PL B1. Sposób gięcia rur na wzorniku i trzpień przegubowy do gięcia rur, zwłaszcza rur cienkościennych o dużych średnicach

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. B21D 9/01 ( ) F16C 11/06 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Sposób gięcia rur na wzorniku i trzpień przegubowy do gięcia rur, zwłaszcza rur cienkościennych o dużych średnicach (73) Uprawniony z patentu: Politechnika Krakowska im.t.kościuszki,kraków,pl (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 11/05 (72) Twórca(y) wynalazku: Ryszard Moszumański,Kraków,PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 10/09 (74) Pełnomocnik: Vasina Stanisław, Rzecznik Patentowy, Politechnika Krakowska, im.t.kościuszki, Centrum Transferu Technologii, Sekcja Ochrony Własności Intelektualnej PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób gięcia rur przez owijanie na wzorniku i trzpień przegubowy spełniający funkcje wypełnienia w giętej strefie rury, zwłaszcza rury cienkościennej o dużej średnicy. Wśród wielu różnych sposobów gięcia rur - metoda owijania na wzorniku jest najczęściej stosowaną. Sposób gięcia przez owijanie na wzorniku polega na wprowadzeniu trzpienia przegubowego do wnętrza rury i zginaniu rury przez dociskanie jej do wnęki wzornika z przemieszczaniem docisku w sposób ciągły w zakresie kąta zginania. Owijanie może być wykonywane przy użyciu rolki przemieszczanej po łuku współśrodkowym z wzornikiem lub ruchomym wzornikiem przy nieruchomej rolce. Przykładowo, owijanie rolką przedstawione jest między innymi w polskich opisach zgłoszeń wynalazków nr P i P Operację gięcia kończy wycofanie trzpienia przegubowego z rury, utrudnione występowaniem zacisku rury na członach wypełniających. Znanych jest bardzo wiele różnych rozwiązań elastycznych trzpieni przegubowych. Koniec trzpienia stanowi zawsze sztywny popychacz z poosiowym gniazdem przyłączenia siłownika. Do popychacza zamocowany jest co najmniej jeden człon wypełniający, o zasadniczo kulistej zewnętrznej powierzchni roboczej. Człony wypełniające połączone są szeregowo z popychaczem i między sobą przez ogniwa łączące, zakończone przegubami kulistymi. Jedno z takich rozwiązań przedstawione w niemieckim opisie patentowym nr ma człony wypełniające w postaci pierścieni o kulistej powierzchni zewnętrznej. Ogniwa łączące stanowi element posiadający obok siebie, współosiowo usytuowane kulę i wnękę półkulistą o takich samych średnicach. Ogniwo łączące zamocowane jest sztywno w członie wypełniającym poprzez połączenie gwintowe wykonane na zewnętrznej powierzchni ścianki wnęki półkulistej i w przelotowym otworze członu. Rozwiązanie umożliwia gięcie rury w dowolnej płaszczyźnie. Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że podczas zginania i wycofywania trzpienia przegubowego oddziaływuje się na niego poosiową siłą pulsującą, dwukierunkowo zmienną, o częstotliwości pulsacji do 500 Hz. Pulsujący poosiowy nacisk ułatwia przemieszczanie się trzpienia przegubowego wewnątrz rury. Sposób może być stosowany zarówno w warunkach gdy przed gięciem trzpień przegubowy wprowadza się do rury na długość odpowiadającą kątowi zginania, jak i gdy wprowadza się go na długość co najmniej do punktu początkowego styku rury z wzornikiem i podczas zginania wciska się go w rurę poosiową siłą stałą. Szybkość liniowa powinna być nie mniejsza od występującej na promieniu zginania przy szybkości kątowej owijania. Rozwiniecie sposobu według wynalazku polega na nadaniu członom wypełniającym trzpienia przegubowego pulsacyjnego, obwodowego działania rozprężnego, promieniową siłą pulsującą, dwukierunkowo zmienną, o częstotliwości pulsacji do 500 Hz równej częstotliwości poosiowej siły pulsującej (S1). Skojarzenie posiowych i promieniowych pulsacyjnych oddziaływań siłowych trzpienia przegubowego na ściankę giętej rury pozwala na zwiększenie nacisku wywieranego na trzpień, korzystnie wpływa na jakość wyrobu i zmniejszenie energochłonności procesu. W trzpieniu przegubowym według wynalazku każdy człon wypełniający posiada współosiowo usytuowany, symetryczny klin rozpierający, skierowany większą podstawą w stronę popychacza. Klin wyposażony jest na obu powierzchniach czołowych w gniazda przegubów kulistych ogniw łączących. Powierzchnię roboczą każdego członu wypełniającego stanowią powierzchnie zewnętrzne co najmniej trzech, utworzonych przez przecięcia promieniowe segmentów rozpierających. Segmenty rozpierające połączone są elastycznie między sobą poprzez usytuowane stycznie trzpienie ograniczników promieniowych z osadzonymi na nich sprężynami. Każdy segment rozpierający ma po stronie popychacza zderzak poosiowy, przylegający lub usytuowany w odległości niewielkiej szczeliny od współpracującej powierzchni czołowej klina rozpierającego. Korzystnym jest gdy każde ogniwo łączące ma sworzeń z osadzonymi na obu końcach kulami, z których przynajmniej jedna zamocowana jest rozłącznie. W klinie rozpierającym wykonany jest przelotowy otwór gwintowany, w który wkręcone: są element środkowy z półkulistymi gniazdami na obu powierzchniach czołowych oraz pokrywy przegubów kulistych, wkręcone po obu stronach klina rozpierającego. Technologicznie prostym jest wykonanie klina rozpierającego w postaci stożka ściętego. W warunkach pracy na łuku mniejsze naciski powierzchniowe występują gdy klin rozpierający ma postać ściętego ostrosłupa foremnego. W takim wykonaniu przecięcia promieniowe segmentów rozpierających usytuowane mogą być w płaszczyznach przechodzących przez oś symetrii każdego z boków ostrosłupa lub przez jego krawędzie boczne.

