DE7302444U

DE7302444U - Finned tube

Info

Publication number: DE7302444U
Application number: DE7302444U
Authority: DE
Original assignee: Universal Oil Products Co
Current assignee: Universal Oil Products Co
Priority date: 1972-01-27
Publication date: 1973-12-13

Description

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I t ι m ■ t ι tI t ι m ■ t ι t

DR.-INQ. Dip, ING. M. SC. ¹D-IPIDR.-INQ. Dip, ING. M. SC. ¹ D-IPI

HÖGER - STELLRECHT- GRiESSBACH - HAECKERHÖGER - LEGAL RIGHT- GRiESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGARTPATENT LAWYERS IN STUTTGART

A 39 923 b G 73 02 444.9A 39 923 b G 73 02 444.9

9.Mai 1973May 9, 1973

k-35k-35

Universal Oil Procucts Company Des PlaineS/ Illinois, U.S.A. Ten UOP Plaza - Alonquin & Mt. Prospect RoadsUniversal Oil Procucts Company Des PlaineS / Illinois, U.S.A. Ten UOP Plaza - Alonquin & Mt. Prospect Roads

Klppenrohr und Vorrichtung zu seiner HerstellungKlppenrohr and device for its manufacture

Die Erfindung befasst sich mit einem Rippenrohr, insbesondere aus schwer zu bearbeitendem metallischen Werkstoff.The invention is concerned with a finned tube, in particular made of a metal material that is difficult to machine.

Das Hochrollen von Material von der Aussenwand eines ßohres mit Hilfe mehrerer Sätze von axial fluchtender RollscheibenThe rolling up of material from the outer wall of an ear using several sets of axially aligned rolling disks

ZlX S3 3 * ♦ ,ZlX S3 3 * ♦,

A 39 923 b - 2 -A 39 923 b - 2 -

9.Mai 1973May 9, 1973

k-35 Sk-35 S

unter Drehung derselben ist seit längerem bekannt. Wenn mit schmiedbaren Materialien, wie z.B. Kupfer, gearbeitet wird, und insbesondere, wenn keine hohen Rippen benötigt werden, sind die gegenwärtigen Verfahren zufriedenstellend. Wennrotation of the same has been known for a long time. When working with malleable materials such as copper, and particularly when high ribs are not required, current methods are satisfactory. if

* jedoch schwer zu bearbeitende Metalle oder Legierungen ver* but difficult to machine metals or alloys ver

arbeitet werden sollen, insbesondere wenn eine Härtung des Werkstoffes eintritt, wie dies bei rostfreiem Stahl der Fall ist, war es jedoch bisher nicht möglich, die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Die Probleme wurden besonders schwierig, wenn Rippen mit einer durchgehend beträchtlichen Wandstärke hergestellt werden sollten, d.h. Rippen mit einer relativ dicken Aussenkante im Vergleich zu den Rippen, bei denen die Aussenkante bzw. der Rand messerförmig dünn ist. Andererseits ist eine beträchtliche Wandstärke der Rippen auch im Bereich ihrer Spitze für eine optimale Wärmeübertragung wünschenswert. should be worked, especially if the material hardens, as is the case with stainless steel is, however, it was previously not possible to obtain the desired Get results. The problems became particularly difficult when using ribs with a substantial wall thickness throughout should be produced, i.e. ribs with a relatively thick outer edge compared to the ribs where the outer edge or the edge is thin in the shape of a knife. On the other hand, a considerable wall thickness of the ribs is also in the Area of their tip is desirable for optimal heat transfer.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Rippenrohr aus schwer zu verarbeitenden metallischen Materialien vorzuschlagen, welches eine optimale Wärmeübertragung gewährleistet Und gleichzeitig eine auch bei hohen Temperaturen hohe Festigkeit besitzt.The invention was therefore based on the object of proposing a finned tube made of difficult-to-process metallic materials, which ensures optimal heat transfer and at the same time high strength even at high temperatures owns.

Die Aufgabe wird durch ein Rippenrohr, insbesondere aus schwerzu bearbeitendem metallischem Werkstoff gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Rippen relativ hoch sind und an ihrer Spitze eine relativ grosse Breite besitzen.The object is achieved by a finned tube, in particular made of a metal material that is difficult to machine, which thereby is characterized in that the ribs are relatively high and have a relatively large width at their tip.

730244413.1273730244413.1273

A 39 923 b
9.Mai 1973
k-35A 39 923 b
May 9, 1973
k-35

Die erfindungügemäßen Rippenrohre sind insbesondere zum Hinduichleiten von flüssigem Natrium geeignet, welches» durch Luft gekühlt wird. Sie eignen sich somit speziell für die Kühlkreisläufe von Kernreaktoren, und zwar insbesondere vonThe finned tubes according to the invention are in particular for Hindu sliding suitable for liquid sodium, which is »cooled by air. They are therefore especially suitable for Cooling circuits of nuclear reactors, in particular of

soo.soo.

