Gerät zum Einziehen eines Rohrendes durch Kaltverformen

Abstract

 An einem Klemmkörper (2) sind ein Ringkörper (11) mit mehreren, sich außen über den einzuziehenden Bereich des Rohres (1) er­streckenden Backen (8) und ein das gewünschte Rohrinnenprofil vorgebendes Innenwerkzeug angeordnet. Der Ringkörper (11) hat nach innen offene, als Zylinder (10) dienende, sternförmig an­geordnete Sacklöcher, in denen mit den Backen (8) verbundene, durch ein Druckmittel radial zum Zentrum hin bewegbare Kolben (9) eingesetzt sind. Das als Anschlagring (6) ausgebildete In­nenwerkzeug weist Einzelanschläge auf, die aus Anschlagköpfen (3) mit Gewindeschäften (4) gebildet sind, welche in radialen Gewindebohrungen (5) des Anschlagringes (6) radial verstellbar eingeschraubt sind und am Schaftende Mittel (7) zum Drehen des Gewindeschaftes (4) besitzen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Einziehen eines Rohrendes durch plastisches Kaltverformen, bei dem an einem Tragkörper mehrere sich außen über den einzuziehenden Bereich des Rohres erstreckende Backen und ein das gewünschte Rohrinnen­profil vorgebendes Innenwerkzeug angeordnet sind.

[0002] Zum Umformen von rohrförmigen Werkstücken an ihren Enden sind zahlreiche unterschiedliche Verfahren bekannt. Beim Verjüngen durch Hineindrücken des Rohres in eine sich verengende Matrize läßt sich der Rohrquerschnitt bei gleichzeitiger Längung des reduzierten Bereiches verkleinern. Die Verwendungsmöglichkeiten dieses Verfahrens werden begrenzt von Aufstauchungen im Aus­gangsquerschnitt des Rohres, vom Knicken oder auch von der Fal­tenbildung im Bereich der Verjüngung.

[0003] Bei einem anderen Verfahren wird eine Verformung durch äußeren Druck auf die Rohrmantelfläche mittels mehrerer über den Rohrum­fang angeordneter Knetbacken vorgenommen, wobei die Innenlängs­form entweder frei oder gebunden entsteht. Beim gebundenen Um­formen nimmt die Innenoberfläche die Form des Innenwerkzeuges an, das zylindrisch, kegelig oder profiliert sein kann (Zeit­schrift: BÄNDER, BLECHE, ROHRE 4-1986, "Verfahren zum Umformen von Rohren", Seiten 63/64).

[0004] Zur Anwendung dieser bekannten Verfahren sind stationäre Maschi­nen oder Geräte erforderlich. Dies bedingt, daß die Arbeiten in einer Werkstatt ausgeführt werden müssen.

[0005] Bei der Montage von Rohrleitungen, insbesondere in Kraftwerken, Chemieanlagen, Offshore-Anlagen usw. werden hohe Qualitätsanfor­derungen an die Fügestellen von Rohren, Bögen, Stutzen und son­ stigen Rohrbauteilen, die verschweißt werden sollen, gestellt, wobei nur ein engtolerierter Kantenversatz zulässig ist.

[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vor­ort einsetzbares Gerät zum Einziehen eines Rohrendes durch Kalt­verformen anzugeben, das einfach im Aufbau und für unterschied­liche Rohrdurchmesser einsetzbar ist. Mit dem Gerät sollen die Fügestellen maßlich genau zueinanderpassend vorbereitet werden können.

[0007] Diese Aufgabe wird bei einem Gerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Tragkörper einen Ring­körper und ein an diesem zentrisch gelagertes, als Anschlagring ausgebildetes Innenwerkzeug aufweist, wobei der Ringkörper nach innen offene, als Zylinder dienende sternförmig angeordnete Sacklöcher hat, in denen mit Backen verbundene, durch ein Druck­mittel radial zum Zentrum hin bewegbare Kolben eingesetzt sind und der Anschlagring Einzelanschläge aufweist, die aus Anschlag­köpfen mit Gewindeschäften gebildet sind, welche in radialen Ge­windebohrungen des Anschlagringes radial verstellbar einge­schraubt sind und am Schaftende Mittel zum Drehen des Gewinde­schaftes besitzen.

[0008] Auf diese Weise können die Enden von Rohren, insbesondere deren Innendurchmesser an den Fügestellen maßlich sehr genau aneinan­der angepaßt werden, wobei vorort eine Genauigkeit im Bereich von Zehntel-Millimetern erreichbar ist.

