DE1279603B

DE1279603B - Tools for forming longitudinal ribs on the outer surface of pipes into helically-shaped ribs

Info

Publication number: DE1279603B
Application number: DEC29333A
Authority: DE
Inventors: Robert Cazeneuve; Jean Herenguel; Michel Scheideker
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1962-03-21
Filing date: 1963-03-08
Publication date: 1968-10-10

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4mV®& PATENTAMT Int. CL:FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN 4mV® & PATENT OFFICE Int. CL:

B21cB21c

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Deutsche KX: 7b-37/26German KX: 7b-37/26

Nummer: 1279603Number: 1279603

Aktenzeichen; P 12 79 603.1-14 (C 29333)File number; P 12 79 603.1-14 (C 29333)

Anmeldetag: 8. März 1963 Filing date: March 8, 1963

Ausiegetag: 10. Oktober 1968Date of issue: October 10, 1968

Die Erfindung bezieht sich auf Werkzeuge zum Umformen von Längsrippen auf der Außenfläche von Rohren in schraubenlinienförmig verlaufende Rippen mit zwischen die Rippen des entlang seiner Längsachse bewegten Rohres eingreifenden ebenen Arbeitsflächen, die mit einer der Zahl der Rippen entsprechenden Anzahl in einem feststehenden Werkzeugträger angeordnet sind.The invention relates to tools for forming longitudinal ribs on the outer surface of tubes in helical ribs with between the ribs of the along its Longitudinal axis of the moving pipe engaging flat work surfaces with one of the number of ribs corresponding number are arranged in a stationary tool carrier.

Bei einer bekannten Vorrichtung sind die Werkzeuge in Form von Nuten fest in den Werkzeugträger eingearbeitet. Dementsprechend erweist es sich dann, wenn den Rippen unterschiedliche Steigungen gegeben werden sollen, als erforderlich, den gesamten Werkzeugträger auszutauschen. Nachteile ergeben sich bei der bekannten Vorrichtung auch dann, wenn die Rippenhöhe relativ groß wird, da die dann erforderliche Einarbeitung sehr tiefer Nuten in einen Hohlzylinder mit einem hohen Arbeitsaufwand und entsprechenden Fertigungskosten verbunden ist, die gesamte Vorrichtung also relativ teuer wird. Der ao schwerwiegendste Mangel der bekannten Vorrichtung liegt jedoch darin, daß, bedingt durch die Nutenform der für die Verformung benutzten Werkzeuge, die Verformungskräfte bestenfalls gleichmäßig über die gesamte Rippenhöhe verteilt sind, was eine Verformung dünner und dünnster Rippen praktisch ausschließt, da ein solcher Angriff der Verformungskräfte in diesem Falle unweigerlich eine Beschädigung und Verbiegung der Rippen quer zu ihrer Höhenausdehnung hervorrufen und im Extremfall sogar die Gefahr hervorrufen würde, daß die Rippen während der Verformung flach auf die Rohroberfläche umgelegt werden.In a known device, the tools are fixed in the tool carrier in the form of grooves incorporated. Accordingly, it turns out when the ribs are given different slopes should be, as necessary, to replace the entire tool carrier. Disadvantages result in the known device even when the rib height is relatively large, since the then required Incorporation of very deep grooves in a hollow cylinder with a high workload and corresponding manufacturing costs is associated, so the entire device is relatively expensive. The ao The most serious shortcoming of the known device is that, due to the Groove shape of the tools used for the deformation, the deformation forces at best uniform are distributed over the entire height of the ribs, which makes deformation of thinner and thinnest ribs practical rules out that such an attack by the deformation forces inevitably causes damage in this case and cause bending of the ribs transversely to their height extension and in extreme cases would even create the danger that the ribs would lie flat on the pipe surface during the deformation be turned over.

Ausgehend von diesem Stande der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Werkzeuge anzugeben, die es ermöglichen^ mit einer Vorrichtung der oben erwähnten Art Rippen jeder beliebigen Gestalt und Wandstärke umzuformen und dabei außerdem mit einem geringen Aufwand an Kosten für die Herstellung und Bevorratung der Werkzeuge auszukommen.Based on this prior art, the invention is therefore based on the object of tools to indicate that make it possible ^ with a device of the above-mentioned kind ribs each to reshape any shape and wall thickness and also with little effort Costs for the production and stocking of the tools get along.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Werkzeuge in den Werkzeugträger einsetzbare Messer sind, deren Arbeitsflächen am Grund der Längsrippen anliegen.According to the invention, this object is achieved in that the tools are in the tool carrier are usable knives, the working surfaces of which rest against the bottom of the longitudinal ribs.

