Biegestelle eines dornlos gebogenen dünnwendigen Metallrohres und Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Biegestelle

Abstract

 Die Erfindung befaßt sich mit der Raumform eines dornlos gebogenen dünnwandigen Metallrohres (1) und mit einer Vorrichtung zur Herstellung dieser Rohrbiegung. Um das Einknicken des Rohres an der Stelle des geringsten Biegeradius und die Querschnittserweiterung des Rohres im seitlichen Außenbereich zu vermeiden, sieht die Erfindung vor, daß das gebogene Rohr (1) im Bereich des kleinsten Biegeradius einen von der Kreisform abweichenden, im Querschnitt etwa herzförmigen und über die ursprüngliche Kreislinie hinaus sich erstreckenden Verlauf hat, wobei in diesem Biegebereich mehrere in Umfangsrichtung sich erstreckende, sickenartige Rippen (4) in der inneren Wandhälfte vorgesehen sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Biegestelle eines dornlos gebogenen dünnwandigen Metallrohres und auf eine Vorrichtung zur Herstellung dieser Biegestelle mit den Merkmalen in den nebengeordneten Ansprüchen.

[0002] Das Biegen von Metallrohren ist besonders dann problematisch, wenn das Metallrohr eine geringe Wandstärke und einen verhältnismäßig großen Durchmesser besitzt und die Biegung ohne in das Rohr einführbaren Dorn erfolgen soll. Besonders problematisch ist diese Maßnahme dann, wenn ein kleiner Biegeradius erzeugt werden soll und das Metallrohr aus Edelstahl besteht.

[0003] Bei den vorbekannten Biegemaßnahmen solcher Metallrohre entstehen Abflachungen bzw. Einschnürungen im Außenbereich der Biegung sowie Wulstbildungen im seitlichen Außenbereich des Rohres mit der Folge, daß das Rohr an diesen Stellen verbreitert wird. Ganz ungünstig ist, wenn auf der Innenseite des Metallrohres, also an der Stelle mit dem geringsten Biegeradius, ein Einknicken des Rohres erfolgt, was im Inneren des Rohres zu einer empfindlichen Drosselstelle führt.

[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und eine bessere Rohrform im gebogenen Zustand zu konzipieren sowie eine zur Herstellung dieser Rohrform geeigneten Vorrichtung vorzuschlagen.

[0005] Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen in den nebengeordneten Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß der Innenquerschnitt des Rohres ohne wesentlich größeren konstruktiven Aufwand weitgehend erhalten bleibt, keine Einengung des Rohrquerschnittes erfolgt und dennoch eine akzeptable äußere Gestaltung des Rohres erreicht wird.

[0006] Es ist zwar durch die DE-A-1 947 917 bekannt, das Entstehen von Falten im Druckzonenbereich des gebogenen Rohres dadurch zu vermeiden, daß in der Hohlkehle der Biegeform eine oder mehrere, den Kehlengrund in Umfangsrichtung vertiefende Rillen vorgesehen sind, die offenbar zur Aufnahme des beim Biegen ausweichenden Rohrmaterials bestimmt sind. Dadurch entsteht jedoch eine von der kreisrunden Rohrform erheblich abweichende Rohrverformung, welche mit der Erfindung vermieden werden kann.

[0007] Während bei vorbekannten Biegevorrichtungen die von außen auf das Metallrohr angreifende Biegerolle das sich stauchende Material des Metallrohres beim Umschlingen der Formrolle vor sich her schiebt, wobei dieses unkanalisiert seitlich ausweicht, wird bei der Erfindung der direkte Kontakt der Biegerolle auf das zu biegende Metallrohr gänzlich vermieden. Statt dessen wird die Biegerolle in Distanz zur Formrolle gehalten, wobei der Zwischenraum zwischen Biegerolle und Formrolle durch ein gliederartiges Biegeorgan ausgefüllt wird, welches seinerseits auf das zu biegende Metallrohr einwirkt.

[0008] Eine solche Biegevorrichtung ist an sich durch die DE-A-2 247 040 bekannt, wo zwischen der Formrolle und einem am Biegehebel befestigten Führungsteil ein aus mehreren aneinandergeführten Lamellen bestehender Gliederverband angeordnet ist. Jede Lamelle umgreift zur Hälfte das zu biegende Rohr und weist rückwärtig zwei Rollen auf, gegen welche das Führungsteil einwirkt. Auf diese Weise wird das Rohr unter Vermeidung von Reibung gebogen, indem eine Lamelle nach der anderen mit dem Rohr in Eingriff gebracht und dabei eine Kreisbewegung um die Formrolle ausgeführt wird. Die Lamellen sind durch Stahlseile miteinander verbunden und können sich der Krümmung des Rohres anpassen.