Bin erfindungsgemSsses Rippenrohr wird vorzugsweise in zwei odtr auch mehreren Rollschritten hergestellt,- wobei das Rohr zwischen den einzelnen Rollschritten geglüht wird. Die aufeinanderfolgenden Rollcchritte verlaufen im wesentlichen ähnlich, mit der Ausnahme, dass bei aufeinanderfolgenden Rollschritten die ernten Scheiben der Rollvorrichtung in den Spiralnuten ar-•beifcen, welche von einem vorangehenden Rollschritt zurückgeblieben sind. Bei jedem Rollschritt wird mindestens ein Satz von nehreren koaxial angeordneten Scheiben verwendet, die sich gegenseitig berühren und die mit dem Rohr in Kontakt stehen, wobei die Achre des Satzes von Scheiben bzw. die Achsen der Sätze von Scheiben einen Winkel mit der Rohrachse einschliesst A finned tube according to the invention is preferably produced in two or more rolling steps, the tube being annealed between the individual rolling steps. The successive rolling steps are essentially similar, with the exception that, in successive rolling steps, the harvested slices of the rolling device work in the spiral grooves which have remained from a previous rolling step. In each rolling step, at least one set of several coaxially arranged disks are used which touch each other and which are in contact with the tube, the axis of the set of disks and the axes of the sets of disks forming an angle with the axis of the tube

73G244413.117373G244413.1173

IJJl IJIJJl IJ

A 39 923 h -A- A 39 923 h -A-

19.Januar 1973January 19, 1973

k-35k-35

einschliessen, um mit Hilfe der runden Rollscheiben eine spiralförmige Rippenanordnung zu erzeugen. Die ersten paar Scheiben jedes Satzes haben einen abgerundeten Rand, der einen relativ kurzen Krümmungsradius aufweist, um das Eindringen in das Material des Rohres zu erleichtern und aufeinanderfolgende Scheiben nehmen im Durchmesser um relativ grosse Beträge zu. Hierdurch werden schnell ein oder mehrere verhältnismässig tiefe und relativ schmale Spiralnuten erzeugt, und es werden während eines ersten Roiischrittes relativ yiösse Metal!mengen zu einer relativ breiten und verhältnismässig niedrigen Spiralrippe hochgerollt, während bei einem oder mehreren nachfolgenden Rollschritten beträchtliche Metallmengen in die Basisoder Fussteile der zuvor gebildeten und geformten Rippen hochgerollt werden. Die den ersten Rollscheiben folgenden Rollscheiben in den Sätzen von Rollscheiben werden so ausgebildet, dass sie einen zunehmend, breiteren Rand und eine verhältnismässig geringe Zunahme des Durchmessers von Scheibe zu Scheibe aufweisen, um auf diese Weise eine allmähliche Aufweitung und Vertiefung der Spiralnut zu erzeugen und noch mehr Metall in den Bereich der Rippe zu verdrängen. Ausserdem wird der Winkel, welchen die Seiten der Scheiben miteinander einschlössen zunehmend grosser, so dass die Rippen an ihrer Spitze eine Dicke erhalten, die einen sehr erheblichen Prozentsatz der Basisdicke der Rippe erreicht. Der bzw. die nachfolgenden Rollschritte werden mit Sätzen von Scheiben ausgeführt, die eine erhöhte Dicke bzw. Steigung besitzen, und zwar im Vergleich zur Steigung der Scheiben des unmittelbar davor verwendeten Satzes von Scheiben, so dass die spiralförmigen Gebilde an dem Rohr eine grössere Steigung erhalten.to use the round roll disks to create a to produce spiral rib arrangement. The first few slices of each set have a rounded edge called the one has a relatively short radius of curvature to facilitate penetration into the material of the pipe and successive Disks increase in diameter by relatively large amounts. As a result, one or more quickly become proportionate deep and relatively narrow spiral grooves are produced, and relatively large amounts of metal are produced during a first step of the roller rolled up into a relatively wide and relatively low spiral rib, while one or more subsequent ones Rolling steps rolled up considerable amounts of metal into the base or foot portions of the previously formed and shaped ribs will. The rolling disks following the first rolling disks in the sets of rolling disks are formed in such a way that that they have an increasingly, wider margin and a proportionate one have a slight increase in diameter from disk to disk, in order to achieve a gradual widening and in this way To create deepening of the spiral groove and to displace even more metal in the area of the rib. In addition, the angle which the sides of the disks increasingly enclosed with each other larger, so that the ribs have a thickness at their tip which is a very considerable percentage of the base thickness reached the rib. The subsequent rolling step (s) are performed with sets of disks that have a raised Have thickness or pitch compared to the pitch of the disks of the set of immediately before used Discs, so that the spiral structures on the pipe have a greater pitch.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:Further details and advantages of the invention are provided below explained in more detail using a drawing. In the drawing show:

730244413.12.73730244413.12.73

It ItIt It

A 39 923 b - 5 - χ A 39 923 b - 5 - χ

19.Januar 1973 Q January 19, 1973 Q

Pig. 1 einen Teilquerschnitt durch die Wandung eines erfindungsgemässen Rippenrohres,Pig. 1 shows a partial cross-section through the wall of a finned tube according to the invention,

Fig. 2 den generalisierten Umriss einer einzelnen Rippe eines erfindungsgemässen Rippenrohres,2 shows the generalized outline of an individual rib of a finned tube according to the invention,

Fig. 3 einen der Fig.l ähnlichen Teilquerschnitt dujch das gleiche Rippenrohr nach dem ersten Rollschritt und mit teilweise fertiggestellten Rippen,3 shows a partial cross-section similar to that of FIG the same finned tube after the first rolling step and with partially finished fins,

Fig. 4 eine vergrösserte schematische Darstellung, in welcher die Querschnitte gemäss Fig.l und 3 über* einander gelegt sind,4 shows an enlarged schematic representation in which the cross-sections according to FIGS. 1 and 3 above * are laid on each other,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Teils der Rollscheiben eines Satzes von Rollscheiben für eine Vorrichtung zur Herstellung eine? erfindungsgemässen Rippenrohres undFig. 5 is a schematic representation of part of the rolling disks of a set of rolling disks for a device for making a? finned tube according to the invention and

Fig. 6 eine vergrösserte Detaildarstellung einer Rollscheibe einer Vorrichtung zur herstellung eines erfindungsgemässen Rippenrohres.6 shows an enlarged detailed illustration of a roller disk of a device for producing a finned tube according to the invention.

