DE863642C - Verfahren zur Herstellung von Umkehrstuecken fuer Rohrstraenge von Waermeaustauschern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Umkehrstuecken fuer Rohrstraenge von Waermeaustauschern

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DE863642C
DE863642C DEP34137A DEP0034137A DE863642C DE 863642 C DE863642 C DE 863642C DE P34137 A DEP34137 A DE P34137A DE P0034137 A DEP0034137 A DE P0034137A DE 863642 C DE863642 C DE 863642C
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DE
Germany
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pot
reversal
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cylindrical
pipes
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DEP34137A
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English (en)
Inventor
Arnold Hillen
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Benteler Deustchland GmbH
Original Assignee
Benteler Deustchland GmbH
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/28Making tube fittings for connecting pipes, e.g. U-pieces
    • B21C37/283Making U-pieces

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Umkehrstücken für Rohrstränge von Wärmeaustauschern Bei Wärme-austauschern, z. B. Heizschlangen, Überhitzern, Ekonomisern, Kühlanlagen u. dgl., werden die in der Regel parallel zueinander laufenden Rohrstränge an den Enden durch Umkehrstücke verbunden. Diese Umkehrstücke sind bei Überhitzern für Anlagen großer Leistung, z. B. im Lokomotivbau, hohen Beanspruchungen ausgesetzt, da sie nicht nur den ungleichmäßig auftretenden Wärmespanniungen und der Korrosion, sondern vielfach auch der unmittelbaren Einwirkung der Feuerung ausgesetzt sind.
  • Gemäß. einem sehr alten Vorschlag hat man das Umkehrstück aus einem zunächst glatten Rohrstück von runder Ouerschnittsforrn dadurch hergestellt, daß dieses Rohr nach dem Zusammendrücken in eine etwa ovale Form an dem einen Ende zu zwei durch einen Steg verbundenen Rohrstutzen geformt wurde, während .das andere Rohrende in einem besonders, ausgebildeten Gesenk. durch Zusammenstauchen und durch anschließendes Verschweißen zu einer Kappe geschlossen wurde. Hierbei hat man. bei dem Zusammenstauchen den dem Scheitelpunkt des Umkehrstückes zunächst liegenden Teil der Wandung nach der Spitze hin allmählich zunehmend verstärkt. Diese Umformung des Rohrabschnittes zu einem Umkehrstück muß in Schweißhitze erfolgen, wobei eine gegen Korrosion besonders widerstandsfähige glatte Oberfläche nicht -erreichbar ist. Ferner befindet sich die unvermeidliche Schweißnaht im Bereich der den Hauptbeanspruchungen ausgesetzten Umkehrstelle, wodurch trotz der verstärkten Wand die Widerstandsfähigkeit des Umkehrstückes erheblich beeinträchtigt wird. Zur Vermeidung dieser Nachteile hat man schon vor langer Zeit vorgeschlagen, das Umkehrstück aus einer' Stahlronde in der Weise herzustellen, daß man. dieselbe zunächst zu einem zylindrischen Topf verformte, welcher dann zwischen zwei Matrizenhälften durch seitliches Zusammendrücken gegen im Bereich der zylindrischen Anschlußenden für die Rohre vorgesehene Dorne zum fertigen Umkehrstück gepreßt und im Bereich des dabei entstehenden Steges va rschwe;ißt wurde. Der zunächst aus der Ronde hergestellte Topf besaß bei gleichmäßiger Wandstärke einen halbkugelförmigen Boden.. Dieser Vorschlag hat sich trotz des Vorteils der Vermeidung einer längs gerichteten Schweißnaht im Bereich des hochbeanspruchten Scheitels des, Umkehrstückes nicht in die Praxis einführen können:, und zwar offenbar deswegen, weil dieses Verfahren, insbesondere bei Anwendung einer Kaltverformung; nur für geringe Wandstärken verwirklicht werden. kann. Man hat daher in der Praxis an der erstbeschriebenen Grundbauart festgehalten und, zur Herstellung der Umkehrstücke lediglich zwei parallel nebeneinandlerliegende, dem Durchmesser der Ansc'hlußrohre entsprechende Rohrstücke an, den einander zugekehrten .Seiten zunächst mit Hilfe eines mit zwei Dornen versehenen Stempels durch Schweißen verbunden, d. h. zu einem Hosenrohr geformt, dessen offenes Ende im Gesenk zu einer Kappe gepreßt und anschließend an den Längsnähten verschweißt wird.
