DE3101534A1 - Werkzeug zum einwalzen und aufweiten von rohren, beispielsweise solcher von waermetauschern - Google Patents

Abstract

Das erfindungsgemäße Werkzeug dient dem Einwalzen von Rohren in Rohrböden und dem Auskelchen der die Rohrböden überragenden Rohrenden bei der Fabrikation von Wärmetauschern. Das Werkzeug weist sowohl Zylinderrollen zum Erweitern (Einwalzen) der Rohre in Rohrböden wie auch Kegelrollen zum Aufweiten (Auskelchen) der die Rohrböden überragenden Rohrenden auf. Diese Rollen sind in einem Gehäuse gelagert, das einen Dorn mit einem Spindelkegel umgibt, der, wenn er durch das Gehäuse gedrückt wird, Rollen nach auswärts drückt, um das Rohr zu verformen und zu erweitern. Ferner ist das Werkzeug mit einem Druckteil versehen, dessen eines Ende mit der Stirnfläche des Rohrbodens in Anlage zu bringen ist, während ein vom Gehäuse getragener Anschlag sich gegen das Druckteil anlegt, wenn die Rollen über die gewünschte Strecke in das Rohr eingedrungen sind, um das Rohr im erforderlichen Ausmaß zu erweitern und die Rohrenden unter dem gewünschten Winkel auszukelchen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Einwalzen eines Rohres zur festen, abgedichteten Anlage mit einer Rohrplatte und zum Aufweiten des die Rohrplatte überragenden Rohrendes.

In der Vergangenheit sind beim Bau von Kesseln oder anderen Wärmetauschern sowohl hinsichtlich des Erweiterns der Rohre im Sinne eines Einwalzens in die Rohrplatten oder -böden wie auch hinsichtlich des Aufweitens im Sinne eines Auskelchens der die Rohrplatten überragenden Rohrenden im gewünschten Winkel (Kegelwinkel) Schwierigkeiten aufgetreten. Bei bisher benutzten Aufweitewerkzeugen konnte ein zu tiefes Eindringen des Werkzeugs in die Rohre zu einem ungenügenden Erweitern dieser führen, so dass die richtige Abdichtung nicht erreicht wurde. Ferner konnte ein zu tiefes Einsetzen des Werkzeugs in die Rohre bewirken, dass der außerhalb der Rohrplatte zu bildende Kelch am überstehenden Rohrende soweit auswärts gebogen wurde, dass das Rohr an der Stirnfläche der Rohrplatte abgetrennt wurde. Bei einem nicht genügend tiefen Eindringen in das jeweilige Rohr kann andererseits das Rohr in seinem Durchmesser schon erweitert, also eingewalzt werden, bevor die die Auskelchung herstellenden Rollen mit dem Rohrende ausreichend weit in Anlage sind, um dieses im erforderlichen Ausmaß kegelig auszuformen.

Beim Einwalzen und Aufweiten (Auskelchen) von Wärmetauscherrohren wird in den meisten Fällen ein Drehmomentregler benutzt, der das aufgewendete Drehmoment erfasst und automatisch den Einwalzantrieb abschaltet, um eine übermäßige Rohrerweiterung zu vermeiden und um sicherzustellen, dass alle Rohre tatsächlich identisch befestigt und an ihren Enden identisch ausgekelcht sind. Ein fehlerhaftes Anbringen des Werkzeugs mit Bezug zu den Rohrenden kann zu falschen Drehmomentanzeigen und damit zu einer ungenügenden, den Anforderungen nicht entsprechenden Rohrverformung führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum Erweitern bzw. Aufweiten von Rohren zu schaffen, bei dem die richtige Eindringtiefe in das Rohr zu steuern ist, so dass das Werkzeug das Rohr folgerichtig und mit bestem, erwünschten Ergebnis einwalzt und erweitert, um einen dichten Abschluß zwischen Rohr und Rohrplatte zu bilden, während zu gleicher Zeit die gewünschte Auskelchung am Rohrende hergestellt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Werkzeug (Aufweiter) der eingangs genannten Gattung, das entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 ausgebildet ist, gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Werkzeugs sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 6.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Aufweiters gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 etwas vergrößerte Schnittdarstellung des in Fig. 1 gezeigten Aufweiters;

Fig. 3 eine zu Fig. 2 ähnliche Schnittdarstellung des Aufweiters in der Lage, wenn das Rohr eingewalzt und sein Ende aufgeweitet worden ist.

