DE3735076A1

DE3735076A1 - Method for the production of a double-walled tubular hollow body, tools for carrying out the method and a hollow body produced by the method

Info

Publication number: DE3735076A1
Application number: DE19873735076
Authority: DE
Inventors: Rolf Van Der Dipl Ing Piepen; Heinz Wagner
Original assignee: Buss AG
Current assignee: Buss AG
Priority date: 1987-10-16
Filing date: 1987-10-16
Publication date: 1989-04-27

Abstract

Double-walled tubular hollow bodies, particularly those used in the chemical industry, must have a high precision both as regards their axial alignment and as regards the concentricity of the inner wall and must furthermore have a high dimensional stability. If, to form the outer wall, a tube is deformed into a contoured supporting die in the manner of deep-drawing by pressurising the interior with a pressure medium and another tube is then pushed into the deformed outer tube to form the inner wall, the other tube expands radially in a uniform manner until it rests against the outer tube and connects the two of them, and in this way a dimensionally accurate double-walled hollow body is obtained. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines doppelwandigen rohrförmigen Hohlkörpers, vorzugsweise aus Metall, bei dem der Raum zwischen beiden Wänden wenigstens einen Strömungskanal bildet.The invention relates to a method for producing a double-walled tubular hollow body, preferably made of Metal in which the space between the two walls at least forms a flow channel.

Für eine Vielzahl von Anwendungsfällen, insbesonderen im chemischen Apparatebau, ist es erforderlich, Rohrleitungen, Behälter, insbesondere aber Reaktionsapparate doppelwandig auszubilden, um über die Wandflächen dem Behälterinhalt Wärme zuzuführen oder Wärme zu entziehen. Derartige doppel wandige, vorzugsweise rohrförmige Hohlkörper, aus denen sich derartige Behälter aufbauen lassen, sind grundsätzlich bekannt. Die Herstellung derartiger Behälter bereitet jedoch dann Schwierigkeiten, wenn insbesondere bei Hohlkörpern mit Kreisquerschnitt hohe Anforderungen an die exakte Kreis form und auch an die exakte Ausrichtung gestellt werden, wie dies beispielsweise für Apparate der Fall ist, in die rotie rende Einbauten eingesetzt sind, die in einem Abstand von nur wenigen Millimetern bis zu Bruchteilen eines Millimeters entlang der Innenwandung des Zylinders geführt werden müssen. Da im Hinblick auf einen guten Wärmedurchgang die Innenwan dung des Hohlkörpers möglichst dünn sein muß, wird das Herstellungsverfahren für derartige doppelwandige Hohlkörper sehr aufwendig, um den Verzug des Materials durch die Schweißarbeiten zu beheben. Von großer Bedeutung ist auch eine hohe Formsteifigkeit des fertigen Hohlkörpers, damit die geforderte exakte Kreisform und die exakte axiale Aus richtung auch im Betrieb bestehen bleiben.For a variety of applications, especially in chemical apparatus engineering, it is necessary pipelines, Containers, but especially double-walled reaction apparatus form to the container contents over the wall surfaces Add heat or extract heat. Such double walled, preferably tubular hollow bodies from which such containers can basically be built known. However, the manufacture of such containers prepares then difficulties, especially in the case of hollow bodies with circular cross section high demands on the exact circle form and also be placed on the exact alignment, such as this is the case, for example, for apparatus in which rotie rende internals are used that are at a distance of only a few millimeters to fractions of a millimeter must be guided along the inner wall of the cylinder. Since the inner wall with a view to good heat transfer tion of the hollow body must be as thin as possible Manufacturing process for such double-walled hollow bodies very expensive to compensate for the warpage of the material Fix welding work. It is also of great importance a high stiffness of the finished hollow body, so the exact circular shape required and the exact axial out direction also remain in operation.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Hohlkörper zu schaffen, die eine hohe Formgenauigkeit hinsichtlich der Querschnittskontur und hinsichtlich der axialen Ausrichtung, sowie eine hohe Formsteifigkeit aufweisen.The invention is based on the object of a method to create such hollow bodies that high dimensional accuracy with regard to the cross-sectional contour and in terms of axial alignment, as well as high Have rigidity.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein glattflächiges Außenrohr in eine umschließende Stützform eingelegt wird, die auf ihrer Innenfläche mit gegen das Außenrohr vorspringenden, den Verlauf des Strömungskanals definierenden Formstege versehen ist, daß der Innenraum des Außenrohres mit einem strömungsfähigen Druckmittel beaufschlagt und das Rohrmaterial unter Verformung in die Zwischenräume zwischen den Formstegen eingedrückt wird, so daß am Außenrohr nach innen ragende Konturstege entste hen, daß in das geformte Außenrohr ein glattflächiges Innen rohr eingeschoben wird, dessen Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der durch die Konturstege definierte kleinste Innendurchmesser des Außenrohres, daß das Innenrohr gleich mäßig bis zur Anlage an die Konturstege aufgeweitet wird und daß das Außenrohr und das Innenrohr im Bereich der Konturstege miteinander verschweißt werden. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, auch geometrisch kompliziertere Konturen des Strömungskanals zu erzeugen, beispielsweise in Wendelform mit sich über die Länge des Hohlkörpers ändernder Steigung und/oder mit sich ändernden Durchtrittsquerschnitten, da die Verformung des Außenrohres durch eine spanlose Formge bung mit Hilfe eines Druckmittels bewirkt wird. Da für das Herstellungsverfahren sowohl für das Außenrohr als auch für das Innenrohr ein in sich geschlossener Rohrkörper eingesetzt wird, ist der Strömungskanal sowohl zur Umgebung als auch zum Innern des Hohlkörpers hermetisch abgeschlossen, so daß selbst bei einer Beaufschlagung des Strömungskanals mit reaktiven und/oder gesundheitsgefährdenden Medien ein Austritt in diesem Bereich mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann. Schweißfehler bei der Verbindung von Außenrohr und Innenrohr haben lediglich eine untergeordnete Bedeutung für die Durchströmung des Strömungskanals. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt aber darin, daß für die Verformung des Außenrohres ein dickwandiges Material verwendet werden kann, so daß in Verbindung mit der Formgebung einerseits und bei der Verwendung von Eisen werkstoffen durch die Kaltverfestigung andererseits das Außenrohr dem fertigen Hohlkörper die erforderliche Form steifigkeit verleiht. Demgegenüber kann das Innenrohr aus einem verhältnismäßig dünnwandigen Material hergestellt werden, das lediglich hinsichtlich seiner Beständigkeit gegenüber den im Hohlkörper zu behandelnden Medien und/oder den im Hohlkörper herrschenden Reaktionsdrücken ausgewählt zu werden braucht, da ja die mechanische Festigkeit über das Material des Außenrohres gegeben ist. Damit ergibt sich für einen derartigen Hohlkörper bei der Verwendung im chemischen Apparatebau ein wesentlich verbesserter Wärme durchgang zwischen dem Behälterinnern und dem im Strömungs kanal geführten Medium. Die Verformung des Außenrohres kann mit großer Genauigkeit hinsichtlich der am Außenrohr nach innen ragenden Konturstege durchgeführt werden, so daß hinsichtlich der Abmessungen des einzuschiebenden Innen rohres bereits ein kalibriertes Rohr verwendet werden kann und dementsprechend das Innenrohr nur um ein ganz geringes Maß bis zur Anlage an den Konturstegen des Außenrohres aufgeweitet zu werden braucht, um den für die Verschweißung notwendigen unmittelbaren Kontakt zu bewirken. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei vorgese hen, daß beim Aufweiten des Innenrohres das Außenrohr in der Stützform gehalten wird. Hierdurch ist ein definiertes Aufweiten des Innenrohres sichergestellt, so daß exakte Durchmesservorgaben eingehalten werden können.This object is achieved in that a smooth outer tube in an enclosing support form is inserted, on its inner surface with against Protruding outer tube, the course of the flow channel defining moldings is provided that the interior the outer tube with a fluid pressure medium acted upon and the pipe material deformed into the Gaps between the molded webs is pressed, so that contour webs protruding inwards on the outer tube hen that in the molded outer tube a smooth interior tube is inserted, the outer diameter slightly is smaller than the smallest defined by the contour webs Inner diameter of the outer tube that the inner tube is the same is widened moderately until it touches the contour webs and that the outer tube and the inner tube in the area of Contour webs are welded together. With the help of this The process is also possible, even geometrically more complicated ones To generate contours of the flow channel, for example in spiral shape with changing over the length of the hollow body Slope and / or with changing passage cross-sections, since the deformation of the outer tube by a chipless Formge exercise is effected with the aid of a pressure medium. Therefore the manufacturing process for both the outer tube and also a self-contained tubular body for the inner tube is used, the flow channel is both to the environment and hermetically sealed to the inside of the hollow body, so that even when the flow channel is acted upon with reactive and / or harmful media Leaving in this area is definitely impossible can be. Welding errors when connecting the outer tube and inner tube have only a subordinate meaning for the flow through the flow channel. The special one However, the advantage of the method according to the invention is that that for the deformation of the outer tube a thick-walled Material can be used so that in connection with the shape on the one hand and when using iron materials due to work hardening Outer tube the finished shape the required shape gives rigidity. In contrast, the inner tube can made of a relatively thin-walled material only in terms of its durability compared to the media to be treated in the hollow body and / or selected the reaction pressures prevailing in the hollow body needs to be, since the mechanical strength above the material of the outer tube is given. So that results yourself in favor of such a hollow body significantly improved heat in chemical apparatus engineering passage between the inside of the tank and that in the flow channel-guided medium. The deformation of the outer tube can with great accuracy in terms of on the outer tube inwardly projecting contour webs are carried out, so that in terms of the dimensions of the interior to be inserted tube already a calibrated tube can be used and accordingly the inner tube only by a very small amount Measure up to the contour webs of the outer tube needs to be expanded to include that for welding necessary direct contact. In a preferred embodiment of the invention is pre-selected hen that when expanding the inner tube, the outer tube in the support form is held. This is a defined one Widening of the inner tube ensured so that exact Diameter specifications can be met.

