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Verfahren zum Erzeugen von Ringwellen mit ausgebauchtem Profil an
Metallrohren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen von Ringwellen
mit ausgebauchtem Profil an Metallrohren. Das Verfahren geht aus von unter innerem
Fluidumsdruck durch axiales Stauchen erzeugten etwa paraHelwandigen Ringwellen,
bei dem die beidseitig der Ringwelle liegenden Rohrabschnitte bei lediglich äußerer,
starrer Umschließung bis an die Wellenwurzeln einander genähert werden.
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Es sind Federrohre mit Ringwellen, deren Axialabschnitt eine U-Fonn
aufweist, bekannt. Diese bekannten Federrohre sind im allgemeinen im Walzverfahren
hergestellt. Ein Federrohr dieser Art weist in die Außen- und7oder Innenfalten eingesetzte
Profilringe, zur Verstärkung auL Die Ringwellen dieses dünnwandigen Federrohres
nehmen bei den axial beanspruchten, zusammengedrückten Federrohren infolge der federnden
Wirkung der die Außen- und Innenfalten verbindenden Stege wohl vorübergehend eine
ovale Querschnittsform an, die jedoch bei entlastetem Federrohr wieder ihre ursprüngliche
U-Form annimmt. Erfindungsgemäß sollen im Gegensatz hierzu Ringwellen mit ausgebauchtem,
bleibendem ringförmigem Profil hergestellt werden, die im Walzverfahren nicht hergestellt
werden können.
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Es ist zwar auch eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ringwellen mit
ovaler Axialquerschnittsforin bekannt, die jedoch einen komplizierten Innen- und
Außenaufbau zeigt. Zur Erzeugung der Ringwellen werden zunächst flache Wellungen
eingewalzt, worauf dann das Rohr in einer Form gestaucht und so die fertigen Ringwellen
erzeugt werden. Dieser letztere Vorgang ist ein rein mechanischer. Auch die axiale
Querschnittsform der Ringwellen weicht von der der Erfindung ab, was darauf zurückzuführen
ist, daß es sich bei dem bekannten Rohr um ein gewelltes Flammrohr handelt, während
der Erfindungsgegenstand ein Dehnrohr betrifft.
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Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Herstellung von dünnwandigen
Wellrohren besteht darin, daß zunächst das Rohr vorgeforrnt und dann durch inneren
Fluidumsdruck bei gleichzeitigem axialem Zusammendrücken der Form, in der das Rohr
aufgenommen ist, um von außen angreifende Formteile gefaltet wird. Die so hergestellten
U-förrnigen Ringwellen können dann durch Zusammendrücken oval verformt werden. Auch
bei diesem bekannten Wellrohr schließt sich wie bei den anderen Rohren eine Wellung
an die andere an.
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Ein Rohrausgleicher, bei dem jede Ringwelle einen ungefähr kreisförmigen
Querschnitt hat, ist bekanntlich sehr gut zur Verwendung in Rohrleitungen od. dgl.
geeignet, die hohen Innendrücken unterworfen werden. Der Grund hierfür liegt darin,
daß in den Wellen dieser Rohrausgleicher die von dem Innendruck herrührenden Spannungen
verhältnismäßig klein sind. Der Nachteil dieser Rohrausgleicher ist jedoch
darin zu sehen, daß sie infolge der durch Ausfederungen auftretenden Biegespannungen
verhältnismäßig hoch beansprucht sind und daher die Größe der Ausfederung oder die
Zahl der Ausfederungen begrenzt ist.
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Es ist ferner bekannt, daß ein Rohrausgleicher mit Ringwellen üblichen
U-förmigen Querschnittes besser als die Rohrausgleicher mit im Querschnitt kreisförmigen
Wellen zur Verwendung in Rohrleitungen geeignet ist, die verhältnismäßig niedrigen
Innendrücken unterworfen werden. Der Grund hierfür ist darin zu
sehen, daß
die in U-förmigen Wellen auftretenden Biegespannungen, die lediglich von der Ausfederung
des Rohrausgleichers herrühren, verhältnismäßig niedrig sind. Der Nachteil der U-förmigen
Rohrwellung besteht jedoch darin, daß die infolge des Druckes auftretenden Spannungen
verhältnismäßig hoch sind, so daß infolgedessen die Rohrausgleicher auf Verwendung
mit niedrigen Drucken begrenzt sind.
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Da nun die Verwendungsdauer eines Rohrausgleichers jeder dieser Arten
von der Größe der vereinten Druck- und Biegespannungen abhängt, die in den Wellungen
des Rohrausgleichers durch den zur Einwirkung kommenden Innendruck und durch die
Längsverkürzung oder Längsausdehnung erzeugt werden, folgt, daß der ideale Rohrausgleicher
ein
Rohrausgleicher mit abgeänderten Rohrwellungen ist, die den
Vorteil der durch Druck in der einen Rohrausgleichsart erzeugten niederen Spannung
und den Vorteil der durch Biegung der Wellen in der anderen Rohrausgleichsart erzeugten
niederen Spannung vereinigen.
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Die Erfindung schafft nun ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrausgleichers,
der eine oder mehrere Wellen mit einem ovalen Querschnitt hat, dessen größte Achse
senkrecht zur Achse des Rohrausgleichers steht. Derartige Wellen widerstehen bei
gleich hohem Innendruck und bei gleicher Größe der Ausfederung einer größeren Zahl
von Durchbiegungen als die beiden ungeänderten Formen, oder sie widerstehen bei
gleich hohem Innendruck und gleich vielen Ausfederungen stärkeren Abbiegungen als
die beiden nicht geänderten Formen.
