DE2250850C3

DE2250850C3 - Verfahren zur Herstellung von Rohren mit abwechselnden Bereichen längsgewellter und nichtgewellter Wandung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2250850C3
Application number: DE2250850A
Authority: DE
Inventors: Benoit Joseph East Brunswick N.J. Sirois (V.St.A.)
Original assignee: Phelps Dodge Industries Inc
Current assignee: Phelps Dodge Industries Inc
Priority date: 1971-10-18
Filing date: 1972-10-17
Publication date: 1975-03-27
Also published as: DE2250850B2; DE2250850A1; JPS4849658A; JPS5146504B2; IT966600B; GB1369738A; US3744290A; IL40302A; FR2156707A1; IL40302A0

Description

Die Erfindung betrifft eid Verf^iiren zur Herstellung von Rohren mit abv»echse'ndcn Bereichen längsgcwellter Wandung und nicht gewellter Wandung, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Formmatrize mit dem Außen-Ciuerschnitt der Wellen angepaßter Öffnung und einem Dorn mit dem Innenquerschnitt der Wellen angepaßter Oberfläche.

Durchgehend längsgewellte Rohre und Verfahren r.u deren Herstellung sind bereits bekannt (DL-PS 28 758, DT-PS 102 034), wobei jedoch entweder keine Unterbrechung des Profiliervorgangs während tier Vorwärtsbewegung des Rohres erfolgt, so daß damit auch kein intermittierend geriffeltes Rohr herstellbar ist oder kein Rohr, das geriffelte und ungeriffelte Zonen mit jeweils verringertem Querschnitt und gleich großem äußerem Durchmesser aufweist.

Die nach diesen bekannten Verfahren in Längsrichtung gewellten Rohre sind an ganz bestimmte Verwendungszwecke gebunden und beispielsweise als Wärmeaustauscherrohre in bestimmten Verdampferlivstemen nicht brauchbar. So sind z. B. Verdampfer Kur Herstellung von Frischwasser aus Meerwasser je ti ach verwendetem Destillationsverfahren unterschiedlich ausgebildet. In Destillationssystemen wird Von Wärmeaustauscherrohren mit Durchmessern von bis zu etwa 7,6 cm Gebrauch gemacht, wobei diese Wärmeaustauscherrohre vertikal angeordnet sind. Zahlreiche Untersuchungen haben gezeigt, daß für dieses bestimmte System Rohre rr.i; in Längsrichtung verlaufenden Riffelungen an der inneren und äußeren Oberfläche (doppelt geriffelte Rohre) die Warmeaustauschrate verbessern im Vergleich zu glatten runden Rohren mit demselben äußeren Durchmesser und derselben Wandstärke.

Ein Grunderfordernis, um ein doppelt geriffeltes Rohr in die Rohrbahnen der Wärmeaustauschkammer zu bringen, ist das Vorliegen von glatten Stegen an beiden Enden des geriffelten Rohres, um es in die RiK -bahn rollen und abdichten zu können. Für diesen Zweck muß der äußere Durchmesser des glatten Abschnitts des Rohres praktisch genauso groß sein wie der äußere Durchmesser des geriffelten Teils des Rohres.

Derartige doppelt geriffelte und damit »wirkungsverstärkte« Rohre für Wärmeaustauscher erfordern in der Regel dünne Wände von etwa 0,76 bis 1,5 mm. Bei der Herstellung derartiger Rohre ist es daher von Wichtigkeit, daß die während des Ziehens in ihnen erzeugten Beruispruchungskräfte sorgfältig begrenzt und gesteuert werden, um ein Reißen der Rohre zu vermeiden. Die bekannten Verfahren zur Herstellung derartiger Rohre sind in dieser Hinsicht nicht ausreichend. Die bekannten Verfahren lassen außerdem viele Wünsche offen in bezug auf Leistungsgrad und niedrige Produktionskosten.

Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel und Wege anzugeben, mit deren Hilfe vergleichsweise dünnwandige Rohre mit vergleichsweise großem Durchmesser in solcher Weise intermittierend mit Längswellen versehen werden können, daß unter Querschnittsverringerung geriffelte und ungeriffelte Abschnitte beliebiger Länge, jedoch praktisch stets gleichen Durchmessers, erzielbar sind und die erhaltenen Rohre ohne Rißbildung gerollt und in kürzere Stücke geschnitten werden können.

