DE3216287C2

DE3216287C2 - Rohrendenstauchpresse

Info

Publication number: DE3216287C2
Application number: DE19823216287
Authority: DE
Inventors: Herbert Ing.(grad.) 4052 Korschenbroich Jansen; Günter Ing.(grad.) 5144 Wegberg Knappe; Werner Ing.(grad.) 4050 Mönchengaldbach Lehnacker; Hans Günter Ing.(grad.) 4050 Mönchengladbach Schiffers
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1982-04-26
Filing date: 1982-04-26
Publication date: 1989-03-16
Also published as: JPH0337450B2; DE3216287A1; JPS58188511A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rohrendenstauchpresse mit gegeneinander bewegbaren Klemmschalen zum Halten des Rohrendes während des Stauchvorganges und ebenfalls längsgeteilten, zum Einführen und Entnehmen des Rohres auseinanderbewegbaren Stauchschalensegmenten sowie einem in das Rohrende hineinfahrbaren, das Rohrende anstauchenden Stauchdorn. Um das Entstehen von Graten oder Flossen am angestauchten Ende des Rohres zu vermeiden wird vorgeschlagen, daß die Stauchschalensegmente (3, 4) durch eine diese bzw. die Stauchschalenhalter umgreifende, in Achsrichtung auf- und abschiebbare Buchse (12) aufeinanderpreßbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrendenstauchpresse mit gegeneinander bewegbaren Klemmschalen zum Halten des Rohrendes während des Stauchvorganges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige, z.B. aus der DE-OS 28 12 803 bekannte Rohrendenstauchpressen werden verwendet, um an Rohren aus Metall, vorzugsweise aus Stahl verdickte Enden, also eine Verdickung der Rohrwandstärke an den Rohrenden anzustauchen. Diese Verdickung ist erforderlich, um genügend Material für das Einschneiden von Gewinden zu haben, wie es beispielsweise bei Rohren erforderlich ist, die auf dem Erdölfeld eingesetzt werden. Diese Verdickung wird nach dem Stand der Technik erzielt, indem auf die Rohrenden, der vorher mittels geeigneter Einrichtungen auf eine günstige Verformungstemperatur erhitzt werden, eine in Längsrichtung des Rohres wirkende Kraft ausgeübt wird, die bewirkt, daß sich an der erhitzten Stelle die Länge des Rohres verkürzt und durch die gegebene Volumenkonstanz die Wand des Rohres verdickt Auf das Rohrende

ίο wird dabei durch ein Einsatz der geeigneten Formwerkzeuge ein Formzwang ausgeübt, der bewirkt, daß sich das Material des Rohres nur innerhalb der Grenzen dieser Formwerkzeuge umformen und die durch die Formwerkzeuge vorgegebene Gestalt annehmen kann.

Bei anderen bekannten Ausführungen von Maschinen zum Stauchen von Rohrenden sind die äußeren Formwerkzeuge geteilt Sie können z. B. aus zwei Stauchschalen bestehen, d>e in der Längsrichtung des Rohres geteilt sind und das Rohr umschließen. Die Stauchschalen werden geöffnet, um das fertiggestauchte Rohr entnehmen zu können.