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Nach der Erfindung besteht das Verfahren darin, daß die Ringwelle
durch inneren Flüssigkeitsdruck ausgebaucht wird.
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Mehrere Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Zeichnungen dargestellt; es zeigt Fig.
1 ein Schnitt einer hydraulischen Presse, der in vollen Linien den oberen
Stößel und den unteren Stößel mit einem zylindrischen Rohrzuschnitt zeigt, der zwischen
die Stößel eingesetzt ist und an dem die erste Stufe des Formvorganges vorgenommen
werden soll, wobei in gestrichelten Linien eine Zwischenstellung des Stößels sowie
eine beginnende ringförmige Wellung gezeigt sind, Fig. 2 einen der Fig.
1 ähnlichen Schnitt mit dem unteren Stößel in angehobener Stellung und der
ringförmigen Welle in ihrer fertigen Form, Fig. 3 eine der Fig.
1 ähnliche Ansicht, bei der das Federrohr nach Fi.-. 2 in die mit anderen
Gesenkteilen ausgerüstete Presse eingesetzt ist und die zweite und letzte Stufe
des Formvorganges erfolgen kann, Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht
mit dem unteren Stößel in völlig gehobener Stellung, wobei die Ringwelle ihre endgültige
Form hat, Fig. 5 einen Schnitt eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Rohrausgleichers mit dem Federrohr nach Fig. 4, Fig. 6 eine
der Fig. 1 ähnliche Ansicht mit anderen Gesenkteilen, Fig. 7 eine
der Fig. 6 ähnliche Ansicht, die den unteren Stößel in völlig angehobener
Stellung und die Ringwelle in Endfonn zeigt, Fig. 8 einen Teilschnitt eines
Rohrausgleichers von verhältnismäßig großem Durchmesser und der üblichen U-förmigen
Welle, Fig. 9 einen Schnitt, der den Rohrausgleicher der Fig. 8 mit
einer hydraulisch betätigten Vorrichtung zum Auswölben der Wellen zeigt, und zwar
in der Stellung bei Beginn der Formung, Fig. 10 eine der Fig. 9 ähnliche
Ansicht, bei der der Rohrausgleicher auf die erforderliche Länge zusammengedrückt
ist und die Wellen teilweise geformt sind, Fig. 11 eine der Fig.
10 ähnliche Ansicht mit den Wellungen in Endform, Fig. 12 einen Schnitt des
Rohrausgleichers nach Fig. 11 ohne Auswölbvorrichtung und Fig.
13 einen Teilschnitt des in Fig. 8 dargestellten Rohrausgleichers,
der in einer Vorbehandlung auf die erforderliche Länge zusammengedrückt und dem
eine zweite Ausführung der hydraulischen Auswölbungsvorrichtung zugeordnet ist,
wobei die Endform der Wellungen durch gestrichelte Linien gezeigt wird.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Teil einer üblichen
hy-
draulischen Presse 10 mit oberen und unteren Stößeln
11 und 12, von denen der Stößel relativ zum anderen Stößel verschoben werden
kann, wobei sich ein zylindrisches Gehäuse oder ein Rohrzuschnitt 13 zwischen
den Stößeln befindet, aus dem das Federrohr des Rohrausgleichers durch hydraulisches
Auswölben auf der Presse hergestellt werden soll. Ein Gewindenippel 14 mit einer
Mutter 15 ist in der Öffnung 16 des oberen Stößels 11 einstellbar.
Die Mutter 15 ist breiter als die öffnung 16. Der Nippel 14, an dessen
oberem Ende die Entlüftungsleitung 17 befestigt ist, liegt an seinem unteren
Ende unmittelbar unterhalb des Stößels 11 und innerhalb des oberen Endes
von Zuschnitt 13.
Eine flache Ringscheibe 18, deren obere Fläche parallel
zur unteren Fläche des Stößels 11 verläuft, ist auf das untere Ende des Gewindenippels
14 aufgeschraubt. Das hydraulische Druckströmungsmittel, z. B. Druckwasser, kann
also aus dem Innenraum des Zuschnittes 13 in der Entlüftungsleitung
17 abströmen.
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Die Scheibe 18, deren Außendurchmesser etwas kleiner als der
Innendurchmesser des Zuschnittes 13
ist, hat auf ihrem Umfang an der oberen
Fläche einen Ringflansch, der eine Leiste oder einen Sitz 19 und einen abgesetztenAbschnitt20
mit einerWand21 trägt. Sitz 19 und Wand 21 schneiden sich unter einem rechten
Winkel. Der abgesetzte Abschnitt 20 paßt gleitend in einen flachen Ring 22, dessen
Außendurchmesser dem Außendurchmesser des Zuschnittes 13 entspricht und der
zwischen der unterenFlächedes Stößels 11 und dem oberen Stimende des Zuschnittes
13 liegt. Auf dem Ringsitz 19 legt sich zwischen Sitz 19 und
Unterfläche des Ringes 22, ferner an die Wand 21 des abgesetzten Abschnittes 20
und an die Innenfläche des oberen Endes von Zuschnitt 13 ein aus Gummi od.
