EP0212166A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Einwalzen von Rohren - Google Patents

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EP0212166A2
EP0212166A2 EP86109001A EP86109001A EP0212166A2 EP 0212166 A2 EP0212166 A2 EP 0212166A2 EP 86109001 A EP86109001 A EP 86109001A EP 86109001 A EP86109001 A EP 86109001A EP 0212166 A2 EP0212166 A2 EP 0212166A2
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rolling
expansion
roll
tube
roller
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EP0212166B1 (de
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Ulrich Dipl.-Ing. Rottländer
Gustav Thönes
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Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Original Assignee
L&C Steinmueller GmbH
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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
    • B21D39/08—Tube expanders
    • B21D39/10—Tube expanders with rollers for expanding only
    • 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 to a method for rolling pipes in tube sheets of the type mentioned in the preamble of claim 1 above.
  • tube rolls such as those B. from DE-OS 22 05 281 and DE-OS 23 31 341 are known, the rolling mandrel engaged with axially parallel rolling rollers is moved in the direction of the rolling rollers until the required adhesion expansion is achieved.
  • the adhesion expansion is measured as the torque occurring at the drive motor and when the set torque corresponding to the desired adhesion expansion is reached, at least the mandrel feed is switched off by the drive machine.
  • This object is achieved in that the size of the adhesion expansion is determined by means of an ultrasound measurement of the changing thickness of the tube wall during the expansion.
  • the invention also relates to a device for carrying out the method and is based on a device with a tube roll driven by a drive machine and a roll-in controller on which the desired adhesion expansion value can be set.
  • an ultrasonic measuring head which is preferably aligned essentially perpendicular to the axis of rotation of the tubular roller and is connected to the rolling-in controller, is arranged in the tubular roller.
  • an ultrasonic measuring head which is preferably aligned essentially perpendicular to the axis of rotation of the tubular roller and is connected to the rolling-in controller, is arranged in the tubular roller.
  • the device is based on a tubular roller as described in DE-OS 22 05 281 and 23 31 341 or in DE-OS 29 24 835.
  • a tube roll has at least several roll rolls arranged axially parallel in a rotatable roll body and an at least axially advanceable conical roll mandrel for the spreading of the roll roll.
  • the ultrasonic measuring head is expediently arranged in the roller body. Furthermore, it is expedient that the ultrasonic measuring head is connected to the roll-in controller via a slip ring connection.
  • the space between the measuring window and the inner tube wall is filled with a liquid.
  • This liquid can also dissipate the heat released during the rolling in if the annular space is not only statically filled with the coupling liquid, preferably water, but is flowed through by it.
  • the axial feed of the rolling mandrel can be decoupled from a rotary movement in order to enable smooth rolling of the inner tube wall when the rolling mandrel is fixed in its axial position when the highest torque is reached
  • the Feed and rotation are rigidly coupled with each other because the wall thickness is measured directly. There is therefore no need for a separate coupling between the advance movement and the rotary movement.
  • the rotational movement of the rolling mandrel is transmitted to the rolling body via the rolling rollers. It is therefore preferable that the rolling mandrel and the rolling body are in rotational engagement with one another via the rolling rollers without a clutch.
  • the tubular roller 1 has a basic component 2, in which a roller body 3 is rotatably mounted via bearings 4 and 5.
  • roller body 3 In the roller body 3, three roller rollers 6 are mounted axially parallel in corresponding slots 3a of the roller body.
  • a rolling mandrel 7 which is conical to the front is slidably arranged, through which the rolling rollers 6 can be spread.
  • the geometry of the rolling rollers 6 is adapted to the conicity of the rolling mandrel 7.
  • the rolling mandrel 7 is connected to a drive 8 which can advance and rotate the rolling mandrel 7.
  • the arrangement of the roller rollers 6 in the slots 3a and the placement of the roller rollers on the surface of the mandrel 7 transmit a rotary movement to the roller body 3.
