DE1193005B - Roller stone for tube rollers - Google Patents

Roller stone for tube rollers

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DE1193005B
DE1193005B DEB58533A DEB0058533A DE1193005B DE 1193005 B DE1193005 B DE 1193005B DE B58533 A DEB58533 A DE B58533A DE B0058533 A DEB0058533 A DE B0058533A DE 1193005 B DE1193005 B DE 1193005B
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DE
Germany
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diameter
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rolling
conical
roll
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Pending
Application number
DEB58533A
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German (de)
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Wilhelm Loewer
Alfred Reinhardt
Heinz Wilkens
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BMA Braunschweigische Maschinenbauanstalt AG
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BMA Braunschweigische Maschinenbauanstalt AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/08Tube expanders
    • B21D39/10Tube expanders with rollers for expanding only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Description

Walzenstein für Rohrwalzen Die Erfindung betrifft einen Walzenstein für Rohrwalzen zum Einwalzen von insbesondere senkrecht zum Kesselboden anzuordnenden Rohren mit einem konischen und einem tonnenförmigen Teil sowie mit einer in die Stirnfläche übergehenden Abrundung.Rolling stone for tube rolls The invention relates to a rolling stone for pipe rollers for rolling in particular to be arranged perpendicular to the boiler bottom Tubes with a conical and a barrel-shaped part and with one in the End face rounded off.

Es ist bekannt, daß die Befestigung von Rohren in Kesselböden, beispielsweise in Böden von Wärmeaustauschern, durch Aufweiten der Rohrenden erfolgt. Die Befestigung der Rohre erfolgt im allgemeinen mittels Rohrwalzen, die im wesentlichen aus einem konischen Dorn und konischen Walzensteinen, oder auch Rollen genannt, bestehen, wobei Dorn- und Walzensteine in einer Hülse angeordnet sind. Die Konizität der Walzensteine ist gleich der Konizität des Dornes. Der Dorn und die Walzensteine sind dabei in der Hülse so angeordnet, daß der sich verjüngende Teil der Walzensteine auf dem sich verstärkenden Teil des Dornes zur Anlage kommt. Dabei sind die Steine so ausgebildet, daß in jeder Stellung des Dornes die sämtliche Steine umhüllende Fläche eine Zylindermantelfläche darstellt, die bei Benutzung der Rohrwalze von der Innenfläche der zu befestigenden Rohre gebildet wird. Bei Benutzung der Rohrwalze werden durch den Vorschub nur des Dornes die Walzensteine radial gegen die Innenfläche des einzuwalzenden Rohres gepreßt und durch Umdrehung des Dornes und der dadurch erzeugten Rollbewegung der Steine das Rohr auf dem gesamten Umfang an der Kesselwandung festgewalzt. Der Vorschub des konischen Dornes kann von Hand oder mittels anderer Einrichtungen, beispielsweise über eine Hydraulik od. dgl., erfolgen.It is known that the fastening of pipes in boiler bottoms, for example in the bases of heat exchangers by expanding the pipe ends. The attachment the tubes is generally carried out by means of tube rollers, which essentially consist of one conical mandrel and conical roller stones, or also called rollers, consist of wherein the mandrel and roller stones are arranged in a sleeve. The conicity of the rolling stones is equal to the conicity of the mandrel. The mandrel and the rolling stones are in the sleeve arranged so that the tapered part of the rolling stones on the reinforcing part of the mandrel comes to rest. The stones are designed in such a way that that in every position of the mandrel the surface surrounding all the stones is a cylindrical surface represents that when using the pipe roller from the inner surface of the to be fastened Pipes is formed. When using the tube roller, only the Mandrel pressed the rolling stones radially against the inner surface of the pipe to be rolled and by rotating the mandrel and the rolling motion of the stones produced thereby the tube is rolled onto the boiler wall over its entire circumference. The feed of the conical mandrel can by hand or by other means, for example via a hydraulic system or the like.

Es ist bereits ein Walzenstein, der über seine ganze Länge ballig oder tonnenförmig ausgebildet ist, bekannt. Jedoch muß dieser Stein in zur Dornachse windschiefer oder geneigter Lage angeordnet werden. Diese Ausbildung und Anordnung führt zu einem schulterartigen Übergang zwischen dem Bereich außerhalb der Walzenlänge und dem eingewalzten Rohrabschnitt.It is already a rolling stone that is convex over its entire length or barrel-shaped is known. However, this stone must be in the axis of the mandrel be arranged in a sloping or inclined position. This training and arrangement leads to a shoulder-like transition between the area outside the roller length and the rolled-in pipe section.

