EP0028809B1 - Verfahren und Einrichtungen zum Einwalzen von innenseitig beschichteten Rohren - Google Patents

Verfahren und Einrichtungen zum Einwalzen von innenseitig beschichteten Rohren Download PDF

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EP0028809B1
EP0028809B1 EP80106822A EP80106822A EP0028809B1 EP 0028809 B1 EP0028809 B1 EP 0028809B1 EP 80106822 A EP80106822 A EP 80106822A EP 80106822 A EP80106822 A EP 80106822A EP 0028809 B1 EP0028809 B1 EP 0028809B1
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EP
European Patent Office
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sleeve
tube
rolling
unexpanded
out device
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EP80106822A
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Theo Cyron
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CYRON, THEO
Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/06—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes in openings, e.g. rolling-in

Definitions

  • the invention relates generally to methods for rolling a tube coated on the inside with a plastic protective layer into a bore associated with this tube, the diameter of which is larger than the outside diameter of the tube.
  • the end of the tube to be rolled is inserted into the bore and, over part of its end, expanded and rolled in by a rotatable roll-in tool by means of roll-in rolls distributed over its circumference.
  • a metallic sleeve previously inserted into the pipe prevents the internal pipe coating from being destroyed during the rolling process.
  • the sleeve in the present invention is mechanically removed from the rolled-in tube immediately after the rolling-in process, without the inside Damage the protective layer of the pipe.
  • the invention also relates to devices for performing this method.
  • DE-B 1 122 031 proposes a method for rolling tubes into tube sheets, in which, before the tubes are fastened in the tube sheets, the corrosion protection layer of the tubes by a metal sleeve of small wall thickness, e.g. of 0.1-0.25 mm, covered in the area of the fastening surfaces and then the fastening of the tubes in the tube sheets in a manner known per se by the action of the fastening forces, e.g. Roll-in pressures on the metal sleeve. » It also mentions »that e.g.
  • a brass sleeve which is removed after rolling in (presumably for examination purposes), has in no way influenced the wafer-thin plastic protective coating layer of 20-50 ⁇ on the inner jacket of a condenser tube, but the layer is still fully functional. It can therefore be used sleeves made of materials that are not corrosion-resistant, for. B. iron materials, in which later corrosion has no adverse effect. The sleeve can and may later corrode or wear out during operation. » No suggestions are made for removing the sleeves or about the appropriate lengths of sleeves or rollers. From this one can clearly conclude that the sleeve provided there normally remains in the tube.
  • the object of the present invention is to carry out the above-mentioned method in such a way that no sleeves remain in the tube and the protective layer is not damaged, even when working with considerable expansion and with considerable rolling-in forces and high rolling-in speed. It is also an object of the present invention to provide suitable sleeves and devices for removing the sleeves.
  • the method according to the first claim starts from a sleeve which is longer than the roll-in rollers and which is only expanded over part of its length. This leaves a part of this sleeve with the original and therefore precisely defined masses after the sleeve has been rolled in and expanded. In this part, which is not changed by accidental differences during rolling, a mandrel with small tolerances can be inserted, which centers the pull-out device, with which the thin-walled sleeve, which is therefore sensitive to buckling or buckling, can be removed from the tube by pulling it out together can.
  • the method according to the second claim uses a pull-out device which has a circumferential projection at its end remote from the pipe mouth.
  • This pull-out device is inserted into the tube before the sleeve is inserted and rests there outside the roll-in area.
  • the sleeve is then inserted and expanded at its end adjacent to the pipe mouth.
  • the pull-out device is then pulled out of the tube together with the sleeve, because during the pull-out process the larger diameter of the pull-out protrusion of the pull-out device presses on the unexpanded end of the sleeve.
  • the sleeve is first inserted into the tube and widened at its end adjacent to the tube mouth.
  • the rolling-in device is then removed and a pull-out device is inserted, which not only has a cylindrical mandrel with small tolerances at its end which is more distant from the pipe end, but also a plurality of resilient projections in the radial direction which can grip the unexpanded edge of the sleeve.
  • the specified dimensioning of the projections ensures that they cannot damage the inner coating of the tube.
  • the sleeve is not fully inserted into the tube and, accordingly, is not widened at the projecting end. After rolling in and after removing the rolling device, the sleeve is gripped at its protruding end and pulled out.
