PL183949B1

PL183949B1 - Tłocznik do hydraulicznego kształtowania rur zwłaszcza metalowych oraz sposób hydraulicznego kształtowania rur zwłaszcza metalowych

Info

Publication number: PL183949B1
Application number: PL97331824A
Authority: PL
Inventors: Frank A. Horton; Andreas G. Janssen; James M. Cross
Original assignee: Cosma Int Inc
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 2002-08-30
Also published as: EP0929368B1; PL331824A1; EA199900191A1; NO990911D0; CA2264388A1; JP2000516857A; US5979201A; AU725380B2; CN1233983A; ES2186913T3; SK78899A3; NO990911L; DE69716755T2; CN1066358C; JP3710486B2; ATE226856T1; BR9711261A; CA2264388C; WO1998008633A1; KR100483878B1

Abstract

1. Tlocznik do hydraulicznego ksztaltowa- — nia rur, zwlaszcza metalowych, skladajacy sie z nieruchomej dolnej czesci zamocowanej do nieru- chomej podstawy i zaopatrzonej w ksztaltowa po- wierzchnie oraz z czesci górnej, przesuwnej w kie- runku pionowym i zaopatrzonej w podluzny kanal oraz z czesci srodkowej, przesuwnej w kierunku pionowym, umieszczonej miedzy przesuwna czescia górna i nieruchoma czescia dolna, znamienny tym, ze przesuwna czesc srodkowa (14) jest zaopatrzona w przelotowe podluzne wyciecie (42) ograniczone sciankami bocznymi (41), zas przesuwna czesc górna (12) jest zaopatrzona w podluzny kanal (37) o przekroju prostokatnym, otwarty od dolu, majacy dno (66) oraz dwie scianki boczne (43) stanowiace przedluzenie scianek bocznych (41) przelotowego podluznego wyciecia (42) przesuwnej czesci srod- kowej (14), przy czym kanal (37), wyciecie (42) oraz ksztaltowa powierzchnia (56) nieruchomej czesci dolnej (16) tworza zamkniety wykrój (60) tlocznika (10), w którym umieszczona jest ksztal- towana rura (40). 11. Sposób ksztaltowania hydraulicznego rur, zwlaszcza metalowych, znamienny tym, ze ksztaltowana metalowa rure (40) umieszcza sie............ PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest tłocznik do hydraulicznego kształtowania rur, zwłaszcza metalowych oraz sposób hydraulicznego kształtowania rur, zwłaszcza metalowych.

Znane są sposoby hydraulicznego kształtowania rur, zwłaszcza o kształcie przekroju poprzecznego różnym od kołowego. Kształtowanie rury polega na jej umieszczeniu w wykroju tłocznika i wprowadzenia do jej otworu cieczy pod ciśnieniem. Na skutek oddziaływania ciśnienia na wewnętrzną powierzchnię rury, rozszerza się ona i wypełnia wykrój tłocznika. Przeciwległe końce rury uszczelnia się, zaś do jednego jej końca przymocowuje się łącznik instalacji hydraulicznej doprowadzającej ciecz pod wysokim ciśnieniem. Tłocznik do kształtowania rury jest zwykle wyposażony w ruchomą część górną i nieruchomą część dolną. Kształtowaną rurę umieszcza się w części dolnej tłocznika, a następnie opuszczając część górną uszczelnia się wykrój tłocznika. Po tej operacji do wnętrz rury doprowadza się ciecz pod ciśnieniem nadając jej pożądany kształt. Rurze na określonym jej odcinku można nadać żądany kształt przekroju poprzecznego, na przykład kwadratowy lub prostokątny. Ponieważ długość obwodu rury jest mniejsza od długości obwodu przekroju poprzecznego wykroju tłocznika, to często jest wymagane odkształcenie rury w celu uszczelnienia wykroju tłocznika jeszcze przed doprowadzeniem do jej wnętrza cieczy pod ciśnieniem. Problemem występującym podczas kształtowania rury jest możliwość wystąpienia zgnieceń jej przekroju poprzecznego.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 4 829 803 znane jest urządzenie do kształtowania rur, w którym kształtowana rura zostaje napełniona cieczą pod wysokim ciśnieniem, jeszcze przed opuszczeniem części górnej tłocznika. Wymagana w tym przypadku jest duża gładkość powierzchni rury, aby siła wywołana ciśnieniem cieczy panującym w jej wnętrzu mogła pokonać siły tarcia między powierzchnią rury i powierzchniami części tłocznika. Ponieważ tłocznik odkształca rurę jeszcze przed całkowitym zamknięciem jego wykroju, to możliwe jest zgniecenie jej przekroju poprzecznego.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr 5 339 667 znany jest tłocznik, w którym odkształcenie rury następuje jeszcze przed całkowitym uszczelnieniem jego wykroju. Stwarza to niebezpieczeństwo zgniecenia przekroju poprzecznego rury. W celu uniknięcia zgnieceń przekroju poprzecznego rury, wykrój tłocznika ma skomplikowany kształt, wskutek czego za pomocą tego tłocznika mogą być kształtowane tylko niektóre wyroby.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 5 239 852 znany jest tłocznik składający się z dwóch części, przylegających do siebie bardzo precyzyjnie, tak że boczne powierzchnie wykroju tłocznika znajdują się bardzo blisko powierzchni uszczelniających pozostałe części tłocznika. W konstrukcji tej występują bardzo ostre kąty w narożach części tłocznika, powodujące osłabienie niektórych elementów tłocznika i ich podatność na uszkodzenia.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji tłocznika do hydraulicznego kształtowania rur, zwłaszcza metalowych, która wyeliminuje niedogodności znanych rozwiązań, jak również opracowanie sposobu hydraulicznego kształtowania rur.