Derartige, nach dem Verfahren hergestellte Hohlkörper sind vorzugsweise Kreiszylinder. Das Verfahren ist jedoch nicht hierauf beschränkt. So lassen sich beispielsweise bei ent sprechender Formgebung der Stützform, des Außenrohres und des damit zu verbindenden Innenrohres auch konische Hohlkörper, aber auch Hohlkörper mit von der Kreisform abweichendem Querschnitt herstellen.Such hollow bodies produced by the method are preferably circular cylinders. However, the procedure is not limited to this. For example, at ent speaking shape of the support form, the outer tube and also the conical inner tube to be connected Hollow bodies, but also hollow bodies with a circular shape produce a different cross-section.

In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner vorgesehen, daß nach dem Aufweiten des Innenrohres die Stützform entfernt und das Verschweißen bei druckbeauf schlagtem Innenraum durchgeführt wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß für den Schweißvorgang die dichte Anlage der Außenfläche des Innenrohres an den Scheitelflächen der Konturstege am Außenrohr erhalten bleibt und eine ein wandfreie Verschweißung, beispielsweise mit Hilfe einer Rollelektrode, erzielbar ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn zum Aufweiten des Innenrohres ein Werkzeug mit starren druckbeaufschlagten Preßbacken verwendet wird, die die Andruckkräfte der Rollelektrode aufzunehmen vermögen.In a preferred embodiment of the method according to the invention it is also provided that after expanding the inner tube the support form is removed and the welding when pressed struck interior is performed. This arrangement has the advantage that the density for the welding process Abutment of the outer surface of the inner tube on the apex surfaces the contour web on the outer tube is retained and one on wall-free welding, for example with the help of a Rolling electrode, can be achieved. This is especially so advantageous if a tool for expanding the inner tube is used with rigid press jaws, which are able to absorb the pressure of the rolling electrode.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß nach dem Schweißen der fertige Hohlkörper geringfügig aufgeweitet wird. Hierdurch wird der fertige Hohlkörper kalibriert, da das Maß der Aufweitung auf die elastische Rückstellung des Materials abgestimmt werden kann und somit hinsichtlich der Innenkontur des Hohlkörpers eng begrenzte Toleranzen eingehalten werden können. Ein weiterer Vorteil des Aufweitens nach dem Schweißvorgang besteht darin, daß das Material im Bereich der Schweißnähte entspannt wird und somit ein späterer Verzug im Betrieb unter dem Einfluß von Wärme praktisch ausgeschlossen werden kann.In a further embodiment of the method according to the invention it is provided that after welding the finished hollow body is expanded slightly. This will make the finished one Hollow body calibrated because the degree of expansion to the elastic provision of the material can be coordinated can and therefore with respect to the inner contour of the hollow body narrow tolerances can be met. A Another advantage of expanding after the welding process is that the material in the area of the welds is relaxed and thus a later delay in operation can be practically excluded under the influence of heat can.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn zum Aufweiten des Innenroh res wenigstens zwei an der Innenwand des Innenrohres anlie gende Preßbacken radial nach außen gedrückt werden. Hierdurch ist gewährleistet, daß sich das Innenrohr nur im Rahmen der durch die Außenfläche der Preßbacken vorgegebenen Kontur verformen kann. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn der Druck auf die Preßbacken über einen zwischen den Preß backen angeordneten, mit einem Druckmittel beaufschlagbaren und verformbaren hohlen Druckübertragungskörper aufgebracht wird. Das Aufbringen des Preßdruckes auf die Preßbacken kann in einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens über ein sich im wesentlichen über die Länge der Preßbacken erstreckendes Rohr, vorzugsweise aus Metall, erfolgen, wobei hier ein dünnwandiges Rohr ausreicht, so daß der Umstand einer nur einmaligen Verwendungsmöglichkeit für dieses Rohr kostenmäßig nicht ins Gewicht fällt.It is particularly useful if to expand the inner tube res at least two on the inner wall of the inner tube pressing jaws are pressed radially outwards. Hereby ensures that the inner tube is only in the frame the contour specified by the outer surface of the press jaws can deform. It is particularly useful here if the pressure on the press jaws via one between the press baking arranged, can be acted upon by a pressure medium and deformable hollow pressure transmission body applied becomes. Applying the pressure to the press jaws can in a preferred embodiment of the invention Procedure over an essentially length the tube extending from the press jaws, preferably made of metal, take place, here a thin-walled tube is sufficient, so that the fact of a one-time use cost for this pipe is not significant.

Die Erfindung betrifft ferner ein Werkzeug zur konturierten Verformung der Wandung eines Rohres, insbesondere zur Durch führung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere zum Einformen einer wendelförmigen Kontur in die Wandung eines Rohres. Will man dies mit Hilfe einer mechanischen Kaltverformung durchführen, so entstehen hier erhebliche Werkzeugkosten, wobei eine Maximallänge nicht überschritten und ein Mindestdurchmesser nicht unter schritten werden kann. Insbesondere das Aufbringen von wendelförmigen Konturen an kreiszylindrischen Rohren erfor dert einen erheblichen maschinentechnischen Aufwand bei einer mechanischen Kaltverformung.The invention further relates to a tool for contoured Deformation of the wall of a pipe, in particular for through leadership of the invention described above Process, in particular for molding a helical Contour in the wall of a pipe. If you want this with help perform a mechanical cold deformation, so arise considerable tool costs here, with a maximum length not exceeded and a minimum diameter not below can be walked. In particular the application of helical contours on circular cylindrical tubes contributes a considerable amount of mechanical engineering mechanical cold working.