  • This method is particularly suitable for very thin-walled sleeves, which can no longer be grasped properly even with the projections mentioned above.
  • sleeves that are approximately 25 to 30% longer than the roll-in rolls.
  • the outside diameter of these sleeves should be at least 0.5 mm smaller than the inside diameter of the unexpanded coated pipe.
  • the sleeve proposed in the fifth claim avoids damage to the inside coating of the tube during rolling. If the sleeve material had a lower strength than the pipe, the sleeve would also flow in the longitudinal direction of the pipe during rolling and would destroy the coating lying between the pipe and the sleeve as a result of the relative movement triggered under high radial pressure.
  • This expansion is intended to create a tension pressure between the tube and the tube sheet, which seals the tube perfectly in the tube sheet, even under external pressure, when heated or expanded in the longitudinal direction.
  • the local flexing work in the rolling zone of the rolls increases so much within the plastic coating that the bond between the coating and the pipe material is destroyed. If, on the other hand, the wall thickness of the sleeve is increased, then the roller forces and accordingly the adhesive strength of the sleeve in the coated tube increase accordingly, so that the removal of the sleeve without damage to the coating encounters increasing difficulties.
  • the sleeve wall thickness should not be less than 0.5 mm so that the protective layer remains undamaged.
  • the sleeve wall thickness should be about 1 mm.
  • the device proposed in the eighth claim serves to remove the sleeve according to the method proposed in the second claim.
  • the circumferential protrusion together with the mandrel that lies closely against the unexpanded part of the sleeve, serves to introduce the forces, which are very high in relation to the buckling stability of the thin-walled sleeve, to overcome the adhesive strength in an axially parallel and centric manner, and thus wedging by buckling or buckling to prevent the sleeve to be pressed out of the internally coated tube.
  • the non-expanded and thus always dimensionally correct inner diameter of the sleeve allows precise guidance on the outer diameter of the mandrel
  • the proposed circumferential projection applying the required pushing-out forces clearly in a central and uniform manner over the circumference of the relatively thin sleeve wall and applying a force-flow effect over the conical part of the transition zone transmits the roll-in area of the sleeve, which is under high ring compressive stress, so that it can be removed from the rolled-in pipe end without deformation and without damaging the coating. Since the circumferential protrusion is smaller in diameter than the unexpanded coated tube, contact between the protrusion and the coating is also avoided and damage to the coating during removal is prevented.
  • the device proposed in the ninth claim serves to carry out the method according to the third claim.
  • the mandrel serves to secure the unexpanded end of the sleeve against buckling or buckling and to allow the protrusions which are resilient in the radial direction to act on the sleeve evenly distributed over the circumference.
  • the device proposed in the tenth claim serves to carry out the method rens according to the fourth claim.
  • the mandrel serves to center the pull-out device on the sleeve and to protect the sleeve against being compressed by the segments acting from the outside.
  • Fig. 1 shows a bore 1 in a tube sheet 2 of a heat exchanger.
  • a tube 4 coated on the inside with a thermosetting corrosion protection layer 3 is inserted flush with its end 5 to be rolled into the bore 1 of the tube sheet 2.
  • the enlarged section in FIG. 1 makes the coating clear.
  • the sleeve 6, which is also flush with the face of the internally coated tube 4, is first plugged onto the rolling tool 8 up to a stop in order to clearly fix and hold its position in relation to the rolling-in area E and is stretched polygonally according to the number of rolls by spreading the rolling-in or pressure rolls 7 .
  • the rolling tool 8 rotating about its axis 9 presses the pressure rollers 7 radially apart in the rolling area E with the aid of a longitudinal movement of the cone 10 during the rotation while deforming the protective sleeve 6 and the tube 4 including the protective layer 3, until the gap 11 between the protective sleeve 6 and the inner coating 3 and gap 12 between the tube 4 and the bore 1 are eliminated and the tube 4 adheres with the desired press fit in the bore 1 of the tube sheet 2.
  • the roll-in area E can also cover the entire thickness of the tube sheet 2.
  • Fig. 2 shows the situation after rolling in and before pulling out the sleeve 6.
  • the mandrel 14 of the extracting tool 15 is with a pull rod 16 from the opening of the rolled tube from the right into the unexpanded part 17 of the sleeve 6 to Collar 18 inserted, the mating surfaces 19 take over the central guidance of the mandrel 14.