[0009] Diese vorbekannte Biegevorrichtung ist wegen der Form der Lamellen und ihrer Verbindung durch Stahlseile sowie wegen den daran gelagerten Rollen außerordentlich kostenaufwendig und daher unrentabel.

[0010] Beim Gegenstand der Erfindung wird hingegen mit einfachsten Mitteln ein kettenförmiges Biegeorgan von Gliedern gebildet, von denen eines ortsfest gehalten ist und die anderen mit Hilfe einer im Außenumfang glatten Biegerolle bei deren Schwenkbewegung um die Formrolle aus dem Streckzustand in eine gekrümmte Lage gebracht werden, wodurch die Biegung des Rohres entsteht.
Die erfindungsgemäßen Merkmale sind im Vorrichtungsanspruch 3 aufgeführt, wobei die in den Flanken der Formrollennut achsparallel sich erstreckenden Einkerbungen ursächlich für die Ausbildung des gebogenen Rohres entsprechend dem Schutzanspruch 1 sind.

[0011] Die Erfindung sieht vor, die Biegerolle mittelbar über ein Federstahlband oder unmittelbar auf das gliederförmige Biegeorgan einwirken zu lassen. Das Biegeorgan umgreift die außenliegende Hälfte des zu biegenden Metallrohres. Während also die Biegerolle, die um die Achse der Formrolle schwenkbar ist, direkt oder indirekt auf das Biegeorgan einwirkt, krümmt sich dieses zufolge der kettenartigen Anbindung ihrer Glieder. Das Biegeorgan gelangt somit in eine dem Biegeradius des Metallrohres entsprechende Bogenlage, wonach die einzelnen Glieder des Biegeorganes nach und nach auf den Umfang des Metallrohres einwirken und dieses in die Nut der Formrolle zwingen. Dabei umschließen die Glieder des Biegeorganes die außenliegende Hälfte des Metallrohres gänzlich und verhindern somit ein Abflachen des Außenumfanges des Metallrohres sowie ein wulstartiges Ausweichen des Materials des Metallrohres nach der Seite hin.

[0012] Die Folge davon ist, daß das zu verdrängende Material des Metallrohres gezielt in den inneren Umfangsbereich des Metallrohres wandert. Dort sind jedoch die Flanken der Formrolle durch Einkerbungen und durch eine Rille so präpariert, daß das im Fluß befindliche Material gezielt in diese Einkerbungen und Rille verdrängen läßt. Die Folge davon ist, daß der Innenquerschnitt des zu biegenden Metallrohres nicht verengt wird, sondern im inneren Umfangsbereich geringfügig vergrößert wird.

[0013] Die einzelnen Merkmale zur Erzielung dieser Wirkung sind den Unteransprüchen, der Zeichnung und der Beschreibung zu entnehmen.

[0014] In den Zeichnungen ist die Erfindung schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigen:

Figur 1:

eine Seitenansicht der Biegestelle eines dornlos gebogenen dünnwandigen Metallrohres,

Figur 2:

eine Stirnansicht des Metallrohres gemäß Figur 1 in Richtung des Pfeiles A,

Figur 3:

einen Querschnitt durch die Biegestelle des Metallrohres in vergrößerter Darstellung,

Figur 4:

eine schematische Seitenansicht einer Biegevorrichtung für das Metallrohr;

Figur 5:

eine Stirnansicht einer Formrolle in Richtung des Pfeiles B in Figur 4;

Figur 6:

eine Innenansicht eines aus mehreren Gliedern bestehenden Biegeorganes in seiner Streckstellung entsprechend der Pfeilrichtung C in Figur 4,

Figur 7:

einen Querschnitt durch das Biegeorgan gemäß Figur 6 in gekrümmter Stellung entlang der Linie VII-VII in Figur 6 und

Figur 8:

einen Querschnitt durch das Biegeorgan gemäß Figur 6 entlang der Linie VIII-VIII in Figur 6.