[0009] Es ist vorteilhaft, den als Innenwerkzeug ausgebildeten An­schlagring vom Ringkörper abnehmbar auszubilden. Dadurch kann das Gerät wahlweise auch ohne den inneren Anschlagring einge­setzt werden, wobei sich die Form des Rohrendes beim Einziehen frei ausbildet.

[0010] Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen die auf das Rohr­ende wirkenden Flächen der Backen einen spitzen Winkel auf, der sich vom Rohrende weg in Richtung der Rohrachse öffnet. Auf die­se Weise können die Einziehkräfte sehr klein gehalten werden. Das Rohrende wird beim Einziehen nach Art einer negativen tul­penförmigen Form nach innen gezogen, wobei sich die Form frei ausbildet und durch die Wanddicke des Rohres und das Rohrma­terial bestimmt wird. Vom besonderen Vorteil ist es dabei, wenn der spitze Winkel der Backenflächen kleiner ist als der Rei­bungswinkel zwischen den Backen und der Rohraußenfläche.

[0011] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die einzelnen Zylinder durch im Ringkörper angeordnete Ka­näle für die Zuführung des Druckmittels miteinander verbunden und mindestens ein Zylinder ist mit Anschlußmitteln für eine zu einem Druckmittelerzeuger führende flexible Leitung versehen. Diese Ausbildung ermöglicht eine einfache und gewichtsmäßig leichte Gerätekonstruktion, die der Handhabung vorort sehr entgegen kommt.

[0012] Es ist vorteilhaft, den Ringkörper an einem mit Festklemmschrau­ben versehenen Klemmkörper drehbar zu lagern.

[0013] Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen hervor. Es zeigen:

FIG 1 eine Seitenansicht mit teilweisem Schnitt eines Gerätes zum Einziehen eines Rohrendes,

FIG 2 einen Schnitt der FIG 1, wobei in der Teilfigur 2A die Lage der Kolben vor dem Einziehen und in der Teilfigur 2B die Lage der Kolben nach dem Einziehen des Rohrendes dar­gestellt ist und

FIG 3 ein Gerät mit aufgesetztem Kraftverstärker.

[0014] Wie FIG 1 zeigt, sind bei dem Gerät zum Einziehen des Endes ei­nes Rohres 1 an einem Klemmkörper 2 ein Ringkörper 11 mit Kolben 9 und ein als Innenwerkzeug ausgebildeter Anschlagring 6 mit Ein­zelanschlägen drehbar angeordnet. Die Einzelanschläge werden aus Anschlagköpfen 3 mit Gewindeschäften 4 gebildet. Diese Gewinde­schäfte 4 sind, wie auch FIG 2 zeigt, in radialen Gewindeboh­rungen 5 eines Anschlagringes 6 in eine gewünschte Lage drehbar angeordnet. Am Schaftende sind jeweils Mittel zum Drehen des Ge­windeschaftes angebracht. In dem dargestellten Beispiel dient zum Drehen ein Innen-Mehrkant 7, in den ein Inbusschlüssel mit Ratsche einsteckbar ist, um eine kontinuierliche Einstellung der Höhe der Anschlagköpfe 3 vorzunehmen. Die der Innenfläche des Rohres zugewandte Fläche der Anschlagköpfe 3 ist ballig ausgebildet und hat vorzugsweise die Form einer Kugelfläche.

[0015] Der Ringkörper 11, der am Anschlagring 6 zentrisch gehalten ist, hat nach innen offene, als Zylinder 10 dienende sternförmig an­geordnete Sacklöcher. An der Innenseite des Ringkörpers 11 sind mehrere, sich außen über den einzuziehenden Bereich des Rohres 1 erstreckende Backen 8 vorgesehen, die als Druckstempel dienen und jeweils mit einem Kolben 9 verbunden sind, wobei die Kolben in radial und möglichst dicht nebeneinander angeordneten, als Zylinder 10 dienenden Sacklöchern des Ringkörpers 11 geführt sind. Die Backen 8 sind mit den Kolben 9 jeweils durch Schrauben 12 befestigt und haben eine Schulter 13, die als Anschlag für das Ende des Rohres 1 im Gerät dient. Die Kolben 9 sind mit einer Rückholfeder 18 versehen, deren eines Ende am Kolben 9 und deren anderes Ende an einem Stopfen 20 befestigt ist, der in den Zylinder 10 einschraubbar ist und diesen an der dem Backen 8 ge­genüberliegenden Seite dicht abschließt. Diese Ausbildung ermög­licht eine besonders einfache Herstellung.

