DE2303172B2 - Dorn einer Vorrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen schraubenförmiger Innen- und Aussenrfppen an Rohren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft den Dorn einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Der Dorn der bekannten Vorrichtung (AU-PS 528) ist drehbar. Mit der bekannten Vorrichtung ist es jedoch nicht möglich, auf der Innenseite von Rohren ausreichend hohe Rippen zu erzeugen, insbesondere, wenn es sich um mehrgängige Rippen handelt, weil die beim Ausformen der Rippen auftretenden Längenänderungen des Rohres das Angreifen starker Scherkräfte an der an der Innenseite des Rohres sich ausbildenden Rippen zur Folge haben.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den bekannten Dorn so auszugestalten, daß auch hohe Rippen erzeugt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird das im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 Erfaßte vorgeschoben.

Durch diese Ausgestaltung des Dorns wird erreicht, daß ein Vorformen der Außenrippen im Bereich desjenigen Teils des Dorns erfolgen kann, welcher eine glatte zylindrische Außenfläche besitzen kann, so daß die beim Vorformen der Außenrippen auftretenden Längenänderungen des Rohres keinen schädlichen Einfluß haben können, während die Stege bzw. Rippen auf der Innenseite des Rohres dann erst beim Fertigformen der Außenrippen hergestellt werden können, und 7-var im Bereich des zweiten Teils des Dorns, welcher gegenüber dem ersten drehbar ist, wobei nunmehr jedoch die Längenänderung des Rohres während des zweiten Formschrittes tür die Außenrippen so gering ist bzw. so klein gehalten werden kann, daß auf die gleichzeitig entstehenden Stege auf der Innenseite des Rohres keine unzulässigen Scherkräfte mehr ausgeübt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.

Im einzelnen wird dadurch, daß der eine Teil des Doms eine glatte zylindrische Außenfläche aufweist und daß der andere Teil an seiner Außenfläche mindestens eine schraubenförmige Nut besitzt, erreicht, daß über dem Teil mit glatter zylindrischer Außenfläche eine Verformung des Rohres stattfinden kann, welche zu großen Längenänderungen führt, ohne daß hierdurch Nachteile entstehen, während die endgültige Ausformung, bei welcher keine großen Längenänderungen mehr auftreten, über dem zweiten Teil erfolgen kann, so daß auf das in die mindesten·- eine schraubenförmige Nut dieses Teils einpreßte Material keine oder doch nur geringe Scherkräfte ausgeübt werden.

Ferner wird dadurch, daß Befestigungseinrichtungen zum Sichern der beiden Teile des Domes in Längsrichtung der Vorrichtung in einer vorgegebenen Stellung bezüglich der Formwalzen vorgesehen sind, erreicht, daß die bei Längenänderungen des Rohres bei seiner Verformung auftretenden axialen Kräfte nicht zu einer Verschiebung des Dorns in Längsrichtung des Rohres führen.

Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 4 ergibt sich der Vorteil, daß das Material des Rohres leicht in die Nut des einen Dornteils hineinläuft, insbesondere wenn die Seitenwände nicht zu steil sind, wie dies Gegenstand der Ansprüche 5 und 6 ist.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 7 führt ferner dazu, daß das Rohr trotz restlicher Längenänderungen am Rand der steileren Seitenwand sicher erfaßt wird, so daß einerseits die Nut in dem gewünschten Umfang mit dem Material der Rohrwandung gefüllt wird, während andererseits ein Verwischen der Stegform durch ein unerwünschtes Nachrutschen des Rohres vermieden wird. Das Merkmal des Anspruchs 8 führt, insbesondere in Verbindung mit dem Merkmal des Anspruches 9, dazu, daß restliche Längenänderungen über dem zweiten Dornteil nicht zum Entstehen allzu großer Schwerkräfte an den in der Entstehung begriffenen Stegen auf der Innenseite eines Rohres führen.