Das Aufweitewerkzeug (Aufweiter) 10 weist einen Dorn oder eine Spindel 12 mit einer kegeligen Nase oder einem Spindelkegel 14 sowie mit einem Vierkant 15 auf. Der Spindelkegel 14 erstreckt sich durch ein ringförmiges Gehäuse 16 und durch ein ringförmiges Druckteil 18, das einen Teil des Gehäuses 16 ebenfalls umschließt.

Das Gehäuse 16 ist mit einer Mehrzahl von Schlitzen 20 versehen, die sich im allgemeinen parallel zur Längsachse der Spindel 12 erstrecken und so bemessen sind, dass sie Zylinderrollen 22 aufnehmen. Es ist zu bemerken, dass die Schlitze 20 und die Zylinderrollen 22 zur Achse der Spindel 12 leicht schiefwinklig angeordnet sind, so dass bei einer Drehung des Aufweiters 10 dieser in das Rohr gezogen wird, worauf noch eingegangen werden wird.

Im Gehäuse 16 sind ferner noch mehrere andere Schlitze 24 vorgesehen, die so angeordnet sind, dass sie eine Mehrzahl von Kegelrollen 26 aufnehmen können. Wie Fig. 2 zeigt,
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Zylinderrollen 22 und Kegelrollen 26 mit der Spindel 12 aus noch zu erläuternden Gründen in Anlage.

Ferner weist das Gehäuse 16 einen Schaft 28 auf, der an seiner Außenseite mit einem Gewinde versehen ist und einen Anschlag 30 sowie einen Gewindering 32 trägt, wobei die letzten beiden
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auf den Schaft 28 aufgeschraubt sind und auf diesem in irgendeiner gewünschten Lage mit Hilfe von Feststellschrauben 34 bzw. 36, die sich im Anschlag 30 bzw. Gewindering 32 befinden, gehalten werden können.

Das ringförmige Druckteil 18 hat eine Frontfläche 38, die sich gegen die Stirnfläche 40 einer Rohrplatte 42 anlegen kann, um den Aufweiter 10 relativ zur Rohrplatte 42 in die richtige Lage für das Einleiten des Einwalz- und Aufweitvorgangs bringen zu können. Das Druckteil 18 ist mit einem einwärts gerichteten Kragen 44 versehen, an dem ein Schublager 46 anliegt, das vom Druckteil 18 getragen wird. Dieses Druckteil 18 erstreckt sich über den Gewindering 32 und trägt einen innenliegenden Sicherungsring 48, der ein Austreten des Gewinderings 32 aus dem Druckteil 18 verhindert.

Innerhalb des Druckteils 18 befindet sich eine den Schaft 28 umschließende ringförmige Druckfeder 50, deren eines Ende mit dem Gewindering 32 in Anlage ist. Die Feder 50 dient dazu, auf das Gehäuse 16 und das Druckteil 18 einen Druck auszuüben, so dass diese Teile in die in Fig. 2 gezeigte Lage gebracht werden.

In Fig. 2 ist auch ein in dichte Anlage mit der Rohrplatte 42 zu walzendes und aufzuweitendes Rohr 52 gezeigt, dessen eines Ende 54 die Stirnfläche 40 der Rohrplatte 42 überragt.

Die in den Zeichnungen dargestellte bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes arbeitet in der nachstehend beschriebenen Weise.

Nachdem das Rohr 52 in der Rohrplatte 42, diese mit seinem Ende 54 überragend, angebracht worden ist, wird der Aufweiter 10, so wie es in Fig. 2 gezeigt ist, angeordnet, wobei der vordere Teil des Gehäuses 16 und ein Teil des Spindelkegels 14 in das Rohr 52, das zu diesem Zeitpunkt nicht verformt ist, hineinragen.

Ein (nicht gezeigter) Schlüssel wird zum Drehen der Spindel 12 am Vierkant 15 angebracht und in Drehung versetzt, wobei die Spindel 12 einwärts, d.h. zur Stirnfläche 40 der Rohrplatte 42 hin gedrückt wird. Eine Bewegung in dieser Richtung führt zu einem Zusammendrücken der Feder 50, und die Zylinderrollen 22 können sich in das Rohr 52 hinein bewegen. Bei Anlage der Rollen 22 an der Innenwand des Rohres 52 wird ihre Bewegung gehemmt, und der Spindelkegel 14 bewegt sich einwärts, wobei die Zylinderrollen 22 nach auswärts gedrückt werden und durch ihre Anlage an der Rohrinnenwand das Rohr 52 in der in Fig. 3 gezeigten Weise verformen, d.h. in die Rohrplatte 42 einwalzen.

