DE2758526C2

DE2758526C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Rippenrohres

Info

Publication number: DE2758526C2
Application number: DE2758526A
Authority: DE
Inventors: Robert 7918 Illertissen Klöckler; Hans-Werner Ing.(grad.) 7917 Vöhringen Kästner; Manfred Dipl.-Ing. 7913 Senden Saier
Original assignee: Wieland Werke AG
Current assignee: Wieland Werke AG
Priority date: 1977-12-28
Filing date: 1977-12-28
Publication date: 1986-03-06
Also published as: SE7808064L; DE2758526A1; JPS54100558A; DK311678A; AT369537B; GB2011601B; FR2413625A1; DK161623B; IT1105433B; FR2413625B1; SE446600B; DK161623C; IT7850681A0; ES472257A1; ATA511378A; CH636431A5; GB2011601A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rippenrohres nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Vorrichtung zur Herstellung eines Rippenrohres nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs bzw. 3.

In dem genannten Hauptpatent 27 58 527 werden ein Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Y-Rippenrohren beschrieben, die bedeutende mechanische, handhabungstechnische und wärmetechnische Vorzüge aufweisen.

In Weiterentwicklung des genannten Verfahrens liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren dahingehend auszubilden, daß bei zumindest gleichen wärmetechnischen Eigenschaften der Rippenrohre deren mechanische und handhabungstechnische Eigenschaften verbessert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritt gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Schritten Glätten, Kerben und Stauchen wird eine zu starke Umformung des Rippenfußes vermieden, die beim unmittelbaren Stauchen der Rippen auftreten würde. Zwischen den T-förmig ausgebildeten Rippen werden gleichmäßige Hohlräume erhalten, wobei die Hohlräume, insbesondere die Spaltbreiten, definiert und kontinuierlich veränderbar sind.

Damit ergibt sich ein Rohr mit annähernd glatter Oberfläche, Die Stauchung bewirkt eine Art Richtvorgang, so daß die Rohre auffallend gerade werden. Eine Verletzungsgefahr durch scharfe und rauhe Rippenspitzen bei Arbeiten mit und an solchen Rohren wird dadurch weitestgehend unterdrückt. Ferner sind die Rippenspitzen, die bei üblichen Rippenrohren teilweise rauh und zum Teil mit Rissen behaftet sind, verfestigt und glattgewalzt, d. h. die Rohre sind kerbunempfindlicher, sind also günstiger bei mechanischer Wechselbelastung. Eine Rißfortpflanzung wird verhindert.

Bekannterweise wird die Innenoberfläche bei gewalzten Rippenrohren mit abnehmender Rohrwandstärke wellig. Diese Welligkeit, verursacht durch den radialen Werkstofffluß beim Auswalzen der Rippen, wird durch den Stauchvorgang rückgängig gemacht. Man erreicht dadurch eine wesentlich strömiingsverlustärmere Innen-

oberfläche.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, die im Patent 27 58 527 beschriebene Walzvorrichtung zum Erzeugen von T-Rippenrohren weiterzubilden.

Die Ausbildung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist wie bei dem Hauptpatent davon abhängig, ob sich das Rohr bei ortsfestem Walzkopf oder ob sich der Walzkopf bei lediglich axial vorschiebbarem Rohr drehen soll.

Entsprechend dem Hauptpatent 27 58 527 wird bei sich drehendem Rohr von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 ausgegangen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch eine Stauchrolle nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 2 gekennzeichnet (Rippenteilung = Abstand von Rippe zu Rippe).

Bei -.ich drehendem Walzkopf wird von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3 ausgegangen, die durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 3 angegebenen Mittel gekennzeichnet ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind drei um 120° gegeneinander versetzte Werkzeughalter vorgesehen.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines T-Rippenrohres über ein Y-Rippenrohr, F i g. 2 die schematische Anordnung der Werkzeughalter bei einer Vorrichtung nach F i g. 1 und

F i g. 3 die Ausbildung der Rippenformen bei einer Vorrichtung nach F i g. 1 und 2.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 zur Herstellung eines T-Rippenrohres 1 über ein Y-Rippenrohr läßt sich bei drehendem Rohr oder bei drehendem Walzkopf verwenden.