Cel ten zrealizowano według wynalazku przez opracowanie konstrukcji tłocznika składającego się z nieruchomej dolnej części zamocowanej do nieruchomej podstawy i zaopatrzonej w kształtową powierzchnię oraz z części górnej, przesuwną w kierunku pionowym, zaopatrzonej w podłużny kanał oraz z części środkowej, przesuwnej w kierunku pionowym, umieszczonej między przesuwną częścią górną i nieruchomą częścią dolną, przy czym przesuwna część środkowa jest zaopatrzona w przelotowe podłużne wycięcie ograniczone ścian4

183 949 kami bocznymi, zaś przesuwna część górna jest zaopatrzona w podłużny kanał o przekroju prostokątnym, otwarty od dołu, mający dno oraz dwie ścianki boczne stanowiące przedłużenie ścianek bocznych przelotowego podłużnego wycięcia przesuwnej części środkowej, przy czym kanał, wycięcie oraz kształtowa powierzchnia nieruchomej części dolnej tworzą zamknięty wykrój tłocznika, w którym umieszczona jest kształtowana rura.

W obydwu końcach kształtowanej rury są osadzone, doprowadzające do jej wnętrza płyn pod ciśnieniem, łączniki instalacji hydraulicznej.

Łączniki instalacji hydraulicznej są umieszczone przesuwnie w otworze rury. Połączona z podstawą nieruchoma część dolna tłocznika jest osadzona przesuwnie wewnątrz przelotowego podłużnego wycięcia przesuwnej części środkowej.

Przesuwna część środkowa jest podparta na podstawie za pośrednictwem ściskanych sprężyn umieszczonych między dolną powierzchnią tej części i górną powierzchnią podstawy.

Ściskane sprężyny mają postać amortyzatorów pneumatycznych, których cylindry są wypełnione azotem.

Przesuwna część środkowa jest wyposażona w osadzone na obydwu jej krańcach dolne zaciski służące do zaciskania kształtowanej rury. Dolne zaciski są osadzone przesuwnie w przesuwnej części środkowej i podparte za pomocą sprężyn, korzystnie stanowiących amortyzatory pneumatyczne.

Końce kształtowanej rury są osadzone w gniazdach dolnych zacisków na wcisk.

Przesuwna część górna jest wyposażona w osadzone na obydwu jej krańcach górne zaciski, w których są osadzone swymi górnymi powierzchniami końce kształtowanej rury, których dolne powierzchnie są osadzone w dolnych zaciskach zamocowanych do przesuwnej części środkowej.

Sposób kształtowania hydraulicznego rur, zwłaszcza metalowych, polega na tym, że kształtowaną metalową rurę umieszcza się w dolnych zaciskach części środkowej tłocznika, a następnie przesuwa się przesuwną część górna do zetknięcia z przesuwną częścią środkową do szczelnego zamknięcia wykroju tłocznika, po czym przemieszcza się względem nieruchomej części dolnej połączone ze sobą przesuwną część górną i przesuwną część środkową i w wyniku zmniejszenia objętości wykroju tłocznika odkształca się rurę. Do wnętrza rury doprowadza się ciecz, przed jej odkształceniem.

Po wstępnej operacji odkształcania metalowej rury zwiększa się ciśnienie cieczy w jej otworze powodujące odkształcenie rury, aż do wypełnienia całej objętości wykroju tłocznika.

