DE1097939B - Vorrichtung zum Herstellen eines Rippenrohres - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Rippenrohres, bei der mit senkrecht aufeinander stehenden Achsen angeordnete kegelartige Formwalzen mit gekrümmten Mantellinien den Querschnitt eines hochkant stehend auf ein Rohr auflaufenden Rippenbandes nach außen konvergierend umformen.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art dient zur Herstellung von Schneckenförderern, bei der die kegelartigen Formwalzen paarig ausgebildet sind, und zwar verlaufen die Mantellinien bei der einen Walze konvex, während sie bei der Gegenwalze konkav ausgebildet sind. Die durch diese konvex-konkav ausgebildeten Walzen hergestellte Schnecke zeigt einen gekrümmten radialen, im übrigen jedoch nicht durch die Walzen verformten Querschnitt. Bei der Verformung des geraden Streifens Material zur Schnecke treten am äußeren Umfang Zugspannungen und am inneren Umfang Druckspannungen auf, die zu Faltenbildungen führen, was Unerwünscht ist und erfindungsgemäß vermieden werden soll.

Es ist ferner bekannt, zum Herstellen von Rippenrohren Kegelwalzen zu benutzen, um einen dünnen, bandförmigen Materialstreifen auf das Rohr zu wickeln. Aus diesem Grunde hat man bei einer bekannten Vorrichtung die Formwalzen so ausgebildet, daß eine zum inneren Umfang hin aktive zunehmende Wellung entsteht, was jedoch erfindungsgemäß vermieden werden soll. Es soll eine glatte Rippe gebildet werden, bei der jede Faltenbildung ausgeschlossen ist.

Es ist ferner bei Vorrichtungen zur Herstellung von Rippenrohren bekannt, Kegelwalzen zu benutzen, deren Mantellinien am Walzenspalt nicht parallel verlaufen, sondern im Winkel zueinander, so daß der Querschnitt des aufzuwickelnden Streifens trapezförmig verformt wird. Aber auch diese Maßnahme genügt nicht, um Faltenbildungen zu vermeiden.

Nach der Erfindung werden Faltenbildungen beim Aufwickeln des Materialstreifens mit Sicherheit dadurch vermieden, daß die Längskrümmung einer oder beider Formwalzen so bemessen ist, daß die Walzspalthöhe über die Breite nach außen nach der Formel

s =

a · d d + b

abnimmt, worin α die Dicke des Ausgangsbandes, b die Entfernung im Spalt, von dessen höchster Stelle gemessen, d der Außendurchmesser des Rohres, J die Höhe des Spaltes in der Entfernung b ist.

Zwei Äusführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und sollen nachfolgend erläutert werden. Es zeigt

Vorrichtung
zum Herstellen eines Rippenrohres

Anmelder:

Carrier Corporation_r

Syracuse, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 31. März 1955

Robert J. Garland, Dewitt, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Rückansicht der Vorrichtung, welche das Zusammensetzen des Bandes um das Rohr zeigt, wenn das Band von den Formwalzen durch die Drehung der Vorrichtung um das Rohr vorgetrieben wird,

Fig. 3 eine schematische Ansicht, welche die Wirkung der Formwalzen auf das Band erläutert,

Fig. 4 eine vergrößerte, längentreue Ansicht des Bandes mit der Fußkante des Bandes, welche an dem Rohr anliegt, in etwas übertriebener Ausführung,

Fig. 5 eine Ansicht der Führung für das geformte Band,

Fig. 6 eine senkrechte Ansicht einer der Formwalzen,

Fig. 7 eine senkrechte Ansicht der anderen Formwalze,

Fig. 8 eine schaubildliche Darstellung, welche das Band zwischen einem Paar erfindungsgemäßer Formwalzen zeigt, wobei die Breite des Bandes zur besseren Klarheit verzerrt gezeichnet ist,

Fig. 9 eine Darstellung ähnlich Fig. 8 bei Verwendung abgewandelter Formwalzen.