  • the device for carrying out the method only requires careful smoothing of the outer surface of the sleeve 6, as can be achieved with the usual manufacturing techniques for fine machining. However, it has been found that very high surface qualities, e.g. be achieved by electrochemical polishing, are advantageous in terms of process.
  • the application of a high-pressure lubricating film on the outer surface of the sleeve 6 can also significantly promote the process for removing the protective sleeve by reducing the adhesive sliding forces.
  • Fig. 3 corresponds to Fig. 2 with the difference that in this example, the mandrel 20 is inserted from the left into the unexpanded part 17 of the sleeve 6 via the mating surfaces 19 and resilient cams 21 behind the collar 18 at the end of the insertion path Grip sleeve 6, which transmit the axial pull-out force clearly centrically and evenly to part 17 of the protective sleeve 6.
  • Fig. 4 shows the finished state of the rolled-in internally coated tube.
  • the gap 1 indicated there can be avoided by appropriate dimensioning of the rolled-in area E.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäss auf Verfahren zum Einwalzen eines innenseitig mit einer plastischen Schutzschicht beschichteten Rohres in eine diesem Rohr zugeordnete Bohrung, deren Durchmesser grösser ist als der Aussendurchmesser des Rohres. Dabei wird das Rohr mit seinem einzuwalzenden Ende in die Bohrung eingeführt und über einen Teil seines Endes von einem rotierbaren Einwalzwerkzeug mittels über dessen Umfang verteilten Einwalzrollen aufgeweitet und eingewalzt. Eine vorher in das Rohr eingebrachte metallische Hülse verhindert die Zerstörung der innenseitigen Rohrbeschichtung während des Einwalzprozesses. Zur Verminderung von nachteiligen Einflüssen beim Betrieb und der Reinigung von z.B. Wärmetauschern durch Querschnittsverengungen in der Einströmzone des Rohres, die gemäss dem Stand der Technik bei Herstellungsverfahren entsprechend der DE-B 1 122 031 entstehen, wird die Hülse bei der vorliegenden Erfindung unmittelbar im Anschluss an den Einwalzprozess mechanisch aus dem eingewalzten Rohr entfernt, ohne die innenseitige Schutzschicht des Rohres zu beschädigen.
  • Die Erfindung bezieht sich ausserdem auf Einrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Im Rahmen der aus der Praxis bekannten Massnahmen arbeiteten die Einwalzrollen bisher unmittelbar gegen die Innenfläche des Rohres. Das führt, insbesondere, wenn mit erheblichen Einwalzkräften gearbeitet wird, zu Beanspruchungen, die eine innenseitige Schutzschicht des Rohres im Einwalzbereich beschädigen oder einreissen lassen, was den Anwendungsbereich dieser Massnahmen bisher erheblich eingeschränkt hat, weil von auch nur kleinen Fehlstellen ausgehende vorzeitige Korrosion zu erheblichen Schäden führt und daher unbedingt vermieden werden muss.
