DE102009033135A1

DE102009033135A1 - Verfahren zum Herstellen von Profildichtringen

Info

Publication number: DE102009033135A1
Application number: DE102009033135A
Authority: DE
Inventors: Peter Böhringer
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2011-01-27
Also published as: FR2948043A1; US20110011145A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen von Profildichtringen, insbesondere in C-, V- oder U-Form, bei dem aus einem bandförmigen Trägerteil (2) durch Umformen und Einsatz von Formwalzen (14, 16, 20, 22) ein Profilstrang (24) vorgebbarer Querschnittsform erhalten wird, wobei der Vorgang des Umformens derart vonstatten geht, dass der Profilstrang (24) nach dem Umformen zumindest einen Teil einer Bogen- oder Spiralform annimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Profildichtringen, insbesondere in C-, V- oder U-Form.
Profildichtringe finden als Bestandteil von Dichtungsanordnungen weitverbreitete Anwendung bei Anschlussverbindungen abgasführender Leitungen, beispielsweise für Anschlüsse von Leitungen an Katalysatoren oder Zylinderköpfen von Verbrennungsmotoren oder bei sonstigen heißgasführenden Baukomponenten, wie man sie regelmäßig in der Kraftwerkstechnik wiederfindet. Aufgrund der auftretenden hohen Abgastemperaturen handelt es sich bei dem jeweiligen Profildichtring regelmäßig um ein metallisches Bauteil mit geringer Wandstärke, wobei der Ringkörper üblicherweise eine profilierte Querschnittsgestalt, beispielsweise in Form eines C-, U- oder V-Profils, besitzt.
Entsprechend dem im Dokument EP 2 020 541 A1 aufgezeigten Stand der Technik wird bei der Herstellung derartiger Profildichtringe aus einem Blechstreifen ein Ring gebildet, nachdem der Blechstreifen auf den Ringumfang abgelängt wurde, sodann werden die Streifenenden zur Bildung eines geschlossenen Ringes verschweißt und dieser dann durch Rollen profiliert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das eine besonders rationelle Herstellung ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Demgemäß besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass ein bandförmiges Trägerteil mittels Formwalzen derart umgeformt wird, dass nicht nur ein Profilstrang vorgegebener Querschnittsform, also mit C-, V- oder U-förmigem Querschnitt, gebildet wird, sondern dass der Profilstrang nach dem Umformen bogenförmig oder spriralig gekrümmt ist. Der Vorgang der Profilierung schließt somit die Bildung der Krümmung des Stranges in die gewünschte Ringform mit ein, sodass ein gesonderter Biegevorgang zur Ringbildung entfällt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht daher eine besonders kostengünstige Herstellung von Profildichtringen bei hoher Produktionsgeschwindigkeit.
Dadurch, dass der Profilstrang bereits in Bogenform vorliegt, können Längenabschnitte, deren Länge dem Umfang des jeweils zu bildenden Profilringes entspricht, ohne Weiteres verbunden, insbesondere verschweißt werden.
Das Verfahren kann mit besonderem Vorteil so durchgeführt werden, dass der Profilstrang aus dem in Längsrichtung bewegten Trägerteil in mehreren Umformstufen gebildet wird, wobei die die letzte Umformstufe bildenden Formwalzen an den zugewandten Oberflächen des Profilstranges unterschiedliche Friktion und/oder Formänderung bewirken, um die bogenförmige oder spiralige Krümmung des aus dieser Umformstufe austretenden Profilstranges zu erzeugen.
Vorzugsweise wird das flache Trägerteil mittels Förderrollen der ersten Umformstufe zugeführt, in der eine erste Formwalze mit konvex erhabenem Mantelteil und eine gegenüberstehende zweite Formwalze mit konkav vertieftem Mantelteil das Trägerteil zum vorgeformten Profilstrang verformt.
Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, dass zumindest eine Formwalze beider Umformstufen sowohl in Arbeitsrichtung als auch quer zur Arbeitsrichtung einstellbar ist. Dadurch lässt sich bereits beim vorgeformten Profilstrang in unterschiedlichen Wandbereichen der Profilform eine unterschiedliche Materialdicke verwirklichen. So kann beispielsweise im Bereich des Rückens eines gebildeten C- oder U-Profils eine größere Wandstärke als an den seitlichen Schenkeln gebildet werden, was beim fertigen Profildichtring zu optimalen Festigkeits- und Elastizitätsverhältnissen führt.