Da während des Stauchvorganges das Rohrende mit hoher Kraft eingespannt werden muß, um die zum Stauchen erforderlichen, in Längsrichtung des Rohres wirkenden Kräfte aufnehmen zu können, müssen die Stauchschalen neben der eigentlichen Funktion als Formwerkzeug auch zum Klemmen entsprechend ausgebildet sein oder es müssen den Stauchschalen separate Kler.imschalen zugeordnet sein. Werden Klemmschalen und Stauchschalen als Einheit zusammengefaßt, ergeben sich Nachteile. Damit die Rohre von den Einspannschalen sicher festgehalten werden und unter dem Einfluß der Stauchkräfte nicht verrutschen, dürfen die Schalen das Rohr nicht völlig umschließen. Sie müssen also einen Luftspalt haben, damit sie nicht aufeinanderliegen. Dieser Luftspalt muß so groß sein, daß selbst bei Rohren mit einer zuverlässigen Minustoleranz noch eine zuverlässige Einspannung stattfindet. Wenn Rohre gestaucht werden, die z. B. an der Grenze der zulässigen Plustoleranz liegen, verbreitert sich dieser Luftspalt um das Maß der Differenz zwischen dem kleinsten und dem größten zulässigen Rohraußendurchmesser, wobei der gleiche Luftspalt auch an den Stauchschalen entsteht, wenn sie mit den Klemmschalen eine Einheit bilden. In diesen Luftspalt fließt beim Stauchen das Rohrmaterial ein und bildet sogenannte Grate oder Flossen in Rohrlängsrichtung. Diese Grate werden verstärkt dadurch, daß die Stauchkraft die Stauchschalen auseinanderdrückt und zusätzliches Material in den Spalt einfließt.

Aber auch beim Trennen von Stauchschalen und Klemmschalen, wobei jede Einheit über Hydraulikzylinder geschlossen und geöffnet wird, ergeben sich Nachteile, nämlich insbesondere der Mittenversatz zwischen Stauchung und Rohrachse, weil ein zentrisches Spannen wegen der genannten Rohrdurchmessertoleranzen nicht gewährleistet ist.

Eine andere bekannte Lösung sieht vor, anstelle der geteilten Stauchschalen eine zylindrisch ausgebohrte, aus einem Stück bestehende Büchse über das Rohrende zu schieben. Diesem Vorschlag liegt der Gedanke zugrunde, daß bei einer ungeteilten Büchse keine Grate auftreten können, die längsseits des Rohres verlaufen. Das Spannen des Rohres erfolgt bei diesem bekannten Vorschlag mit einem ^Backenfutter, das das Rohr umgreift. Damit das angestauchte Rohrende aus der Rohrendenstauchpresse entfernt werden kann, kann die Büchse nur den Teil des verdickten Rohres umfassen, der zylindrisch verläuft, weil der Übergangsbereich vom

ungestauchten zum gestauchten Rohrende ein Abziehen der Büchse entgegen der Stauchrichtung unmöglich machen würde. Deshalb sieht die bekannte Lösung vor, den Übergangsbereich wiederum aus geteileten Formwerkzeugen zu bilden bzw. diese glexhzeitig zum Klemmen des Rohrendes auszubilden Damit ergibt sich aber auch bei dieser Lösung der bereits geschilderte Nachteile, nämlich daß die Klemmbacken nach der Minustoleranz des Rohres gefertigt werden müssen, wodurch sich bei Rohren mit Plustoleranzen zwangsläufig zwischen ütn Backen ein Luftspalt bildet, der wiederum zur Bildung von Graten im Übergangsbereich führt Ein weiterer Nachteil tritt im Bereich des Übergangs zwischen den geteilten Klemmbacken und der zylindrisehen aus einem Stück bestehenden Büchse auf. Da der Innendurchmesser der Büchse nicht veränderbar ist, die Klemmbacken sich aber nach dem vorhandenen Durchmesser des zu stauchenden Rohres einstellen, ist der von ihnen gebildete Durchmesser unterschiedlich wie die Durchmesser der Rohre. Es entsteht an dieser Stelle ein Absatz, der die Qualität des Produktes vermindert Auch kann an dieser Stelle ein Grat entstehen, der radial um das Rohr herumläuft.

Eine wesentliche Forderung von Rohrherstellern und Verbrauchern ist es, Grate oder Flossen am angestauchten Ende des Rohres zu vermeiden. Diese Grate oder Flossen behindern das Einschneiden des Gewindes und führen zu einer Leistungsminderung der Gewindeschneidmaschinen, wenn nicht sogar zur Beschädigung der Werkzeuge. Grate werden daher nach dem Stauchen abgeschliffen, was zusätzlichen Aufwand an maschinellen Einrichtungen und Bedienungspersonal erfordert und dadurch die Herstellungskosten der Rohre erhöht.