Das erfindungsgemäße Werkzeug schafft hier Abhilfe und ist gekennzeichnet durch ein nichtverformbares, in Längs richtung wenigstens zweigeteiltes Stützrohr, dessen Innenwan dung mit wenigstens einem entsprechend der gewollten Kontu rierung verlaufenden, fest angeordneten Formsteg versehen ist, sowie durch lösbare Verschlußmittel zum druckdichten Abschließen der Öffnung des zu verformenden Rohres, von denen wenigstens eines mit einer Zuleitung für ein strömungs fähiges Druckmittel versehen ist. Das zu verformende Rohr wird nach dem Anbringen der Verschlußmittel und dem Einlegen in das Stützrohr vom Innenraum her mit dem Druckmittel beaufschlagt und in die durch die Formstege vorgegebene Kontur nach Art des hydraulischen Tiefziehens gepreßt. Nach Abschluß der erforderlichen Verformungsvorgänge kann das Stützrohr beispielsweise aufgeklappt werden und das fertig geformte Rohr ohne weiteres herausgenommen werden. Ein derartiges Werkzeug läßt sich kostengünstig herstellen, und zwar auch für "kompliziertere" Verläufe der vorgesehenen Konturen, beispielsweise Strömungskanälen, da lediglich auf die Innenwandung des Stützrohres bzw. die Teile der Stützrohre Formstege, beispielsweise durch Schweißen oder dgl. aufzubringen sind. So ist es beispielsweise möglich, Strömungskanäle in Form einer mehrgängigen Schraubenlinie vorzusehen, die unterschiedliche Steigungen aufweisen und jeweils am Anfang und Ende des Hohlkörpers axial auslaufen. Zu dem Werkzeug gehören ferner lösbare deckelförmige Ver schlußmittel, mit denen die endseitigen Öffnungen des zu verformenden Rohres druckdicht verschlossen werden. Diese Verschlußmittel können zur Aufnahme der Druckkräfte mit dem Stützrohr verbunden sein, so daß sich ein in sich stabiles Werkzeug ergibt.The tool according to the invention remedies this and is characterized by a non-deformable, longitudinal towards at least two-part support tube, the inner wall with at least one in accordance with the desired contour Ration extending, firmly arranged shaped web is, and by releasable closure means for pressure-tight Completing the opening of the pipe to be deformed which at least one with a supply line for a flow capable pressure medium is provided. The pipe to be deformed will be after attaching the fastener and inserting into the support tube from the interior with the pressure medium acted upon and in the given by the shaped webs Contour pressed according to the type of hydraulic deep drawing. After completing the required deformation processes for example, the support tube can be opened and that Completely shaped tube can be easily removed. Such a tool can be manufactured inexpensively, even for "more complicated" courses of the intended ones Contours, for example flow channels, because only on the inner wall of the support tube or the parts of the Support tubes shaped webs, for example by welding or Like. Are to be applied. For example, it is possible Flow channels in the form of a multi-start helix provide that have different slopes and run out axially at the beginning and end of the hollow body. The tool also includes detachable lid-shaped Ver closing means with which the end openings of the pipe to be deformed are closed pressure-tight. These closure means can absorb the compressive forces be connected to the support tube so that there is an in itself stable tool results.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Werkzeug zum kalibrie renden Aufweiten eines Rohres, insbesondere zum Kalibrieren eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rohrkörpers. Das erfindungsgemäße Werkzeug ist gekennzeichnet durch wenigstens zwei, vorzugsweise drei in Längsrichtung des Rohres verlaufende Preßbacken, die lösbar mit einem verformbaren, hohlen, mit einem druckmittelbeaufschlagbaren Druckübertragungskörper verbunden sind, wobei die Außenfläche jeder Preßbacke jeweils der Endform des aufzuweitenden Rohres entspricht. Da beim Herstellen des erfindungsgemäßen Hohlkörpers das Aufweiten des Innenrohres bis zur Anlage an den Konturstegen und das anschließende kalibrierende Aufweiten nur eine Durchmesservergrößerung von wenigen Millimetern erfordert, spielen bei den hier in Betracht kommenden Materialstärken sowohl für das aufzuweitende Rohr als auch für den Druckübertragungskörper die sich zwischen den Preßbacken beim Aufweiten bildenden Fugen keine Rolle, da das Material des aufzuweitenden Innenrohres bzw. des aufzuweitenden fertigen Hohlkörpers in diese längs laufenden Fugen nicht "einfließen" können.The invention further relates to a tool for calibrating current expansion of a pipe, especially for calibration one produced by the method according to the invention Tubular body. The tool according to the invention is marked by at least two, preferably three in the longitudinal direction of the tube-running press jaws, which can be detached with a deformable, hollow, with a pressurizable medium Pressure transmission body are connected, the outer surface each press jaw the final shape of the to be expanded Rohres corresponds. Since in the manufacture of the invention Hollow body expanding the inner tube to the system on the contour webs and the subsequent calibrating Widen only a diameter increase of a few Requires millimeters to play with here upcoming material thicknesses both for the to be expanded Pipe as well as for the pressure transmission body between the press jaws when expanding joints not matter because the material of the inner tube to be expanded or the finished hollow body to be expanded lengthways in this running joints cannot "flow".

In besonderer zweckmäßiger Ausgestaltung des Kalibrierwerk zeuges ist vorgesehen, daß der Druckübertragungskörper durch ein dünnwandiges Metallrohr gebildet wird, dessen stirnseitige Öffnungen mit lösbaren Verschlußmitteln zum druckdichten Abschließen versehen sind, von denen wenigstens eines mit einer Zuleitung für ein strömungsfähiges Druckmit tel verbunden ist. Da beim Aufweiten das als Druckübertra gungskörper eingesetzte Metallrohr eine bleibende Dehnung erfährt, kann es zwar nur einmal verwendet werden. Da jedoch das Verfahren insgesamt zu einer erheblichen Kostenersparnis führt, fällt dies nicht ins Gewicht.In a particularly expedient configuration of the calibration unit It is provided that the pressure transmission body is formed by a thin-walled metal tube, the frontal openings with releasable closure means for pressure-tight seals are provided, of which at least one with a supply line for a fluid pressure tel is connected. Because when expanding this as a pressure transfer metal body inserted a permanent stretch experienced, it can only be used once. However, since the procedure as a whole saves considerable costs does not matter.

Sowohl das Werkzeug zum Formen des Außenrohres als auch das Werkzeug zum kalibrierenden Aufweiten des Innenrohres und des fertigen Hohlkörpers, also das Stützrohr und die Preßbacken, können aus mehreren zusammenfügbaren Teillängen bestehen, so daß Hohlkörper gleichen Durchmessers in unter schiedlichen Längenabstufungen herstellbar sind, wie dies vielfach im chemischen Apparatebau wünschenswert ist.Both the tool for forming the outer tube as well the tool for calibrating expansion of the inner tube and the finished hollow body, so the support tube and the Press jaws can consist of several parts that can be joined together exist so that hollow body of the same diameter in under different lengths can be produced, like this is often desirable in chemical apparatus engineering.

