DE2840093A1

DE2840093A1 - Verfahren und vorrichtung zum dehnen von rohren

Info

Publication number: DE2840093A1
Application number: DE19782840093
Authority: DE
Inventors: Paul Warren Martin
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1977-09-13
Filing date: 1978-09-12
Publication date: 1979-03-22
Also published as: GB2004219B; GB2004219A; JPS5450466A; FR2402501A1; CA1095222A; ES473253A1; NL7808693A; US4134286A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Dehnen von Rohren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Torrichtung zum Dehnen von Rohren in die Flatten oder Köpfe von vl/ärmetauschern oder dergl. im allgemeinen und auf eine Dehnvorrichtung, die beim Dehnvorgang gegenüber dem ßohr in Längsrichtung bewegt werden kann, im besonderen.

Beim Herstellen von rohrförmigen Wärmetauschern war es allgemein Praxis, das Rohr zu rollen oder zu dehnen, das dann durch den Tauscherkopf in festen dichtenden Eingriff mit diesem kommt. Bei den meisten Rohrdehnern werden die dehnenden Rollen etwas zur Längsachse des Rohres und der Dehnvorrichtung abgeschrägt, so daß sie sich selbst beim Drehen der Dehnvorrichtung in das Rohr zu führen oder zu drücken versuchen_e Eine dieser Dehnvorrichtung wird in der USA-Patentschrift 3.854.314 beschrieben.

normalerweise wird verhindert, das diese Dehnvorrichtungen sich gegenüber dem Rohr in Längsrichtung bewegen, ausgenommen in zusätzlichen Schritten, wie sie durch die Zuführeinrichtung gegeben sind, die beim Rollen von Rohren in dicken Köpfen benutzt werden. Das Aufreibrollen, d.h. die Dehnvorrichtung die sich beim Rollen in Längsrichtung bewegt, ist mit der Hand versucht worden. Dieser Handvorgang ist nicht sinnvoll, wenn eine Bedienungsperson die Dehnvorrichtung nicht auf einem konstanten vorgegebenen Rollintervall halten kann. Deshalb befinden sich die Dehnrollen nicht in

Eingriff mit derselben Menge von zu dehnenden oder zu verschiebenden Rohrmaterial und das Innere des Rohres ist nach dem Rollen eher abgestuft als glatt.

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Während diese Dehnvorrichtungen ausreichend gearbeitet haben, versuchen sie, das Metall des Rohres herauszudrücken, wenn es zur Vorderseite des Kopf- oder -^ohrblechs zur Rückseite des Rohrblechs gedehnt wird, da die Rohrdicke durch das Rollen und Dehnen verändert wird. Für manche Zwecke ist es wünschenswert, die -Rohrenden an das Röhrblech vor dem Dehnen zu verschweißen oder in anderer ?i/"eise zu befestigen. In diesem Fall werden starke Kräfte in den Rohren erzeugt, wobei die Rohre gedehnt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Rohrdehnvorrichtung anzugeben, die das Ziehen des Rohrmaterials zur Vorderseite des Kopfes vermeidet und somit die Kräfte beseitigt, die beim Herausdrücken des Rohrmaterials entstehen. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist eine Rohrdehnvorrichtung, bei der zwischen der Dehnvorrichtung und dem Rohr beim Rollen eine relative Axialbewegung auftritt, um die Ausbildung axialer Kräfte zur Vorderseite des Kopfes beim Rollen zu vermeiden und eine einheitlichere Deformation zu erhalten.

Die Erfindung liefert eine verbesserte Rohrdehnvorrichtung mit einem länglichen, drehbaren Dehner, der in das Ende eine gegen den Kopf zu dehnenden Rohres eingesetzt ist. Ein Anschlagbund umgibt einen Teil des Dehners, dessen eines Ende an den Kopf angreift und einen Druckbund umgibt einen Teil des Dehners und das zweite Ende des Anschlagbundes kann mit diesem und dem Druckbund zueinander axial und drehbar bewegt werden. Der Druckbund enthält Begrenzungen zum Bestimmen der axialen Bewegung zwischen ihm und dem Anschlagbund und ist mit dem Dehner verbunden, wodurch er mit diesem sich zusammen zum Anschlagbund bewegt, bis er an

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das zweite Ende des Anschlagbundes angreift.

Weiter erstrebt die Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Dehnen eines Rohres in den Eingriff mit einem Kopf, das folgende Schritte enthält: Einbringen eines Dehners mit an ihm radial verschiebbaren Rollen in das Rohr in einer gegebenen Tiefe, Drehen des Dehners und Verschieben der Rollen radial nach außen zum Verformen eines besonderen Teils des Rohres in Eingriff mit dem Kopf und gleichzeitiges Vorrückenlassen des Dehners in das Rohr um eine gegebene Strecke.