dgl. bestehender zusammenpreßbarer Dichtungsring 23 an, der bei Einwirkung
eines hydraulischen Druckes auf die Ringscheibe 18 zusammengepreßt wird und
eine wasserdichte Abdichtung zwischen diesen Teilen bil-
det. Der Dichtungsring
23, der auf die Scheibe 18
vor deren Aufschrauben auf den Gewindenippel
14 aufgelegt wird, kann nach dem Einführen des Zuschnittes 13 schon vorher
zusammengepreßt werden, indem die verstellbare Mutter 15 von Hand oder anderweitig
gedreht wird, worauf das durch hydraulischen Druck auf die Scheibe 18 erfolgende
Zusammendrücken eine wasserdichte Verbindung an dem oberen geschlossenen Ende des
Rohrzuschnittes 13
bildet.
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Eine ähnlich geformte flache kreisförmige Scheibe 24 mit einem Ringflansch,
der einen Sitz 25 und einen abgesetzten Abschnitt 26 mit einer Wand
27 bildet, hat einen zusammendrückbaren Dichtungsring 28, der an der
oberen Fläche eines flachen Ringes 29, ferner an der Wand 27 des abgesetzten
Abschnittes 26 und an der Innenfläche des unteren Endes von Zuschnitt
13 anliegt; bei Einwirkung von hydraulischem Druck auf die obere, Fläche
der Scheibe 24 wird der Dichtungsring 28 zusammengepreßt und eine wasserdichte
Verbindung zwischen diesen beiden hergestellt. Die
Scheibe 24, die von dem
Stößel 12 irn Abstand steht, damit sie sich beim Zusammendrücken des Dichtungsringes
28 bewegen kann, hat auch einen Gewindenippel 30, der eine Öffnung
31 des Stößels 12 durchsetzt und mit einer Leitung 32 verbunden ist,
die
ein Druckströmungsmittel, z. B. Druckwasser, dem Innenraum des Rohrzuschnittes
13 zuführt. Gleich dem oberen Gewindenippel14 hat auch der Nippel
30 eine Mutter 33, die die Scheibe 24 anfänglich gegen den Stößel
12 zieht und den Dichtungsring 28 so weit zusammendrückt, daß das untere
Ende des Rohrzuschnittes 13 abgedichtet ist. Wie üblich kann in die Leitung
32 ein Ventil (nicht dargestellt) eingebaut sein, um das Druckwasser nach
Beendigung der Auswölbung aus dem Innenraum des Zuschnittes abzulassen. Gesenke
34 und 35, von den Stößeln getragen, umgeben den oberen Endabschnitt und
den unteren Endabschnitt des Zuschnittes 13. Diese von den Gesenken umgebenen
Abschnitte bilden die in entgegengesetzter Richtung sich erstreckenden, axial ausgerichteten
Rohrabschnitte 36 und 37 (Fig. 2) des fertigen Federrohres, während
der zwischen den Gesenkteilen 34 und 35 vorhandene Teil des Zuschnittes
13 die ringförmige Welle 38 des Federrohres bildet. Die Gesenke 34
und 35 haben die sich gegenüberliegenden vertieften Flächen 39 und
40, die ringförmig um den Zuschnitt 13 liegen. Die innenliegende Kante und
die außenliegende Kante der vertieften Flächen haben Abrundungen 41 bzw. 42. Bei
der in Fig. 2 dargestellten Stellung der Vorrichtung stoßen die Oberflächenabschnitte
der unterschnittenen Gesenke 34 und 35 aneinander, so daß dadurch die gegenseitigen.
Relativbewegungen der Stößel 11 und 12 begrenzt werden. Die vertiefte Gesenkform
ist jedoch nur als Beispiel zu werten. Die Gesenke können sich gegenüberstehende
Flächen haben, die vollkommen flach sind, und es können andere Einrichtungen vorgesehen
sein, die die gegenseitige Bewegung der Stößel 11 und 12 begrenzen. Die flachen
Ringe 22 und 29 können auch mit den Gesenken 34 und 35 aus einem Stück
bestehen. Die Gesenke 34 und 35 sind an dem oberen Stößel 11 und an
dem unteren Stößel 12 mittels Schraubenbolzen 43 befestigt, die in die Stößel eingeschraubt
sind.
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In die Füll- und Ablaßleitung 32 ist ein Dreiwegeventil, nicht
dargestellt, eingebaut, mit dem das Druckwasser dem Innenraum des Rohrzuschnittes
13
zugeführt wird, sobald das Auswölben beginnt, oder aus dem das Wasser abgeleitet
wird, wenn das Auswölben beendet ist. In die Entlüftungsleitung 17 kann ein
Verschlußventil (nicht dargestellt) eingebaut sein, mit dem der Zuschnitt entlüftet
wird und mit dem eine bestimmte Wasserrnasse aus dem Zuschnitt von Zeit zu Zeit
abgelassen werden kann, wenn sich die Stößel 11 und 12 gegenseitig verschieben.
Auf diese Weise wird die Verkleinerung des zwischen den Stößeln beflndlichen Raumes
während des Auswölbens ausgeglichen.