[0016] Die einzelnen Zylinder 10 sind durch Kanäle 14 für die Zuführung eines Druckmittels miteinander verbunden (Teil-FIG 2A). Minde­stens einer der Zylinder 10 ist mit Anschlußmitteln 15, z.B. in Form einer Schnellkupplung, für eine zu einem Druckmittelerzeu­ger führende Leitung 16 versehen (FIG 1). Werden die Kolben 9 mit Druckmittel beaufschlagt, so drücken die an der äußeren Oberfläche des Rohres zur Anlage kommenden Backen 8 das Rohrende nach innen und reduzieren dadurch den äußeren und inneren Durch­ messer des Rohrendes (Teil-FIG 2B). Die Backen 8 können je nach dem gewünschten Profil des Rohrendes unterschiedliche Formen aufweisen. Die auf das Rohrende wirkenden Flächen der Backen 8 weisen vorzugsweise einen spitzen Winkel α auf, der sich vom Rohrende weg in Richtung Rohrachse öffnet. Dabei ist der Winkel α zweckmäßigerweise kleiner als der Reibungswinkel zwischen den Backen 8 und der Außenfläche des Rohres 1. Für Stahlrohre ist der Winkel α ungefähr 5°.

[0017] Um einen vorgegebenen Durchmesser, insbesondere einen Innen­durchmesser genau und reproduzierbar erzielen zu können, wird vorzugsweise die gleiche Anzahl von Anschlagköpfen 3 wie die der Backen 8 verwendet.

[0018] Der an dem Klemmkörper 2 drehbar gelagerte Ringkörper 11 besitzt einen Innenflansch 11a, der in Gleitflächen eines Ringes 2a und des Klemmkörpers 2 geführt ist. Dabei ist der Ring 2a mittels Schrauben 2b am Klemmkörper 2 gehalten, so daß durch Lösen der Schrauben 2b das Gerät auch ohne Klemmkörper 2 eingesetzt werden kann.

[0019] Vor dem Einziehen eines Rohres stellt man die einzelnen Anschlag­köpfe 3 alle auf gleiches Einstellmaß ein, so daß der gewünschte Innendurchmesser für das Rohr vorgegeben ist. Mittels Festklemm­schrauben 17, die am Klemmkörper 2 angeordnet sind, wird eine Grobeinstellung für das Rohr 1 vorgenommen. Der durch die Spit­zen der Festklemmschrauben 17 umschriebene Kreisbogen wird zur Vorzentrierung etwas größer als der Rohraußendurchmesser einge­stellt. Die bewegliche Leitung 16 wird mit einer Handpumpe ver­bunden, deren Entlastungsventil zunächst geöffnet ist, so daß die Rückholfedern 18 die Kolben 9 mit den aufgeschraubten Backen 8 in die in FIG 1 gezeigte Lage zurückziehen können, falls dies noch nicht geschehen ist. Das Gerät ist dann fertig zum Auf­schieben auf das Ende des Rohres 1. Die Schulter 13 begrenzt dabei die Aufschiebtiefe. Nun werden die Festklemmschrauben 17 soweit nach innen gedreht, daß sie das Rohreinziehgerät reib­schlüssig auf dem Rohrende festhalten.

[0020] Nun kann das Entlastungsventil an der Handpumpe geschlossen und das Gerät durch Betätigen der Handpumpe mit Druck beaufschlagt werden, bis die Rohrinnenfläche gleichmäßig an allen Anschlag­köpfen 3 anliegt (untere Hälfte der FIG 2). Zur Sichtkontrolle sind am Anschlagring 6 Sichtlöcher 19 vorgesehen.

[0021] Wird das Ventil an der Handpumpe wieder geöffnet, so ziehen die Rückholfedern 18 die Backen 9 wieder in die Ausgangslage zurück. Das Gerät könnte daher vom Rohr wieder abgezogen werden, wobei die Feststellschrauben 17 gelöst sein müssen. Zum Erzielen eines sehr genauen Innendurchmessers des Rohres 1 ist es jedoch vor­teilhaft, das Gerät in Umfangsrichtung etwa um eine halbe Bak­kenbreite oder ein Vielfaches davon zu drehen und das Gerät nochmals mit Druck zu beaufschlagen, bis sich wiederum die Rohr­innenfläche an die Anschlagköpfe 3 anlegt. Dadurch kann die Ge­nauigkeit der Kaltverformung noch gesteigert werden. Rückfede­rungseffekte lassen sich durch eine werkstoffspezifische Korrek­turkonstante am Einstellmaß kompensieren.

