DE2110485A1

DE2110485A1 - Vorrichtung zur Schaffung eines Rohres mit schraubenfoermigen Rippen auf der Aussenseite

Info

Publication number: DE2110485A1
Application number: DE19712110485
Authority: DE
Inventors: Habiger Andrew Anthony; Klug William Arthur; Bahl Leonard Joseph
Original assignee: Trane Co
Current assignee: Trane Co
Priority date: 1970-03-04
Filing date: 1971-03-02
Publication date: 1971-09-16
Also published as: US3648502A; GB1302335A; FR2084158A5; JPS5598447U; DE2110485C3; DE2110485B2; CA942545A

Description

DIPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BDNINQ

Patentanwälte Zustelladresse: Oi 1 Γ) / ß E

reply to: £ I I U H O O

MÖNCHEN 80 (BOGENHAUSEN) 1 BERLIN 33 (DAHLEM) KOLBERGER STRASSE 21 HOTTENWES 15 Telefon: 0811/4827 04 Telefon: 0311/761303 Telegramme: Consideration Berlin-

2. März 1971 755/13553 DE

Patentanmeldung

der !"irrna IHE TRAHE GQMBMTI

La Crosse, Y/isconsin 54-601 U.S.A.

"Vorrichtung zur Schaffung eines Rohres mit schraubenförmigen Rippen auf der Außenseite"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Schaffung eines Rohres mit schraubenförmigen Rippen auf der Außenseite. Rohre dieser Art werden unter anderem bei Wärmeaustauschern verwendet, und zwar insbesondere in den Kondensoren und Verdampfern.

Bei einem bekannten Verfahren, bei dem Kupferöhren, mit Rippen versehen, hergestellt werden, wird eine in peripherischer

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Postscheckkonto Berlin West 1743 84 Berliner Bank AG., Depositenlcajie 1

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PATENTANWÄLTE

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Dichtung verlaufende Mut in den äußeren Bereich, des Rohrs eingebracht, und außerdem wird das Material zwischen aufeinanderfolgen Drehungen zusammengepreßt, so daß auf diese V7eise radial vorspringende Hippen gebildet werden. Dieses Verfahren wird im allgemeinen mit Holleneinheiten durchgeführt, die um das Rohr herum verteilt sind. Jede Bolleneinheit besteht aus mehreren, in axialer Richtung hintereinander angeordneten .Sinzelrollen, die einen Abstand jeweils voneinander haben. Die Dicke der Rollen nimmt von dem vorderen zum hinteren Ende hin zu, wobei sich zugleich der Abstand der Rollen in gleicher Richtung allmählich verringert. Die Achsen der Rollen sind normalerweise etwas geschwenkt gegenüber der Achse des Rohrs.

Bei der Anwendung solcher Rohre auf Wärmeaustauscher ist es im allgemeinen erwünscht, daß das Rohr in dem Bereich, der dem Rohrkopf bzw. Rohrtragelement angrenzt, ohne Rippen ausgebildet ist, wobei die Rippen nicht weiter nach außen ragen sollen, als das nichtgerippte Rohrstück sich erstreckt, so daß das gerippte Rohr ohne weiteres durch die Öffnungen in den Rohrhaltern hindurchbewegt werden kann. Es ist aus diesem Grunde jetzt üblich, solche Rohre insbesondere für Wärmeaustauscher in einer ähnlichen i7eise zu fabrizieren, und zwar derart, daß die Rohre beim Einrollen von Nuten in die Oberfläche der Rohre hinsichtlich ihres Durchmessers reduziert werden. Während sich der Schraubenwinkel beim Übergang zu einem reduzierten Durchmesser ändert, sind die Rollen auf einem gemeinsamen Winkel und mit entsprechender Steigung angeordnet. Der Durchmesser des gerippten Rohrstücks ist kleiner als der Durchmesser des ursprünglichen Rohrs.

Rohre, die auf diese Weise hergestellt worden sind und einen Durchmesser von 5/8" bis ungefähr 1" haben, sind erhältlich, wobei die Rippendichten bei ungefähr 25 Rippen pro Inch liegen.

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wenn man jedoch versucht, Rohre herzustellen, bei denen die Rippendichte etwa 35 Rippen pro Inch beträgt, und die üblichen Herstellungsverfahren anwendet, dann werden die Rippen zu klein. Außerdem hat sich herausgestellt, daß die Rollen bestrebt sind, die Rippen zu verziehen, wobei diese außerdem Schnitte und Fehler aufwiesen, geneigt waren, Kerben hatten, ungleich in der Form waren, Metallsplitter aufwiesen und ungleiche Radien an ihrer Basis hatten.