Zur Lösung diesxr Aufgabe werden erfindungsgemäß die im Anspruch 1 erfaßten Vcrfahrensschritle vorgeschlagen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im kennzeichnenden Teil de? Anspruchs 2 erfaßt.

In den erfindungsgemäß hergestellten Rohren erstrecken sich die Längswellen oder -riffelungen nichl über die gesamte Länge, was insofern ein Vorteil ist als bei der Fabrikation des Wärmeaustauschers das Rohr an jedem Ende in eine Rohrbahn gerollt werden muß; das Rollen eines »durchgcriffelten« Rohr? in die Rohrbahnen ist jedoch schwierig und bei Verwendung bestimmter Metallrohre praktisch nichi möglich, da bestimmte Legierungen gegen BeIa stungsrißbildung empfindlich sind. Diese Empfindlichkeit gegen Rißbildung ist auf den hohen Grac von unausgeglichenen Reslspannungen zurückzuführen, die in dem Rohr am Ende der Rohrwelle verbleiben.

Durch eine Abscnk-Ziehbchandlung. der das erfin dungsgemäß hergestellte Rohr in Vorteilhafter Weise ausgesetzt wird, wird es an seinen glatten Enden au den gewünschten Außendurchmesser gezogen. Au diese Weise hergestellte und getemperte Rohre erwiesen sich, wenn erforderlich in Abhängigkeit von de: verwendeten Legierung, in ausführlichen Laboratori umstcsts als frei von Spannungsrißbildung nach den Rollen in die Rohrbahn.

Geriffelte Rohre werden in der Regel in ver glcichsweise kurzen Längen, z. B. in Längen von 0,< bis 6 m gebraucht. Die Herstellung von Rohren mi glatten Enden in unterschiedlichen Längen, die unte Verwendung üblicher bekannter Ziehbankvorrich tungen vergleichsweise teuer ist, ist erfindungsgcmäl unter wesentlicher Senkung der Produktionskostet durchführbar, da lange geriffelte Rohre mit unterbro diener Riffelung an denjenigen Stellen, wo die glat ten Stege benötigt werden, und daraus zahlreich« Rohre der gewünschten Länge herstellbar sind.

Die Erfindung wird durch Figuren näher veran schaulicht. Es zeigt

F i g. t einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schema mit in die Formmatrize vorgeschobenem Dorn,

F i g. 2 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schema mit aus der Formmatrize zurückgezogenem Dorn,

F i g. 3 einen vergrößerten Querschnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 1,

F i g. 4 einen vergrößerten Querschnitt längs der Linie 4-4 der F ig. 2, _1D

Fig.5 und6 Querschnitte längs der Linien 5-5 bzw. 6-6 der F i g. 1,

Fig. 7 einen Querschnitt län^s der Linie 7-7 der F ig. 2,

F i g. 8 eine vergrößerete Endansicht der Formmatrize und

F i g. 9 eine Endansicht des Doms.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung weist eine Formmaliize 10 auf mit einer Ö*"nung li, durch welche das Rohr T in Längsrichtung bewegbar ist, wobei diese öffnung eine zentrale Längsachse C besitzt. Wie insbesondere aus F i g. 8 ersichtlich, weist die Matrize 10 eine Reihe von sich in Längsrichtung erstreckenden Rippen 10 a auf, die rund um die Achse C angeordnet sind und die Öffnung 11 teilweise begrenzen, wobei eine Vertiefung 10 b zwischen jedem Paar benachbarter Rippen gebildet wird.

Ein Dorn 12 ist längs der Achse C der Matrizenöffnung beweglich angeordnet und weist eine Reihe von sich in Längsrichtung erstreckenden periphercn Rippen 12« auf, die ausgerichtet und abgestimmt sind mit entsprechenden Vertiefungen 10 h in der Matrize. Wie insbesondere aus F i g. 9 ersichtlich, bilden die Oomrippen 12 a Vertiefungen 12 b, wobei die letzteren ausgerichtet und abgestimmt sind mit entsprechenden Rippen 10 a der Matrize.

