DE970534C - Verfahren zur Herstellung einer ungewellten Kruemmung an einem geraden Rohr - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 25. SEPTEMBER 1958

H 485 Ib149h

Andre Huet_r Paris

ist als Erfinder genannt worden

Andre Huet, Paris

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer ungewellten Krümmung an einem geraden Rohr, insbesondere einer Krümmung mit kleinem Krümmungsradius und großem Krümmungsbogen bis i8o° und mehr.

Beim Biegen eines Rohres aus Stahl ist es bekannt, das Rohr in eine drehbare Biegerolle einzuführen, die eine Biegenut besitzt, deren halbkreisförmiger Querschnitt den gleichen Radius wie das Rohr besitzt. Bei diesem bekannten Verfahren wird das Rohr, das durch eine Stützrolle in die Biegenut eingedrückt wird, beim Drehen der Biegerolle um diese herumgezogen.

Es ist beim Biegen von Rohren ferner an sich bekannt, den den inneren Krümmungsbogen abgebenden Rohrbereich stärker zu erhitzen als den den äußeren Krümmungsbogen abgebenden Rohrbereich, z. B. bei mit einem schwenkbaren Biegesektor arbeitenden Verfahren.

Beim Biegen eines Rohres in kaltem Zustand mittels einer Biegerolle ist es an sich bekannt, dem Querschnitt der Biegenut eine Form zu geben, die etwas von dem halbkreisförmigen Querschnitt des zu biegenden Rohres abweicht. In einem bekannten Falle ist eine ganz geringfügig verstärkte Aushöhlung am Grund der Biegerolle vorgesehen, um

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das Rohr leichter in die Biegenut einführen zu können. Infolge seiner Elastizität nimmt das Rohr dabei jedoch beim Verlassen der Biegenut, auch wenn es sich vorher elastisch in deren Grund eingelegt hat, im Endzustand wieder genauen Kreisquerschnitt an; ein bleibendes Einfließen von Metall in die Aushöhlung der Biegenut findet nicht statt, weil das Rohr bei diesem bekannten Verfahren nicht erhitzt wird. In einem anderen Fall kann ίο die Nut der Biegerolle an den Seitenschenkeln gegenüber dem Rohr mit etwas Spielraum ausgebildet sein, damit Rohre mit etwas unterschiedlichem Durchmesser ohne Auswechseln der Biegerolle in ein und derselben Biegenut gebogen werden können. An Stelle einer Stützrolle mit halbkreisförmigem Querschnitt dient bei diesem Verfahren ein feststehender Stützblock zur Abstützung, dessen Biegenut über den Radius des äußeren Rohrquerschnittes hinaus ausgehöhlt ist, um dem Rohr unmittelbar vor der Einführung in die Biegenut der Biegerolle am äußeren Krümmungsbogen einen halbelliptischen Querschnitt zu geben, der durch die beim Biegen am äußeren Krümmungsbogen erfolgende Abflachung wieder in kreisförmigen Querschnitt zurückverwandelt wird. Ebenso wird bei diesem bekannten Verfahren bestimmungsgemäß auch am inneren Krümmungsbogen beim Biegen ein halbkreisförmiger Querschnitt praktisch aufrechterhalten oder durch die Elastizität des Rohres wiederhergestellt und findet eine Verdickung der Wandstärke am inneren Krümmungsbogen nicht statt. Gegenüber diesen bekannten Verfahren bezweckt die Erfindung, beim Biegen eines Rohres mittels einer sich drehenden Biegerolle, insbesondere für den Fall, daß eine Krümmung mit einem Krümmungsbogen bis i8o° oder mehr hergestellt wird, mit Sicherheit zu gewährleisten, daß der Biegevorgang auch dann ohne Faltenbildung vor sich geht, wenn eine Sandfüllung oder ein Dorn im Innern des Rohres nicht verwendet wird. Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der den inneren Krümmungsbogen abgebende Rohrbereich beträchtlich stärker erhitzt wird als der den äußeren Krümmungsbogen abgebende Rohrbereich und daß das Rohr in eine an sich bekannte Biegerolle eingeführt wird, deren Nut senkrecht zur Biegerollenachse stärker ausgehöhlt ist, als dem in sie eingeführten halben Rohrumfang entspricht, und mittels einer drehbaren Stützrolle bekannter Art derart gegen die Seitenwandungen der Nut der Biegerolle angedrückt wird, daß das Rohr bei Beginn des Biegens den Nutgrund nicht berührt.