Ściśnięte końce kształtowanej metalowej rury w czasie jej kształtowania przesuwają się w kierunku osiowym.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym, fig. 1 przedstawia tłocznik według wynalazku z rozsuniętymi elementami, w widoku perspektywicznym, fig. 2 - tłocznik według fig. 1 z uniesioną częścią górną w widoku od czoła, fig. 3 - tłocznik według fig. 2 w początkowej fazie opuszczania części górnej, w widoku od czoła, fig. 4 - tłocznik według fig. 1 z uniesioną częścią górną, w przekroju poprzecznym 4-4 oznaczonym na fig. 1, fig. 5 - tłocznik według fig. 1 z opuszczoną częścią górną, w przekroju poprzecznym 4-4 oznaczonym na fig. 1, fig. 6 - tłocznik według fig. 1 z częścią górną w położeniu zamknięcia wykroju tłocznika, w przekroju poprzecznym 4-4 oznaczonym na fig. 1, fig. 7 - tłocznik według fig. 1 w położeniu całkowitego zamknięcia wykroju, w przekroju poprzecznym 4-4 oznaczonym na fig. 1, a fig. 8 - tłocznika według fig. 1 z kształtowaną rurą umieszczoną w części dolnej tłocznika i z uniesioną częścią górną, w przekroju podłużnym 8-8 oznaczonym na fig. 1.

Tłocznik 10 jest wyposażony w przesuwną w kierunku pionowym, część górną 12, przesuwną część środkową 14 oraz w część nieruchomą 16 zamocowaną do podstawy 18. Do podstawy 18 zamocowane są sprężyny 20, korzystnie azotowe, podpierające przesuwną część środkową 14. Część górna 12 tłocznika 10 jest zaopatrzona w łoża 31, umieszczone na jej przeciwległych krańcach. W łożach 31 są zamocowane za pomocą sprężyn 27, korzystnie azotowych, umożliwiających pionowy ruch tych zacisków 26 względem części górnej 12.

Przesuwna część środkowa 14 tłocznika 10 jest zaopatrzona w łoża 33 usytuowane na jej przeciwległych końcach, w których są zamocowane zaciski dolne 28. Zaciski dolne 28

183 949 mają na swej górnej powierzchni wybrania 34 o przekroju poprzecznym w kształcie półkola. Od strony wnętrza tłocznika 10 wybrania te są zakończone korytkami 36 mającymi w przekroju poprzecznym kształt otwartego prostokąta. Zaciski górne 26 mają taki sam kształt jak zaciski dolne 28, przy czym ich wybrania 38 zakończone od strony wnętrza tłocznika 10 wybraniami 39 są zwrócone do dołu. Między zaciskami górnymi 26 i zaciskami dolnymi 28 są zaciśnięte końce kształtowanej rury 40 (fig. 3). Między łożami 31 części górnej 12 utworzony jest podłużny kanał 37, o przekroju prostokątnym, otwarty do dołu, ograniczony ściankami bocznymi 43 i dnem 66. Przesuwna część środkowa 14 jest zaopatrzona w przelotowe wycięcie 42 ograniczone powierzchniami czołowymi i bocznymi 41 i rozciągające się między łożami 33. Wycięcie 42 ma w widoku z góry kształt prostokąta. Podstawa 18 tłocznika 10 ma postać płyty metalowej, do której górnej powierzchni jest przymocowana, za pomocą śrub 44, część nieruchoma 16. Część nieruchoma 16 ma pionowe powierzchnie boczne 52 i pionowe powierzchnie czołowe 54, zaś przesuwna część środkowa 14 jest umieszczona między tymi powierzchniami z pasowaniem suwliwym. Ponadto część nieruchoma 16 ma powierzchnię górną 56, stanowiącą dolne ograniczenie wykroju 60 tłocznika 10. Powierzchnia górna 56 części dolnej 16 składa się z odcinków 62 i 64 mających różny kształt, dzięki czemu możliwe jest nadawanie różnego kształtu rurze 40.

W położeniu części tłocznika 10 pokazanym na fig. 2, rura 40 jest umieszczona na górnej powierzchni 56 nieruchomej części dolnej 16. Początkowy kształt rury jest zbliżony do kształtu tej powierzchni 56 i do kształtu górnej powierzchni 66 kanału 37. Końce rury 40 są podtrzymywane przez dolne zaciski 28.

