DE9442C - Neuerungen im Ziehen und Schweifsen von Röhren oder runden Metallstäben - Google Patents

Description

1879.

Klasse 49.

JAMES ROBERTSON in GLASGOW (England). Neuerungen im Ziehen und Schweißen von Röhren oder runden Metallstäben.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 28. Mai 1879 ab.

Bei der Fabrikation von eisernen, messingnen, kupfernen oder anderen gezogenen Röhren, sowie beim Ziehen von Rundeisen oder Draht aus Metallen, wird ein grofser Kraftaufwand durch die Reibung des zu ziehenden Körpers, bei Röhren zwischen der inneren Fläche des Zieheisens und der äufseren Fläche des Domes, und bei Rundstäben und Drähten an der Innenseite des Zieheisens erheischt.

Dieser Kraftaufwand verursacht aufser den directen Kosten der Kraft auch die Nothwendigkeit, die Maschinen sehr stark zu construiren.

Ich habe nun gefunden, dafs diese Reibungswiderstände dadurch auf einen geringen Bruchtheil ihrer jetzigen Höhe reducirt werden können, dafs man z. B. beim Ziehen von Röhren dem Dorn, über welchen sie gezogen werden, eine ziemlich schnelle Drehung um seine Längsaxe ertheilt.

Weitere Versuche haben festgestellt, dafs eine ähnliche Erspamifs auch durch die Rotirung (ebenfalls um die, Längsaxe des zu ziehenden Körpers) der Zieheisen erzielt werden kann.

Ferner auch, dafs man bis zu einem gewissen Grade ähnliche Resultate erzielen kann dadurch, dafs man den zu ziehenden Körper rotiren läfst.

Bei der Fabrikation von gelötheten oder geschweifsten Röhren ist es ferner nöthig, den Metallstreifen, aus dem das Rohr gemacht werden soll, zuerst annähernd in Rohrform zu biegen.

Auch bei diesem Verfahren hat sich meine Erfindung bewährt. Der Dorn nämlich, um welchen der Streifen in die Rohrform gebogen werden soll, wird ebenfalls in Rotirung gesetzt.

Diejenigen Theile des Dornes oder der Zieheisen, die mit dem zu ziehenden Metallkörper (Rohr, Rundstab oder Draht), in Berührung kommen, werden aufserdem unter gewissen Verhältnissen zweckmäfsig durch Rollen, walzenförmige Körper und Scheiben ersetzt, deren Drehungsaxen parallel oder vorzugsweise schwach geneigt zu der Zugrichtung stehen.

Die Drehung um die Axe kann gleichzeitig mit einer im Sinne der Axe fortschreitenden Bewegung combinirt, also eine spiralförmige sein. Anwendung des rotirenden Dornes auf die erste Operation beim Ziehen von Röhren, welche im Aufbiegen des Blechstreifens in Röhrenform besteht. Die Fig. 1 bis 8 stellen die hierzu verwendete Maschine mit rotirendem Dorne dar.

Um das Einbiegen der flachen Streifen in warmem oder kaltem Zustande zur Herstellung von Metallröhren auszuführen, oder um direct aus Schienen geschweifste Eisen- oder Stahlröhren bei einmaliger Erhitzung herzustellen, bediene ich mich unter gewissen Verhältnissen (siehe Fig. 1 bis 8) eines Rollenpaares AA von gewöhnlicher Form, deren Axen horizontal in den gebräuchlichen Ständern gelagert sind, und eines horizontalen Rollenpaares A^SA^S, welche unmittelbar vor den Hauptwalzen A A angeordnet sind und das vervollständigende Einbiegen des flachen Streifens auszuführen haben. Die Ausfurchungen der Rollen A^s sind um weniges gröfser als die der Hauptwalzen.

Ich bediene mich auch eines später zu beschreibenden Mundstückes, welches die Eisenschiene einbiegt und dieselbe unmittelbar vor ihrem Eintritte unter die Walzen freiläfst, oder ich wende statt der Rollen A^s eine durchlaufende endlose Bank mit Formbacken oder Mundstücken an, oder gewöhnliche Einbiegfinger, welche leicht und schnell für jede innerhalb gewöhnlicher Grenzen liegende Gröfse des Rohres eingestellt werden können. Die Erfahrung hat gelehrt, dafs solche Anordnungen sich für die Ausführung der Operation des Auf- oder Zusammenbiegens, zumal bei leichten dünnwandigen Röhren, sehr gut eignen.