Auf diese Weise fließt das erhitzte Metall unter dem Einfluß der von der Biegerolle ausgeübten Zugwirkung in den Grund der Biegenut herab, so daß der Rohrquerschnitt im gebogenen Bereich beim Biegevorgang auch im Innern nicht verringert wird, während die an die Schenkel der Biegenut anliegenden seitlichen Rohrteile im gebogenen Bereich eine geringe und allmähliche Zunahme ihrer Wandstärke vom äußersten Krümmungsbogen bis zum innersten Krümmungsbogen erfahren, ohne daß die Wandstärke an irgendeiner Stelle der Rohrwandung merklich geringer wird als bei dem geraden Rohr.

Insgesamt erhält man also durch die Kombination der für sich in anderem Zusammenhang bekannten Maßnahmen durch das Verfahren nach der Erfindung, einen Durchtrittsquerschnitt im Innern des Rohres im gebogenen Bereich, der demjenigen des geraden Rohres mindestens gleich ist, und eine äußere Gesamtoberfläche des Krümmers, die größer ist als die Oberfläche eines Krümmers, der die gleichen Abmessungen wie das ursprüngliche gerade Rohr besitzt, ohne daß eine Schwächung der Wandstärke am äußeren Krümmungsbogen eintritt. Aus diesen Eigenschaften des Krümmers ergeben sich Vorteile bei seiner Verwendung für Wärmeaustauschzwecke, nämlich für den Wärmeaustausch zwischen den dann im Krümmerinnern und an der Außenseite des Krümmers strömenden Medien. Die Gesamtheit dieser Vorteile ergibt sich bei den bekannten Verfahren nicht oder nur zum Teil und in unzureichendem Maße.

Man kann bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die Erhitzung des zu biegenden Rohres unmittelbar vor seiner Einführung in die Biegerolle vornehmen, z. B. mittels einer Reihe von Azethylenbrennern, die das Rohr örtlich, und zwar am inneren Krümmungsbogen, stärker erhitzen, bevor es in die Biegerolle eintritt.

Statt dessen kann man das zu behandelnde gerade Rohr vor Einführung in die Biegerolle über einen gewissen Teil seiner Länge erhitzen, und zwar am inneren Krümmungsbogen über die diesem entsprechende Länge bis zur Fließgrenze. Wird diese Erhitzung in ähnlichem Ausmaß auch am äußeren Bogen vorgenommen, so wird der den äußeren Bogen abgebende Rohrbereich während seines Durchganges durch die Biegerolle einer Abkühlung unterzogen, die stetig fortlaufend während des Biegevorganges erfolgt.

In der Zeichnung ist die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung mittels einer mit Biegerolle arbeitenden Biegevorrichtung beispielsweise erläutert, und zwar zeigt

Abb. ι die Biegevorrichtung bekannter Art zur Durchführung des Verfahrens in Ansicht,

Abb. 2 einen Schnitt durch die Biegerolle,

Abb. 3 eine der Abb. 1 ähnliche Ansicht zur Darstellung' der vorgenannten Abkühlungszone und

Abb. 4 einen Schnitt durch das fertig gebogene Rohr.