Po umieszczeniu rury 40 na przesuwnej części środkowej 14 jej przeciwległe końce są osadzone w wybraniach 36 dolnych zacisków 28. Następnie opuszcza się przesuwną część górną 12, powodując zaciśnięcie rury 40 między zaciskami górnymi 26 i zaciskami dolnymi 28. Rura 40 jest osadzona w wybraniach tych zacisków z pasowaniem wciskowym. W tym położeniu do otworu rury 40 wciska się, z obydwu jej krańców, łączniki 59 instalacji hydraulicznej. Za pomocą tych łączników 59, do wnętrza rury 40 doprowadza się ciecz F, przy jednoczesnym opuszczaniu przesuwnej części górnej 12.

Jako ciecz roboczą stosuje się korzystnie wodę. Możliwe jest również napełnianie wnętrza rury 40 cieczą, po całkowitym opuszczeniu przesuwnej części górnej 12.

Przesuwna część górna 12 jest zaopatrzona na swej dolnej powierzchni w równoległe występy 70, usytuowane po obu stronach kanału 37 na całej jej długości. Występy 70 są dociskane do górnej powierzchni 72 przesuwnej środkowej części 14, uszczelniając wykrój 60 tłocznika 10. Po początkowym zetknięciu się występów 70 z powierzchnią 72, dalsze przemieszczanie się części górnej 12, powoduje, że część środkowa 14 jest dociskana, pokonując siłę sprężyn 20. Przesuwna część górna 12 i przesuwna część środkowa 14 z zamocowaną między nimi rurą 40 przesuwają się do momentu, w którym przesuwna część środkowa 14 oprze się na podstawie 18. Podczas tego ruchu dno 66 kanału 37 górnej części 12 przesuwa się w kierunku górnej powierzchni 56 nieruchomej części 16, zmniejszając w ten sposób objętość wykroju 60 tłocznika 10. Po zetknięciu się powierzchni rury 40 z górną powierzchnią 56 nieruchomej części 16, dalszy ruch do dołu części górnej 12 i części środkowej 14 powoduje zaginanie rury 40. Ponieważ rura 40 została wcześniej napełniona cieczą to unika się zgniatania jej ścianek, zaś jej powierzchnia zewnętrzna pozostaje gładka.

Po osiągnięciu przez przesuwną część górną 12 najniższego położenia i po osiągnięciu przez przesuwną część środkową 14 położenia przylegania do podstawy 18, za pomocą instalacji hydraulicznej podnosi się ciśnienie we wnętrzu rury 40. Możliwe jest również rozpoczęcie podwyższania ciśnienia we wnętrzu rury 40 jeszcze przed rozpoczęciem jej zgniatania, czyli natychmiast po tym jak część górna 12 znajdzie się w położeniu, w którym występy 70 zetkną się z górną powierzchnią 72 środkowej części 14. Dzięki temu możliwe jest skrócenie czasu operacji kształtowania. Ponieważ w tym położeniu części tłocznika 10 przekrój poprzeczny jego wykroju 60 jest większy niż w położeniu, w którym środkowa część tłocznika 10 jest całkowicie opuszczona, to rura 40 może przybrać kształt pionowo owalny umożliwiający wypełnienie naroży wykroju.

183 949

Podczas kształtowania rury 40 ciśnienie cieczy w jej wnętrzu zwiększa się do takiej wartości, że odkształca się ona promieniowo i przylega do powierzchni wykroju 60 tłocznika 10. W wyniku tej operacji powierzchnia przekroju poprzecznego gotowego wyrobu jest o około 10% większa od powierzchni przekroju poprzecznego rury 40. W trakcie odkształcania końce rury 40 zbliżają się do siebie, co umożliwia zachowanie wyjściowej grubości ścianek rury 40.

Po operacji rozszerzenia rury 40 przesuwna część górna 12 jest w dalszym ciągu dociskana do części środkowej 14 za pomocą, na przykład tłoka hydraulicznego, którego siła równoważy pionową siłę wywieraną na część górną 12 przez rozszerzaną ciśnieniem cieczy rurę 40. Po ukształtowaniu rury 40 unosi się część górną 12 wraz z ukształtowaną rurą dociśniętą do bocznych powierzchni 41 i 43. W celu wypchnięcia ukształtowanej rury z pomiędzy tych powierzchni, część górna 12 tłocznika 10 jest zaopatrzona w wyrzutnik 80 umieszczony w jej środkowej części, którego powierzchnia stanowi część powierzchni wykroju 60 tłocznika 10. Również część środkowa 14 może być zaopatrzona w wyrzutniki, które stanowią wówczas część powierzchni bocznych 41 wycięcia 42.