730244413.1273730244413.1273

A 39 323 b - β ~A 39 323 b - β ~

k-146 % k-146 %

18.ol.73 I18.ol.73 I.

Betrachtet man zunächst Fig. ί, so erkennt man, daß in dieser
ein vergrößerter Querschnitt durch ein Teilstück eines ferti- | gen Rippenrohres Io gemäß der Erfindung dargestellt ist. Das I Rippenrohr hat ziemlich genau die folgenden kritischen Abmessungen: If one looks first at Fig. Ί, one recognizes that in this
an enlarged cross-section through a portion of a ferti- | gene finned tube Io is shown according to the invention. The I finned tube pretty much has the following critical dimensions:

Abmessung Bezugszeichen Größe in nun (ca.) §Dimension Reference number Size in now (approx.) §

Rippenhöhe 12 3,3 |Rib height 12 3.3 |

Rippendicke an der fRib thickness on the f

Spitze IU o,69 · §Point IU o, 69 §

Rippendicke am Fuß 16 I,o4 fRib thickness at the foot 16 I, o4 f

Rippendicke im Mittel 18 o,86 |Rib thickness on average 18 o, 86 |

Rippenabstand im Mittel 2o 1,47 |Rib distance on average 2o 1.47 |

Viandstärke 22 2,72 |Viand thickness 22 2.72 |

I: s j I: s j

S. f S. f

Aus der vorstehenden Tabelle wird deutlich, daß bei einer aussergewöhnlichen Rippenhöhe von 3,3 mm die Rippendicke an der
Spitze über 2o % der Rippenhöhe beträgt und außerdem über 65 %
der Rippendicke am Fuß der Rippe.From the table above it is clear that with an exceptional rib height of 3.3 mm, the rib thickness on the
Peak is over 2o% of the rib height and also over 65%
the thickness of the ribs at the base of the rib.

Ein stärker generalisierter Rippenquerschnitt einer einzigen
Rippe bzw. die Umrißlinie eines solchen Querschnitts ist inA more generalized rib cross-section of a single one
Rib or the outline of such a cross-section is shown in

730244413.12.73730244413.12.73

A 39 923 b ' - 7 -A 39 923 b '- 7 -

k-lU6
18.ol.73k-lU6
18.ol.73

Fig. 2 gezeigt, in der die einzelnen Maße eingetragen sind, um die Rippendicke an der Spitze und am Fuß sowie die Rippenhöhe und die Wandstärke zu verdeutlichen.Fig. 2 shown in which the individual dimensions are entered to to clarify the rib thickness at the top and at the foot as well as the rib height and the wall thickness.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die Rippen der Rippenrohre gemäß vorliegender Erfindung sich von den üblichen Rippen durch ihre ungewöhnliche Dicke an der Rippenspitze und durch ihre Höhe im Vergleich zu ihrer mittleren Dicke unterscheiden. Es kann allgemein festgestellt werden_s daß die Rippen der erfindungsgemäßen Rippenrohre eine minimale Höhe von etwa 2,5 H mm besitzen, an ihrer Spitze eine Dicke aufweisen, die nicht weniger als 2o % der Rippenhöhe beträgt, an ihrer Basis bzw. ihrem Fuß eine Dicke aufweisen, die nicht weniger als 25 % der Rippenhöhe beträgt,, und an der Spitze eine Dicke aufweisen, die nicht weniger als 6o % der Dicke an der Basidbeträgt. Diese Werte führen zu einem Rippenquerschnitt, der durch eine beträchtliche Rippendicke an der Spitze gekennzeichnet ist und der sich ferner insofern als vorteilhaft erweist, als die gesamte Rippenoberfläche für die Wärmeübertragung nützlich ist, wobei gleichzeitig ein beträchtlicher Gewinn an Oberfläche erzielt wird.From the above description it is clear that the ribs of the finned tubes according to the present invention differ from the usual fins in their unusual thickness at the fin tip and in their height compared to their average thickness. It _s can be generally stated that the fins of the finned tubes according to the invention have a minimum height of about 2.5 H mm, having at its tip a thickness that is not less than 2O% of the rib height, at its base or her foot a thickness which is not less than 25% of the rib height, and have a thickness at the top that is not less than 60% of the thickness at the basid. These values result in a fin cross-section which is characterized by considerable fin thickness at the tip and which is furthermore advantageous in that the entire fin surface is useful for heat transfer, while at the same time achieving a considerable gain in surface area.

Bei der Herstellung des neuen Rippenrohres wird, wie erwähnt, eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Rollvorgängen durchgeführt, wobei zwischen aufeinanderfolgenden Rollvorgängen ein Glühvorgang stattfindet. In Fig. 3 ist die Querschnittsform der teilweise ausgeformten Rippen nach einem ersten Rollvorgang dargestellt, und zwar für ein Verfahren, welches mit zwei Rollschrit-During the manufacture of the new finned tube, as mentioned, a number of successive rolling processes are carried out, an annealing process taking place between successive rolling processes. In Fig. 3, the cross-sectional shape is partial Shaped ribs shown after a first rolling process, namely for a method which with two rolling steps

A 39 923 b - 8 -A 39 923 b - 8 -

k-146 18.ol.73k-146 18.ol.73

ten arbeitet, von denen mit Hilfe des zweiten ein Rippenrohr gemäß Fig. 1 hergestellt wird. In Fig. 3 hat das teilweise fertiggestellte Rippenrohr 2 6 ungefähr folgende Abmessungen:ten works, of which with the help of the second a finned tube according to FIG. 1 is produced. In Fig. 3, the partially completed finned tube 26 has approximately the following dimensions:

Abmessung . .Bezugszeichen Größe in mm (ca.)Dimension. Reference symbol size in mm (approx.)

