DE895435C

DE895435C - Method and pipe roller for the progressive rolling in of pipes

Info

Publication number: DE895435C
Application number: DEP49284A
Authority: DE
Inventors: Carl Allen Maxwell
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1949-07-19
Filing date: 1949-07-19
Publication date: 1953-11-02

Description

Verfahren und Rohrwalze zum fortschreitenden Einwalzen von Rohren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum fortschreitenden Einwalzen von Rohren über die Stärke der Lochleibung und besteht darin, daß das Rohr, an der dem Rohrende abgekehrten Seite der Lochleibung beginnend, nach dem Rohrende hin 'fortschreitend eingewalzt wird.Method and pipe roller for the progressive rolling in of pipes The invention relates to a method for progressively rolling pipes over the strength of the embedment and consists in the fact that the pipe, at the end of the pipe starting on the opposite side of the embedment, progressing towards the end of the pipe is rolled in.

Bei der Herstellung von Wärmeaustauschern, wie z. B. Dampferzeugern, sind infolge steigenden Betriebsdrucks und Verwendung von Feuerungen mit höheren Temperaturen die Walzstellen zunehmenden Beanspruchungen ausgesetzt. Die Rohrwandstärken, ebenso die Sammler und Trommelwände müssen dementsprechend stärker ausgebildet werden.In the manufacture of heat exchangers, such as. B. steam generators, are due to increasing operating pressure and the use of furnaces with higher Temperatures the rolling points exposed to increasing stresses. The pipe wall thicknesses, likewise the collector and drum walls must be made stronger accordingly.

Die höheren Beanspruchungen bedingen ferner die Verwendung von Stählen mit höheren Festigkeitseigenschaften, die zusammen mit der Anwendung größerer Rohr- bzw. Trommelwandstärken dem. Einwalzen außerordentlichen Widerstand entgegensetzen und hohe Einwalzkräfte erforderlich machen.The higher stresses also require the use of steels with higher strength properties, which together with the use of larger pipe or drum wall thickness the. Oppose rolling in extraordinary resistance and require high rolling-in forces.

Bei der Ausführung mit Rohrwalzen der bekannten Form walzt die Rohrwalze gleichzeitig ein Rohr über die ganze Länge des Rohrsitzes ein. Ist der Rohritz sehr lang, so erfordert das Einwalzen sehr lange Zeit trotz Anwendung großer Einwalzkäfte.In the embodiment with pipe rollers of the known form, the pipe roller rolls at the same time insert a tube over the entire length of the tube seat. Is the Rohritz very much long, the rolling in requires a very long time despite the use of large rolling forces.

Die langen Rohrsitze und größeren Rohrwandstärken ergeben außerdem beträchtliche Metallverschiebungen als Folge der Einwalzung. Bisher war es üblich, mit der Einwalzung vom Rohrende aus zum Mittelteil hin fortzuschreiten. Diese Art der Einwalzung verursacht eine Verschiebung des Rohrmetalls in Richtung nach der anderen Einwalzstelle, bewirkt somit eine Verlängerung des Rohres, die ihrerseits wieder unerwünschte Spannungen in .dem ,Rohr zur Fölge hat. Je länger ein Rohrsitz ist, um so größer ist die Metallverschiebung und die Rohrausdehnung.The long tube seats and larger tube wall thicknesses also result considerable metal displacements as a result of the rolling in. So far it has been customary to proceed with the rolling in from the end of the pipe to the middle part. This kind the rolling causes a displacement of the tube metal in the direction after other rolling-in point, thus causes an extension of the pipe, which in turn has undesirable tensions in the pipe. The longer is a tube seat, the greater the metal displacement and tube expansion.

Gemäß der Erfindung wird daher vorgeschlagen, das Einwalzen an der dem Rohrende abgekehrten Seite der Lochleibung zu beginnen und nach dem Rohrende hin fortzuschreiten. Der Vorteil dieses Einwalzverfahrens ist, daß das Zusammendrücken des Rohrteils zwischen den Einwalzstel.len vermieden wird.According to the invention it is therefore proposed that rolling on the the side of the embedment facing away from the pipe end and after the pipe end to progress towards it. The advantage of this roll-in process is that the compression of the pipe part between the Einwalzstel.len is avoided.