Die Erfindung betrifft ferner einen rohrförmigen doppelwan digen Hohlkörper, vorzugsweise aus Metall, bei dem der Raum zwischen den beiden Wänden wenigstens einen Strömungs kanal bildet, insbesondere einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren oder mit den erfindungsgemäßen Werkzeugen herge stellten Hohlkörper.The invention further relates to a tubular double wall The hollow body, preferably made of metal, in which the Space between the two walls at least one flow forms channel, in particular one according to the invention Method or with the tools according to the invention posed hollow bodies.

Der erfindungsgemäße Hohlkörper ist dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand durch ein Außenrohr gebildet wird, das entsprechend dem gewollten, vorzugsweise wendelförmigen Verlauf des Strömungskanals unter Bildung von nach innen gerichteten Konturstegen verformt ist, und daß die Innenwand durch ein glattflächiges Innenrohr gebildet wird, das mit seiner Außenfläche mit den Scheitelflächen der Kontur stege verbunden ist. Vorzugsweise weist das Außenrohr eine größere Wandstärke auf als das Innenrohr. Ein derartiger Hohlkörper hat den Vorteil, daß die verformte Außenwand den "tragenden" Teil des Hohlkörpers bildet, während die glattflächige Innenwand lediglich den inneren Abschluß für den Strömungskanal bildet und daher in der Materialstärke nur so stark bemessen zu werden braucht, daß die vom Innen raum des Hohlkörpers einwirkenden Kräfte aufzunehmen sind. So ist es beispielsweise möglich, für das Außenrohr ein Stahlblech, insbesondere ein warmfestes Stahlblech von beispielsweise 3 mm Dicke zu verwenden, während für das Innenrohr ein Blech aus korrosionsbeständigen Metall, beispielsweise Hastelloy mit einer Wandstärke von nur 1 mm verwendet wird. Da die Verformung des Außenrohres durch einen spanlosen Formprozeß nach Art des Tiefziehens erfolgt, erfährt das Material hierbei eine Kaltverfestigung, so daß neben der durch die Stützform vorgegebenen großen Präzision sich eine hohe Formsteifigkeit für das fertige Rohr ergibt. Da bei jedem Schritt des Herstellungsverfahrens, d.h. bei Verformung des Außenrohres, bei der Aufweitung des Innenrohres, beim Verschweißen des Innenrohres mit dem Außenrohr und ggf. beim nachfolgenden Aufweiten des fertigen Hohlkörpers, die Teile immer auf einer Form gehal ten werden, ist eine hohe Präzision hinsichtlich der Innen kontur des Innenrohres, bei der bevorzugten Verwendung von Kreiszylindern, eine hohe Rundgenauigkeit und eine hohe Präzision hinsichtlich der axialen Ausrichtung gewähr leistet.The hollow body according to the invention is characterized in that that the outer wall is formed by an outer tube, the corresponding to the desired, preferably helical Course of the flow channel with formation from the inside directed contour web is deformed, and that the inner wall is formed by a smooth inner tube that with its outer surface with the crown surfaces of the contour webs is connected. The outer tube preferably has a larger wall thickness than the inner tube. Such one Hollow body has the advantage that the deformed outer wall forms the "load-bearing" part of the hollow body, while the smooth inner wall only the inner finish forms for the flow channel and therefore in the material thickness only need to be dimensioned to the extent that it is from the inside forces of the hollow body are to be absorbed. So it is possible, for example, for the outer tube Steel sheet, in particular a heat-resistant steel sheet from for example to use 3 mm thickness while for that Inner tube a sheet of corrosion-resistant metal, for example Hastelloy with a wall thickness of only 1 mm is used. Because the deformation of the outer tube through a non-cutting process like deep drawing the material undergoes work hardening, so that in addition to the large predetermined by the support form Precision ensures a high level of dimensional stability for the finished Tube results. Because at every step of the manufacturing process, i.e. in the event of deformation of the outer tube, during expansion of the inner tube when welding the inner tube with the outer tube and, if necessary, the subsequent expansion of the manufacture hollow body, the parts always on a form is a high precision with regard to the interior contour of the inner tube, in the preferred use of circular cylinders, a high degree of circular accuracy and a guarantee high precision with regard to axial alignment accomplishes.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäßen Werkzeuge und ein damit hergestellter erfindungsgemäßer Hohlkörper werden anhand schematischer Zeichnungen nachste hend näher erläutert. Es zeigen:The inventive method and the inventive Tools and an inventive manufactured with it Hollow bodies are next based on schematic drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen nach dem Verfahren hergestellten rohrförmigen doppelwandigen Hohlkörper, teilweise im Schnitt, Fig. 1 a tubular double-walled hollow body produced by the process, partly in section,

Fig. 2 das Formen des Außenrohres als ersten Verfahrensschritt, Fig. 2 shows the forms of the outer tube as a first process step,

Fig. 3 das Formen des Innenrohres als zweiten Verfahrensschritt, Fig. 3, the shapes of the inner tube as a second step,

Fig. 4 einen Querschnitt gem. der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 4 shows a cross section. the line IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 das Verbinden von Außen- und Innenrohr als dritten Verfahrensschritt. Fig. 5 the connection of the outer and inner tube as a third step.