Vorzugsweise wird der aus der ersten Umformstufe austretende vorgeformte Profilstrang der letzten Umformstufe über quer zur Arbeitsrichtung einstellbare Leitrollen zugeführt.
Um die gewünschte bogenförmige oder spiralige Krümmung des aus der letzten Umformstufe austretenden Stranges zu erreichen, kann vorzugsweise in der letzten Umformstufe, die eine dritte Formwalze mit konvex erhabenem Mantelteil aufweist und eine vierte Formwalze mit konkav vertieftem Mantelteil aufweist, so verfahren werden, dass nicht nur die endgültige Profilform erhalten wird, sondern dass durch Einstellung von Umfangsgeschwindigkeiten und des Umformdruckes in der letzten Umformstufe auch die bogenförmige oder spiralige Krümmung des austretenden Profilstranges gebildet wird.
Ein besonders wesentlicher Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, dass es sich gleichermaßen für die Herstellung von Profildichtringen eignet, bei denen die Profilöffnung an der Außenseite des Ringes gelegen ist, als auch für Profildichtringe, deren Profil ins Innere des Ringes geöffnet ist. Diesbezüglich kann erfindungsgemäß so vorgegangen werden, dass durch Lageeinstellung und Formgebung zumindest der vierten Formwalze und die Einstellung der Umfangsgeschwindigkeiten von zumindest einer von dritter und vierter Formwalze die Richtung der Krümmung gewählt wird, um nach Wunsch einen Profilstrang mit nach Innen oder nach Außen, bezogen auf die Bogenform, geöffnetem Profil zu erhalten.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 eine stark schematisch vereinfacht gezeichnete Darstellung einer Einrichtung zum Durchführen eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine abgebrochen und stark schematisch vereinfacht gezeichnete Schnittdarstellung der Einrichtung von 1, entsprechend der Schnittlinie wie mit II-II in 1 angedeutet, und
3 eine stark schematisch vereinfacht gezeichnete Draufsicht auf die Einrichtung von 1.
Wie 1 und 3 zeigen, wird ein Trägerteil 2 in Form eines flachen Stahlbandes durch Einzugsrollen 4 durch eine erste Umformstufe 6 und eine zweite Umformstufe 8 geführt, wobei das Trägerteil 2 jeweils durch seitliche Führungsrollen 10 und 12 mittig gehalten wird. In der ersten Umformstufe 6 wird das Trägerteil 2 mittels einer ersten Formwalze 14 und einer mit ihr zusammenwirkenden zweiten Formwalze 16 zu einem vorgeformten Profilstrang 18 umgeformt, aus dem in der zweiten Umformstufe 8 mittels einer dritten Formwalze 20 und einer mit ihr zusammenwirkenden vierten Formwalze 22 das endgültige Profil des aus der Einrichtung austretenden, fertigen Profilstranges 24 geformt wird.
Die Führungsrollen 10 und 12 sind an Trägern 26 quer zur Vorschubrichtung lageeinstellbar. In der ersten Umformstufe 6 wirkt die erste Formwalze 14 mit konvex erhabenem Mantelteil 28 auf das zugeführte Trägerteil 2 mittig ein, siehe 2, während die in den 1 und 2 untere, zweite Formwalze 16 mit konkav vertieftem Mantelteil 30 das Trägerteil 2 seitlich nach oben verformt, um dem aus der ersten Umformstufe 6 austretenden, vorgeformten Profilstrang 18 eine Querschnittsform in der Art eines flachen, weit geöffneten C zu vermitteln. Während in der darauffolgenden zweiten Umformstufe 8 die in 1 und 2 oben liegende, dritte Formwalze 20 einen erhabenen Mantelteil 32 aufweist, der dem Mantelteil 28 der ersten Formwalze 14 entspricht, ist der konkav vertiefte Mantelteil 34 der vierten Formwalze 22 gegenüber dem konkav vertieften Mantelteil 30 der zweiten Formwalze 16 wesentlich anders ausgebildet. Bei dem vorliegend beschriebenem Ausführungsbeispiel, bei dem der fertige Profilstrang 24 ein verhältnismäßig enges C-Profil bildet, ist der Mantelteil 34 der Formwalze 22 in Form einer schmäleren und tiefer eingearbeiteten Vertiefung, verglichen mit dem Mantelteil 30 der Formwalze 16, gestaltet. Dadurch wird dem fertigen Profilstrang 24 eine Profilform vermittelt, wie in 1 bei 36 schematisiert angedeutet ist.