Es ist bekannt, daß diese Fehler auf die Rohrverlängerung zurückzuführen sind. Die Verlängerung wird durch das Material bewirkt, das beim Formen der Nuten und beim "Verringern des Rohrdurchmessers frei wird. Ein Verfahren, um dieses Problem zu lösen, besteht darin, das Rohr zugleich mit dem Herstellen der Rippen mit einer iDorsion zu versehen, um auf diese Weise die "Verlängerung zu kompensieren. Ein anderes Verfahren, diesen Nachteil zu beseitigen* besteht darin, die Rollen, welche die Nuten formen, in Gruppen zu zwei oder mehr anzuordnen, die in axialer Richtung einen Abstand voneinander haben. Das Rohr wird dann in den 3ereich -zwischen diesen Gruppen zusammengepreßt.

Durch die Erfindung wird ein anderes Verfahren zur Lösung des Problems vorgeschlagen.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch Organe, mit denen mindestens eine schraubenförmige Nut in das Rohr eingeformt werden kann, derart, daß die dabei sich ergebenden Veränderungen der Länge des Rohres durch Veränderungen der Steigung der Nut ausgeglichen werden.

Rohre, die mit einer solchen Vorrichtung hergestellt werden, können eine Rippendichte von 35 Rippen pro Inch haben. Das wird dadurch erreicht, daß eine allmähliche Vergrößerung der 3tei->

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-lözwischen den Hollen der einzelnen Rolleneinheiten erfolgt. Die Nute in der Rohroberflache ist also von Rollen geformt, die eine allmähliche Vergrößerung der Steigung der Nut bewirken, wobei diese Vergrößerung von solcher Größe ist, daß sie im Einklang steht mit der Verlängerung des Rohrs in der Nähe der Rollen.

Die Rohre, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden, haben eine einwandfrei gerippte Oberfläche, wobei die Dichte der Rippen in der Größenordnung von 30 oder mehr Rippen pro Inch liegt. Außerdem haben die Rippen überall den gleichen Abstand. Auch das iditgezogenwerden der Rippen, was beim bekannten Verfahren erfolgte, entfällt beim erfindungsgemäßen Verfahren.

Ein Ausführungsbeispiel des Srfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:

Fig. 1 die erfiniungsgemäße Vorrichtung im Schnitt in vergrößertem und leicht verzerrtem Llalistab, wobei der Schnitt der Linie I-I der Figur 2 entspricht;

jti'ig. 2 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 3 ein Diagramm, ebenfalls vergrößert und leicht verzerrt, aus dem sich die Positionen der Rollen ergeben.

In den Figuren I₉ 2 und 3 ist die Veränderung in der Steigung zwischen benachbarten Rollen mit dem Faktor ca.IO multipliziert; auf diese vV'eise wird die Erfindung klarer.

Die Vorrichtung 10 zum Herstellen gerippter Rohre weist einen inneren Dorn 11 auf, der in einem Kupferrohr 12 von kreisfor-

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migem Querschnitt angeordnet ist. Außerdem ist ein Kopf 13 zum Formen von Nuten vorgesehen.

Dieser Kopf besitzt einen zylindrischen Körper 14-, dessen Längsachse mit 9 bezeichnet ist. Der Dorn 11 und das Rohr 12 haben ebenfalls die Achse 9 als Längsachse. Eine ringförmige Platte ist auf dem vorderen Ende des zylindrischen Körpers 14 angebracht. Die Platte 15 hat mehrere kreisförmige Schlitze 16. In' diesen stecken sich in axialer Richtung erstreckende Bolzen 17. Letztere sind an den zylindrischen Körper 14 angeschraubt und halten auf diese Weise die ringförmige Platte 15. Löst man die Bolzen 17, so kann man die ringförmige Platte 15 relativ zu dem Körper 14 um die Achse 9 drehen. In ähnlicher Weise ist eine hintere ringförmige Platte 18 an dem hinteren Ende des zylindrischen Körpers 14 mittels mehrerer, sich in axialer Richtung erstreckender Bolzen 19 befestigt, die durch kreisbogenförmige Schlitze 20 ragen. Die ringförmigen Platten 15 und 18 besitzen vier nach innen ragende Arme 21 und 22, die verstellbar in Ausnehmungen 23 und 24 stecken und mittels Schrauben 25 festgelegt werden können. Die Arme 21 und 22 und die Bohrungen 23 und 24 haben einen kreisförmigen Querschnitt, so daß die Arme 21 und 22 gedreht werden können; die Gründe dafür werden weiter unten dargelegt. Das innere Ende jedes Arms 21 und 22 ist mit einem Tragring 26 bzw. 27 verbunden. Vorzugsweise bestehen die Arme und die Tragringe jeweils aus einem Stück. Ein Lager 28 wird von dem Ring 26 und ein Lager 35 von dem Ring 27 getragen. Die Lager 28 und 35 haben sowohl radiale als auch axiale Lagerflächen.