Es ist auch bekannt, im wesentlichen zylindrische Walzensteine zu verwenden, deren Umhüllende dann aber nicht mehr eine Zylinderfläche bildet. Hier müssen dann die Walzensteine, deren Länge merklich kleiner als die Walzlänge ist, während des Einwalzens in Rohrlängsrichtung über die Walzlänge bewegt werden. Das gleiche ist auch bei kegelförmigen Walzsteinen bekannt.It is also known to produce substantially cylindrical rolling stones use whose envelope then no longer forms a cylinder surface. here then the rolling stones, the length of which is noticeably smaller than the rolling length, are moved during rolling in the longitudinal direction of the pipe over the length of the roll. That the same is also known for conical rolled stones.

Bei diesen bekannten Steinen ist eine in die Stirnfläche übergehende Abrundung vorgesehen.In the case of these known stones, one merges into the end face Rounding provided.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß die bekannten Walzensteine, die über die gesamte Einwalzlänge oder deren überwiegender Teil konusförmig ausgebildet sind, zum Überwalzen der Rohre neigen. Dies macht sich einmal in einer deutlich feststellbaren Materialkaltverfestigung an dem Übergangsbereich zwischen Walzlänge und normalem Rohrbereich bemerkbar. Die dabei auftretenden Unterschiede im Kaltverfestigungsgrad können dabei bekanntlich die Ursache für das Entstehen von Lokalelementen und damit eines elektrochemischen Angriffs sein, dem der stärker verfestigte Werkstoff einen geringeren Widerstand entgegensetzt als der weniger stark verfestigte. Außerdem tritt an dieser Stelle eine gewisse Versprödung des Materials ein, die zur Rißbildung bei Biegebeanspruchungen führen kann. Da die erhöhte Festigkeit in dem Bereich des Eintrittes des Rohres in die Bodenplatte vorliegt, also einem Bereich maximaler Beanspruchung, ist die Gefahr der Rißbildung besonders groß. Außerdem kann der relativ abrupte Übergang zwischen Walzlängenbereich und normalem Rohr zu einer die Korrosion fördernden Wirbelbildung führen.It has been shown in practice that the known roller stones, which over the entire roll-in length or the predominant part thereof is conical tend to roll over the pipes. This is made clear once in one detectable material cold hardening at the transition area between the rolling length and normal pipe area noticeable. The differences that arise in the degree of work hardening can be known to be the cause of the formation of local elements and thus an electrochemical attack, which the stronger solidified material one opposes less resistance than the less strongly consolidated. aside from that a certain embrittlement of the material occurs at this point, which leads to the formation of cracks can lead to bending loads. Since the increased strength in the area of the Entry of the pipe into the base plate is present, so an area of maximum Stress, the risk of cracking is particularly great. In addition, the relative abrupt transition between the rolled length range and normal pipe to a corrosion lead to promoting vortex formation.

Da ein einziger Rohrschaden zum völligen Ausfall des gesamten Kessels oder Wärmetauschers führt und die Reparatur zeitraubend und aufwendig ist, wird deutlich, welche Bedeutung die dargelegten Erscheinungen in der Praxis erlangen können.Since a single pipe damage leads to a complete failure of the entire boiler or heat exchanger and the repair is time-consuming and expensive it is clear what significance the phenomena presented here acquire in practice can.

Aufgabe der Erfindung ist, eine solche Ausbildung des Walzensteines zu schaffen, daß die oben angedeuteten Schwierigkeiten vermieden werden.The object of the invention is such a design of the roller stone to create that the difficulties indicated above are avoided.

Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß sich der konische Teil im wesentlichen nur über den außerhalb der Einwalzlänge befindlichen Bereich erstreckt, an den sich der tonnenförmige, der Einwalzlänge entsprechende Teil verjüngend anschließt, wobei sich der Bereich größten Durchmessers beim Übergang vom konischen zum tonnenförmigen Teil etwa über ein Fünftel der gesamten Einwalzlänge erstreckt. Versuche, die mit dem neuen Walzenstein durchgeführt wurden, haben ergeben, daß eine erhöhte Verfestigung des Materials am Ende der Walzlänge nicht auftritt. Das Rohr behält auf Grund der schonenden Verformung mit Hilfe des balligen Abschnittes des Walzensteines seine ursprünglichen Materialeigenschaften bei, vor allem auch an der besonders beanspruchten Eintrittsstelle der Rohre, in dem Kesselzwischenboden. Damit einher geht ein nahezu unmerklicher, sanfter Übergang zwischen dem gewalzten und dem nicht aufgeweiteten Rohrbereich. Damit wird auch eine glatte Rohrdurchströmung gewährleistet. Die Gefahr der Korrosion und der Rißbildung wird also auf Grund der neuen Walzensteinausbildung wesentlich herabgesetzt.For this purpose it is provided according to the invention that the conical Part essentially just about those outside of the roll-in length Area extends to which the barrel-shaped, the roll-in length corresponding Part is tapered, with the area of greatest diameter at the transition from the conical to the barrel-shaped part, about a fifth of the total roll-in length extends. Tests carried out with the new roller block have shown that an increased solidification of the material does not occur at the end of the rolling length. The tube retains due to the gentle deformation with the help of the convex section of the rolling stone retains its original material properties, above all at the particularly stressed entry point of the pipes, in the boiler floor. This is accompanied by an almost imperceptible, smooth transition between the rolled and the unexpanded pipe area. This also ensures a smooth flow through the pipe guaranteed. The risk of corrosion and cracking is therefore due to the new rolling stone training significantly reduced.

Um optimale Verhältnisse zu erhalten, soll die tonnenförmige Verjüngung des Walzensteines einer vorbestimmten Kurvenbahn entsprechen, die sich aus den Abmessungen und den Herstellungstoleranzen der Rohre ergibt. Zweckmäßigerweise schließen sich beiderseits des Bereiches größten Durchmessers etwa gleich breite Bereiche an, auf denen der Durchmesser nur um etwa 1% des größten Durchmessers abnimmt, wobei der Durchmesser bei Beginn der Abrundung etwa 101)/o geringer als der größte Durchmesser ist.In order to get optimal proportions, the barrel-shaped taper should of the rolling stone correspond to a predetermined curved path, which is derived from the dimensions and the manufacturing tolerances of the tubes. Appropriately close on both sides of the area of the largest diameter, areas of approximately the same width where the diameter only decreases by about 1% of the largest diameter, the Diameter at the beginning of the rounding about 101) / o smaller than the largest diameter is.

Die beispielsweise Ausbildung eines Walzensteines und sein Einbau in eine Rohrwalze sind in den Figuren dargestellt. Es zeigt F i g. 1 die vergrößerte Darstellung eines Walzensteines und die Ausbildung der tonnenförmigen Verjüngung im Bereich der Einwalzlänge; F i g. 2 gibt die Anordnung eines Steines in der Rohrwalze wieder.For example, the formation of a roller stone and its installation in a pipe roll are shown in the figures. It shows F i g. 1 the enlarged Representation of a roller stone and the formation of the barrel-shaped taper in the area of the roll-in length; F i g. 2 gives the arrangement of a stone in the tube roller again.

Der in F i g. 1 in der Ansicht wiedergegebene Walzenstein weist einen konischen schaftförmigen Abschnitt 1 auf, der sich bis zur strichpunktierten Linie 2 hin erstreckt. Von der strichpunktierten Linie 2 bis zur Stirnfläche 3 des Steines ist der Walzenstein tonnenförmig ausgebildet. Der Bereich seines größten Durchmessers erstreckt sich von der strichpunktierten Linie 2 bis zur strichpunktierten Linie 4, wobei die Entfernung zwischen den Linien 2 und 4 etwa ein Fünftel der gesamten Einwalzlänge beträgt. Zwischen der Stirnfläche 3 und der tonnenförmigen Ausbildung des Steines ist eine Abrundung 5 vorgesehen, die das Einführen der Rohrwalze in die einzuwalzenden Rohre erleichtert. Die tonnenförmige Ausbildung des Steines wird in dem folgenden Musterbeispiel im einzelnen wiedergegeben.The in F i g. 1 shown in the view of the roller stone has a conical shaft-shaped section 1, which extends up to the dash-dotted line 2 out. From the dash-dotted line 2 to the face 3 of the stone, the roller stone is barrel-shaped. The area of its largest diameter extends from the dash-dotted line 2 to the dash-dotted line 4, the distance between the lines 2 and 4 being approximately one fifth of the total rolling-in length. A rounding 5 is provided between the end face 3 and the barrel-shaped formation of the stone, which makes it easier to insert the pipe roller into the pipes to be rolled. The barrel-shaped design of the stone is shown in detail in the following sample example.

