DE2803365A1

DE2803365A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von mit querrippen versehenen rohren

Info

Publication number: DE2803365A1
Application number: DE19782803365
Authority: DE
Inventors: Pawel Bodynek; Zygmunt Dipl Ing Gozdziewicz; Andrzej Dipl Ing Maczynski; Jozef Pieczyk; Janusz Dipl Ing Przybyla; Jozef Stawski; Andrzej Dipl Ing Szal
Original assignee: ZAKLAD DOSWIADCZALNY PRZY ZAKL
Current assignee: ZAKLAD DOSWIADCZALNY PRZY ZAKL
Priority date: 1977-01-26
Filing date: 1978-01-26
Publication date: 1978-07-27
Also published as: DD134061A5; US4153982A; CS203004B2; HU176733B; DE2803365C3; PL195619A1; SE7800918L; JPS561972B2; RO78178A; FR2378584A1; SU1080734A3; CA1094787A; JPS5393168A; FR2378584B1; DE2803365B2; NL7800970A; PL113419B1; GB1596865A; IT7867147A0

Description

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SCHIFF ν. FaNER STREHL SCHDBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines mit wenigstens einer schraubenförmig verlaufenden Querrippe versehenen Rohres, insbesondere für Wärmeaustauscher, wobei das Rohr ein Kernrohr aufweisen kann.

Bekanntlich werden Querrippen an der Oberfläche von Rohren im Walzverfahren ausgebildet. Die dafür verwendete Vorrichtung hat gewöhnlich drei drehbare, jeweils aus einer Vielzahl von entsprechend profilierten Rollen bestehende Werkzeuge, die gegen das Rohr außen angedrückt werden, das eine Drehbewegung und eine Axialbewegung ausführt. Die Axialbewegung wird durch die Neigung der Achse der drehbar angetriebenen Werkzeuge zur Rohrachse erzwungen. Jedes Werkzeug führt während des Walzvorganges folgende Arbeitsschritte aus: Anschneiden des Rohres, Vorziehen der Rippe, Formung der Rippengestalt und, wenn ein Kernrohr vorgesehen ist, Anpressen des mit Rippen versehenen Rohres gegen das Kernrohr. Die Werkzeuge weisen Abschnitte mit Walzrollen auf, deren Profile und Außendurchmesser den Arbeitsschritten entsprechend ausgebildet sind.

Die Rollen der ersten drei Schritte haben ein symmetrisches Profil mit steigendem Außendurchmesser und steigender Arbeitsdicke des Rollenteiles in Walzrichtung. Die Rollen des letzten Schrittes haben ein asymmetrisches Profil und einen geringfügig vergrößerten Durchmesser, wodurch eine Anpreßwirkung des Rohres an das Kernrohr erzielt wird. Die im Verlauf der Formung im Außenrohr und in der Rippe entstandenen Eigenspannungen haben zur Folge, daß nach dem Anpressen das Übermaß am Rohr verloren geht, welches zur Wärmeübertragung in Richtung der Rippe erforderlich ist, ohne daß wesentliche

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Verluste entstellen. Durch die zur Formgestaltung der Rippe verwendeten Werkzeuge werden im Betrieb bedeutende Axialkräfte übertragen. Das betrifft insbesondere die äußersten Formund Anpreßrollen, welche sehr oft unter dem Einfluß von sehr großen Schwellkräften einem Abbiegen unterliegen.

Die Steifigkeit der Rollen und somit ihrer Dicke muß, bestimmt durch die Größe der Rippenmindeststeigung, aufrechterhalten werden. Die Lebensdauer der Werkzeuge ist gering. Wenn ein Schaden an einer einzigen Rolle eintritt, muß die gesamte Walzstraße für Rippenrohre außer Betrieb gesetzt werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, mit denen sich Rohre herstellen lassen, die eine hohe Maßhaltigkeit haben und keine Tendenz zum Bruch bei Temperaturschwankungen zeigen.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung von einem mit wenigstens einer schraubenförmig verlaufenden Querrippe versehenen Rohr, durch Walzen, wobei das "Rohr angeschnitten, die Rippe gezogen und gestaltet wird, dadurch gelöst, daß die Rippe nach dem Vorentspannen des Rohres in der Ebene senkrecht zur Achse des gewalzten Rohres durchgebogen wird.

Gleichzeitig mit der Durchbiegung wird bei Vorhandensein eines Kernrohres das mit der Rippe versehene Rohr gegen das Kernrohr angepreßt und ausgerichtet.

Bei einem Rohr ohne Kernrohr wird die formgestaltete Rippe einmal in der Ebene senkrecht zur Achse des gewalzten Rohres durchgebogen und hierauf ausgerichtet. Nach der Formgestaltung der Rippe wird das Rohr zunächst entspannt, indem die Formgestaltungskräfte vorübergehend aufgehoben werden. Die Entspannungswirkung wird durch das Durchbiegen des Rohres

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gesteigert.

Wenn man mit einem Kernrohr versehene Rippenrohre, also eine zwei Metalle aufweisende Rohranordnung bzw. bimetallische Rippenrohre, durch Anspressen erzeugt, werden bei gleichem Anpreßdruck größere Übermaße an der Verbindung zwischen zwei Rohren erhalten.