Für den Vorgang der Vorprofilierung in der ersten Umformstufe 6 ist beim vorliegenden Beispiel die zweite Formwalze 16 lageeinstellbar, und zwar, wie mit Doppelpfeil 38 angedeutet, in Richtung auf die obere Formwalze 14, um den Walzspalt zu verkleinern, sowie, entsprechend dem Doppelpfeil 40, entlang der Arbeitsrichtung. Wie mit entsprechenden Doppelpfeilen 38 und 40 beider zweiten Umformstufe 8 angedeutet, ist in entsprechender Weise die vierte Formwalze 22 in Richtung auf die zugehörige Formwalze 20 und entlang der Arbeitsrichtung lageeinstellbar. Zusätzlich sind die Umfangsgeschwindigkeiten der Formwalzen, zumindest der Formwalzen 20 und 22 der zweiten Umformstufe 8, unabhängig voneinander einstellbar. Durch Einstellen dieser Parameter wird beim Umformvorgang in der zweiten Umformstufe 8 auf den Werkstoff des vorgeformten Profilstranges 18 in der Weise eingewirkt, dass die Materialstreckung am Profilgrund gegenüber der Streckung an den Seitenteilen des Profiles unterschiedlich ist. Dies führt zu einer Krümmung des fertigen Profilstranges 24, sodass dieser die zweite Umformstufe 8 in einer Bogenform verlässt, siehe 1. Wenn der fertige Strang 24 durch eine lageeinstellbare Leitrolle 42 zur Seite geführt wird, bildet der Profilstrang 24 spiralig aufgerollte Schlingen 44, siehe 3. Für die endgültige Ringform des Profildichtringes brauchen daher von den Schlingen 44 lediglich Längenabschnitte, die dem Umfang des Profildichtringes entsprechen, abgelängt zu werden und endseits zur Bildung des fertigen Profildichtringes verschweißt zu werden, ohne dass ein Biegevorgang an einem geraden Profilstrang erforderlich wäre.
In besonders vorteilhafter Weise kann die Umformung in der zweiten Umformstufe 8 derart stattfinden, dass der Werkstoff des Profilstranges 18 am Profilgrund weniger gestreckt wird als an den Profilseiten. Dies kann dadurch bewirkt werden, dass durch Form und Dimensionierung der zusammenwirkenden Mantelteile der Formwalzen 20 und 22, beispielsweise indem der vertiefte Mantelteil 34 im äußeren Bereich verengt ist, an den Profilseiten eine stärkere Friktion beim Walzvorgang wirksam ist, sodass der Profilstrang 24 im Außenbereich stärker gestreckt ist als im Profilgrund. Dadurch tritt der fertige Profilstrang 24 gegenüber der in 1 mit ausgezogener Linie gezeigten Krümmung nach oben mit einer nach unten gerichteten Krümmung aus der zweiten Umformstufe 8 aus, wie in 1 mit gestrichelter Linie dargestellt ist. Wie in 1 bei 36 angedeutet ist, ist somit in beiden Fällen das Profil zu unterschiedlichen Seiten hin geöffnet. Die Erfindung ermöglicht es also, auf einfache Weise Profildichtringe mit in gewünschter Richtung offenem Profil herzustellen.
Je nach Formgebung der konvex erhabenen Mantelteile der Formwalzen und der damit zusammenwirkenden konkav vertieften Mantelteile der Gegenwalze, lassen sich gegenüber der gezeigten C-Form andere Profilformen verwirklichen, wobei auch Profilformen herstellbar sind, bei denen die Seitenwände des Profils unregelmäßig gewölbt sein können. Ebenso können Konturierungen an Außen- oder Innenseiten eingeprägt werden. Der Herstellvorgang kann in kontinuierlicher Weise stattfinden, indem das Trägerteil 2 als endloser Blechstreifen von einem Vorrat abgezogen und mit gleicher Arbeitsrichtung durch die Umformstufen 6, 8 hindurch geführt wird. Alternativ können definierte Längen des Trägerteiles 2 mittels einer Linearvorschubeinrichtung in mehrmaligem Hin- und Hergang durch die Umformstufen 6 und 8 bewegt werden, um den fertigen Profilstrang 24 in mehreren Walzschritten, gegebenenfalls bei veränderter Lageeinstellung der Formwalzen, insbesondere der Walzen 16 und 22, zu formen.