  • In der DE-B 1 122 031 wird ein Verfahren zum Einwalzen von Rohren in Rohrböden vorgeschlagen, bei dem «vor dem Befestigen der Rohre in den Rohrböden die Korrosionsschutzschicht der Rohre durch eine Metallhülse geringer Wandstärke, z.B. von 0,1-0,25 mm, im Bereich der Befestigungsflächen überdeckt und danach die Befestigung der Rohre in den Rohrböden in an sich bekannter Weise durch Einwirken der Befestigungskräfte, z.B. Einwalzdrücke, auf die Metallhülse vorgenommen wird.» Dort wird auch erwähnt, »dass z.B. eine Messinghülse, die nach dem Einwalzen wieder (vermutlich zu Untersuchungszwecken) entfernt wird, die hauchdünne Kunststoffschutzüberzugsschicht von 20-50 µ auf dem Innenmantel eines Kondensatorrohres in keiner Weise beeinflusst hat, sondern die Schicht noch vollgültig funktionsfähig vorhanden ist. Es können deshalb auch Hülsen aus Werkstoffen verwendet werden, die nicht korrosionsfest sind, z. B. Eisenwerkstoffe, bei denen spätere Korrosion keine nachteilige Wirkung ausübt. Die Hülse kann und darf später im Betrieb wegkorrodieren oder auch verschleissen.» Vorschläge zum Entfernen der Hülsen sowie über die geeigneten Längen von Hülsen oder Walzen werden nicht gemacht. Daraus kann man eindeutig schliessen, dass die dort vorgesehene Hülse normalerweise im Rohr verbleibt. Versuche nach dem dort angegebenen Verfahren zeigten, dass die Hülse entsprechend dem im Rohrboden eingewalzten Rohr aufgrund der Aufweitung sehr fest in dem eingewalzten Rohr haftet, so dass ein Entfernen der Hülse ohne Beschädigung der plastischen Schutzschicht auf wirtschaftlichem Wege nicht möglich war, weil die dünnwandige und an der Schutzschicht eng anliegende Hülse nicht zu fassen war. Aus diesem Grunde war bisher die Anwendung dieser Fertigungsmethode nur in solchen Fällen gegeben, bei denen in bezug auf Korrosion, Querschnittsverengung und Reinigungsmöglichkeit die im Rohr verbleibende Hülse in Kauf genommen werden konnte.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das genannte Verfahren so zu führen, dass keine Hülsen im Rohr verbleiben und die Schutzschicht keinen Schaden nimmt, und zwar auch dann nicht, wenn mit erheblicher Aufweitung und mit erheblichen Einwalzkräften sowie grosser Einwalzgeschwindigkeit gearbeitet wird. Es ist ausserdem Aufgabe der vorliegenden Erfindung, geeignete Hülsen und Vorrichtungen zum Entfernen der Hülsen anzugeben.
  • Das Verfahren nach dem ersten Patentanspruch geht aus von einer Hülse, die länger ist als die Einwalzrollen und die auch nur auf einem Teil ihrer Länge aufgeweitet wird. Damit verbleibt nach dem Einwalzen und Aufweiten der Hülse ein Teil dieser Hülse mit den ursprünglichen und daher exakt definierten Massen. In diesen Teil, der also nicht von zufälligen Unterschieden beim Einwalzen verändert wird, lässt sich ein Dorn mit geringen Toleranzen einführen, der die Ausziehvorrichtung zentriert, mit der die dünnwandige und daher gegen Einbeulen oder Einknicken empfindliche Hülse durch gemeinsames Herausziehen aus dem Rohr einwandfrei entfernt werden kann.
  • Das Verfahren nach dem zweiten Patentanspruch benutzt eine Ausziehvorrichtung, die an ihrem von der Rohrmündung entfernten Ende einen umlaufenden Vorsprung hat. Diese Ausziehvorrichtung wird bereits vor dem Einsetzen der Hülse in das Rohr eingeführt und ruht dort ausserhalb des Einwalzbereiches. Dann wird die Hülse eingesetzt und an ihrem der Rohrmündung benachbarten Ende aufgeweitet. Danach wird die Ausziehvorrichtung zusammen mit der Hülse aus dem Rohr herausgezogen, weil beim Herausziehvorgang der im Durchmesser grössere umlaufende Vorsprung der Ausziehvorrichtung auf das nicht aufgeweitete Ende der Hülse drückt. Da der Dorn in diesem Teil der Hülse mit geringen Toleranzen anliegt, wird der Druck des Vorsprungs gleichmässig über den Umfang der dünnwandigen Hülse verteilt, so dass diese nicht einbeulen oder einknicken kann. Mit den im zweiten Patentanspruch angegebenen Durchmesserabmessungen des Dornes wird erreicht, dass der erwähnte Vorsprung einerseits beim Herausziehen das innen beschichtete Rohr nicht berührt und damit die Beschichtung nicht verletzen kann und andererseits die hohen Ausdrückkräfte funktionsgerecht auf die Hülse übertragen werden.
  • Nach dem im dritten Patentanspruch vorgeschlagenen Verfahren wird zunächst die Hülse in das Rohr eingesetzt und an ihrem der Rohrmündung benachbarten Ende aufgeweitet. Danach wird die Einwalzvorrichtung entfernt und eine Ausziehvorrichtung eingeführt, die an ihrem vom Rohrende entfernteren Ende nicht nur einen zylindrischen Dorn mit geringen Toleranzen aufweist, sondern auch mehrere in radialer Richtung federnde Vorsprünge, die den nicht aufgeweiteten Rand der Hülse fassen können. Auch hier wird durch die angegebene Bemessung der Vorsprünge sichergestellt, dass diese die innere Beschichtung des Rohres nicht verletzen können.
