ATBE..DE....FRGB..IT....NLSE......................
R
0395626
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
19901031
EP
90890108.5
19900409
de
de
de
977/89
19890424
AT
19901031
199044
19901031
199044
5
5B 21D 39/02 A
5B 21C 37/06 B
de
Formteil zur Herstellung von rohrförmigen Teilen mit Längsnaht und daraus hergestelltes Rohr bzw. Rohrstück
en
Preformed part for manufacture of tubular parts with longitudinal seam and tube made therefrom
fr
Pièce préformée pour assemblage de pièces tubulaires à couture longitudinale et tube ainsi assemblé
VOEST-ALPINE KREMS Gesellschaft m.b.H.
00580850
V 31-53oo1-Eup
KREMS Gesellschaft m.b.H., VOEST-ALPINE
Schmidhüttenstrasse 5
A-3502 Krems/Donau
AT
Keuschnigg, Josef, Dipl.-Ing.
Lormanberg 67
A-8324 Kirchberg (Steiermark)
AT
Beer, Manfred, Dipl.-Ing.
et al
00043273
Lindengasse 8
1070 Wien
AT
AT
BE
DE
FR
GB
IT
NL
SE
Ein zur Herstellung von rohrförmigen Teilen mit Längsnaht dienender Formteil (20) ist parallel zur Richtung der Achse des aus dem Formteil (20) herzustellenden Rohres gebogen, wobei die beiden die Naht bildenden Längsränder (2, 3) des Formteils (20) einen Abstand voneinander auf­weisen, der die Aufnahme eines weiteren Formteils (20) gestattet. Der Formteil (20) kann zu einem Rohrstück ge­schlossen werden. Um den unterschiedlichen Biegemomenten und den von der Falzverbindung herruhenden Kräften Rech­nung zu tragen, ist der Formteil (1) im Mittelbereich zwischen den Längsrändern (2, 3) weniger stark vorgebogen bzw. gekantet als im Bereich seiner Längsränder (2, 3).
Die Erfindung betrifft einen Formteil aus flächigem Werk­stoff zur Herstellung von rohrförmigen Teilen mit Längs­naht, in der die parallel zur Achse des Rohres verlaufen­den Ränder des Formteils durch eine Schließvorrichtung, insbesondere Falzfaltung, miteinander verbunden sind, wo­bei der Formteil durch elastisches Verformen zu dem Rohr bzw. Rohrstück schließbar ist.
Bei der Herstellung von Rohrleitungen mit größerem Quer­schnitt aus Blechrohren, wie sie für Lüftungs-, Klimaan­lagen u. dgl. verwendet werden, wurden bislang die fer­tigen Rohrstücke zur Baustelle transportiert und dort miteinander zum Rohrleitungssystem zusammengefügt.
Die bekannten Rohrstücke für solche Lüftungs- oder Kli- maanlagen sind entweder kastenförmige Blechrohrabschnitte oder aber gewickelte Rohre.
Dadurch, daß die Rohrstücke fertig zur Baustelle gelie­fert werden, nehmen sie ein unverhältnismäßig großes Transportvolumen ein und es besteht darüber hinaus die Gefahr, daß die Rohrstücke während des Transportes oder beim Transport vom Hersteller zum Verwendungsort bzw. beim Auf- und Abladen beschädigt werden. Man ist daher auch schon dazu übergegangen, bei größeren Baustellen Wickelmaschinen für Lüftungsrohre unmittelbar aufzubauen und die Rohre dort herzustellen.
Aus der AT-PS 321 681 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zweier Flächenelemente bekannt. Bei dem bekannten Verfahren werden die Flächenelemente miteinan­der durch eine Falzfaltung verbunden.
Die DE-AS 25 58 269 betrifft eine Falzmaschine zur Ver­bindung von Segmentrohrbogen, ohne daß nähere Angaben da­rüber enthalten sind, wie die Segmentrohrbogen selbst hergestellt werden können.
Die GB-PS 1 536 703 beschreibt eine Vorrichtung zur Her­stellung von Blechformteilen, wobei die in dieser Vor­richtung hergestellten Blechformteile nicht zu Rohren oder Rohrstücken zusammengebogen werden sollen.
Die US-PS 4 462 237 beschäftigt sich mit der Herstellung von Abstandhalterrahmen für Isolierglas aus Metallbän­dern, wobei die Profile in einer Formstation in einem Zug durch Rollformen hergestellt werden. Irgendein Hinweis auf die Herstellung von Formteilen, die dann zu einem Rohr oder Rohrstück schließbar sind, sind der US-PS 4 462 237 nicht zu entnehmen.