Wie schon erwähnt wurde, sind die Zylinderrollen 22 relativ zur Achse der Spindel 12 etwas schiefwinklig angeordnet, so dass eine Drehung dazu führt, dass sich der Aufweiter 10 selbst in das Rohr 52 schraubt. Wenn dies geschieht und wenn eine zusätzliche Kraft auf die Spindel 12 aufgebracht wird, dann verformen die Rollen 22 das Rohr 52 in der erwähnten Weise. Bei ihrer Bewegung in das Rohr 52 hinein führen die Zylinderrollen 22 die Kegelrollen 24 zur Anlage mit dem Rohrende 54, das nach außen hin aufgeweitet wird, wie Fig. 3 zeigt. Die Einwärtsbewegung der Rollen setzt sich fort, bis der Anschlag 30 am Schublager 46 anliegt.

Die Dreh- und Einwärtsbewegung der Spindel 12 wird aufrechterhalten, bis das Rohr 52 zum richtigen Durchmesser aufgeweitet worden ist. Ein (nicht gezeigter) Drehmomentregler ist Teil des die Spindel 12 drehenden Schlüssels, und dieser Regler löst aus, wenn das Rohr 52 aufgeweitet ist.

Es ist selbstverständlich klar, dass die kegelige Aufweitung des Rohrendes 54 einwandfrei auf den gewünschten Winkel einzuregeln ist, was durch die feste Anlage des Anschlags 30 am Schublager 46 und durch die Anlage des Druckteils 18 an der Stirnfläche 40 der Rohrplatte 42 bewirkt wird. Auf diese Weise kann auf das Rohr 52 die geeignete Kraft aufgebracht werden, so daß es um das gewünschte Ausmaß aufgeweitet wird, ohne Gefahr zu laufen, dass entweder das Rohrende 54 wegen zu starken Auskehlens abgetrennt oder dass es nicht im erforderlichen Ausmaß aufgeweitet wird.

Claims (6)

1. Werkzeug zum Einwalzen eines Rohres zur festen, abgedichteten Anlage mit einer Rohrplatte und zum Aufweiten des die Rohrplatte überragenden Rohrendes, gekennzeichnet durch eine längliche Spindel (12) mit einem Spindelkegel (14), durch ein einen Teil der Spindel umschließendes ringförmiges Gehäuse (16) mit einer Mehrzahl von zueinander beabstandeten Schlitzen (20, 24), durch eine Mehrzahl von allgemein zylinderförmigen Einwalzrollen (22) in einigen der Schlitze (20), durch eine Mehrzahl von Aufweit-Kegelrollen (26) in den anderen Schlitzen (24), durch ein hohles, einen Teil des Gehäuses (16) sowie der Spindel (12) umgebendes Druckteil (18) mit einem mit der Rohrplatte (42) zur Anlage zu bringenden Ende (38) und durch einen innerhalb des Druckteils (18) am Gehäuse (16) befestigten, mit dem Druckteil zur Anlage zu bringenden und die Relativbewegung des Gehäuses zum Druckteil begrenzenden sowie die Eindringtiefe der Rollen in dem Rohr und die
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des Rohrendes regelnden Anschlag (30).

2. Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein im Druckteil (18) angeordnetes und von diesem getragenes sowie zwischen dem Druckteil und dem Anschlag (30) gelegenes Schublager (46).

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein innerhalb des Druckteils (18) angeordnetes, einen Teil des Gehäuses (16) umschließendes, das Druckteil und den Anschlag relativ voneinander weg beaufschlagendes Federelement (50).

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (30) mit Bezug zum Gehäuse (16) verstellbar und somit die Relativ-bewegung zwischen Gehäuse sowie Druckteil (18) veränderbar ist.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen am Gehäuse (16) angebrachten Ring (32) und durch Ausbildung des Federelements (50) als Druckfeder, deren eines Ende mit dem Druckteil und deren anderes Ende mit dem Ring (32) in Anlage ist.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein vom Druckteil (18) getragenes und in diesem angeordnetes Schublager (46), das an einem Ende der Druckfeder (50) anliegt und mit dem Anschlag (30) zur Begrenzung des Verlagerungsweges des Gehäuses (16) relativ zum Druckteil (18) zur Anlage zu bringen ist.