EP0995512B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abdichten eines Hohlprofils od.dgl. Werkstückes auf dem Wege des Innenhochdruck-Umformens - Google Patents
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- EP0995512B1 EP0995512B1 EP99810889A EP99810889A EP0995512B1 EP 0995512 B1 EP0995512 B1 EP 0995512B1 EP 99810889 A EP99810889 A EP 99810889A EP 99810889 A EP99810889 A EP 99810889A EP 0995512 B1 EP0995512 B1 EP 0995512B1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
- B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
- B21D26/033—Deforming tubular bodies
- B21D26/045—Closing or sealing means
Definitions
- the invention relates to a method and an apparatus for forming a hollow profile or the like.
- Workpiece by means of an internal high pressure generated by a flowable active medium in the sealed profile space of the hollow profile, whereby at least one sealing element from the active medium a receiving space of a stamp-like tool part is guided radially outwards.
- US 3,625,040 (closest prior art) describes an apparatus and a method for forming tubular blanks with high pressure, with end Plug into the blank, widening its diameter, be driven in.
- Sealants can be attached to the plugs Form of a sealing ring made of elastomeric material his.
- the pressure generating fluid presses both the sealing ring on the inner wall of the blank to be deformed as well as the Blank for deformation on the forming die.
- the pressure in the feed lines for the seals is the same, like the pressure inside the blank.
- DE 35 32 499 C1 describes a device for hydraulic Widening a pipe section by means of a Tube insertable cone-like cylindrical probe that by means of at least two spaced apart Sealing rings with the pipe section to be expanded Annulus forms, which is filled with pressure medium for expansion becomes; the two sealing rings are each in an annular shape Receiving groove U-shaped cross section arranged in the probe and have in the initial state when inserting the Probe into the tube at most the outside diameter of the Corresponding outer diameter. Before the expansion process begins they are used to seal the annular gap radial pressure between the probe and the pipe, the grooves through a to the pressure medium supply connected connecting line supplied becomes.
- the pressure medium supply to the annulus occurs exclusively over at least one of the grooves and will controlled by a sealing ring serving as a valve body, the opening between the receiving groove and the annular space closes until it expands by elastic has achieved its sealing effect. That groove is ) in its border adjacent to the annular space with at least one bevelled incision. If the pressure in the Annulus between the two seals increases, begins the pipe wall widen in this area.
- the profile space covering tool part added and the sealing element to one between the hollow profile and the one attached to it stamp-like tool part created. It can the active medium from the space for the sealing element in the Profile space can be initiated.
- an insert between serves here Pressure line mouth and sealing element as an additional Wear protection. This deposit must consist of one wear-resistant material and can be loose or with the Sealing element to be firmly connected.
- the sealing element can axially and / or radially biased.
- stamp-like tool part radial shoulder surface as a stop for a front edge of the designed as a single or multi-chamber profile has and on the circumference of an insertable in the profile space Stamp paragraph at least one annular groove for the sealing element is provided, which is to the longitudinal axis of the stamp towards at least one feed space for the active medium spanned and can be lifted off from the feed space by this; the stamp heel that can be inserted into the profile space is to the radially protruding shoulder surface added, which with a joint between the abutting front edge of the hollow profile limited to which this was designed as a sealing ring Allows the sealing element to be applied through the active medium.
- the Ring or sealing groove another groove as a feed space for the active medium by at least one in the stamp add running channel to a source for the active medium is; if necessary, the further groove is an inner groove molded into the deepest of the ring or sealing groove and the latter is assigned radially.
- the annular groove is as Shoulder groove shaped with an undercut Cross-sectional part and one as an open contact surface for the Sealing element trained section, above all then when the stamp paragraph is a separate part of the approach Stamp is.
- the annular sealing element is therefore on a Paragraph or neck of the stamp in the ring groove that also extend axially parallel over that shoulder surface can.
- the active medium flows into the Inner groove under the sealing element and expands it, until it lies down in front of that joint. Now flows in one configuration the active medium over the inner edge of the ring or Sealing groove - or through holes - in the workpiece on.
- the holes can be arranged or the inner edge can be shaped so that the active medium only in the Workpiece or profile space flows when the sealing element the joint lies at these critical points.
- sealing ring a band-like inner section with about this in Rib shaped center of cross section.
- Rib shaped center of cross section By this stipulation a cross section is created which corresponds to that of a hat.
- the central rib of this sealing ring is in Installation position on the one hand from a section of the stamp approach and on the other hand from an annular rib of the head part flanked.
- the elastic seal adapts during calibration the changing shape of the hollow profile during the forming or the workpiece. Will the pressure in the workpiece again dismantled, the seal returns to its original position; The stamp and seal can be smoothly removed from the Workpiece are extended.
- the end edge 14 of the hollow profile 10 has to strike the stamp 16 in a sealed manner.
- the stamp 16 is provided with a radial shoulder surface 18 of an outer diameter d, to which a cylindrical stamp shoulder 20 of a smaller diameter d 1 is connected.
- the height of the circumferential surface 22 of the cylindrical stamp shoulder 20 parallel to the longitudinal axis A of the stamp 16 is denoted by h in FIG. 1.
