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Verfahren zum Verbinden von drei oder mehr parallelen Rohren. Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden der Enden mehrerer
(mehr als zwei) paralleler Rohre zu einem gemeinsamen Ende.
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Die Erfindung ist eine Fortbildung der dem - Patent 295993
zugrunde liegenden Erfindung. In diesem Patent ist ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Verbinden zweier paralleler Rohre zu einem U-Rohr unter Schutz gestellt. Dieses
Verfahren ist sehr bekannt geworden und wird viel verwendet. Bei seiner Durchführung
werden zunächst die beiden Rohrenden in eine Gestalt übergeführt, bei der sie durch
einen kurzen, aus Teilen der Rohrwände gebildeten Kanal verbunden sind. Die Rohre
und der Verbindungskanal sind in diesem Stadium noch an den Enden offen. Diese Zwischenstufe
wird dadurch hergestellt, daß man die beiden Rohre einspannt, nachdem ihre Enden
auf Schweißhitze gebracht sind, sie in der besonders gestalteten Matrize festhält
und dann die Patrize einführt, die bei ihrer Vorwärtsbewegung die nebeneinanderliegenden
Rohrwände einschneidet, die aneinanderstoßenden Teile aufbiegt und ungefähr gleichzeitig
die Kanten der so gebildeten Lappen miteinander verschweißt.
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Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung dieses Verfahrens und verwendet
anders ausgeführte Gesenke, so daß in einer der beschriebenen ähnlichen Weise gewisse
andere Formen herge5tellt werden können, die bisher mit den bekannten Mitteln und
nach den bekannten Verfahren überhaupt nicht oder nur mit Schwierigkeiten hergestellt
werden konnten.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsformen der Gesenke und der vereinigten
Rohrenden beispielsweise dargestellt.
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Abb. z zeigt eine Hälfte der Matrize von innen in Ansicht. Abb. a
ist ein Einsatzstück für die Matrize, ebenfalls in Ansicht. Abb. 3 ist ein Ouerschnitt
durch die Matrize. Abb. q. zeigt die Patrize in Ansicht. Abb. 5 ist eine Endansicht
der Patrize. Abb. 6 ist ein Schnitt nach Linie 6-6 von Abb. 5, wobei einige Teile
fortgelassen sind. Abb. 7 ist ein Schnitt nach Linie 7-7 von Abb. 3 ; die Patrize
ist in ihrer am Ende der Einführung erreichten Stellung gezeigt und die Rohrenden
sind im Schnitt gezeichnet. Abb. 8 zeigt schaubildlich vier nach dem Verfahren der
Erfindung verbundene Rohre. Abb. 9 zeigt das Gebilde von Abb. 8 in eine Platte eingewalzt.
Abb. zo bis 15 zeigen abgeänderte Ausführungsformen, und zwar ist Abb. zo eine Aufsicht
auf die eine Hälfte der Matrize mit eingesetztem Einsatzstück. Abb. ii ist eine
Endansicht der vollständigen Matrize in geschlossenem Zustand. Abb. 12 ist eine
Endansieht
der mit dieser abgeänderten Vorrichtung verbundenen
Rohre. Abb. 13 ist ein Schnitt durch die Patrize nach Linie 13-z3 von Abb. 14. Abb.
14 zeigt die Patrize in Endansicht. Abb. 15 zeigt das Gebilde, das mittels dieser
abgeändertenAusführungsform hergestellt wird, in schaubildlicher Darstellung. Abb.