3 PL B1 3 Wynalazek przybliżony jest opisem przykładowego procesu gięcia rury przez owijanie na wzorniku z użyciem trzpienia przegubowego, co w ujęciu uproszczonym zobrazowano na rysunku. Poszczególne figury rysunku przedstawiają: fig. 1 - dynamiczno-kinematyczny schemat układu gięcia w fazie początkowej, fig. 2 - usytuowanie elementów roboczych po zgięciu rury, fig. 3 i 4 - przekroje przez trzpień przegubowy w wykonaniu przystosowanym tylko do przenoszenia poosiowej siły pulsującej, przekroje osiowe prowadzone odpowiednio w płaszczyźnie gięcia i prostopadłej, fig. 5, 6 i 7 - przekroje przez inny trzpień przegubowy w wykonaniu przystosowanym do przenoszenia pulsującej siły poosiowej i promieniowej, przekroje osiowe prowadzone kolejno w płaszczyźnie gięcia, prostopadłej i przekrój poprzeczny przez człon wypełniający, natomiast na fig. 8 pokazany jest schemat usytuowania elementów roboczych w fazie końcowej wycofywania trzpienia przegubowego według wykonania z fig. 5, 6, 7. W położeniu wyjściowym rura 1 wsunięta w kołową przestrzeń wyznaczoną miedzy wnękami wzornika 3 i rolki dociskowej 5 zostaje zamocowana w uchwycie 6 opierając się o wzornik 3 w punkcie początkowym A zginania. Rolka dociskowa 5 zamocowana jest na końcu ramienia 4 łożyskowanego obrotowo w osi wzornika 3, który wyznacza promień zginania R. Do wnętrza rury wprowadzony zostaje trzpień przegubowy 2, sztywno połączony popychaczem 7 z układem siłowym urządzenia gnącego. Układ siłowy zawiera połączone szeregowo: siłownik działający poosiową siłą stałą S2 i wzbudnik poosiowej siły pulsującej S1. Trzpień przegubowy 2 składa się z popychacza 7 i kilku członów wypełniających 8, szeregowo połączonych z nim przez ogniwa łączące 9. Człony wypełniające 8 mają kulistą powierzchnię zewnętrzną, biegunowo obustronnie ściętą. Ogniwa łączące 9 sprzęgają przez przeguby kuliste 10 sąsiednie człony wypełniające 8. Na fig.1 przedstawiona jest sytuacja bezpośrednio przed czynnością owijania rolką dociskową 5 rury 1 na wzorniku 3, rury z wprowadzonym trzpieniem przegubowym 2 na głębokość kąta zginania α. W tych warunkach podczas owijania prowadzonego z szybkością kątową ω na trzpień przegubowy 2 działa tylko poosiowa siła pulsująca S1. Korzystniejsze warunki gięcia występują gdy owijanie rury 1 prowadzone jest z równoczesnym wciskaniem trzpienia przegubowego 2, który wyjściowo wprowadzony był do rury 1 tylko na głębokość do punktu początkowego A styku rury 1 z wzornikiem 3. Podczas zginania wciska się go w rurę 1 poosiową siłą stałą S2 z szybkością liniową V równą szybkości występującej na promieniu zginania R dla szybkości kątowej ω owijania. Jednocześnie na poosiową siłę stałą S2 nakłada się poosiowa siła pulsująca S1. Człony wypełniające 8 trzpienia przegubowego 2 w wykonaniu według konstrukcji pokazanej na fig. 3 i 4 mają przelotowy otwór gwintowany, w który wkręcony jest element środkowy 13, z półkulistymi gniazdami na obu powierzchniach czołowych. Ogniwa łączące 9 mają sworzeń 11 z osadzonymi na obu końcach kulami 12, z których przynajmniej jedna zamocowana jest rozłącznie. Kule 12 ustalone są w gniazdach elementu środkowego 13 przez wkręcone po obu stronach pokrywy 14 zamykające przegub kulisty 10. Wykonanie takie umożliwia podczas gięcia przenoszenie poosiowej siły pulsującej S1. Wykonanie trzpienia przegubowego 2 pokazane na fig. 5, 6 i 7 zapewnia całkowite lub częściowe przetworzenie w członach wypełniających 8 poosiowej siły pulsującej S1 na promieniową siłę pulsującą S3. Każdy człon wypełniający 8 posiada współosiowo usytuowany, symetryczny klin rozpierający 15, skierowany większą podstawą w stronę popychacza 7. Powierzchnię roboczą każdego członu wypełniającego 8 stanowią powierzchnie zewnętrzne czterech segmentów rozpierających 17, powstałych przez przecięcia promieniowe 16. Segmenty rozpierające 17 połączone są elastycznie między sobą poprzez usytuowane stycznie trzpienie ograniczników promieniowych 18 z osadzonymi na nich sprężynami 19. Połączenie tak wykonanych członów wypełniających 8 przez ogniwa łączące 9 zrealizowane jest identycznie jak w rozwiązaniu z fig. 3 i 4, tutaj w przelotowym otworze gwintowanym wykonanym w klinie rozpierającym 15. Każdy segment rozpierający 17 ma po stronie popychacza 7 zderzak poosiowy 20, usytuowany w odległości niewielkiej szczeliny (s) od współpracującej z nim powierzchni czołowej klina rozpierającego (15). Fig. 2 rysunku przedstawia fazę końcową zginania rury z wykorzystaniem opisanego trzpienia przegubowego 2, z oddziaływaniem poosiowej siły pulsującej S1 i promieniowej siły pulsującej S3. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób gięcia rur na wzorniku, zwłaszcza rur cienkościennych o dużych średnicach, polegający na wprowadzeniu trzpienia przegubowego do wnętrza rury, zginaniu rury przez dociskanie jej do