Bei Stauchungen, die in mehreren Stufen vorgenommen werden müssen, z. B. bei besonders hohen Verformungsgraden, würden die Grate beim Ausführen der nächsten Stauchstufe in die Oberfläche der verdickten Rohrenden eingedrückt werden und bleibende Vertiefungen verursachen. Diese Vertiefungen können zum Ausschuß des Rohres führen. Aus diesem Grund ist auch in vielen Fällen zwischen den einzelnen Stauchstufen ein Entfernen der Grate erforderlich.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Rohrendenstauchpresse zu schaffen, die mit einfachen und funktionssicheren Mitteln das Entstehen von Graten oder Flossen am angestauchten Ende des Rohres vermeidet.

Gelöst ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Auf diese Weise wird unter Beibehaltung der Trennung von Klemmschalen und Stauchschalen und deren Längsteilung sichergestellt, daß während des Stauchvorganges die Stauchschalen durch die aufgeschobene Buchse zusammengehalten werden, so daß, ähnlich wie bei der als ungeteilte Buchse ausgebildeten Stauchschale nach dem Stand der Technik überhaupt keine Grate oder Flossen entstehen können und dennoch das Be- und Entladen der Maschine durch öffnen der Stauchschalen nach Abschieben der Buchse in einfacher Weise möglich ist.

Es sei erwähnt, daß aus der CH-PS 90 356 geteilte Stauchschalenelemente, allerdings in einer gattungsmäßig anderen Vorrichtung, bekannt sind.

Wenn nach ein^crn anderen Merkmal der Erfindung vorgesehen ist, dal·' die Außenmantelflächen der Stauchschalensegmete b'w. Stauschalenhalter sich zu einem Kreiszylinder ergänzen und die Innenmantelfläche der Buchse nahezu spielfrei daran anliegt, so ist ein leicht zu fertigendes Werkzeug vorgeschlagen, welches die Aufgabe der Erfindung in hervorragender Weise löst, wobei zu bemerken ist daß ein geringfügig vorzusehendes Spiel lediglich erforderlich ist urr das Auf- und Abschieben der Buchse zu gewährleisten. Die bei bekannten Stauchpressen im ungünstigen Fall entstehenden Luftspalte von ca. 4 mm maximal können hierbei nicht auftreten.

ίο Eine günstige Weiterbildung der Erfindung wird darin gesehen, daß die Außenmantelflächen der Stauchschalensegmente bzw. der Stauchschalenhalter sich zu einem in Stauchrichtung ansteigenden Konus ergänzen und die Innenmantelfläche der Buchse mit gleicher Konizität an den Außenmantelflächen anliegbar ist Durch diesen Vorschlag der Erfindung wird eine je nach Aufschiebkraft der Buchse steigende Spannkraft der Stauchschalen ermöglicht die in ihrer Größenordnung der Stauchkraft anpaßbar ist. Selbstverständlich kann statt eines Konus auch eine Pyramide verwendet werden.

Vorzugsweise ist die Buchse mittels Kraftantrieben über die Stauchschalen bzw. Stauchschalenhalter schiebbar und entgegen der Stauchrichtung in Achsrichtung aus dem Umfangsbereich der Stauohschalen bzw. Stauchschalenhalter entfernbar. Die Kraftantriebe können beispielsweise Kolben-Zylinder-Einheiten sein, die unmittelbar an der Buchse oder daran angeordneten Traversen angreifen.

Es ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung auch denkbar, daß die Buchse unmittelbar mit dem Stauchdorn verbunden ist, so daß beim Anstauchen des Rohrendes, also der Axialbewegung des Stauchdorns gleichzeitig eine Axialbewegung der Buchse über die Stauchschalen hinweg von statten geht. Dabei kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Buchse unter Zwischenschaltung von Kraftspeichern mit dem Stauchdorn verbunden sein, so daß Wegdifferenzen zwischen Buchse und Stauchdorn in den Kraftspeichern aufgenommen werden können.