Wie aus Abb. 1 ersichtlich, wird das zu biegende gerade Rohr; in eine Biegevorrichtung bekannter Art eingebracht, die im wesentlichen aus einer Biegerolle k besteht, deren Radius demjenigen der Mittelachse des herzustellenden Krümmers entspricht. Das Rohr j wird in die Nut der Biegerolle k eingedrückt, und zwar mittels zweier Stützrollen I₁,I₂, auf die ein Druck in Richtung des Pfeiles F ausgeübt wird. Die Nut der Biegerolle k ist bei η stärker ausgehöhlt, als dem in sie eingeführten halben Rohrumfang entspricht, wie aus Abb. 2 ersichtlich ist. Es tritt daher beim Biegen

des Rohres bis zum Ende des Biegevorganges ein Fließen des erhitzten Metalls in den bei η unter dem Rohr / ersichtlichen Hohlraum hinein ein. Die seitlichen Schenkel oder Backen m¹, m² der Biegerolle k sind genügend weit über das eingeführte Rohr / hinaus derart verlängert, daß sie den oberen Teil bzw. äußeren Krümmungsbogen des Rohres zwischen sich vollkommen aufnehmen und auch noch die Stützrolle I₁ zwischen diese Backen

ίο in der aus Abb. 2 ersichtlichen Weise eindringt und das Rohr während des Biegens zwischen diesen Backen wie zwischen Matrizenhälften festhält.

Die Stützrolle I₂, die der Stützrolle I₁ entgegen der Vorschubrichtung des Rohres vorangeht, kann einen größeren äußeren Durchmesser als die Stützrolle I₁ besitzen. Sie kann ihrerseits an ihrer Nutseite Schenkel oder Backen haben, die das Rohr über die Hälfte seines Umfanges oder mehr zwischen sich aufnehmen.

Die Vorrichtung zum Erhitzen des Rohres kann aus einem Brennerrohr 0 bestehen, dessen Flamme auf die mit A bezeichnete schraffierte Stelle einer Rohrzone gerichtet ist, die beim Biegen den inneren Krümmungsbogen abgibt und an dem noch geraden Rohr unmittelbar vor derjenigen Stelle liegt, an der eine Krümmung auf der Biegerolle k beginnt.

Das Biegen des Rohres wird in bekannter Weise mittels eines Greiferarmes k_t herbeigeführt, der das Rohr ;' an seinem in der Vorschubrichtung vorderen Ende umfaßt und mit der Biegerolle k verbunden ist, so daß bei deren Drehung in der Richtung des Pfeiles E der Greiferarm schließlich in die bei k₂ strichpunktiert dargestellte Lage gelangt und hierdurch den in Abb. 1 gestrichelt dargestellten Krümmerteil herstellt.

Das ausgehend von der Zone A erhitzte Rohr wird, insbesondere an seinem äußeren Krümmungsbogen, dadurch abgekühlt, daß es sich von der Brennerflamme entfernt und mit der Biegerolle k und der Stützrolle I₁ in Berührung kommt; es können auch noch besondere Kühlmittel vorgesehen sein.

Das Biegeverfahren kann stetig fortlaufend durchgeführt werden, di. h. das Ausmaß der Erhitzung und die Drehgeschwindigkeit der Biegerolle k werden nach Maßgabe des Durchmessers und der Wandstärke des Rohres / so berechnet, daß der unmittelbar vor der Eintrittsstelle des Rohres in die Rolle k gelegene Teil A ständig die gewünschte Temperatur erhält, bevor die Biegung dieses Rohrteiles beginnt.

