DE2642743A1

DE2642743A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines mehrfach gekruemmten rohres

Info

Publication number: DE2642743A1
Application number: DE19762642743
Authority: DE
Inventors: Eckehard Dr Ing Haner; Egon Olszewski
Original assignee: Benteler Deustchland GmbH
Current assignee: Benteler Deustchland GmbH
Priority date: 1976-09-23
Filing date: 1976-09-23
Publication date: 1978-03-30
Also published as: ES462531A1; ES462535A1; DE2642743B2; DE2642743C3; GB1539657A

Description

-s-

Bi-452

Benteler-Werke AG, Werk Neuhaus, 4794 Schloß Neuhaus,

Kreis Paderborn

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines mehrfach

gekrümmten Rohres

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zum Herstellen eines mehrfach gekrümmten Rohres, das zwei zueinander koaxial ausgerichtete Endabschnitte und einen dazu achsparallelen längeren Mittelteil aufweist, der über S-förmig gekrümmte Übergangsbereiche mit den Endabschnitten verbunden ist.

Andererseits richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Herstellen eines solchen Rohres unter Verwendung von an die Kontur des Rohres angepaßten Ober- und Untergesenken.

Rohre der eingangs beschriebenen Gattung finden beispielsweise im Apparatebau oder im Kraftfahrzeugwesen als Bestandteil von Kraftfahrzeugachsen verbreitet Anwendung. Insbesondere im zuletzt genannten Anwendungsfall werden an solche Rohre strenge Qualitätsanforderungen in bezug auf die einwandfreie Koaxialität der kurzen Endabschnitte einerseits sowie gleichmäßige, dem Ausgangszustand vor der Verformung weitgehend entsprechnde Rohrquerschnitte in den S-förmigen Übergangsbereichen andererseits gestellt. Diesen Anforderungen konnte zwar bislang auch schon Rechnung getragen werden, jedoch nur durch Inkaufnahme eines hohen zeitlichen, materialmäßigen, maschinellen und personellen Aufwandes.

809813/0104

26A2743

4.

Sofern z.B. die verschiedenen Krümmungsabschnitte der Rohre nacheinander auf Rohrbiegemaschinen hergestellt werden, sind Winkel-,Anscjhlag,Iängen-und Verdrallungsfehler durch den Verfahrensablauf , die Art der dabei verwendeten Maschinen und die Qualifikation der das Biegen durchführenden Personen unter Berücksichtigung des nach dem Biegen einsetzenden Rückfederungseffektes nicht zu vermeiden. Diese Fehler treten jedoch auch dann auf, wenn die Rohrkrümmungen in einem Arbeitsgang durch Gesenke erzeugt werden, die mit den gewünschten Krümmungen versehen sind. Um diese unvermeidbaren Fehler wieder zu beseitigen, müssen zusätzlich entsprechend gestaltete Vorrichtungen und damit vertraute sowie geschulte Personen bereitgestellt werden.

Ferner ist es bislang erforderlich, die gekrümmten Rohre nach der Beseitigung der vorerwähnten Fehler zumindest hinsichtlich der S-förmigen Übergangsbereiche zu kalibrieren, um dort die durch das Biegen bedingte Ovalität zu beseitigen und den ursprünglichen Querschnitt möglichst wieder herzustellen. Auch hierzu sind wiederum Spezialmaschinen und daran ausgebildete Personen erforderlich, wobei mit Bezug auf die Maschinen darauf geachtet werden muß, daß die hinsichtlich der erwähnten Fehler korrigierten gekrümmten Rohre auch richtig in diese eingelegt werden. Erfolgt dies nicht, so werden bei den falsch eingelegten gekrümmten Rohren während des Kalibrierens wiederum derartige Fehler, insbesondere aber Winkelfehler, erzeugt. Solche Winkelfehler müssen dann im Nachhinein nochmals mit viel Aufwand beseitigt werden.

Wie bereits vorstehend erwähnt, führen die bekannten Verfahren der Herstellung von gekrümmten Rohren der eingangs vorausgesetzten Gattung mittels Rohrbiegemaschinen oder mittels Verformung durch Ober- und Untergesenke zumindest in den S-förmigen Übergangsbereichen zu einer mehr oder weniger starken Ovalität der Rohre, die nur dadurch in den zum Kalibrieren noch geeigneten Grenzen gehalten werden kann, daß vergleichsweise dickwandige Rohre

809813/0104

^N

verwendet werden. Das heißt, es wird mehr Material eingesetzt, als es beispielsweise aus Stabilitatsgründen für eine Kraftfahrzeugachse oder hinsichtlich des Durchflußwiderstandes bei im Apparatebau verwendeten Rohren notwendig wäre.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, sowohl ein Verfahren als auch eine Vorrichtung zum Herstellen eines mehrfach gekrümmten Rohres der eingangs vorausgesetzten Gattung zu schaffen, durch welche unter erheblicher Verminderung des zeitlichen, materialmäßigen, maschinellen und personellen Aufwandes sowohl die Koaxialität der kurzen Endabschnitte als auch ein gleichmäßiger Querschnittsverlauf von den Endabschnitten über die S-förmigen übergar^bereiche zum Rohrmittelteil gewährleistet ist.