  • Nach dem im vierten Patentanspruch vorgeschlagenen Verfahren wird die Hülse nicht ganz in das Rohr eingeführt und dementsprechend auch nicht an dem herausragenden Ende aufgeweitet. Nach dem Einwalzen und nach dem Entfernen der Einwalzvorrichtung wird die Hülse an ihrem herausragenden Ende gefasst und herausgezogen.
  • Dieses Verfahren eignet sich besonders gut für sehr dünnwandige Hülsen, die auch mit den bereits oben erwähnten Vorsprüngen nicht mehr einwandfrei zu fassen sind.
  • Für die bisher beschriebenen Verfahren hat es sich als zweckmässig herausgestellt, Hülsen zu verwenden, die etwa 25 bis 30% länger sind als die Einwalzrollen. Der Aussendurchmesser dieser Hülsen sollte mindesten 0,5 mm kleiner sein, als der Innendurchmesser des nicht aufgeweiteten beschichteten Rohres.
  • Die im fünften Patentanspruch vorgeschlagene Hülse vermeidet beim Einwalzen eine Beschädigung der innenseitigen Beschichtung des Rohres. Wenn der Hülsenwerkstoff eine geringere Festigkeit hätte als das Rohr, würde die Hülse beim Einwalzen auch in Rohrlängsrichtung fliessen und durch die dadurch ausgelöste Relativbewegung unter hohem radialen Druck die zwischen Rohr und Hülse liegende Beschichtung zerstören.
  • Die im sechsten und siebten Patentanspruch für unterschiedliche Werkstoffe vorgeschlagene Hülse verteilt die von den Einwalzrollen ausgehenden Druckkräfte beim Aufweiten und Einwalzen durch die Zwischenschaltung der metallischen Hülsenwand so vorteilhaft auf die innere Beschichtung des Rohres, dass dieser Beschichtung sowohl im Einwalzbereich, als auch in der Übergangszone zum unverformten Bereich des Rohres keinerlei Schaden entsteht. Dies gilt auch für solche Einwalzgeschwindigkeiten, wie sie bei unbeschichteten Rohren üblich und möglich sind sowie für Haftaufweitungen von mehr als 35% der Rohrwandstärke. Als Haftaufweitung wird definiert: die durch Einwalzen verursachte Innendurchmesservergrösserung des Rohres, gemessen von der Anlage des Rohres in der Bohrung bis zur endgültigen Aufweitung, als Prozent der Rohrwandstärke.
  • Diese Ausweitung soll zwischen Rohr und Rohrboden einen Spannungsdruck erzeugen, der das Rohr auch bei äusserem Druck, bei Erwärmung oder Ausdehnung in Längsrichtung einwandfrei im Rohrboden abdichtet. Bei weiterer Verminderung der Hülsenwandstärke erhöht sich innerhalb der plastischen Beschichtung die örtliche Walkarbeit in der Abwälzzone der Walzen so sehr, dass die Bindung zwischen der Beschichtung und dem Rohrwerkstoff zerstört wird. Wenn man dagegen die Wandstärke der Hülse vergrössert, so steigen entsprechend die Walzenkräfte und damit gleichzeitig die Haftfestigkeit der Hülse im beschichteten Rohr, so dass die Entfernung der Hülse ohne Beschädigung der Beschichtung auf zunehmende Schwierigkeiten stösst. Bei den üblichen, einzuwalzenden Rohren, die einen lichten Innendurchmesser von etwa 12 mm kaum unterschreiten werden, sollte die Hülsenwandstärke 0,5 mm nicht unterschreiten, damit die Schutzschicht unbeschädigt bleibt. Bei einzuwalzenden Rohren mit einem lichten Innendurchmesser von 40 mm oder mehr sollte die Hülsenwandstärke etwa 1 mm betragen.