  • An ultrasonic measuring head 9 is arranged in the roller body between the slits 3a formed at 120 °, the measuring window 9a of which is aligned radially with the inner wall IW of a tube R to be rolled into a tube sheet RB.
  • the ultrasonic measuring head 9 is connected to a slip ring device 11 via lines 10.
  • the grinding device 11 in the basic component 1 is connected via line 12 to a rolling-in controller 13, to which the adhesion expansion value to be achieved is specified via a setpoint adjuster 13a.
  • the roll-in controller can control a switch 14, which in turn can switch the drive on or off.
  • the expansion process can be logged using a display and / or writing device 15.
  • the basic component 2 is provided with a water connection 2a, so that the annular space between the mandrel 7 and the roller body 3 can be filled with water, which exits via the slots 3a and also fills the annular space between the outer surface of the roller body and the inner wall IW of the tube.
  • sealing measures are required, two of which ring seals 16 and 17 are shown in FIG. 1.
  • the person skilled in the art is readily able to provide appropriate seals in the area of the basic component, such as, for. B. seal 18 to provide. For the sake of simplicity, these are not all shown.
  • the application of water can take place statically, so that there is no through-flow, or else flowing, so that the heat generated during rolling can also be dissipated by means of the coupling liquid.
  • the impulses attributable to the impingement of the ultrasonic field on the inner tube wall IW and on the tube sheet RB can be discriminated from one another, so that a continuous thickness measurement is possible.
  • Ultrasonic measuring methods for determining thickness are known per se.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Einwalzen von Rohren in Rohrböden, insbesondere Wärmetauschern, mit einer Rohrwalze, bei dem vor dem Einwalzen der gewünschte Haftaufweitungswert eingestellt wird und während des Einwalzens die Haftaufweitung gemessen und bei Erreichung des vorgegebenen Wertes die Aufweitung eingestellt wird, ist vorgesehen, daß die Größe der Haftaufweitung über eine Ultraschallmessung der sich ändernden Dicke der Rohrwand während der Aufweitung bestimmt wird. Dabei ist die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer durch eine Antriebsmaschine (8) angetriebenen Rohrwalze (1) und einem Einwalzcontroller (13), an dem der gewünschte Haftaufweitungswert einstellbar ist, versehen und erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrwalze (1) ein Ultraschallmeßkopf (9) vorgesehen ist, der mit dem Einwalzcontroller (13) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einwalzen von Rohren in Rohrböden der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 1 genannten Art.
  • Bei Rohrwalzen, wie sie z. B. aus der DE-OS 22 05 281 und DE-OS 23 31 341 bekannt sind, wird der mit achspa­rallelen Walzrollen in Eingriff stehende Walzdorn so lange in Richtung auf die Walzrollen verschoben, bis die erforderliche Haftaufweitung erreicht ist. Bei den be­kannten Verfahren wird die Haftaufweitung als am An­triebsmotor auftretendes Drehmoment gemessen und bei Erreichen des der gewünschten Haftaufweitung entspre­chenden eingestellten Drehmoments wird zumindest der Dornvorschub durch die Antriebsmaschine abgeschaltet.
  • Es hat sich herausgestellt, daß diese indirekte Messung der Haftaufweitung verbessert werden muß, um vollständig reproduzierbare Einwalzergebnisse zu erzielen und ggf. ein Nachwalzen bei in axialer Ruhestellung befindlichem Walzdorn zu vermeiden.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem das Erreichen der gewünsch­ten Haftaufweitung genauer erfaßt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Große der Haftaufweitung über eine Ultraschallmessung der sich ändernden Dicke der Rohrwand während der Aufweitung bestimmt wird.
  • Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensführung ist eine direkte Messung der Haftaufweitung möglich.