Hinsichtlich des das Verfahren betreffenden Teils der Aufgabe kennzeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung dadurch, daß nach dem koaxialen Einspannen der freien Enden eines geraden Rohrabschnittes zunächst ein Untergesenk bis zum Kontakt an den zwischen den Enden liegenden Mittelteil und daran anschließend ein Obergesenk an diesen Mittelteil herangefahren werden und daß nach dessen Kontakt mit der Rohroberfläche beide Gesenke gemeinsam um das Maß des geforderten Achsersatzes aus der ursprünglichen Rohrachse heraus verlagert werden, worauf dann unter Aufrechterhaltung der Rohrumklammerung den Rohrquerschnitt rückverformende Profildorne gleichzeitig in beide Rohrendabschnitte eingeführt und nach dem Durchfahren der S-förmigen Übergangsbereiche" wieder herausgeführt werden und daß nach Aufhebung der Rohrumklammerung der verformte Rohrabschnitt zur Weiterbearbeitung freigegeben wird.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin, daß die Verformung des im Ausgangszustand geraden Rohrabschnittes bei völliger umfangsseitiger Umschließung des Rohrmittelteils durch das Ober- und Untergesenk unter Aufrecht-

809813/0104

erhaltung der koaxialen umfangsseitigen Einspannung der Rohrendabschnitte durchgeführt wird. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß auch bei einem dünnwandigen Rohr nur noch eine geringe Ovalität, insbesondere in den S-förmigen Übergangsbereichen, erzeugt wird, welche dann auch wesentlich einfacher beseitigt werden kann. Es können demzufolge stets die Rohre verwendet werden, die mit Bezug auf die Wanddicken dem geforderten Stabilitätsverlangen genügen. Ein Mehraufwand an Material nur zum Zwecke der Vermeidung einer zu starken, nicht mehr zu beseitigenden Ovalität der Rohre entfällt.

Ein weiterer vorteilhafter Gesichtspunkt wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens darin gesehen, daß das Kalibrieren, d.h. die Beseitigung der beim Biegen nicht zu vermeidenden Ovalität, insbesondere der S-förmigen Übergangsbereiche, schon dann durchgeführt wird, wenn das verformte Rohr im Bereich der Endabschnitte und im Mittelteil durch das Ober- und Untergesenk noch vollständig auf dem gesamten Umfang.umklammert ist. Die beim Kalibrieren in beide Rohrendabschnitte gleichzeitig eingeführten Profildorne bewirken hierdurch nach dem voraufgehenden BiegeVorgang eine nochmalige Kaltverformung mit einer zusätzlichen Aufhärtung des Rohrmaterials. Diese Maßnahme führt zu dem besonders vorteilhaften Ergebnis, daß das beim Stand der Technik eintretende Material-rückfedern nach Aufhebung der Rohrumklammerung jetzt nicht mehr eintreten kann.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also innerhalb einer einmaligen Einspannung eines zu verformenden Rohrabschnittes sowohl die Verformung durchgeführt als auch die bei der Verformung eintretende Ovalität, insbesondere der S-förmigen Übergangsbereiche beseitigt. Die bislang üblichen Fehlerquellen entfallen damit. Einlegefehler nach dem Biegen und vor dem Kalibrieren können nicht mehr gemacht werden, da alle Arbeitsgänge in einer

809813/0104

einzigen Einspannung ablaufen. Herdurch werden auch die bislang als unvermeidbar angesehenen Winkelfehler vermieden. Das gekrümmte Rohr weist folglich eindeutig fluchtende Längsachsen der beiden Rohrendabschnitte und einwandfreie gleichmäßige Querschnitte über den gesamten Verlauf der S-förmigen Übergangsbereiche auf. Die Zeiteinsparung durch das nur einmalige Einspannen ist gegenüber den herkömmlichen Verfahren beträchtlich. Auch die Einsparung mit Bezug auf den maschinellen Einsatz ist hoch, da trotz der Mehrfachbearbeitung innerhalb der einmaligen Einspannung die bislang noch zusätzlich notwendigen Vorrichtungen zum Beseitigen von Winkel-, Anschlag-Jängen-und Verdrallungs fehlem sowie zum Kalibrieren der Rohre entfallen. Was die personelle Einsparung anlangt, so sind die Ausbildungsanforderungen an die mit der Verformung beauftragten Personen gering. Nachtiem Einlegen des geraden Rohrabschnittes laufen alle weiteren Arbeitsgänge selbständig nacheinander ab und sind damit dem Einflußbereich -dieser Personen entzogen. Au#menschliche Unzulänglichkeiten beruhende Fehler sind demzufolge ebenfalls ausgeschlossen.

Um den beim Tiefziehen bekannten Effekt der Gegendruck-Verlagerung auch im Rahmen der Erfindung zu nutzen, sieht ein vorteilhaftes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß während der gemeinsamen Verlagerung von Ober- und Untergesenk auf das Untergesenk ein Druck entgegen der Verlagerungsrichtung ausgeübt wird. Das Obergesenk wird folglich gegen das beispielsweise hydraulisch vorgespannte Untergesenk unter vollständiger Umklammerung des jeweiligen Rohres durch Ober- und Untergesenk in Verformungsrichtung verlagert, wobei die Grobbogenform des gekrümmten Rohres hergestellt wird.