16 und 17 zeigen im Schnitt andere Gebilde, die mit den Vorrichtungen der Abb. To
bis 14 hergestellt sind und an denen weitere Bearbeitung stattgefunden hat, um sie
für verschiedene Zwecke zu gebrauchen. Abb.18 zeigt schematisch eine Matrize in
Endansicht, die zur Verbindung von drei Rohren nach der Erfindung dienen kann. Abb.
ig bis 22 zeigen eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung. Abb. ig entspricht
Abb. i, während Abb. 2o der Abb. 4 und Abb. 2i der Abb.3 mit weggelassenem Einsatzstück
entspricht. Abb.22 ist ein Schnitt nach Linie 22-22 von Abb. 2o. Abb. 23 und 24
zeigen schematisch die Wirkungsweise des Verfahrens. Abb.25 ist eine der Abb. 18
entsprechende schematische Endansicht einer zum Verbinden von fünf Rohren dienenden
Matrize.
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Das Verfahren sei zunächst an Hand der Abb. 24 erläutert, in der die
vier Rohre mit 1, 2, 3 und 4. bezeichnet sind. Diese vier Rohre sollen in die in
Abb. 8 gezeigte Gestalt übergeführt werden; zu diesem Zweck werden sie in der Längsrichtung
nach den Linien ja, 2a, 31 und 4#j aufgeschnitten. Die so gebildeten Lappen
werden aufgebogen, wie es durch kurze gebogene Pfeile angedeutet ist, bis die Kanten
der Lappen bei 5, 6, 7 und 8 zusammenstoßen und die aufwärts gebogenen Teile der
Rohre die durch gestrichelte Linien angedeutete Lage einnehmen. In dem dargestellten
Gesenk wird das Aufschneiden und Aufbiegen der genügend erhitzten Rohre in einem
einzigen Arbeitsgang vorgenommen, und wenn die Kanten der aufgeschnittenen Teile
bei 5, 6, 7 und 8 zusammenkommen, geschieht dies mit dem erforderlichen Druck, so
daß eine gute Schweißung an diesen Linien stattfindet. Eine sich hierbei ergebende
Gestalt der vereinigten Rohrenden ist beispielsweise in Abb. 8 dargestellt.
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Das zur Ausführung der Erfindung dienende, in den Abb. i bis 7 dargestellte
Gesenk besteht aus einer Matrize (Abb. 1, 2 und 3) und aus einer Patrize (Abb. 4,
5 und 6). Die Matrize besteht aus drei Teilen, von denen zwei, die Teile g und To,
symmetrische Hälften sind. Diese Hälften werden durch eine geeignete Vorrichtung
zu bestimmten Zeiten in die in Abb.3 dargestellte geschlossene Lage oder in eine
offene Lage gebracht, in der man das Einsatzstück ii und die zu bearbeitenden Rohre
zwischen sie in die richtige Lage bringt oder aus ihrer Stellung entfernt. Der dritte
Teil ii der Matrize ist ein loses Einsatzstück, dessen Gestalt aus Abb. 2 und 3
hervorgeht. In ihm sind vier halbzylindrische Ausnehmungen 12, 13, 14 und 15 vorgesehen,
die sich von einem Ende zum andern erstrecken. Die Ausnehmungen 12 und 13 werden
durch eine Rippe 16, die Ausnehmungen 14 und 15 durch eine Rippe 17 getrennt. Die
Teile 18 und ig dienen zur Verriegelung und passen in Aussparungen 2o und 2i der
symmetrischen Hälften g und To. Durch die Teile 18 und ig wird das Einsatzstück
bei geschlossenem Gesenk fest in seiner Lage gehalten. Den halbzylindrischen Ausnehmungen
12, 13, 14 und 15 des Einsatzstücks ii entsprechen halbzylindrische Ausnehmungen
22, 23, 24 und 25 der Hälften g und To. Diese Ausnehmungen verlaufen über die ganze
Länge des Gesenkes, und zwar sind die Ausnehmungen 24 und 25 durch eine Rippe 27
getrennt. Auf diese Weise werden vier zylindrische Löcher in dem Teile der Matrize
gebildet, in dem das Einsatzstück ii liegt. Die Rippen 26 und 27 erstrecken sich
nicht über die ganze Länge der Matrize, sondern hören bei 28 auf, wo auch die Enden
der Rippen 16 und 17 liegen. Wenn die Matrize mit eingesetztem Einsatzstück geschlossen
ist, so stellt sie ein Gebilde mit vier zylindrischen Bohrungen dar, bei dem die
Wände zwischen den Bohrungen auf eine gewisse Strecke von einem Ende aus fehlen.