- annular groove 24 in the peripheral surface 22 thereof molded to accommodate a sealing ring 26.
- the annular groove 24 molded and the cross section of the Annular groove 24 of width b stepped inner groove 25 on both sides smaller width e. From this go - in the illustrated Embodiment six - radial channels 28, the other at 29 in a central recess 30 of the stamp 16 mouth.
- the cross section of this cylindrical in itself Recess 30 tapers near the inner die or Stamp face 17 in an area 32 conically an axial or outflow channel 34.
- an axial channel 34 usable pressure valve which in the embodiment of FIG. 3rd is indicated at 38. This is set so that it opens at the pressure under which the sealing ring 26 of the sealing edge abuts, and so the inlet of a larger volume flow or the lower loss inlet of the Active medium in the profile space 12 allows.
- the Sealing ring 26 made of elastic material 26 which is changing Shape of the hollow profile 10. In this the Relieved of pressure, the sealing ring 26 goes into its initial position back into the annular groove 24 so that the sealing ring 26 with the stamp 16 again smoothly out of the profile space 12 can be extended.
- a sealing ring 40 is inserted, which has a band-like inner section 41, from the cross-sectional center of which a rib 44 chamfered at its edges 42 is formed; a narrow edge area of the inner portion 41 of the sealing ring 40 is inserted on the one hand into the undercut part of the shoulder groove 24 a and on the other hand overlapped by an axial annular rib 46 of the head part 19.
- the installation or addition of the schematically illustrated throttle valve 38 ensures that when pressure builds up in profile 10, pressure is first generated at sealing ring 40 before the internal pressure in profile 10 is built up; the response of the seal is guaranteed.
- Fig. 5 also shows a two-part stamp 16 b from a head part 19 b and a separate cylindrical stamp extension 20 b , which is inserted into an insert space 48 of the head part 19 b .
- the annular groove 24 of rectangular cross section receives the correspondingly designed sealing ring 26, which is partially covered by the side surface 49 of an annular edge 50 surrounding the insert space 48; the latter offers that shoulder surface 18.
- the shape of the stamp 16 c corresponds approximately to that of the stamp 16 of FIG. 2, although the sealing ring 26 c rests on the peripheral surface 22, which is formed by an annular groove 24 c formed in the shoulder surface 18 parallel to the axis via the shoulder surface 18 is extended.
- the sealing ring 26 c at the other end has a shoulder indentation 52 arranged on its outer edge, into which an edge rib 54 of a stamp cover 56 engages. The latter is screwed at 58 to the cylindrical stamp approach 20 c .
- a punch 16 d is presented with an axially continuous filling line 60 for the hollow profile 10 and a separate eccentric pressure line 62 which connects to the inner groove 25 with a radial section 64; this pressure line 62/64 is used to control the sealing ring 40 a .
- an impact or wear insert made of metal or the like. Wear-resistant material is designated, which is provided in front of the mouth of a radial section 64 on the inner groove 25.
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Description
- es erfolgt ein berührungsloses Einfahren, also verschleißarmes Abdichten;
- Toleranzen des Hohlprofils oder Werkstücks werden durch die Dichtung kompensiert;
- es wird keine zusätzliche Dichtkraft erforderlich;
- es erfolgt ein Ausgleich ungleichmäßiger Ausdehnung des Hohlprofils während des Kalibriervorgangs durch die Dichtung;
- ein Nachschieben mit Stempel ist ohne zusätzlichen Verschleiß der Dichtung möglich.
- Fig. 1, 7:
- jeweils einen Längsschnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- Fig. 2:
- einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 in zu dieser geänderter Betriebsstellung;
- Fig. 3, 5, 6:
- Ausschnitte zu jeweils einer anderen Vorrichtung;
- Fig. 4:
- einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3.
Claims (15)
- Verfahren zum Umformen eines Hohlprofils (10) mittels eines durch ein strömbares Wirkmedium erzeugten Innenhochdrucks im abgedichteten Profilraum des Hohlprofils, wobei wenigstens ein Dichtungselement (26) durch das Wirkmedium aus einem es aufnehmenden Raum (24) eines stempelartigen Werkzeugteils (16) radial nach außen geführt wird, dass an das als Ein- oder Mehrkammerprofil ausgebildete Hohlprofil (10) stirnseitig das den Profilraum (12) überdeckende Werkzeugteil (16, 16a bis 16d) angefügt und das Dichtungselement (26, 26c, 40, 40a) an eine zwischen dem Hohlprofil (10) sowie dem an dieses angeschlagenen stempelartigen Werkzeugteil (16, 16a, 16b, 16c, 16d) bestehende Fuge (36) angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem das Dichtungselement (26) aufnehmenden Raum (24) und den Profilraum (12) im Strömungs- oder Fließweg des Wirkmediums angeordnetes Druckventil bei dem Druck, unter dem das Dichtungselement dichtend anliegt, geöffnet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkmedium aus dem Raum (24) für das Dichtungselement (26, 26c, 40) in den Profilraum (12) eingeleitet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkmedium zum einen in den Profilraum (12) sowie zum anderen in den Raum (24) für das Dichtungselement (40a) getrennt eingeleitet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (26, 26c, 40) beidseits eingespannt sowie axial und/oder radial vorgespannt wird.
