges wird die Rolle g zunächst mittels
einer Schraubenspindel g3 oder mittels irgendeiner anderen geeigneten Vorrichtung
so angedrückt, daß sie in die zu ihrer Achse zentrischen Lage gelangt und eine erste
Biegung am Scheitel des Krümmers herbeiführt. In diesem Augenblick, der in Fig.
6 -dargestellt ist, ist der Abstand zwischen dem --Grund der Nut der Rolle g und
dem Grund der Nuten der Rollen hl, h2 ebenso groß wie der Außendurchmesser des Rohres
a. Die Biegerollen hl und h2 besitzen Seitenwangen, die sich gemäß Fig. 6 gegen
die Seitenwangen oder Flansche der Formrolle g derart anlegen, daß sie die Schenkel
des Rohres a vollständig zwischen die Rollen einschließen.
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Statt die Rolle g zu verschieben, könnte man diese Rolle fest anbringen
und die Biegerollen hl und h2 derart verschiebbar lagern, daß sie im Laufe eines
ersten Arbeitsganges das Rohr in die in Fig. 6 gezeigte Stellung bringen.
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Wenn die Stellung nach Fig. 6 erreicht worden ist, läßt man, den Kolben
m eine Verschiebung der Biegerollen hl und h2 herbeiführen, die sich dabei symmetrisch
bewegen -und die beiden Rohrschenkel in den Grund der Nut der Führungsrolle g einlegen,
wobei die Biegung des Rohres mit einem inneren Radius herbeigeführt wird, der dem
Radius des Grundes der Nut der- Rolle g gleich ist.
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Wie ersichtlich, besitzen die Doppellenker j1, j2 Reihen von Löchern,
die die Stellung der Achsen n der Anlenkung an die Lenker k1, k2 zu ändern gestatten
und demzufolge die Kraft einstellen, die auf das Rohr beim Biegen ausgeübt wird.
Abschließend erhält man ein im gewünschten Winkel gebogenes Rohr, z. B. im Winkel
von 18o°, das eine Aus-
-#veitung im Bereich seines äußeren Erümmungsbogens
aufweist.
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Wie zuvor kann die Ausweitung b1 mit einer Öffnung versehen werden,
um einen Anschluß f1 gemäß Fig. S und auf diese Weise ein Rohr in Form eines umgekehrten
Y zu bilden.
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Statt einen Stempel bzw. eine Matrize e zu -verwenden, dessen bzw.
derenArbeitsfläche zylindrisch ist und die dem Querschnitt des Rohres a entspricht,
könnte man sich eines Stempels bzw. einer Matrize e1 bedienen, der bzw. . die einen
Vorsprung gemäß Fig. 9 aufweist, der das Mefall über die, ursprüngliche Wandung
des Rohres a hinaus derart verdrängt, daß eine Einsenkung g3 gebildet und der Werkstoff
stark nach der Seite der einseitigen Ausweitung b2 hingedrängt wird, die dann größer
ist als die Ausweitung b1 nach Fig. 3. Diese Formgebung mittels Stempel bzw. Matrize
kann in einem oder mehreren Arbeitsgängen, gegebenenfalls unter Erhitzung bestimmter
Teile des Rohres a -durchgeführt werden.
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Man bringt auf diese Weise eine gewisse. Menge zusätzlichen Werkstoffes
auf die Seite der einseitigen Ausweitung, um den in Fig. io ,gezeigten Anschlußstutzen
zu bilden, an den dann ein gerades Rohr angeschweißt werden soll, um ein Verbindungsstück
in T-Form zu erhalten.
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Überdies hat der Vorsprung g3 gemäß Fig. io den Vorteil, an der Innenseite
des. Anschlußstückes eine bessere Strömung des strömenden Mittels zu gewährleisten,
das z. B. vom Anschluß,stutzen herkommt, und dieses in die zwei Schenkel des Rohres
a aufzuteilen.
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Diese Ausführungsform ist z. B. bei der Herstellung eines Sammelrohres
anwendbar, das eine Reihe von Anschlußstutzen f', f1', f2 usw. aufweist,
die in der soeben beschriebenen Weise aufeinanderfolgend hergestellt werden. Bei
einem Sammler h3 von geeignetem Durchmesser erhält man gegenüber jedem der Anschluß,stutzen
f', fi, f2 usw. Vorsprünge g', g,, g2 usw. Im Falle, daß die beiden freien Enden
des in Fig. 9 gezeigten Rohres anschließend zusammengedrückt werden, z. B. in der
vorstehend beschriebenen Weise zwischen Greifbacken h', hi einer Maschine
zur elektrischen Widerstandserhitzung, mit der der behandelte Bereich des Rohres
erhitzt werden kann, wird beim Zusammendrücken in Richtung der Pfeile A der Fig.
12 die Ausweitung b2 zu einer größeren ein,-seifigen Ausweitung b3, die man dann
mit einer Öffnung versehen kann, um eine Rohrmündung f zu erhalten, die .den Anschluß
eines Rohres gestattet (Fig. i3).
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Es kann vorzuziehen sein, die Öffnung schon :an der Vorausweitung
b2 anzubringen, wie sie -gemäß Fig. 9 vor dem Zusammendrücken des Rohres erzielt
wurde. Zu diesem Zweck wird die Vorausweitung b2 gemäß Fig. 1q. aufgeschnitten.
Die Ausweitung kann einfach in einer vorzugsweise zur Rohrachse senkrechten Ebene
geschlitzt oder aufgespalten werden. Auf diese Weise erleichtert man die Bildung
der abschließenden Ausweitung beim Zusammendrücken. An Stelle eines einfachen Schlitzes
kann man auch eine vorläufige Rohrmündung i in der Ausweitung b2 bilden. Gewünschtenfalils
kann. man dann in die auf diese Weise geschaffene Öffnung einen Stempel oder Dorn
k gemäß Fig. i5 einführen, der eine -doppelte Aufgabe hat: Er soll einerseits bis
in die Nähe der Unterseite des Rohres eindringen, d. h. .bis in .die Nähe der Rohrwandung,
die auf dem Stempel e ruht, und soll dabei verhindern, daß die Wandung an dieser
Stelle an Dicke beim Zusammendrücken übermäßig zunimmt; andererseits -gestattet
der Dorn k eine genaue Kalibxierung der herzustellenden Rohrmündung, die sich gegebenenfalls
im Zusammenwirken mit Stempeln oder Matrizen, die siidh gegen das Halsstück der
Rohrmündung anlegen, oder mit einem Bund hl bildet, 'der an diesem Dorn vorgesehen
ist und einen Anschlag darstellt. Zufolge der Annäherung der Greifbacken h', hl'
aneinander (Fig. 15) wird die Bildung der vollständigen Rohrmündung l' durch Verschiebung
des weggedrängten Metalls längs des Dornes k gemäß Fig. 16 herbeigeführt.
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Es kann zweckmäßig -sein, außerdem und auf beliebige Weise den Bereich
des Rohres ,zu erhitzen, der sich an der Seite befindet, an der die einseitige Ausweitung
oder -die Rohrmündung hergestellt werden soll.
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Die Arbeitsgänge der Behandlung mit Stempel bzw. Matrize und der Zusammendrückung
können in mehreren Takten derart durchgeführt werden, daß man nach und nach eine
immer größere Ausweitung erhält. Zwischen jeder dieser Arbeitsstufen kann man erneut
den Bereich des Rohres erhitzen, in dem- die Ausweitung gebildet werden soll, und
zwar orzugsweise denjenigen Bereich, der die schore geformte Ausweitung bildet und/oder
den benachbarten Bereich.