Fig. 1 zeigt eine im unteren Teil 22 eines Gehäuses 20 drehbar in üblichen Lagern gelagerte Hauptantriebswelle 28, deren eines Ende sich außer dem Gehäuse befindet und durch eine Keilriemenscheibe angetrieben ist. Auf dem anderen Ende der Welle 21 befindet sich ein Zahnrad 30, welches mit dem Zahnrad 31 kämmt. Dieses Zahnrad 31 ist an der Walzenantriebswelle 32 befestigt, die durch in dem Teil 20 des Gehäuses befindliche Lager gehalten wird. Eine mit einer Öffnung 34 versehene hohle verlängerte Walze 33 erstreckt sich

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in der Walzenantriebswelle und ist mit dieser durch eine Kerbverzahnung 35 gemeinsam drehbar verbunden. Hierdurch kann sich die Walze 33 in Längsrichtung relativ zur Walzenantriebswelle mittels eines später beschriebenen Mechanismus bewegen, während eine relative Drehbewegung zwischen diesen Teilen verhindert wird. An dem Ende der Walzenantriebswelle 32 gegenüber dem Ende, welches das Zahnrad 30 trägt, befindet sich ein Kegelzahnrad 36.

Um die Walze 33 gegenüber der mit ihr verbundenen Antriebswelle 32 in Längsrichtung zu bewegen, ist an dem einen Ende derselben ein im Durchmesser kleinerer Teil vorgesehen, der sich auf einer mit Außengewinde versehenen Nabe 37 drehen kann. Zwischen der Nabe 37 und der durch den im Durchmesser kleineren Teil gebildeten Schulter ist ein Drucklager 38 angebracht. Mit der Nabe arbeitet ein mit Innengewinde versehener Ringteil 39 zusammen, der um die Außenfläche zu einer Getriebeschnecke 40 geformt ist. An der Innenseite der Gehäuseabdeckplatte 42 ist ein Keilfutter 41 angebracht, das in der Längsöffnung des Nabenteiles verläuft, um einer Drehbewegung der Nabe entgegenzuwirken. Die Abdeckplatte 42 ist durch übliche Befestigungsmittel mit dem Gehäuse verbunden. Die Platte 42 besteht aus zwei festen, zueinander gehörenden Teilen, einem äußeren ringförmigen Teil 50 und einem sich nach innen erstreckenden Ringteil 51. Ein Klammerring 52 ist an dem inneren Ende des Ringteiles 51 angebracht, um ein Lager für das Schneckengetriebe 40 und den Ringteil 39 zu bilden. Die Teile 42 und 52 dienen dazu, das Ringglied 39 gegen Axialbewegung zu sichern. Mit dem Schneckenrad 40 arbeitet eine Schnecke 43 zusammen, welche durch das Handrad 45 betätigt werden kann.

Um irgendeine zufällige Bewegung der hohlen Walze 33 auf Grund der Toleranzen zwischen den Gewindeteilen 37 und 39 zu verhindern, ist die Nabe 37 mit einer Versenkung ausgestattet. Diese Versenkung nimmt einen ringförmigen Teil 46 auf, welcher zur Halterung einer Feder mit einer Fassung 47 versehen ist. Der im allgemeinen im Querschnitt Z-förniigeTeil 46 hat einen äußeren Flansch 48, der mit einer Platte 49 verbunden ist, die innerhalb der Abdeckplatte 42 angebracht ist. Ein Drucklager 53 ist auf einem Teil der Walze 33 angebracht, der einen Gewindeteil aufweist. Eine Haltemutter 55 hält die Teile in der gezeigten Lage zusammen. Das Drucklager dient dazu, die Feder 54 unter Druck einzuschließen, so daß sie ständig den Nabenteil und die Walze 33 nach rechts drückt. Dieser Wirkung wird von dem Gewinde des Teiles 39 ein derartiger Widerstand entgegengesetzt, daß die normalen Gewindetoleranzen aufgehoben werden. ■ ■ ■