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Nehmen der Zuschnitt 13 sowie die Gesenke 34 und
35 die in Fig. 1 in vollen Linien dargestellten Stellungen ein und
ist das Verschlußventil oder die Entläftungsöffnung 17 geöffnet, dann wird
zum Betrieb der hydraulischen Presse eine den Zuschnitt 13
füHende Wassennenge
oder ein anderes Druckströmungsmittel in den Innenraum des Zuschnittes
13
mittels des mit der Zuführungsleitung 32 verbundenen Nippels
30 zugeführt, worauf die Entlüftungsleitung 17 geschlossen und ein
Druck auf das eingeschlossene Wasser mittels der Druckleitung 32 zur Einwirkung
gebracht wird. Durch den auf die flachen Scheiben 18
und 24 wirkenden Innendruck
werden die Scheiben in entgegengesetzten Richtungen zu den flachen Ringen 22 bzw.
29 etwas verschoben, so daß die Dichtungsringe 23 und 28 zusammengepreßt
werden und eine wasserdichte Verbindung an jedem Ende des Zuschnittes
13 bilden. Wird der Innenraum des Rohrzuschnittes 13 einem hydraulischen
Druck unterworfen, dann wird der verschiebbare Stößel, der entweder der Stößel
11 oder der Stößel 12 sein kann, im dargestellten Beispiel aber der Stößel
12 ist, gleichzeitig zum ertsfesten Stößel, im Beispiel zum Stößel 11, bewegt.
Wenn der Druck die Fließgrenze oder Streckgrenze des Metalls von Zuschnitt
13 übersteigt, wölbt sich der Zuschnitt in seiner Mitte zu einer gleichförrrtig
gebogenen, d. h. kreisförmigen Form, wie sie gestrichelt in Fig.
1 dargestellt ist.
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Die Auswölbung ist auf den zwischen den Gesenken 34 und
35 liegenden Raum begrenzt. Der Bedienungsmann der Presse hebt den Stößel
12, indem er Druck aus der Leitung 32 zuführt oder Wasser aus dem Innenraum
des Zuschnittes 13 über die Entlüftungsleitung 17 abläßt, so daß die
Auswölbung an der Mitte des Zuschnittes 13 fortschreitet, bis die Stößel
der Presse die in Fig. 2 dargestellten Endstellungen einnehmen. Auf diese Weise
wird eine übliche U-förmige Wellung erzeugt, die geradlinige parallele Seitenwände
hat. Die Höhe dieser U-förmigen Welle hängt von der Tiefe der in den Gesenken 34
und 35 befindlichen Vertiefungen ab, während die Breite der Welle von der
zwischen den Gesenken 34 und 35 vorhandenen Länge des Zuschnittes
13 abhängt. Die Tiefe der Vertiefungen und die Länge des Zuschnittes zwischen
den Stößeln 34 und 35 werden so gewählt, daß eine übliche U-förmige Ausgangswelle
entsteht, deren Breite wesentlich größer als ihre Höhe ist.
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Nachdem diese Ausgangswelle in dem Zuschnitt 13
geformt ist,
wird das Druckwasser abgelassen, und die Gesenke 34 und 35 werden durch andere
Gesenke 44 bzw. 45 (Fig. 3 und 4) ersetzt. Diese Gesenke haben Ringe 46 und
47, die an den von den Stößeln getragenen Teilen 48 bzw. 49 befestigt sind. Die
sich gegenüberstehenden Umfangskanten der Ringe 46 und 47 haben Abrundungen
51 und 52, und die sich gegenüberstehenden Flächen der Teile 48 und
49 sind um eine ziemliche große Strecke zurückgesetzL Bei den in Fig.
3 dargestellten Anfangsstellungen des Zuschnittes 13 und der Gesenke
44 und 45 wird Druckflüssigkeit wieder dem Zuschnitt 13 zugeführt, und der
verschiebbare Stößel 12 wird gleichzeitig zum ortsfesten Stößel 11 in der
beschriebenen Weise gehoben, bis die Stößel 11 und 12 die in Fig. 4 dargestellten
Relativstellungen einnehmen, in denen der Flüssigkeitsdruck und die Relativbewegungen
der Stößel 11 und 12 die in Fig. 3 dargestellte Ausgangswelle in eine
Endform übergeführt haben, die einen ovalen Außenteil 53 hat, der konkav
zum Innenraum des Zuschnittes 13 ist, dessen Hauptachse ferner senkrecht
zur Längsachse des Zuschnittes steht und dessen gebogene Innenteile 54-54 konvex
zum Innenraum des Zuschnittes sind und den ovalen Teil 53
mit den entgegengesetzt
gerichteten, in Längsrichtung sich erstreckenden Rohrabschnitten 36 und
37 des
fertigen Federrohres verbinden. Die genaue Endform der Welle wird natürlich
von der Größe des von innen her zur Einwirkung kommenden Auswölbdruckes bestimmt.
Je höher der angewendete Druck ist, desto stärker werden die Seitenwände der Wellungen
ausgewölbt. Nachdem der Zuschnitt 13 mit seiner endgültigen Welle versehen
ist, wird der Auswölbdruck freigegeben, und das einstückige fertige Federrohr
55
wird aus der Presse herausgenommen.