Die Rohrwalze, mit welcher,das Anwalzen ausgeführt wird, besteht aus einem zum Dornende hin kegelig verstärkten Dorn und Rollen, die Abschnitte unterschiedlicher Steigung besitzen und in einem Käfig geführt sind. Da die Rollen gegen Ebenen; der Längsachse des. Dorns geneigt sind, bewirken sie automatisch die Längsbewegung des Käfigs für ein fortschreitendes Einwalzen des Rohres. Dadurch, daß der Abstand der wirksamen Ro.llenmante.lfläche von der Dornachse zum Dornende hin abschnittsweise zunimmt, beginnt das Anwalzen an der dem Rohrende abgekehrten Seite der Lochleitung und schreitet mit der Längsverschiebung des Käfigs gegen das Rohrende fort.The tube roller, with which the rolling is carried out, consists of a mandrel reinforced conically towards the end of the mandrel and rollers, the sections of different ones Have a slope and are guided in a cage. As the roles against levels; the Longitudinal axis of the. Mandrel are inclined, they automatically cause the longitudinal movement of the Cage for a progressive rolling in of the pipe. Because the distance of the effective roll envelope from the mandrel axis to the mandrel end in sections increases, rolling begins on the side of the perforated line facing away from the pipe end and progresses with the longitudinal displacement of the cage towards the pipe end.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt, der durch strichpunktierte Linien ein Rohrende und einen Rohrsitz vor dem Einwalzen angibt und eine Rohrwalze zeigt, die zum Einwalzen fertig in das Rohr eingesetzt ist, Abb.2 einen Querschnitt der Rohrwalze im Schnitt nach der Linie II-II -der Fi:g. i, Abb. 3 einen Längsschnitt durch die Rohrwalze nach Abb. i in größerem Maßstab, Abb-.4 eine Ansicht des Käfigendes, die den Winkel zwischen der Mittellinie eines Rollenschlitzes und der Mittellinie .des Dorns zeigt, Abb.5 einen Längsschnitt durch den Rollenkäfig, Ab-b. 6 eine Ansicht .des Einwalzkörpers von links gegen Abb. 5 gesehen, Abb.7 eine Draufsicht, welche die Rohrwalze und den dazugehörigen 'Antrieb zeigt; das einzuwalzende Rohr und der Rohrsitz sind strichpunktiert angedeutet, Abb. & einen Längsschnitt der Rohrwalze, des Rohres und Rohrsitzes in einem größeren Maßstab als der von Abb. i ; die Figur zeigt die Rohrwalze während des Anfangsstadiums des Einwalzens; j Abb. 9: die Rohrwalze teilweise im Längsschnitt während des Anfangsstadiums .des Einwalzens, Die Rohrwalze ist ein zylindrischer Stahlkörper 1o, der mit einer axialen Bohrung 2 für die Aufnahme des Walzendorns 16 versehen ist. Das innere Ende des Körpers 1o ist durch Anordnung von drei Längsschlitzen 7, 8, 9 als Rollenkäfig ausgebildet, während die Bohrung 2 an dieser Seite in Anpassung an den kegeligen Teil 3: .des Walzdorns kegelig erweitert ist. Ein Ring i i, der durch Schrauben 12 an der inneren Stirnseite des Walzenkörpers io befestigt ist, bildet den Abschluß de: Walzkäfigs. In jedem der Längsschlitze 7, 8, 9 liegt eine Walzrolle 4, 5, 6, deren Oberfläche in drei Konusabschnitte 13, 14, 15 mit verschiedenen Neigungen aufgeteilt ist. Außerdem sind die Achsen der Schlitze 7, 8, 9 gegen -die Achse des Dorns 16. geneigt, so :daß das innere Rollenende dem äußeren Rollenende vorläuft. Wie Abb. 4 zeigt, beträgt der Winkel zwischen der Schlitzachse C-D und der Dornachse A-B 2°. Die Schlitze 7, 8, 9 sind gegen :den Umfang zu an den Stellen 25, 26 eingezogen, damit die Rollen nicht aus dem Käfig herausfallen können.The invention is shown in the drawing in an exemplary embodiment, namely Fig. I shows a longitudinal section which indicates a pipe end and a pipe seat before rolling in by dash-dotted lines and shows a pipe roller that is inserted into the pipe ready for rolling, Fig. 2 shows a cross section of the tube roller in section along the line II-II -der Fi: g. i, Fig. 3 shows a longitudinal section through the tube roller according to Fig. i on a larger scale, Fig-4 is a view of the end of the cage showing the angle between the center line of a roller slot and the center line of the mandrel, Fig. 5 shows a longitudinal section through the Roller cage, Ab-b. 6 is a view of the rolling-in body from the left towards FIG. 5, FIG. 7 is a plan view showing the tube roller and the associated drive; the pipe to be rolled and the pipe seat are indicated by dash-dotted lines, Fig. & a longitudinal section of the pipe roller, the pipe and the pipe seat on a larger scale than that of Fig. i; the figure shows the tube roll during the initial stage of rolling-in; Fig. 9: the tube roller partially in longitudinal section during the initial stage of rolling in. The tube roller is a cylindrical steel body 1o which is provided with an axial bore 2 for receiving the roller mandrel 16. The inner end of the body 1o is formed by the arrangement of three longitudinal slots 7, 8, 9 as a roller cage, while the bore 2 on this side is conically widened to match the conical part 3: of the rolling mandrel. A ring ii, which is fastened by screws 12 to the inner face of the roller body io, forms the end of the roller cage. In each of the longitudinal slots 7, 8, 9 there is a roller 4, 5, 6, the surface of which is divided into three conical sections 13, 14, 15 with different inclinations. In addition, the axes of the slots 7, 8, 9 are inclined with respect to the axis of the mandrel 16, so that the inner end of the roll precedes the outer end of the roll. As Fig. 4 shows, the angle between the slot axis CD and the mandrel axis AB is 2 °. The slots 7, 8, 9 are against: the circumference drawn in at the points 25, 26 so that the rollers cannot fall out of the cage.