Bevorzugt besteht auch die Möglichkeit, die aufgezeigten profilierten Ringe mit nur einem Walzenpaar an Formwalzen 20, 22 zu erhalten. Dabei wird das Trägerteil 2 als Rohling im Pendelverfahren, also durch Hin- und Herbewegen des Rohlings, durch das korrespondierende Walzenpaar in eine vorzugsweise geschlossene Ringform gebracht. Der Rohling hat dabei zu Beginn des Walzvorganges eine endliche Länge, die die benötigte Umfangslänge des Ringes mit einschließt. Durch die Pendelbewegung des Rohlings in Längsrichtung des Streifens, der während des Umformvorganges eine Längung erfährt, wird der Rohling in die Rundform gewalzt. Die hierzu erforderlichen mehreren Pendelvorgänge werden vorzugsweise kontinuierlich und mithin aufeinanderfolgend in der Art eines Mehrschrittverfahrens durchgeführt bis zur Endherstellung. Anschließend wird der Ring der Umformvorrichtung entnommen und endseitig beispielsweise durch einen Schweißvorgang in eine geschlossen bleibende Ringform gebracht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 2020541 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Herstellen von Profildichtringen, insbesondere in C-, V- oder U-Form, bei dem aus einem bandförmigen Trägerteil (2) durch Umformen und Einsatz von Formwalzen (14, 16, 20, 22) ein Profilstrang (24) vorgebbarer Querschnittsform erhalten wird, wobei der Vorgang des Umformens derart vonstatten geht, dass der Profilstrang (24) nach dem Umformen zumindest einen Teil einer Bogen- oder Spiralform annimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Längenabschnitte des in Bogenform befindlichen Profilstranges (24) endseits zur Bildung des Ringkörpers des Profildichtringes verbunden, insbesondere verschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilstrang (24) aus dem in Längsrichtung bewegten Trägerteil (2) in mehreren Umformstufen (6, 8) gebildet wird, wobei die die letzte Umformstufe (8) bildenden Formwalzen (20, 22) an den zugewandten Oberflächen des Profilstranges unterschiedliche Friktion und/oder Formänderung bewirken, um die bogenförmige oder spiralige Krümmung des aus dieser Umformstufe (8) austretenden Profilstranges (24) zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das flache Trägerteil (2) mittels Förderrollen (4) der ersten Umformstufe (6) zugeführt wird, in der eine erste Formwalze (14) mit konvex erhabenem Mantelteil (28) und eine gegenüberstehende zweite Formwalze (16) mit konkav vertieftem Mantelteil (30) das Trägerteil (2) zum vorgeformten Profilstrang (18) verformt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Formwalze (14, 16, 20, 22) beider Umformstufen (6, 8) in Arbeitsrichtung und quer zur Arbeitsrichtung zur Veränderung des Walzspaltes einstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der ersten Umformstufe (6) austretende vorgeformte Profilstrang (18) der letzten Umformstufe (8) über quer zur Arbeitsrichtung einstellbare Leitrollen (12) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der letzen Umformstufe (8) mit dritter, eine konvex erhabene Mantelfläche (32) aufweisender Formwalze (20) und vierter Formwalze (22) mit konkav vertiefter Mantelfläche (34) die endgültige Profilform und durch Einstellung von Umfangsgeschwindigkeiten und des Umformdruckes in der letzten Umformstufe (8) die Krümmung des austretenden Profilstranges (24) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Formgebung und die Lageeinstellung zumindest der vierten Formwalze (22) sowie die Einstellung der Umfangsgeschwindigkeiten von zumindest einer von dritter (20) und vierter Formwalze (22) die Richtung der Krümmung gewählt wird, um nach Wunsch einen Profilstrang (24) mit nach Innen oder Außen, bezogen auf die Bogenform, geöffnetem Profil zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem bandförmigen Trägerteil (2) durch Umformen unter Einsatz eines Paares an Formwalzen (20, 22) in der Art einer Pendelbewegung durch fortwährendes Hin- und Herbewegen des Trägerteils (2) entlang des Paares an Formwalzen (20, 22) die profilierte Bogenform entsteht.