[0015] Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Biegestelle (2) eines dornlos gebogenen dünnwandigen Metallrohres. Als besonders problematisch erweisen sich Metallrohre mit geringer Wandstärke und verhältnismäßig großem Durchmesser. Außerdem spielt das Material des Metallrohres eine Rolle, wobei insbesondere Edelstahl schwierig zu biegen ist. Wie man solche Metallrohre biegen kann, ohne daß negative Querschnittsveränderungen des Metallrohres (1) entstehen können, ergibt sich aus der Darstellung der Biegestelle gemäß Figuren 1 bis 3 und der Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Biegestelle gemäß Figuren 4 bis 8.

[0016] Aus Figur 1 ist erkennbar, daß die innenliegende Rohrwand (3), also die Bereiche mit den geringsten Krümmungsradien, in Umfangsrichtung verlaufende sickenartige Rippen (4) aufweisen, die in eine erhabene Mittelrippe (5) übergehen, welche sich längs der Mantellinie mit dem kleinsten Biegeradius erstreckt.

[0017] Wie die vergrößerte Darstellung des Rohres im Querschnitt gemäß Figur 3 zeigt, weicht die innere Wandhälfte (22), welche die sickenartigen Rippen (4) enthält, vom normalen Umfang des zu biegenden Metallrohres (1) ab. Der normale Umfang ist strichpunktiert dargestellt. Dadurch entsteht eine geringe Vergrößerung des Innenquerschnittes des Metallrohres (1), ohne daß aber in den außenliegenden Rohrwandbereichen Abflachungen, Einbauchungen oder sonstige Quetschungen sich bilden. Ein durch das Metallrohr (1) strömendes Medium erfährt also keinen strömungsungünstigen Einfluß, erst recht keine Drosselung.

[0018] Ein dieses gebogene Metallrohr erzeugendes Verfahren würde sich also darin äußern, daß man beim Verformen das Material des Metallrohres von dem äußeren Umfangsbereich in Richtung zum inneren Umfangsbereich gezielt ausweichen läßt, um es dort in sickenartige Rippen und der Mittelrippe aufzufangen, ohne den Innenquerschnitt des Metallrohres einzuengen.

[0019] Eine dazu geeignete Vorrichtung ist in Figur 4 schematisch in Seitenansicht dargestellt.

[0020] Wie bei vorbekannten Biegevorrichtungen üblich, sind eine ortsfeste Formrolle (6), eine um die Achse der Formrolle (6) verschwenkbare Biegerolle (7) und eine Widerlagerolle (24) vorgesehen, zwischen denen das zu biegende Metallrohr (1) sich befindet. Das Metallrohr (1) wird dabei in Richtung des Pfeiles (25) zwischen die Rollen (6,7,24) vorangeschoben, bis der überstehende Bereich (26) seine gewünschte Endstellung erreicht hat. Es ist natürlich selbstverständlich, daß auch die Biegevorrichtung beim ortsfestem Metallrohr (1) längs des Metallrohres (1) in die gewünschte Biegestellung verschoben werden kann.

[0021] Beim Einschicken des Metallrohres (1) befindet sich die Biegerolle (7) in der strichpunktiert gezeichneten Stellung.

[0022] Im Gegensatz zum Stand der Technik greift jedoch die Biegerolle (7) nicht unmittelbar auf das Metallrohr (1) ein, sondern befindet sich in Distanz (8) zur Formrolle (6). Diese Distanz (8) wird durch ein aus mehreren Gliedern (10,12) bestehendes Biegeorgan (9) ausgefüllt, dessen der Vorschubrichtung (25) entgegengesetzt gerichtetes Glied (12) ortsfest gehalten ist. Die anderen Glieder (10) sind am feststehenden ortsfesten Glied (12) derart gelenkig gelagert, daß sie sich parallel zum Umfang der Formrolle (6) einstellen können. Die Biegerolle (7) kann auf die Außenseite (14) der einzelnen Glieder (10,12) unmittelbar einwirken und drückt diese gegen die Formrolle (6) und bewirkt damit, daß das Biegeorgan (9) die Biegung des Metallrohres (1) veranlaßt.

[0023] In der Darstellung der Figur 4 befindet sich aber zwischen der Biegerolle (7) und den Gliedern (10,12) des Biegeorganes (9) noch ein Federstahlband (27), das im Bereich des ortsfesten Gliedes (12) ebenfalls ortsfest gehalten ist und sich längs der strichpunktierten Linie des überstehenden Bereiches (26) geradlinig erstreckt.

[0024] Beim Verschwenken der Biegerolle (7) längs der strichpunktierten Kreisbahn wird das Federstahlband (27) gekrümmt und gegen die Außenseiten der Glieder (10,12) angepreßt, was diese zur Biegeeinwirkung auf das Metallrohr (1) veranlaßt.