Durch die erfindungsgemäße Formgebung für die Werkzeuge ist eine beschädigungsfreie Verformung auch dünner und dünnster Rippen möglich, da bei ihr gewährleistet ist, daß die Verformungskräfte nur am Rippengrunde auftreten, wo sie schadlos in das Material des Rohres selbst übergehen können. Außerdem ist es mit den erfindungsgemäßen Werk-Werkzeuge zum Umformen von Längsrippen auf der Außenfläche von Rohren in schraubenlinienförmig verlaufende Rippen The shaping according to the invention for the tools results in damage-free deformation also thinner and thinnest ribs possible, since it is guaranteed with her that the deformation forces only occur at the bottom of the ribs, where they can pass into the material of the pipe itself without damage. It is also based on the work tools according to the invention for forming longitudinal ribs the outer surface of tubes in helical ribs

Anmelder:Applicant:

Commissariat ä l'Energie Atomique, ParisCommissariat a l'Energie Atomique, Paris

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht» Patentanwälte,Dipl.-Ing. R. Beetz and Dipl.-Ing. K. Lamprecht » Patent attorneys,

8000 München 22, Steinsdorfstr. 108000 Munich 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Robert Cazeneuve, Courbevoie; Jean Herenguel, Versailles;Robert Cazeneuve, Courbevoie; Jean Herenguel, Versailles;

Michel Scheideker, Verrieres-le-Buisson (Frankreich)Michel Scheideker, Verrieres-le-Buisson (France)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 21. März 1962 (891775)France of March 21, 1962 (891775)

zeugen ohne weiteres möglich, eine Anpassung an unterschiedliche Steigungen für die Rippen zu erzielen, da man dazu lediglich die Lage der Messer in dem Werkzeugträger zu verändern braucht, Und ebenso ist die Verformung sehr hoher Rippen mit den erfindungsgemäßen Werkzeugen ohne größeren Kostenaufwand möglich, da man den Messern ohne weiteres eine entsprechende Höhe geben kann.testify easily possible to achieve an adaptation to different slopes for the ribs, since you only need to change the position of the knife in the tool holder, and Likewise, the deformation of very high ribs with the tools according to the invention is without major ones Costs are possible because the knives can easily be given an appropriate height.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung soll nunmehr die Behandlung eines ursprünglich mit Längsrippen versehenen und als Wärmeaustauscherelement und insbesondere als Hülle für Kernbrennstoffelemente gedachten Rohres mit Hilfe einer mit erfindurigsgemäßen Werkzeugen ausgestatteten Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben werden. Dabei zeigtTo further explain the invention, the treatment of an originally with longitudinal ribs is now intended provided and as a heat exchanger element and in particular as a shell for nuclear fuel elements imaginary tube with the help of a device equipped with tools according to the invention will be described in more detail with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 eine teilweise aufgebrochene Darstellung der Vorrichtung in Kavalier-Perspektive mit dem die Vorrichtung durchlaufenden Rohr,F i g. 1 shows a partially broken-away representation of the device in a cavalier perspective with the the pipe running through the device,

F i g. 2 einen Axialschnitt durch das auf einen Dorn aufgezogene Rohr im Ausgangszustand,F i g. 2 shows an axial section through the pipe drawn on a mandrel in the initial state,

F i g. 3 einen Axialschnitt durch den der Halterung der Messer in der Vorrichtung dienenden Träger undF i g. 3 shows an axial section through the carrier used to hold the knives in the device and

S09 620/29S09 620/29

Fig. 4 einen Querschnitt, der die Lage eines Messers relativ zu den Rippen des Rohres in deren Ausgangsstellung veranschaulicht.Fig. 4 is a cross section showing the location of a knife illustrated relative to the ribs of the tube in their starting position.

In F i g. 1 wird ein Rohr 1, das mit geraden Längsrippen 2 versehen ist, durch eine Ziehform 3 hindurchgezogen, aus der das Rohrl mit schraubenlinienförmigen Rippen 4 in einer gewünschten Steigung heraustritt.In Fig. 1, a tube 1, which is provided with straight longitudinal ribs 2, is drawn through a drawing mold 3, from which the Rohrl with helical ribs 4 in a desired pitch steps out.