Ein weiterer vorteilhafter Verfahrensschritt wird gemäß der Erfindung darin gesehen, daß die Rohrendabschnitte mit einer geringeren Spannkraft als der Mittelteil des Rohres umklammert werden. Diese Maßnahme hat zur Folge, daß bei Verformung des geraden Rohr-

809813/0104

abschnittes ohne Aufhebung der Koaxialität der Rohrendabschnitte sich diese dennoch so in ihren Einspannzonen bewegen können, daß ausreichend Material in die S-förmigen Übergangsbereiche nachgezogen wird, um gleichmäßige Querschnitte über den gesamten Verlauf der S-förmigen Übergangsbereiche zu gewährleisten.

Was die gegenständliche Lösung der Aufgabe anlangt, so kennzeichnet sich diese dadurch, daß zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten, jeweils mit einer an den zu verformenden Rohrabschnitt über etwa den halben Umfang angepaßten Profilierung versehenen ortsfesten Profilbacken, welche mit ihnen jeweils gegenüberliegenden, ebenfalls je mit einer an den zu verformenden Rohrabschnitt über etwa den halben Umfang angepaßten Profilierung versehenen beweglichen Profilbacken Rohrehspannzonen bilden, sowohl für sich allein als auch gpneinsam zwangsbewegbare Ober- und Untergesenke eingegliedert sind, die jeweils mit einer an den zu verformenden Rohrabschnitt über etwa den halben Umfang angepaßten Profilierung versehen sind, wobei den ortsfesten Profilbacken außenseitig Führungsgehäuse für drückend und ziehend beeinflußbare Profildorne zugeordnet sind, deren Längsachsen zueinander und zu den Längsachsen der in den ortsfesten Profilbacken vorgesehenen Rohrprofilierungen fluchtend verlaufen.

Die ortsfesten Profilbacken erlauben zunächst bei in die Ausgangspositionen zurückgeführten Ober- und Untergesenken sowie beweglichen Profilbacken ein einwandfreies unproblematisches Einlegen des im Rohzustand geraden Rohrabschnittes. Die Profilierungen verhindern Einlegefehler und dadurch bedingte Herstellungsmängel. Durch die dann anschließend durch Absenken der beweglichen Profilbacken erfolgende Einspannung der Rohrendabschnitte über ihren gesamten Umfang wird die durch die ortsfesten und die lageveränderbaren Profilbacken bestimmbare Bearbeitungslage arretiert. Erst nach dem Arretieren wird das Untergesenk bis zum Kontakt an den geraden Rohrabschnitt herangefahren, so daß nunmehr der gerade Rohr-

809813/0104

-V-

AA

abschnitt auf nahezu seiner gesamten Länge unterfaßt ist. Erst daran anschließend wird auch das Obergesenk bis zum Kontakt mit der Rohroberfläche herabgefahren, worauf dann durch das gemeinsame Abwärtsbewegen beider Gesenke unter Aufrechterhaltung der Koaxialität der Rohrendabschnitte in den durch die Profilbacken gebildeten Rohreinspannzonen die Verformung des Rohrabschnittes bewirkt wird. Während dieser Verformung ist das Rohr auf nahezu seiner gesamten Länge umfangsseitig völlig durch die Profilbacken und das Ober- und Untergesenk umschlossen. Das Entstehen von Ovalitäten, insbesondere in den sich bei der Verformung bildenden S-förmigen Übergangsbereichen zwischen dem Rohrmittelteil und den Rohrendabschnitten wird dadurch auf ein nicht zu vermeidendes Mindestmaß beschränkt.

Haben das Ober- und Untergesenk ihren Verformungsweg beendet, so bleibt die allseitige Umklammerung des nunmehr verformten Rohrabschnittes weiterhin aufrechterhalten. Das bedeutet, daß die nach wie vor zueinander fluchtenden Längsachsen der Rohrendabschnitte auch zu den Längsachsen der die Profildorne aufnehmenden gehäuseartigen Führungen fluchtend verlaufen. Die Führungsgehäuse können dabei Bestandteil der ortsfesten Profilbacken bilden oder diesen fest, jedoch lösbar 2ugeordnet sein. Die fluchtende Übereinstimmung der Längsachsen der Führungen und der Rohrendabschnitte stellt sicher, daß die im Anschluß an die Verformung durchzuführende Kalibrierung erheblich erleichtert wird. Die Profildorne werden unmittelbar aus ihren gehäuseartigen Führungen ohne Achsverlagerung in die Rohrendabschnitte überführt und weiter in die S-förmigen Übergangsbereiche hineingedrückt, wo sie dann die während des Verformens entstandene Ovalität beseitigen. Bei diesem in beide Rohrendabschnitte gleichzeitig erfolgenden Hineindrücken der Profildorne wird das Material des Rohres nochmals kaltverformt und damit aufgehärtet. Hierdurch wird bewirkt, daß nach dem Entfernen der Profildorne und ihrer Verlagerung in die gehäuseartigen Führungen

80-9813/0104

sowie anschließender Aufhebung der Rohrumklammerung durch die Profilbacken und durch das Ober- und üntergesenk kein Rückfederungseffekt des Rohrmaterials mehr eintreten kann. Die durch das Formen erzeugte Winkelstellung der S-förmigen Übergangsbereiche zu den Rohrendabschnitten und zum Rohrmittelteil bleibt eindeutig definiert Damit ist die Koaxialität der Rohrendabschnitte und die Achsparallelität des Rohrmittelteils zu den Rohrendabschnitten gewährleistet. Die S-förmigen Übergangsbereiche besitzen dabei/inren gesamten Längenverlauf einen gleichmäßigen, den übrigen Rohrlängenberexchen weitgehend angenäherten Querschnitt.

