DE3207267A1 - "verfahren zur herstellung von mehrkanalrohren und ziehduese zur durchfuehrung des verfahrens" - Google Patents

"verfahren zur herstellung von mehrkanalrohren und ziehduese zur durchfuehrung des verfahrens"

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DE3207267A1
DE3207267A1 DE19823207267 DE3207267A DE3207267A1 DE 3207267 A1 DE3207267 A1 DE 3207267A1 DE 19823207267 DE19823207267 DE 19823207267 DE 3207267 A DE3207267 A DE 3207267A DE 3207267 A1 DE3207267 A1 DE 3207267A1
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Michail F. Kujbyšev Golovinov
Vladimir R. Kargin
Aleksandr.I. Moskva Kolpašnikov
Wladimir N. Krotkov
Viktor I. Plochov
Jurij S. Starostin
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    • B21C37/06Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
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    • B21C37/151Making tubes with multiple passages
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C3/00Profiling tools for metal drawing; Combinations of dies and mandrels
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Description

  • BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Druckverformung vtjn Metallen, insbesondere auf Verfahren zur Herstellung von Mehrkanalrohren und auf ein Werkzeug zu ihrer Herstellung - Ziehdüsen.
  • Am zweckmäßigsten ist das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zur Herst;ellung von Wärmeaustauschrohren anzuwenden, die eine Hülle und eine in ihr untergebrachte Stange mit radialen Rippen enthalten, welche mit der Hülle Kanäle zum Durchfluß einer FlttidS bilden.
  • Das erfindungsgemäße Vorfahren und das Werkzeug kann man auch bei der Herstellung von symmetrischen dünnwandigen Profilen mit vom Zentrum auseinanderlaufenden. Rippen zur Erzeugung von Verstärkungen an den Rippenenden verwenden.
  • Die genannten Profile können weiter als Stangen zum Einsetzen in eine Hülle benutzt werden.
  • Weit bekannt ist ein Verahren zur Herstellung von Mehrkanalrohren, das darin besteht, daß man in eine dünnwandige zylindrische Hülle eine Stange mit Spalt einführt, die im Querschnitt radial auseinanderlaufende Rippen besitzt, welche auf der gesamten Länge der Stange angeordnet sind. Dann nimmt man das gemeinsame Ziehen der Hülle und der in ihr angeordneten Stange mit Rippen zur Befestigung der Rippenenden an der Innenwand der Hülle vor Die Mehrkanalrohre werden in Wärmeaustauscher verwendet. Durch die gebildeten Kanäle fließt ein Fluid, das mit einem das Rohr von außen umfließenden Fluid Wärme austauscht.
  • Der Wärmeaustausch zwischen den austauschenden Fluida erfolgt unmittelbar über die Hülle und außerdem über die Rippen und ihre Verbindungsstellen mit der Hülle.
  • Um die größte Wärme abgabe an den Stellen des Kontaktes der Rippen mit der Hülle zu erzielen, muß dieser Kontakt innig sein und außerdem eiiXe gegenüber der Rippendicke verhältnismäßig große Fläche besitzen.
  • Die bekannten Wärmeaustauschrohre werden meist aus Werkstoffen hergestellt, die verschiedene Eigenschaften besitzen.
  • Der Werkstoff der Hülle wird weicher als das Material der Stange gewählt, d.h. der Formänderungswiderstand des Werkstoffes des Hüllenhalbzeugs, in welches die Stange ge eingesetzt wird, muß kleiner als der des Stangerwerkstoffs sein. Überdies m«3 der Werkstoff der Hülle einen größeren Elastizitätsmodul als die Stange besitzen. Beispielsweise verwendet en für die Hülle Kupfer und für den eine Kern/Aluminiumlegierung. Der Elastizitätsmodul von geglühtem Kupfer ist größer, der Formänderungswiderstand aber kleiner im Vergleich miteiner Aluminiumlegierung.
  • Wie die Praxis zeigt, gestattet ein solcnes Verhältnis der Formänderungswiderstände und der Elastizitätsauf Grund der Zugspannung moduln der Werkstoffe von Hülle und Stange,/ einen dichten Kontakt zwischen der Hülle und den Rippen der Stange sicherzustellen.
  • Hedoch ruft die Anwendung von weichem geglühtem Kupfer als Werkstoff für die Ausgangshüllen häufig technologisohe Schwierigkeiten beX ihrer Bearbeitung hervor, ds die Bearbeitung von geglühten Kupferhüllen einer besonderen Vorsioht bedarf.
  • Zur Vergrößerung der Kontaktfläche verwendet man Stangenrippen mit Verstärkungen an den Enden, d.h. T-förmige Rippen.