Es ist ersichtlich, daß eine Bewegung des Handrades 45 durch das Zusammenarbeiten der Nabe und der mit Gewinde versehenen Ringteile eine Bewegung des Teiles 33 hervorruft. Der Teil 33 hat an seinem Ende nahe der beschriebenen Vorrichtung eine Rohrführung 56., welche das Führungsende eines Rohres in der Längsöffnung oder in dem Rohr 34 führt.

Die Walze 33 ist an ihrem vorderen oder im Hinblick auf die Fig. 1 an ihrem linken Ende mit einer Aufnahmebohrung 57 versehen, die aus einer mit Gewindebohrung 58 und einer koaxial dazu angeordneten Zentrierbohrung 59 besteht, die einen größeren Durchmesser hat und somit eine Schulter 60 bildet. Die Aufnahmebohrung 57 dient zur Aufnahme einer Formwalze 61 (s. Fig. 7) mit einer abgesetzten Bohrung 62, einem; Kopfteil 64, welcher eine mit dem Werkstück im Eingriff stehende Fläche 63 von später genauer zu beschreibenden Ausmaßen umschließt, einem Mittelteil 65, welcher im Durchmesser kleiner als der Kopfteil ist, und einem mit einem Gewinde versehenen Schaftteil 66. Die Formwalze 61 ist durch Einschrauben des Schaftteiles in die Aufnahmebohrung 57 (Fig. 1) mit dem Teil 37 verbunden, so daß dieAchse der Formwalze im wesentlichen waagerecht verläuft. Das Ende des Gehäuses 20 ist durch eine Abdeckplatte 67 verschlossen.

ίο Der ausladende Teil 24 des Gehäuses 20 hat eine Bohrung 68, in der eine Getriebewelle 69 gelagert ist; diese hat eine abgesetzte Innenbohrung 70. Am einen Ende der Welle 69 ist ein Kegelrad 71 fest verbunden angebracht, das mit dem Kegelrad 36 im Eingriff steht, so daß eine Bewegung der Walzenantriebswelle 32 auf die Welle 69 übertragen' wird. Eine Abstandshülse 72 hält die Zahnradwellenlager in der gezeigten Weise. Der obere, weitere Teil der Bohrung 70 nimmt einen Schaftteil 73 der Formwalze 74 auf und ist an seiner Innenfläche mit einer Nut versehen, um eine Feder 75, die auf. dem Schaft 73 angeordnet ist, aufzunehmen, wodurch die Drehbewegung von der Welle 79 auf die Formwalze 74 übertragen wird (Fig. 6). Ein ringförmiger Flansch 76 an dem Unterteil des Kopfteiles 77 der Formwalze greift an den inneren Laufring der Lager 78, die von der Abdeckplatte 79 getragen werden; dadurch wird eine Abwärtsbewegung der Formwalze 74 in die Bohrung 70 verhindert. Zwischen dem unteren Lager 78 und dem Kegelrad 71 ist ein Abstandskragen 80 angebracht. Eine Platte 81 mit einer öffnung 82 ist an der Unterseite des Teiles 24 befestigt. Die Öffnung 82 nimmt einen Lagerstützkragen 83 mit einer Schmier dichtung 84 auf. Der Schaftteil 73 der Formwalze ist mit einer mit einem Innengewinde versehenen Bohrung 85 ausgestattet, die sich von dem dem Kopfteil 74 gegenüberliegenden Ende erstreckt und mit einer Stange 86 zusammenarbeiten kann, die ein mit einem Gewinde versehenes Ende hat und sich über die Abdichtung 84 und durch die Bohrung 70 in der Kegelradwelle 69 erstreckt. Der Kopfteil 77 der Formwalze 74 hat eine konische, mit dem Werkstück im Eingriff stehende Fläche 87, die mit der mit dem Werkstück im Eingriff stehenden Fläche 63 der Formwalze 61 zusammenarbeiten kann,