Das Rohr T wird selbstverständlich durch die Formmatrize 10 geleitet, während es den Dorn 12 umgibt. Bei der Doppelriffelungsoperation ist der Dorn 12 innerhalb der Matrize angeordnet (vgl F ig. 1). so daß die Rippen 10 a in entsprechende zugehörige Vertiefungen 12 b des Domes, und die Dornrippen 12« in entsprechende zugehörige Vertiefungen 10/) der Matrize zu liegen kommen. Die Rippen werden jedoch in ihren entsprechenden Vertiefungen in solcher Weise aufgenommen, daß ein ausreichender Spielraum verbleibt, um die Bewegung des Rohrs durch die Öffnung 11 zu gewährleisten, wobei diese Bewegung in den F i g. 1 und 2 von 5» rechts nach links erfolgt.

Befindet sich der Dorn 12 in der in F i g. 1 dargestellten Stellung und bewegt sich das Rohr durch die Matrize wie angegeben, so wirken die Matrizenrippen 10 a auf die Außenseite des Rohrs unter Einpressung einer ersten Serie von tiefen Längsrinnen und entsprechenden Rippen im Abstand voneinander und um den Umfang des Rohrs, wobei diese Vertiefungen und Rippen in Fig.6 mit 15 bzw. 15a bezeichnet werden. Gleichzeitig wirken die Domrippen 12a auf die Innenseite des Rohrs unter Einpressung einer zweiten Serie von tiefen Längsrinnen und entsprechenden Rippen, die in Fig.6 mit 16 bzw. 16« bezeichnet werden, ,vobei die Rinnen und Rippen dieser zweiten Serie mit denjenigen der ersten Serie abwechseln.

Diese Doppelriffelungsoperation wird in F i g. 3 im Detail veranschaulicht. Wie gezeigt, steht jede Rippe IQa mit der äußeren Oberfläche des Rohrs im Eingriff und preßt diese nach innen in eine gegenüberliegende Vertiefung 12 b des Dorns, während jede Dornrippe 12 η mit der inneren Oberfläche des Rohrs im Eingriff steht und diese nach außen in eine gegenüberliegende Vertiefung 10 b der Matrize preßt. Die erhaltene doppelt längsgewellte Wandung des Rohrs ist mit T_x bezeichnet und erstreckt sich über die gesamte Länge des Rohrs, das durch die Matrize hindurchtritt, während sich der Dorn 12 in der in F i g, 1 gezeigten vorgeschobenen Stellung befindet.

Soll die Doppelriffelung des Rohrs unterbrochen werden, so wird der Dorn 12 von der Matrize längs der Mittelachse C zurückgezogen, bis er die in F i g. 2 gezeigte Stellung einnimmt. In dieser Stellung befindet sich uix Dorn in demjeniger Teil des Rohrs, das der Matrize 10 zugeführt wird, . ;/d die Dornrippen 12a stehen nicht im Eingriff mit der inneren Oberfläche des Rohrs. Demzufolge ist dieser Eingriff relativ leicht, obwohl die Matrizenrippen 10 a den Eingriff mit der äußeren Oberfläche des Rohrs fortsetzen, so daß das Rohr lediglich zu einem etwa? verminderten Durchmesser gezogen wird, während geringförmige Längsriefen oder Ziehmarkierungen in der Außenfläche des Rohrs gebildet werden. Diese Längsriefen, die in F i g. 7 mit 20 bezeichnet werden, wirken sieb nicht nachteilig aus. Demzufolge führt die in F i g. 2 veranschaulichte Verfahrensweise zu einem Rohr mit einem praktisch glatten Abschnitt '/'.„ der sich über die gewünschte Länge des Rohrs erstreckt. Durch Zerschneiden des Rohrs zwischen den Enden dieses glatten Abschnitts T₂ werden die gewünschten glatten Stege zum Rollen und Abdichten des Rohrs in eine Rohrbahn geschaffen.

Die in F i g. 1 gezeigte Verfahrensweise wird :n Γ i g. 4 im Detail dargestellt, aus der ersichtlich ist, daß das Rohr iur mit den Malrizenrippen 10 a in Eingriff steht. D^;eser relativ leichte Eingriff führt zu keiner Verformung des Rohrs, sondern lediglich zu einer leichten Einzahnung seiner äußeren Oberfläche unter Ausbildung der Längsriefen 20.