Der in Fig. 1 dargestellte rohrförmige Hohlkörper 1 ist doppelwandig ausgebildet. Seine Außenwand wird hierbei durch ein Außenrohr 2 und seine Innenwand durch ein Innen rohr 3 gebildet. Durch entsprechende Verformung des Außen rohres 2 weist dieses einen schraubenlinienförmig verlaufen den, nach innen gerichteten Kontursteg 4 auf, der an der Außenfläche des Innenrohres 3 anliegt und mit diesem durch Verschweißen fest verbunden ist. Der verbleibende Raum 5 zwischen Außenrohr und Innenrohr bildet hierbei einen Strö mungskanal, der entsprechend dem schraubenlinienförmigen Verlauf des Konturstegs 4 ebenfalls schraubenlinienförmig ausgebildet ist. Jeweils an den Enden des Hohlkörpers ist der so gebildete Strömungskanal mit Anschlußstutzen 6 für den Zu- und Ablauf eines strömungsfähigen Mediums versehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Hohlkör per einen kreiszylindrischen Querschnitt auf, wobei die Innenfläche 7 des Innenrohres 3 glattflächig ist, so daß ein derartiger Hohlkörper mit rotierenden Einbauten versehen werden kann, die sich mit nur geringem Abstand von der Innenfläche 7 frei bewegen können. Der Hohlkörper 1 muß daher in axialer Richtung gerade sein und eine hohe Rundlauf genauigkeit in bezug auf die Innenfläche 7 aufweisen. Im chemischen Apparatebau werden derartige Hohlkörper mit rotierenden Einbauten in einer Länge von mehreren Metern benötigt, so daß die Anforderungen an die Geradheit und die Rundlaufgenauigkeit sehr hoch sind.The tubular hollow body 1 shown in Fig. 1 is double-walled. Its outer wall is formed by an outer tube 2 and its inner wall by an inner tube 3 . By appropriate deformation of the outer tube 2 , this has a helical shape, the inward contour web 4 , which rests on the outer surface of the inner tube 3 and is firmly connected to it by welding. The remaining space 5 between the outer tube and the inner tube forms a flow channel, which is also helical in accordance with the helical shape of the contour web 4 . At each end of the hollow body, the flow channel formed in this way is provided with connecting pieces 6 for the inflow and outflow of a flowable medium. In the illustrated embodiment, the hollow body has a circular-cylindrical cross section, the inner surface 7 of the inner tube 3 being smooth, so that such a hollow body can be provided with rotating internals which can move freely with only a small distance from the inner surface 7 . The hollow body 1 must therefore be straight in the axial direction and have a high concentricity with respect to the inner surface 7 . In chemical apparatus engineering, such hollow bodies with rotating internals of a length of several meters are required, so that the requirements for straightness and concentricity are very high.

Das Außenrohr 2 wird als vorgefertigtes glattflächiges Rohr verformt, das Innenrohr 3 ebenfalls als glattflächi ges vorgefertigtes Rohr eingeschoben und mit dem verformten Außenrohr verbunden, so daß beim fertigen Hohlkörper der den Strömungskanal bildende Raum 5 sowohl gegenüber dem vom Hohlkörper umschlossenen Innenraum als auch zur Umgebung hin hermetisch abgeschlossen ist. Das Innenrohr 3 weist vorzugsweise eine geringere Materialstärke auf als das Außenrohr 2, so daß bei einer Beaufschlagung des den Strö mungskanal bildenden Raumes 5 mit einem heizenden oder kühlenden Medium der Wärmeübergang zwischen dem Strömungs kanal und dem Innenraum des Hohlkörpers besser ist. Das dickwandigere Außenrohr sorgt für die erforderliche Festig keit und Formsteifigkeit.The outer tube 2 is deformed as a prefabricated smooth-surface tube, the inner tube 3 is also inserted as a smooth-faced prefabricated tube and connected to the deformed outer tube, so that in the finished hollow body the space 5 forming the flow channel both with respect to the interior enclosed by the hollow body and to the environment is hermetically sealed. The inner tube 3 preferably has a lower material thickness than the outer tube 2 , so that when the flow duct forming the space 5 with a heating or cooling medium, the heat transfer between the flow channel and the interior of the hollow body is better. The thick-walled outer tube provides the required strength and stiffness.

Das Verfahren zur Herstellung des in Fig. 1 dargestellten Formkörpers und die hierzu erforderlichen Werkzeuge werden anhand der Fig. 2 bis 5 näher erläutert.The method for producing the shaped body shown in FIG. 1 and the tools required for this are explained in more detail with reference to FIGS. 2 to 5.

Zum Verformen des Außenrohres 2 wird ein Werkzeug 8 verwen det, das im wesentlichen aus einem Stützrohr 9 besteht, das auf seiner Innenwandung oder auf einem eingelegten Hilfskörper mit einem entsprechend dem gewünschten Verlauf und der gewünschten Größe des Strömungskanals bemessenen Formsteg 10 versehen ist. Bei der dargestellten eingängigen Anordnung der Strömungskanals wird der Verlauf durch die Steigung der Schraubenlinie vorgegeben. Die radiale Höhe des Formsteges 10 sowie der Abstand in axialer Richtung längs einer Mantellinie bestimmt hierbei Form und Größe des Strömungskanals. Das Stützrohr 9 ist hierbei in Längsrichtung in wenigstens zwei Teile unterteilt, so daß nach Abschluß des nachstehend noch näher beschriebe nen Verformungsvorganges das Werkzeug geöffnet und abgenommen werden kann.To deform the outer tube 2 , a tool 8 is used, which essentially consists of a support tube 9 , which is provided on its inner wall or on an inserted auxiliary body with a shaped web 10 dimensioned according to the desired profile and the desired size of the flow channel. In the illustrated catchy arrangement of the flow channel, the course is predetermined by the pitch of the helix. The radial height of the shaped web 10 and the distance in the axial direction along a surface line determine the shape and size of the flow channel. The support tube 9 is divided in the longitudinal direction into at least two parts, so that the tool can be opened and removed after completing the deformation process described in more detail below.