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Die Patrize ist in enger Anpassung an die Matrize gebildet. Sie besteht
aus einem Teil 29, an dem vier Bolzen 30, 31, 32 und 33 angeordnet sind. Diese Bolzen
haben denselben Abstand voneinander wie die Bohrungen der Matrize und sind im Durchmesser
kleiner um einen Betrag, der von der Wandstärke der zu bearbeitenden Rohre abhängt.
Ebenso ist der Teil 29 kleiner als die quadratische Öffnung der Bohrungen, und zwar
um einen ähnlichen Betrag, d. h. die Patrize hat, wenn sie in die Matrize eingesetzt
ist, überall einen Abstand von der Matrize, der ungefähr der Wandstärke der zu bearbeitenden
Rohre entspricht.
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Die Bolzen 30, 31, 32 und 33 gehen an der Grundfläche in allmählicher
Krümmung in den Teil 29 über; diese Krümmung wird vorzugsweise als etwas schärfere
Schneidkante nach den Linien 34, 35, 36 und 37 (Abb. 5, 6) ausgebildet.
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Zur Bearbeitung der Rohrenden wird die Patrize in die Matrize durch
eine beliebige Vorrichtung hineingeführt und dann wieder aus ihr herausgezogen.
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Das Verfahren zum Verbinden der Rohre nach der Erfindung ist folgendes:
Es werden beispielsweise vier Rohre an ihren Enden auf Schweißhitze gebracht (vorzugsweise
werden sie in der Lage, die sie später nach Herstellung der Verbindung einnehmen
sollen, zusammen festgehalten und erhitzt; indessen ist dies kein wesentlicher Punkt).
Dann werden sie in die Matrize eingeführt, so daß ihre Enden mit dem Ende des Gesenkes
zusammenfallen, worauf
das Einsatzstück in die richtige Lage gebracht
und die Matrize geschlossen wird. Darauf führt die Patrize ihre Vorwärtsbewegung
aus. Das Ergebnis ist ein Aufschneiden der Rohre nach den Linien r', 2`, 3' und
4@' und das Aufbiegen der aneinanderstoßenden Teile sowie das Zusammenschweißen
der . aufgebogenen Lappen nach den Linien 5, 6, 7 und 8, wie es oben auseinandergesetzt
ist. Am Grunde der aufgeschnittenen Teile kommen die Kanten dieser Teile derart
zusammen, daß eine Art Sattel zwischen je zwei nebeneinanderliegenden Rohren gebildet
wird, wie es deutlich in Abb. 7 zu sehen ist. Diese vier Sättel stoßen in der Mitte
aufeinander und bilden eine geschlossene Wand, die `den Raum innerhalb der verbundenen
Rohre von dem Raum zwischen den vier Rohren trennt. Für die Bildung dieser Gestalt
ist genügend Material vorhanden, da ein Überschuß an Material für die Bildung der
vier Wände des Vierecks vorhanden ist, wenn die Rohre in der gezeichneten Weise
voneinander entfernt sind. Die bei 5, 6, 7 und 8 zusammenstoßenden Wände werden
etwas stärker als die ursprüngliche Rohrwand ausgeführt, um diesen Überschuß oberhalb
der Sättel aufzunehmen.
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Nachdem der Vorwärtsgang der Patrize beendet ist, wird sie wieder
herausgezogen, worauf die Hälften der Matrize voneinander getrennt und das lose
Einsatzstück herausgenommen wird.
