DE2303172C3 - Dorn einer Vorrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen schraubenförmiger Innen- und Außenrippen an Rohren - Google Patents
Dorn einer Vorrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen schraubenförmiger Innen- und Außenrippen an RohrenInfo
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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Description
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (46,46a. 84) mit Nuten
(48) versehen ist. die einen Steigungswinkel größer als 30° besitzen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (44,46; 44a, 46a;
82,84) des Doms aus Wolframkarbid bestehen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Achse (40) zu einer Drehbewc£u
ig antreibbar ist.
Die Erfindung betrifft den Dorn einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Der Dorn der bekannten Vorrichtung (AU-PS 528) ist drehbar. Mit der bekannten Vorrichtung ist
es jedoch nicht möglich, auf der Innenseite von Rohren ausreichend hohe Rippen zu erzeugen, insbesondere,
wenn es sich um mehrgängige Rippen handelt, weil die beim Ausformen der Rippen auftretenden Längenände-
Von daher uegi uci υ · »·».»«*>— —° ...
den bekannten Dom so auszugestalten, daß auch hohe RioDen erzeugt werden können.
z£r LoTunJ dieser Aufgabe wird das im kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 Erfaßte vorgeschlagen. Durch diese Ausgestaltung des Doms wird erreicht
,o daß ein Vorformen der Außenrippen im Bereich desjenigen
Teils des Doms erfolgen kann, welcher eine glatte
zylindrische Außenfläche besitzen kann so daß die beim Vorformen der Außenrippen aufblenden Lange^
„änderungen des Rohres keinen schädlichen Emfluß
haben können, während die Stege bzw^ Rippen auf der
Innenseite des Rohres dann erst beim Fert.gformen der Außenrippen hergestellt werden können, und zwar im
Bereich des zweiten Teils des Doms, wekher gegenüber
dem ersten drehbar ist. wobei nunmehr jedoch die
Längenänderung des Rohres während des zweiten Formschrittes für die Außenrippen so gering ist bzw. so
klein gehalten werden kann, daß auf die gleichzeitig
entstehenden Stege auf der Innenseite des Rohres keine unzulässigen Scherkräfte mehr ausgeübt werden
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen erfaßt.
Im einzelnen wird dadurch, daß der eine Teil des
Doms eine glatte zylindrische Außenfläche aufweist
und daß der andere Teil an seiner Außenfläche min
destens eine schraubenförmige Nut besitzt, errech.,
daß über dem Teil mit glatter zylindrischer Außenfläche
eine Verformung des Rohres stattfinden kann, welche zu großen Längenänderungen führt ohne daß hierdurch
Nachteile entstehen, während die endgültige
Ausformung, bei welcher keine großen Längenänderungen
mehr auftreten, über dem zweiten Teil erfolgen kann so daß auf das in die mindestens eine schraubenförmige
Nut dieses Teils einpreßte Material keine oder doch nur geringe Scherkräfte ausgeübt werden.
Ferner wird dadurch, daß Befestigungseinrichtungen zum Sichern der beiden Teile des Domes in Längsrichtung
der Vorrichtung in einer vorgegebenen Stellung bezüglich der Formwalzen vorgesehen sind, erreicht
daß die bei Längenänderungen des Rohres bei seiner
Verformung auftretenden axialen Kräfte nicht zu einer Verschiebung des Doms in Längsrichtung des Rohres
führen. , Ά ....
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 4 ergibt sich der Vorteil, daß das Material des Rohres leicht in die
Nut des einen Dornteils hineinläuft, insbesondere wenn die Seitenwände nicht zu steil sind, wie dies Gegenstand
der Ansprüche 5 und 6 ist.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 7 führt ferner dazu daß das Rohr trotz restlicher Längenänderungen
am Rand der steileren Seitenwand sicher erfaßt wird, so daß einerseits die Nut in dem gewünschten Umfang
mit dem Material der Rohrwandung gefüllt wird, während
andererseits ein Verwischen der Stegform durch ein unerwünschtes Nachrutschen des Rohres vermiete
den wird. Das Merkmal des Anspruchs 8 führt, insbesondere in Verbindung mit dem Merkmal des Anspruches
9, dazu, daß restliche Längenänderungen über dem zweiten Dornteil nicht zum Entstehen allzu großer
Schwerkräfte an den in der Entstehung begriffenen Stegen auf der Innenseite eines Rohres führen.