Schließlich ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß einer Buchse mehrere Stauchschalen bzw. Stauchschalenhalter mit der Innenkontur der Buchse entsprechenden Außenmantelflächen und unterschiedlichen Innenkonturen zugeordnet und durch Querbewegung in die Bewegungsachse der Buchse bringbar sind. Auf diese Weise können unterschiedliche Rohrendenkonturen leicht hergestellt werden, wobei jeweils ein und dieselbe Buchse universell verwendbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 Klemm- und Stauchschalenanordnung an einer Rohrendenstauchpresse mit zylindrischer Buchse und

F i g. 2 die gleiche Anordnung mit konischer Buchse. In Fig. 1 ist das Rohr mit 1 bezeichnet, das in der Rohrendenstauchpresse durch die zweiteilige Klemmschale 2 gehalten wird. Die Stauchschale zum Anformen des Rohrendes besteht aus dem oberen Stauchschalensegment 3 und dem unteren Stauchschalensegment 4, die sich zu einem an der Außenmantelfläche 5 kreiszylinderförmigen Werkzeug ergänzen. Die Innenkontur 6 der Stauchschale 3, 4 ist dem anzustauchenden Rohraußenumfang angepaßt. Mit 7 ist die Teilfuge bezeichnet, an der die Stauchschalensegmente 3 und 4 aneinanderliegen. Der mit 8 bezeichnete und strichpunktiert angedeutete Stauchdorn wird mit seinem vorderen Ende 9 in

das Rohr hineingeführt und staucht mit dem in die Stauchschale eingeführten Bund 10 das Rohrende 11 an, wobei der vorher in diesem Bereich erwärmte Rohrwerkstoff in den zwischen dem vorderen Stauchdornende 9 und der Innenmantelfläche der Stauchschale verbleibenden Raum verdrängt wird. Dadurch verdickt sich das Rohrende 11 wie in F i g. 1 dargestellt.

Die durch den Stauchdorn 8 in Rohrachsrichtung aufgebrechte Stauchkraft bzw. die sich in dem verdrängten Rohrmaterial fortpflanzenden Stauchkräfte sind bestrebt, die Stauchschalensegmente 3 und 4 auseinanderzudrücken und die Teilfuge 7 zu öffnen. Um dies zu verhindern, ist vorgesehen, daß die Stauchschalensegmente 3 und 4 durch eine Buchse 12 zusammengehalten werden, deren Innenmantelfläche 14 an den Außenmantelflächen 5 der Stauchschalen 3, 4 nahezu spielfrei anliegt.

Die Buchse 12 ist in Rohrlängsrichtung verschiebbar am Stauchdorn gelagert und dadurch auf die Stauchschale aufschiebbar bzw. von dieser abziehbar. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist vorgesehen, die Buchse unmittelbar am Stauchdorn unter Zwischenschaltung von Federelementen 13 abzustützen, so daß beim Einführen des Stauchdornes 8 in das Rohr 1 gleichzeitig die Buchse 12 über die Stauchschalen 3,4 geschoben wird. Führungen 15 am Stauchdorn 8, die an der Buchse (12) bei 16 angelenkt sind, stellen sicher, daß die Buchse richtungsstabil über die Stauchschale gleitet.

In F i g. 2 sind gleiche Teile gleich bezeichnet. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind hier jedoch die Stauchschalensegmente 3 und 4 so ausgebildet, daß sich ihre Außenmantelflächen zu einem in Stauchrichtung ansteigenden Konus ergänzen, über den die Buchse 12 schiebbar ist. die mit ihrer entsprechend ausgebildeten Innenkonusfläche auf die Stauchschale aufschiebbar ist, wobei die Innenkonusfläche der Buchse 12 und die Außenkonusfläche der Stauchschale spielfrei aneinanderliegen.

In dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Bewegung der Buchse 12 mit Hilfe von Kolben-Zylinder-Einheiten 17, die an entsprechend ausgebildeten Ansätzen J6der Buchse 12 angelenkt sind.

In beiden Ausführungsbeispielen läßt sich die Buchse 12 vollständig aus dem Bereich der Stauchschalensegmente 3,4 entfernen, so daß letztere quer zur Rohrachse (in nicht dargestellter Weise) auseinander bewegt werden können, und das Rohr nach vorherigem Lösen der Klemmschalen 2 aus der Maschine entfernt werden kann.

Die Buchse 12, die die Stauchschalensegmente 3 und 4 zusammenhält, stellt sicher, daß ein Auseinanderbewegen der Teilfuge 7 verhindert wird, so daß alle Bearbeitungsspiele eliminiert und Gratbildungen am Rohr verhindert werden. Zwischen Rohr und Stauchung tritt keine Exzentrizität auf und die aus einfachen Werkzeugen bestehende Einrichtung läßt sich leicht reinigen.

Es ist denkbar, daß mehrere Stauchschalen aus Stauchschalensegmenten 3 und 4 mit unterschiedlicher Innenkontur zum Anstauchen verschiedener Rohrenden nebeneinander auf einem Träger angeordnet sind und durch Querverschieben in Arbeitsposition gebracht werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrendenstauchpresse mit gegeneinander bewegbaren Klemmschalen zum Halten des Rohrendes während des Stauchvorganges und Stauchschalen mit der Form des gestauchten Rohrendes entsprechender Innenkontur sowie einem in das Rohrende hineinfahrbaren, das Rohrende anstauchenden und den freien Raum zwischen Stauchschaleninnenseite und Rohrende ausfüllenden Stauchdorn, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauchschalensegmente (3,4) in an sich bekannter Weise längsgeteilt und zum Einführung und Entnehmen des Rohres auseinanderbewegbar sind und durch eine diese bzw die Stauchschalenhalter umgreifende, in Achsrichtung auf- und abschiebbare Buchse (12) aufeinanderpreßbar sind.

Z Rohrendenstauchpresse nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenmantelflächen (5) der Stauchschalensegmente (3, 4) bzw. der Stauchschalenhalter sich zu einem Kreiszylinder ergänzen und die Innenmantelfläche (14) der Buchse (12) nahezu spielfrei daran anliegt

3.Rohrendenstauchpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenmantelflächen (5) der Stauchschalensegmente (3, 4) bzw. der Stauchschalenhalter sich zu einem in Stauchrichtung ansteigenden Konus ergänzen und die Innenmantelfläche (14) der Buchse (12) mit gleicher Konizität an den Außenmantelflächen (5) anlegbar ist.

4. Rohrendenstauchpresse nacn Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (12) mittels Kraftantrieben (17) über die Stauchschalen (3, 4) bzw. Stauchschalenhalter schiebbar und entgegen der Stauchrichtung in Achsrichtung aus dem Umfangsbereich der Stauchschalen (3, 4) bzw. der Stauchschalenhalter entfernbar ist.

5. Rohrendenstauchpresse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (12) unmittelbar mit dem Stauchdorn (8) verbunden ist.

6. Rohrendenstauchpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (12) unter Zwischenschaltung von Kraftspeichern (13) mit dem Stauchdorn (8) verbunden ist.

7. Rohrendenstauchpresse nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß einer Buchse (12) mehrere Stauchschalen (3, 4) bzw. Stauchschalenhalter mit der Innenkontur der Buchse (12) entsprechenden Außenmantelflächen (5) und unterschiedlichen Innenkonturen (14) zugeordnet und durch Querbewegung in die Bewegungsachse der Buchse (12) bringbar sind.