4-5 so daß eine genaue Verformung des flachen Metallbandes erfolgt, bevor es um das Rohr in einer noch später zu beschreibenden Weise gelegt wird. An dem einen Ende der Welle 69 ist ein Kettenzahnrad 88 angebracht, das auf dieser durch eine Kontermutter 89» festgehalten wird. Eine Welle 90, die an ihrem unteren Ende ein Kettenzahnrad 91 hält, ist in dem Teil 24 des Gehäuses 20 drehbar angebracht. Die zwei Kettenzahnräder 88 und 91 sind untereinander mit einer Kette 92 verbunden, so daß eine Drehbewegung der Welle 69 auf die Welle 90 übertragen wird. Eine Lagerbuchse 93 ist in der Abdeckplatte 81, wie es in - Fig. 1 gezeigt wird, angebracht.

Während des Arbeitsvorganges der Maschine wird ein Metallband von einer Vorratsrolle über einen Führungsteil in den Walzenspalt geführt, der durch die mit dem Werkstück im Eingriff stehenden Flächen der Formwalzen 61 und 74 gebildet wird; hier wird das Metallband so verformt, daß es in einer allgemein schraubenartigen Form aus dem Walzenspalt austritt.

Dann wird das Band über einen geformten Bandführungsteil 112 (s.Fig. 2) mit der Außenfläche des Rohres in Eingriff gebracht. Von hier läuft das Band zwischen die axialen Spalte mehrerer sich drehenden Scheiben 118 hindurch, die einen axialen Abstand voneinander haben. Es ist eine Funktion dieser Scheibenvorrich-

tung, die an dem Rohr anliegende Kante des Bandes fest mit der Oberfläche des Rohres anzupressen, so daß durch das schraubenlinienförmig gewundene Band die Bewegung der Walzen auf eine Bewegung des Rohres oder der Rippe übertragen wird. Eine weitere Funktion dieser Vorrichtung ist es, den endgültigen Gang der schraubenförmig gewundenen Rippe um die Rohroberfläche zu bestimmen.

Die geformte Bandführung 112 ist im wesentlichen U-förmig und so angebracht, daß sich die Arme 115 und 116 um das Rohr spreizen, wenn dieses aus der axialen Öffnung in der Walze 61 austritt (s. Fig. 2). Die geformte Bandführung 112 hat eine Form, die allgemein mit einer flachen, schraubenförmigen Fläche bezeichnet werden kann. Sie ist mit ihrem Führungsarm 115 nahe dem Ausgangsteil des Walzenspaltes so angebracht, daß sie das geformte Band beim Austritt aus dem Walzenspalt aufnimmt. Der frei hängende Arm 116 befindet sich nahe der Oberfläche der Walze 74 gegenüber dem mit dem Werkstück im Eingriff stehenden Teil der Fläche der Walze, um einen Eingriff zwischen dem geformten Band und der Walze zu verhindern.

Bei Bestimmung des Umfanges der mit dem Werkstück oder mit dem Band eingreifenden Flächen 63 und 87 der Formwalzen 61 bzw. 74 müssen in Übereinstimmung mit der Erfindung gewisse Faktoren beachtet werden. Es wurde festgestellt, daß beim Durchlaufen des Bandes zwischen den Formwalzen eine glatte, nicht gefaltete schraubenförmige Wendel gebildet wird, wenn die relative Verlängerung des Bandes über seine ganzeBreite durch eine Druckberührung längs der gesamten Breite des Bandes durch die Oberflächen der Walzen bewirkt wird.