Erfindungsgemäß weisen die ortsfesten Profilbacken in den voneinander abgewendeten Endbereichen Anschläge für die Rohrstirnseiten auf ,und in den einander zugewendeten Endbereichen sind sie mit konvex gekrümmten Drucknasen versehen, während die beweglichen Profilbacken eine gerade absatzlose Profilierung besitzen. Die ProfiUerung kann sich sowohl bei den ortsfesten als auch bei den beweglichen Profilbacken über genau eine halbe Umfangslänge des zu verformenden Rohres erstrecken. Die Anschläge in den ortsfesten Profilbacken sichern zusätzlich das einwandfreie Einlegen des zu verformenden geraden Rohrabschnittes. Die konvex gekrümmten Drucknasen in den einander zugewendeten Endbereichen der ortsfesten Profilbacken haben eine Krümmung, die dem gewünschten Krümmungsverlauf zwischen den Rohrendabschnitten und den Mittelabschnitten der S-förmigen Übergangs-bereiche im Endzustand des gekrümmten Rohres entsprechen.

Darüber hinaus sieht die Erfindung vor, daß die im Mittelabschnitt geradlinige Profilierung des Obergesenkes in den den Profilbacken benachbarten Endabschnitten in S-förmig zurückspringende Druckzonen übergeht, während das Untergesenk auf seiner gesamten Länge mit einer geraden absatzlosen Profilierung versehen ist. Hierdurch wird erreicht, daß das Ober- und üntergesenk nach dem

809813/0104

Verformungsschritt das gesamte verformte Rohr im Zusammenwirken mit den profilierten Rohreinspannzonen umklammern und es in dieser verformten Lage arretieren. Durch die Ausbildung der Drucknasen der ortsfesten Profilbacken im Zusammenwirken mit den S-förmig zurückspringenden Druckzonen des Obergesenkes werden gerade die S-förmigen Übergangsbereiche zwischen den koaxial ausgerichteten Endabschnitten und dem dazu achsparallel versetzten Mittelteil des Rohres so umklammert, daß die bei der Verformung erzeugte Ovalität auf ein Mindestmaß beschränkt bleibt.

Die geradlinigen Bewegungen der beweglichen Profilbacken sowie des Ober- und Untergesenkes können in verschiedener Weise elektrisch oder pneumatisch eingeleitet und durchgeführt werden. Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß die beweglichen Profilbacken und die Gesenke durch hydraulisch beaufschlagbare, insbesondere regelbare Schubkolbeneinheiten oder Motore lageveränderbar sind.

Handelt es sich bei dem zu verformenden Rohrabschnitt um einen solchen mit kreisrundem Querschnitt, so sieht die Erfindung nach einem vorteilhaften Merkmal vor, daß die Profildorne aus mehreren im Durchmesser zueinander abgestuften, durch ein biegeelastisches Kupplungsmittel miteinander verbundenen sowie durch auf beiden Stirnseiten mit kugelabschnittsförmigen Vertiefungen versehene Ringe voneinander distanzierten Kugeln bestehen, die jeweils durch eine bevorzugt hydraulisch beaufschlagbare Schubkolbeneinheit hin- und herbewegbar sind. Hierbei werden dann beispielsweise vier Kugeln so gegeneinander im Durchmesser abgestuft, daß beim Hineindrücken der Profildorne in die durch die Verformung geringfügig ovalen S-förmigen Übergangsbereiche jede Kugel nur eine eng begrenzte Rückverformung zum kreisrunden Querschnitt hintiurchführt. Nach dem Hindurchführen der letzten hinsichtlich ihres Durchmessers dem gewünschten Innenquerschnitt des

809813/0104

26A2743

AS

S-förmigen Übergangsbereiches entsprechenden Kugel ist mit den Profildornen eine Aufhärtung des Rohrmaterials erzielt worden, so daß nach dem Herausziehen der Profildorne aus den Rohrendabschnitten und nach Aufhebung der Umklammerung durch die Profilbacken und die Gesenke das Rohr kein Bestreben mehr hat zurückzufedern. Die Koaxialität der Rohrendabschnitte bleibt damit gewahrt. Anstelle von Profildornen mit vier Kugeln sind selbstverständlxch auch Profildorne denkbar, die mehr oder weniger Kugeln aufweisen.