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Das so hergestellte Verbindungsstück kann offenbar zu verschiedenen
Zwecken verwendet werden. Der besondere Verwendungszweck wird weitere Formungen
usw., die mit diesem Stück noch vorgenommen werden müssen, bestimmen. Um einen Verwendungszweck
zu zeigen, ist in Abb. 9 ein in einer Platte befestigtes Verbindungsstück gezeigt,
diese Platte kann beispielsweise eine Rohrplatte eines Kessels, eines Speisewasservorwärmers
oder einer ähnlichen Vorrichtung sein. Damit man das Ende der vier verbundenen Rohre
oder des Elements in eine solche Platte einwalzen kann, muß zunächst das beim Schmieden
quadratisch gebildete Ende in die Kreisform übergeführt werden, die in Abb. 9 bei
38 durch die Schattierung angedeutet ist. Nachdem das Ende des Verbindungsstückes
in dieser Weise in die Kreisform übergeführt ist, kann es in üblicher Weise in die
Platte eingesetzt, beispielsweise eingewalzt werden.
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Man kann das Ende des Verbindungsstückes auch von vornherein mit kreisförmigem
Querschnitt herstellen, indem man den Gesenken die erforderliche Gestaltung gibt.
In Abb. i9 bis 22 sind Vorrichtungen für diesen Zweck beispielsweise dargestellt.
Die Matrize und die Patrize sind in jeder Richtung denen ähnlich, die oben beschrieben
worden sind, nur daß das äußere Ende zylindrisch gestaltet ist. Bei der Patrize
ist dieser Teil mit 39 bezeichnet, während er bei der Matrize die Bezeichnung 40
trägt. Der Teil der Patrize 29 von viereckigem Querschnitt geht allmählich in den
von rundem Querschnitt 39 über; der entsprechende Teil- der Matrize ist in ähnlicher
Weise gesfaltet, wobei er natürlich wieder größer ist als die Patrize, um genügend
Raum für die Rohrwand zu lassen.
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Die Wirkungsweise ist ohne weiteres klar. Wenn der Teil 39 von rundem
Querschnitt der Patrize in den runden Raum 4o der Matrize hineintritt, dann erweitert
er das eben gebildete Viereck in die der Gestalt des Gesenkes entsprechende runde
Gestalt. In den zu verbindenden vier Rohren ist genügend Material zur Ausführung
dieses Verfahrens vorhanden.
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In Abb. 23 sind schematisch vier Rohre i, 2, 3 und 4 gezeigt, die
je nach zwei Linien i", ic, 2b, 2c, 3b, 3c und 4b, 4c aufgeschnitten werden
können, worauf die an die Schnittlinien angrenzenden Teile in Richtung der Pfeile
aufgebogen werden, so daß ein innerer Vierkant 41 und ein äußerer Vierkant entsteht.
Dabei werden die aufgebogenen Teile miteinander nach den Linien 42, 43, 44 und 45
bzw. 46, 47, 48 und 49 zusammengeschweißt. Ein auf diese Weise erhaltenes Stück
ist in Abb. 15 schaubildlich und in Abb. i2 in Endansicht dargestellt; die zur Herstellung
dieses Stückes dienenden Patrizen und Matrizen sind in Abb. 1o, Il, 13 und 14 gezeigt.
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Der Raum So innerhalb des Vierkants 41 steht mit dem Raum 52 außerhalb
dieses Vierkants nicht in Verbindung; er bildet vielmehr eine Verlängerung des zwischen
den vier Rohren befindlichen Raumes.
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Die beiden symmetrischen Hälften der Matrize sind ganz ähnlich denen
nach Abb. i und 3 gestaltet. Das Einsatzstück und die Patrize sind anders ausgeführt.
Ersteres hat einen Steg 53 von quadratischem Querschnitt und konischem Verlauf.
Die beiden zusammengehörigen Aussparungen 12 und 13 bzw. 14 und 15 bilden wieder
mit den Ausnehmungen 22, 23, 24 und 25 der beiden Hälften zylindrische Bohrungen
zur Aufnahme der Rohre.