Das äußere Ende des Walzenkörpers io ist durch Erweiterung der Bohrung 2 für die Aufnahme der Dornlagerung `und -führung ausgebildet. Eine Spindelmutter 17, deren Flansch i8 sich gegen das Drucklager 29 abstützt und von der Ringmutter 1g gesichert wird, steht mit dem Gewindeteil i .des Dorns im Eingriff. Das äußere Ende der Spindelmutter 17 trägt eine Verlängerung 2.o, deren Außenseite als Vierkant oder Sechskant ausgebildet ist, um die Möglichkeit zu bieten, die Spindelmutter 18 mittels Schraubenschlüssels festzuhalten oder drehen zu können. Das äußere Ende 2i des Dorns 16 ist ebenfalls als Vierkant ausgebildet, an welchem der Walzenantrieb 22 angreift.The outer end of the roller body io is by widening the bore 2 designed to accommodate the mandrel bearing and guide. A spindle nut 17, the flange i8 of which is supported against the thrust bearing 29 and by the ring nut 1g is secured, is in engagement with the threaded part i .of the mandrel. The outer The end of the spindle nut 17 carries an extension 2.o, the outside of which is a square or hexagon is designed to offer the possibility of the spindle nut 18 to hold or turn with a wrench. The outer end 2i of the mandrel 16 is also designed as a square on which the roller drive 22 attacks.