Rippenhöhe -28 2»16Rib height -28 2 »16

Rippendicke an derRib thickness on the

Spitze 3o o,81Peak 3o o, 81

Rippendicke am Fuß 32 ο,99Rib thickness at the foot 32 ο, 99

Rippendicke im Mittel 34 o,89Rib thickness on average 34 o, 89

Rippenabstand imRib spacing im

Mittel 36 1,37Medium 36 1.37

Wandstärke 38 3,28Wall thickness 38 3.28

Aus der vorstehenden Tabelle wird deutlich, daß die durchschnittliche Rippendicke ungefähr 4o % der Rippenhöhe beträgt und daß die Dicke an der Rippenspitze über 8o % der Dicke an der Rippenbasis ausmacht.From the table above it can be seen that the average Rib thickness is about 40% of the rib height and that the thickness at the top of the rib is over 80% of the thickness the base of the ribs.

In Fig. 4 sind die Umrisse der Querschnitte des fertigen Rippenrohres und des halbfertigen Rippenrohres nebeneinander eingezeichnet. Der Rohrinnendurchmesser bzw. die Innenwand 4o des Rohres wurde dabei als gemeinsame Bezugslinie benutzt, und die teilweise fertiggestellte Rippe 42 am linken Ende der Figur wurde, was die seitliche Lage anbelangt, über die fertige RippeIn Fig. 4 are the outlines of the cross-sections of the finished finned tube and the half-finished finned tube are drawn in side by side. The pipe inner diameter or the inner wall 4o des Rohres was used as a common reference line, and the partially completed rib 42 at the left end of the figure was, as far as the lateral position is concerned, over the finished rib

730244413.1273730244413.1273

■ ·■ · » · #»· # S *S * t · # ·t #

A 39 923 b " - 9 -A 39 923 b "- 9 -

k-146 18.ol.73k-146 18.ol.73

44 gelegt. Aus dem Vergleich der Querschnittsumrisse wird deutlich, daß die Nut bzw. die Rinne zwischen den Rippen beim zweiten Rollschritt um den bei 46 eingezeichneten Betrag vergrößert wurde» während das Ende bzw. die Spitze der Rippe um den bei 48 gezeigten Betrag radial nach außen verschoben wurde. Gleichzeitig bemerkt man, daß der Umriß des gesamten oberen Teils der teilweise fertiggestellten Rippe ziemlich genau dem mittleren Teil der fertiggestellten Rippe entspricht» wie dies durch die Übereinstimmung der Umrißlinien bzw. Seitenflächen bei 5o deutlich wird.44 laid. From the comparison of the cross-sectional outlines it becomes clear that the groove or the channel between the ribs is enlarged by the amount shown at 46 during the second rolling step was »while the end or the tip of the rib around the at 48 The amount shown has been shifted radially outward. At the same time it is noted that the outline of the entire upper part of the partially finished rib corresponds pretty much exactly to the central part of the finished rib "as indicated by the Correspondence of the outlines or side surfaces at 5o clearly will.

Fig. 4 zeigt ferner graphisch ein sehr wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, welches darin besteht, daß bei dem sich an den ersten Rollschritt anschließenden zweiten Rollschritt eine Vergrößerung der Steigung bzw. des axialen Abstandes benachbarter Rippengänge eintritt. Bei dem anhand der Figuren 1, 3 und 4 betrachteten Ausführungsbeispiel betrug die Steigung bzw. der axiale Abstand der Rollscheiben, welche zur Herstellung \ des halbfertigen Rippenrohres »emäß Fig. 3 verwendet wurden, etwa 2,o8 mm, während die Steigung bzw. der Abstand der für die Fertigstellung des Rippenrohres gemäß Fig. 1 verwendeten Roll- , scheiben 2,18 mm betrugt. Dies entspricht einer Vergrößerung _: der Steigung bzw. des Ganges um annähernd 5 %. Dies setzt aller- ; dings voraus, daß beim Mehrfachrollen (multiple pass rolling) die beim ersten Roll schritt erzeugte Steigung in einem ausreichenden Maße kleiner istjals c*ie für das Endprodukt gewünschte Steigung, welche von der erforderlicher* Anzahl von Sippen pro cm abhängig ist (im vorliegenden Fall sind pro etwa 2,54 cmFIG. 4 also shows graphically a very important feature of the present invention, which consists in the fact that in the second rolling step following the first rolling step there is an increase in the pitch or the axial distance between adjacent rib threads. In the reference to Figures 1, 3 and 4 embodiment under consideration was the slope and the axial distance of the rolling discs which were "emäß for producing \ the semi-finished finned tube used Fig. 3, about 2, o8 mm, while the slope or the The distance between the roller disks used to complete the finned tube according to FIG. 1 was 2.18 mm. This corresponds to an increase _: the incline or the corridor by approximately 5%. This all-; This presupposes, however, that with multiple pass rolling the pitch generated in the first rolling step is sufficiently smaller than the pitch required for the end product, which is dependent on the required number of sibs per cm (in the present case per about 2.54 cm