  • Die Herstellung von Rohren nach dem bekaxnten Verfahren nimmt man in Ziehdüsen vor, die eine Einlauf-- und eine Stauchzone besitzen, welche hintereinander angeordnet sind. Der Neigungswinkel der Erzeugenden der Stauchzone zur Achse der Ziehdüse beträgt 2 - 200, während die Einlaufzone einen beträchtlich größeren Neigungswinkel besitzt.
  • Beim Ziehen in bekannten Ziehdüsen wird folgendes Verformungsbild beobachtjet: bei der Bewegung der Hülle und der Stange vom Einlauf in die Ziehdüse zum Auslauf wird zuerst die Hülle ohne die Stange bis zur Berührung derselben mit deb Stangenrippen verformt, worauf die Hülle und die Rippen! gemeinsam verformt werden.
  • In der Zone der gemeinsamen Formänderung breiten sich die Verformungen über die gesamte Hohe der Rippe aus.
  • im Berührungspunkt der hülle utit den Rippenkanten findet infolge der Reibungskräfte zwischen der Innenwand der Hülle und den Rippenkanten eine unbedeutende Verstärkung der Rippenkanten statt, d.h. die Verformung führt zur T-förmigen Ausbildung der Rippen Die Verstärkung der Rippe an deren Kante vergrößert den Wärmeaustausch, weshalb eine möglichst größe Verstärkung zweckmäßig ist.
  • Jedoch ist es bei der Anwendung von allgemein bekannten Verfahren zur Herstellung von Mehrkanalrohren und Werkzeugen zum Ziehen derselben praktisch unmöglich, eine bträchtliche Kontaktfläche zwischen der Hülle und der Rippenkante zu erzielen.
  • Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei der Herstellung eines bIlehrkanalrohrs in mehreren Durchgängen mit relativ geringen Abnehmen je Durchgang eine über die gesamte Höhe gleichmäßige Verstärkung der Rippe erfolgt was zur Verengung der Kanäle und folglich zur Verschlechterung der Wärmeabgabe führt. Bei der Herstellung eines Mehrkanalrohrs in einem Durchgang, d.h. bei ernablicher Abnahme, biegen sich die Rippen der Stange und büßen ihre Stabili-und tät ein, und dies führt zur Verengung der Kanäle / zu vern schiedenen Flächen/ ihrer Durchgangsquerschnitte, was den Wärmeaustausoh ebenfalls verschlechtert.
  • Die Halbzeuge für Stangen erhält man vorwiegend durch Pressen. Sie besitzen versquieden hohe rippen infolge unvermeidlicher Toleranzen der Preßwerkzeugabmessungen. Deshalb erfahren verschiedene !Rippen der Stange beim Ziehen in der Hülle eine untersoniedliche Verformung. Iiacn dem Ziehen der Hülle mit solchen Stangen ist der Andruck der Rippen kante an die Hülle ungleich dicht, was die Warmeabgabe an den Kontaktstellen herabsetzt. Um einen innigen Kontakt an allen Rippen zu erhalten, ist man gezwungen, die Verformung der höchsten Rippen zu vergrößern, was zu ihrer Biegung, d.h. zum Stabilitätsverlust führt, wodurch die Blächen der Durchgangsquerschnitte der Kanäle des Rohrs ungleich werden und sich die Wärmeaustauschbedingungen verscnlechtern. Darüber hinaus nimmt | infolge des Stabilitätsverlustes der Rippen die Innigkeit des Kontaktes zwischen den R1P-penenden und der Hülle ab,!was die Qualität der Rohre in Hinsicht auf ihr Wärmeaustauschvermögen ebenfaLls herab- mindert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung von Mehrkanalrohren und ein Werkzeug zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, die es gestatten, einen hinreionend innigen Kontakt und eine größere Kontaktfläche zwisonen der Hülle und den Rippen im Vergleich mit den bekannten Mehrkanalrohren unter Beibehaltung der Stabilität der Rippen zu erzielen.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Verfahren zur Herstellung von Mehrkanalrohren, das darin besteht, daß man in eine dünnwandige zylindrische Hülle eine Stange mit über deren gesamter Länge radial angeordneten Rippen vorläufig einführt und dann das Ziehen zur Befestigung der Rippenenden an der Innenwand der Hülle vornimmt, erfindungsgemäß das Zienen durch eine Ziehdüsse erfolgt, die einen Winkel zwischen der Erzeugenden der Stauchzone und der geometrisohen Achse der Ziehdüse/über 450 besitzt, wobei man eine Länge der Projektion der Zone der gemeinsamen Formänderung von Hülle und Rippen der Stange auf die geometrische Achse der Ziendüse vorgibt, die höchstens sechs Dicken <er Rippe der stange ausmacht.
  • Vorzugsweise dird das Ziehen durch eine runde Ziehdüse durchgeführt.
  • Runde Ziehdüsen sind einfacher in der Herstellung.