Durch Verwirklichung des Merkmals nach Anspruch 10 wird ferner erreicht, daß ausreichende Standzeiten für den Dorn erzielt werden, während das Merkmal

nach Anspruch 11 den Vorlei) mit sich bringt, daß eine erhöhte Reibung zwischen einem der Dornteile, und zwar vorzugsweise dem glattwandigen und dem zu einer Drehbewegung angetriebenen Rohr vermieden wird. ■ j

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand von Figuren näher erläutert. Es zeigt

F i g. I eine Seitenansicht eines mit einer Vorrichtung gemäp der Erfindung herstellbaren Rohres, und zwar teilweise im Schnitt, ro

Fig.2 eine Seitenansicht der wesentlichen Teile einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fi g. 3 eine stark vergrößerte Teilansicht einer Vorrichtung gemäß F Ί g. 2,

F i g. 4 eine vergrößerte Darstellung des von dem ge-Strichelten Kreis 4 in F i g. 2 umgebenen Bereichs,

Fig.5 eine der Fig.4 entsprechende Darstellung für eine abgewandelte Darstellungsform für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 6 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung für eine abgewandelte Ausführungsform fiir eine Vorrichtung gemäß der Erfindung und

F i g. 7 einen vergrößerten Teilquerschniti längs der Linie 7-7 in F i g. 3.

Das Rohr 10 gemäß F i g. 1 besitzt schraubenförmige Außen- und Innenrippen 12 bzw. 14. Der Steigungswinkel der Innenrippen 14, welche mehrgängig sein können, kann im wesentlichen jeden gewünschten Wert annehmen, um im Inneren des Rohres die gewünschten Strömungsbedingungen zu schaffen. Die Außen- u.;d Innenrippen 12 bzw. 14 werden mit Hilfe von Formwalzen 16 (F i g. 2) erzeugt. Üblicherweise sind jeweils drei Formwalzen 16 vorgesehen, welche gleichmäßig um die Achse des in Fig.2 nach rechts vorrückenden zu bearbeitenden Rohres angeordnet sind. Bei dem Aus- 3; führungsbeispiel umfaßt jede Formwalze drei in axialer Richtung hintereinanderliegende Rollscheibengruppen 18, 20 und 72, die jeweils aus mehreren Rollscheiben 24 bestehen. Die Rollscheiben jeder Rollscheibengruppe besitzen die gleiche Dicke und sind dicht, nebeneinander auf einer Welle 26 angeordnet. Wegen der Verlängerung des Rohres bei den einzelnen Walzschritten besitzen die Rollscheiben der nach der Rollscheibengruppe 18 wirksam werdenden Rollscheibengruppen 20 und 22 eine geringfügig erhöhte Dicke. Die Rollscheibengruppen 18, 20 und 22 sind durch Abstandshalter 28 und 30 voneinander getrennt und mit Hilfe einer Mutter 36 zwischen Unterlagsscheiben 32 und einem Flansch 34 festgeklemmt.

Es ist möglich, entweder die Formwalzen 16 und die Achse des Rohres 10 zu drehen, wobei sich die Rollwalzen gleichzeitig um ihre eigene Achse drehen; es ist aber auch möglich, das Rohr 10 zu einer Drehbewegung anzutreiben.