Eine die (Eisen- oder Stahl-) Schiene oder Streifen einbiegende event, auch schweifsende Maschine ist durch die Fig. 1 bis 8 dargestellt.

Der Dorn B, welcher von der dem Flammenofen D zugekehrten Seite aus durch die Räder J?J?¹ ... F'' in Umdrehung versetzt wird, hat die Form, welche in den Fig. 9 und 10 dargestellt und für den vorliegenden Zweck am geeignetsten ist. Die Construction der Ständer C² und C³ ist aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich.

Um die Schienen einzuklemmen und dieselben mit einer Geschwindigkeit zu bewegen, welche annähernd gleich der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen AA ist, hat man die Maschine mit einer kurzen, endlosen Schleppbank ver-

sehen, welche aus beweglichen Formbacken besteht, deren Länge gleich einer Seitenfläche der achteckigen Scheiben II, Fig. i, ist, um welche sie sich bewegen. Die eine Scheibe / sitzt auf der Welle, welche die Räder Fⁱ und F³, Fig. 2, trägt, so dafs kein besonderes Vorgelege zur Ingangsetzung der endlosen Bank nöthig wird.

Die Formbacken HHH sind U-förmig ausgehöhlt und durch Gelenkstücke mit einander verbunden. Die Axe der dem Ofen D nächstanliegenden Scheibe /ist um den vollen Durchmesser des Domes niedriger gelagert, als die andere, so dafs dadurch unterhalb des Domes ein allmälig ansteigender Kanal für die Zuführung der aus dem Ofen austretenden Schiene a hergestellt wird, wie aus Fig. ι ersichtlich.

Ein solcher U-förmig ausgeschnittener Formbacken H ist in vergröfsertem Mafsstabe in Fig. 5 dargestellt.

Die Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht und Fig. 7 einen Querschnitt davon.

Letzterer läfst den U-förmigen Ausschnitt, sowie die Umbiegung der Schiene α um den Dorn B am Ausgangspunkte der Bank am besten erkennen. Die eigentlichen Formbacken H₁ Fig. 8, befinden sich zwischen zwei parallel laufenden endlosen Kettengliederbändern, in welche dieselben mittelst Keilen eingesetzt und, je nach dem Durchmesser des herzustellenden Rohres, ausgewechselt werden können.

Die flache kalte, wenn nur zum Einbiegen, oder weifsglühende Schiene a, wenn zum Schweifsen, wird aus dem Ofen D herausgezogen, bei H³ auf den ersten Formbacken JET gelegt, welcher ungefähr um die doppelte Dicke der Schiene a unter dem Dorne B liegt, und durch die fortschreitende Bewegung des allmälig ansteigenden Kanales der Formbacken H halbkreisförmig um den Dorn gebogen, während letzterer sich in einer unveränderlich horizontalen Lage dreht und nach und nach der Schiene α die U-förmige Gestalt beibringt.

Die Eisen- oder Stahlschiene erhält auf ihrem Wege allmälig die Unförmige Gestalt, geht mit beträchtlicher Kraft durch die Rollen A^s und gelangt scMiefslich Unter die Hauptwalzen A A, welche dem Rohre die richtige Gestalt geben, oder dasselbe schweifsen, wenn die Schiene noch genügend warm ist. '

Die Pfeile geben die Richtungen der einzelnen bewegenden Theile an.

Wenn diese Maschine zum Einbiegen von Schienen benutzt wird, so kann man für diesen Zweck einen hohlen oder röhrenförmigen Dorn anwenden, welchem Wasser durch eine Röhre, die an einem Behälter angebracht und durch eine drehbare Abdichtung mit dem das Rad F\ Fig. ι und 2, tragenden Wellenende in Verbindung steht, eingeführt wird, um ihn, sowie den Wulst B¹ immer kalt zu erhalten. Diese Maschine wendet man in vorteilhafter Weise in Walzwerken an, wo Schienen oder Streifen gewalzt werden, indem dieselben noch in ihrem heifsen Zustande durch diese Maschine hindurchgeführt und in ungeschweifste Röhren aufgerollt werden können, wodurch eine bedeutende Ersparnifs an Brennmaterial gewonnen wird.