Um ein Rohr von 36 mm Durchmesser in einem 25 mm starken Kesselboden einzuwalzen, ist eine EinwaWänge von etwa 25,6 mm notwendig. Diese entspricht der Entfernung zwischen der strichpunktierten Linie 2 und der Stirnfläche 3 des Ausführungsbeispieles gemäß F i g. 1. Der konische Schaft hat in Höhe der strichpunktierten Linie 2, also bei Übergang in die Einwalzlänge, seinen maximalen Durchmesser, der in dem vorliegenden Beispiel 11,6 mm beträgt. Von dieser Stelle, also der strichpunktierten Linie 2 aus; bleibt der Stein in Richtung zur Stirnfläche 3 hin bis zur strichpunktierten Linie 4 in seinem Durchmesser von 11,6 mm erhalten. Von hier ab verjüngt sich der Stein auf seiner Einwalzlänge bis zum Beginn der Abrundung 5 auf 10,6 mm, die in Höhe der strichpunktierten Linie 6 erreicht werden. Bei Unterteilung des Bereiches zwischen den strichpunktierten Linien 2 und 6 in vier gleiche Teile ergeben sich die strichpunktierten Linien 7 und 8 zusätzlich zu der strichpunktierten Linie 4. Der Querschnitt des Steines in Höhe der Linie 7 beträgt 11,2 mm und in Höhe der Linie 8 11,5 mm. Die Stirnfläche zwischen den Krümmungen 5 weist einen Durchmesser von 7,8 mm auf. In Höhe der Linie 9 ist der schaftförmige Teil l des Steines bereits auf einen Durchmesser von 11,5 mm verjüngt. Die Entfernung zwischen der Linie 2 und der Linie 9 ist hierbei etwa gleich dem Abstand zwischen den Linien 2 und 4, sie entspricht also ungefähr einem Fünftel der gesamten Einwalzlänge. Die Kurvenform im vorbeschriebenen Beispiel wurde unter Zugrundelegung der Durchschnittstoleranzen in der Größe von höchstens ± 0,05 mm der einzuwalzenden Rohre im Bereich der Einwalzlänge ermittelt.Around a tube of 36 mm diameter in a 25 mm thick boiler bottom Rolling in, a weight of about 25.6 mm is necessary. This corresponds to the Distance between the dash-dotted line 2 and the end face 3 of the exemplary embodiment according to FIG. 1. The conical shaft has at the level of the dash-dotted line 2, ie at the transition to the rolling-in length, its maximum diameter, that in the present one Example is 11.6 mm. From this point, i.e. the dash-dotted line 2 the end; the stone remains in the direction of the face 3 up to the dash-dotted line Line 4 was preserved in its diameter of 11.6 mm. From here on, it tapers off Stone on its roll-in length up to the beginning of the rounding 5 to 10.6 mm, which in Height of the dash-dotted line 6 can be reached. When subdividing the area between the dash-dotted lines 2 and 6 in four equal parts result the dash-dotted lines 7 and 8 in addition to the dash-dotted line 4. The cross-section of the stone at the level of line 7 is 11.2 mm and at the level of Line 8 11.5 mm. The end face between the curvatures 5 has a diameter of 7.8 mm. The shaft-shaped part 1 of the stone is already at the level of line 9 tapered to a diameter of 11.5 mm. The distance between line 2 and line 9 is roughly equal to the distance between lines 2 and 4, it therefore corresponds to about a fifth of the total roll-in length. The curve shape in the example described above was based on the average tolerances in the size of no more than ± 0.05 mm of the tubes to be rolled in the area of the roll-in length determined.