Um eine Grundlage für die notwendige Abschätzung zu schaffen, soll für den Moment ein Teil oder eine gewisse Länge eines Bandes betrachtet werden, welche einem Gang der schraubenlinienförmig gewundenen Rippe nach ihrer Anbringung um das Rohr entspricht. Vor seiner Durchführung zwischen den Formwalzen hat der betrachtete Teil innerhalb seiner Breite ein konstantes Maß. Der Querschnitt des Bandes ist rechteckig. Die Länge des betrachteten Teiles ist gleich dem Umfang der Rohraußenfläche. Damit der obere Teil oder der vom Fuß des Bandes entfernte Teil einen Kreis bilden kann, muß der gesamte Teil gestreckt werden, um eine relative Verlängerung des Bandes über seine Breite hervorzurufen. Dieses wird durch .die Wirkung der Walzen ohne ein wesentliches Ansteigen der Breite des Bandes erreicht. In dieser Betrachtung wird der Begriff Breite des Bandes benutzt und bezieht sich auf die Größe, welche allgemein als die Höhe der Rippe bezeichnet wird, nachdem das Band spiralförmig zur Rippenbildung um das Rohr gewunden worden ist.

Die am Rohr anliegende Fläche eines Ganges ergibt sich aus dem Produkt des Rohrumfanges und der Dicke der Rippe. Somit läßt sich auch die Dicke der Rippe an jeder Stelle zwischen dem Innen- und Außendurchmesser errechnen. Entsprechend der nach außen abnehmenden Dicke der Rippe muß auch die Höhe der Walzenspalte abnehmen, und zwar nach Formel

a · d

s =

wobei α die Dicke des Ausgangsbandes, b die Entfernung im Spalt, von dessen höchster Stelle gemessen, d der Durchmesser des Rohres, s die Höhe des Spaltes in der Entfernung b ist.

Somit wird eine Rippe erhalten, deren Querschnittsausbildung in Übereinstimmung mit der obengenannten Formel steht.

Benutzt man die obenerwähnte Formel, so ist die Oberflächenform jener Walzen von vornherein bestimmt. Der Bequemlichkeit wegen wird es vorgezogen, eine Walze der üblichen Kegelform, wie in Fig. 9 gezeigt, zu benutzen. Die Krümmung wird dann auf die andere Walze übertragen. Es wird festgestellt, daß das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen den beiden Walzen etwa 3 : 1 ist. Da die Geschwindigkeit an jedem Punkt χy an der Oberfläche der Walze 74 und die Geschwindigkeit der Walze 61 bekannt ist, kann der Abstand von der Mittelachse der Walze 74 zu den Punkten x' und y' berechnet werden, so daß die Oberflächengeschwindigkeiten gleich sind. Dadurch wird tatsächlich die Ouerschnittsfläche konstant gehalten, obwohl die Form etwas verschieden ist. Die gekrümmte Fläche der Walze 61 kann durch mehrere untereinander verbundene ebene Oberflächen gebildet werden, welche einen verschiedenen Neigungswinkel haben, oder man kann auf die gewünschte obenerwähnte Kurvenform zurückgehen.

Claims (1)

1. Patentanspruch·.

   Vorrichtung zum Herstellen eines Rippenrohres, bei der mit senkrecht aufeinander stehenden Achsen angeordnete kegelartige Form walzen mit gekrümmten Mantellinien den Querschnitt eines hochkant stehend auf ein Rohr auflaufenden Rippenbandes nach außen konvergierend umformen, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskrümmung einer oder beider Formwalzen (61, 74) so bemessen ist, daß die Walzspalthöhe über die Breite nach außen nach der Formel

   a · d

   . abnimmt, worin α die Dicke des Ausgangsbandes, b die Entferung im Spalt, von dessen höchster Stelle gemessen, d der Außendurchmesser des Rohres, j die Höhe des Spaltes in der Entfernung b ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 562 621;
   britische Patentschrift Nr. 701130;
   USA.-Patentschriften Nr. 760 448, 1 850 886,
   2 482 241, 2 604138.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 109 507/216 1.61