In das vorstehend näher beschriebene Werkzeug zur Herstel lung eines Hohlkörpers mit im wesentlich zylindrischer Grundform, wird nun zunächst ein glattflächiges Rohrstück 2′ (in Fig. 2 gestrichelt dargestellt) eingelegt. Das Werkzeug 8 wird nun an beiden Enden mit einem deckelförmigen Verschluß mittel 11 abgeschlossen, das so ausgebildet ist, daß der von dem glattflächigen Rohr 2′ umschlossene Hohlraum voll ständig abgeschlossen ist. Über eine entsprechende Zuleitung 12 im Verschlußmittel 11 wird nun ein gasförmiges Druckmittel, beispielsweise Luft oder Dampf, oder ein flüssiges Druckmit tel, beispielsweise Wasser, eingeleitet. Durch das Druckmit tel wird nun das Rohrstück 2′ in die Freiräume zwischen den Stegen 10 eingedrückt, so daß sich die in Fig. 2 aus der Schnittdarstellung ersichtliche endgültige Kontur für das Außenrohr 2 ergibt. Über die Formstege 10 entstehen somit aus dem Material des Rohres 2′ in den Innenraum hinein ragende Konturstege 4, deren Scheitelflächen 14 einen Innendurchmesser definieren, der innerhalb eines engen Toleranzbereiches sehr genau vorgegeben werden kann.In the tool described in more detail above for the manufacture of a hollow body with a substantially cylindrical basic shape, a smooth surface tube piece 2 '(shown in dashed lines in Fig. 2) is now inserted. The tool 8 is now completed at both ends with a lid-shaped closure means 11 , which is designed so that the enclosed by the smooth-surface tube 2 'cavity is fully closed continuously. A gaseous pressure medium, for example air or steam, or a liquid Druckmit tel, for example water, is now introduced via a corresponding supply line 12 in the closure means 11 . By Druckmit tel, the pipe section 2 'is now pressed into the free spaces between the webs 10 , so that the final contour shown in FIG. 2 for the outer tube 2 results from the sectional view. About the shaped webs 10 thus arise from the material of the tube 2 'projecting into the interior contour webs 4 , the apex surfaces 14 define an inner diameter that can be very precisely specified within a narrow tolerance range.

Anschließend wird das Werkzeug 8 drucklos gesetzt und die Verschlußmittel entfernt. Ggf. nach Reinigung der Innenflächen des nunmehr fertig geformten Außenrohres 2 wird nunmehr in das Außenrohr 2 ein glattflächiges Innen rohr 3 eingeschoben, dessen Außendurchmesser nur geringfügig kleiner ist als der durch die Konturstege 4 des Außenrohres definierte Innendurchmesser. Das Innenrohr 3 ist hierbei auf ein Werkzeug 16 aufgeschoben, das im wesentlichen aus drei starren Preßbacken 17 besteht, die auf einem Drucküber tragungskörper 18 in Form eines Metallrohres angeordnet sind. Die beiden freien Enden des Druckübertragungskörpers 18 werden wiederum jeweils mit einem Verschlußmittel 19 druck dicht verschlossen, von denen wenigstens eines mit einer Zuleitung 20 für die Einleitung eines strömungsfähigen Druckmittels versehen ist. Die Anordnung der Preßbacken 17 im drucklosen Zustand ist aus dem Querschnitt gemäß Fig. 4 ersichtlich.The tool 8 is then depressurized and the closure means removed. Possibly. after cleaning the inner surfaces of the now finish formed outer tube 2 will now be tubular, a smooth-surfaced inner into the outer tube 2 inserted 3, whose outer diameter is only slightly less than that defined by the contour of the webs 4 of the outer tube inner diameter. The inner tube 3 is pushed onto a tool 16 , which consists essentially of three rigid press jaws 17 , which are arranged on a pressure transmission body 18 in the form of a metal tube. The two free ends of the pressure transmission body 18 are each pressure-tightly closed with a closure means 19 , at least one of which is provided with a feed line 20 for the introduction of a flowable pressure medium. The arrangement of the press jaws 17 in the depressurized state can be seen from the cross section according to FIG. 4.

Da das noch im Werkzeug 8 gehaltene Außenrohr 2 hinsichtlich des durch die Scheitelflächen 14 der Konturstege 4 definier ten Innendurchmessers eine hohe Maßgenauigkeit aufweist, kann für das Innenrohr 3 ein kalibriertes Rohr verwendet werden, so daß für den Außendurchmesser des einzuschiebenden Innenrohres ein Maß gewählt werden kann, das gerade das Einschieben in das Werkzeug 8 mit darin eingesetztem Außen rohr 2 erlaubt.Since the outer tube 2 still held in the tool 8 has a high dimensional accuracy with regard to the inner diameter defined by the apex surfaces 14 of the contour webs 4 , a calibrated tube can be used for the inner tube 3 , so that a dimension can be selected for the outer diameter of the inner tube to be inserted , which just allows insertion into the tool 8 with the outer tube 2 inserted therein.

Nunmehr wird das als Druckübertragungskörper 18 dienende Metallrohr mit Druck beaufschlagt, so daß es sich aufweitet. Die Druckkräfte werden hierbei gleichmäßig in radialer Richtung über die Preßbacken 17 auf das Innenrohr 3 über tragen. Wegen des geringen Spieles zwischen dem Außendurch messer des Innenrohres 3 und den Begrenzungsflächen 14 der Konturstege 4 genügt eine ganz geringe Aufweitung, um die Außenfläche des Innenrohres 3 an den Scheitelflächen 14 zur Anlage zu bringen. Der hierdurch entstehende in Achsrichtung verlaufende Spalt 13 zwischen den einzelnen Preß backen 17 ist hierbei so gering, daß es zu keiner Abweichung der Innenfläche des Innenrohres 3 von der exakten Kreisform kommt.Now the metal tube serving as pressure transmission body 18 is pressurized so that it widens. The compressive forces are evenly in the radial direction on the press jaws 17 on the inner tube 3 carry over. Because of the small play between the outer diameter of the inner tube 3 and the boundary surfaces 14 of the contour webs 4 , a very slight expansion is sufficient to bring the outer surface of the inner tube 3 to the apex surfaces 14 . The resulting axial gap 13 between the individual press bake 17 is so small that there is no deviation of the inner surface of the inner tube 3 from the exact circular shape.