Zum Einbau des in dieser
Weise geformten Federrohres 55 in eine Rohrleitung werden die Rohrabschnitte
36 und 37 mit den entgegengesetzt gerichteten Anschlußstücken
56 und 57 (Fig. 5) versehen. Diese Anschlußstücke haben abgerundete
Umfangskanten 58 bzw. 59, die mehr oder weniger dicht in die konvex
gebogenen Teile 54-54 eingreifen. Die Anschlußstücke 56 und 57 sind
an den Rohrabschnitten 36 und 37 in üblicher Weise mittels Schweißens
oder Lötens oder mittels der überlappungs- oder Flachschweißung 60 und
61 befestigt. Die äußeren Enden der Anschlußstücke 56 und
57
können unmittelbar in einer Rohrleitung befestigt werden, indem z. B. das
eine Ende eine Abschrägung 62 erhält, so daß es in die Rohrleitung eingeführt
werden kann, oder indem das Federrohr an einen Flansch 63 angesetzt wird.
Natürlich können auch beide gegenüberliegenden Endendes Rohrausgleichers mit Abschrägungen
62 in die Rohrleitung eingeschweißt werden, oder beide Enden können Flansche
63 haben. Außerdem kann der mit einer U-förmigen Welle versehene Zuschnitt
in eine Rohrleitung eingebaut werden, ehe die Welle ihre endgültige ovale Form erhält.
In diesem Falle unterscheiden sich die Gesenke und die Form der Gesenke etwas von
den in Fig. 3 dargestellten und beschriebenen Teilen.
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Sollen mehrere ähnliche Rohrausgleicher der beschriebenen Art hergestellt
werden, von denen jeder Rohrausgleicher die gleiche Ausfederungsdauer hat, so wird
mittels des beschriebenen Verfahrens ein erster Rohrausgleicher hergestellt und
durch Versuche bestimmt, ob dieser Rohrausgleicher den Erfordernissen entspricht.
Zeigt die Probe eine zufriedenstellende Ausfederungsdauer, dann werden die erforderlichen
Duplikate nach folgendem Verfahren hergestellt: Ein neuer Zuschnitt 64 (Fig.
6 und 7)
wird in die hydraulische Presse in genau der gleichen Weise
eingeführt wie der Zuschnitt 13, jedoch sind an Stelle der Gesenke 34 und
35 andere Gesenke 65
bzw. 66 eingebaut. Die Gesenke
65 und 66 bestehen aus Ringen 67 und 68, die mit den
von den Stößeln getragenen Scheiben 69 bzw. 70 verbunden sind. Die
gegenüberstehenden Umfangskanten der Gesenkringe 67 und 68 haben Abrundungen
71 und 72. Die gegenüberstehenden Flächen der Scheiben 69 und
70 sind um eine ziemliche Strecke zurückgesetzt, wie dies aus den Figuren
ersichtlich ist. Ein kreisringförmiges Ab-
standsstück 73 wird von
der Außenkante der Scheibe 70 getragen und ragt von dieser Scheibe
70 nach oben.
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Bei der in Fig. 6 dargestellten Stellung des Zuschnittes 64
und der Gesenkteile 65 und 66 wird ein Flüssigkeitsdruck, der gleich
dem Druck ist, der zur Herstellung der Ringwelle des Zuschnittes 13 des Modell-Ausgleichsrohres
in Endform angewendet wird, dem Innenraum des Zuschnittes 64 zugeführt, und gleichzeitig
wird der bewegliche Stößel 12 zum festen Stößel 11 gehoben. Der Bedienungsmann
hebt den Stößel 12 weiter, führt Druck aus der Leitung 32
zu oder leitet Druckmittel
aus dem Innenraum des Zuschnittes 64 ab, um das Auswölben des Zwischenabschnittes
von Zuschnitt 64 fortzusetzen, bis die zueinander beweglichen Stößel der Presse
ihre. in Fig. 7
dargestellten Endstellungen einnehmen.
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Da der Zuschnitt 64 eine Ringwelle haben soll, deren Querschnitt gleich
dem Querschnitt der Ringwelle des Modell-Zuschnittes 13 ist, müssen die Rückstellungen
der gegenüberstehenden Flächen der Scheiben 69 und 70, die die sich
gegenüberstehenden Umfangskanten der Gesenkringe, 67 und 68 bilden,
ferner die Höhe des Abstandsstückes 73 und die Länge des zwischen den Gesenken
65 und 66 befindliehen Zuschnittes 64 entsprechend gewählt werden.
Nachdem der Zuschnitt 64 mit einer Ringwelle versehen ist, die der Ringwelle des
Zuschnittes 13 ähnlich ist, nimmt der Bedienungsmann das einstückige Federrohr
aus der Presse heraus und bereitet es zum unmittelbaren Einbau in einen Rohrstrang
vor, wie dies mit Bezug auf das Federrohr 55 (Fig. 5) beschrieben
ist.
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Die vorstehende Beschreibung betrifft die Herstellung von Rohrausgleichern
mit je einem einzigen Federrohr mit nur einer erfindungsgemäß geformten einzigen
Ringwellung. Nach der Erfindung können jedoch auch Rehrausgleicher mit mehreren
Wellen hergestellt werden.
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Soll eine Vielzahl ähnlicher Rohrausgleicher mit mehreren Wellen hergestellt
werden, von denen jeder Rohrausgleicher die gleiche Ausfederungsdauer hat, so wird
das gleiche Verfahren befolgt wie bei der Herstellung von mehreren gleichen Rohrausgleichern
mit einer einzigen Welle. Zuerst wird ein Modell-Rohrausgleicher nach dem vorstehend
beschriebenen Verfahren hergestellt und dann erprobt. Zeigt dieser Modell-Rohrausgleicher
eine zufriedenstellende Ausfederungsdauer, dann werden die erforderlichen Duplikate
hergestellt.