Diese und weitere Gegenstände und Vorteile werden anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen ist:

Figur 1 ein Längsschnitt einer Dehnvorrichtung nach der Erfindung in der Stellung zum Dehnen eines Rohrs in einen Kopf;

Figur 2 ein vergrößerter Querschnitt an der Linie 2-2 der Figur 1;

Figur 3 ein der Figur 1 ähnlicher Schnitt, der aber die Dehnvorrichtung in einer anderen Arbeitsstufe zeigt;

Figur 4 ein vergrößerter Querschnitt an der Linie 4-4 der Figur 3; und

Figur 5 eine Ansicht der Dehnvorrichtung in einer noch weiteren Arbeitsstellung.

Figur 1 zeigt eine Rohrdehnvorrichtung 10, in die ein Rohr 12 eingesetzt ist, das mit einem Kopf 14 verschweißt wor-

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den ist. Es ist jedoch nur ein Teil der Vorrichtung dargestellt. Der weggelassene Teil enthält die Vorrichtung zum Drehen der Dehnvorrichtung, zum Indezieren dieses und Abtasten des Drehmoments, das in der erwähnten US-Patentschrift 5.854.314 beschrieben wird.

Die Dehnvorrichtung 10 enthält einen abgeschrägten Kern 16, der ganz durch einen Rollenkäfig 18 hindurchgeht. Dieser Trägt mehrere Rollen 20 in Schlitzen 22, die durch den vorderen Teil des Rollenkäfigs 18 hindurchgehen, wie es Figur 2 deutlich zeigt.

Der Hollenkäfig 18 enthält ferner mehrere Ringrillen 24-, die mit einer Kugel- und einer Käfigklinkenvorrichtung so zusammenarbeiten, daß der Rollenkäfig 18 in gegebenen Stufen in das Rohr 12 geführt wird. Kugel- und Käfigeinrichtung 26 ergeben einen Teil eines Druckbundes 28, der teleskoartig zu einem Anschlagbund 30 angeordnet ist.

Der Anschlagbund 30 besteht aus mehreren untereinander verbundenen . Teilen , die zur Herstellung des Bundes 30 notwendig sein können, aber zum Arbeiten werden sie als einziges Teil angesehen. Der Anschlagbund 30 enthält ein Ende 32, das an die Vorderseite des Kopfes 14 angreift, ein zweites Ende 34, das an einen Teil des Druckbundes 28 angreift, was noch beschrieben werden wird, einen herausragenden Ansatz 36, der zum Betätigen des automatischen Indeziermeahanismus (nicht dargestellt) dient, und einen radial herausragenden Flansch zwischen den Enden 32 und 3^» der an ein Ende einer Druckfeder 40 angreift. Das entgegengesetzte Ende der Druckfeder 40 greift an einen radial herausragenden Flansch 42 an, der einen Teil des Druckbundes 28 bildet und dort angeordnet ist.

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Der Druckbuna 28 enthält einen Muffenteil 44, der mit seinem Inneren an das Ende 34 des Anschlagbundes 30 angreift und dessen Außenseite das Führen der Feder 40 unterstützt«, Im Muffenteil 44 befindet sieb, ein Drucklager 46,' das an das Ende y± des Anschlagbundes 30 angreift und ein relatives Drehen zwischen dem Anschlagbund 30 und dem Druckbund 28 zuläßt, während die Längsbewegung zwi~ sehen ihnen begrenzt ist»

Das Drucklager 46 wird im Muffenteil 44 von einer flachen Vorderseite eines Flanschteils 48 gehalten, der sich auf der Kugel- und Käfiganordnung 26 befindet, die von einem Sperring 50 im Muffenteil 44 gehalten wird, der vom Innenrand des Flansches 72 getragen wird, der sich auf dem Druckbund 28 befindet.

Die Kugel- und Käfiganordnung 26 enthält außer dem Flanschteil 48 ein Käfigteil 52, das einen nach innen gerichteten Flansch 54 aufweist, der an mehrere Kugeln angreift, die sich in entsprechenden Löchern im Käfigteil ^2. befinden, und an den Rollenkäfig 18 in einer Ringrille 24 angreifen. Wenn das Käfigteil 52 vom Kopf 14 weggeführt wird, leert der nach innen gerichtete Flansch 54 die Löcher, in denen sich die Kugeln 56 befinden und ermöglichen die Relativbewegung der Kugeln 56 nach außen um eine kleine Strecke, die zum Leeren des Teils größeren Durchmessers des Rollenkäfigs 18 ausreicht. Der Rollenkäfig kann zum Druckbund 28 gebracht werden.