Handelt es sich bei dem zu verformenden Rohrabschnitt um einen solchen mit einem mehreckigen Querschnitt, z.B. einem viereckigen oder einem sechseckigen Querschnitt, so sieht die Erfindung vor, daß die Profildorne aus mehreren entsprechend dem Querschnitt des verformten Rohres sowohl in Umfangsrichtung als auch axial zueinander versetzten Rollen bestehen, die durch ein biegeelastisches Kupplungsmittel miteinander verbunden und jeweils durch eine bevorzugt hydraulisch beaufschlagbare Schubkolbeneinheit hin- und herbewegbar sind. Die Länge der Rollen bzw. die Breite ihrer Arbeitsfläche ist dann jeweils auf die innere Querschnittskantenlänge abgestellt, wobei ihre umfangsseitige Versetzung entsprechend dem Querschnitt, z.B. bei einem viereckigen Rohr gleich 90° Öffnungswinkel oder bei einem sechseckigen Rohr gleich 120 öffnungswinkel, bemessen ist.

Die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung verformbaren Rohrabschnitte, seien sie nun rund oder mehreckig, können-aus nahtlos gezogenen Rohren oder aus geschweißten Rohren gebildet sein.

Um die mit der Verformung und der Kalibrierung in einer einzigen Einspannung beauftragten Personen von der direkten Verantwortung zu entlasten, sieht ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung vor, daß die hydraulisch beaufschlagbaren Antriebsmittel für die beweglichen Profilbacken, die Gesenke und die Profildorne

809813/0104

AS

durch elektronische Steuer- und Regelelemente in eine zwangsläufige Bewegungsfolge gebracht sind. Die Personen haben somit keine Möglichkeit, nach Einlegen des geraden Rohrabschnittes und Einleitung der Verformung in die weitere Arbeitsfolge einzugreifen, was insbesondere mit dem Vorteil verbunden ist, daß auch bei größeren Serien stets ein Werkstück erzielt wird, das hinsichtlich seiner Konturen und Abmessungen sowohl dem vorausgehenden als auch dem nachfolgenden Werkstück entspricht.

' Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt im Bearbeitungsbereich einer Biege- und Kalibriervorrichtung mit eingelegtem geraden Rohrabschnitt, wobei in der linken Hälfte der Fig. sich die beweglichen Teile der Vorrichtung ir/der Ausgangs-. stellung befinden und in der rechten Hälfte

der Rohrabschnitt endseitig eingespannt sowie das Untergesenk an den Rohrabschnitt herangefahren sind;

Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt gemäß dem der Fig.-l, wobei in der linken Hälfte das Obergesenk ebenfalls an den Rohrabschnitt herangefahren ist und die rechte Hälfte die*Vorrichtung während der Rohrverformung zeigt;

Fig. 3 ebenfalls einen vertikalen Längsschnitt gemäß dem der Fig. lund 2 nach beendeter Verformung und

Fig. M in vergrößerter Darstellung einen vertikalen Längsschnitt nur durch einen Seitenteil

809813/0104

der Vorrichtung der Fig. 1 bis 3 mit in den verformten Rohrabschnitt eingeführtem Profildorn,

Mit 1 sind in den Fig. jeweils ortsfeste, z.B. Bestandteil eines nicht näher veranschaulichten Maschinenständers bildende Profilbacken bezeichnet. Die Profilbacken besitzen oberseitig eine im vertikalen Querschnitt halbrunde muldenförmige Profilierung 2, die etwa dem halben Umfang bzw. Querschnitt eines geraden Rohrabschnittes 3 mit kreisrundem Querschnitt angepaßt ist. Der Rohrabschnitt ist in diese Profilierungen 2 der ortsfesten Profilbacken 1 eingelegt und in seiner Längsrichtung durch den. Profilbacken zugeordnete Anschläge H gegen axiale Verschiebung gesichert. Die Anschläge erstrecken sich stegartig vom Grund der Profilierungen 2 weg und bilden dadurch Kreisringbereiche mit einer Höhe, die max. dem halben Durchmesser des geraden Rohrabschnittes 3 entspricht.

In den einander zugewendeten Endbereichen geht die halbrunde muldenförmige Profilierung 2 der ortsfesten Profilbacken 1 stufenlos in konvex gekrümmte Drucknasen 5 über. Die Krümmung der Drucknasen entspricht dabei dem Krümmungsbereich 6 des aus der Fig. 3 erkennbaren verformten Rohrabschnittes 3¹ zwischen den koaxial zueinander ausgerichteten Rohrendabschnitten 7 und den Mittelabschnitten der angreEenden S-förmigen Übergangsbereiche 8.

Außenseitig der ortsfesten Profilbacken 1 sind Führungsgehäuse 9 für Profildorne 10 vorgesehen, die anhand der Fig. 4 nächstehend noch näher erläutert werden. Die Führungsgehäuse können Bestandteil der ortsfesten Profilbacken sein,tonnen jedoch auch lösbar mit diesen verbunden sein. Die Längsachsen der in den Führungsgehäusen vorgesehenen kanalartigen, im Querschnitt kreisrunden Führungen 11 verlaufen sowohl zueinander als auch zu den Längsachsen der in den ortsfesten Profilbacken 1 vorgesehenen halbrunden muldenartigen Profilierungen 2 fluchtend.