Durch Verwirklichung des Merkmals nach Anspruch 10 wird ferner erreicht, daß ausreichende Standzeiten
für den Dorn erzielt werden, während das Merkmal
nach Anspruch 11 den Vorteil mit sich bringt, daß eine
erhöhte Reibung zwischen einem der Dornteile, und 2W?r vorzugsweise dem glattwandigen und dem zu
"einer Drehbewegung angetriebenen Rohr vermieden wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand von Figuren näher erläute, u Es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht eines mit einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung herstellbaren Rohres, und zwar teilweise im Schnitt, ,
Fig.2 eine Seitenansicht der wesentlichen Teile
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
F i g. 3 eine stark vergrößerte Teilansicht einer Vorrichtung gemäß F i g. 2,
F i g. 4 eine vergrößerte Darstellung des von dem gestrichelten Kreis 4 in F i g. 2 umgebenen Bereichs,
Fig.5 eine der Fig.4 entsprechende Darstellung
für eke abgewandelte Darstellungsform für eine Vorrichtung
gemäß der Erfindung,
Fig.6 eine der Fig.2 entsprechende Darstellung
für eine abgewandelte Ausführungsform für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung und
F i g. 7 einen vergrößerten Teilquerschniu längs der
Linie 7-7 in F i g. 3.
Das Rohr 10 gemäß F i g. 1 besitzt schraubenförmige Außen und Innenrippen 12 bzw. 14. Der Steigungswinkel
der Innenrippen 14, welche mehrgängig sein können, kann im wesentlichen jeden gewünschten Wert annehmen,
um im Inneren des Rohres die gewünschten Strömungsbedingungen zu schaffen. Die Außen- und
Innenrippen 12 bzw. 14 werden mit Hilfe von Fonnwalzen 16 (F i g. 2) erzeugt. Üblicherweise sind jeweils drei
Formwalzen 16 vorgesehen, welche gleichmäßig um die Achse des in F i g. 2 nach rechts vorrückenden /11
bearbeitenden Rohres angeordnet sind. Bei dem Ausführungsbeispiel umfaßt jede Formwalze drei in axialer
Richtung hintereiranderliegende Rollscheibengruppen 18, 20 und 22, die jeweils aus mehreren Rollscheiben 24
bestehen. Die Rollscheiben jeder Rollscheibengruppe besitzen die gleiche Dicke und sind dicht nebeneinander
auf einer Welle 26 angeordnet. Wegen der Verlängerung des Rohres bei den einzelnen Walzschritten besit
η die Rollscheiben der nach der Rollscheibengruppe ι H wirksam werdenden Rollscheibengruppen 20 und
22 eine geringfügig erhöhte Dicke. Die Rollscheibengruppen 18, 20 und 22 sind durch Abstandshalter 28
und 30 voneinander getrennt und mit Hilfe einer Mutter 36 zwischen Unterlagsscheiben 32 und einem
Flansch 34 festgeklemmt.
Es ist möglich, entweder die Formwalzen 16 und die Achse des Rohres 10 zu drehen, wobei sich die Rollwalzen
gleichzeitig um ihre eigene Achse drehen; es ist aber auch möglich, das Rohr 10 zu einer Drehbewegung
anzutreiben.