In jedem Fall besitzen die Rollscheiben von nacheinander wirksam werdenden Rollscheibengruppen und die Rollscheiben in jeder dieser Gruppen einen zunehmend größeren Durchmesser und können die gleiche Form oder eine sich von Rollscheibe zu Rollscheibe allmählich ändernde Form besitzen, um das Metall des Rohres zu den schraubenförmigen Außenrippen 12 gemäß F i g. 1 zu formen. Der Dorn im Inneren des Rohres 10, welcher der Abstützung und Verformung des Rohres 10 auf seiner Innenseite dient, umfaßt eine Achse 10, welche gegen Verschiebung in Längsrichtung gesichert ist, und welche sich entweder drehen oder gegen eine Drehung gesichert sein kann. Die Achse 40 besitzt einen zylindrischen Endbereich 42 verringerten Durchmessers, auf welchem zwei relativ zueinander drehbare Teile 44 und 46 des Doms angeordnet sind, wobei der erste Teil 44 eine glatte Außenseite aufweist, während der zweite Teil 46 mit ein oder mehreren schraubenförmigen Nuten 48 versehen ist. Die Teile 44 und 46 sind auf dem Endbereich 42 durch eine auf dessen Ende aufgeschraubte Mutter 50 gesichert. Wie besonders aus F i g. 3 deutlich wird, wird die Innenseite des Rohres unterhalb der Roilscheibengruppe 18 in einem Bereich 52 gegen die glatte zylindrische Außenseite des ersten Teils 44 gepreßt. Das Walzen der Außenrippen 12 führt nicht nur zu einer Relativdrehung zwischen den RoUscheiben und dem Rohr, sondern gleichzeitig zu einem Vorrücken des Rohres in axialer Richtung. Das Rohr verschiebt sich folglich in dem Bereich 52 in F i g. 3 nach rechts. Wenn sich das Rohr in diesem Bereich 52 um seine Achse dreht, nimmt es den ersten Teil 44 mit. Der Zweck der ers;eri Rollscheibengruppe 18 besteht H^rin. eine Vorform 54 der Außenrippen 12 zu erzeuget?, ehe mit der Ausbildung der Innenrippen begonnen wird, da diese sonst aufgrund der Verlängerung des Rohres zwischen den Rollscheibengruppen 18 und 20 abgeschert würden. In ein;m hinter dem Bereich 52 liegenden Bereich 56 hebt die innenseite des Rohres wegen der Elastizität des Rohrmaterials wieder von den Teilen 44 und 46 des Dorns ab. In einem weiteren Bereich 58 wird die Innenseite des Rohres unter der Wirkung der Rollscheibengruppe 20 wieder in Kontakt mit dem Dorn gepreßt, und zv/ar nunmehr mit dessen zweitem Teil 46.

Die RoUscheiben der Rollscheibengruppe 20 dringen nunmehr noch tiefer in das Rohrmaterial ein, um eine Vorform 60 mit weiter verringerter Rippenslärke zu erzeugen. Der dabei von diesen RoUscheiben ausgeübte Druck ist ausreichend, um einen Teil des Metalls des Rohres in einem Bereich 62 in die schraubenförmige Nut 48 (es können auch mehrere Nuten vorgesehen sein) zu pressen. Das Rohr 10 wird durch die gegenüber reiner Achse schräggestellten RoUscheiben, die mit den spiralförmigen Außenrippen bzw. den Vorformen derselben in Eingriff stehen kontinuierlich in axialer Richtung verschoben. Da die Teile 44 und 46 des Dorns gegen eine axiale Bewegung gesichert sind, bewegt sich das Rohr somit auch gegenüber dem zweiten Teil 46 des Dorns in axialer Richtung. Da ferner durch die Rollscheibengruppe 20 Metall in die schraubenförmige Nut 48 gepreßt wurde, ist diese axiale Bewegung zwangsläufig mit einer Relativdrehung zwischen dem Rohr und dem zweiten Teil 46 verbunden, wobei die Drehbewegung durch das Entlanggleiten der Innenrippei. bzw. der Vorformen derselben im Bereich 62 längs der schraubenförmigen Nut 48 bestimmt wird. Wegen der obigen Zusammenhänge ergibt eich zwischen dem Rohr und dem ersten Teil 44 eine axiale Relativbewegung und der erste Teil 44 dreht sich gemeinsam mit dem Rohr. Die Relativbewegung zwischen dem Rohr und dem zweiten Teil 46 kann dagegen nur eine schraubenförmige Bewegung sein, da die Innenrippen bzw. ihre Vorform im Bereich 62 in die spiralförmige Nut 48 eingreifen. Die Teile 44 und 46 müssen also relativ zueinander drehbar sein. Auf Grund der Elastizität des Rohrmaterials hebt dessen Innenseite hinter der Rollscheibengruppe 20 in einem Bereich 64 erneut von der Oberfläche des zweiten Teils 46 ab, wobei die Größe des Abstands durch Vergrößerung des Durchmessers des ersten Teils 44 erhöht werden kann. Anschließend wird die innenseite des Rohres in einem Bereich 68 unterhalb der Rollseheihpncrrimr.«. -η o.·««·..» i—«r*:- —

gen den zweiten Teil 46 gepreßt, wobei die Außenrippen ihre Endform 66 und ihre volle Höhe erhalten. Gleichzeitig wird die Wandstärke des Rohres auf das bei 68 angezeigte endgültige Maß gebracht und die Innenrippen erhalten ebenfalls ihre Endform 70.