Wie die F i g. 2 zeigt, ist das Rohr 1 auf einen Dorn 5 aufgezogen, dessen Durchmesser dem Innendurchmesser des Rohres 1 unter Berücksichtigung der für das Endprodukt vorgeschriebenen Toleranz entspricht. Der Dorn S hat an einem Ende einen eine Ringschulter bildenden Kopf 6, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser im Grunde der die Längsrippen 2 voneinander trennenden Längsnuten, aber größer als die innere Bohrung des Rohres 1, so daß dieses durch eine auf den Dorn 5 ausgeübte Zugkraft durch die Ziehform 3 hindurchgezogen werden kann. Der ao Dorn S mit dem auf ihn aufgezogenen Rohr 1 wird in eine Ziehbank eingesetzt. Zug-Klemmbacken ergreifen das freie Ende des Domes 5 und ziehen ihn in Richtung seiner Längsachsen durch die Ziehform 3 hindurch, wobei der Dorn5 das Rohrl mitnimmt.As the F i g. 2 shows, the tube 1 is pulled onto a mandrel 5, the diameter of which corresponds to the inner diameter of the pipe 1, taking into account the tolerance prescribed for the end product is equivalent to. The mandrel S has at one end a head 6 which forms an annular shoulder Diameter is smaller than the diameter basically of the longitudinal ribs 2 from each other separating longitudinal grooves, but larger than the inner bore of the tube 1, so that this through a tensile force exerted on the mandrel 5 can be drawn through the drawing die 3. The ao The mandrel S with the pipe 1 drawn onto it is inserted into a draw bench. Take hold of the tension jaws the free end of the dome 5 and pull it in the direction of its longitudinal axes through the drawing die 3 through, wherein the mandrel 5 takes the Rohrl with it.

Die Ziehform 3 besteht aus einem kräftigen Grundkörper 7, der ein ringförmiges Gehäuse bildet, in dem eine zylindrische Ausnehmung 8 vorgesehen ist. In der Ausnehmung 8 sind als Werkzeugträger angeordnet: ein als kronenförmiger Ring ausgebildeter Messerträger 9 mit Trennwänden 10, zwischen die Messer 11 eingeschoben sind, und ein Haltering 12, der eine Verschiebung der Messer 11 während des Verformungsprozesses verhindert. Die Ziehform 3 weist eine ringförmige Druckplatte 13 auf, die die Messer 11 an den Messerträger 9 drückt. Die Druckplatte 13 wird durch Schrauben, die in Gewindebohrungen 14 eingreifen, gegen die Stirnkanten der Messer 11 gedrückt und preßt diese wiederum fest in die Aufnahme zwischen den Trennwänden des Messerträgers 9 hinein.The drawing mold 3 consists of a strong base body 7, which forms an annular housing in which a cylindrical recess 8 is provided. In the recess 8 are arranged as tool carriers: a designed as a crown-shaped ring knife carrier 9 with partitions 10, between the Knife 11 are inserted, and a retaining ring 12, which a displacement of the knife 11 during the Deformation process prevented. The drawing mold 3 has an annular pressure plate 13 which the Knife 11 presses against knife carrier 9. The pressure plate 13 is screwed into threaded holes 14 engage, pressed against the front edges of the knife 11 and again presses them firmly into the receptacle between the partition walls of the knife carrier 9.