[0025] Die Glieder (10,12) des Biegeorganes (9) besitzen demgemäß innenliegende durchlaufende Hohlkehlen (11), welche dem Außenumfang des Metallrohres angepaßt sind. In der in den Figuren 4 und 7 gezeigten Bogenstellung des Biegeorganes (9) grenzen die Stirnflächen (13) der Glieder (10,12) dicht aneinander und bilden somit ein geschlossenes Ringsegment des Biegeorganes (9). Um diese Wirkung zu erreichen, sind die Stirnflächen (13) der Glieder (10,12) konvex bzw. nach außen vorspringend keilförmig ausgebildet. Werden die Glieder (10,12) wieder von der Formrolle (6) abgehoben und in Strecklage gebracht, verhindert die Ausbildung der Stirnflächen (13) eine umgekehrte Krümmung des Biegeorganes über die Streckstellung hinaus.

[0026] Die außenliegenden Seiten (14) der Glieder sind flach oder gewölbt ausgebildet. Deshalb braucht die außenliegende Mantelfläche (15) der Biegerolle (7) nicht profiliert zu sein, sondern wirkt als zylindrische Rolle auf die Außenseiten (14) der Glieder (10,12) ein.

[0027] Daraus ist ersichtlich, daß beim Biegevorgang fortschreitend die einzelnen Glieder (10,12) durch die Biegerolle (7) und das Federstahlband (27) zur Einwirkung auf das Metallrohr (1) gebracht werden. Dabei umschlingen die Glieder (12,10) das Metallrohr (1) derart, daß im außenliegenden Umfangsbereich des Metallrohres (1) keine Möglichkeit zum Ausweichen des Materials gegeben ist. Das Material muß folglich zum gestauchten inneren Bereich des Metallrohrumfanges fließen, wo es Ausweichmöglichkeiten erlangen soll, um den Innenquerschnitt des Metallrohres (1) nicht zu verengen.

[0028] Zu diesem Zweck ist die Formrolle (6) gemäß Figur 5 besonders profiliert. Die Flanken (17) der umlaufenden Nut (23) sind zunächst dem Umfang des unverformten Metallrohres (1) angepaßt. Je näher jedoch diese Flanken (17) sich dem Grund der Nut (23) nähern, desto mehr weichen die dem Nutengrund (23) benachbarten Flanken (19) von der Umfangsform des Metallrohres (1) ab. Außerdem sind in den Flanken (17,19) achsparallel sich erstreckende Einkerbungen (16) vorhanden, die in eine Rille (18) münden, welche sich Grund längs der Nut (23) in Umfangsrichtung erstreckt. Diese Einkerbungen (16) und Rille (18) sind also in den Flanken (17,19) vertieft angeordnet und dienen dazu, verformtes Material des inneren Umfangsbereiches des Metallrohres (1) aufzunehmen. Dadurch entstehen am gebogenen Metallrohr (1) die in Figur 3 dargestellten erhabenen sickenartigen Rippen (4) und die erhabene Mittelrippe (5).

[0029] In den Figuren 6 bis 8 sind in vergrößerter Darstellung die Glieder (10,12) des Biegeorganes (9) in verschiedenen Ansichten und Schnitten dargestellt. Aus der Innenansicht gemäß Figur 6 erkennt man die keilförmige Gestaltung der Außenseite (14) der Glieder (10,12) in der gestreckten Lage des Biegeorganes (9). An ihren beidseitigen Enden sind die Glieder (10,12) über Verbindungsglieder (20,21) gelenkig zueinander angeordnet, so daß das Biegeorgan (9) aus der gestreckten Stellung gemäß Figur 6 in die Bogenstellung gemäß Figur 7 gebracht werden können, wobei die Glieder (10,12) in dieser gebogenen Stellung gemäß Figur 7 das Metallrohr (1) außen umfangsseitig vollständig umschließen.