11 Rippen vorgesehen).11 ribs provided).

- Io -- Io -

730244413,12.73730244413.12.73

t 9 » *t 9 »*

A 39 923 b - Io -A 39 923 b - Io -

k-146
18.ol.73k-146
18.ol.73

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine vergrößerte schematische Darstellung einer Seite einer Anordnung bzw. einest Satzes 54 von Rollscheiben, welche mit den Bezugszeichen 56a bis 56q bezeichnet sind. Ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Profile bzw. die Querschnittsformen der Seitenflächen des äußeren Teils einander entsprechender Rollscheiben in zwei oder mehr Sätzen oder Anordnungen im wesentlichen g3Leich sind. Der einzige bedeutende Unterschied zwischen einander entsprechenden Scheiben besteht in der Dicke derselben, welche in Fig. 5 bei 58 eingezeichnet ist und welche, wie vorstehend erläutert wurde, bei der Verwendung von verschiedenen Sätzen von Rollscheiben in aufeinanderfolgenden Rollschritten erhöht wird.Figures 5 and 6 show an enlarged schematic representation one side of an arrangement or set 54 of rolling disks, denoted by the reference numerals 56a to 56q are. An essential feature of the device for performing the method according to the invention is that the profiles or the cross-sectional shapes of the side surfaces of the outer part of corresponding rolling disks in two or more sentences or arrangements are essentially the same. The only significant difference between each other corresponding Discs consists in the thickness of the same, which is shown in Fig. 5 at 58 and which, as explained above, is increased in successive rolling steps when using different sets of rolling disks.

In Fig. 6 ist die Querschnitts-Umrißlinie der generalisierten Form des äußeren Teils einer Rippen-Rollscheibe dargesteillt. In dieser Figur sind die Seitenflächen des äußeren Teils der Rollscheibe mit 6o bezeichnet und verlaufen in dem radialen Querschnitt durch die Rollscheibe im wesentlichen geradlinig. Die im Querschnitt geradlinig verlaufenden Seitenflächen definieren mit anderen Worten einen Kegelstumpf, dessen öffnungswinkel dur-sh den Winkel A zwischen den im Querschnitt geradlinigen Seitenflächen 6o und der Linie 62 bestimmt wird, welche parallel zur radialen Mittelebene 64 der Rollscheibe verläuft. Wenn die Seitenfläche 6o um 5 gegenüber der Ebene 64 geneigt ist (bzw. die Linie 62 unter diesem Winkel schneidet), dann beträgt der Öffnungswinkel des Konus 17o .Referring now to Figure 6, the cross-sectional outline of the generalized shape of the outer portion of a rib roller disc is shown. In of this figure are the side surfaces of the outer part of the rolling disk denoted by 6o and extend essentially in a straight line in the radial cross section through the rolling disk. the In other words, side surfaces running in a straight line in cross section define a truncated cone, its opening angle dur-sh is the angle A between the straight lines in cross section Side surfaces 6o and the line 62 is determined, which runs parallel to the radial center plane 64 of the rolling disk. If the Side surface 6o is inclined by 5 with respect to the plane 64 (or the line 62 intersects at this angle), then the Opening angle of the cone 17o.

Die Rollscheibe gemäß Fig. 6 ist an ihrem Umfang 65 abgerundet,The rolling disk according to FIG. 6 is rounded at its circumference 65,

- 11 -- 11 -

.730244413. IZ 73.730244413. IZ 73

A 39 923 b - 11 -A 39 923 b - 11 -

k-146
18.Öl.73 · ...k-146
18.Oil.73 ...

und ihr Krümmungsradius ist in dieser Figur mit R bezeichnet. Die geradlinigen Seitenflächen 6o gehen über Bereiche 66 glatt in den entsprechend dem Radius R gekrümmten Randbereich über. Es versteht sich, daß die Rollscheibe umso leichter in das Material des Rohres eindringt, je kleiner der Radius R isst.and its radius of curvature is denoted by R in this figure. The straight side surfaces 6o go smoothly over areas 66 into the edge area curved according to the radius R. It goes without saying that the roll disc is all the easier in the Material of the pipe penetrates the smaller the radius R eats.

Die Dicke der Rollscheibe angrenzend an den abgerundeten Umfangsbereich 55, 66 ist mit 68 bezeichnet* Diese Abmessung wird durch den Abstand zwischen den Schnittpunkten der Tangente 67 i an die Spitze 65 mit den Verlängerungen der geradlinigen Seitenflächen 6o bestimmt. Die Dicke der einzelnen Scheiben im Bereich der zylindrischen Naben, die einen festen Abstand 69 von dem Umfang der Rollscheiben haben, ist mit 7o bezeichnet.The thickness of the rolling disc adjacent to the rounded perimeter 55, 66 is denoted by 68 * This dimension is determined by the distance between the points of intersection of the tangent 67 i determined to the tip 65 with the extensions of the straight side surfaces 6o. The thickness of each slice in the area the cylindrical hubs, which are a fixed distance 69 from the circumference of the rolling disks, is denoted by 7o.

Die fortlaufende Änderung aer Formen und der Abmessungen der Rollscheiben 56a bis 56q bestimmt natürlich die spezielle Art, ; in welcher das Metall des Rohrs verdrängt und in die endgültige Form gebracht wird.The continuous change in the shapes and dimensions of the rolling disks 56a to 56q naturally determines the specific type; in which the metal of the tube is displaced and brought into its final shape.