Die genaue Querschnittsform der Nuten 48, welche in F i g. 7 gezeigt ist, kann sich für unterschiedliche Materialien und unterschiedliche Steigungswinkel sowie in Abhängigkeit von den durch das Rohr zu leitenden Flüssigkeiten oder Gasen von den mit diesen Medien durchzuführenden Operationen ändern.

Im allgemeinen sind die Nuten jedoch im Querschnitt breit und flach und ihre Seiten schließen einen stumpfen Winkel miteinander ein, der vorzugsweise zwischen 90° und 120° liegt. Üblicherweise sind die Seitenflächen der Nut aus geradlinigen Elementen zusammengesetzt, die am Boden der Nut über eine kleine Rundung miteinander verbunden sind. Die Seiten 72, 74 der Nut 48 können, wie dies F i g. 7 zeigt, unter dem gleichen Winkel geneigt sein. Um jedoch eine möglichst wirksame Kraftkomponente zum Drehen des zweiten Teils 46 zu erhalten, ist es günstig, wenn die Seite der Nut. auf welche das Rohr zugelegt wird (in F i g. 7 die Seite 72) steiler ist als die gegenüberliegende Seite. Bei einem Gesamtöffnungswinkel der Nut von 100° -könnte dann beispielsweise die steilere Seite 72 unter einem Winkel von 50° geneigt sein, während die andere Seite unter einem Winkel von 30° geneigt sein könnte, und zwar jeweils gegenüber der Tangentialebene 75.

F i g. 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung des von dem Kreis 4 in F i g. 3 umgebenen Bereichs, in welchem die Teile 44 und 46 des Dorns aneinanderstoßen. Man erkennt, daß das an den zweiten Teil 46 angrenzende Ende des ersten Teils 44 mit einer Schrägfläche 46 versehen ist, und daß das benachbarte Ende des zweiten Teils 46 ebenfalls eine Schrägfläche 78 bzw. eine gebrochene Kante aufweist.

F i g. 5 zeigt einen der F i g. 4 entsprechenden Ausschnitt einer abgewandelten Ausführungsform, bei der das dem zweiten Teil zugewandte Ende des ersten Teils 44a lediglich eine abgerundete Kante 79 aufweist, deren Radius extrem klein ist und beispielsweise nur 0,127 mm beträgt. Das dem ersten Teil zugewandte Ende des zweiten Teils 46a ist dagegen mit einer Schrägfläche 80 versehen, die unter einem Winkel von etwa 30° geneigt ist.

F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der erste Teil 82 unterhalb dei beiden ersten Rollscheibengruppen 18 und 20 liegt, während der zweite Teil 84 relativ kurz ist und nur unter der letzten Rollscheibengruppe 22 liegt Bei dieser Ausführungsform sind die Scherkräfte, welche an der Innenrippe angreifen, "/eiter verringert.

Den Kräften, welche die Tendenz haben, eine Verlängerung des Rohres herbeizuführen, wirken Gegenkräfte von den Rollscheiben und dem mit einer Nut versehenen Teil des Dorns entgegen, so daß die tatsächliche Verlängerung zum größten Teil erst dann eintritt, wenn das Rohr unter der letzten Rollscheibe einer Gruppe von Rollscheiben hindurchläuft und das Ende des zweiten Teils des Dorns passiert. Andererseits ist es möglich, die Steigung der Nuten 48 allmählich zu verändern, um einen Ausgleich für die Verlängerung des Rohres zu schaffen.