[0030] Wie die Figur 8 zeigt, sind die einzelnen Glieder (10,12) innenseitig mit einer durchlaufenden Hohlkehle (11) versehen, welche dem Außenumfang des zu biegenden Metallrohres (1) angepaßt ist. Die Außenseite (14) der Glieder (10,12) ist eben ausgebildet. Die Verbindungsglieder (20,21) sind zueinander stufenartig versetzt, um das überführen des gestreckten Biegeorganes (9) in die Bogenstellung gemäß Figur 7 zu erzwingen.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0031] 

1

Metallrohr

2

Biegestelle

3

Rohrwand

4

sickenartige Rippe

5

erhabene Mittelrippe

6

Formrolle

7

Biegerolle

8

Distanz, Zwischenraum

9

Biegeorgan

10

Glied

11

Hohlkehle

12

ortsfestes Glied

13

Stirnfläche (konvex)

14

Außenseite des Gliedes

15

unprofilierte Mantelfläche

16

Einkerbung

17

Flanke

18

Rille

19

benachbarte Flanken

20

Verbindungsglied

21

Verbindungsglied

22

innere Wandhälfte

23

Nut

24

Widerlagerolle

25

Pfeil (Vorschub)

26

überstehender Bereich

27

Federstahlband

Ansprüche

1. Biegestelle eines dornlos gebogenen dünnwandigen Metallrohres (1), dadurch gekennzeichnet, daß die den kleineren Biegeradius aufweisende Rohrwand (3) einen von der Kreisform abweichenden, im Querschnitt etwa herzförmigen und über die ursprüngliche Kreislinie hinaus sich erstreckenden Verlauf hat und daß im Bereich dieser Biegeverformung mehrere in Umfangsrichtung sich erstreckende, sickenartige Rippen (4) in der inneren Wandhälfte (22) vorgesehen sind.

2. Biegestelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sickenartigen Rippen (4) in eine längs der Mantellinie mit geringstem Biegeradius sich erstreckende erhabene Mittelrippe (5) übergehen.

3. Vorrichtung zur Herstellung einer Biegestelle für ein dünnwandiges Metallrohr (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das zu biegende Metallrohr (1) um eine mit ihrem Durchmesser den Biegeradius bestimmende ortsfeste Formrolle (6) mit Hilfe eines um die Achse der Formrolle (6) bewegbaren Biegeelementes (7) verformt wird, wobei die Formrolle (6) eine umlaufende, den halben Rohrumfang umschließende Nut (23) aufweist und wobei der Umfang (15) des Biegeelementes (7) in Distanz (8) zum Außenumfang der Formrolle (6) angeordnet und der Zwischenraum (8) von einem mehrgliedrigen Biegeorgan (9) ausgefüllt ist, dessen einzelne Glieder (10,12) formrollenseitig eine durchlaufende, der äußeren Rohrhälfte angepaßte Hohlkehle (11) aufweisen und aus einer geraden Strecklage in eine zur Krümmung der Formrolle (6) parallelen geschlossenen Bogenlage mit Hilfe des Biegeelementes (7) veränderbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder (10) des Biegeorgans (8), ausgehend von einem ortsfest gehaltenen Anfangsglied (12), miteinander nach Art einer Kette gelenkig verbunden sind, gegen deren Außenseite (14) die unprofilierte Außenmantelfläche (15) eines als Biegerolle (7) ausgebildeten Biegeelements einwirkt, wobei in den die Nut (23) bildenden Flanken (17) der Formrolle (6) achsparallel sich erstreckende Einkerbungen (16) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das der Vorschubrichtung des zu biegenden Metallrohres (1) abgekehrte Glied (12) des Biegeorganes (9) ortsfest gehalten ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinandergrenzenden Stirnflächen (13) der Glieder (10,12) des Biegeorganes (8) konvex bzw. keilförmig geformt sind, dergestalt, daß die formrollenseitigen Bereiche der Glieder (10,12) in der die Rohrbiegung bestimmenden Position flächig aneinanderliegend und einen geschlossenen Ringsektor bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkerbungen (16) sich mindestens über einen Viertelumfang, vorzugsweise über den gesamten Umfang der Nut (23) erstrecken.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Grund der Nut (23) in Umfangsrichtung eine Rille (18) sich erstreckt, in welche die Einkerbungen (16) münden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Nut (23) der Formrolle (6) einen vom Querschnitt des zu biegenden Metallrohres (1) abweichenden Verlauf dergestalt aufweist, daß die dem Nutengrund benachbarten Flanken (19) sich allmählich vom Rohrumfang distanzieren.

9. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Biegerolle (7) und dem Biegeorgan (9) ein Federstahlband (27) angeordnet ist, das im Bereich des ortsfesten Gliedes (12) ortfest gehalten ist und von der Biegerolle (7) gegen die Außenseiten (14) der Glieder (10,12) zum Zwecke der Biegeverformung des Metallrohres (1) anpreßbar ist.

Zeichnung