Bei dem Biegevorgang entsteht, wie Abb. 4 für den endgültigen Krümmer zeigt, keine Abflachung des Rohres am äußeren Krümmungsbogen und wird sein innerer Durchtrittsquerschnitt für ein strömendes Mittel nicht verringert. Es tritt dabei auch keine merkliche Herabsetzung der Wandstärke am äußeren Krümmungsbogen ein, ,während die Wandstärke am inneren Krümmungsbogen durch das Einfließen des Metalls in die verstärkte Aushöhlung der Biegenut und den Stauchvorgang beim Biegen erhöht wird. Die Erwärmung des den inneren Bereich der Krümmung abgebenden Rohrteiles kann auf diesem ganzen Bereich des geraden Rohres vor seinem Durchgang durch die Biegevorrichtung auch gleichzeitig erfolgen. Die Erwärmung wird dann zweckmäßig, z. B. mittels Azetylenbrennern, bewirkt, die den zu biegenden Rohrteil in begrenztem Ausmaß, aber sehr schnell erwärmen. Er wird darauf in die Biegevorrichtung eingeführt und gebogen, bevor die zugeführte Wärme Zeit hat, sich über die ganze Umfläche des Rohres zu verbreiten.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung wird nach vorhergegangener Erwärmung des ganzen zu biegenden Rohrteiles des geraden Rohres die Temperatur in der Zone H, die in der Abb. 3 strichpunktiert schraffiert dargestellt ist, durch Kühlung verringert. Die Zone H entspricht dem herzustellenden äußeren Krümmungsbogen. Infolge dieser Temperaturverringerung ist es möglich, eine Krümmung mit sehr kleinem Krümmungsradius herbeizuführen.

Diese Abkühlung kann man z. B. mittels Kühlwasser erhalten, das während des Biegevorganges auf die Zone H aufgesprüht wird, gegebenenfalls auch durch eine ständige Besprühung mit Wasser an dien Stellen G und G', die nach Abb. 3 am Ausgang der Rollen / oder zwischen den Stützrollen I, oder nach Abb. 1 auch zwischen den Stützrollen I₁ und I₂ liegen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer ungewellten Krümmung an einem geraden Rohr, insbesondere einer Krümmung mit kleinem Krümmungsradius und großem Krümmungsbogen bis i8o° und mehr, wobei das gerade Rohr ohne Sandfüllung über eine sich drehende Biegerolle gezogen und in deren Nut gebogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der den inneren Krümmungsbogen abgebende Rohrbereich beträchtlich stärker erhitzt wird als der den äußeren Krümmungsbogen abgebende Rohrbereich und daß das Rohr in eine an sich bekannte Biegerolle eingeführt wird, deren Nut no senkrecht zur Biegerollenachse stärker ausgehöhlt ist, als dem in sie eingeführten halben Rohrumfang entspricht, und mittels einer drehbaren Stützrolle bekannter Art derart gegen die Seitenwandungen der Nut der Biegerolle angedrückt wird, daß das Rohr bei Beginn des Biegens den Nutgrund nicht berührt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der für die innere Krümmung bestimmte Teil des geraden Rohres unmittelbar vor seinem Eintritt in die Biegevorrichtung während des Einlaufes in fortlaufendem Arbeitsgang auf einer vorbestimmten, der inneren Krümmungslänge entsprechenden Länge bis zur Fließgrenze erwärmt wird.

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kennzeichnet, daß das Rohr im Bereich der inneren Krümmung vor dem Eintritt in die Biegevorrichtung auf der ganzen für die Krümmung bestimmten Länge erwärmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr über seine ganze, der Krümmung entsprechenden Ausdehnung vorher erwärmt wird und dann der Teil, welcher der äußeren Krümmung entspricht, einer Abkühlung während des Durchganges des Rohres durch die Vorrichtung unterworfen wird, wobei diese Abkühlung stetig fortlaufend erfolgen kann, während das Biegen stetig fortlaufend erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 455 607, 429 584, 426372;

österreichische Patentschrift Nr. 120 826;

französische Patentschriften Nr.901 315, 834915, 729876, 534 9⁸5. 346 37L 345 125;

USA.-Patentschriften Nr. 2 433 055, 2 357 006, 2171907, 2168123, 1450317, ι 155042, 1060461, ι 052 069, 953 253.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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