Zunächst ist es erforderlich, ein schnelles Eindringen in das , Rohr zu erreichen, um eine relativ schmale, jedoch verhältnismäßig tiefe Nut herzustellen, zwischen deren benachbarten Win-. ; düngen sich dadurch eine relativ breite und kurze Rippe ergibt, ; deren Metallmaterial eventuell zur äußeren Spitze der Rippe wird. Durch die spezielle Form und die Zunahme der Abmessungen aufeinanderfolgender Scheiben wird die Nut bzw. der Kanal allmählich vertieft und verbreitert, indem man den Durchmesser, die Spitzenbreite und den Krümmungsradius des Randes der RoIl-First of all, it is necessary to have a quick penetration into Reach tube to produce a relatively narrow, but relatively deep groove, between the adjacent win-. ; fertilize this results in a relatively wide and short rib; whose metal material eventually becomes the outer tip of the rib. Due to the special shape and the increase in dimensions successive discs, the groove or the channel is gradually deepened and widened by increasing the diameter, the tip width and the radius of curvature of the edge of the roll

- 12-- 12-

730244413.12.73730244413.12.73

A 39 923 b ' - 12 -A 39 923 b '- 12 -

k-146
18.ol.73k-146
18.ol.73

scheiben allmählich zunehmen läßt, um mehr Metall in den Bereich der Rippen zu pressen, wobei dieses Metall eventuell den mittleren Teil der fertigen Rippen bildet und wobei gleichzeitig ein seitlicher Druck ausgeübt wird, um dem Material die gewünschte Form zu geben. Allgemein kann !nan sagen, daß sinige der ersten Scheiben, beispielsweise die ersten sechs Scheiben 56a bis 56f, an der Spitze eine Dicke 68 aufweisen, die konstant ist und etwa 75 % der Dicke 6 8 dar Spitzen einiger der letzten Scheiben ausmacht, beispielsweise der letzten fünf Scheiben 5 6m bis 56q, wobei bei den mittleren Rollscheiben die Dicke an der Spitze allmählich zunimmt.discs gradually increasing in order to press more metal into the area of the ribs, this metal possibly the forms the middle part of the finished ribs and at the same time a lateral pressure is exerted in order to give the material the desired To give shape. In general! Nan can say that sinige of the first disks, for example the first six disks 56a to 56f, have a constant thickness 68 at the tip and about 75% of the thickness 6 8 is the tips of some of the last disks, for example the last five disks 5 6m up to 56q, with the thickness of the middle rolling disks at the Peak gradually increases.

Gleichzeitig mit der Zunahme der Dicke 6 8 an der Spitze steigt der Radius R am abgerundeten Umfang 65 an. Der Radius R ist dabei bei den ersten Scheiben vorteilhafterweise etwa halb so groß wie der Radius R der letzten Scheiben, wobei sich der Radius R bei den Rollscheiben im mittleren Bereich d«r Vorrichtung von Scheibe zu Scheibe allmählich erhöht.Simultaneously with the increase in the thickness 6 8 at the tip, the radius R increases on the rounded circumference 65. The radius R is included in the first slices advantageously about half as large as the radius R of the last slices, the Radius R of the rolling disks in the middle area of the device gradually increased from disc to disc.

Die Dicke 7o des Fußes bzw.der Basis welche in einem konstanten Abstand 69 vom Umfang gemessen wird, ist für einige der ersten Rollscheiben, beispielsweise für die sechs Rollscheiben 56a bis 5 6f, konstant und nimmt bei den weiteren Rollscheiben allmählich ab, und zwar bis zu einigen der letzten Scheiben, beispielsweise den letzten fünf Rollscheiben 56m bis 56q, welche eine gleichmäßige Basis breite besitzen, die etwa 8o % derjenigen der ersten Rollscheiben 56a bis 56f beträgt.The thickness 7o of the foot or the base which in a constant Distance 69 measured from the circumference is for some of the first rolling disks, for example the six rolling disks 56a to 5 6f, constant and gradually decreases with the further rolling disks, up to some of the last disks, for example the last five rolling disks 56m to 56q, which have a uniform base width, which is about 8o% of those of the first rolling disks 56a to 56f.

Es versteht sich, daß die Vergrößerung der Breite 68 an derIt will be understood that the increase in width 68 at the

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A 39 923 b k-lH6 18.ol.73A 39 923 b k-lH6 18.ol.73

Spitze bei gleichzeitiger Verringerung der Basisbreite 7o zu einer Verkleinerung des Winkels A führt, welcher die Neigung der konisch aufeinander zulaufenden Seitenflächen 6o gegenüber der radialen Mittelebene 64 entspricht. Bei der Herstellung des hier betrachteten Rippenrohres wird beispielsweise der Winkel A von etwa 5~ bei einigen der ersten Rollscheiben auf etwa 1° bei den letzten Rollscheiben verringert, wobei diese Verringerung allmählich bei den mittleren Rollscheiben 56f bis 56m erfolgt. Tip with a simultaneous reduction in the base width 7o leads to a reduction in the angle A, which leads to the inclination the conically converging side surfaces 6o opposite corresponds to the radial center plane 64. In the manufacture of the finned tube considered here, for example, the angle A from about 5 ~ for some of the first rolling disks to about 1 ° decreased in the last rolling disks, this decrease occurring gradually in the middle rolling disks 56f to 56m.