  • Die Erfindung richtet sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und geht aus von einer Vor­richtung mit einer durch eine Antriebsmaschine angetrie­bene Rohrwalze und einen Einwalzcontroller, an dem der gewünschte Haftaufweitungswert einstellbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist bei einer solchen Vorrichtung vor­gesehen, daß in der Rohrwalze ein vorzugsweise im we­sentlichen senkrecht zur Drehachse der Rohrwalze ausge­richteteter Ultraschallmeßkopf angeordnet ist, der mit dem Einwalzcontroller verbunden ist. Bei der Meßanord­nung kommt es in erster Linie darauf an, daß eine Ultra­schallfeld-Komponente in die Rohrwandung eindringt. Spiegelanordnungen können zwischengeschaltet werden.
  • In bevorzugter Weise geht die Vorrichtung von einer Rohrwalze aus, wie sie in der DE-OS 22 05 281 und 23 31 341 oder in der DE-OS 29 24 835 beschrieben ist. Eine solche Rohrwalze weist mindestens mehrere achspa­rallel in einem drehbaren Walzkörper angeordnete Walz­rollen und einen zumindest axial vorschiebbaren koni­schen Walzdorn für die Spreizung der Walzrolle auf. Der Offenbarungsinhalt der vorstehend genannten Druckschrif­ten wird zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Anmel­dung gemacht.
  • Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist in zweckmäßiger Weise der Ultraschallmeßkopf in dem Walzenkörper angeordnet.
    Weiterhin ist es zweckmäßig, daß der Ultraschallmeßkopf über eine Schleifringverbindung mit dem Einwalzcontrol­ler verbunden ist.
  • Zur Ankopplung des Meßfensters des Ultraschallmeßkopfes an die Rohrinnenwandung ist es zweckmäßig, wenn der Freiraum zwischen Meßfenster und Rohrinnenwandung mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Diese Flüssigkeit kann auch gleichzeitig die beim Einwalzen freiwerdende Wärme abführen, wenn der Ringraum mit der Ankopplungsflüssig­keit, vorzugsweise Wasser, nicht nur statisch aufge­füllt, sondern von dieser durchströmt wird.
  • Während bei der Vorrichtung gemäß der DE-OS 23 31 341 der axiale Vorschub des Walzdorns von einer Drehbewegung abkoppelbar ist, um bei Erreichen des höchsten Drehmo­ments noch ein Glattwalzen der Innenrohrwandung bei in seiner axialen Stellung fixiertem Walzdorn zu ermögli­chen, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Vor­schub und die Drehung starr miteinander gekoppelt wer­den, weil eine direkte Messung der Wanddicke erfolgt. Auf eine gesonderte Kupplung zwischen Vortriebsbewegung und Drehbewegung kann daher verzichtet werden. Die Dreh­bewegung des Walzdorns wird über die Walzrollen auf den Walzkörper übertragen. Es ist daher zu bevorzugen, daß der Walzdorn und der Walzkörper kupplungsfrei über die Walzrollen miteinander in Dreheingriff stehen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und eine bevorzugte Aus­führungsform sollen anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden.
  • Die Rohrwalze 1 weist ein Grundbauteil 2 auf, in dem ein Walzkörper 3 über Lager 4 und 5 drehbar gelagert ist.
  • Im Walzenkörper 3 sind drei Walzenrollen 6 achsparallel in entsprechenden Schlitzen 3a des Walzkörpers gelagert. In der Achse des Walzkörpers 3 und des Grundbauteils 1 ist ein nach vorn konisch verlaufender Walzdorn 7 ver­schieblich angeordnet, durch den die Walzrollen 6 ge­spreizt werden können. Die Geometrie der Walzrollen 6 ist an die Konizität des Walzdorns 7 angepaßt.
  • Der Walzdorn 7 ist mit einem Antrieb 8 verbunden, der den Walzdorn 7 vorschieben und drehen kann. Durch die Anordnung der Walzrollen 6 in den Schlitzen 3a und das Aufsetzen der Walzrollen auf der Oberfläche des Dorns 7 wird eine Drehbewegung auf den Walzenkörper 3 übertragen.
  • In dem Walzenkörper ist zwischen den unter 120° ausge­bildeten Schlitzen 3a ein Ultraschallmeßkopf 9 angeord­net, dessen Meßfenster 9a radial auf die Innenwandung IW eines in einen Rohrboden RB einzuwalzenden Rohres R aus­gerichtet ist.