Die auf diese Weise erzeugten Rohre zeichnen sich durch eine große Maßhaltigkeit aus und neigen nicht zum Bruch bei im Betrieb möglichen Temperaturschwankungen.

Ein Werkzeug der Vorrichtung zur Herstellung von mit Querrippen versehenen Rohren, die insbesondere ein Kernrohr aufweisen, besteht aus symmetrischen Walzrollen, welche Abschnitte für das Rohranschneiden, das Vorziehen der Rippen und die Rippenformung aufweisen und erfindungsgemäß einen Abschnitt für eine beidseitige Rippendurchbiegung aufweisen» Der letztgenannte Abschnitt besteht aus asymmetrischen Walzrollen und zwar aus einer Druckrolle, zumindest einer Preßrolle, welche um 2 bis 6 Rippensteigungen von der Druckrolle entfernt ist, und einer Ausrichtrolle.

Bei fehlendem Kernrohr besitzt das Werkzeug einen aus asymmetrischem Druck und Ausrichtrollen bestehenden Abschnitt für eine zweiseitige Durchbiegung des Rohres.

Die Preßrolle hat ein asymmetrisches Profil, wobei die erste Rolle der Walzrichtung entsprechend eine kegelartig gestaltete Seite des Profils mit einem Konuswinkel von 155 bis 170° aufweist, während die andere Seite des Profils flach ist ο Die aufeinander folgenden Preßrollen haben veränderlich abgekehrte Profile. Der Außendurchmesser der Preßrollen ist größer als der Außendurchmesser der Formungsrollen. Die Ausrichtrolle weist ein asymmetrisches Profil auf.

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Der erste Teil des Profils entsprechend der Walzrichtung bildet eine Kegelfläche mit einem Konuswinkel von 155 bis 170° und der zweite Teil des Profils entspricht der Gestalt nach dem Profil der letzten Formungsrolle. Sämtliche Profilkanten der Rolle sind abgerundet.

Im Abschnitt der zweiseitigen Durchbiegung wird die Rippe Spannungen unterworfen, die hinsichtlich Richtung und Größe veränderlich sind, wodurch innere Spannungen verursacht werden, welche während des Walzvorgangs im Formungsabschnitt entstanden sind. Deshalb wird das Rippenrohr in einem Zeitabschnitt vorentspannt, der einer Verschiebung des Rohres um einen Abstand von 2 bis 6 Rippensteigungen entspricht.

Die sehr großen Drucke, welche während des Walzens der Rippen auftreten, werden auf die Werkzeugwelle übertragen, hauptsächlich durch die Druckrolle, deren Steifigkeit infolge des verwendeten asymmetrischen Profils wesentlich größer ist als diejenige der Formungsrollen. Aus diesen Gründen unterliegt das Werkzeug im Betrieb keiner Formänderung und hat somit eine große Lebensdauer. Außerdem können die Rollen in kleinen Abständen voneinander angeordnet werden, wodurch die schraubenförmige Rippe eine sehr flache Steigung hat.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Rippen auf Rohren, bei welchem eine auf bekannte Weise verformte schraubenförmige Rippe, nach der Vorentspannung des Rohres, in der Ebene senkrecht zur Walzachse durchgebogen und außerdem ausgerichtet wird. Bei der Verformung der Rippe auf einem aus zwei ineinandersitzenden bimetallischen Rohren gebildeten Rohr wird das äußere Rohr zusätzlich gegen das innere Rohr angepreßt.

Das Werkzeug zur Herstellung der Rippe besteht aus einem Abschnitt von Rippendurchbiegungsrollen mit entsprechend verformten Oberflächen, wobei der Abschnitt mit einer Druck-

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rolle und Ausrichtrolle versehen ist. Das Werkzeug für die Ausbildung der Rippe auf einem ein Kernrohr aufweisenden Rohr enthält zwischen der Druckrolle und der Ausrichtrolle mindestens eine Preßrolle.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch im Schnitt das Walzen von Rippen an einem Rohr mit Kernrohr und

Fig. 2 schematisch im Schnitt das Walzen von Rippen an einem Rohr ohne Kernrohr.

Das Werkzeug der Vorrichtung zum Herstellen von Querrippen besteht aus einem Abschnitt mit symmetrischen Rollen, nämlich mit einer Anschneiderolle 1, einer Rippenauspreßrolle 2, einer Rippenverformungsrolle 3, sowie aus einem Abschnitt mit asymmetrischen tfalzrollen, nämlich mit einer Rollenanordnung k für ein zweiseitiges Durchbiegen der Rippe, wobei die Anordnung aus einer Druckrolle 5 und gemäß Fig. 1 zusätzlich aus zwei Ereßrollen 6 und einer Ausrichtrolle 7 besteht.

Die Druckrolle 5 überträgt auf die Welle des Werkzeuges den größten Teil der Axialkräfte, welche während des Formungsvorganges der Rippe entstehen.