Im folgenden wird die Funktionsweise bei sich drehendem Rohr erläutert:

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 sind jeweils ein Walzwerkzeug 7, eine zylindrische Glättrolle 11, eine Kerbrolle 13 und eine zylindrische Stauchrolle 16 in einem Werkzeughalter 9 integriert (hier ist nur ein Werkzeughalter 9 dargestellt). Entsprechend Fig.2 sind zwei weitere Werkzeughalter 9 jeweils um 120° gegeneinander versetzt am Umfang des Rohres 1 angeordnet. Die Werkzeughalter 9 sind radial zustellbar. Es können beispielsweise auch vier oder sechs Werkzeughalter 9 benutzt werden. Die Werkzeughalter 9 ihrerseits sind in einem ortsfesten (nicht dargestellten) Walzkopf angeordnet.

Das in Pfeilrichtung einlaufende Glattrohr Γ wird durch die am Umfang des Rohres 1' angeordneten, angetriebenen Walzwerkzeuge 7 in Drehung versetzt, deren Achse schräg zur Rohrachse verläuft. Der Pfeil in F i g. 2 deutet die Drehrichtung des Rohres 1' an.

Die Walzwerkzeuge 7 bestehen in bekannter 'Veise aus nebeneinander angeordneten Walzscheiben 8.

Die zentrisch angeordneten Walzwerkzeuge 7 formen in bekannter Weise die Rippen 2' aus der mittels einer Dornstange 10 unterstützten Rohrwandung 4. Dabei finden zunächst in einem vorderen Bereich (Einzugsbereich) eine Durchmesserreduktion statt In einem minieren Bereich (Fertigwalzbereich) erfolgt das Auswalzen der schraubenlinienförmig umlaufenden Rippen 2'.

Durch die Glättrolle 11 wird eine Glättung der Enden der Rippen 2' erzielt, so daß die Enden der Rippen 2" auf einer gedachten, mit der Rohrmittelachse 12 koaxialen Zylinderfläche liegen. Die nachgeschaltete Kerbrolle 13 kerbt die R'ppen 2" in Schraubenlinienrichtung des Rohres 1 ein und biegt sie gleichzeitig seitlich auf, so daß Rippen 2" mit Y-förmigem Querschnitt resultieren, die durch Stauchrollen 16 in radialer Richtung zu Rippen 2 mit T-förmigem Querschnitt gestaucht werden (vgl. F i g. 3).

Die T-förmigen Rippen 2 laufen schraubenlinienförmig um. Der Fuß 3 der Rippen 2 steht also radial von der Rohrwandung 4 ab, während die Rippenenden jeweils so zur T-Form gestaucht sind, daß verengte Spalte 6 gebildet sind (vgl. die obere Spaltbreite Λ in Fig. 1). Der Abstand zwischen den Rändern der Rippen 2 ändert sich kontinuierlich, so daß zwischen den Rippen 2 im wesentlichen abgerundete Hohlräume vorhanden sind.

Die folgenden Maßangaben beziehen sich auf die Verarbeitung eines Glattrohres mit 19 mm Außendurchmesser und 1,45 mm Wanddicke.

Durch bis zu 25 hintereinander angeordnete Walzscheiben 8 (aus Platzgründen sind nur zehn dargestellt) werden die Rippen 2' herausgeformt. Der Durchmesser der Walzscheiben 8 beträgt ca. 50 mm und steigt in Pfeilrichtung an. Entsprechend der gewünschten Rippenteilung von 1,35 mm sind die Walzscheiben 1,3 mm dick. Mit zunehmendem Durchmesser der Walzscheiben 8 wird der Spitzenradius größer und der Flankenwinkel kleiner.