  • Zugleich wird bei ihrer Verwendung ein zuverlässiges Einklemen der Rippen durch die Hülle beobachtet, weil das (äqudistantes Profil) Rohr ein geringes Gleichdick / annimmt, d.h., sein äußerer Perimeterbekommt die Form eines schwach ausgeprägten Vielflächs, in dessen Winkeln die Rippen der Stange eingespannt sind.
  • s ist nicht weniger vorteilhaft, die Hülle mit der in ihr angeordneten Stange mit radialen Rippen unmittelbar vor dem Ziehen in der Ziehdüse, bei der der Winkel zwischein der Erzeugenden der Stauchzone und der geometrischen Achse des Zieheisens über 45° beträgt, einem vorläufigen Ziehen in einer Ziehdüse; mit einem Winkel zwischen ihrer Erzeugenden und der Achse der Ziehdüse kleiner als der Reibungswinkel zwischen dem Werkstoff der Stange und dem der fülle zu unterwerfen, bis die Innenwand der Hülle die Rippen der Stange berührt.
  • Die vorläufige Verformung bis zur allmählichen Berührung der Hülle mit den Rippenenden sonafft zuverlässige Bedingungen für die nachfolgende gemeinsame Formänderung der Hülle und der Rippen der Stange.
  • Weiter iet es voljteilhaft, das Ziehen durcn eine Ziehdüse vorzunehmen, bei der das Auslaufloch die Form eines Vielfache hat, dessen Flächenzahl der Zahl der Rippen der Stange entspricht.
  • Ein solches Ziehen ist' vorzugsweise bei einer geringen Zahl der Rippen (fünf und weniger) und bei einer Dicke derselben sowie einer Dicke der Hüllenwand unter einem Millimeter anzuwenden.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Ziehdüse vorgeschlagen, die hintereinander angeordnete konische Zonen besitzt: eine Einlaufzone, eine Stauchzone, deren Erzellgende mit der Achse der Ziehdüse einen Winkel von 2 - 20° einschließt, eine zylindrische Kalibrierzone und weist eine Auslaufzone, erfindungsgemäß / die Ziehdüse eine zwischen der genannten Stauchzone und der genannten zylindrischen Kalibrierzone befindliche zusätzliche Stauchzone auf, deren Erzeugende unter einem Winkel von 45 - 90° zur Achse der Ziehdüse ausgeführt ist und eine Länge der Projek tion auf die Achse der Ziehdüse von höchstens sechs Dicken der Rippen der Stange des zu bearbeitenden Mehrkanalrohrs hat.
  • Derartige Ziehdüsen sind vorzugsweise bei der Massenfertigung von Mehrkanalrohren einzusetzen.
  • Es ist vorteilhaft, die1 Auslaufzone in Form eines ab geschnittenen Kegels auszubilden, der mit seiner kleineren Grundfläche der Stauchzone zugewandt ist, wobei die Lange der Auslaufzone mindestens fünf Längen des Abschnitts der Stauchzone zum gemeinsamen Zusammendrücken der Hülle und der Rippen der Stange beträgt, während der Neigungswinkel der Erzeugenden der Auslaufzone zur Achs der Ziehdüse 3 -200 beträgt.
  • Durch eine solche Ausführung der Ziehdüse wird eine Verringerung der Verkrümmung von fertigen Mehrkanalrohren gewährleistet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Mehrknalrohren und die Ziehdüse zur Durchführung dieses Verfahrens gestatten es, Rohre zu fertigen, die einen innigen Kontakt aller Rippen der Stange mit der Hülle besitzen und bei denen die Fläche des Kontaktes der Innenfläche der Rohrwand mit den Rippenenden beträohtlich gröihrer ist als bei naoh @ bekannten Verfahren hergestellten bekannten Mehrkanalrohren, wobei die Rippen der innerhalb der Hülle zusammengedrückten Stange die Stabilität beibehalten ohne ihre Dicke in Höhenrichtung zu verändern, weshalb sich gleiche Durchgangsquerschnitte der Kanäle des fertigen Mehrkanalrohrs ergeben, was die Wärmeaustauschcharakteristikten der Rohre verbessert.
  • Nachstehen werden konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug auf Zeichnung beschrieben, es zeigt: Fig. 1 eine Ziehdüse mit einer darin befindlichen Hülim se und einer Rippen aufweisenden Stange Längsschnitt; Fig. 2 einen Sctinit nach Linie 1I-II der Fig. 1; Fig. 3 eine Schnitt nacn Linie III-III der Fig. 1; Fig. 4 ein erfindungsgemäß hergestelltes rundes Mehrim kanalrohr /Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 1; die Fig. 5/Einzelheit "A" in der Figur 4, in vergrößertem ivlaljst ab; Fig. 6 eine Fasung mit zwei Ziehdüsen und eine darin angeordnete Hülle mit einer Stange; Fig. 7 eine Ziehdüse, deren Auslaufloch in Form eines Vielflächs ausgebildet ist, und eine in der Ziehdüse angeordnete Hülle mit einer Stange; Fig. d einen Schnitt nach Linie VIII-VIII der Fig. 7; Fig. 9 eine Hülle mit einer in ihr untergebrachten Stange, die auf das Ziehen durch eine Ziehdüse vorbereitet ist, deren Auslaufloch in Form eines Vielflachs ausgebildet ist; Fig. 10 einen Schnitt nach Linie X-X der Fig. 9; Fig. 11 eine Ziehdüse zum Ziehen von Mehrkanalrohren im Längsschnitt.