  • Die vorliegende Erfindung greift nun wieder auf den vorstehend beschriebenen älteren Vorschlag zurück, gemäß welchem ein aus einer Ronde durch Kaltverformung gezogener zylindrischer Topf zwischen zwei Matrizerihälften durch seitliches Zusammendrücken gegen im Bereich der zylindrischen Anschlußenden für die Rohre vorgesehene Dorne zum fertigen Umkehrstück gepreßt wird und hat sich die Aufgabe gestellt, dieses Verfahren in einer solchen Weise auszugestalten, daß es zur Herstellung auch hochbeanspruchter bzw. starkwandiger Umkehrstücke, insbesondere für Überhitzer, anwendbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Ausgangswerkstücke durch :die Verwendung nach vorn verjüngter, stirnseitig abgeflachter Dorne aus flachen Ronden in Form eines Topfes mit,dickem, zunächst gerundetem Boden und sich von diesem zum Rande hin verringernder Wandstärke erzeugt werden, die dort etwa 4erjenligen der Anschlußd'orne entspricht. Anschließend wird der Topf durch .einen Stauchvorgang, vorzugsweise nur im Umkehrbereich, im Durchmesser etwa auf die Grundform des fertigen Umkehrstückes verjüngt, bevor nach anschließender Glättun:g der Wandungen und .gegebenenfalls einer Kalibrierung des Zylindertopfendes die Pressung der Anschlußenden für die Rohre erfolgt. Dabei soll je nach dem Verwendungszweck der Umkehrstücke bzw. der erforderlichen Wandstärkz:der Ausgangsronde :die .beschriebene Verringerung d!-zr Wandstärke, vorzugsweise in mindestens zwei hintereinandergeschalteten Ziehstufen, erfolgen, deren Dorne im Durchmesser und der Abflachung kleiner werden. Jede Ziehstufe kann zwei oder mehrere Ziehringe mit kleiner werdendem wirksamem Durchmesser besitzen. Durch die von der Erfindung angegebenen Verfahrensstufen ist es möglich, auf kaltem Wege ein Umkehrstück mit einer entsprechend großen, vom Scheitel sich zu den Anschlußenden verringernden Wandstärke herzustellen., ohne daß bei dem zur Herstellung der Anischlußenden für die Rohre erforderlichen Preßvorgang unzulässige Verformungen im Umkehrbereich auftreten und ohne daß für das Gesamtverfahren ein übermäßiger, das Verfahren unwirtschaftlich machender Kraftaufwand notwendig wäre. Ferner wird .durch dieAnwendung des Verfahrens nach der Erfindung eine glatte Oberfläche sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenseitegewährleistet unddamit dieKorrosionsgefahr von vornherein verringert.
  • Die von der Erfindung vorgesehene Verjüngung der Wandstärke des Topfes vorn Scheitel bis etwa zu der Stelle, an welcher die Anschlußenden beginnen sollen, bringt auch noch den Vorteil mit sich,- daß bei dem seitlichen Zusammendrücken der Topfwandungen mit Sicherheit der gewünschte lichte Ouerschnitt im Bereich der Umführung erzielt wird. Der eine geringe Wandstärke besitzende zylindrische Topfrand läßt sich nach Einlegen entsprechender zylindrischer Dorne ohne zu großen Kraftaufwand zu den Anschlußenden für die Rohre durch einen. Preßvorgang verformen, während der Topf infolge der Maßnahmen nach der Erfindung im Umkehrbereich eine solche Formbeständigkeit aufweist, daß die endgültige Form durch die den Topf außenseitig umgreifende Matrize bestimmt wird, also lein Einlegen komplizierter Dorne od. dgl. irr dem Umkehrbereich nicht erforderlich ist. Für diese von der Erfindung erreichte Wirkung ist gerade bei Verwendung von Ronden großer Stärke der von der Erfindung vorgesehene Stauchvorgang zur Verkleinerung des Durchmessers des Topfes im Umkehrbereich von wesentlicher Bedeutung weil auf ,diese Weise bei dem zur Formung der Anschlußenden für die Rohre dienernden Preßvorgang keine größere Formveränderung im Umkehrbereich, sondern im wesentlichen nur eine gewisse Abflachung erforderlich ist.
  • Umkehrstücke, die nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellt sind, sollen vorzugsweise für hochbeanspruchte Überhitzer, insbesondere bei Lokomotiven, Verwendung finden. Es ist aber ohne weiteres möglich, derartige Umkehrstücke auch für Wärmeaustauscher anderer Art (Vorwärmer Kühler usw.) zu benutzen. Dabei richtet sich die Art der benutzten Werkzeuge und die Zahl der für die einzelnen Zieh-,und Preßvorgänge-benutzten Stufen in erster Linie nach der Wandstärke und auch der Art des zu verarbeitenden Werkstoffes.
