DE2758527C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Rippenrohres - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rippenrohres nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rippenrohres nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 bzw. 3.

Bei einem Verfahren der genannten Art nach der DE-OS 15 01 656 werden lediglich in Rohrlängsrichtung ausgerichtete Einkerbungen in die Rippen eingebracht Solche Einkerbungen bringen Schwierigkeiten bei Lagerung, Transport und Einbau der Rippenrohre mil sich und erweisen sich bezüglich der Wärmeübertragung als ungünstig. Aus der GB-PS 10 92 156 ist zwar ein Rohr mit wendelförmig umlaufenden Y-förmigen Rippen bekannt. Dieses Rohr besteht aber aus Kunststoff. Das dort beschriebene Verfahren des Einkerbens der Rohrwandung und anschließenden Ziehens des Rohres kann bei Rippenrohren für Wärmeübertrager nicht angewandt werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der genannten Art so auszubilden, daß ein Rippenrohr Für Wärmeübertrager mit Y-förmigcn umlaufenden Rippen in einem Arbeitsgang erzeugt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I angegebenen Verfahrensschritte gelöst.

Die Glättung ist hierbei erforderlich, um die Rippen für den Kerbvorgang vorzubereiten. Eine Glältung von 5 bis 15% der ursprünglichen Rippenhöhe ist dabei zweckmäßig.

Durch die erfindungsgemäßen Verfahrensschrittc wird eine zu starke Umformung des Rippenfußes vermieden, so daß zwischen den Y-förmig ausgebildeten Rippen gleichmäßige Hohlräume erhalten werden, wobei die Hohlräume, insbesondere die Spaltbrcitcn, definiert und kontinuierlich veränderbar sind.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Walzvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemiilk-n Verfahrens anzugeben.

Die Ausbildung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist davon abhängig, ob sich das Rohr bei ortsfestem Walzkopf oder ob sich der Walzkopf bei lediglich axial vorschiebbarem Rohr drehen soll.

Bei sich drehendem Rohr wird von einer Vorrichtung

nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 (DE-OS 15 Ol 656) ausgegangen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die im Patentanspruch 2 angegebenen Merkmale gekennzeichnet Unter Rippenteilung spll jeweils der Abstand von Rippe zu Rippe verstanden werr den.

Bei sich drehendem Walzkopf wird von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3 ausgegangen. Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 3 angegebenen Merkmale beschrieben. Die Klemmhalterung vollzieht dabei die Vorschubbewegung des Rohres mit, wobei sie entweder vom auslaufenden Rohr nachgeschleppt oder von einem eigenen Antrieb bewegt wird.

Mit den beschriebenen Vorrichtungen wird jeweils die Rippenmitte sicher von der Kerbrolle getroffen..

In vorteilhafter Wejse ist zwischen Walzwerkzeug und Glättrolle eine Distanzscheibe angeordnet

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind drei um 120" gegeneinander versetzte Werkzeughaltervorgesehen.

Dabei ist es zur günstigen Ausbildung der Y-förmigen Rippe empfehlenswert, wenn — in Drehrichtung des Rohres gesehen — die Kerbrolle irn ersten Werkzeughalter einen Kerbwinkel zwischen 60° und 100° und die Kerbrolle im zweiten Werkzeughalter einen größeren Kerbwinkel zwischen 80° und 130° aufweist

Damit die Kerbrolle jeweils mittig auf die geglätteten Rippen trifft, ist bevorzugt zwischen zylindrischer Glättrolle und Kerbrolle eine Korrekturscheibe angeordnet.

Aus der US-PS 33 83 892 ist zwar eine Wellvorrichtung bekannt, bei der auf das Walzwerkzeug eine Glättrolle folgt, die Kombination von Glättrolle und Kerbrolle ist jedoch nicht offenbart

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbcispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. I ein Y-Rippenrohr im Längsschnitt, F i g. 2 ein Y-Rippenrohr im Teilschnitt,

F i g. 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Y-Rippenrohres,

F i g. 4 die schematische Anordnung der Werkzeughalter bei einer Vorrichtung nach F i g. 3 und

Fig.5 die Ausbildung der Rippenformen bei einer Vorrichtung nach F i g. 3 und 4.

Die F i g. 1 bzw. 2 zeigen ein Rippenrohr 1 im Längsschnitt bzw. im Teilschnitt. Die Y-förmigen Rippen 2 laufen schraubenlinienförmig um. Der Fuß 3 der Rippen 2 steht also radial von der Rohrwandung 4 ab, während die Kippenenden 5 jeweils seitlich so aufgebogen sind, daß verengte Spalte 6 gebildet sind (vgL die obere Spaltbreite A in F i g. 2). Der Abstand zwischen den Rändern der Rippen 2 ändert sich kontinuierlich so, daß zwischen den Rippen 2 im wesentlichen abgerundete Hohlräume vorhanden sind.

Die Vorrichtung nach Fig.3 zur Herstellung eines Y-Rippenrohres 1 läßt sich bei drehendem Rohr oder bei drehendem Walzkopf verwenden. Im folgenden wird die Funktionsweise bei sich drehendem Rohr erläutert.