  • Das Verf aliren zur Herstellung von Mehrkanalrohren besteht iin folgenden.
  • In das zylindrische Halbzeug einer Hülle 1 (ig. 1 und 2) führt man das Halbzeug einer Stange 2 mit radialen Rippen 3 ein, die gleichmäßig am Kreisumfang angeordnet sind uAd sioh über die gesamte Länge der Stange 2 erstrekken. Die Enden 4 der Rippen 3 sind zum besseren Eintritt in die Wand der Hülle 1 angespitzt.
  • Die Stange 2 hat einen Durchmesser, der an den Enden der Rippen 3 etwas kleiner ist als der Innendurchmessers des Halbzeugs der Hülle 1, wodurch zwischen den Rippen des Halbzeuges der Stange 2 und dem Halbzeug der Hülle 1 ein Spalt "a" gebildet ist.
  • Dann nimmt man das Ziehen zur Befestigung der einen 4 der Rippen 3 in der wand der Hülle 1 vor.
  • Das Ziehen führt man durch eine Ziehdüse 5 hindurch aus,die einen Winkel α zwischen der Erzeugenden 6 der Stauchzone der Ziehdüse 5 und der geometrischen Achse "b" der Ziehdüse 5 innerhalb von 45 - 90Q in Ziehrichtung einschließt.
  • Das Ziehen erfolgt durch die Ziehdüse 5 so, daß die Zone der gemeinsamen Stauchung der Hülle 1 und der Stange 2 mit den Rippen 3 eine Länge "1" der Projektion auf die geometri sche Achse "b" der Ziehdüse 1 von höchstens sechs Dicken "t" der Rippen 3 der Stange 2 hat.
  • Bei einem solchen Ziehen geschieht folgendes: Infolge der Verwendung der Ziehdüse mit/Winkel f/ 45 und 900 bewegt sich die Wand der Hülle 1 in Verformungsabschnitten zwischen den Rippen 3 zuerst auf dem Kegel der Erzeugenden 6 der Stauchzone der Ziehdüse 5 und gent, indem sie in die Zone eines zylindrischen Kalibrierbundes der Ziehdüse 5 übertritt, von der Oberfläche dieses Bundes fl, ab. Infolgedessen bildet sich zwischen der verformten Hülle 8 und der Oberfläcne des Ralibrierbundes 7 ein Spalt "C". Dies geschieht, weil an den Übergangsstellen von der kegeligen Oberfläche zur zylindrischen eine Außerkontaktformänderung entsteht. An den Stellen des Kontaktes der Rippen 3 mit der Hülle 1 wird die Außerkontaktformänderung durch den Stützdruck der Rippen 3 der Stange 2 beseitigt, während zwischen den benachbarten Rippen 3, wo kein sol cher Stützdruck besteht, die Außerkontaktformänderung erhalten bleibt.
  • Obwohl der Fachbegriff "Außerkontaktformänderung" für Fachleute klar ist, wird hier zur Vermeidung von Mißverständnissen erläutert, daß unter diesem Fachausdruck eine Verformung verstanden wird, die außerhalb der Stauchzone, d.h. am Ein- oder Austritt vor sich geht, durch die Ziehkraft hervorgerufen ist und darin besteht, daß sich die Hülle in den zwischen den Rippen befindlichen Abschnitten von der Oberfläche der Ziehdüse loslöst.
  • Als Ergebnis weisen' die Fertigrohre, die aus der Zone des Kalibrierbundes 7 austreten, ein Gleichdick (Fig.3 auf, d.h. der Umfang der Hülle hat die Form eines konvexen Vielflachs mit einer Flächenzahl, die der Hippenzahl gleich ist. In den Winkeln dieses Vielflachs sind die verformten Enden 9 (Fig. 3) ( Verstärkungen) der Rippen 10 der Stange 2 (Fig. 1 und 2) eingespannt. Die Einspannung der Enden 9 der Rippen 10 (Fig. 3) durch die Flächen des Vielflachs der Hülle 8 kommt nicht bur an den Stirflächen der Rippenenden, sondern auch an den Seitenflächen der verformten Ehden 9 der rippen 10 zustande. Diese gewährleistet die Stabilität der Rippen 10. Da sich das konvexe Vielfläch von einem Kreis unbedeutend unterscheidet und die Größe des Spaltes "C" Zehntel eines Millimeters beträgt, so ist das Rohr nach dem Ziehen nur unbedeutend von einem runden Rohr verschieden. Dies wirkt sich auf die Charakteristiken des Rohrs welche das Umetrömen desselben mit Flüssigkeit und den Wärmeaustausch betreffen, nicht aus.