  • Die im achten Patentanspruch vorgeschlagene Vorrichtung dient zum Entfernen der Hülse nach dem im zweiten Patentanspruch vorgeschlagenen Verfahren. Der umlaufende Vorsprung dient zusammen mit dem eng an dem nicht aufgeweiteten Teil der Hülse anliegenden Dorn dazu, um die im Verhältnis zur Knickstabilität der dünnwandigen Hülse sehr hohen Kräfte zur Überwindung der Haftfestigkeit achsparallel und zentrisch in die Hülse einzuleiten und damit ein Verkeilen durch Ausknicken oder Beulen der aus dem innen beschichteten Rohr herauszudrückenden Hülse zu verhindern. Hierbei erlaubt der nicht erweiterte und somit stets masshaltige Innendurchmesser der Hülse eine genaue Führung am Aussendurchmesser des Dorns, wobei der vorgeschlagene umlaufende Vorsprung die erforderlichen Ausdrückkräfte eindeutig zentrisch und gleichmässig verteilt auf den Umfang der relativ dünnen Hülsenwand aufbringt und kraftflussgünstig über den konischen Teil der Übergangszone auf den unter hoher Ringdruckspannung stehenden Einwalzbereich der Hülse überträgt, so dass diese ohne Verformung und ohne Beschädigung der Beschichtung aus dem eingewalzten Rohrende entfernt werden kann. Da der umlaufende Vorsprung im Durchmesser kleiner ist als das nicht aufgeweitete beschichtete Rohr, wird auch eine Berührung zwischen dem Vorsprung und der Beschichtung vermieden und damit eine Beschädigung der Beschichtung während des Ausziehens verhindert.
  • Die im neunten Patentanspruch vorgeschlagene Vorrichtung dient zur Duchführung des Verfahrens nach dem dritten Patentanspruch. Auch hier dient der Dorn dazu, das nicht aufgeweitete Ende der Hülse gegen Einbeulen oder Einknicken zu sichern und die in radialer Richtung federnden Vorsprünge gleichmässig über den Umfang verteilt auf die Hülse einwirken zu lassen.
  • Die im zehnten Patentanspruch vorgeschlagene Vorrichtung dient zur Durchführung des Verfahrens nach dem vierten Patentanspruch. Hier dient der Dorn dazu, die Ausziehvorrichtung auf der Hülse zu zentrieren und die Hülse gegen ein Zusammendrücken durch die von aussen einwirkenden Segmente zu schützen.
  • Den Patentansprüchen 8 bis 10 soll Bedeutung nur in Verbindung mit den Verfahrensansprüchen 1-4 zukommen; sie beinhalten keine selbständig erfinderischen Vorrichtungen.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele ausführlich erläutert.
  • Es zeigen in schematischer Darstellung:
    • Fig. 1 einen Schnitt durch einen Rohrboden mit einer Bohrung und einem eingesetzten innenbeschichteten Rohr einschliesslich Hülse und Walzwerkzeug vor dem Einwalzen,
    • Fig. 2 die Situation an gleicher Stelle nach dem Einwalzen mit einer Ausziehvorrichtung nach Patentanspruch 8,
    • Fig. 3 die Situation an gleicher Stelle nach dem Einwalzen mit einer anderen Ausziehvorrichtung nach Patentanspruch 9,
    • Fig. 4 die Einwalzstelle nach dem Entfernen der Hülse.
  • Die Fig. 1 zeigt eine Bohrung 1 in einem Rohrboden 2 eines Wärmetauschers. Ein innenseitig mit einer duroplastischen Korrosionsschutzschicht 3 beschichtetes Rohr 4 ist stirnbündig mit seinem einzuwalzenden Ende 5 in die Bohrung 1 des Rohrbodens 2 eingeführt. Der vergrösserte Ausschnitt in Fig. 1 macht die Beschichtung deutlich. Die in das innenbeschichtete Rohr 4 ebenfalls stirnbündig einzubringende Hülse 6 wird zur eindeutigen Fixierung und Halterung ihrer Lage in bezug auf den Einwalzbereich E zunächst auf das Einwalzwerkzeug 8 bis zu einem Anschlag aufgesteckt und durch Spreizen der Einwalz- bzw. Druckrollen 7 entsprechend der Rollenzahl vielekkig gespannt. Hiernach wird sie gemeinsam mit dem Einwalzwerkzeug 8 in das innenbeschichtete Rohrende 5 eingesetzt und gemeinsam mit diesem bis zur Anlage und Haftung des Rohres 4 in der Bohrung 1 des Rohrbodens 2 durch die bekannte Funktionsweise des Einwalzwerkzeuges 8 auf einem Teil ihrer Länge aufgeweitet. Durch die Vieleckspannung wird die Hülse 6 im Funktionsablauf am Verdrehen gehindert und somit eine Schädigung der Innenbeschichtung 3 des Rohres vermieden, da sich die Druckrollen 7 des Einwalzwerkzeuges 8 ausschliesslich auf der Innenfläche der Hülse 6 abwälzen.