Rollenanordnungen A, B, 0 und D sind zwischen den Lagern 28 und 35 gelagert. Die Rollenanordnung A ist im wesentlichen identisch mit der Rollenanordnung 0, und die Rollenanordnung B

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ist im wesentlichen identisch mit der Rollenanordnung D. Im folgenden werden daher nur die Anordnung A und B beschrieben.

Die Rollenanordnung A ist im oberen Teil der !Figur 1 im Querschnitt dargestellt. Sie besteht aus einer Welle 29, die in den Lagern 28 und 35 gelagert ist. Auf der Y/elle 29 sitzen mehrere Rollen A-, , Ap, A^, A^, Aj-, Ag, A„ und Ag. Zwischen den Rollen befinden sich Abstandsringe 30· Die Rollen und die Abstandsringe sind auf der Welle 29 mittels der Bolzen 31 festgeklemmt·

Jede Rolle besteht aus einer gehärteten ringförmigen Scheibe, die ein im wesentlichen rundes Profil hat und auf diese Weise eine Nut in das Rohr 12 einrollen kann. Die Hollen A₁, Ap, A^, A^, A₁-, Ag, A„ und A_Q vergrößern sich allmählich von rechten zum linken Ende hin, und zwar deracfc, daß die Dicke und der Außendurchmesser zunimmt.

Die Rollenanordnung B weist eine Welle 32 auf, die in den Lagern 28 und 35 gelagert ist. Mehrere Rollen Β_Ί, Bp, B,, B , B₁-, Bg, B- und Bg sitzen auf der Welle 32. Zwischen den Rollen befinden sich Abstandsringe 33· Auch in diesem Falle sind die Rollen und Abstandsringe auf der Welle 32 mittsls Bolzen 34-festgeklemmt.

Auch die Rollen B bestehen aus einem gehärteten Material und sind ringförmige Scheiben mit abgerundetem Profil, so daß sie entsprechend geformte Nuten in das Rohr 12 einrollen. Die Rollen B^, B^, B~, B^, B₁-, Bg₅ B₁-, und B_ vergrößern sich von rechts nach links derart, daß sich die Dicke und der Außendurchmesser vergrößert.

Der Fig. 2 ist zu entnehmen, daß die Rollenanordnungen A, B, C und D etwas verwinkelt angeordnet sind, derart, daß die Rollen

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zu einer Schraubenlinie um das Rohr 12 herum ausgerichtet sind, wobei die Arme 22 gegenüber den Armen 21 etwas in der Drehrichtung des Kopfes 13 verdreht zueinander sind» Diese Verdrehung kann man dadurch erzielen, daß man die Bolzen 17 oder 19 löst und ebenfalls die Schrauben 25 lockert. Die Ringplattenl5 und können dann gedreht werden. Anschließend werden die Bolzen und die Schrauben 25 wieder festgezogen. Die Arme 21 und 22 werden leicht in den Bohrungen 23 und 24- während dieser Justierung gedreht. Ss sei in diesem Zusammenhang erwähnt, daß der Schnitt gemäß Fig. 1 nicht genau dort vorgenommen worden ist, wo er in Pig· 2 der Einfachheit halber eingezeichnet ist. Der Schnitt gemäß Fig. 1 zeigt die Hollenanordnung A und B längs einer Ebene, die durch die Achsen der Wellen 29 und 32 geht.