Zwischen der letzten Walzscheibe und der zylindrischen Glättrolle 11 ist jeweils eine Distanzscheibe 14 von 0,7 mm Dicke angeordnet. Dabei entspricht die Dicke der Distanzscheibe 14 etwa der halben Rippenteilung von 1,35 mm. Die Glättrolle 11 selbst hat einen Durchmesser, der dem Durchmeser der ersten Walzscheibe entspricht, und eine Dicke von 1,3 mm.

Nach der Glättrolle 11 folgt jeweils eine Kerbrolle 13 (Dicke ebenfalls 1,3 mm). Entsprechend der Anordnung nach F i g. 2 haben die Kerbrollen 13 in den mit 1 bzw. II bezeichneten Werkzeughaltern 9 einen zunehmenden Durchmesser, der einige Zehntel mm über dem Durchmesser der Glättrolle 11 liegt. Indem mit III bezeichneten Werkzeughalter 9 ist statt dessen eine Glättrolle vorgesehen. Der Kerbwinkel λ der ersten Kerbrolle 13 beträgt 90°, der Kerbwinkel der zweiten Kerbrolle 13 beträgt 120°.

Damit die Kerbrolle 13 in die durch die Glättrolle 11 geglätteten Rippen mittig einkerben kann, sind im vorliegenden Fall zwischen Glättrolle 11 und Kerbrolle 13 jeweils Korrekturscheiben 15 von wenigen Zehnteln mm Dicke vorgesehen.

Auf die Kerbrolle 13 folgt jeweils ohne Korrekturscheiben die eigentliche Stauchrolle 16, deren Durchmesser dem Durchmesser der letzten Kerbrolle 13 entspricht und die eine Dicke von 1,3 mm aufweist.

Das Material der Walzscheiben 8. der Glättrolle 11, der Kerbrolle 13 und der Stauchrolle 16 ist ein hochlegier- b5 tcr Werkzeugstahl.

Die radial zustellbaren Walzwerkzeuge 7 werden mit einer Anfangsdrehzahl von 150—400 Umdrehungen pro Minute und mit einer um den Faktor 3 bis 4 höheren Enddrehzahl angetrieben.

Um die Spaltbreite A des T-Rippenrohres 1 zu variieren, kann bei gewählter, radialer Zustellung der Werkzeughalter 9 entweder der Durchmesser und/oder der Kerbwinkel λ der Kerbrolle 13 verändert werden.

Ausgehend von einem Glattrohr aus SF-Cu mit 19 mm Außendurchmesser und 1,45 mm Wanddickc wurde allein mit den Walzwerkzeugen 7 der Vorrichtung nach F i g. 1/2 ein Standard-Rippenrohr (mit einer Rippenteilung von 1,35 mm, einer Rippenhöhe von 1,5 mm und einem Innendurchmesser von 14 mm) sowie mit einer Vorrichtung entsprechend F i g. 1/2 ein T-Rippenrohr mit den folgenden Abmessungen hergestellt:

	Standard-Rippenrohr	T-Rippenrohr
Rippenteilung, mm	1,35	1,35
Rippen je Zoll	19	19
Rippen je m	740	740
Rippendurchmesser a, mm	18,9	18,1
Kernrohrdurchmesser, mm	15.9	15,9
Innendurchmesser, mm	14,1	14,1
Rippenhöhe, mm	1,5	1,1
Spaltbreite A, mm	-1,0	0,25
Berippte Länge, mm	1975	1975
Außendurchmesser des	19,2-0,2	19,2-0,2
unberippten Endes b, mm
b—a,mm	0,3-0,2	1,1-0,2
	Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

gf Patentansprüche:

Ig 1. Verfahren zur Herstellung eines Rippenrohres für Wärmeübertrager oder dgl. mit auf der Rohraußen-

|j seite schraubenlinienförmig umlaufenden Rippen, deren Fuß im wesentlichen radial von der Rohrwandung