Die '\xialbewegLingen zum Vorschieben und Zurückziehen des Dorncs 12 innerhalb des Rohres 7' werden mit Hilfe eines Stabes 13 bewirkt, der an dem Dorn befestigt ist und sich durch das Rohr bis zu einem geeigneten, die Betätigung des Stabes bewirkenden Mechanismus erstreckt, der selbstverständlich ein solcher bekannten, /um Ziehen von Rohren üblicherweise verwendeten Typs sein kann.

Erfindungsgemäß sind dünnwandige Rohre herstellbar, die glatte zylindrische Bereici/c mit niohtgcwelltcr Wandung benachbart zu doppelt geriffelten Rereichen mi', längsgewellter Wandung aufweisen, in welchen die Wellen rund um die Rohrperiphcric gleichmäßig verteilt sind. Beispiele für den nominalen Außendurchmesser (AD) derartiger Rohre und die Anzahl der Wellen in ihren doppeU geriffelten Teilstücken werden in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Nominaler Rohr-AD,
cm

2,54
5,08
7,62

Typische Anzahl

von in gleichmäßigem Abstand

voneinander angeordneten Wellen

10 bis 25
20 bis 50
30 bis 75

Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung sind in erster Linie Rohre aus duktilem Kupfer und Kupferlegierungen verwendbar, doch eignet sich dieses Verfahren auch zur Herstellung doppelt geriffelter Rohre aus anderen duktilen Metallen, z.B. aus Aluminium oder Stahl.

Das unter Verwendung der aufeinander abgepaßten Formmatrizen und Dorne erfolgende erfindungsgemäße Verfahren kann in einer oder mehreren Ziehoperationen durchgeführt werden. In der Regel werden im Anschluß an die Riffelungsoperation eine oder mehrere Absenkziehbehandlungen durchgeführt, wobei das mit Längswellen versehene Rohr durch eine glatte, ungeriffelte runde Düse gezogen wird, um den Durchmesser des Rohres auf den gewünschten endgültigen Außendurchmesser zu vermindern.

Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Rohren aus Kupferlegierung Nr. 687 sind die in der folgenden Tabelle angegebenen Merkmale typisch, wobei die Abkürzung AD für Außendurchmesser und /D für Innendurchmesser verwendet werden und in Klammern die entsprechenden Angaben in Zoll beigefügt sind:

Rundes Ausgangsrohr vor der Riffelung: 6,73 cm AD X 0,1 cm (2,65" AD X 0,040") Anlaßtempern Gezogen und geriffelt: 6,6 cm A D X 0,089 cm (2,6" AD X 0,035") (44 Riffelungen)

Zieh-Riffelung: 6,35 cm A D X 0,089 cm (2,5'7DX 0,035") (44 Riffelungen)

Absenkziehbehandlung mit glatter runder Düse: '5 5,94 cm AD X 0.089 cm

(2,34" AD X 0,035") (44 Riffelungen)

Gezogen über glattem rundem Dorn auf Endabmessungen:

5,08 cm AD X 4,63 cm ID (unter den Riffelungen X 0,089 Wandstärke 2,0" A D X 1.83" ID X 0,035")

Anlassen

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Rohren mit abwechselnden Bereichen längsgewellter Wandung bei gleichzeitig verringertem Außendurchmesser und nicht gewellccr Wandung bei gleichzeitig verringertem Außendurchmesser unter Vorschieben des Rohres in Längsrichtung, wobei das Rohr abwechselnd der Querschnittsverringerung und der Wandverformung zur Erzeugung der Wellung unterliegt oder nur im Querschnitt verringert wird unter gleichzeitiger Einprägung geringförmiger Längsriefen, die sich nur in einen Teil der Stärke der Rohrwandung hinein erstrekken.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Am-pruch 1 mit einer Formmatrize mit dem Außenquerschnitt der Wellen angepaßter öffnung und einem Dorn mit dem Innenquerschnitt der Wellen angepaßter Oberfläche, ge- »ο kennzeichnet durch eine Einrichtung zum intermittierenden Vorschieben des Doms (12) in die Matrize (10) und zum Herausziehen aus dieser.