  • Der Ultraschallmeßkopf 9 ist über Leitungen 10 mit einer Schleifringeinrichtung 11 verbunden. Ausgangsseitig ist die Schleifeinrichtung 11 im Grundbauteil 1 über Lei­tung 12 mit einem Einwalzcontroller 13 verbunden, dem über einen Sollwertsteller 13a der zu erreichende Haft­aufweitungswert vorgegeben wird. Der Einwalzcontroller kann einen Schalter 14 ansteuern, der seinerseits den Antrieb an- oder abschalten kann. Weiterhin kann mittels einer Anzeige und/oder Schreibeinrichtung 15 der Ablauf der Aufweitung protokolliert werden.
  • Das Grundbauteil 2 ist mit einem Wasseranschluß 2a ver­sehen, so daß der Ringraum zwischen Dorn 7 und Walzen­körper 3 mit Wasser gefüllt werden kann, das über die Schlitze 3a austretend auch den Ringraum zwischen Außen­fläche des Walzkörpers und Innenwandung IW des Rohres auffüllt. Um einen Austritt von Wasser zu vermeiden, sind Dichtungsmaßnahmen erforderlich, von denen in der Fig. 1 zwei Ringdichtungen 16 und 17 dargestellt sind. Der Fachmann ist ohne weiteres in der Lage, im Bereich des Grundbauteils entsprechende Dichtungen, wie z. B. Dichtung 18, vorzusehen. Diese sind der Einfachheit halber nicht alle mit dargestellt.
  • Die Beaufschlagung mit Wasser kann statisch erfolgen, so daß keine Durchströmung erfolgt, oder aber fließend, so daß auch mittels der Ankopplungsflüssigkeit die beim Einwalzen erzeugte Wärme abgeführt werden kann.
  • Die dem Auftreffen des Ultraschallfeldes auf die Rohr­innenwandung IW und auf den Rohrboden RB zuzuordnenden Impulse können voneinander diskriminiert werden, so daß eine fortlaufende Dickenmessung möglich ist. Ultra­schallmeßverfahren zur Dickenbestimmung sind an sich be­kannt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Einwalzen von Rohren in Rohrböden, ins­besondere Wärmetauschern, mit einer Rohrwalze, bei dem vor dem Einwalzen der gewünschte Haftaufweitungs­wert eingestellt wird und während des Einwalzens die Haftaufweitung gemessen und bei Erreichung des vorge­gebenen Wertes die Aufweitung eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Haftaufweitung über eine Ultraschall­messung der sich ändernden Dicke der Rohrwand während der Aufweitung bestimmt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer durch eine Antriebsmaschine angetriebenen Rohrwalze und einem Einwalzcontroller, an dem der gewünschte Haftaufweitungswert einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrwalze (1) ein Ultraschallmeßkopf (9) vorgesehen ist, der mit dem Einwalzcontroller (13) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Rohrwalze mindestens mehrere achsparallel in einem drehbaren Walzkörper (3) angeordnete Walzrollen (7) und einen zumindest axial vorschiebbaren konischen Walzdorn (7) für die Spreizung der Walzrollen (6) aufweist, da­durch gekennzeichnet, daß der Ultraschallmeßkopf (9) in dem Walzenkörper (3) ange­ordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall­meßkopf (9) über eine Schleifringverbindung (11) mit dem Einwalzcontroller (13) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­durch gekennzeichnet, daß der Freiraum zwischen Meßfenster (9a) und Rohrinnenwan­dung (IW) mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­durch gekennzeichnet, daß der Walzdorn (7) und der Walzkörper (3) kupplungsfrei über die Walzrollen (6) miteinander in Dreheingriff stehen.
EP86109001A 1985-08-13 1986-07-02 Verfahren und Vorrichtung zum Einwalzen von Rohren Expired EP0212166B1 (de)

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