H 5 absteht und durchgehend umläuft und deren äußeres Ende sich in Rohrlängsrichtung den benachbarten Ji Rippen nähert, bei dem das Rippenmaterial durch Verdrängen von Material aus der Rohrwandung eines

|f Glattrohres nach außen mittels eines Walzvorgangs gewonnen wird, wobei die Rippen mit ansteigender

Β Höhe ausgeformt, anschließend die Enden der Rippen durch radialen Druck auf einen konstanten Durchmes-

§ ser geglättet, die Enden der geglätteten Rippen unter einein dem Steigungswinkel der Schraubenlinien

entsprechenden Winkel zur Rohrlängsachse eingekerbt und gleichzeitig die eingekerbten Rippen seitlich zu einem Y-förmigen Querschnitt aufgebogen werden, nach Patent 2758527, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebogenen Rippen (2'") durch weiteren radialen Druck zu einem T-förmigen Querschnitt gestaucht werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mindestens zwei am Umfang des Rohres gegeneinander versetzt und in einem ortsfesten Walzkopf angeordneten, radial zustellbaren Werkzeughaltern, die jeweils ein aus mehreren Walzscheiben bestehendes, angetriebenes Walzwerkzeug mit schräg zur Rohrachse liegender Achse aufweisen, bei der in mindestens einem Werkzeughalter auf das Walzwerkzeug im Abstand der etwa fn+0,5)-fachen Rippenteilung (tu)/n=0, 1, 2, 3 ...] eine zylindrische Glättrolle folgt, deren Dicke etwa der Rippenteilung (tit) entspricht, und bei der in mindestens einem Werkzeughalter eine Kerbrolle angeordnet ist, die eine Dicke etwa gleich der Rippenteilung (Ir) aufweist und deren Abstand von dem Walzwerkzeug der Summe der etwa (n+0,5)-fachen Rippenteilung ff«) und der Dicke der Glättrolle entspricht, nach Anspruch 2 des Patents 27 58 527, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Werkzeughalter (9) eine Stauchrolle (16) angeordnet ist, die eine Dicke etwa gleich der Rippenteilung ff_Ä) aufweist und deren Abstand von dem Walzwerkzeug (7) der Summe der etwa (n+0,5)-fachen Rippenteilung (tu) und der Dicken von Glättrolle (11) und Kerbrolle (13) entspricht.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I₁ mit mindestens zwei am Umfang des Rohres gegeneinander versetzt und in einem Walzkopf angeordneten, radial zustellbaren Werkzeughaltern, die jeweils ein aus mehreren Walzscheiben bestehendes Walzwerkzeug mit schräg zur Rohrachse liegender Achse aufweisen, wobei der Walzkopf drehbar gelagert und in Umfangsrichtung des Rohres antreibbar ist, bei der in mindestens einem Werkzeughalter auf das Walzwerkzeug in Abstand der etwa (n+0,5)- fach en Rippenteilung (Ir)[U = O, 1,2,3...] eine zylindrische Glättrolle folgt, deren Dicke etwa der Rippenteilung (Ir) entspricht, bei der in mindestens einem Werkzeughalter eine Kerbrolle angeordnet ist, die eine Dicke etwa gleich der Rippenteilung (ir) aufweist und deren Abstand von dem Walzwerkzeug der Summe der etwa fn+0,5)-fachen Rippenteilung (tR) und der Dicke der Glättrolle (11) entspricht und bei der eine Klemmhalterung für das Rohr vorgesehen ist, nach Anspruch 3 des Patents 27 58 527, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Werkzeughalter (9) eine Stauchrolle (16) angeordnet ist, die eine Dicke etwa gleich der Rippenteilung (Ir) aufweist und deren Abstand von dem Walzwerkzeug (7) der Summe der etwa fn + 0,5)-fachen Rippenteilung (Ir) und der Dicken von Glättrolle (11) und Kerbrolle (13) entspricht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß drei um 120° gegeneinander versetzte Werkzeughalter (9) vorgesehen sind.