Ihre schwere Konstruktion ergibt sich aufgrund ihres Profils, das eine der Rippenoberfläche entsprechende Fläche sowie eine einem Kegel mit einem Konuswinkel im Bereich von 140 bis 170° entsprechende Fläche aufweist. Die Druckrolle 5 ermöglicht mit dieser Konstruktion die Übertragung großer Kräfte und übt folglich einen direkten Einfluß auf die Grösse der formbaren Rippenhöhe aus.

Die Kegelseite der Druckrolle 5 biegt die Rippe aus ihrer

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normalen Lage ab. Die Rippe läuft dann bei der Ausführungsform in Fig. 1 auf die Preßrollen 6, von denen jeweils eine das Rohr in der Ebene senkrecht zur Walzaxis durchbiegt, wobei gleichzeitig das Rippenrohr gegen das innere Kernrohr
angepreßt wird.

Zwischen der Druckrolle 5 und der ersten Preßrolle 6 wurden die Schraubengänge frei von Walzrollen gelassen. In einem
Zeitraum, welcher der Verschiebung des Rohres um einen drei Teilungen umfassenden Abstand entspricht, erfolgt eine Relaxation des Rohres, wodurch ein verbessertes Übermaß bei den Rohren während des Preßvorganges erzielt wird. Während der
Durchbiegung der Rippen werden die darin entstandenen inneren Spannungen beseitigt.

Die erfindungsgemäß hergestellten Rohre zeichnen sich durch eine große Maßhaltigkeit aus und zeigen keine Tendenz zum
Bruch im Betrieb bei Temperaturschwankungen.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsorm sind die Preßrollen 6 weggelassen. Anstelle der ersten Preßrolle von
Fig. 1 ist die Ausrichtrolle 7 vorgesehen, die auf der der Druckrolle 5 zugewandte Profilfläche wie die entsprechende Fläche der ersten Preßrolle von Fig. 1 geneigt ist.

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Claims

PATENTANWALT»;

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 4 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95O16O, D-8OOO MÖNCHEN 95

" KARL LUDWIG SCH(FF

Zaklad Doswiadczalny przy Zakladach diplchem.dr.Alexander v.

Urzadzen Chemicznych »Metalchem» Z^l^ZT^

DIPL. ING. DIETER EBBINGHAUS DR. IN6. DIETER FlNCK

telefon (ο8θ)4β2οβ4 telex 5-23565 auro d

auromarcpat München

DA-18376

26. Januar 1978

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON MIT QUERRIPPEN VERSEHENEN ROHREN

Patentansprüche

•1 ο/Verfahren zur Herstellung eines mit wenigstens einer schraubenförmig verlaufenden Querrippe versehenen Rohres durch Walzen, bei welchem das Rohr angeschnitten wird, die Rippe vorgezogen und anschließend geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die geformte Rippe einmal in der Ebene senkrecht zur Y/alzachse durchgebogen und ausgerichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet , daß die Rippe vor dem Durchbiegen in Axialrichtung vorentspannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennze ichnet , daß die Rippe nach der Vorent-

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spannung wiederholt in der Ebene senkrecht zur Walzachse unter gleichzeitigem Anpressen des Rippenrohres an ein inneres Kernrohr durchgebogen und ausgerichtet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher ein Werkzeug einen Abschnitt mit symmetrischen Rollen für das Rohranschneiden, das Rippenvorziehen und einen Abschnitt für die Rippenformung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein symmetrische Rollen (5, 7) enthaltender Abschnitt für eine zweiseitige Rippendurchbiegung vorgesehen ist, welcher aus einer Druckrolle (5) mit einer ersten der Y/alzrichtung entsprechenden Erofilflache, welche der Gestalt des Profils der letzten Formungsrolle (3) entspricht und mit einer zweiten Profilfläche in Form einer Kegelfläche mit einem Konuswinkel von 140 bis 170°, sowie aus einer Ausrichtrolle (7) mit einer ersten, der Druckrolle (5) zugewandten Profilfläche in Form einer Kegelfläche mit einem Konuswinkel von 155 bis 170° und mit einer zweiten Profilfläche besteht, welche der Gestalt des Profils der letzten Formungsrolle (3) entspricht, zusammengesetzt ist, wobei die Profilscheitelkanten der Druckrolle (5) und der Ausrichtrolle (7) abgerundet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß in einem Abstand von zwei bis sechs Gängen von der Druckrolle (5) wenigstens eine Preß-

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rolle (6) vorgesehen ist, die eine der Druckrolle (5) zugewandte erste Profilfläche in Form einer Kegelfläche mit einem Konuswinkel von 155 bis 170° und eine zweite im wesentlichen flache Profilfläche aufweist, wobei der Außendurchmesser der Preßrolle (6) etwas größer als der Außendurchmesser der letzten Formungsrolle (3, 5) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die der Druckrolle (5) zugewandte Profilfläche der Preßrolle (6) kegelartig ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß in Walzrichtung weitere Preßrollen (6) mit gleicher Profilflächenausbildung vorgesehen sind, wobei die Profilflächen bezüglich der der vorhergehenden Preßrolle (6) entgegengesetzt angeordnet sind.

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