Mit Bezug auf die dem wirksamen Ende des Domes zweckmäfsig zu gebende Endform sind solche in den Fig. 9 bis 26 dargestellt.

Fig. 9 stellt eine Endansicht, Fig. 10 eine Seitenansicht eines gleichmäfsig cylindrischen, rotirenden Dornes B dar, dessen Form sich am besten zum Auftreiben von Röhren eignet, und in allen Beispielen die durch den Pfeil angedeutete Drehungsrichtung besitzt.

Das Rohr α wird geradlinig, wie angegeben, über den Dorn gezogen.

Die Fig. 11 und 12 zeigen ähnliche Ansichten eines rotirenden Dornes B mit einem über ihn gesteckten Rohr a.

Derselbe ist vorn mit einem Wulste B¹ versehen und eignet sich zur Herstellung von Messing- und Eisenröhren mit Anwendung von Walzen und Zieheisen.

Die theilweise im Schnitt gezeichnete End- und Seitenansicht eines weiteren Dornes stellen die Fig. 13 und 14 dar. In diesem Falle besitzt der rotirende Dorn B vorn einen Stift B² von viereckigem Querschnitt, über welchen der den Wulst bildende Ring B¹ gesteckt ist, dessen Form sich zum Schweifsen von Eisenröhren am besten anwenden läfst.

Ein anderer, besonders wichtiger, rotirender Dorn B mit aufgestecktem Wulste B¹, welcher sich ebenfalls zum Schweifsen eiserner Röhren eignet, ist durch die Fig. 15 und 16 dargestellt. Der Wulst B¹ ist mit einer Aussparung B³ versehen, welche mit Wasser theilweise gefüllt werden kann, indem man den Wulst vom Zapfen B² abzieht, Wasser in denselben bringt und wieder aufsteckt, ehe die weifsglühende Eisenschiene über demselben geschweifst wird. Man erkennt, dafs dies einen Vortheil für rotirende.' Wülste, sowie für rotirende Dorne gegenüber den feststehenden gewährt, da das Wasser durch die Centrifugalkraft während der Drehung so gegen die Wandung der Höhlung B³ geschleudert wird, dafs durch die dünne, durch die punktirten Linien B^, Fig. 16, angegebene, ringförmige Schicht Wasser der Wulst genügend abgekühlt und nicht viel wärmer, als das Wasser selbst wird. Ebenso bedient man sich röhrenförmiger, rotirender Dome, welche mit Wasser theilweise angefüllt werden.

Die Praxis hat gezeigt, dafs über solchen Wasserdornen geschweifste Röhren eine schönere Oberfläche erhalten. Der hohle Kopf geht leicht abzunehmen und kann jedesmal schnell mit etwas Wasser gefüllt werden.

Der aus den Fig. 17 und 18 ersichtliche Dorn B mit Wulstring B' hat in diesem Beispiele noch einen Konus B⁷ beigefügt, welcher lose auf dem runden Theile B⁶ des Zapfens B² aufgesteckt ist.

Der Durchmesser dieses Konus B⁷ ist um weniges kleiner, als der des Wulstringes B\

Bei der Drehung des Domes und Wulstringes wird der Konus nicht mitgenommen, da derselbe durch die Unebenheiten der inneren Wandung des Rohres, welches über ihn gezogen wird, festgehalten wird.

Die Anbringung dieses Konus hat den Zweck, die aus dem Flammenofen mitgeführten, an der Schiene haftenden Schlacken beim Schweifsen der Röhren abzustreifen, damit dieselben nie zwischen Wulstring und Innenfläche des Rohres kommen können.

Die Fig. 19 und 20 zeigen die Ansichten eines rotirenden Domes mit Wulst und Röhre a im Durchschnitt.