- Vorrichtung zum Umformen eines Hohlprofils (10) mittels eines durch ein strömbares Wirkmedium erzeugten Innenhochdrucks im abgedichteten Profilraum (12) des Hohlprofils (10), wobei wenigstens ein Dichtungselement (26) durch das Wirkmedium aus einem es aufnehmenden Raum (24) eines stempelartigen Werkzeugteils (16) radial nach außen geführt wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voraufgehenden Patentansprüche, wobei das stempelartige Werkzeugteil (16, 16a bis 16d) eine radiale Schulterfläche (18) als Anschlag für eine Stirnkante (14) des als Ein- oder Mehrkammerprofil ausgebildeten Hohlprofils (10) aufweist sowie am Umfang (22) eines in den Profilraum (12) einführbaren Stempelabsatzes (20, 20a, 20b, 20c) wenigstens eine Ringnut (24, 24a, 24c) für das Dichtungselement (26, 26c, 40, 40a) vorgesehen ist, das zur Stempellängsachse (A) hin zumindest einen Zuführraum (25) für das Wirkmedium überspannt sowie durch dieses vom Zuführraum abhebbar ist, wobei gegebenenfalls der in den Profilraum (12) einführbare Stempelabsatz an die ihn radial überragende Schulterfläche (18) angefügt ist, welche mit der anschlagenden Stirnkante (14) des Hohlprofils (10) eine Fuge (36) begrenzt, an welche das als Dichtungsring gestaltete Dichtungselement durch das Wirkmedium anlegbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg des Wirkmediums zwischen dem das Dichtungselement aufnehmenden Zuführraum sowie dem Profilraum ein Druckventil liegt, das bei dem Druck geöffnet wird, unter welchem das Dichtungselement seine Dichtfunktion erfüllt.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an die Ring- oder Dichtungsnut (24, 24a, 24c) eine weitere Nut (25) als Zuführraum für das Wirkmedium anschließt, die durch zumindest einen im Stempel (16) verlaufenden Kanal (28; 62, 64) an eine Quelle für das Wirkmedium anschließbar ausgebildet ist, wobei gegebenenfalls die weitere Nut als Innennut in das Tiefste (27) der Ring- oder Dichtungsnut eingeformt und letzterer radial zugeordnet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in die Innennut (25) wenigstens ein gesonderter Kanal (62, 64) als Druckleitung für das Wirkmedium mündet, der gegebenenfalls aus einem radialen und einem achsparallelen Abschnitt besteht.
- Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Mündung der Druckleitung (62, 64) und dem Dichtungselement (40a) eine Einlage (66) aus verschleißfestem Werkstoff angeordnet ist, wobei gegebenenfalls die Einlage (66) mit dem Dichtungselement (40a) fest verbunden ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innennut (25) mit einer zentrischen Ausnehmung (30) des Stempels (16) durch etwa radiale Kanäle (28) verbunden ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrische Ausnehmung (30) zum Profilraum (12) hin in einen an der Stempelinnenfläche (17) mündenden Ausflusskanal (34) übergeht, der mit dem Druckventil versehen ist und/oder zu dem hin sich die zentrische Ausnehmung (30) verjüngt.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelabsatz (20a, 20b) als gesondertes Teil an einen die radiale Schulterfläche (18) bildenden Kopfteil (19, 19a) des Stempels (16a, 16b) angefügt ist, und/oder, dass die Ringnut (24, 24c) in achsparalleler Richtung teilweise in die Schulterfläche (18) einragt.
- Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der gesonderte Stempelabsatz (20b) in einen Einsatzraum (48) des Kopfteils (19b) eingesetzt ist und das in der Ringnut (24) des Stempelansatzes (20b) vorgesehene Dichtungselement (26) in den Einsatzraum an dessen Seitenfläche (49) eingreift.
- Vorrichtung nach einem Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (26c) an seiner der Schulterfläche (18) fernen Kante von einer Randrippe (54) eines Stempeldeckels (56) übergriffen ist, der an die Stirnfläche (17) des Stempelansatzes (20c) angefügt ist, und/oder, dass die Ringnut als Schulternut (24a) einen hinterschnittenen Querschnittsabschnitt sowie einem an den Kopfteil (19) des Stempels (16a) anschließenden Schulterabschnitt umfasst.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, gekennzeichnet durch einen Dichtungsring (40, 40a) aus einem bandartigen Innenabschnitt (41, 41a) und gegebenenfalls aus diesem etwa in Querschnittsmitte herausgeformter Rippe (44).
- Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mittige Rippe (44) des Dichtungsringes (40) in Einbaustellung einerseits von einem Abschnitt des Stempelansatzes (20a) und anderseits von einer Ringrippe (44) des Kopfteils (19) flankiert ist, wobei gegebenenfalls wenigstens eine Kante (42) der mittigen Rippe (44) des Dichtringes (40) angefast ist.
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