809813/0104

Aus den Fig. ist ferner allgemein erkennbar, daß oberhalb der ortsfesten Profilbacken 1 vertikal bewegliehe Profilbacken 12 angeordnet sind, die beispielsweise unter dem Einfluß von nicht näher dargestellten hydraulischen Schubkolbeneinheiten stehen. Die Länge der beweglichen Profilbacken entspricht der Länge der ortsfesten Profilbacken 1, abzüglich der Stärke der endseitigen Anschläge 4. Die den ortsfesten Profilbacken 1 zugewendeten Stirnseiten der beweglichen Profilbacken 12 sind entsprechend der Kontur des in den ortsfesten Profilbacken eingelegten Rohrabschnittes 3 ebenfalls halbrund muldenartig profiliert. Diese Profilierung erstreckt sich jedoch absatzlos über die gesamte Länge der beweglichen Profilbacken. " .

Zwischen den ortsfesten bzw. den beweglichen Profilbacken 1 bzw. 12 sind in entsprechend gestalteten, in den Zeichnungen nicht näher dargestellten Führungen ein Ober- und ein Untergesenk 14 bzw. 15 vertikal bewegbar vorgesehen. Die Beweglichkeit des Ober- und Untergesenkes wird beispielsweise durch in der Zeichnung nicht näher dargestellte hydraulisch beaufschlagbare Schubkolbeneinheiten bewirkt. Es ist aus der Zeichnung zu erkennen, daß das Untergesenk 15 auf seiner dem geraden Rohrabschnitt 3 zugewendeten Stirnseite mit einer über die gesamte Länge durchgehenden halbrunden muldenartigen Profilierung 16 versehen ist, die der Kontur des geraden Rohrabschnittes über etwa die halbe Umfangslänge bzw. den halben Querschnitt angepaßt ist..

Das Obergesenk 14 hingegen besitzt eine derartige Profilierung 17 nur im Mittelteil, während die den beweglichen Profilbacken 12 benachbarten Endabschnitte des Obergesenkes in S-förmig zurückspringende Druckzonen 18-übergehen. Diese zwar auch eine halbrunde muldenförmige Ausbildung "aufweisenden Druckzonen 18 entsprechen der Form, die der aus der Fig. 3 erkennbare fertig verformte Rohrabschnitt 3' im S-förmigen Übergangsbereich 8 oberseitig zwischen dem Rohrmittelteil 19 und den Rohrendabschnitten 7 aufweist.

' 809813/0104

- tu -

In der Stellung der Fig. 1, linke Hälfte ist der gerade Rohrabschnitt 3 lediglich in die ortsfesten Profilbacken 1 ein-gelegt. Sowohl die beweglichen Profilbacken 12 als auch das Ober- und Untergesenk 14 bzw. 15 befinden sich in der Ausgangsstellung im Abstand vom Rohrabschnitt 3.

Aus der rechten Hälfte der Fig. 1 ist erkennbar, daß zur Verformung des Rohrabschnittes 3 zunächst die beweglichen Profilbacken 12 an den Rohrabschnitt 3 herangefahren werden und nach dem Kontakt mit der Rohroberfläche die Rohrendabschnitte 7 zusammen mit den ortsfesten Profilbacken 1 über den gesamten Umfang umschließen. Nach dem Einspannen der Rohrendabschnitte 7 wird das Untergesenk 15 bis zum Kontakt an den Mittelteil des geraden Rohrabschnittes 3 herangefahren, so daß nunmehr der gerade Rohrabschnitt nahezu auf seiner gesamten Länge in einer halbrunden muldenartigen Vertiefung einliegt, die sich aus den Profilierungen 2 der ortsfesten Profilbacken 1 und 16 des Untergesenks 15 zusammensetzt. Das Obergesenk 14 befindet sich nach wie vor in der Ausgangsstellung und auch die Profildorne 10 verbleiben noch in den Führungsgehäusen 9.

Aus der Fig. 2, linke Hälfte ist erkennbar, daß nunmehr auch das Obergesenk 14 bis zum Kontäct mit der Rohroberfläche an den noch geraden Rohrabschnitt 3 herangefahren worden ist. Der Rohrabschnitt befindet sich somfc in einer uniangsseitigen Umklammerung durch die endseitigen Profilbacken 1, 12 sowie durch das Ober- und Untergesenk 14 bzw. 15. Die Profildorne 10 verbleiben weiterhin in den Führungsgehäusen9.

Die rechte Hälfte der Fig. 2 zeigt eine betriebliche Situation, in welcher die Gesenke 14, 15 bereits einen Teil der Verformung des geraden Rohrabschnittes 3 durchgeführt haben. Es ist zu erkennen, daß die Drucknasen 5 der ortsfesten Profilbacken 1 einerseits und die S-förmig zurückspringenden Druckzonen 18 des Obergesenkes 14

809813/0104

andererseits damit beginnen, die S-förmigen Übergangsbereiche 8 zu definieren. Die Klemmkraft zwischen dem Ober- und Untergesenk ist dabei größer als die Spannkraft zwischen den beweglichen Profilbacken 12 und den ortsfesten Profilbacken 1 bemessen. Auf diese Weise kann sich das Rohrmaterial beim Biegen trotz Einspannung der Rohrendabschnitte 7 dennoch mit einem definierten Schlupf aus diesen Rohreinspannzonen heraus in die S-förmigen Übergangsbereiche hineinziehen, wie es aus der Fig. 2, rechte Hälfte und der Fig. 3 auch zeichnerisch klar erkennbar ist. Die Profildorne 10 verbleiben auch in der rechten Hälfte der Fig. 2 noch in den Führungsgehäusen 9· Zu erwähnen wäre noch, daß die gemeinsame Abwärtsbewegung des Ober- und Untergesenkes mit einem Vorspanndru'ck des· Untergesenkes gegen die abwäftsgerichtete Druckkraft des Obergesenkes durchgeführt wird.