4 4 PL B1 wnęki wzornika z przemieszczaniem docisku w sposób ciągły w zakresie kąta zginania, oraz na kończącym gięcie wycofaniu trzpienia przegubowego z rury, znamienny tym, że podczas zginania i wycofywania trzpienia przegubowego (2) oddziaływuje się na niego poosiową siłą pulsującą (S1), dwukierunkowo zmienną, o częstotliwości pulsacji do 500 Hz. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że trzpień przegubowy (2) wprowadza się do rury (1) na długość odpowiadającą kątowi zginania (α). 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że trzpień przegubowy (2) wprowadza się do rury (1) na długość co najmniej do punktu początkowego (A) styku rury (1) z wzornikiem (3) a podczas zginania wciska się go w rurę (1) poosiową siłą stałą (S2) z szybkością liniową (V) nie mniejszą od występującej na promieniu zginania (R) przy szybkości kątowej (ω) owijania. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że członom wypełniającym (8) trzpienia przegubowego (2) nadaje się pulsacyjne, obwodowe działanie rozprężne promieniową siłą pulsującą (S3), dwukierunkowo zmienną, o częstotliwości pulsacji do 500 Hz, równej częstotliwości poosiowej siły pulsującej (S1). 5. Trzpień przegubowy do gięcia rur, zwłaszcza rur cienkościennych o dużych średnicach, posiadający popychacz z poosiowym gniazdem przyłączenia siłownika oraz co najmniej jeden człon wypełniający, o zasadniczo kulistej zewnętrznej powierzchni roboczej, połączone szeregowo na biegunowych ścięciach z popychaczem i między sobą przez ogniwa łączące zakończone przegubami kulistymi, znamienny tym, że każdy człon wypełniający (8) posiada współosiowo usytuowany, symetryczny klin rozpierający (15), skierowany większą podstawą w stronę popychacza (7) oraz wyposażony na obu powierzchniach czołowych w gniazda przegubów kulistych (10) ogniw łączących (9), ponad to powierzchnię roboczą każdego członu wypełniającego (8) stanowią powierzchnie zewnętrzne co najmniej trzech, utworzonych przez przecięcia promieniowe (16) segmentów rozpierających (17), przy czym segmenty rozpierające (17) połączone są elastycznie między sobą poprzez usytuowane stycznie trzpienie ograniczników promieniowych (18) z osadzonymi na nich sprężynami (19) oraz że każdy segment rozpierający (17) ma po stronie popychacza (7) zderzak poosiowy (20), przylegający lub usytuowany w odległości niewielkiej szczeliny (s) od współpracującej powierzchni czołowej klina rozpierającego (15). 6. Trzpień według zastrz. 5, znamienny tym, że każde ogniwo łączące (9) ma sworzeń (11) z osadzonymi na obu końcach kulami (12), z których przynajmniej jedna zamocowana jest rozłącznie, natomiast w klinie rozpierającym (15) wykonany jest przelotowy otwór gwintowany, w który wkręcone: są element środkowy (13) z półkulistymi gniazdami na obu powierzchniach czołowych oraz pokrywy (14) przegubów kulistych (10) wkręcone po obu stronach klina rozpierającego (15). 7. Trzpień według zastrz. 5 albo 6 znamienny tym, że klin rozpierający (15) ma postać stożka ściętego. 8. Trzpień według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że klin rozpierający (15) ma postać ściętego ostrosłupa foremnego, a przecięcia promieniowe (16) segmentów rozpierających (17) usytuowane są w płaszczyznach przechodzących przez oś symetrii każdego z boków ostrosłupa. 9. Trzpień według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że klin rozpierający (15) ma postać ściętego ostrosłupa foremnego, a przecięcia promieniowe (16) segmentów rozpierających (17) usytuowane są w płaszczyznach przechodzących przez krawędzie boczne ostrosłupa.

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1

7 PL B1 7

8 8 PL B1

9 PL B1 9

10 10 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.