  • Das um seine Achse 9 rotierende Einwalzwerkzeug 8 drückt im Einwalzbereich E mit Hilfe einer Längsbewegung des Kegels 10 die Druckrollen 7 während der Rotation unter Verformung der Schutzhülse 6 und des Rohres 4 einschliesslich Schutzschicht 3 solange radial auseinander, bis Spalt 11 zwischen Schutzhülse 6 und Innenbeschichtung 3 und Spalt 12 zwischen Rohr 4 und der Bohrung 1 aufgehoben sind und das Rohr 4 mit dem gewünschten Presssitz in der Bohrung 1 des Rohrbodens 2 haftet. Der Einwalzbereich E kann auch die gesamte Dicke des Rohrbodens 2 überdecken. Durch eine Bewegung des Kegels 10 in entgegengesetzter Längsrichtung werden die Druckrollen 7 entspannt und das Einwalzwerkzeug 8 kann aus dem Einwalzbereich entfernt werden.
  • Die Fig. 2 stellt die Situation nach dem Einwalzen und vor dem Herausziehen der Hülse 6 dar. Der Dorn 14 des Ausziehwerkzeuges 15 wird mit einer Zugstange 16 von der Öffnung des eingewalzten Rohres aus von rechts in den nicht aufgeweiteten Teil 17 der Hülse 6 bis zum Kragen 18 eingeführt, wobei die Passflächen 19 die zentrische Führung des Dornes 14 übernehmen. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens erfordert lediglich eine sorgfältige Glättung der Aussenoberfläche der Hülse 6, wie sie mit den üblichen Fertigungstechniken der Feinbearbeitung erreichbar ist. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass sehr hohe Oberflächengüten, wie sie z.B. durch elektrochemisches Polieren erreicht werden, verfahrensmässig von Vorteil sind. Die Aufbringung eines Hochdruckschmierfilmes auf die Aussenoberfläche der Hülse 6 kann darüber hinaus den Verfahrensablauf zur Entfernung der Schutzhülse durch eine Herabsetzung der Haft-Gleitkräfte wesentlich begünstigen.
  • Die Fig. 3 entspricht der Fig. 2 mit dem Unterschied, dass bei diesem Beispiel der Dorn 20 von links in den nicht aufgeweiteten Teil 17 der Hülse 6 über die Passflächen 19 eingeführt wird und am Ende der Einführwegstrecke federnde Nocken 21 hinter dem Kragen 18 der Hülse 6 fassen, die die axiale Ausziehkraft eindeutig zentrisch und gleichmässig verteilt auf den Teil 17 der Schutzhülse 6 übertragen.
  • Die Fig. 4 zeigt den Fertigzustand des eingewalzten innenbeschichteten Rohres. Der dort angedeutete Spalt 1 kann durch entsprechende Bemessung des Einwalzbereiches E vermieden werden.
  • Das Einwalzen von Rohren in Rohrböden ist beschrieben in den VGB-Richtlinien für Herstellung und Bauüberwachung von Hochleistungsdampfkesseln, im Abschnitt 24.1, Ausgabe 1968.