In diesem Beispiele hat der Wulst B¹ eine ovale Form. Wird demselben eine rasche Drehung beigebracht und ein.e Röhre langsam über ihn gezogen, so bildet dieser Wulst, trotz seiner ovalen Form, Röhren, welche innen vollkommen rund und glatt sind. Man wendet Wülste von dieser Form hauptsächlich für das Oeffnen oder Erweitern geprefster Röhren an.

Diese Art von Dornen, deren Wülste auf ihren Umfangen mit einer entsprechenden Anzahl Furchen oder Flächen versehen sind, reduciren bei ihrem Durchgange durch ein Rohr den Reibungswiderstand beträchtlich. Wo es beim Ziehen der Röhren darauf ankommt, den Reibungswiderstand für die längsfortschreitende Bewegung auf einen sehr niedrigen Grad zu reduciren, da läfst sich jeder an seinem Umfange durch Auskehlungen oder Flächen unterbrochene Dorn mehr oder weniger mit grofsem Vortheil anwenden.

Die zweckmäfsigste Form der gewöhnlich angewendeten Dorne ist die eines Sechsecks, Dreiecks und nicht viel von einem Kreise abweichenden Ovals.

Ein sechseckiger Dorn ist in den Fig. 21 und 22 dargestellt.

Die Durchschnittskante zweier nächst anliegenden Flächen liegt aufserhalb der Schnittfläche des Domes B, so dafs zwischen den Kanten zweier Flächen jedesmal noch ein Streifen der Dornrundung stehen bleibt.

Der Dorn ist an seinem Ende zugespitzt und arbeitet bei einer grofsen Umfangsgeschwindigkeit äufserst wirksam.

Aus den Fig. 23 und 24 sind die Ansichten eines rotirenden Domes B mit dreieckigem Kopfe bezw. Wulste B' und der Schnitt einer Röhre α ersichtlich.

Die Kanten des Dreiecks sind stark abgerundet, während die Seitenflächen es weniger sind.

Ein rotirender Dorn B mit konischem Wulst B' und ein über letzteren gestecktes Rohr α sind durch die Fig. 2 5 und 2 6 dargestellt. Diese Form eignet sich zum Aufbiegen und Schweifsen von konischen Röhren in langen Zieh- oder Prefsringen. Dieser Wulst kann einen ovalen, sechseckigen oder anders geformten Querschnitt haben, wie hier oben in Bezug auf die Fig. 9 bis 24 dargethan ist.

Es ist hier zu bemerken, dafs diese Varietäten von Dornen mit und ohne rotirende Endstücke nicht nur für die oben beschriebenen Zwecke des Aufbiegens, sondern auch für die später beschriebenen Zwecke des Sch weif sens und Ziehens gebraucht werden.

Eine weitere wichtige Anwendung des Principes ist die auf das Schweifsen der durch die vorhergehende Operation aufgebogenen Röhren. Dieses wird zweckmäfsig auf der in Fig. 27, 28, 29 dargestellten Maschine bewerkstelligt. Diese Maschine ist im allgemeinen dieselbe, welche jetzt schon zum Schweifsen von Röhren, z. B. bei der Fabrikation von sogenannten „laf- welded tubes", angewendet wird.

Die einzige Veränderung ist eben, dafs ich den Dorn B₁ welcher bisher stationair war, in schnelle Rotation versetze, wodurch ich erstens die Reibung, also den nöthigen Kraftaufwand, wie oben erwähnt, beträchtlich reducire; zweitens den Vortheil erhalte, dafs die Schweifsung langsam stattfinden kann und das Rohr nicht, wie gegenwärtig, mit grofser Geschwindigkeit durch die Walze gejagt werden mufs.

Fig. 27 ist eine Ansicht und

Fig. 28 eine Oberansicht eines in den Ständern C C gelagerten Rollenpaares A A von gewöhnlicher Form zum Schweifsen von Röhren aus Eisenschienen.

Der Dorn, welcher in der Nähe eines Flammenofens D angeordnet ist, erhält durch ein Räderwerk seine Umdrehung. Derselbe ist in diesem Falle von der in den Fig. 13 und 14 dargestellten Form.