Während bei den vorangehenden Beispielen der erste Teil 44 bzw. 82 mit glatter Oberfläche auf der Achse 40 drehbar gelagert ist, kann bei frei drehbarer Achse 40 diese einen angeformten Bereich vergrößerten Durchmessers besitzen, welcher die Funktion des ersten Teils 44 bzw. 82 übernimmt, wobei dann lediglich der /weite Teil 46 bzw. 84 drehbar auf der Achse 40 gelagert sein muß. Ferner ist es möglich, einen ersten Teil 44 bzw. 82 geringfügig größeren Durchmessers zu verwenden, um die Möglichkeit zu schaffen, das Material des Rohres stärker zu verformen (radiales Einpressen) und auf diese Weise im Bereich des zweiten Teils 46 bzw. 84 eine ausreichende Materialmenge für die Innenrip ;en zu erhalten. Die beschriebene Vorrichtung gestattet die Erzeugung mehrgängiger schraubenförmiger Innenrippen mit geringem Abstand zwischen benachbarten Rippen· bzw. Nutengängen. Bei einer Ausführungsform besaß der zweite Teil des Dorns sechs parallele Nuten, deren Abstand voneinander in axialer Richtung bei einem Außendurchmesser von etwa 17,5 mm etwa 9,8 mm betrug.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung gestattet die Herstellung schraubenförmiger Innenrippen, bei denen der Winkel zwischen der Rohrachse und einer Tangente an eine Innenrippe wesentlich größer ist als dies bisher möglich war. Außerdem besteht die Möglichkeit, mehrgängige Innenrippen herzustellen. Es wurden beispielsweise Innenrippen mit befriedigenden Querschnittsabmessungen in Rohren hergestellt, welche einen Innendurchmesser von etwa 2 cm aufwiesen, wobei der Steigungswinkel größer als 45° war, und wobei sechs parallele Rippengänge vorgesehen waren. Im allgemeinen lassen sich erfindungsgemäß mehrgängige Innenrippen mit Steigungswinkeln von über 30° ohne Schwierigkeiten herstellen.

Vorzugsweise bestehen die bei der Herstellung der Innenrippen wirksam werdenden Teile des Dorns aus einem harten, widerstandsfähigen Material, wie z. B. Wolframkarbid.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Dorn einer Vorrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen schraubenförmiger Innen- und Außenrippen an Rohren mittels Formwalzen und einen um seine Längsachse drehbaren Dorn, der teilweise im Bereich der Formwalzen angeordnet und zumindest über einen Teil seiner Länge mit mindestens einer Nut versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn aus mindestens zwei relativ zueinander drehbaren Teilen (44, 46; 44a, 46a; 82, 84) besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil (44, 44a 82) eine glatte zylindrische Außenfläche aufweist und daß der andere Teil (46. 46a, 84) an seiner Außenfläche mindestens eine schraubenförmige Nut (48) besitzt.

3. Vorrichtung; ;ach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Befestigungseinrichtutigen (40, 50) vorgesehen sind zum Sichern der beiden Teile (44, 46; 44a, 46a: 82. 84) des Domes it; Längsrichtung der Vorrichtung in einer vorgegebenen Stellung bezüglich der Formwalzen (16).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Nut (48) Seitenwände (72, 74) besitzt, die im Querschnitt über den größten Teil ihrer Länge gerade sind.

5. Vorrichtung ^ach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der von den Seitenwänden (72, 74) der Nut (48) eingeschlossene Wnkel π· .idestens 90° beträgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, a«.durch gekennzeichnet, daß der von den Seitenwänden (72, 74) der Nut (48) eingeschlossene Winkel zwischen 90" und 120° beträgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Seitenwand (72) der Nut (48), auf welche sich das zu bearbeitende Rohr (10) zu bewegt, gegenüber der Mantelfläche des zweiten Teils (46, 46a, 84) des Doms steiler verläuft als die andere Seitenfläche (74).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Teil (46, 46a, 84) des Doms mehrere getrennte Nuten (48) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (46, 46a, 84) mit Nuten (48) versehen ist, die einen Steigungswinkel größer als 30° besitzen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (44, 46; 44a, 46a; 82,84) des Dorns aus Wolframkarbid bestehen

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (40) zu einer Drehbewegung antreibbar ist.