In jedem Fall besitzen die Rollscheiben von nacheinander
wirksam werdenden Rollscheibengruppen und die Rollscheiben in jeder dieser Gruppen einen zunehmend
größeren Durchmesser und können die gleiche Form oder eine sich von Rollscheibe /u Rollscheibe allmählich
ändernde Form besitzen, um das Metall des Rohres zu den schraubenförmigen Außenrippen 12 gemäß
Fi g. 1 zu formen. Der Dorn im Inneren des Rohres 10, welcher der Abstützung und Verformung des
Rohres 10 auf seiner Innenseite dient, umfaßt eine Achse 10, welche gegen Verschiebung in Längsrichtung
gesichert ist, und welche sich entweder drehen oder gegen eine Drehung gesichert sein kann. Die Achse 40
besitzt einen zylindrischen Endb'ereich 42 verringerten Durchmessers, auf welchem zwei relativ zueinander
drehbare Teile 44 und 46 des Doms angeordnet sind, wobei der erste Teil 44 eine glane Außenseite aufweist
während der zweite Teil 46 mit ein oder mehreren schraubenförmigen Nuten 48 versehen ist Die Teile 44
und 46 sind auf dem Endbereich 42 durch eine auf dessen Ende aufgeschraubte Mutter 50 gesichert. Wie besonders
aus F i g. 3 deutlich wird, wird die Innenseite des Rohres unterhalb der Rollscheibengruppe 18 in
einem Bereich 52 gegen die glatte zylindrische Außenseite des ersten Teils 44 gepreßt Das Walzen der
Außenrippen 12 führt nicht nur zu einer Relativdrehung zwischen den Rollscheiben und dem Rohr, sondern
gleichzeitig zu einem Vorrücken des Rohres in axialer Richtung. Das Rohr verschiebt sich folglich in
dem Bereich 52 in F i g. 3 nach rechts. Wenn sich das Rohr in diesem Bereich 52 um seine Achse dreht
nimmt es den ersten Teil 44 mit Der Zweck der ersten Rollschfcibengruppe 18 besteht darin, eine Vorform 54
der Außenrippen 12 zu erzeugen, ehe mit der Ausbildung der Innenrippen begonnen wird, da diese sonst
aufgrund der Verlängerung des Rohres /wischen den Rollscheibengruppen 18 und 20 abgeschert wurden. In
einem hinter dem Bereich 52 liegenden Bereich 56 hebt die Innenseite des Rohres wegen der Elastizität des
Rohrmatemls wieder von den Teilen 44 und 46 des Dorns ab. In einem weiteren Bereich 58 wird die Innenseite
des Rohres unter der Wirkung der Rollscheibengruppe 20 wieder in Kontakt mit dem Dorn gepreßt,
und zwar nunmehr mit dessen zweitem Teil 46.
Die Rollscheiben der Rollscheibengruppe 20 dringen nunmehr noch tiefer in das Rohrmaterial ein, um eine
Vorform b0 mit weiter verringerter Rippensiarke zu
erzeugen. Der dabei von diesen Rollscheiben ausgeübte Druck ist ausreichend, um einen Teil des Metalls des
Rohres in einem Bereich 62 in du.· schraubenförmige Nut 48 (es können auch mehrere Nuten vorgesehen
sein) zu pressen. Das Rohr 10 wird durch die gegenüber
seiner Achse schräggesteliten Rollscheiben, die mit den spiralförmigen Außenrippen bzw. den Vorformen derselben
in Eingriff stehen kontinuierlich in axialer Richtung verschoben. Da die Teile 44 und 46 des Dorns
gegen eine axiale Bewegung gesichert sind, bewegt sich das Rohr somit auch gegenüber dem zweiten Teil 46
des Dorns in axialer Richtung Da ferner durch die Rollscheibengruppe 20 Metall in die schraubenförmige
Nut 48 gepreßt wurde, ist diese axiale Bewegung zwangsläufig mit einer Relativdrehung zwischen dem
Rohr und dem zweiten Teil 46 verbunden, wobei die Drehbewegung durch das Entlanggieiten der Innenrippen
bzw. der Vorformen derselben im Bereich 62 längs der schraubenförmigen Nut 48 bestimmt wird. Wegen
der obigen Zusammenhänge ergibt sich /wischen dem Rohr und dem ersten Teil 44 eine axiale Relativbewegung
und der erste Teil 44 dreht sich gemeinsam mit dem Rohr. Die Relativbewegung zwischen dem Rohr
und dem zweiten Teil 46 kann dagegen nur eine schraubenförmige Bewegung sein, da die Innenrippen bzw.
ihre Vorform im Bereich 62 in die spiralförmige Nut 48 eingreifen. Die Teile 44 und 46 müssen also relativ
zueinander drehbar sein. Auf Grund der Elastizität des Rohrmaterials hebt dessen Innenseite hinter der Rollscheibengruppe
20 in einem Bereich 64 erneut von der Oberfläche des zweiten Teils 46 ab, wobei die Größe
des Abstands durch Vergrößerung des Durchmessers des ersten Teils 44 erhöht werden kann. Anschließend
wird die Innenseite des Rohres in einem Bereich 68 unterhalb der Rollscheibengruppe 22 erneut kräftig ge-
gen den zweiten Teil 46 gepreß\, wobei die Außenrippen ihre Endform 66 und ihre volle Höhe erhalten.