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Fig. 8 zeigt einen Rohrausgleicher großen Durchmessers, der
aus einem einstückigen Federrohr 105
mit im Querschnitt U-förmigen Ringwellen
besteht, deren Breite wesentlich größer als ihre Höhe ist und die zusätzliche Verstärkungsringe
106 zwischen den Wellen und andere Verstärkungsringe 107-107 an gegenüberliegenden
Stimenden haben. Jeder Ring 107 besteht aus einem in Längsrichtung des Federrohres
105 angeordneten Anschlußstück 108 und aus einem Verstärkungsring
109, der um das Anschlußstück 108 herumsitzt und zwischen den Enden
des Anschlußstückes aufgestellt ist. Jedes Anschlußstück 108 ist an dem Federrohr
105 mittels einer Überlappungsschweißung 110 befestigt. Die Außenkante
des Anschlußstückes 108 hat eine Abschrägung 111, und die Innenkante
hat eine Abrundung 112. Die Verstärkungsringe 107-107 sind so aufgestellt,
daß die abgerundete Umfangskante 112-112 der Anschlußstücke 108-108 dicht
an den zugehörigen Ringfändern anliegen. Die in entgegengesetzte Richtungen weisenden
Umfangskanten jedes Verstärkungsringes 106
haben Abrundungen 113-113. Die
Höhe des Ringes 106 ist so gewählt, daß diese abgerundeten Kanten
113-113 dicht an den zugehörenden Ringswellungen anliegen.
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Der in Fig. 8 dargestellte Rohrausgleicher großen Durchmessers
wird in einer beliebigen Einrichtung geformt, wird dann um einen zylindrischen Hohlkörper
114 konzentrisch herumgestellt und zwischen gleiche obere und untere Stößel
115 und 116 eingesetzt, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Jeder Stößel
115 und 116 ist ein Kreisringmit einem flachen Ring 117, der
sich an die abgeschrägte Kante 111 des benachbarten Anschlußstückes
108 anlegt, und mit einem Ringteil 118, der an dem flachen Ring
117 befestigt ist und in das Ausgleichsrohr in konzentrischem Abstand zum
zugehörenden Anschlußstück 108 hineinragt.
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Der zylindrische Hohlkörper 114 hat axial ausgerichtete obere und
untere Abschnitte 119 und 120 und einen koaxialen Zwischenabschnitt 121,
der ein
glatter zylindrischer Gehäusemantel ist. Jeder
Ab-
schnitt 119 und 120 hat die Form eines zylindrischen Gehäusemantels
122 mit lotrecht in Abstand stehenden flachen Ringen 123-123, die an der Innenfläche
des Gehäusemantels bzw. an dem Zwischenab#schnitt und dem innenliegenden Endabschnitt
befestigt sind. Der an dem inneren Endabschnitt befestigte Ring 123
ragt in
den Zwischenabschnitt 121 hinein. An der Umfangskante des außenliegenden Endabschnittes
von Gehäusemantel 122 ist ein Ring 124 befestigt, der auf der Innenseite des zugehörenden
Anschlusses 108 und im Abstand von dem flachen Ring 1.17 des zugehörenden
Stößels aufgestellt ist. Der Außendurchmesser des Ringes 124 ist etwas kleiner als
der Innendurchmesser des Anschlußstückes 108, und der Innendurchmesser des
Ringes 124 ist etwas größer als der Außendurchmesser des Ringes 118. An den
ge,grenüberliegenden Enden der Vorrichtung wird daher ein geringer Raum gebildet,
der von den sich gegenüberstehenden senkrechten Flächen des Ringes 118 und
des Anschlußstückes 108 begrenzt wird. Jeder Ringraum enthält einen Dichtungsring
126, der an dem Ring 124 anliegt. Der untere Dichtungsring 126 berührt
außerdem den Ring 117, während der obere Dichtungsring 126 von seinem
flachen Ring 127
einen Abstand hat.
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Der Zwischenabschnitt 121 des zylindrischen Hohlkörpers 114 ist zwischen
dem oberen Abschnitt 119
und dem unteren Abschnitt 120 mittels in Umfangsrichtung
auf Abstand stehender Schrauben 127 lösbar befestigt, die fluchtende öffnungen
der Innenringe 123-123 durchsetzen. Die Stößel 115 und 116
sind an dem oberen Abschnitt 113 bzw. dem unteren Ab-
schnitt 120 mittels
in Umfanarichtuna auf Abstand stehender Schrauben 128 verstellbar und lösbar
befestigt, die in die äußeren Ringe 123-123 eingeschraubt sind und aus öffnungen
der flachen Ringe 1.17-117 vorstehen, so daß Schraubenmuttern auf das Außenende
der Schrauben aufgeschraubt werden können.
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Der obere Abschnitt 119 und der untere Abschnitt 120 des zylindrischen
Hohlkörpers 114 haben je eine öffnung, in die ein Nippel 129 cingepaßt
ist, der aus den Abschnitten nach innen vorsteht. Der dem unteren Abschnitt 120
zugeordnete Nippel ist mit einer mit Ventil ausgerüsteten Rohrleitung (nicht dargestellt)
verbunden, die Druckwasser dem zwischen dem Rohrausleger und dem zylindrischen Hohlkörper
114 befindlichen Ringraum zuführt, während der dem oberen Abschnitt 119 zugehörende
Nippel 129 mit einer mit Ventil ausgerüsteten Rohrleitung (nicht dargestellt)
verbunden ist, die den erwähnten Ringraum entlüftet.