Einige der ersten Scheiben sind so ausgebildet, daß ein schnelles Eindringen in die Rohrwandung erfolgt, weshalb der Scheibendurchmesser bei diesen ersten Rollscheiben sich im Vergleich ,Some of the first disks are designed so that a rapid penetration into the pipe wall takes place, which is why the disk diameter in comparison with these first rolling disks,

I zur Zunahme des Durchmessers bei den nachfolgenden Scheiben f, sehr beträchtlich erhöht. Außerdem sind die Sätze von Rollscheiben/bezüglich des Rohres so angeordnet, daß die erste : Scheibe 56a bereits auf eine beträchtliche Tiefe, beispiels- ; weise etwa o,7 6 bis etwa I,o2 mm in das Metall des Rohres eindringt .I to increase the diameter of the following disks f, increased very considerably. In addition, the sets of rolling disks / are arranged with respect to the pipe so that the first: Disk 56a already to a considerable depth, for example; wise penetrates about 0.76 to about 1.02 mm into the metal of the pipe .

Einige der nächsten Scheiben, beispielsweise die beiden Scheiben 56b und 56c,besitzen einen Durchmesser, der den Durchmesser der vorangehenden Scheibe um etwa o,25 bis o,51 mm übersteigt. Bei den weiteren Rollscheiben istjdie Zunahme des Durchmessers dann etwas geringer und liegt beispüsweise bei etwa einem Drittel der Zunahme bei den ersten Rollscheiben. Ferner kann bei einigen der letzten Scheiben der Rollscheibenanordnung der Durchmesser einer Scheibe mit dem einer benachbarten Scheibe identisch sein, wodurch die durchschnittliche Änderung in den Abmessungen noch weiter verringert wird.Some of the next disks, for example the two disks 56b and 56c, have a diameter that is equal to the diameter the previous disc by about 0.25 to 0.51 mm. In the case of the other rolling disks, the increase in diameter is then somewhat smaller and is, for example, around a third of the increase in the first rolling disks. Furthermore, for some of the final disks, the rolling disk assembly the diameter of one disk must be the same as that of an adjacent disk, which means that the average change in the dimensions are further reduced.

bei der Anordnung für den ersten Rollschrittin the arrangement for the first rolling step

A 39 923 b
k-146
18.ol.73A 39 923 b
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Das Eindringen der Kanten bzw. des Umfangs der Scheiben in das Material des Rohres und der von den Rcllscheiben auf das Rohr ausgeübte Druck hat die Wirkung, daß Rippen entstehen, daß der Innendurchmesser des Rohrs verringert wird, daß die effektive Wandstärke zwischen den Rippenwindungen verringert wird und daß das Rohr gestreckt wird. Zum Ausgleich für die Verlängerung des Rohres, welche jeden Rollschritt begleitet, wird der· axiale Abstand· der Mittelebenen der Scheiben, welcher für jeden Satz von Rollen gleichmäßig ist, in aufeinanderfolgenden Sätzen, d.h. in nacheinander verwendeten Anordnungen erhöht.The penetration of the edges or the circumference of the discs into the The material of the tube and the pressure exerted on the tube by the pulleys have the effect of creating ribs that the Inner diameter of the tube is reduced, that the effective wall thickness between the fin turns is reduced and that the pipe is stretched. To compensate for the elongation of the pipe that accompanies every rolling step, the axial Distance between the center planes of the discs, which is uniform for each set of rollers, in successive sets, i.e. increased in sequential arrangements.

Es ist üblich, drei Sätze von Rollscheiben zu verwenden, die in gleichmäßigen Abständen ruad um das Rohr angeordnet sind. Auf diese Weise werden die radialen Kraftkomponenten, die zwischen den Rollscheiben und dem Rohr wirken, ausgeglichen. Darüberhinaus ist aber auch noch ein Zapfen oder Dorn vorgesehen, um bei dem fertigen Rippenrohr einen vorgegebenen Innendurchmesser zu erhalten. Der Dorn ist zylindrisch, und sein Durchmesser ist um einige Tausendstel ση kleiner als der Innendurchmesser des Rohrs, ehe dieses zwischen die Sätze von Rollscheiben gelangt.^ Die ersten Rollscheiben, welche an ihrem Umfang schmaler sind und bei denen die Abrundung am Umfang einen kleineren Durchmesser aufweist als bei den nachfolgenden Rollscheiben, dringen in das Material des Rohres ein, ohne dabei dessen Innenseite in Kontakt mit dem Dorn zu bringen. Irgendwo in der Mitte des Satzes von Rollscheiben ist der radiale Druck jedoch ausreichend, um die Innenfläche des Rohres gegen den Dorn zu pressen. Die weitere Zunahme des wirksamen Durchmessers bei den nachfolgendenIt is common to use three sets of rolling disks evenly spaced around the pipe. on in this way the radial force components acting between the rolling disks and the tube are balanced. Furthermore but a pin or mandrel is also provided to to obtain a predetermined inner diameter in the finished finned tube. The mandrel is cylindrical and its diameter is a few thousandths ση smaller than the inner diameter of the Pipe before it gets between the sets of rolling disks. ^ The first rolling disks, which are narrower around their circumference and in which the rounding on the circumference has a smaller diameter than in the subsequent rolling disks, penetrate into the material of the tube without bringing its inside into contact with the mandrel. Somewhere in the middle of the sentence however, from rolling disks, the radial pressure is sufficient to force the inner surface of the tube against the mandrel. The other Increase in the effective diameter in the following

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Scheiben und die Verbreiterung der Spitze derselben bewirkt dann eine höhere Verdrängung von Metall, als dies der Fall ist, wenn gleichzeitig der Innendurchmesser des Rohres verringert wird.Discs and the widening of the tip of the same then cause a higher displacement of metal than is the case, if at the same time the inner diameter of the pipe is reduced.