183 949

²%_____/³¹
26-^	v .......^ΰ		.27 V

FIG. 3

183 949

FIG. 4

FIG. 5

183 949

Ί6

FIG. 6

FIG. 7

183 949

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Tłocznik do hydraulicznego kształtowania rur, zwłaszcza metalowych, składający się z nieruchomej dolnej części zamocowanej do nieruchomej podstawy i zaopatrzonej w kształtową powierzchnię oraz z części górnej, przesuwnej w kierunku pionowym i zaopatrzonej w podłużny kanał oraz z części środkowej, przesuwnej w kierunku pionowym, umieszczonej między przesuwną częścią górną i nieruchomą częścią dolną, znamienny tym, że przesuwna część środkowa (14) jest zaopatrzona w przelotowe podłużne wycięcie (42) ograniczone ściankami bocznymi (41), zaś przesuwna część górna (12) jest zaopatrzona w podłużny kanał (37) o przekroju prostokątnym, otwarty od dołu, mający dno (66) oraz dwie ścianki boczne (43) stanowiące przedłużenie ścianek bocznych (41) przelotowego podłużnego wycięcia (42) przesuwnej części środkowej (14), przy czym kanał (37), wycięcie (42) oraz kształtowa powierzchnia (56) nieruchomej części dolnej (16) tworzą zamknięty wykrój (60) tłocznika (10), w którym umieszczona jest kształtowana rura (40).
2. Tłocznik według zastrz. 1, znamienny tym, że w obydwu końcach kształtowanej rury (40) są osadzone, doprowadzające do jej wnętrza ciecz pod ciśnieniem, łączniki (59) instalacji hydraulicznej.
3. Tłocznik według zastrz. 2, znamienny tym, że łączniki (59) instalacji hydraulicznej są umieszczone przesuwnie w otworze rury (40).
4. Tłocznik według zastrz. 1, znamienny tym, że połączona z podstawą (18) nieruchoma część dolna (16) tłocznika (10) jest osadzona przesuwnie, wewnątrz przelotowego podłużnego wycięcia (42) przesuwnej części środkowej (14).
5. Tłocznik według zastrz. 1, znamienny tym, że przesuwna część środkowa (14) jest podparta na podstawie (18) za pośrednictwem ściskanych sprężyn (20) umieszczonych między dolną powierzchnią tej części (14) i górną powierzchnią podstawy (18).
6. Tłocznik według zastrz. 5, znamienny tym, że ściskane sprężyny (20) mają postać amortyzatorów pneumatycznych, których cylindry są wypełnione azotem.
7. Tłocznik według zastrz. 1, znamienny tym, że przesuwna część środkowa (14) jest wyposażona w osadzone na obydwu jej krańcach dolne zaciski (28), służące do zaciskania kształtowanej rury (40).
8. Tłocznik według zastrz. 7, znamienny tym, że dolne zaciski (28) są osadzone przesuwnie w przesuwnej części środkowej (14) i podparte za pomocą sprężyn, korzystnie stanowiących amortyzatory pneumatyczne.
9. Tłocznik według zastrz. 7, znamienny tym, że końce kształtowanej rury (40) są osadzone w gniazdach (34) dolnych zacisków (28) na wcisk.
10. Tłocznik według zastrz. 1, znamienny tym, że przesuwna część górna (12) jest wyposażona w osadzone na obydwu jej krańcach górne zaciski (26), w których są osadzone swymi górnymi powierzchniami, końce kształtowanej rury (40), których dolne powierzchnie są osadzone w dolnych zaciskach (28) zamocowanych do przesuwnej części środkowej (14).
11. Sposób kształtowania hydraulicznego rur, zwłaszcza metalowych, znamienny tym, że kształtowaną metalową rurę (40) umieszcza się w dolnych zaciskach (28) części środkowej (14) tłocznika (10), a następnie przesuwa się przesuwną część górną (12) do zetknięcia z przesuwną częścią środkową (14), aż do szczelnego zamknięcia wykroju (60) tłocznika (10), po czym przemieszcza się względem nieruchomej części dolnej (16) połączone ze sobą przesuwną część górną (12) i przesuwną część środkowa (14) i w wyniku zmniejszenia objętości wykroju (60) tłocznika (10) odkształca się rurę (40).
12. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że do wnętrza metalowej rury (40) doprowadza się ciecz, przed jej odkształceniem.

183 949
13. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że po wstępnej operacji odkształcenia rury (40) zwiększa się ciśnienie cieczy w jej otworze powodujące odkształcenie rury (40), aż do wypełnienia całej objętości wykroju (60) tłocznika (10).
14. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że ściśnięte końce kształtowanej rury (40) w czasie jej kształtowania przesuwają się w kierunku osiowym.