Die US-PS 4 805 592 beschäftigt sich mit der Verbindung von Metallblechen, wobei eine kraftschlüssige Verbindung dadurch erreicht werden soll, daß aus dem einen Blech Zungen hochgebogen werden, unter die das zweite Metall­blech eingeschoben wird, worauf dann die Zungen wieder niedergedrückt werden und gleichzeitig der Rand des zwei­ten Metallbleches verformt werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Formteil der eingangs genannten Gattung anzugeben, aus dem durch Schließen des Vorformlings ein Rohrstück einfach herge­stellt werden kann.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Form­teil parallel zur Richtung der Achse des aus dem Formteil herzustellenden Rohres bzw. Rohrstückes gebogen bzw. ge­kantet ist, wobei die beiden die Naht bildenden Längsrän­der des Formteils im entspannten Zustand desselben einen Abstand voneinander aufweisen, der das Einlegen eines weiteren Formteils gestattet, und daß die Querschnitts­ form des Formteils im entspannten Zustand desselben einen Verlauf besitzt, der unter der Einwirkung der im zum rohrförmigen Teil verformten Formteil auf diesen durch die Schließvorrichtung einwirkenden Kräfte und Momente der gewünschten Querschnittsform des rohrförmigen Teils entspricht.
Der erfindungsgemäße, als Vorformling für die Herstellung von Rohren bzw. Rohrstücken dienende Formteil hat den Vorteil, daß er in sich weitere Formteile aufnehmen kann, so daß sich die Vorformlinge für die Rohre einfach inein­ander schlichten lassen und wenig Raum beanspruchen. Bei­spielsweise besitzt der Vorformling eine flach U-förmige bis C-förmige Querschnittsform, wobei die Krümmung in Richtung der Längsachse verläuft.
Der erfindungsgemäße Vorformling kann für die Herstellung runder, ovaler, rechteckiger oder allgemein polygonaler Querschnittsformen mit abgerundeten Ecken verwendet wer­den. Mit Vorteil sind die Krümmungen im Vorformling so vorgebildet, daß durch ein vorwiegend elastisches Zusam­mendrücken des Vorformlings der gewünschte Rohrquer­schnitt entsteht. Die offene Krümmung des erfindungsgemä­ßen Formteils weist im entspannten Zustand den Krümmungs­verlauf auf, der im geschlossenen Zustand entsprechend der Biegegleichung die Biegelinie dem Kreis bzw. dem ge­wünschten Querschnitt entspricht. Ausgehend von der ge­wünschten Endform, z.B. dem kreisrunden Rohr, ist über die Schließbedingung durch die Momentengleichung und die Biegegleichung die Vorform definiert. Die Querschnitts­form des Formteils ist über die Schließkraft und die Schließbedingung definiert, wobei zusätzlich berücksich­tigt ist, daß mehrere Formteile ineinander gelegt werden können.
Für die Verbindung der beiden Ränder zur Naht des Rohr­stückes bei der Herstellung desselben aus dem Vorformling gibt es die verschiedensten Möglichkeiten. Bevorzugt wird eine falzartige Verbindung gewählt, die sich ohne großen Aufwand schließen läßt. Bevorzugte Ausgestaltungen hiefür und für die Sicherung des gebildeten Falzes sind Gegen­stand der Unteransprüche.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer solchen Falzfaltung zeichnet sich dadurch aus, daß einer der miteinander zu verbindenden Ränder des Formteiles, wie an sich bekannt, nach außen abgekantet ist, daß der gegenüberliegende Rand zu einer an sich bekannten schlaufenartigen Falzfaltung geformt ist, in den die Abkantung einführbar ist, daß die Abkantung mit dem Formteil einen stumpfen Winkel ein­schließt und daß die Mittelebene der schlaufenartigen Falzfaltung mit der Ebene des Formteiles einen spitzen Winkel einschließt, wobei sich die beiden Winkel zueinan­der auf 180° ergänzen.