Das Rohr a, Fig. 27, wird durch die Rollen A A aus dem Flammenofen D heraus über den Wulst B' des Domes B gezogen, welcher durch die Anordnung der Räder FF' F* F³F'F⁵ F⁶ und F¹ von den Rollen aus in Umdrehung versetzt wird.

Das letzte Paar Rädert ⁰F⁷ sind auswechselbar, um die Geschwindigkeit und arbeitende Kraft . für verschiedene Dorn- und Rohrdurchmesser verändern zu können. Das Getriebe F"¹ ist auf der Spindel Bⁱⁱ, welche die ihr mitgetheilte Drehung auf den Dorn B überträgt, aufgekeilt.

Das viereckige Ende des Domes pafst in. den entsprechend ausgehöhlten Ring B'² der Spindel B'' und wird durch einen Stift mit letzterer verbunden, so dafs zum Abnehmen des Domes und Rohres nur dieser Stift herausgetrieben zu werden braucht.

Die Ständer C C², in welchen die betreffenden Wellen der den Dorn B bewegenden Räder gelagert sind, besitzen eine Oeffnung, durch die das vollständig geschweifste und durch die Rollen A A gezogene Rohr sammt dem Dorn B, nachdem derselbe von der Treibspindel B'' gelöst, hinabfallen gelassen und in einen Trog gebracht wird, indem man die schwingenden Führungen G¹ G', welche das Rohr und den Dorn, während des Ziehens unter-

stützen, um . ihre Zapfen umschlägt. Dabei nimmt das Rohr β die in Fig. 27 eingezeichnete Lage an und kann nun durch die Oeffnung C hindurch über den Dorn heruntergezogen werden. Die Bewegungen der Walzen und der Treibräder erfolgen in den durch die Pfeile angegebenen Richtungen. Auf der Grundplatte L sind die Ständer CC und C² und der Trog befestigt. ' ^r

In manchen Fällen gebe ich ferner dem Ende der Dorne eine Form, wie in Fig. 30 bis 35 dargestellt, hauptsächlich, um die Reibung des rotirenden Domes noch weiter zu reduciren.

Im letzteren Falle, d. h. wenn unter einem schwachen Winkel gegen die Dornaxe gestellt, wie in Fig. 31 angedeutet, haben diese Dorne auch noch den Nebenvortheil, dem Rohr durch ihre Drehung eine Längsbewegung mitzutheilen; sie schieben dasselbe durch die Matrize in der einen Rotationsrichtung vorwärts und, wenn reversirt, rückwärts.

.Fig. 30 ist ein Endquerschnitt,
Fig. 31 eine Seitenansicht und
Fig. 33 eine Endansicht eines Domes B mit schwach geneigten Rollen.

In diesem Beispiele sind drei Rollen, wie aus dem durch die Axe der Rollen gemachten Schnitt, Fig. 30, und der Endansicht, Fig. 33, ersichtlich ist, zur Anwendung gekommen. Das rotirende Endstück zeigt ebenfalls in Fig. 30 drei der Länge nach angeordneten Stege, welche die beiden Enden B' vereinigen, ebenso sind die zur Aufnahme der Rollen AAA dienenden Vertiefungen daraus ersichtlich.

Die Fig. 32, 34 und 35 zeigen diese Form des Domes in einem langen, feststehenden Zieheisen angewendet.

Der Dorn B und das Gehäuse B' sind in einem kleineren Mafsstabe, als das in den Fig. 30, 31 und 33 dargestellte Endstück angegeben. Der Dorn B besitzt auf seiner ganzen Länge eine viereckige Nuth, ist in der hohlen, rotirenden Spindel F angeordnet und durch eine Riemscheibe F"¹ in Umdrehung versetzt.

Das Zieheisen O ist vor dem Ofen D so angeordnet, dafs ein in Fig. 32 angegebenes, ' bereits aufgebogenes und noch zu schweifsendes Rohr aus letzterem in ersteres hineingezogen werden kann. Das rotirende Endstück B' des rotirenden Domes B, Fig. 32, wirkt auf das zu schweifsende Rohr α ein.

Die Kanten der eingerollten Eisenschiene ά übergreifen einander, einerseits um den Durchmesser zu verringern und dadurch das Einschieben desselben in das Zieheisen, Fig. 35, wesentlich zu erleichtern, andererseits um gleichzeitig auf den gegebenen Durchmesser aufgetrieben und durch den walzenden Druck des rotirenden Domes geschweifst zu werden.