  • Es steht selbstverständlich nichts im Wege, die Wandungen des Umkehrstückes auf der Innen-und/oder Außenseite mit einem Schutzüberzug zu versehen. Derartige Schutzschichten sind vorliegend besonders wirksam; denn die durch die Anwendung des Verfahreng nach der Erfindung erreichten glatten Oberflächen des Umkehrstückes sowohl innen wie außen schaffen besonders günstige Voraussetzungen für einen gleichmäßigen Überzug. Es ist ohne weiteres möglich, elektrolytisch z. B. einen Überzug aus Chrom mit seinen bekannten Eigenschaften (großer Widerstand gegen Korrosion und große Härte) zu erzeugen.
  • In der Zeichnung ist das Verfahren nach der Erfindung in den. Fig. i bis 13 beispielsweise veranschaulicht, während Fig. 14, 15 und i16 ein fertiges Umkehrstück zeigen..
  • Gemäß Fig. i wird aus einem Blech größerer Stärke die Ronde i gestanzt. Diese Ronde wird entsprechend Fig.2 in einer die beiden übereinander angeordneten Ziehringe 2 und 3 besitzenden Vorrichtung mittels eines Ziehdornes 4 zu einem zylindrischen, Topf 5 geformt. Der Dorn ist nach seinem vorderen Ende hin verjüngt und besitzt eine abgeflachte Stirnfläche 6. Entsprechend der Form des Dornes erhält der Topf 5 einen abgeflachten Boden, dessen Wandstärke etwa der Stärke der Ronde i entspricht. In dieser Ziehphase sind die Seitenwandungen des Topfes nicht oder nur wenig dünner als der Topfboden.
  • In der in Fig. 3 dargestellten Ziehphase wird der Topf 5 wiederum durch zwei Ziehringe 7 und 8 hindurchgezogen. Der zu diesem Zweck benutzte Ziehdorn 9 ist im Durchmesser etwas kleiner als der vorher benutzte Dorn 4. Auch dieser Dorn 9 ist nach seinem vorderen Ende verjüngt und besitzt eine gegenüber dem Dorn 4. kleiner bemessene ab-. geflachte Stirnflächee io. Die Verjüngung -des Dornes 9 in Verbindung mit der kleineren Abflachung führt nach dem Durchgang des Topfes 5 durch die Ziehringe 7 und 8 zu der Topfform 5a, bei welcher bei gleichzeitiger Verringerung des Außen.durchmessers :eine allmähliche z. B. stetige Verkleinerung der Stärke der Topfseitenwand 5b vom Baden zum Topfrand Irin herbeigeführt wird. Die Verjüngung der Wandstärke erstreckt sich dabei bis zu der Stelle x, wo die in einem späteren Arbeitsgang herzustellenden Anschlußenden 5c (Fig. 14, 15) beginnen sollen. Nunmehr wird gemäß Fig.4 der Topf an seinem äußeren Rand geradlinig büschnitten und dann gemäß Fig. 5 mittels eines Stauchwerkzeuges 11 durch axiale Verschiebung in eine -Matrize 12 hineingedrückt und dadurch in seinem vorderen Bereich durch Stauchen zum vorderen Ende hin im Durchmesser verringert. Hierbei kann gegzfienenfalls eine Verstärkung der Topfwandungen im vorderen Bereich auftreten. Der in diesem Arbeitsgang erzielte Bogen 13 entspricht etwa der Bogenform des fertigen Umkehrstückes. Nunmehr wird gemäß Fig. 6 die gemäß Fig. 5 'hergestellte Topfform mittels des Stempels 14 und der Matrize' 15 an der Innenseite auf die endgültige Form gedrückt und geglättet.
  • In den durch die Fig. 7 und 8 dargestellten Arbeitsgängen wird dann mit Hilfe weiterer Preßwerkzeuge 16, 17 und 18, 19 (Matrizen und Dorne) der Topfboden außenseitig auf die Endform gebracht, worauf dann durch die in Fig. 9 dargestellte Kalibrierstufe mittels des Ziehringes 2o, die sich beim Stauchen ergebenden Unregelmäßigkeiten bezüglich des zylindrischen Teiles 5d beseitigt «-erden. -Nunmehr erfolgt entsprechend Fig. io das Abschneiden des Topfes auf die endgültige Länge des Umkehrstückes.