  • Falls das in Form eines konvexen Vielflachs nergestellte Mehrkanalrohr eine runde zylindrische Außenfläche (Fig. 4) haben soll, so wird es einem zusätzlichen Ziehen in einer runden Ziehdüse mit geringer Stauchung unterworfen. Ein derartiges Ziehen kann erfolgen, wenn hinter der Ziehdüsei 5 eine Kalibrierziehdüse 11 (Fig .1) angeordnete wird, Die Stauchung in der Kalibrierziehdüse 11 wird gering angesetzt (um einige Zehn Male geringer als die Stauchung un der Ziehdüse 5.
  • Die Länge der Zone er gemeinsamen Formänderung der Hülle 1 und der Rippen b der Stange 2 wird so gewählt, das die Länge "1" ihrer Projektion auf die geometrische Achse "b" höchstens sechs Dicken "t" der Rippe 3 der Stange 2 ausmacht.
  • Eine solche Länge der | gemeinsamen Formänderung der Rippe 3 und der Hülle 1 wurde auf experimentellem Wege ermittel und dann durch theoretische Berechnungen bestätigt.
  • Die genannte Länge der gemeinsamen Fonmänderung gewährleistet die besten, größenmäßig maximalen Verstärkungen der den 9 (Fig. 5) der Rippen 10 eines Mehrkanalrohrs.
  • Das kommt daher, daß die Formänderungszone, die die genannte verhältnismäßig klllBltne Länge hat, infolge der Lokalisierung der Wirkung von radial zum Zentrum gerichteten Spannungen in einem geringen Abschnitt der Rippe 10 ein vorwiegend plastisches Fließen in den Oberflächenschichten der Rippe 10 an ihrem Ende hervorruft und ein Zerfließen des Metallvolumens nahe dem Ende 9 der Rippe 10 in Form einer Verstärkung gewährleistet, bohne zugleich eine platisoh Verformung im übrigen Teil der Höhe der Rippe 10 zu bewirken.
  • Bei einem solchen Zusammendrücken werden die Enden 9(Fig.5) der Rippen 10 nicht nur plattgedrückt sondern zusätzlich in die Hülle 8 eingepreßt, was zum Einklemmen der Enden 9 der Rippen 10 durcn die Hülle 8 und zur Vergrößerung der Kontaktfläche führt. Dadurch ergibt sich eine verhältnismäßig große Kontaktfläche, und die Stabilität der Rippen wird unter Beibehaltung ihrer vorgegebenen Dicke "t" in der gesamten Höhe aufrechterhalten. Infolgedessen verbessern sich die Wärmeaustauschbedingungen.
  • Außerdem führt die lokale Verformung der kontaktierenden Metallschichten von Rippen 10 und Hülle 8t die bei der Ausbildung von Verstärkungen an den Enden 9 und beim Eindrücken vonstatten geht, zur Verdrängung möglicher Verunreinigungen von der Kontakt fläche, was den Wärmeaustausoh ebenfalls verbessert.
  • Durch die lokale Verformung wird es möglich, Mehrkanalrohre mit innigem Kontakt an den Berührungsstellen der Rippen 10 (Fig. 4) der Stange 2 und der Hülle 8 bei der Anwendung sowohl verschiedener als auch nach ihren Eigenschaften gleicher Werkstoffe herzustellen, wobei der Werkstoff der Hülle sowohl weicher als auch härter als der Werkstoff der Stange sein kann. Wichtig ist auch die Möglichkeit zum Ziehen eines Hüllenhalbzeuges mit kaltverfestigter Oberfläche. Die geschilderte Erzeugung von Verstärkungen an den Rippenenden sowie das Eindrücken der Rippen in die Hülle erfolgt auch im Falle der Verwendung von Stangen mit Rippen, deren Enden flach ausgebildet sind, oder mit Rippen, die in der gesamten Höhe trapezförmig gestaltet sind.
  • Wenn der Spalt "a" (Fig.1) zwisonen der Hülle 1 und den Rippen 3 verhältnisi4äßig groß und der Dicke "t" der Rippe 3 gleioh oder größer iRt, so wird die Hülle 1 mit der in ihr untergebrachten Stange 2 mit den Rippen 3 unmittelbar vor dem Ziehen in der Ziehdüse )Ü einem vorläufigen Ziehen in einer Hilfsziehdüse 12 (Fig. 6) mit einem Winkel ß zwischen seiner Erzeugenden und der Achse "b" der Ziehdüse 12, der kleiner als der Reibungswinkel zwisonen den Werkstoffen der Stane 2 und der Hülle 1 ist, unterworfen. Die ses Zusammendrücken führt man bis zur Berührung der Innenwand der Hülle 1 mit den Enden der Rippen 3 der Stange 2 durch.