Eine Ausführungsform, die sich besonders für Vorformlinge zur Herstellung von Rohrstücken aus besonders dünnwandi­gem Blech eignet, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausklinkung mit dem Formteil einen stumpfen Winkel ein­schließt und daß die Mittelebene der Schlaufe mit der Ebene des Formteiles einen spitzen Winkel einschließt, wobei sich die beiden Winkel zueinander auf 180° ergän­zen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter, in den Zeichnun­gen gezeigter Ausführungsbeispiele. Es zeigt: Fig. 1 ei­nen Formteil zur Herstellung eines runden Rohres, Fig. 2 einen Formteil zur Herstellung eines rechteckigen Rohres, Fig. 3 eine Falzfaltung, Fig. 4 eine Draufsicht auf die Falzfaltung von Fig. 3, Fig. 5 eine Falzfaltung, die in mehrere Abschnitte unterteilt und wechselseitig umgebogen ist, Fig. 6 eine Draufsicht auf die Falzfaltung von Fig. 5, Fig. 7 miteinander zu einer Falzfaltung zu ver­bindende Randbereiche, Fig. 8 eine weitere Ausführungs­form einer Schließvorruchtung, Fig. 9 ein aus Rohrstücken zusammengesetztes Luftrohrsystem, die Fig. 10 und 11 Schnittführungen zur Herstellung von Formteilen für die Herstellung von Rohrstücken, Fig. 12 einen Formteil zur Herstellung des rechteckförmigen Rohres und Fig. 13 ein aus dem Formteil von Fig. 12 hergestelltes Rohr.
Ein in Fig. 1 dargestellter Formteil 20 ist etwa C-förmig vorgebogen und weist an seinem Längsrand 2 eine schlau­fenförmige Falzfaltung 8 und an seinem Längsrand 3 eine Abkantung 9 auf. Zur Herstellung eines runden Rohres, wie in Fig. 1 strichliert dargestellt, wird der Formteil 20 unter Annäherung seiner Längsränder 2 und 3 gebogen und die Abkantung in die schlaufenförmige Falzfaltung 8 ge­schoben, wodurch eine Falzverbindung 1 geschaffen wird. Der Formteil 20 ist im Mittelbereich zwischen den Längs­rändern 2 und 3 weniger stark vorgebogen als im Bereich seiner Längsränder 2 und 3, da beim Zusammenbiegen im Mittelbereich stärkere Biegemomente auftreten als im Be­reich der Längsränder und sich dieser Mittelbereich daher beim Zusammenbiegen stärker verformt. Durch das unter­schiedlich starke Vorbiegen erhält man nach dem Zusammen­biegen des Formteils 20 die kreisrunde Querschnittsform des Rohres.
Ein in Fig. 2 dargestellter Formteil 21 kann zu einem Rohr mit rechteckförmiger Querschnittsform zusammengebo­gen werden. Die Längskanten 22, 23 und 24 des rechteck­förmigen Rohres sind im Formteil 21 vorgeformt. Auch die Flächen können, wie durch die strichlierte Linie angedeu­tet, nach innen vorgebogen sein, wodurch nach dem Zusam­menbiegen des Formteiles 21 zum Rohr ebene Flächen ent­stehen. Die beiden Flächen zwischen den Kanten 22 und 24 des Formteiles 21 sind stärker vorgebogen als die beiden, den Rändern 2 und 3 benachbarten Flächen, da sie sich beim Zusammenbiegen stärker verformen. Ebenso ist der vorgeformte, von den Flächen eingeschlossene Winkel an der Längskante 23 größer als der Winkel an den Kanten 22 und 24. Die vierte Längskante wird von der Falzverbindung 1 gebildet.
Es ist auch eine Ausführungsform eines Formteiles für Rohre mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt möglich, bei der die Falzverbindung 1 im Bereich einer Wand des Rohres angeordnet ist (vgl. Fig. 12 und 12).
In Fig. 3 ist eine Falzverbindung 1 der zwei Längsränder 2 und 3 des zum Rohr geschlossenen Formteils 20 gezeigt. Am Längsrand 2 ist die schlaufenförmige Falzfaltung 8 ausgebildet, die im spitzen Winkel vom Längsrand 2 weg­ragt. Die Abkantung 9 am Längsrand 3 ist aus der Tangen­tialbene des Längsrandes 3 in einem mit der Falzfaltung 8 korrespondierenden, stumpfen Winkel ausgekantet (sh. Fig. 7). Die beiden Längsränder 2 und 3 stoßen entlang einer Fußlinie 4 aneinander. Um die Falzverbindung 1 ge­gen Auseinanderziehen zu sichern, wird die Falzfaltung 8 wellenförmig gebogen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
In den Fig. 5 und 6 ist eine andere Form der Sicherung der Falzverbindung 1 gegen Auseinanderziehen dargestellt. Die zur Falzverbindung 1 zusammengesteckte schlaufenför­mige Falzfaltung 8 am Längsrand 2 und die Abkantung 9 am Längsrand 3 sind quer zur Längsrichtung der Falzverbin­dung 1 durch Schnitte 7 unterteilt, so daß Abschnitte 5 und 6 entstehen, die abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen umgebogen sind.