Es vmrde bereits erwähnt, daß die Profile der Kanten bzw. Umfangsteile einander entsprechender Scheiben in nacheinanderwirksam werdenden Sätzen von Rollscheiben im wesentlichen die gleichen sind v?ie bei den vorangehenden Sätzen und sich von diesen lediglich in der Dicke unterscheiden. Es versteht sich, daß alle Rollscheiben flache Seiten haben und so angeordnet sind, daß sie Seite an Seite miteinander liegen und sich gegenseitig abstützen.It has already been mentioned that the profiles of the edges or peripheral parts corresponding disks in successive sets of rolling disks essentially the are the same as in the preceding sentences and differ from these only in terms of thickness. It goes without saying that all of the rolling disks have flat sides and are arranged to lie side by side with one another and one another prop up.

Bei der _s ~ 7 :_ » Herstellung erfindungs-In the case of _s ~ 7: _ »Manufacturing inventively

gemäßer Rippenrohre wird das vordere Ende des zu bearbeitenden Rohres schwach verjüngt, um ein sanftes Eingreifen der ersten Scheiben der Sätze von Rollscheiben,mit denen der erste Rollschritt durchgeführt wird, zu erreichen,und die Sätze von Roll" scheiben sind in solchen radialen Abständen angeordnet, daß die erste Rollscheibe nach Passieren des verjüngten Endstückes tiefer in das Rohrmaterial eindringt, beispielsweise um den doppelten Betrag, um welchen die Vertiefung durch einige der nächsten Rollscheiben vergrößert Wi₄Pd. Bei den nachfolgenden Rollschritten, welche nach dem Glühen durchgeführt werden, sind die Sätze von Rollscheiben so angeordnet, daß die erste Rollscheibe am Boden der Nut bzw. des Kanals des teilweise fertiggestellten Rippenrohres anliegt, ohne daß ein beachtliches Eindringen erfolgen würde.According to finned tubes, the front end of the tube to be machined is slightly tapered in order to obtain a smooth engagement of the first disks of the sets of rolling disks with which the first rolling step is carried out, and the sets of rolling disks are arranged at such radial intervals as that the first rolling disc penetrates deeper into the pipe material after passing the tapered end piece, for example by twice the amount by which the recess is enlarged by some of the next rolling discs Wi ₄ Pd. In the subsequent rolling steps, which are carried out after the annealing, the sets of rolling disks arranged so that the first rolling disk rests on the bottom of the groove or the channel of the partially completed finned tube without any significant penetration.

~ IG -~ IG -

730244413.12.73730244413.12.73

A 39 923 b " -IB-A 39 923 b "-IB-

-k-146
18.ol.73-k-146
18.ol.73

In welcher Weise der Glühvorgang durchgeführt wird, hängt natürlich von dem jeweils verwendeten Material ab. Wenn das Rohr jedoch beispielsweise aus rostfreiem Stahl vom Typ 3o4 besteht, wird das Rohr mit einer Geschwindigkeit von ca.. 15,2 cm/ see durch einen Glühofen mit einer Muffellänge von etwa U, 5 G m Länge geschoben, wobei in dem Ofen eine Temperatur von etwa Io66 C aufrechterhalten wird. Das Rohr besaß anfangs eine Härte von Rj77 (d.h. nach deir. ersten Rollschritt), und nach dem Glühen war seine Härte auf R_v72 vermindert.The way in which the annealing process is carried out naturally depends on the material used. If, however, the pipe is made of stainless steel of the type 3o4, the pipe is pushed through an annealing furnace with a muffle length of about U, 5 G m at a speed of approx. 15.2 cm / sec Temperature of about Io66 C is maintained. The tube had initially a hardness of Rj77 (ie after deir. First rolling step), and after annealing the hardness at R _v 72 was reduced.

Allgemein kann gesagt werden» daß der* Öffnungswinkel des zwischen den Seiten der Rollscheiben liegenden Konus sich in jedem Satz von eJLnem Wert von etwa 165 bis 17o° auf etwa 17 8 erhöht.In general it can be said that the * opening angle of the between The cone lying on the sides of the rolling disks increases in each set of eJLnem from about 165 to 170 ° to about 178.

Bei der Betrachtung von Fig. k zeigt sich, daß bei der Erhöhung der Rippenhöhe bei dem zweiten Rollschritt die Zunahme M8 des Rippenaußendurchmessers ungefähr gleich der Zunahme der Tiefe zwischen den Rippen bzw. gleich der Verringerung MS der Wandstärke des Rohres ist.When looking at FIG. K, it can be seen that when the fin height is increased in the second rolling step, the increase M8 in the outer diameter of the fin is approximately equal to the increase in the depth between the fins or equal to the decrease MS in the wall thickness of the pipe.

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Claims

A 39 923 b - May 17 - 9, 1973 Claims for protection:

1. finned tube, in particular made of difficult-to-machine metallic material, characterized in that the ribs are relatively high and have a relatively large width at their apex.

2. finned tube according to claim 1, characterized in that it consists of stainless steel that 10 to 12 ribs or rib windings are present per about 2.54 cm, that the fin height is at least about 2.54 mm, that the fin thickness is in the range _t 3pitze the rib about 15 to 25% of the rib height, and that the ribbed floor is about 25 to 35% of the rib height in the vicinity of the base of the rib.

3. finned tube according to claim 1 and 2, characterized ^ indicates that the rib height is at least about 2.92 mm.

4. finned tube according to claims 1-3, characterized in that the ribs spiral in a V7eise known per se run around the pipe jacket and that preferably several parallel spiral ribs are provided are.

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