Ein Stellring 2,3, der mittels Stellschraube 24 auf dem Walzenkörper io festgesetzt werden kann, bildet .den Anschlag, bis zu welchem die Rohrwalze in das einzuwalzende Rohr eingeschoben wird. Deer Außendurchmesser des Walzenkörpers io muß dabei so bemessen sein, daß er gerade in das einzuwalzende Rohr hineinpaßt.An adjusting ring 2, 3, which can be fixed on the roller body by means of adjusting screw 24, forms the stop up to which the pipe roller is pushed into the pipe to be rolled. Deer outer diameter of the roller body io must be dimensioned so that it just fits into the pipe to be rolled.

Der Walzvorgang spielt sich folgendermaßen ab: Zunächst wird die Walze so weit in das einzuwalzende Rohr 27 hineingeschoben, bis der Stellring 213 auf der Stirnseite des Rohres aufsitzt ,(Abt. i). Die Entfernung von Stellring 23 bis zum Ende jeder inneren Rolle ist hierbei '/4- oder '/2mal größer als die Stärke der Wand 28, in welche das Rohr 27 eingewalzt wird. Darauf wird der Dorn 16, durch :den Dornantrieb 22 in Drehung versetzt, während das Ende 21 der Spindelmutter i8 mittels Schraubenschlüssels zunächst festgehalten wird. Die Folge davon ist, daß der Dorn 16 axial nach außen bewegt wird, wodurch die Rollen von .dem Kegelteil 3 des Dorns radial an die Rohrwand angepreßt und damit in die Walzstellung gebracht werden.The rolling process takes place as follows: First, the roller pushed so far into the pipe 27 to be rolled that the adjusting ring 213 opens the face of the pipe is seated (Section i). The removal of collar 23 to at the end of each inner roll is 1/4 or 1/2 times greater than the thickness the wall 28 into which the tube 27 is rolled. Then the mandrel 16 is through : the mandrel drive 22 rotates while the end 21 of the spindle nut i8 is initially held with a wrench. The consequence of this is that the mandrel 16 is moved axially outward, whereby the rollers of .dem cone part 3 of the mandrel pressed radially against the pipe wall and thus brought into the rolling position will.

Der Teil 3 des Dorns hat einem Konus 3/1s' ZU"" (445 zu 25,4 mm) und jede der Rollen 4, 5, 6 hat eine Hauptoberfläche 14, die ebenfalls konisch ist. Der Konus dieser Oberfläche ist etwas kleiner als '/2 vom dem Konus des Dorns. Neben dieser konischen Oberfläche 14 hat jede Rolle am inneren Ende eine Oberfläche 13, deren Konus so bemessen ist, daß die Außenkante .dieses Rollenteils parallel zu der Dorn- bzw. Rohrachse liegt, während der äußere Rollenabschnitt 15 gekrümmt ist. So ruht jede Rolle entlang des Mittelteils 14 auf dem Dorn und bewirkt mit .den Flächen 15 und 14 .den ersten Teil der Einwalzung, während mit der Fläche 13 ,die Einwalzung zu Ende geführt wird. Wie die Abb. 3 und 8 zeigen, ist die Längsachse T-W jeder Rolle unter einem Winkel von 31/z° gegen die Längsachse E-F des Dorns geneigt.Part 3 of the mandrel has a cone 3 / 1s' TO "" (445 by 25.4 mm) and each of the rollers 4, 5, 6 has a major surface 14 which is also conical. The cone of this surface is slightly smaller than 1/2 of the cone of the mandrel. In addition to this conical surface 14, each roller has a surface 13 at the inner end, the cone of which is dimensioned so that the outer edge of this roller part is parallel to the mandrel or tube axis, while the outer roller section 15 is curved. Each roller rests along the central part 14 on the mandrel and, with the surfaces 15 and 14, causes the first part of the rolling-in process, while the rolling-in process is completed with the surface 13. As FIGS. 3 and 8 show, the longitudinal axis TW of each roller is inclined at an angle of 31 / z ° to the longitudinal axis EF of the mandrel.