Bei der Vorrichtung nach F i g. 3 sind jeweils ein Walzwerkzeug 7, eine zylindrische Glättrolle 11 und eine Kerbrolle 13 in einem Werkzeughalter 9 integriert (hier ist nur ein Werkzeughalter 9 dargestellt). Entsprechend F i g. 4 sind zwei weitere Werkzeughalter 9 jeweils um 120° gegeneinander versetzt am Umfang des Rohres 1 angeordnet. Die Werkzeughalter 9 sind radial /uslcllbar. Es können beispielsweise auch vier oder sechs Werkzeughalter 9 benutzt werden. Die Werkzeughalter 9 ihrerseits sind in einem ortsfesten (nicht dargestellten) Walzkopf angeordnet

Das in Pfeilrichtung einlaufende Glattrohr Γ wird

durch die am Umfang des Rohres Γ angeordneten, angetriebenen Walzwerkzeuge 7 in Drehung versetzt, deren Achse schräg zur Rohrachse verläuft Die Pfeilrichtung nach F i g. 4 deutet die Drehrichtung des Rohres 1' an.

ίο Die Walzwerkzeuge 7 bestehen in an sich bekannter Weise aus nebeneinander angeordneten Walzscheiben 8.

Die zentrisch angeordneten Walzwerkzeuge 7 formen in bekannter Weise die Rippen 2' aus der mittels einer Dornstange 10 unterstützten Rohrwandung 4. Dabei findet zunächst in einem vorderen Bareich (Einzugsbereich) eine Durchmesserreduktion statt In einem mittleren Bereich (Fertigwalzbereich) erfolgt das Auswalzen der schraubenlinienförmig uml:-.-.renden Rippen

Durch die Glättrolle 11 wird eine Glättung der Enden der Rippen 2' erzielt so daß die Enden der Rippen 2" auf einer gedachten, mit der Rohrmittelachse 12 koaxialen Zylind<";rfläche liegen. Die nachgeschaltete Kerbrol-

Ie 13 kerbt die Rippen 2" in Schraubenlinienrichtung des Rohres 1 ein und biegt sie gleichzeitig seitlich auf, so daß Rippen 2 mit Y-förmigem Querschnitt resultieren (vgL

F ig. 5).

Die folgenden Maßangaben beziehen sich auf die

Verarbeitung eines Glattrohres mit 19 mm Außendurchmesser und 1,45 mm Wanddicke.

Durch bis zu 25 hintereinander angeordnete Walzscheiben 8 (aus Platzgründen sind nur zehn dargestellt) werden die Rippen 2' herausgeformt Der Durchmesser der Walzscheibe 8 beträgt ca. 50 mm und steigt in Pfeilrichtung an. Entsprechend der gewünschten Rippenteilung von 135 mm sind die Walzscheiben 13 mm viele. Mit zunehmendem Durchmesser der Walzscheiben 8 wird der Spitzenradius größer und der Flankenwinkel kleiner.

Zwischen der letzten Walzscheibe und der zylindrischen Glättrolle 11 ist jeweils eine Distanzscheibe 14 von 0,7 mm Dicke angeordnet. Dabei entspricht die Dikke der Distanzscheibe 14 etwa der halben Rippenteilung von 135 mm. Die Glättrolle 11 hat einen Durchmesser, der dem Durchmesser der ersten Walzscheibe entspricht, und eine Dicke von 13 mm.

Nach der Glättrolle 11 folgt jeweils eine Kerbrolle 13 (Dicke ebenfalls 13 mm). Entsprechend der Anordnung nach F i g. 4 haben die Kerbrollen 13 in den mit 1 bzw. Il bezeichneten Werkzeughaltern 9 einen zunehmenden Durchn^s{er, der einige Zehntel mm über dem Durchmesser der Glättrolle 13 liegt. In dem mit III bezeichneten Werkzeughalter 9 ist keine KerbroHe 13 vcrgesehen. Der Kerbwinkel χ der ersten Kerbrolle 13 beträgt 90°, der Kerbwinket λ der zweiten Kerbrolle 13 beträgt 120°.

Damit die Kerbrollen 13 die durch die Glättrolle 11 geglätteten Rippen mittig einkerben kann, sind im vorliegenden Fall zwischen Glättrolle 11 und Kerbrcrlle 13 jeweils Korrekturscheiben 15 von wenigen Zehnteln mm Dicke vorgesehen.

Das Material der V'alzscheiben 8, der Glättrolle 11 und der Kerbrolle 13 ist ein hochlegierter Werkzeugstahl.

Die radial zustellbaren Walzwerkzeuge 7 werden mit einer Anfangsdrehzahl von 150—400 Umdrehungen pro Minute und mit einer um der Faktor 3 bis 4 höheren

Enddrehzahl angetrieben.

Um die Spaltbreite A des Y-Rippenrohres 1 zu variieren, kann bei gewählter, radialer Zustellung der Werkzeughalter 9 entweder der Durchmesser und/oder der Kerbwinkel α der Kerbrolle 13 verändert werden.