  • Der Winkel liegtifür Metalle innerhalb von 2 - 20°, für Nichtmetalle kann er beträohtliche Abweichungen naben.
  • Das Zusammendrücken in der Hilfsziedüse 12 gewährleistet ein zuverlässiges und zügiges Einziehen der Stange 2 durch die Hülle 1 zur gemeinsamen Stauchung in der Ziehdüse 5, Weiter läuft der Stauchvorgang in der Ziehdüse 5 ähnlich wie oben beschrieben ab.
  • Falls die Mehrkanalrohre eine Dicke der Hülle 13 (Fig.?) und eine Dicke "t" der Rippen 14 der ins Innere der Hülle eingesetzten Stange 15 kleiner als ein Millimeter haben sollen und die Anzahl der Rippen 14 der Stange 15 verhältnismäßig klein (führ un dweniger) ist, so führt man das Ziehen durch eine Ziehdü e 16 durch, bei der das Auslaufloch als Vielflach mit einer Flächenzahl ausgebildet ist, die der Zahl der Rippen 14 entspricht. Es ist auch möglich, daß die Ziehdüse die Form eines Vielflachs auf der gesamten Länge aufweist.
  • Eine derartige Ausführung der Ziehdüse 16 gewährleistet eine Umfassung der'Rippen 14 durch die Hülle 13, ohne daß die Rippen 14 ihre Stabilität einbüßen. Die weitere Formänderung des Umfangs des Vielflachs 17 in einen Kreis (Profilierung) wird, wenn dies erforderlich ist, durch Ziehen durch eine Kalibrierziehdüse 18 vorgenommen, die hinter der Ziehdüse 16 angeordnet ist. Die Profilierung kann auch gesondert in einem od mehreren Durchgängen durch Kalibrierziehdüsen durchgeführt werden.
  • Dadurch, daß die Rippen 14 der Stange 15 beim Ziehen durch die Ziehdüse 16 in den Winkeln des Vielflachs 17 eingespannt sind, besitzen si, dabei eine höhere Stabilität, weisen eine verhältnismäßig große Kontaktfläche auf und biegen sich nicht, da sie ihre Stabilität beim Kalibrieren in der Kalibrierziehdüse 18 nicht einbüßen.
  • Um die Rippen 14 der Stange 15 in bezug auf die Ziehdüse 16 richtig zu orientieren, wird die vorläufige Stauonung des Abschnittes 19 (Fig. 9, 10) nahe dem Ende der Hülle 13 entsprechend der Form eines Vielflachs vorgenommen, das dem Vielflach der Ziehdüse 16 (Fig. 7, 8) entspricht.
  • Nach einer solchen vorläufigen Profilierung des Abschnittes 19 (Fig.9) zu einem Vielflach wird ein garantientes Gelangen der Enden derlRippen der Stange 14 in die Winkel des Vielflachs der Ziehdüse 16 (Fig. 8) sichergestellt.
  • Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Ziehdüse vorgeschlagen, die vorzugsweise bei der Massenfertigung einzusetzen ist.
  • Diese Ziehdüse enthält hintereinander angeordnet: eine Einlaufzone 20 (Fig.ll), eine Stauohsone 21, die zum Zusammendrücken der Hülle 1 dient, eine zusätzliche Stauchzone 22, die zum gemeinsamen Zusammendrücken der Hülle 1 und der Rippen der Stange 2 dient, eine zylindrische Kalibrierzone 23 und eine Auslgufzone 24. Die Stauchzone 21 entspricht der vorstehend erwähnten Hilfsziehdüse 12, und die zusätzliche Stauchzone 22 entspricht der Ziehdüse 5.
  • Die Erzeugende der Stauchzone 21 zum Zusammendrücken der Hülle ist mit einem Neigungswinkel ß zur Achse "b" der Ziehdüse in Ziehrichtung ausgeführt, der zwei bis zwanzig Grad beträRt, und hat eine verhältnismäßig grobe Länge. Die Erzeugende der zusätzlichen Stauchzone 22, die zum gemeinsamen Zusammendrücken der Hülle und der Rippen dient, ist mit einem Neiungswinkel c zur Achse "b" der Ziehdüse ausgeführt, der in den Grenzen von 45 bis 900 gewählt wird.
  • Die Länge dleser zusätzlichen Zone wählt man in Abhängigkeit vom technologsohen Faktor - der Dicke "t" (Fig. 2) der Rippen 3 der Stange 2. Die Länge "1" ihrer Projektion (Fig.l) auf die geometrische Achse "b" der Ziehdüse soll höchstens sechs Dicken "t" der Rippe 3 betragen.