Ferner ist zu beachten, daß die Rollen der Anordnung B in axialer Richtung etwas hinter den entsprechenden Rollen der Anordnung A liegen, äs liegt also die Rolle B^, etwas hinter der Rolle A, , die Rolle Bp etwas hinter der Rolle A , usw. Entsprechendes gilt für die ilollenanordnung D, die etwas hinter dsr Rollenanordnung C liegt. Die .anordnung aller Rollen ergibt sich aus dem Diagramm gemäß Fig. 3·

In diesem entsprechen die horizontalen Linien den Rollenanordnungen. Die Positionen der Rollen in ^jeder Rollenanordnung ergeben sich aus den ocanittpunktjen der horizontalen Linien mit den schrägen Linien. So repräsentiert die unterste horizontale Linie die Rollenanordnung A mit den Rollen A, , Ap, A,, A^,, A₁-, A^, A„ und Ag. Entsprechend stellen die zweiten, dritten und vierten horizontalen Linien, von unten aus gerechnet, die Positionen der Rollenanordnungen B, O und D dar. Dieses G-rundmuster ist viermal wiederholt worden. Die durchgezogenen schrägen Linien stellen die Folge von Rollen dar, die in einer Hut laufen. Die gestrichelten schragen Linien veranschaulichen die Folge von Rollen, die in der anleren

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Nut laufen, üs werden also zwei Nuten geformt, derart, daß eine doppelte Führungsrippe auf der Oberfläche des Rohrs 12 gebildet wird. Beginnt man also am unteren rechten Eckpunkt des Diagramms, so wird eine Nut durch die Rollen A-, B-. , Cp, Dp, V ^B3> °4» V ^A5' V °6' ^D6' V ^B7' ^C8 ^{und D}8 gebildet. In entsprechender V/eise wird die andere Nut durch die Rollen

O₁, B₁, A₂, B₂, O₅, D₃, A₄, B₄, O₅, D₅, Ag, B₅, C₇, D₇, A₃ und Bg gebildet.

Wird mit der Vorrichtung 10 gearbeitet, dann läuft das Rohr in axialer Richtung durch den Kopf 13 (siehe den Pfeil oben rechts in der Figur l). Der Dorn II ist vorher eingesetzt worden und wird mit dem Rohr 12 mitgeführt. Ss ist aber auch möglich, daß er in axialer Richtung feststeht. Der Kopf 13 dreht sich relativ um das Rohr 12 (siehe den Pfeil links oben in Figur 2). Gemäß der Neigung der bellen, auf denen sich die Rollen A, B, C und D befinden, bewegt sich der Kopf 13 in axialer Richtung. Aus Figur 1 ergibt sich, daß die Abstände zwischen den Nutstücken sich bemerkenswert in der vorderen Hälfte des Kopfs13 vergrößern, wo die stärkste Rohrverlängerung erfolgt» Der Abstand der Rollen nimmt ebenfalls zu, so daß die Rollen zu den iluten ausgerichtet bleiben. Der Kontaktbereich zwischen den Rollen und der Nut bleibt also exakt auf dem Boden der Nut. Diese bekommt somit eine spiralige Fora von zunehmender Steigung und abnehmendem Durchmesser«

Die Veränderung in der üteigung ist zum Zwecke der Illustration in den Fig. 1, 2 und 3 stark übertrieben. In einem praktischen Fall ist bei einem Kupferrohr mit einem Durchmesser von etwa 3/4-" ein Doppelgewindegang erzeugt worden, der eine Dichte von 35 1/2 Rippen pro Inch hatte, wobei die Höhe am -finde etwa 3O/IOOO Inch betimg. Dabei wurde der Durchmesser des Rohrs nicht vergrößert\ die Rippen haben sich also nicht radial nach außen

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gedrückt. In der Nähe der Eollen wurde eine Verlängerung von ungefähr 15% festgestellt. Die Hollen'waren etwa so angeordnet, wie es die Fig. 1, 2 und 3 zeigen. Die Abstände der Rollen von einer Ebene 36 (s.Figur 1) waren erfindungsgemäß:

A₁	und	^Gl
^Bl	und
^A2 B₂	und und
^A3	und
^B3	und
	und
B₄	und
^A5 ^B5	und und
^A6 ^B6	und" und und	°l ^D6 ^C7
^B7	und und	^D7 ^C8
^B8	und	^D8

.0000	Inch
.0120	ti
.0240	It
.0365	ti
.0490	Il
.0615	ti
.0745	It
.0875	Il
.1010	It
.1150	Il
.I29O	It
.1430	It
.1575	Il
.1715	Il
.1860	Il
.2000	Il

Die Steigung zwischen aufeinanderfolgenden Rollen der ^ anordnungen A und G von vorn nach, hinten war erfindungsgemäß:

.0240 Inch

.0250 "

.0255 "

.0265 "

.0280 "

.0285 "

"¹O —

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Eie Steigung zwischen aufeinanderfolgenden Rollen in den Rollenanordnungen B und D von vorn nach hinten war erfindungsgemäß:

.0245	Inch
.0250	Il
.0260	Il
.0275	Il
.0280	Il
.0285	Il
.0285	Il

Die Hippen werden natürlich von den Rollen aller vier Rollenanordnungen erzeugt, üine Nut wird also geformt durch folgende Rollen: Α_χ, Β_χ, C₂, D₂, A₃, B₃, G^, D^, A₅, B₅, Q^ D^ A₇, B_?, Oq und D„ (siehe die durchgezogenen Linien in Figur 3)· Die andere Nut wird gebildet durch folgende Rollen: G-,, D,, α_?, B_p, G,, D-,,

^A4» ^B4» ^Gc5 ^D5» ^A ₆» ^Be> °7' ^D7» ^A8 ^{und B}8 ?^{siehe die} gestrichelten Linien in Figur 3). Die Steigung zwischen aufeinanderfolgenden Rollen längs einer der beiden Nuten von vorn nach hinten war erfindungsgemäß

.0120	Inch
.0120	Il
.0125	Il
.0125	?t
.0125	11
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Aus G-ründen der Illustration sind in den Fig. 1, 2 und 3 die tatsächlichen Änderungen in der Steigung mit einem Faktor ca. multipliziert worden» Der Betrag der Verlängerung des Rohrs hängt von der Zahl verschiedener Faktoren ab, insbesondere von dem Durchmesser und der Wandstärke des Rohrs, dem Rohrmaterial, dem endgültigen Abstand der Rippen, der endgültigen Höhe der Rippen und dem endgültigen Rohrdurchmesser. Mit etwas Erfahrung ist es möglich, ziemlich genau den Wert der zu erwartenden Rohrverlängerung bei einem gerippten Rohr vorauszusagen. Ist die Rohrverlängerung einmal bekannt, dann ist es möglich, die Rollen in entsprechender Weise anzuordnen.

wenn die Rollen mit zunehmender Steigung der Nuten zwischen ihnen so angeordnet sind, daß sie einer natürlichen Verlängerung des Rohrs angepaßt, sind, dann sind Rippendichten von 35 Rippen pro Inch und mehr möglich, ohne daß die Rollen zerstört oder die Rippen deformiert oder beschädigt wurden.

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Claims

Patentansprüche :

/ 1. !Vorrichtung zur Schaffung eines Kohrs mit schraubenförirrigen Hippen auf der Außenseite, gekennzeichnet durch Organe (A₁, A₂....; B,, B₂ ....; C, , C₂ ....; D₁, D₂ ....),

mit denen mindestens eine schraubenförmige Hut in das Rohr (12) eingeformt werden kann, derart, daß die dabei sich ergebenden Veränderungen der Länge des Hohrs durch Veränderungen der öteigung der Iiut ausgeglichen werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Steigung mindestens und vorzugsweise nach ,jeder Umdrehung ändert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , da3 ein Dorn (ll) im Innern des Hohrs (12) vorgesehen ist.

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4-, Vorrichtung nach. Anspruch. 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß mindestens drei, vorzugsweise vier Rolleneinheiten (A, B, G) vorgesehen sind, die das Rohr (12) peripherisch umgeben, und daß jede Rolleneinheit aus mehreren im Abstand voneinander angeordneten Rollen (A,...., B......, CL...., D......) besteht, die sich rollend in die Oberfläche des Rohrs (12) eindrücken.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn- | zeichnet, daß sich die Steigung einer Nut zwischen den Rollen verschiedener Rolleneinheiten in Bewegungsrichtung des Rohrs (12) vergrößert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß sich die Steigung zwischen den Rollen einer Rolleneinheit in Bewegungsrichtung des Rohrs (12) vergrößert.
7. Vorrichtung nach Ansr>ruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das vordere Ende einer Rolleneinheit gegenüber dem vorderen Ende einer anderen Rolleneinheit in Bewegungsrichtung versetzt ist. I
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß die durchschnittliche Steigung zwischen den Rollen (A......) der einen Einheit geringer ist als die durchschnittliche Stei^um: zwischen den Rollen (B-.....) der nächsten Einheit.
9· Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , d.aß die durchschnittliche Steigung zwischen

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-tr -

den Rollen (A ....j B......; G^....; D ...*) jeder Einheit in der vorderen Hälfte geringer ist als die durchschnittliche Steigung zwischen den Hollen jeder Einheit in der hinteren Hälfte.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß der Außendurchmesser der itollen in Bewegungsrichtung zunimmt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet 5 daß die Rollen so angeordnet sind, daß zwei ineinanderliegende Nuten erzeugt werden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch, gekennzeichnet, daß die 31eigungszunähme der liut(en) in Bew e gungs ri chtung abnimm t·

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