Gleichzeitig wird die Wandstärke des Rohres auf das bei 68 angezeigte endgültige Maß gebracht und die Innenrippen
erhalten ebenfalls ih. ε Endform 70.
Die genaue Querschnittsform der Nuten 48, welche in F i g. 7 gezeigt ist, kann sich für unterschiedliche
Materialien und unterschiedliche Steigungswinkel sowie in Abhängigkeit von den durch das Rohr zu leitenden
Flüssigkeiten oder Gasen von den mit diesen Medien durchzuführenden Operationen ändern.
Im allgemeinen sind die Nuten jedoch im Querschnitt breit und flach und ihre Seiten schließen einen stumpfen
Winkel miteinander ein, der vorzugsweise zwischen 90° und 120" liegt. Üblicherweise sind die Seitenflächen
der Nut aus geradlinigen Elementen zusammengesetzt, die am Boden der Nut über eine kleine Rundung miteinander
verbunden sind. Die Seiten 72, 74 der Nut 48 können, wie dies F i g. 7 zeigt, unter dem gleichen Winkel
geneigt sein. Um jedoch eine möglichst wirksame Kraftkomponente zum Drehen des zweiten Teils 46 zu
erhalten, ist es günstig, wenn die Seite der Nut, auf welche das Rohr zugelegt wird (in F i g. 7 die Seite 72)
steiler ist als die gegenüberliegende Seite. Bei einem Gesamtöffnungswinkel der Nut von 100° könnte dann
beispielsweise die steilere Seite 72 unter einem Winkel von 50° geneigt sein, während die andere Seite unter
einem Winkel von 30° geneigt sein könnte, und zwar jeweils gegenüber der Tangentialebene 75.
F i g. 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung des von dem Kreis 4 in F i g. 3 umgebenen Bereichs, in welchem
die Teile 44 und 46 des Dorns aneinanderstoßen. Man erkevint. daß das an den zweiten Teil 46 angrenzende
Ende des ersten Teils 44 mit einer Schrägfläche 46 versehen ist, und daß das benachbarte Ende des zweiten
Teils 46 ebenfalls eine Schrägfläche 78 bzw. eine gebrochene Kante aufweist.
F i g. 5 zeigt einen der F i g. 4 entsprechenden Ausschnitt einer abgewandelten Ausführungsform, bei der
das dem zweiten Teil zugewandte Ende des ersten Teils 44a lediglich eine abgerundete Kante 79 aufweist, deren
Radius extrem klein ist und beispielsweise nur 0.127 mm beträgt. Das dem ersten Teil zugewandte
Ende des zweiten Teils 46a ist dagegen mit einer Schrägfläche 80 versehen, die unter einem Winkel von
etwa 30° geneigt ist.
F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der
erste Teil 82 unterhalb der beiden ersten Rollscheibengrappen 18 und 20 liegt, während der zweite Teil 84
relativ kurz ist und mir unter der letzten Roiischeibengruppe
22 liegt Bei dieser Ausfühnmgsform sind die
Scherkräfte, welche an der Innenrippe angreifen, weiter
verringert.
Den Kräften, welche die Tendenz haben, eine Verlängerung des Rohres herbeizuführen, wirken Gegenkräfte
von den Rollscheiben und dem mit einer Nut versehenen Teil des Dorns entgegen, so daß die tatsächliche
Verlängerung zum größten Teil erst dann eintritt, wenn das Rohr unter der letzten Rollscheibe einer
Gruppe von Rollscheiben hindurchläuft und das Ende des zweiten Teils des Dorns passiert. Andererseits ist es
möglich, die Steigung der Nuten 48 allmählich zu verändern, um einen Ausgleich für die Verlängerung des
Rohres zu schaffen.