  • Die Lange der Kalibrierzone 23 (Fig.ll) wird in Abhängigkeit vom Durchmesser des zu bearbeitenden Rohrs gewählt: je kleiner der Durchmesser, desto kürzer ist diese Zone.
  • Die Auslaufzone 24 ist in Form eines abgeschnittenen Kegels ausgebildet, der mit seiner kleineren Grundfläche der Stauchzone zugewandt ist, und dient zur beibehaltung der Geradlinigkeit des hergestellten Mehrkanalrohrs. Die Länge dieser Zone beträgt mindestens fünf Längen der zusätzlichen Stauchzone 22 zum gemeinsamen Zusammendrücken der Hülle 1 und der Rippen 2 der Stange 3, und der Neigungswinkel 1 γ der Erzeugenden der Auslaufzone zur Achse "b" der Ziehdüse betragt drei bis zwanzig Grad in der zur Ziehricntung entgegengesetzten Richtung.
  • Eine solche Länge der Auslaufzone und ein solcher Neigungswinkel g ihrer Erzeugenden zur Achse "b" der Ziehdüse sind erforderlich, weil bei während des Ziehvorgangs unvermeidlich entstehenden Abweichungen der Bewegungsrichtung des die Ziehkraft entwickelnden Zugorgans von der geometrischen Asche "b" der Ziehdüse der Einfluß dieser Abweichungen auf die Formänderungszone gedämpft und hierdurch eine Verkrümmung des Rohrs verhindert wird.
  • Bei der beschriebenen Ziehdüse werden die Stellen des Übergangs von einer Kegelfläche zur anderen mit einem geringen Abrundungshalbmesser gerundet, der eine Veränderung der Längen der jeweiligen Zonen praktisch nicht hervorruft.
  • Die Ziehdüse nach der vorgeschlagenen Erfindung wird einstückig ausgeführt, jedoch ist ihre Ausführung aus einzelnen starr miteinander vrbundenen Teilen möglich.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden Wärmeaustausch-Mehrkanalrohre hergestellt, bei denen als Werkstoff des Halbzeuges der Hülle 1 kaltverfestigtes Kupfer diente; als Werkstoff der Stange 2 wurde ein gepreßtes Profil aus luminiumlegierung verwendet. Das Halbzeug der Hülle 1 hatte einen Außendurchmesser von 24 tniri, eine Wanddicke von 1,4 mm, eine Lange von 1746 mm. Das Halbzeug der Stange 2 hatte folgende Kenndaten: Durchmesser des umschriebenen Kreises 179 mm, Länge 1626 mm, Anzahl von radial vom Zentrum auseinanderlaufenden Rippen 3-10, Rippendicke "t" 3-1,1 mm, Rippenhöhe 6,5 nun.
  • Bei dem Halbzeug der Hülle 1 wurde ein 120 mm langes (verjüngt) Ende 25 (Fig. 9) vorläufig auf einen Durchmesser gekümpelt, der kleiner als der Durchmesser der Ziehdüse 5 war, um das Einführen der Hülle 1 in die Ziehdüse zu erleichtern und das Erfassen durch das (nicht gezeichnete) Zugorgan sicherzustellen, welches die Hülle uei der Durchführung des Ziehens erfaßt.
  • In Fig. 9 ist das gekümpelte Ende 25 der hülle gezeigt, die durch eine vielflächige Ziehdüse gezogen wird.
  • Das Kümpeln des Endes bewerkstelligt man auch für eine Hülle, die durch eine runde Ziehdüse gezogen wird.
  • Hiernach wurde in das Halbzeug der Hülle 1 eine Stange 2 bis zum Anschlag gegen das gekümpelte Ende 25 eingesetzt.
  • Das Ziehen erfolgte durch die Ziehdüse 5 mit dem Durchmesser des Auslauflochs von 19,6 man der Winkel @ der Erzeugenden der Stauchzone der Ziefldüse mit der Achse "b" der Ziehdüse betrug 65°.
  • Vor der Ziehdüse 5 mit dem Winkel =65° wurde die Hilfsziehdüse 12 mit dem Winkel ß der Erzeugenden zur Achse "b" der Ziehdüse von 6° angeordnet;in der Hilfsziehdüse erfolgte das Zusammendrücken der Hülle bis zur Berührung mit den Rippen 5 der Stange 2r wodurch das Einziehen der Stange 2 in die Formänderungszone der Ziehdüse 5 mit dem Winkel von 65° erleichtert wurde. Nach der Ziehdüse S wurde eine Kalibrierziehdüse 11 mit der Größe des Auslauflochs von 19,5 mm angeordnet.