Nach dem Anwalzen wird die Spindelmutter 17 gelöst. Der Druck zwischen den Walzrollen 4, 5, 6 und dem Rohr 27 ist inzwischen so groß geworden, daß die Rollen 4, 5, 6 infolge des Reibungswiderstands sich um ihre Achse zu drehen beginnen und damit auch den Walzenkörper io mitnehmen. Diein Abb.4 dargestellte Neigung der Rollenachsen gegen die Dornachse hat zur Folge, daß die Rohrwalze nun bei der Drehung des Doras 16 allmählich aus dem Rohr 27 herausgeschoben wird.After rolling, the spindle nut 17 is loosened. The pressure between the rolling rollers 4, 5, 6 and the tube 27 has now become so large that the Rollers 4, 5, 6 begin to rotate around their axis as a result of the frictional resistance and thus also take the roller body with you. The inclination of the Roll axes against the mandrel axis has the consequence that the tube roller is now rotating des Doras 16 is gradually pushed out of the tube 27.

Abb. 8 zeigt das Anfangsstadium des Einwalzens. Die Gerade R-S zeigt die innere Rohroberfläche vor dem Einwalzen, während die gekrümmte Linie R-U-S die Rohroberfläche nach dem Einwalzen zeigt. Es ist daraus zu erkennen, daß die Endoberfläche, 13 der Walzrollen den größten. Abstand von der Geraden R-S hat, so daß das Einwalzen, an der Rollenfläche 15 beginnend, fortschreitend bis zur Oberfläche 13 erfolgt. Die Metallverschiebung, die der Einfachheit halb-er nur in der Rohrwand 27, nicht jedoch in dem Rohrsitz 28 dargestellt ist, wirkt sich nur geigen das Rohrende hin aus, .es wird also kein Druck auf das Rohrstück zwischen den Rohrböden hervorgerufen. Die Endstellung der Walze ist in Abb.9 dargestellt.Fig. 8 shows the initial stage of rolling in. The straight line RS shows the inner pipe surface before rolling, while the curved line RUS shows the pipe surface after rolling. It can be seen therefrom that the end surface 13, 13 of the rolling rolls is the largest. Is at a distance from the straight line RS, so that the rolling-in, beginning at the roller surface 15, progresses to the surface 13. The metal shift, which for the sake of simplicity is only shown in the pipe wall 27, but not in the pipe seat 28 , only affects the pipe end, so no pressure is exerted on the pipe section between the pipe sheets. The end position of the roller is shown in Figure 9.

Da beim Walzen der Walzdruck nur auf einen verhältnismäßig kleinen Teil des Rohrsitzes erfolgt, ist gegenüber den Rbhrwalzen, die gle-ichzeitig die ganze Länge des Rohrsitzes einwalzen, eine wesentlich geringereAntriebsleistung erforderlich; ferner bereitet es keine Schwierigkeiten, Rohre mit einer Wandstärke von 5/16 " (8 mm) oder mehr sowie einer Länge des Rohrsitzes von 3" ,(7& mm) oder mehr einzuwalzen.Since the rolling pressure is only applied to a relatively small one when rolling Part of the tube seat is opposite the stirring rollers, which are at the same time the Roll in the entire length of the tube seat, a significantly lower drive power necessary; furthermore, there is no problem with pipes with a wall thickness of 5/16 "(8 mm) or more and a length of the tube seat of 3", (7 & mm) or more to roll in.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the progressive rolling in of pipes on the strength of the embedment, characterized in that the pipe on the .dem End of the pipe turned away. Beginning on the side of the embedment, progressing towards the end of the pipe is rolled in.

2. Pipe roller with a conical widening towards the end of the mandrel Mandrel and with rollers that have sections of different pitch, thereby characterized in that the distance between the effective roller jacket surface and the mandrel axis increases in sections towards the end of the mandrel.

3. Pipe roller according to claim 2, characterized in that the Walz.dornnut is easily rotatably mounted in the roller housing and has a protruding from the housing approach, which serves as a handle to prevent their rotation during the expansion of the rollers on the Einwalzrnaß at the beginning of the rolling process . Cited pamphlets: German patents Nos. 323 355, 40'7 530, 499 043, 621 398.