[0022] In den Fällen, in denen für den Innendurchmesser des Rohres keine sehr große Genauigkeit gefordert wird, kann der Anschlagring 6 vom Ringkörper 11 durch Lösen der Schrauben 11b abgenommen werden.

[0023] Bei dünnen Rohrwandstärken kann eine ungewollte Faltenbildung durch den Einziehvorgang auftreten. Um dies zu vermeiden, ist es günstig, das Gerät mit einem Kraftverstärker, einem sogenannten Booster, zu betreiben.

[0024] Ein derartiger Booster 21 kann - wie FIG 3 zeigt - kraftverstär­kend auf einen oder mehrere bzw. alle Kolben 9 aufgesetzt werden. Dabei wird ein Zylinder 22 mit Kolben 23 in die obere Öffnung 24 des im Ringkörper 11 angeordneten Zylinders 10 eingeschraubt und der Kolben 23 über eine Kolbenstange 25 mit dem Kolben 9 verbun­ den. Die Kolbenstange 25 ist mit Bohrungen 26, 27 versehen, durch die das in den Zylinder 10 geleitete Druckmittel in Kanäle 28, 29 und von dort in den Raum des Zylinders 22 gelangt.

[0025] Als Druckmittelerzeuger wird bei der Anwendung von Boostern zweckmäßigerweise ein hydraulisches Aggregat eingesetzt.

[0026] Die Verwendung von Boostern kann auch erforderlich werden, wenn die Einziehkräfte des Gerätes infolge einer dicken Wandstärke des Rohres nicht mehr ausreichen. Die Booster belasten dann den Rohrumfang mit zusätzlichen Einzelkräften, so daß dort das Rohr­ende eingedrückt werden kann. Durch Drehen des Ringkörpers 11 mit dem Anschlagring 6 und wiederholtes Drücken wird der kreis­runde Rohrquerschnitt wieder hergestellt.

Ansprüche

1. Gerät zum Einziehen eines Rohrendes durch plastisches Kalt­verformen, bei dem an einem Tragkörper mehrere, sich außen über den einzuziehenden Bereich des Rohres erstreckende Backen ange­ordnet sind und ein das gewünschte Rohrinnenprofil vorgebendes Innenwerkzeug vorgesehen ist, dadurch gekenn­zeichnet , daß der Klemmkörper einen Ringkörper (11) und ein an diesem zentrisch gelagertes, als Anschlagring (6) ausgebildetes Innenwerkzeug aufweist, wobei der Ringkörper (11) nach innen offene, als Zylinder (10) dienende sternförmig ange­ordnete Sacklöcher hat, in denen mit den Backen (8) verbundene, durch ein Druckmittel radial zum Zentrum hin bewegbare Kolben (9) eingesetzt sind und der Anschlagring (6) Einzelanschläge aufweist, die aus Anschlagköpfen (3) mit Gewindeschäften (4) gebildet sind, welche in radialen Gewindebohrungen (5) des An­schlagringes (6) radial verstellbar eingeschraubt sind und am Schaftende Mittel (7) zum Drehen des Gewindeschaftes (4) besit­zen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß der als Innenwerkzeug ausgebildete Anschlagring (6) vom Ringkörper (11) abnehmbar ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die auf das Rohrende wirkenden Flächen der Backen (8) einen spitzen Winkel (α) aufweisen, der sich vom Rohrende weg in Richtung Rohrachse öffnet.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­net, daß der Winkel (α) kleiner als der Reibungswinkel zwi­schen dem Backen (8) und der Außenfläche des Rohres (1) ist.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Zylinder (10) durch im Ringkörper (11) angeordnete Kanäle (14) für die Zufüh­ rung des Druckmittels miteinander verbunden sind und mindestens ein Zylinder (10) mit Anschlußmitteln (15) für eine zu einem Druckmittelerzeuger führenden flexiblen Leitung (16) versehen ist.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (9) mit einer Rückholfeder (18) versehen sind.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen oder mehrere Kol­ben (9) ein Druckverstärker (21) aufgesetzt ist.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (11) an einem mit Festklemmschrauben (17) versehenen Klemmkörper (2) drehbar gelagert ist.

Zeichnung