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Bei der in Fig. 9 dargestellten Stellung des Rohrausgleichers
und der hydraulisch betätigten Auswölbvorrichtung werden die Schraubenbolzen
128 angezogen, um den Abstand zwischen den Stößeln 115
und
116 zu verkürzen. Durch die Relativbewegung des Stößels wird jede Ringwelle
des Rohrausgleichers am Boden teilweise geschlossen und der zwischen dem oberen
Dichtungsring 126 und seinem Ring 117 bestehende Abstand aufgenommen,
während der untere Endabschnitt des Ringes 118 gleichzeitig in den
Ab-
schnitt 119 eingeschoben wird. Durch eine weitere Bewegung der
Stößel 115 und 116 wird jede Ringwelle des Rohrausgleichers noch weiter
zur Endstellung geschlossen, und die Dichtungsringe 126-126
werden zusammengedrückt
und eine wasserdichte V-- bindung zwischen den zugehörenden Teilen (Fig,# #0) gebildet.
Die zwischen den Abschnitten 119,
126 und 121 vorhandene Verbindungsstelle
wird mittels der Dichtungsteile 1211-125 wasserdicht abgeschlossen.
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Bei geöffneter Entlüftungsleitung wird der zwischen dem zylindrischen
Hohlkörper 114 und dem in dem Rohrausgleicher vorhandenen abgedichteten Raum über
die Zuführleitung mit Wasser gefüllt, worauf die Entlüftungsleitung geschlossen
und ein Druck auf das eingeschlossene Wasser ausgeübt wird. Bei genügend hohem Druck
beginnt die Auswölbung der Ringwellen, die bei weiter fortgesetztem Druck schließlich
die von der Erfindung erstrebte gewünschte Ovalfonn (Fig. 11) annehmen. Der
Innendruck wird dann von der Bedienungsperson weggenommen und das Druckmittel aus
dem abgedichteten Raum abgelassen. Der fertige Rohrausgleicher (Fig. 12) wird dann
aus der Auswölbvorrichtung herausgehoben, indem zuerst der obere Stößel
115 und sein zugehörender Dichtungsring 126 entfernt werden. Dann
werden die unteren Schrauben 128 gelockert, und der Rohrausgleicher wird
aus seiner um den zylindrischen Hohlkörper 114 liegenden Stellung in senk-rechter
Richtung abgezogen. Ein neuer Rohrausgleicher kann dann in die Stellung gesenkt
und in gleicher Weise behandelt werden.
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Die genaue Endform der Wellen wird durch die Größe des Innendruckes
und die Form der Wellen bestimmt, mit denen der Rohrausgleicher anfangs versehen
worden ist. Der Hohlkörper 114 besteht zu Erläuterungszwecken lediglich aus drei
Abschnitten. Er kann aber auch aus nur einem Abschnitt bestehen. Bei dem Aufbau
aus mehr als einem Abschnitt kann der Hohlkörper jedoch den veränderlichen Länggen
des Rohrausgleichers angepaßt werdün. Jeder mehrere Wellen aufweisende Rohrausgleicher
von kleinerem eder größerem Durchmesser kann, wie in Fig. 8 dargestellt,
aus mehreren einstückigen Federrohren bestehen, von denen jedes Federrohr eine einzige
Welle hat. In diesem Falle werden die gegrenüberstehenden Enden der verschiedenen
Federrohre mit den Anschlußstücken und mit den dazwischenlieggender. Verstärkungsringen
durch überla pungsschweißung verp bunden. Fig. 11 zeigt eine andere Einrichtung
zur Herstellung von Rohrausgleichern großen Durchmessers. In diesem Falle wird der
in Fig. 8 dargestellte Rohrausgleicher großen Durchmessers nach seinem Zusammenpressen
auf die erforderliche Endlänge konzentrisch um einen zylindrischen Hohlkörper
130 gestellt, der die Form eines Gehäusemantels 131 mit zwei flachen
Kreisringscheiben 132-132 hat, die an gegenüberliegenden Endabschnitten des
Gehäusemantels beispielsweise durch Anschweißen befestigt sind. Der Hohlkörper hat
ferner Nippel oder Stutzen 133 und 134, an die die Entlüftungsleitung
bzw. die Zuführleitung (nicht dargsetellt) angeschlossen sind. Beim Betrieb der
Vorrichtung werden die außenliegenden Umfangskanten der Ringe 122-122 beispielsweise
durch Schweißen mit den Innenflächen der Anschlußstücke 108-108, wie dargestellt,
verbunden, so daß auf diese Weise ein rund um den Gehäuse-mante1121 sich erstreckender
wasserdichter Behälter geformt ist. Nachdem die Wellen mittels hydraulischen Druckes
in ihre Endforrn übergeführt worden sind und die Druckflüssigkeit abgelassen wurde,
wird der fertige Rohrausgleicher von dem Zylinder130 abgetrennt, indem ein Schneidbrenner
beispielsweise
auf der Linie 135-135 der Ringteile 132-132 einen Schnitt ausführt.