Ausgehend von einem Glattrohr aus SF-Cu mit 19 mm Außendurchmesser und 1,45 mm Wanddicke wurde allein mit den Walzwerkzeugen 7 der Vorrichtung nach Fig.3/4 ein Standard-Rippenrohr (mit einer Rippenteilung von 135 mm, einer Rippenhöhe von 13 mm und einem Innendurchmesser von 14,1 mm) sowie mit einer Vorrichtung entsprechend Fig.3/4 ein Y-Rippenrohr mit den folgenden Abmessungen hergestellt:

20

25

30

35

40

45

50

55

60

	Standard	• «««KP·-··
	Rippenrohr	rohr
Rippenteilung, mm	135	135
Rippen je Zoll	19	19
Rippen je m	740	740
Rippendurchmesser a, mm	18,9	17,9
Kernrohrdurchmesser, mm	15,9	15,9
Innendurchmesser, mm	14,1	14,1
Rippenhöhe, mm	13	1.0
Spaltbreite A, mm	-1,0	0.2
Berippte Länge, mm	1975	1975
Außendurchmesser des	19,2-0,2	19.2-0.2
unberippten Endes b, mm
b—a, mm	03-0.2	13-0,2
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Rippenrohres für Wärmeübertrager od. dgL mit auf der Rohraußenseite schraubenlinienförmig umlaufenden Rippen, deren Fuß im wesentlichen radial von der Rohrwandung absteht und durchgehend umläuft und deren äußeres Ende sich in Rohrlängsrichtung den benachbarten Rippen nähert, bei dem das Rippenmaterial durch Verdrängen von Material aus der Rohrwandung eines Glattrohres nach außen mittels eines Walzvorgangs gewonnen wird,

wobei die Rippen mit ansteigender Höhe ausge- is formt, anschließend durch radialen Druck auf ihre Enden geglättet, eingekerbt und seitlich aufgebogen werden,

dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Rippen (2^#) auf einen konstanten Durchmesser geglättet werden, daß die Enden der geglätteten Rippen (2") unter einem dem Steigungswinkel der Schraubenlinien entsprechenden Winkel zur Rohrlängsachse eingekerbt und dab gleichzeitig die eingekerbten Rippen seitlich zu einem Y-förmigen Querschnitt aufgebogen werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mindestens zwei am Umfang des Rohres gegeneinander versetzt und in einem ortsfesten Walzkopf angeordneten, radial zustellbaren Werkzeughaltern, die jeweils ein aus mehreren Walzscheiben bestehendes, angetriebenes Walzwerkzeug mit schräg zur Rohrachse liegender Achse aufweisen, und bei der mindestens eine Kerbrolle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Werkzeughalter (9) auf das Walzwerkzeug (7) im Abstand der etwa (n+0,5)-fachen Rippenteilung (t_R)[n=Q, 1,2,3 ...] eine zylindrische Glättrolle (11) folgt, deren Dicke etwa der Rippentsilung (tu) entspricht, und daß in mindestens einem Werkzeughalter (9) eine Kerbrolle (13) angeordnet ist die eine Dicke etwa gleich der Rippenteilung (t_R) aufweist und deren Abstand von dem Walzwerkzeug (7) der Summe der etwa fn+0,5)-fachen Rippenteilung (tu) und der Dicke der Glättrolle (11) entspricht.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mindestens zwei am Umfang des Rohres gegeneinander versetzt und in einem Walzkopf angeordneten, radial zustellbaren Werkzeughaltern, die jeweils ein aus mehreren Walzscheiben bestehendes Werkzeug mit schräg zur Rohrachse liegender Achse aufweisen, wobei der Walzkopf drehbar gelagert und in Umfangsrichtung des Rohres antreibbar ist, und bei der mindestens eine Kerbrolle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Werkzeughalter (9) auf das Walzwerkzeug (7) im Abstand der etwa fn + 0,5)-fachen Rippenteilung (tn)[n=Q, 1, 2,3 ...] eine zylindrische Glättrolle (11) folgt, deren Dicke etwa der Rippenteilung (tu) entspricht, daß in mindestens einem Werkzeughalter (9) eine Kerbrolle (13) angeordnet ist, die eine Dicke etwa gleich der Rippenteilung (tn) aufweist und deren Abstand von dem Walzwerkzeug (7) der Summe der etwa (7) + 0,5)-fachen Rip- b5 penteilung (tu) und der Dicke der GIa.trolle (11) entspricht und daß eine Klemmhalterung für das Rohr vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Walzwerkzeug (7) und Glättrolle (11) eine Distanzscheibc (14) angeordnet ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei um 120° gegeneinander versetzte Werkzeughalter (9) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerbwinkel (λ) der Kerbrolle (13) im ersten Werkzeughalter (9/1) zwischen 60° und 100° beträgt

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerbwinkel der Kerbrolle (13) im zweiten Werkzeughalter (9/H) größer ist als derjenige im ersten Werkzeughalter und zwischen .30° und 130° beträgt

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zylindrischen Glättrolle (11) und der Kerbrolle (13) eine Korrekturscheibe (15) angeordnet ist