Die Fig. 3 zeigt die betriebliche Situation, in welcher der gerade Rohrabschnitt 3 gemäß der Fig. 1 und der Fig. 2, linke Hälfte zu dem gekrümmten Rohr 3' fertig verformt ist. Es ist zu erkennen, daß auch das gekrümmte Rohr weiterhin sowohl durch die Profilbacken 1, 12 als- auch durch das Ober- und Untergsenk I¹I bzw. über die gesamte Länge und den gesamten Umfang umklammert bleibt. Die Drucknasen 5 der ortsfesten Profilbacken 1 liegen im Übergang von den Endabschnitten 7 auf die S-förmigen Krümmungen 8 unterseitig und die Druckzonen .18 des Obergesenkes am Übergang vom Mittelteil 19 auf die S-förmigen Krümmungen 8 oberseitig an. Die Profildorne 10 sind jedoch nach wie vor in den Führungsgehäusen, 9 verblieben. Es ist aus der Fig. 3 darüber hinaus zu erkennen, daß sich durch die Verformung des Rohrabschnittes 3 zum Rohr 3^f das Material aufgrund des definiert vorgegebenen Schlupfes zwischen den beweglichen und den ortsfesten Spannbacken 12.bzw. 1 etwas aus diesen Rohreinspannzonen in die S-förmigen Übergangsbereiche 8 hineingezogen hat.

809313/0104

Nach Fertigstellung des gekrümmten Rohres 3' gemäß Fig. 3 werden - wie die Fig. 4 im einzelnen erkennen läßt - die Profildorne 10 mittels ihnen zugeordneter, hydraulisch beaufschlagbarer Schubkolbeneinheiten 20 aus den Führungsgehäusen 9 heraus von beiden Seiten gleichzeitig in die Rohrendabschnitte 7 eingeführt. Die Fig. 4 zeigt weiter, daß jeder Profildorn 10 aus vier im Durchmesser zueinander abgestuften Kugeln 21 besteht, wobei die kleinste Kugel an der Spitze des Profildorns vorgesehen ist. Die Kugeln sind durch ein biegeelastisches Kupplungsmittel 22, z.B. ein Stahlseil, miteinander verbunden. Der axiale Abstand der Kugeln wird durch Ringe 23 bestimmt, die auf beiden Stirnseiten kugelabschnittsförmige Vertiefungen aufweisen, die an die angrenzenden Kugeloberflächen angepaßt sind.

Die Profildorne 10 werden in die S-förmigen Übergangsbereiche 8 hineingedrückt und stellen dadurch den ursprünglichen runden Querschnitt wieder weitgehend her, der vorübergehend durch die Verformung des geraden Rohrabschnittes 3 in den S-förmigen Übergangsbereichen 8 geringfügig oval geworden ist. Gleichzeitig wird durch die Wiederherstellung des kreisrunden Querschnittes das Material des Rohres 3' verfestigt, so daß nach der Aufhebung der Umklammerung des Rohres 3', d.h. nach dem Zurückziehen der Profildorne 10 in die Führungsgehäuse 9 und dem Zurückbewegen der Gesenke 14 und 15 und der. beweglichen Profilbacken 12 in die Ausgangsstellungen gemäß Fig. Ij linke Hälfte, das nunmehr mit den Endabschnitten 7 lediglich in den ortsfesten Profilbacken 1 .noch einliegende fertig gekrümmte Rohr 3¹ nicht mehr rückfedern kann. Die Koaxialitat der Rohrendabschnitte 7 zueinander und die Achsparallelität des Mittelteils 19 zu den Endabschnitten ist damit einwandfrei gewährleistet;

809Ö13/0104

2« W

Bezugszeichenaufstellung

1 ortsfeste Profilbacken

2 Profilierung la 1

3 gerader Rohrabschnitt 3' gekrümmtes Rohr

k Anschläge

5 Drucknasen von 1

6. Krümmungsbereiche

7 Rohrendabschnitte

8 S-förmiger Ubergangsbereich

9 Führungsgehäuse

10 Profildorne

11 Führungen in 9

12 bewegliche Profilbacken

13 Profilierung in 12 ' Ik Obergesenk

15 Untergesenk

16 Profilierung von

17 Profilierung von Ik

18 · Druckzonen von Ik

19 ' Rohrmittelteil

20 Schubkolbeneinheit

21 Kugeln

22 Kupplungsmittel

23 Distanzringe

809813/01Q4

ORIGINAL iMSPECTED

Claims

Benteler-Werke AG Bi-452

Werk Neuhaus

Schloß Neuhaus

Krs. Paderborn

Patentansprüche:

'!^Verfahren zum Herstellen eines mehrfach gekrümmten Rohres, das zwei zueinander koaxial ausgerichtete Endabschnitte und einen dazu achsparallelen längeren Mittelteil aufweist, der über S-förmig gekrümmte Übergangsbereiche mit den Endabschnitten verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem koaxialen Einspannen der freien Enden (7) eines geraden Rohrabschnittes (3) zunächst ein Üntergesenk (15) bis zum Kontakt an den zwischen den Enden (7) loggenden Mittelteil (19) und daran anschließend ein Obergesenk (14) an diesen Mittelteil (19) herangefahren werden und daß nach dessen Kontakt mit der Rohroberfläche beide Gesenke (14 und 15) gemeinsam um das Maß des geforderten Achsversatzes aus der ursprünglichen Rohrachse heraus verlagert werden, worauf dann unter Aufrechterhaltung der Rohrumklammerung den Rohrquerschnitt rückverformende Profildorne (10) gleichzeitig in b'eide Rohrendabschnitte (7) eingeführt und nach dem Durchfahren der S-förmigen Übergangsbereiche (8) wieder herausgeführt werden und daß nach Aufhebung der Rohrumklammerung der verformte Rohrabschnitt (3¹) zur Weiterbearbeitung freigegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz e i c h ne t , daß während der gemeinsamen Verlagerung von Ober- und Untergesenk (14 und 15) auf das üntergesenk (15) ein Druck entgegen der Verlagerungsrichtung ausgeübt wird.

809813/0104
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet , daß die Rohrendabschnitte (7) mit einer geringeren Spannkraft als der Mittelteil (19) des Rohres (3, 3') umklammert werden.
4. Vorrichtung zum Herstellen eines mehrfach gekrümmten Rohres, das zwei zueinander koaxial ausgerichtete Endabschnitte und einen dazu achsparallelen längeren Mittelteil aufweist, der über S-förmig gekrümmte Übergangsbereiche mit den Endabschnitten verbunden ist, inter Verwendung von an die Kontur des Rohres angepaßten Ober- und Untergesenken, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten, jeweils mit einer an den zu verformenden Rohrabschnitt (3) über etwa den halben Umfang angepaßten Profilierung (2) versehenen, ortefesten Profilbacken (1), welche mit ihnen jeweils gegenüberliegenden, ebenfalls je mit einer an den zu verformenden Rohrabschnitt (3) über etwa den halben Umfang angepaßten Profilierung (13) versehenen beweglichen Profilbacken (12) Rohreinspannzonen bilden, sowohl für sich allein als auch gemeinsam zwangsbewegbare Ober- und Untergesenke (14 bzw. 15) eingegliedert sind, die jeweils mit einer an den zu verformenden Rohrabschnitt (3) über etwa den halben Umfang angepaßten Profilierung (17 bzw. 16) versehen sind, wobei den ortsfesten Profilbacken (1) außenseitig Führungsgehäuse (9) für drückend und ziehend beeinflußbare Profildorne (10) zugeordnet sind, deren Längsachsen zueinander und zu den Längsachsen der in den ortsfesten Profilbacken (1) vorgesehenen Röhrprofxlierungen (2) fluchtend verlaufen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die ortsfesten Profilbacken (1) in den voneinander abgewendeten Endbereichen Anschläge (4) für die Rohrstirnseiten aufweisen und in den einander zugewendeten Endbereichen mit konvex gekrümmten Drucknasen (5) versehen sind, während die beweglichen Profilbacken (12) eine gerade absatzlose Profilierung (13) besitzen.

809813/0104
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die im Mittelabschnitt geradlinige Profilierung (17) des Obergesenkes (Ik) in den den Profilbacken (1 bzw. 12) benachbarten Endabschnitten in S-förmig zurückspringende Druckzonen (18) übergeht, während das Untergesenk (15) auf seiner gesamten Länge mit einer geraden absatzlosen Profilierung (16) versehen ist.
7· Vorrichtung nach Anspruch 4 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Profilbacken (12) und die Gesenke (14, 15) durch hydraulisch beaufschlagbare, insbesondere regelbare, Schubkolbeneinheiten oder Motore lageveränderbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Profildorne (10) aus mehreren, im Durchmesser zueinander abgestuften, durch ein biegeelastisches Kupplungsmittel (22) miteinander verbundenfSowie durch auf beiden Stirnseiten mit kugelabschnittsformigen Vertiefungen versehene Ringe (23) voneinander distanzierten Kugeln (21) bestehen, die jeweils durch eine bevorzugt hydraulisch beaufschlagbare Schubkolbeneinheit (20) hin- und herbewegbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Profildorne (10) aus mehreren entsprechend dem Querschnitt des verfemten Rohres (3¹) sowohl in Umfangsrichtung als auch axial zueinander versetzten Rollen bestehen, die durch ein biegeelastisches Kupplungsmittel (z.B. 22) miteinander verbunden und jeweils durch eine bevorzugt hydraulisch beaufschlagbare Schubkolbeneinheit (z.B. 20) hin- und herbewegbar sind.

809813/0104
10. Vorrichtung nach Anspruch 7» 8 oder 9j dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulisch beaufschlagbaren Antriebsmittel für die beweglichen Profilbacken (12), die Gesenke (14, 15) und die Profildorne (10) durch elektronische Steuer- und Regelelemente in eine zwangsläufige Bewegungsfolge gebracht sind.

809813/0104