  • Mit den in den Fig. i i bis 13 dargestellten Matrizen 21 und 22 wird dann der Topf durch seitliches Zusammendrücken: in die fertige Form d°s Umkehrstückes gepreßt. Hierdurch wird der eins gleichmäßige Wandstärke besitzende zylindrische Teil 5d des Topfes gegen die Dorne 23 gedrückt und dadurch die Anschlußenden 5e gebildet. Die Wandstärke dieses Teiles 5d entspricht etwa derjenigen der anzuschließenden Rohrenden des Wärmeaustauschers. Der oberhalb des die Anschlußend-en bildenden Teile 5d befindliche, allmählich stärker werdende Wandteil 5b des. Topfes setzt dem Zusammendrücken einen größeren Widerstand entgegen, so daß seine Überführung in die Endstellung einen zusätzlichen Druck durch die entsprechenden Flächen 24 der Matrizen 21 und 22 erfordert. Hierdurch wird ein unerwünschtes Einschnüren des freien Durchgangsquerschnittes im Bereich der Umführung mit Sicherheit vermieden. Zwischen den. verschiedenen Arbeitsgängen ist es erforderlich, das Material zu glühen. Die Verformung erfolgt jedoch in kaltem Zustand. Selbstverständlich ist bei dem Verfahren nach der Erfindung der nach dem Pressen der Anschlußenden zwischen diesen entstehende Steg auf seiner ganzen Länge oder einen Teil derselben zu verschweißen.
  • Wie die Fig. 14 bis 16 zeigen, erhält man durch das in den Fig. i bis 13 edargestellte Verfahren ein Umkehrstück, welches durch Kaltverformung unter Vermeidung jeglicher Schweißnaht im Bereich der Umführung mit einer den besonderen Beanspruchungsverhältnissen angepaßten Verstärkung des Scheitels und der an diesen angrenzenden Seitenteile versehen ist.
  • Das Verfahren nach der Erfindung ist in erster Linie für Stahl bzw. Sonderstähle bestimmt, kann indessen auch bei anderen schwer verformbaren Werkstoffen benutzt werden.

Claims (5)

  1. PATE\TANSPRI;CHE: i. Verfahren zur Herstellung von Umkehrstücken für Rohrstränge von Wärmeaustauschern., insbesondere Überhitzern, bei welchem ein aus einer Ronde durch Kaltverformung gezogener zylindrischer Topf zwischen zwei Matrizenhälften durch seitliches Zusammendrücken gegen im Bereich der zylindrischen Anschlußenden für die Rohre. vorgesehene Dorne zum fertigen Umkehrstück gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als gezogenes Ausgangswerkstück ein vorn verjüngter Topf mit dickem Boden und sich von diesem zum Rande hin verringernder Wandstärke verwendet wird, -di.° etwa derjenigen der Anschlußrohre entspricht, und daß anschließend der Topf durch einen Stauchvorgang, vorzugsweise nur im Umkehrbereich, im Durchmesser etwa auf die Grundform des fertigen Umkehrstückes verjüngt wird, bevor nach anschließender Glätturig der Wandungen und gegebenenfalls einer Kalibrielrung des. Zy- lindertopfendes die Pressung der Anschlußenderi (5c) für die Rohre erfolgt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch z, @dadurch gekennzeichnet, daß das Awsgangswerkstück in mindestens zwei hintereinandergeschalteten Ziehstufen @gez@ogen wind.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Ziehen gestaltete Topf (5a) durch axiales Verschieben in eine Form (I2) auf das gewünschte Außenmaß und anschließend auf Innenform unter weitgehender Anpassung seines zylindrischen Teiles (5d) an die Endform gestaucht wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß .die Glätturig der Innen- und/ oder Außenwand-ungeri des Topfes in weiteren Kaltform@stufen durch Preßvorgänge mit Stempeln (z7, z9) und Matrizen (r6, 18) erfolgt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen des Umkehrstückes auf der Innen- und/oder Außenseite mit einem Schutzüberzug, vorzugsweise durch Verchromung, versehen erden. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 303 65q., 674 287.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4042057A1 (de) * 1989-12-28 1991-07-04 Vaillant Joh Gmbh & Co Verfahren zum herstellen eines rohrkruemmers, nach dem verfahren hergestellter rohrkruemmer und die verbindung des rohrkruemmers

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE303654C (de) *
DE674287C (de) * 1936-12-31 1939-04-12 Schmidt Sche Heissdampfgesells Schmiedeverfahren zum Verbinden der Enden von zwei oder mehr parallelen Rohren zu einem gemeinsamen Ende durch Verschweissen in einem Gesenk

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