Wie die F i g. 4 zeigt, haben die Messer 11 eine derartige Länge, daß sie mit einem Spiel von höchstens 0,5 mm bis zum Boden der Nuten 15 hineingreifen, welche die Längsrippen 2 des Rohres 1 voneinander trennen. Andererseits ist ihre Neigung gegen die Achse der Ziehform 3, die durch die Neigung der Trennwände 10 gegeben ist, derart, daß diese Neigung der Schraubenliniensteigung entspricht, welche die endgültigen Rippen 4 haben sollen. Schließlich ist die Form und die Lage der Messer 11 in den Nuten 15 des Rohres 1 relativ zu dessen Längsrippen 2 von entscheidender Bedeutung. Es ist wesentlich und notwendig, daß die Messer 11 während des Arbeitens der Vorrichtung nur auf die Fußteile 16 der Längsrippen 2 drücken, die allein die Torsions-Schubkräfte aufnehmen können, die dem Torsionsdrehmoment entsprechen; anderenfalls würden diese Schubkräfte — zumindest bei dünnen Rippen — die Rippen quer umbiegen, anstatt sie unter Beibehaltung ihrer senkrechten Stellung zur zylindrischen Oberfläche des Rohres 1 nur in Schraubenlinienform zu drücken.As the F i g. 4 shows, the knives 11 have such a length that they have a play of at most Reach 0.5 mm to the bottom of the grooves 15 which separate the longitudinal ribs 2 of the tube 1 from one another separate. On the other hand, its inclination against the axis of the drawing die 3 is determined by the inclination the partition walls 10 is given in such a way that this inclination corresponds to the helical pitch, which the final ribs 4 should have. Finally, the shape and location of the knives 11 in the grooves 15 of the tube 1 relative to its longitudinal ribs 2 of crucial importance. It is essential and necessary that the knife 11 during the operation of the device only on the Press foot parts 16 of the longitudinal ribs 2, which alone can absorb the torsional shear forces correspond to the torsional torque; otherwise these shear forces would - at least at thin ribs - bend the ribs across rather than keeping them perpendicular to press the cylindrical surface of the tube 1 only in a helical shape.

Das Durchlaßprofil zwischen den Messern 11 ist derart, daß es sich mit einem Spiel dem Profil des Rohres 1 anpaßt. In Richtung der zu erzeugenden Schraubenlinien muß die Breite der Messer 11 derart sein, daß sie zwischen den Längsrippen 2 frei gleiten, damit die Schraubenlinienform der Rippen ohne Oberflächenbeschädigung oder Pressen erzielt wird. Hierbei sind die Höhe der Längsrippen 2 und die Steigerung der Schraubenlinie zu berücksichtigen. Schließlich hat an der Eingangsseite das Längsprofil der Messerll eine Abrundung oder Anfasung, an der die verformende Torsion allmählich einsetzt. Es ist nicht immer notwendig, je ein Messerll zwischen zwei benachbarten Rippen 2 eingreifen zu lassen. Die Anzahl der Messer ergibt sich aus dem Vergleich der elastischen Scherfestigkeit der Fußteile 16 der Rippen 2 mit dem gesamten Torsionsmoment bei der für die Verformung gewählten Temperatur. The passage profile between the knives 11 is such that it is with a game the profile of the Tube 1 adapts. In the direction of the helical lines to be generated, the width of the knife 11 must be such be that they slide freely between the longitudinal ribs 2 so that the helical shape of the ribs is achieved without surface damage or pressing. Here are the height of the longitudinal ribs 2 and to take into account the increase in the helix. Finally, the longitudinal profile is on the entrance side the knife has a rounding or chamfer at which the deforming torsion gradually begins. It is not always necessary for a knife to intervene between two adjacent ribs 2 permit. The number of knives results from the comparison of the elastic shear strength of the foot parts 16 of the ribs 2 with the total torsional moment at the temperature selected for the deformation.

Gewisse Baustoffe eignen sich besonders gut für die Verformung mit den erfindungsgemäßen Werkzeugen; derartige Baustoffe sind beispielsweise Magnesiumlegierungen, die zumindest 0,15% Zirkon enthalten. Strukturen dieses Typs Magnesium-Magnesiumoxyd und solche, bei denen das Magnesium durch eine Legierung oder das Magnesiumoxyd durch eine Komponente ersetzt ist, die nicht oder nur sehr wenig in dem Magnesium löslich ist. Bei diesen Baustoffen zeigt sich nicht oder nur in sehr geringem Maße das Phänomen der Kornvergrößerung bei der Verformung.Certain building materials are particularly suitable for shaping with the tools according to the invention; Such building materials are, for example, magnesium alloys that contain at least 0.15% zirconium contain. Structures of this type magnesium-magnesia and those in which the magnesium by an alloy or the magnesium oxide is replaced by a component that does not or very little is soluble in the magnesium. In the case of these building materials, it does not show up, or only to a very great extent to a lesser extent the phenomenon of grain enlargement during deformation.

Claims

Claim:

Tools for reshaping longitudinal ribs on the outer surface of pipes into helical shapes running ribs with between the ribs of the moving along its longitudinal axis Rohres engaging flat work surfaces with a corresponding number of ribs Number are arranged in a fixed tool carrier, characterized in that that there are insertable knives in the tool holder, the working surfaces of which at the bottom of the Make contact with the longitudinal ribs.

References considered: U.S. Patent Nos. 1761980, 1123 518.

1 sheet of drawings