Einen ähnlichen Zweck haben die in den Fig. 36 bis 39 dargestellten Formen von langen, feststehenden Zieheisen. mit darin rotirenden konischen oder cyliridrischen Dornen B'. Alle diese Zieheisen können. entweder solide sein, weil das Rohr, nachdem es geschweifst, beim Abkühlen sich zusammenzieht und leicht herauszuziehen ist, oder sie können aus zwei Theilen bestehen, die durch beliebige mechanische Mittel aneinander gehalten werden und dann gleichzeitig leicht so eingerichtet werden können, dafs die Dicke des Rohrs um ein geringes vermehrt oder vermindert werden kann durch Entfernen oder Zusammendrücken der zwei Hälften.

Ein Dorn mit darüber gestecktem Rohre a und Zieheisen O ist in den Fig. 40 und 41 dargestellt.

Um den Durchgang des Rohres durch das Zieheisen zu erleichtern, ist dessen Oeffnung ausgerundet. Der gröfste Durchmesser des Wulstringes B und der kleinste der Oeffnung im Zieheisen O befinden sich in der gleichen verticalen Ebene beim Ziehen oder Schweifsen der Röhren. Die einzelnen Theile bewegen sich in den durch die Pfeile angedeuteten Richtungen.

Eine vollkommen gleiche Anordnung, wie die soeben beschriebene, ist durch die Fig. 42 und 43 dargestellt. Der einzige Unterschied besteht darin, dafs im vorigen Falle das Zieheisen feststehend, in diesem rotirend, und zwar in entgegengesetzter Richtung zu der des Domes B angeordnet ist. Das Zieheisen P und der Wulstring B¹ befinden sich unmittelbar übereinander.

Das rotirende Gehäuse kann ebenfalls aus zwei oder mehr Theilen bestehen, die durch einfache Vorrichtungen näher aneinander gebracht oder mehr von einander entfernt werden können, wodurch die Dicke der Röhren sehr fein und genau regulirt werden kann.

Obgleich ich bis jetzt nur rotirende Dorne und Zieheisen¹, welche in horizontaler Lage auf den zu bearbeitenden Gegenstand einwirken, beschrieben habe, so darf ich doch nicht vergessen zu bemerken, dafs dieselben sich in verticaler oder geneigter Richtung hauptsächlich zum Ziehen und Walzen von kurzen Röhren und Stäben in vielen Fällen vortheilhaft anwenden lassen.

Um dünnen Röhren eine rotirende und Längsbewegung zu geben, hat sich der durch die Fig. 44, 45, 46 dargestellte Mechanismus gut bewährt.

Die Fig. 44, 45 und 46 stellen ein Paar mit Schnüren umwickelte, schwach schief gegeneinander gestellte Walzen dar.

Diese Schnüre werden in der in der Zeichnung gezeigten Weise fest auf die Walzen gewickelt. Die so überzogenen Walzen eignen sich dann besonders bei dünnwandigen polirten Röhren und dünnen Stäben zur spiralförmigen Vorwärtsbewegung, ohne dadurch dem Glanz

Claims (1)

1. und der Beschaffenheit ihrer Oberflächen Eintrag zu thun. Zu diesem Zweck eignen sich ebenfalls Kautschukschnüre.

   Im übrigen bleibt die Wirkungsweise dieser modificirten Walzen die gleiche, wie die in den Fig. 47 und 48 dargestellten einfachen Walzen, d. h. sie ist so, als ob sich Dorn B' und Zieheisen O in entgegengesetzter Richtung zu einander drehen würden.

   Pat ε ν τ-Anspruch:

   Beim Ziehen, Einbiegen und Schweifsen von glatten Röhren, sowie beim Ziehen von Metallkörpern runden Querschnitts überhaupt, die Reduction der Reibung dadurch, dafs entweder dem Zieheisen oder dem Dorne, oder dem zu ziehenden Gegenstande, oder mehr als einem von diesen dreien gleichzeitig eine Drehung um ihre Axe ertheilt wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.