Während bei den vorangehenden Beispielen der erste Teil 44 bzw. 82 mit glatter Oberfläche auf der Achse
40 drehbar gelagert ist, kann bei frei drehbarer Achse
40 diese einen angeformten Bereich vergrößerten Durchmessers besitzen, welcher die Funktion des ersten
Teils 44 bzw. 82 übernimmt, wobei dann lediglich der zweite Teil 46 bzw. 84 drehbar auf der Achse 40
gelagert sein muß. Ferner ist es möglich, einen ersten Teil 44 bzw. 82 geringfügig größeren Durchmessers zu
verwenden, um die Möglichkeit zu schaffen, das Material des Rohres stärker zu verformen (radiales Einpressen)
und auf diese Weise im Bereich des zweiten Teils 46 bzw. 84 eine ausreichende Materialmenge für die
Innenrippen zu erhalten. Die beschriebene Vorrichtung gestattet die Erzeugung mehrgängiger schraubenförmiger
Innenrippen mit geringem Abstand zwischen benachbarten Rippen- bzw. Nutengängen. Bei einer Ausführungsform
besaß der zweite Teil des Dorns sechs parallele Nuten, deren Abstand voneinander in axialer
Richtung bei einem Außendurchmesser von etwa 17,5 mm etwa 9,8 mm betrug.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung gestattet die Herstellung schraubenförmiger Innenrippen, bei denen
der Winkel zwischen der Rohrachse und einer Tangente an eine Innenrippe wesentlich größer ist als dies bisher
möglich war. Außerdem besteht die Möglichkeit, mehrgängige Innenrippen herzustellen. Es wurden beispielsweise
Innenrippen mit befriedigenden Querschnittsabmessungen
in Rohren hergestellt, welche einen Innendurchmesser von etwa 2 cm aufwiesen, wobei
der Steigungswinkel größer als 45" war. und wobei sechs parallele Rippengänge vorgesehen waren. Im allgemeinen
lassen sich erfindungsgemäß mehrgängige Innenrippen mit Steigungswinkeln von über 30' ohne
Schwierigkeiten herstellen.
Vorzugsweise bestehen die bei der Herstellung der Innenrippen wirksam werdenden Teile des Dorns aus
einem harten, widerstandsfähigen Material, wie z.B.
Wolframkarbid
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
- Patentansprüche:rungen des Rohres das Angreifen starker Scherkräfte Tder an der Innenseite des Rohres s.ch ausbildendenI1 Dorn einer Vorrichtung zum gleichzeitigen Erzeugec schraubenförmiger Innen- und Außenrippen an Rohren mittels Formwalzen und einen um seine Längsachse drehbaren Dorn, der teilweise im Bereich der Formwalzen angeordnet und zumindest über einen Teil seiner Länge mit mindestens einer Nut versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn aus mindestens zwei relativ zueinander drehbaren Teilen (44, 46; 44a, 46a; 82, 94) besteht
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil (44. 44a 82) eine glatte zylindrische Außenfläche aufweist und daß <?er andere Teil (46, 46a, 84) an seiner Außenfläche mindestens eine schraubenförmige Nut (48) besitzt
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Befestigungseinrichtungen (40. 50) vorgesehen sind zum Sichern der beiden Teile (44, 46; 44a 46a; 82, 84) des Domes in Längsrichtung der Vorrichtung in einer vorgegebenen Stellung bezüglich der Formwal/en (16).
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Nut (48) Seitenwände (72, 74) besitzt, die im Querschnitt über den größten Teil ihrer Länge gerade sind.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der von den Seitenwänden (72.74) der Nut (48) eingeschlossene Winkel mindestens 90° beträgt.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Seitenwänden (72,74) der Nut (48) eingeschlossene Winkel zwischen 90° und 120° beträgt.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Seitenwand (72) der Nut (48), auf welche sich das zu bearbeitende Rohr (10) zu bewegt, gegenüber der Mantelfläche des zweiten Teils (46, 46a, 84) des Doms steiler verläuft als die andere Seitenfläche (74).
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Teil (46, 46a, 84) des Doms mehrere getrennte Nuten (48) vorgesehen sind.
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