Claims (10)

1. Verfahren zum Einwalzen eines innenseitig mit einer plastischen Schutzschicht (3) beschichteten Rohres (4) in eine diesem Rohr (4) zugeordnete Bohrung (1); der Durchmesser der Bohrung (1) ist grösser als der Aussendurchmesser des Rohres (4); das Rohr (4) wird mit seinem einzuwalzenden Ende in die Bohrung (1) eingeführt; in das einzuwalzende Rohrende wird eine metallische, zylindrische Hülse (6) eingesetzt und mit dem Rohr (4) über einen Teil seines Endes von einem rotierbaren Einwalzwerkzeug (8) mittels über dessen Umfang verteilten Einwalzrollen (7) aufgeweitet und eingewalzt; wobei die Hülse (6) anschliessend aus dem Rohr (4) entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Hülse (6) länger als die Einwalzrollen (7) ist,
b) die Hülse (6) nur auf einem Teil ihrer Länge aufgeweitet wird,
c) in das nichtaufgeweitete Ende der Hülse (6) eine durch einen Dorn (14) mit geringen Toleranzen zentrierte und gestützte Ausziehvorrichtung (15) eingeführt wird,
d) die Hülse (6) zusammen mit der Ausziehvorrichtung (15) aus dem Rohr (4) entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Ausziehvorrichtung (15) bereits vor dem Einsetzen der Hülse (6) in das Rohr (4) eingeführt wird,
b) die Ausziehvorrichtung (15) während des Einwalzens im Rohr (4) ausserhalb des Einwalzbereiches E ruht,
c) die Ausziehvorrichtung (15) an ihrem von der Rohrmündung entfernteren Ende einen umlaufenden Vorsprung hat, dessen Aussehdurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des nichtaufgeweiteten beschichteten Rohres (4), aber grösser als der Innendurchmesser der nichtaufgeweiteten Hülse (6) ist,
d) die Hülse (6) an ihrem der Rohrmündung benachbarten Ende aufgeweitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Hülse (6) an ihrem der Rohrmündung benachbarten Ende aufgeweitet wird,
b) die Ausziehvorrichtung nach dem Einwalzen und nach dem Entfernen der Einwalzvorrichtung (8) eingeführt wird,
c) die Ausziehvorrichtung an ihrem vom Rohrende entfernteren Ende mehrere in radialer Richtung federnde Vorsprünge (21) hat, deren grösster Aussendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des nichtaufgeweiteten beschichteten Rohres (4), aber grösser als der Innendurchmesser der nichtaufgeweiteten Hülse (6) ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Hülse (6) beim Einwalzen aus dem Rohr (4) herausragt,
b) nach dem Entfernen der Einwalzvorrichtung (8) die Ausziehvorrichtung (15) die Hülse (6) an ihrem herausragenden Ende fasst und sie aus dem Rohrende herauszieht.
5. Hülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Festigkeit der Hülse (6) grösser oder gleich der Festigkeit des nichtaufgeweiteten Rohres ist.
6. Hülse nach Anspruch 1 bei hochfesten Werkstoffen von Rohr und Hülse, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Wandstärke dieser Hülse (6) geringer als die metallische Wandstärke des einzuwalzenden Rohres ist,
b) die Wandstärke der Hülse (6) mindestens die dreifache Stärke der plastischen Schutzschicht (3) beträgt.
7. Hülse nach Anspruch 1 bei weichen Werkstoffen von Rohr und Hülse, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Wandstärke dieser Hülse (6) geringer als die metallische Wandstärke des einzuwalzenden Rohres (4) ist,
b) die Wandstärke der Hüöse (6) maximal 95% der Wandstärke des metallischen Rohres (4) beträgt.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
a) der Dorn (14) einen zylindrischen Aussendurchmesser hat, der kleiner ist als der Innendurchmesser der nichtaufgeweiteten Hülse (6),
b) die Ausziehvorrichtung (15) an ihrem von der Rohrmündung entfernteren Ende einen umlaufenden Vorsprung hat, dessen Aussendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des nichtaufgeweiteten beschichteten Rohres, aber grösser als der Innendurchmesser der nichtaufgeweiteten Hülse (6) ist.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
a) der Dorn (20) einen Aussendurchmesser hat, der kleiner ist als der innendurchmesser der nichtaufgeweiteten Hülse (6),
b) die Ausziehvorrichtung an ihrem vom Rohrende entfernteren Ende mehrere in radialer Richtung federnde Vorsprünge (21) hat, deren grösster Aussendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des nichtaufgeweiteten beschichteten Rohres (4), aber grösser als der Innendurchmesser der nichtaufgeweiteten Hülse (6) ist.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Ausziehvorrichtung einen zylindrischen Dorn hat, dessen Aussendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der nichtaufgeweiteten Hülse (6),
b) die Ausziehvorrichtung mehrere Segmente enthält, die nach Art eines Bohrfutters von aussen radial auf die den Dorn enthaltende Hülse (6) pressbar sind.
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