Eine nähere Beschreibung dieser abgeänderten Vorrichtung zur Herstellung von Rohrausgleichern
größeren Durchmessers erscheint für ein Verständnis der Erfindung nicht notwendig.
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Zum Herstellen von Rohrausgleichern größerer Durchmesser können auch
abgewandelte Verfahren befolgt werden. Der in Fig. 8 dargestellte Rohrausgleicher
großen Durchmessers kann nach seinem mittels irgendeiner üblichen Einrichtung erfolgenden
Zusammenpressen auf die gewünschte Endlage in eine Rohrleitung eingebaut und dann
der zum Auswölben der Wellen erforderliche Druck zur Einwirkung gebracht werden.
Hierbei ist nur notwendig, daß die Rohrleitung und die zur Verankerung der Rohrleitung
verwendete Einrichtung dem Auswölbdruck ohne Ausfedern widerstehen.
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Die Lehren der Erfindung ergeben sich noch besser aus den nachstehenden
Angaben einer praktischen Ausführung. Wird ein Federrohr mit der üblichen U-förmigen
Welle verwendet, dann erhöhen sich die infolge des Innendruckes entstehenden Spannungen
entsprechend der Vergrößerung des Durchmessers des Rohrausgleichers, selbst wenn
die Dicke und die Form der Welle gleichgehalten werden, weil die Wurzel der Welle,
d. h. derjenige Teil der Welle, der zum Druck hin konvex gerichtet ist, mit
der Erhöhung des Durchmessers des Federrohres bei immer kleiner werdendem Innendruck
zusammengedrückt wird.
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Infolgedessen gibt die Erfindung eine Lösung zum Problem der Herstellung
von Rohrausgleichem großen Durchmessers, weil die Wurzel der Welle gegen Innendruck
jederzeit ausreichend gestützt ist und weil derjenige Teil der Welle, der dem Innendruck
unterworfen und der dem Innendruck gegenüber nicht ge-
stützt wird, konkav
ist.
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Zur Herstellung eines Federrohres mit einer Ringwelle unter Anwendung
von Innendruck muß die Größe des Innendruckes so bemessen werden, daß das Material
des Federrohres über seine Elastizitätsgrenze hinaus gespannt wird. Es folgt daraus,
daß der gewünschte Arbeitsdruck das Federrohrinaterial nicht über seine Dauerfestigkeit
hinaus beansprucht, wenn der für das Federrohr bestimmte Arbeitsdruck dem Auswölbdruck
gegenüber das gleiche Größenverhältnis hat wie die Dauerfestigkeit zur Elastizitätsgrenze
des Federrohrinaterials.
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Wenn die infolge der Ausfederung der Wellen auftretenden Biegespannungen
klein sein sollen, genügt ein Auswölbdruck von etwa dem Dreifachen des Arbeitsdruckes.
Aus wirtschaftlichen Gründen wird jedoch manchmal eine Vergrößerung der zusätzlichen
Bewegung je Welle des Rohrausgleichers gewünscht, so daß auch die Biegespannungen
erhöht werden. In diesem Falle wird eine entsprechende Abnahme, der infolge des
Druckes allein auftretenden Spannungen gewünscht. Dies wird dadurch erreicht, daß
der Auswölbdruck auf ungefähr das Fünffache des Arbeitsdruckes erhöht wird. Der
erhöhte Druck gibt natürlich der Ringwelle einen Querschnitt, der sich einem Kreis
nähert, und da diese Wellenfonn hohen Innendrücken ganz besonders gut widersteht,
versuchen die von dem Druck allein hervorgerufenen niederen Spannungen die erhöhten
Spannungen auszugleichen, die infolge der vergrößerten zulässigen Bewegung
je
Wellung auftreten.
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Wenn die Ringwellen des Federrohrs einen im wesentlichen kreisförmigen
Querschnitt hat, dann ist die infolge des Innendruckes auftretende Spannung
worin P der angelegte Innendruck, R der Radius der Welle und T die Dicke des Metalls
ist. Der zur Herstellung einer solchen Rohrwelle erforderliche Auswölbdruck Pb ist
annähernd
wobei Sy die Streckfestigkeit des Metalls ist. Wird angenommen, daß das Federrohr
aus einem Metall mit einer Streckfestigkeit Sy = 3150 kg/cm2, das
eine Dicke T von 1,25 mm hat, hergestellt wird und daß das Federrohr mit
einer Rohrwelle vom Radius R = 35,5 mm
ausgerüstet werden soll,
dann ist der zur Formung eines solchen Federrohres erforderliche Auswölbdruck Pb
= 105 kg/cm2. Wenn die Biegespannung niedrig gehalten wird, kann ein
derartiger Rohrausgleicher 500 000 Ausfederungen bei einem Arbeitsdruck
zwischen Null und 21 kg/cm2 ausführen. Das Verhältnis von Auswölbdruck zu Arbeitsdruck
beträgt hierbei etwa 5: 1.
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Wenn nun ein Federrohr des gleichen Metalls und der gleichen Dicke
mit einer Ringwelle versehen wird, die eine entsprechend der Erfindung geänderte
Form hat, dann kann die gleiche Verwendungsdauer mit 500 000 Ausfederungen
oder mehr erhalten werden, wenn das gleiche Verhältnis von Auswölbdruck beibehalten
wird.