In Fig. 8 ist eine Falzverbindung, bestehend aus zwei Ab­kantungen 11 und 12 an den beiden Längsrändern 2 und 3 und einer U-förmigen Profilleiste 10 dargestellt. Die beiden Längsränder der Bauteile 2 und 3 werden mit ihren Abkantungen 11 und 12 flach aneinandergelegt und an­schließend wird die U-förmige Profilleiste 10 darüberge­schoben. Zum Sichern der Falzverbindung kann diese, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, verbogen werden. Die Si­cherung der Falzverbindung gemäß Fig. 8 kann auch wie in Fig. 5 und 6 ausgeführt sein, wobei die Schnitte 7 im Ab­ stand von den freien Längsrändern der Profilleiste 10 en­den.
In Fig. 9 ist ein aus aus erfindungsgemäßen Formteilen hergestellten Rohrstücken zusammengesetztes Luftrohrsy­stem dargestellt.
Die Rohrstücke 26 sind aus einem in Fig. 10 dargestellten Blechzuschnitt 29 hergestellt. Die Schnittkanten 27 und 28 sind dabei so gelegt, daß die Bäuche und Täler der Wellen, welche die Schnittkante bilden, einander jeweils gegenüberliegen. Aus den dabei entstehenden Blechzu­schnitten 29 werden zu Rohrstücken 26 mit in zur Rohrach­se schrägen Ebenen liegenden Enden geformt.
In Fig. 11 ist ein Blechzuschnitt 29 zur Herstellung von Rohrstücken mit rechteckiger Querschnittsform darge­stellt, wobei die Enden der Rohrstücke in zur Achse der Rohrstücke schrägen Ebenen liegen. Die Schnittkanten 27 verlaufen hier entsprechend dem rechteckigen Profil ge­radlinig und abschnittweise abgewinkelt. Für die Herstel­lung von Formteilen für die Herstellung von Rohren mit anderen polygonalen Querschnitten werden sinngemäße Schnittführungen angewendet.
Ein in Fig. 12 dargestellter Formteil 31 dient zur Her­stellung eines Rohres mit rechteckförmigem Querschnitt, das in Fig. 13 gezeigt ist. Die Falzverbindung 41 befin­det sich in der Mitte einer der Flächen, die sich aus den Teilflächen 34 und 36 zusammensetzt, und ist versenkt an­geordnet.
Die Flächen 32 bis 36 sind vorgebogen, wobei die Fläche 32 am stärksten, die Flächen 33 und 35 weniger und die Teilflächen 34 und 36 am wenigsten vorgebogen sind. Die runden Kanten 37, 38, 39 und 40 sind im Formteil 31 eben­falls bereits vorgebogen, wobei die Längskanten 39 und 40 stärker vorgebogen sind als die Längskanten 37 und 38.
Nach dem Zusammenbiegen des Formteils 31 und Schließen der Falzverbindung 41 entsteht das in Fig. 13 dargestell­te Rohr mit ebenen Flächen 32 bis 36 und gleich runden Längsrändern 37 bis 40.
Die erfindungsgemäßen Formteile eignen sich besonders für die Herstellung von Brennkammerrohren und für dünnwandige Rohre. Als Werkstoff für den Formteil kann neben Blech aus Metall jeder andere flächige Werkstoff verwendet wer­den, so auch Schichtwerkstoffe, wie kunststoffbeschichte­te Metallbleche.
1. Formteil aus flächigem Werkstoff zur Herstellung von rohrförmigen Teilen mit Längsnaht, in der die paral­lel zur Achse des Rohres verlaufenden Ränder des Formteils durch eine Schließvorrichtung, insbesondere Falzfaltung miteinander verbunden sind, wobei der Formteil durch elastisches Verformen zu dem Rohr bzw. Rohrstück schließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Formteil (20, 21, 29) parallel zur Richtung der Achse des aus dem Formteil (20, 21) herzustellenden Rohres bzw. Rohrstückes gebogen bzw. gekantet ist, wobei die beiden die Naht bildenden Längsränder (2, 3) des Formteils (20, 21, 29) im entspannten Zustand desselben einen Abstand voneinander aufweisen, der das Einlegen eines weiteren Formteils (20, 21, 29) gestattet, und daß die Querschnittsform des Formteils (20, 21, 29) im entspannten Zustand desselben einen Verlauf besitzt, der unter der Einwirkung der im zum rohrförmigen Teil verformten Formteil auf diesen durch die Schließvorrichtung einwirkenden Kräfte und Momente der gewünschten Querschnittsform des rohrför­migen Teils (20, 21, 29) entspricht.
2. Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formteil zur Herstellung von Rohren bzw. Rohr­stücken mit kreisförmiger oder ovaler Querschnitts­form in seinem Mittelbereich zwischen den Längsrän­dern (2, 3) weniger stark vorgebogen ist als im Be­reich seiner Längsränder (2, 3).
3. Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formteil zur Herstellung von Rohren bzw. Rohr­stücken mit polygonaler, insbesondere rechteckiger Querschnittsform die im zum Rohr bzw. Rohrstück ge­schlossenen Zustand des Formteiles ebenen Flächen (32, 33, 34, 35, 36) gegen die Biegerichtung vorgebo­gen sind.
4. Formteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen (32) im Mittelbereich zwischen den Längs­rändern (2, 3) stärker vorgebogen sind als die Flä­chen (33, 35) im Bereich der Längsränder (2, 3), und daß die von den Flächen (32, 33, 34, 35, 36) einge­schlossenen Winkel der Längskanten (37, 38, 39, 40) im Mittelbereich größer sind als im Bereich der Längskanten (2, 3).
5. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechzuschnitt, aus dem der Formteil (20, 21) gebogen ist, im wesentlichen die Form eines Rechtecks aufweist.
6. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Her­stellung von Rohrstücken (26) mit rundem Querschnitt und mit in zur Rohrachse schrägen Ebenen liegenden Enden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten des Formteiles (29) zwischen den zur achsparallelen Naht zu verbindenden Rändern (28) eine gewellte Kontur aufweisen, wobei Bäuche und Täler der Wellen einander jeweils gegenüberliegen.
7. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Her­stellung von Rohrstücken mit polygonalem, z.B. qua­dratischem oder rechteckigem Querschnitt und mit in zur Rohrachse schrägen Ebenen liegenden Enden, da­durch gekennzeichnet, daß die Kanten (27) des Form­teiles (29) zwischen den zur achsparallelen Naht zu verbindenden Rändern (28) eine gewinkelte Kontur mit vor- und rückspringenden Abschnitten aufweisen, wobei die rückspringenden und die vorspringenden Abschnitte einander jeweils gegenüberliegen.
8. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Bildung einer Falzfal­tung (1) zur Naht des Rohres bzw. Rohrstückes zu ver­bindenden Längsränder (2, 3) des Formteils (20, 21, 29) abgekantet sind.
9. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß einer der miteinander zu verbin­denden Ränder (2, 3) des Formteiles (20, 21, 29) wie an sich bekannt, nach außen abgekantet (9) ist, daß der gegenüberliegende Rand zu einer an sich bekannten schlaufenartigen Falzfaltung (8) geformt ist, in den die Abkantung (9) einführbar ist, daß die Abkantung (9) mit dem Formteil (20, 21, 29) einen stumpfen Win­kel einschließt und daß die Mittelebene der schlau­fenartigen Falzfaltung (8) mit der Ebene des Formtei­les (20, 21, 29) einen spitzen Winkel einschließt, wobei sich die beiden Winkel zueinander auf 180° er­gänzen.
10. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden zur Naht zu verbinden­den Längsrändern (2, 3) des Formteiles zur Ebene des Formteiles im wesentlichen senkrecht stehende Abkan­tungen (11, 12) angeordnet sind, und daß über die beiden aneinander anliegenden Abkantungen (11, 12) eine diese aneinanderpressende und in sich aufneh­mende, im wesentlichen U-Förmige Blechprofilleiste (10) schiebbar ist.
11. Rohr oder Rohrstück, hergestellt aus einem der Form­teile nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­kennzeichnet, daß der nach außen weisende Falzfaltung der Naht form- und/oder kraftschlüssig gesichert ist.
12. Rohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur formschlüssigen Sicherung der Falzfaltung (1) die vom Rohr nach außen abstehenden Teile der Naht ab­wechselnd in die eine und in die andere Richtung um­gebogen sind.
13. Rohr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Randkante der Falzfaltung (1) wellenförmig verläuft (Fig. 3, 4).
14. Rohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der nach außen stehenden Falzfaltung (1) im Abstand voneinander Einschnitte (7) vorgesehen sind und daß die zwischen den Einschnitten (7) angeordneten Ab­schnitte (5, 6) des Falzes (1) abwechselnd nach der einen und nach der anderen Richtung umgebogen sind.