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Die Patrize weist wieder vier Bolzen 30, 31, 32 und133 und einen Hauptteil
29 auf. Letzterer ist jedoch nicht ganz voll ausgeführt, sondern weist eine Höhlung
54 auf, die mit dem Steg 53 des Einsatzstückes zusammenwirkt. Kanten 34", 34,
, 351, 35b, 36", 36b und 37`Z, 37b, entsprechend den Kanten 36, 37, 38, 39
von Abb. 5 in etwas anderer Anordnung als letztere (vgl. Abb. i4), dienen zum Aufschneiden
der Rohre nach den gewünschten Linien.
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Die Gebrauchsweise des Gesenks zur Bildung der in Abb. 15 gebildeten
Form dürfte klar sein. Der Grad des schrägen Verlaufs der Kanten des Steges 53 und
der zugehörigen Höhlung 54 kann innerhalb ziemlich weiter Grenzen verändert
werden.
Wenn die Schräge genügend steil ausgeführt wird, wird die Öffnung 50 (Abb. =5) vollständig
geschlossen, was für gewisse Zwecke wünschenswert sein kann.
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Das mit den oben beschriebenen Gesenken hergestellte Verbindungsstück
(Abb. 15) kann je nach dem Gebrauch, für den es bestimmt ist, verschieden weiterbearbeitet
werden. Abb. 17 zeigt, wie das innere vierkantige Rohr 41 nach unten gezogen ist.
Der äußere Vierkant kann dann an ein anderes Rohr angeschlossen werden oder in runde
Form übergeführt und in eine Platte eingewalzt oder sonst mit ihr verbunden werden.
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In Abb. 16 ist eine Gestalt eines Verbindungsstückes gezeigt, bei
dem das innere und das äußere vierkantige Rohr in eine gemeinsame Spitze 56 übergeführt
sind. Diese Form kann für geeignete Fälle gute Verwendung finden.
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Bisher ist stets angenommen worden, daß vier Rohre zu einem gemeinsamen
Verbindungsstück verbunden werden sollen. Verfahren und Vorrichtung können jedoch
auch leicht so abgeändert werden, daß drei Rohre oder mehr als vier Rohre miteinander
verbunden werden. Es erscheint unnötig, die hierzu notwendigen Abänderungen im einzelnen
zu beschreiben. Jedoch ist eine Form der hierzu notwendigen Vorrichtungen wenigstens
schematisch dargestellt, und zwar in Abb. 18 und 25, wo Schnitte der Matrizen gezeigt
sind, die zum Verbinden von drei bzw. fünf Rohren dienen. Diese Schnitte entsprechen
der Abb. 3 des für vier Rohre bestimmten Gesenkes.
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In Abb. 18 wird das lose Einsatzstück zz@I durch die Zungen 18a gehalten,
die in die drei symmetrischen Teile 9,' greifen. Die Rohre sind in ihrer Stellung
gezeigt; ihre Wände werden nach den Linien 57, 58 und 59 aufgeschnitten, nach außen
gebogen und in Dreiecksform zusammengeschweißt.
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Die weitere Bearbeitung eines Verbindungsstückes hängt von der Verwendung
ab, für die es bestimmt ist.
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Wenn mehr als vier Rohre verbunden werden sollen, so erscheint es
angebrachter, nach dem in Verbindung mit den Abb. io bis 15 beschriebenen Verfahren
zu arbeiten, d. h. die Rohre je nach zwei Linien, beispielsweise 6o, 61, 62, 63,
64 (Abb. 25), aufzuschneiden und einen hohlen Innenteil zu bilden. Dieses wird nach
den vorhergehenden Erörterungen ohne weiteres verständlich sein ; die folgenden
Bearbeitungen so gebildeter Verbindungsstücke bedürfen keiner weiteren Beschreibung.