  • Nach dem Ziehen betrug die Länge der Rohre (ohne Rücksicht auf das gekümpelte Ende) 2000 mm, der Außendurchmesser 19,5 mm, die Wanddicke der Hülle 1,4 mm, die Rippendicke 1,1 mm, die Breite der Verstärkungen der Rippenenden an den Kontaktstellen 1,35bis1,5 mm. Alle Rippen hatten einen inijlgen Kontakt mit der iiiiLle und behielten die Stabilität bei. Alle Kanüle zwischen den Rippen und der Hülle besaßen praktisch gleiche Durchgangsquerschnitte.
  • Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rohre wurden auf ihr Wärmeaustauschvermögen auf einem Prüfstand geprüft sowie in einem Röhrenkesselwärmeaustauscher installiert, dessen Versuchsmuster den Prüfungen im Laufe einer langen Zeit ausegsetzt wurde. Sowohl am Prüfstand als auch im Wärmeaustauschapparat wiesen die Rohre hohe Wärmeaustauscheigenschaften aus, die die Eigenschaften von Rohren übersteigen, welohe nach den bekannten Verfahren hergestellt sind, das im Ziehen durch das bekannte Ziehwerkzeug besteht.

Claims (6)

  1. VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON MEHRKANALROHREN UND ZIEH-DÜSE ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von Mehrkanalrohren, das darin besteht, darin mgn in eine dünnwandige zylindrische Hülle eine Stange 3 mit über deren gesamter Länge radial angeordneten Rippen vorläufig einführt und dann da Zienen zur Befestigung der Rippenenden an der Innenwand der Hülle vornimmt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Ziehen durch eine Ziehdüse (5, 16) erfolgt, die einen Winkel (α) zwischen der Erzeugenden (6) der Stauchvon zone und der geometriechen Achse (b) der Ziehdüse (5, 16)/ über 45° besitzt, wobei man eine Länge (1) der Projektion der Zone der gemeinsamen Formänderung von Hülle (1, 13) und Rippen (3, 14) der Stange (2. 15) auf die geo metrische Achse (b) der Ziehdüse (5, 16) vorgibt, die höchstens sechs Dicken (t) der Rippe (3, 14) der Stange (2, 15) ausmacht.
  2. 2. Verfahren nach Anspraoh 1, d a d u r o h g k e n ü z e i c h n e t, daß man das Ziehen durch eine runde Ziehdüse (5) diurchführt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daX man die Hülle (1) mit der in ihr unergebrachten Stange (2) mit radialen Rippen (3) un- mittelbar vor dem Ziehen in der Ziehdüse (5), bei der der Winkel (α) zwischen der Erzeugenden (6) der Stauchzone und der geometrisohen Achse (b) der Ziehdüse (5) über 450 beträgt, einem vorläufingen Ziehen in einer Ziehdüse (12) mit einem Winkel ( ß ) zwischen ihrer Erzeugenden und der Achse (b) der Ziehdüse (5) kleiner als der Reibungswinkel zwischen dem Werkstoff der Stange (2) und dem der Hülle (1) unterwirft, bis die Innenwand der Hülle (1) die Rippen (3) der Stange (2) berührt.
  4. 4. \(erfanren nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß man das Ziehen durch eine Ziendüse (16) durchführt, die die Form eines Vielflachs hat dessen Flächenzahl der Zahl der Rippen (14) der Stange (15) entspricht.
    einem der
  5. 5. Ziehdüse zur Durchführung des Verfahrens nach / Ansprüche 1,3, 4 mit hintereinander angeordnete konischen Zonen: einer Einlaufzone, einer Stauchzone, deren Erzeugende mit der Achse der Ziehdüse einen Winkel von 2 - 200 einschließt, einer zylindrische Kalibrierzone und e inerAuslauf zone, d a d'u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daX sie eine zwischen der Stauchzone (21) und der zylindrischen Ka1 ibrierzone (23) angeordnete zusätzliche Stauchzone (22) besitzt, deren Erzeugende unter einem Winkel ( oc ) von 45 - 900 zur Achse (b) der Ziehdüse ausgeführt ist und eine Länge (1) der Projektion auf die Aonae (8) der Ziendüse von höchstens sechs Dicken der Rippen (3) der Stange (2) des zu bearbeitenden Mehrkanalrohrs aufweist
  6. 6. Ziehdüse nach Anspruch 5, d a d- u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Auslaufzone (24) in Form eines abgeschnittenen Kegels ausgebildet ist, der mit seiner kleineren Grundfläche der Stauchzone zugewandt ist, wobei die Länge der Auslaufzone (24) mindeatens fünf Längen des Abscrinitts (22) der Stauchzone zum gemeinsamen Zusammendrücken der Hülle (1) und der Rippen (2) der Stange (2) betrögt, und der Neigungswinkel ( γ ( der Erzeugenden der Auslaufzone (24) zur Achse (b) der Ziehdüse 3 - 20° beträgt.
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