In der F i g. 2, die den Einbau der Walzensteine in die Rohrwalze veranschaulicht, ist mit 11 der konische Dorn bezeichnet, an dem die Walzensteine 12 anliegen. Die Walzensteine 12 sind in einer Hülse 13 geführt. Mit 14 ist ein Gehäuse bezeichnet, welches die Hülse 13 und den konischen Dorn 11 sowie die Walzensteine 12 aufnimmt. Innerhalb der Hülse 14 ist der konische Dorn in einer Vorschubeinrichtung 15 befestigt. Diese ragt mit einem Schaftteil 16 aus dem Gehäuse 14 heraus und endet in einem Vierkant 17, der zum Verdrehen und Vorschieben des Dornes 11 vorgesehen ist. Zu diesem Zweck ist der Schaftteil 16 mit einem Gewinde 18 ausgerüstet, welches in ein entsprechendes Gegengewinde 19 des Bodens 20 des Gehäuses 14 eingreift. Der Dorn 11 mit der Hülse 13, in der die Walzensteine 12 beweglich angeordnet sind, wird in die Rohrbohrung 21 eingeführt, nachdem das aufzuweitende Rohr 22 in die Bohrung der Kesselwandung 23 eingeschoben wurde. Nunmehr wird durch Drehen des Schaftes 16 über den Vierkant 17 die Vorschubeinrichtung 15 in Tätigkeit gesetzt und der Dorn 11 nach vorn, also tiefer in die Rohrbohrung 21 bewegt. Mit zunehmenden Vorschub des Dornes 11 legen sich die Walzensteine 12 stärker gegen die Wandung des Rohres 22, so daß das Rohr eine Aufweitung erfährt und innerhalb der Bohrung gegen die Kesselwandung 23 gepreßt wird, so daß eine feste und flüssigkeitsabdichtende Einwalzung des Rohres erfolgt.In FIG. 2, which illustrates the installation of the roller stones in the pipe roller, 11 is the conical mandrel on which the roller stones 12 rest. The roller stones 12 are guided in a sleeve 13. A housing 14 is designated, which accommodates the sleeve 13 and the conical mandrel 11 and the roller stones 12 . Inside the sleeve 14, the conical mandrel is fastened in a feed device 15. This protrudes with a shaft part 16 from the housing 14 and ends in a square 17, which is provided for rotating and advancing the mandrel 11. For this purpose, the shaft part 16 is equipped with a thread 18 which engages in a corresponding mating thread 19 of the bottom 20 of the housing 14. The mandrel 11 with the sleeve 13, in which the roller stones 12 are movably arranged, is inserted into the pipe bore 21 after the pipe 22 to be expanded has been pushed into the bore of the boiler wall 23. Now, by turning the shaft 16 over the square 17, the feed device 15 is activated and the mandrel 11 is moved forward, that is, deeper into the pipe bore 21. With increasing advance of the mandrel 11, the roller stones 12 lie more strongly against the wall of the tube 22, so that the tube expands and is pressed against the boiler wall 23 within the bore, so that a solid and liquid-tight roll-in of the tube takes place.

Claims (1)

Patentansprüche: 1. Walzenstein für Rohrwalzen zum Einwalzen von insbesondere senkrecht zum Kesselboden anzuordnenden Rohren mit einem konischen und einem tonnenförmigen Teil sowie mit einer in die Stirnfläche übergehenden Abrundung, d adurch gekennzeichnet, daß sich der konische Teil im wesentlichen nur über den außerhalb der Einwalzlänge befindlichen Bereich erstreckt, an den sich der tonnenförmige, der Einwalzlänge entsprechende Teil verjüngend anschließt, wobei sich der Bereich größten Durchmessers beim Übergang vom konischen zum tonnenförmigen Teil etwa über ein Fünftel der gesamten Einwalzlänge erstreckt. 2. Walzenstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich beiderseits des Bereiches größten Durchmessers etwa gleich breite Bereiche anschließen, auf denen der Durchmesser um etwa 1% des größten Durchmessers abnimmt, wobei der Durchmesser bei Beginn der Abrun-Jung etwa 10% geringer als der maximale Durchmesser ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 407 530; USA: Patentschrift Nr. 2 737 996.Claims: 1. Roller block for pipe rollers for rolling in particular Pipes with one conical and one barrel-shaped to be arranged perpendicular to the boiler bottom Part as well as with a rounding merging into the end face, marked by, that the conical part is essentially only on the outside of the roll-in length located area extends to which the barrel-shaped, the roll-in length the corresponding part is tapered, with the area of greatest diameter at the transition from the conical to the barrel-shaped part, about a fifth of the total Roll-in length extends. 2. rolling stone according to claim 1, characterized characterized in that both sides of the largest diameter area are approximately the same connect wide areas on which the diameter is about 1% of the largest diameter decreases, with the diameter at the beginning of the Abrun-Jung about 10% smaller than the maximum diameter is. Publications considered: German patent specification No. 407 530; USA: Patent No. 2,737,996.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE407530C (en) * 1924-12-22 Werner Quast Self-tensioning device for rolling in pipes
US2737996A (en) * 1951-07-06 1956-03-13 Babcock & Wilcox Co Tube expander involving automatic roller setting and release mechanism

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