Nach dem Aufweiten des Innenrohres 3 wird nunmehr das Werkzeug 8 abgenommen, so daß die gesamte Anordnung nur noch vom Werkzeug 16 gehalten wird, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Mit Hilfe eines schematisch in Fig. 5 dargestellten Schweißwerkzeuges 21 wird nun von außen her das Außenrohr 2 mit dem Innenrohr 3 im Bereich der Scheitel flächen 14 umlaufend verschweißt. Nach Abschluß des Schweiß vorganges werden nunmehr die beiden fest miteinander verbun denen Rohre 2 und 3 noch zusätzlich etwas aufgeweitet, um die Schweißspannung zu beseitigen. Unter Berücksichtigung der hierbei auftretenden elastischen Verformung des Rohrmate rials ergibt sich dann das gewünschte Endmaß für den durch die Innenwandung des Innenrohres 3 definierten Enddurch messer des Hohlkörpers. Der Druckübertragungskörper 18 wird nunmehr drucklos gesetzt und zusammen mit den Preß backen aus dem fertigen Hohlkörper herausgezogen.After expanding the inner tube 3 , the tool 8 is now removed, so that the entire arrangement is only held by the tool 16 , as shown in FIG. 5. With the aid of a welding tool 21 shown schematically in FIG. 5, the outer tube 2 is now welded to the inner tube 3 in the region of the apex surfaces 14 all around. The two are after completion of the welding operation is now firmly together verbun which tubes 2 and 3 additionally somewhat widened in order to eliminate the welding voltage. Taking into account the elastic deformation of the tube material occurring here, the desired final dimension for the final diameter of the hollow body defined by the inner wall of the inner tube 3 is then obtained. The pressure transmission body 18 is now depressurized and baked together with the press out of the finished hollow body.

Das als Druckübertragungskörper 18 verwendete Metallrohr ist in der Regel soweit bleibend verformt, daß es nicht für einen weiteren Verformungsvorgang eingesetzt werden kann.The metal tube used as the pressure transmission body 18 is generally permanently deformed to the extent that it cannot be used for a further deformation process.

Claims

1. A method for producing a double-walled tubular hollow body, preferably made of metal, in which the space between the two walls forms at least one flow channel, characterized in that a smooth-surface outer tube ( 2 ') is inserted into an enclosing support form ( 8 ) on it Interior surface with projecting against the outer tube ( 2 '), the course of the flow channel defining moldings ( 10 ) is provided that the interior of the outer tube ( 2 ') is acted upon by a flowable pressure medium and the pipe material deformed into the spaces between the moldings gen ( 10) is pressed, so that arise on the outer tube (2) inwardly projecting contour webs (4), that a smooth-surfaced inner tube (3) is inserted into the formed outer tube (2) whose outer diameter is slightly smaller than the by the contour webs (4 ) defined the smallest inner diameter of the outer tube ( 2 ) that the inner tube ( 3 ) evenly for contact with the contour webs ( 4 ) is expanded and that the outer tube ( 2 ) and the inner tube ( 3 ) are welded together in the region of the contour webs ( 4 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that when expanding the inner tube ( 3 ), the outer tube ( 2 ) is held in the support mold ( 8 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that after the expansion of the inner tube ( 3 ), the support form ( 8 ) is removed and the welding is carried out with a pressurized inner tube ( 3 ).

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that after welding the finished hollow body is expanded slightly.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that for expanding the inner tube ( 3 ) at least two on the inner wall of the inner tube ( 3 ) abutting pressing jaws ( 17 ) are pressed radially outwards.

6. The method according to claim 5, characterized in that the pressure on the press jaws ( 17 ) via a between the press jaws ( 17 ) arranged, with a pressure medium beatable and deformable pressure transmission body ( 18 ) is applied.

7. The method according to claim 6, characterized in that a substantially the length of the press jaws ( 17 ) extending tube, preferably made of metal, is used as the pressure transmission body ( 18 ).

8. Tool for contouring deformation of the wall of a tube, in particular for performing the method according to claims 1 to 7, characterized by a non-deformable, in the longitudinal direction at least two-part support tube ( 9 ), the inner wall with at least one according to the desired contouring, fixed arranged shaped web ( 10 ) is provided, and by releasable closure means ( 11 ) for the pressure-tight closing of the openings of the tube to be deformed ( 2 ), of which at least one is provided with a feed line ( 12 ) for a flowable pressure medium.

9. Tool according to claim 8, characterized in that the shaped web ( 10 ) extends helically to form a flow channel on the inner wall of the support tube ( 9 ).

10. Tool for the calibrating expansion of a tube, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 7, characterized by at least two preferably three pressing jaws ( 17 ) running in the longitudinal direction of the tube ( 15 ) to be expanded, which are detachable with a deformable, hollow, are connected with a pressure medium to the impactable pressure transmission body ( 18 ), the outer surface of each press jaw ( 17 ) corresponding in each case to the final shape of the tube ( 3 ) to be expanded.

11. Tool according to claim 10, characterized in that the pressure transmission body ( 18 ) is formed by a thin-walled metal tube, the end openings of which are provided with releasable closure means ( 19 ) for pressure-tight closing of the tube interior, at least one of which has a feed line ( 20 ) is provided for a fluid pressure medium.

12. Tubular, double-walled hollow body, preferably made of metal, in which the space between the two walls forms at least one flow channel, characterized in that the outer wall is formed by an outer tube ( 2 ), which corresponds to the desired, preferably helical shape of the Flow channel is deformed to form inwardly directed contour webs ( 4 ) and that the inner wall is formed by a smooth inner tube ( 3 ) which is connected to the apex surfaces ( 14 ) of the contour webs ( 4 ) with the apex.