Wenn das Rohr 12 im Kopf 14 gedehnt werden soll, wird die Dehnvorrichtung 10 in die in Figur 1 gezeigte Stellung gebracht, d.h. der Dehnkäfig 18 mit den in ihm enthaltenen Rollen 20 befindet sich im Rohr 12, das mit dem Kopf 14

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steckgerollt und verschweißt ist. Das Ende des Anschlagbundes ist gegen die "Vorderseite des Kopfes 14- gebracht.

Zu dieser Zeit wird die (nicht dargestellte) Vorrichtung zum Drehen der Dehnvorrichtung 10 so betätigt, daß der Rollenkäfig 18 sich dreht und der zugespitzte Kern 16 relativ in den Kopf 14- hineingedrückt wird, wodurch sich die Rollen 20 radial nach außen dehnen und mit dem Innern des Rohres 12 in Eingriff gelangen. Bei Fortgang des Rollens wird das Bohrinnere, wie in Figur 3 durch das Zeichen 60 dargestellt, vergrößert. Es kann beobachtet werden, daß der zugespitzte Kern 16 nach links (in Figur 3) gedruckt wird, bis die Rollen 20 die gewünschte Verringerung der Wandabmessung des Rohres 12 ergeben (siehe auch Figur 4-).

Bei Beendigung des Rollens nimmt die Dehnvorrichtung 10 die Lage nach Figur 3 ein, d.h. die Rollen 20 haben sich wegen der bereits erwähnten abgeschrägten Anordnung sich selbst in das Rohr 12 geschraubt, was die Druckfeder 4-0 zusammensinken läßt und den Anschlagbund 30 in Ίβη Druckbund 28 relativ ineinanderschiebt, bis das Ende 34· am Anschlagbund 30 mit dem Drucklager 4-6 in Eingriff gekommen ist. Somit konnte der Dehner sich gleichzeitig mit dem Rollen relativ in das Rohr 12 bewegen, so daß die im Rohr 12 erzeugten Druckkräfte 12 nach links (Figur 3) und vom verschweißten Ende des Rohres weg gerichtet sind. Auch ist zu erkennen, daß die Bewegung oder der "Drift" für eine gegebene endliche Strecke gilt, d.h. die von der Abmessung zwischen dem Ende 34- des -"-nschlagbundes 30 und der Vorderseite des Drucklagers 46 gegebene Strecke. Vorzugsweise wird diese Abmessung etwa gleich der halben Länge der Rollen 20 sein.

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Wenn das erste Rollen beendet ist ₉ wird die Dehnvorrichtung 10 sick in der in Figur 3 gezeigten Lage befinden _o TJm die Dehnvorrichtung 10 für das nächste Rollen in Position zu bringen, wird der Käfig 52 der Kugel- und Klinkenanordnüng 26 so bewegt, daß die Kugel 56 aus den Ringnuten 24- kommen und 'der Rollenkäfig 18 nach, links vorrücken kann (Figur 5)» bis die Kugeln 56 in die nächste Ringnut 24 fallen. Beim Fallen der Kugeln 56 in die nächste Nut wird der Käfig 52 frei und hält den Druckbund 28 am Rollenkäfig 18. Gleichzeitig wird der zugespitzte Kern 16 zurückgezogen, wodurch die Rollen 20 sich nach innen bewegen können und die in Figur 2 gezeigten Stellungen einnehmen»

Gleichzeitig dehnt sich die Feder 40 aus und bewegt den Druckbund 28 relativ zum Anschlagbund 30 in die Stellungen nach den Figuren 1 und 5« Die Ringnuten 24 sind im Rollenkäfig verteilt angeordnet, so daß das Ende 32 des Anschalgbundes 30 gegen die Vorderseite des Kopfes 14 gebracht werden kann und die Rollen so angeordnet sind, daß ihr Hittelpunkt in Längsrichtung etwa gegenüber dem Ende der Deformation 60 des Rohres 12 liegt« Zu dieser Zeit wird die Dehnvorrichtung 10 wieder wie in Verbindung mit dem einleitendem Rollvorgang aktiviert, so daß der zweite Rollvorgang beginnt. Wenn der Kopf 14 verhältnismäßig dick ist, wird das vorhergehende Rollen schrittweise wiederholt, bis das Rohr 12 mit ihnen in vollständigen Eingriff gerollt worden ist. Die genaue Länge und das Federn der Rollschritte ist durch die Dicke des Kopfes 14 bestimmt, so daß 3'eder Rollschritt praktisch gleich gehalten wird.

Die Metallmenge des Rohres 12, das bei jedem Rollen deformiert wird, wird sorgfältig geregelt, was nach Beendigung des Rollvorganges eine praktisch glatte Bohrung im Rohr 12

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ergibt. »Vie bereits erwähnt, verringert auch das "Driftenlassen" der Sollen 20 während des f/egrollens von der Vorderseite des Kopfes 14- die Beanspruchungen wesentlich oder hebt sie ganz auf, wenn das Rohr 12 an den Kopf 1A- angeschweißt ist.

Dieses im einzelnen beschriebene Äusführungsbeispiel stellt nur ein Beispiel dar und es sind viele änderungen möglich, ohne vom Sinn der Erfindung abzugehen.

Zusammenfassung

Beim Verfahren zum Dehnen eines Rohres in den Eingriff mit einem Kopf kann sich die Dehnvorrichtung in Längsrichtung
um einen gegebenen Wert zum Rohr bewegen, während sie sich dreht und das das Rohr in Eingriff mit dem Kopf bringt.
Die Dehnvorrichtung enthält einen drehbaren Dehner zum Einsetzen in das zu dehnende Rohr, einen Anschlagbund, der an den Kopf angreift, und einen Druckbund, der zum Dehner relativ befestigt ist, und eine zwischen den beiden Bünden
liegende Feder, die den Druckbund und den Dehner beim Drehen des Dehners relativ in das Rohr einführt.

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Claims

Patentansprüche

M.j Dehnvorrichtung mit einem länglichen, drehbaren Dehner zum Einfuhren in ein Ende eines zu dehnenden Rohres gegen einen Kopf, gekennzeichnet durch einen Teil des Dehners (10) umgebenden Anschlagbundes (30) dessen eines Ende an den Kopf (14) angreift, durch einen Teil des Dehners, und das zweite Ende des Anschlagbundes (70) umgebenden Druckbund (28), wobei beide Bünde axial und drehbar zueinander bewegt werden können und mit einer Begrenzung zum Bestimmen der relativen Axialbewegung zwischen sich zusammenarbeiten, und durch eine Verbindung, die eine Bewegung zwischen dem Druckbund (28) und dem Dehner (10) verhindert, wodurch diese sich zusammen relativ zum Anschlagbund (30) bewegen, bis das Druckbund an das zweite Ende des Anschlagbundes angreift.

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BORO MÖNCHEN: TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: ST. ANNASTR. 11 1-85644 INVENTION BERLIN BERLIN 31 W. MEISSNER, BLN-W 8000 MÖNCHEN 22 INVEN d BERLIN 030/891 60 37 BERLINER BANK AQ. 12282-109 TEL.: 089/22 35 44 030/892 23 82 3695716000
2. Vorrichtung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine elastische Einrichtung (40) an die Bünde angreift und sie entsprechend wegdrückt.
3. "Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringflansch ^38) zwischen den beiden Enden des Anschlagbundes (30) aus diesem herausragt und ar ihm befestigt ist und eine Druckfeder (40) einen Teil des Anschlagbundes (30) und des Druckbundes (28) umgibt und mit einem Ende an den Flansch (38) und mit dem zweiten Ende an den Druckbund angreift, und beide Bünde wegdrückt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucklager (46) sich im Druckbund (28) befindet und das zweite Ende des Anschlagbundes (30) ergreift der die Bewegung zwischen diesen anhält, während sie sich zwischen sich drehen können,
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch eine elastische Einrichtung (40) an die Bünde (28, 30) angreift und sie wegdrückt«
6. Verfahren zum Dehnen von Rohren mit einer Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dehner mit radial verschiebbaren Rollen (20) um eine gegebene Tiefe in das Rohr (12) gebracht wird, daß der Dehner sich dreht und die Rollen radial nach außen führt und so einen besonderen Teil des Rohres in Eingriff mit dem Kopf (14) bringt und daß gleichzeitig der Dehner in das Rohr (12) um eine gegebene Strecke vorrücken kann.

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sollen (20) zurückgezogen werden und der
Dehner in das Rohr (12) um eine zweite gegebene Strekke hineingeführt wird, daß der Dehner gedreht und die
Rollen (50) radial nach außen geführt werden, um einen besonderen Teil des Rohres in Eingriff mit dem Kopf
(14-) verformen, und gleichzeitig der Dehner in das Rohr (12) um die erste gegebene Strecke hineingeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die erste gegebene Strecke etwa die halbe Länge der Rollen (20) ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite gegebene Strecke etwa die Hälfte der Länge
der Rollen ist.

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