EP0344570B1

EP0344570B1 - Method and apparatus for making a spiral tubing

Info

Publication number: EP0344570B1
Application number: EP89109206A
Authority: EP
Inventors: Hermann Fragge; Ewald Westerkamp; Felix Willenborg
Original assignee: Siekmann Fittings GmbH and Co KG
Current assignee: Siekmann Fittings GmbH and Co KG
Priority date: 1988-05-30
Filing date: 1989-05-23
Publication date: 1992-12-09
Anticipated expiration: 2009-05-23
Also published as: EP0344570A2; EP0344570A3; US4951493A; DE58902937D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Rohrwendel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der US-PS 2 505 623 bekannt. Mit dem bekannten Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung lassen sich Rohrwendeln mit leichter Krümmung und/oder mäßigen Qualitätsanforderungen herstellen, während das bekannte Verfahren für darüber hinausgehende Anforderungen versagt.The invention relates to a method for producing a coiled tubing according to the preamble of claim 1 and a device for carrying out the method according to the preamble of claim 7. Such a method and such a device are known from US Pat. No. 2,505,623. The known method and the associated device can be used to produce coiled tubing with a slight curvature and / or moderate quality requirements, while the known method fails for further requirements.

Rohrwendeln werden in der Praxis allerdings vielfach für Aufgaben eingesetzt, die stärkere Verformungen und dabei eine hohe Qualität hinsichtlich der Maßhaltigkeit wie auch hinsichtlich der Materialstruktur erfordern, etwa als Exzenterschnecken für Exzenterschneckenpumpen, als Antriebselemente für Brunnenbohrgeräte, als Schraubenpumpen- und -motorenelemente. So sind Exzenterschnecken bisher, soweit sie nicht aus Vollmaterial gedreht oder gewirbelt worden sind, aus sehr kompliziert zu formenden Blechhalbschalen zusammengeschweißt oder aber durch wiederholtes Einpressen und Rückziehen eines Rohrs in ein konisches Gesenk mit nachgiebig gelagerten Gesenkteilen geformt worden.In practice, coiled tubing is often used for tasks that require greater deformations and high quality in terms of dimensional accuracy and material structure, e.g. as eccentric screws for eccentric screw pumps, as drive elements for well drilling rigs, as screw pump and motor elements. So far, eccentric screws, so far as they have not been turned or whirled out of solid material, have been welded together from sheet metal half-shells which are very complicated to form or have been formed by repeated pressing and pulling back of a tube into a conical die with resiliently mounted die parts.

Aufgabe der Erfindung ist es, von einem Dornbiegeverfahren der eingangs betrachteten Art ausgehend, die Herstellung von Rohrwendeln hoher Qualität und beliebiger Steigung in einem fortlaufenden Verfahren zu ermöglichen und dabei die Arbeitsgeschwindigkeit und die praktischen Erfahrungen zu nutzen, wie sie in der Praxis bei der Herstellung von Rohrbögen gegeben sind. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen.The object of the invention is, starting from a mandrel bending method of the type considered at the outset, the production of coils of high quality and any slope in a continuous process, using the speed of work and the practical experience that exists in practice in the manufacture of pipe bends. Another object of the invention is to provide an apparatus for carrying out such a method.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe in einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein Arbeitsverfahren der sich nach dem Stand der Technik ergebenden Art, wie es auch dem grundsätzlich ähnlichen Verfahren zur Herstellung von Rohrbögen zugrundeliegt, deshalb in der Regel nicht zu brauchbaren Ergebnissen führt, weil das Rohr bei der Umformung zur Wendel neben der Axialbewegung eine Drehbewegung ausführen muß, wenn nicht Torsionen oder unregelmäßige Fließvorgänge aufgenommen werden, die die Qualität des Produkts beeinträchtigen. Erst dadurch, daß der zugeführte Rohrabschnitt bereits eine Drehbewegung gegenüber dem Dorn in Wendelrichtung ausführt, läßt sich eine Wendel mit der Fertigungsqualität erzielen, wie man dies bei Rohrbögen kennt, die etwa nach dem Rohrbiegeverfahren hergestellt worden sind.According to the invention, this object is achieved in a method with the features of claim 1. The solution according to the invention is based on the knowledge that a working method of the type resulting from the prior art, as it is also based on the fundamentally similar method for producing pipe elbows, generally does not lead to usable results because the pipe is formed to the spiral in addition to the axial movement must perform a rotational movement, unless torsion or irregular flow processes are adversely affected, which affect the quality of the product. Only by the fact that the supplied pipe section already executes a rotational movement in relation to the mandrel in the spiral direction can a spiral with the manufacturing quality be achieved, as is known in the case of pipe bends which have been produced, for example, by the pipe bending process.

Die Drehbewegung des Rohres kann eine Freibewegung sein, indem der Dorn gegenüber der Preßeinrichtung und/oder die Drückeinrichtung bzw. deren am Rohr zur Anlage kommenden Teile drehbeweglich gelagert werden. Es kann aber auch eine Zwangsbewegung des Dorns und/oder des Rohres vorgegeben werden, wobei eine Kopplung zwischen der Vorschubbewegung und der Drehbewegung hergestellt wird.The rotational movement of the tube can be a free movement in that the mandrel is rotatably supported relative to the pressing device and / or the pressing device or its parts that come into contact with the tube. However, a forced movement of the mandrel and / or the tube can also be predetermined, a coupling being established between the feed movement and the rotary movement.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin mit einer Vorrichtung nach dem Anspruch 7 gelöst. Die Vorrichtung realisiert auf der gerätetechnischen Seite das, was das Verfahren vorsieht, wobei auf der einen Seite der Aufweitdorn und auf der anderen Seite der Preßbär in Beziehung zueinandergesetzt werden, um die gewünschte Drehbewegbarkeit zu erlangen. Dabei reicht es natürlich aus, wenn das für den Andruck des rückwärtigen Rohrendes vorzusehende Lager drehbeweglich ist, während der Preßbär im übrigen in seiner Beweglichkeit auf eine Reinaxialbewegung beschränkt sein kann.The object of the invention is further achieved with a device according to claim 7. The device realizes on the device-technical side what the method provides, on one side the expanding mandrel and on the other side the press bear in relation to each other in order to achieve the desired rotational mobility. It is of course sufficient if the bearing to be provided for the pressure on the rear end of the tube can be rotated, while the mobility of the press bear can otherwise be limited to a re-axial movement.

Mit diesem Verfahren und dieser Vorrichtung stellt sich beispielsweise eine Rohrwendelherstellung für Exzenterpumpen verblüffend einfach dar. Ein gerader Rohrabschnitt, der aus einem nahtlosen oder geschweißten Rohrabschnitt bestehen kann, wird kalt oder auch auf eine Verformungstemperatur aufgewärmt über einen in der vorgegebenen Geometrie schraubenförmig gewendelten Dorn gedrückt und verläßt diesen Dorn mit präzisen Oberflächenabmessungen sowie einer perfekten Innen- und Oberflächenstruktur. Das Erwärmen des Rohrabschnitts kann vorteilhaft in der Form erfolgen, wie sie beim Biegen von Rohrabschnitten sich bereits bewährt hat, d.h., durch Aufheizen mittels Brennerflammen aus einer Ringdüse, die das Rohr dort erwärmt, wo es gerade den Dorn passiert, oder durch eine induktive Aufheizung in eben diesem Bereich.With this method and this device, for example, a pipe helix production for eccentric pumps is amazingly simple. A straight pipe section, which can consist of a seamless or welded pipe section, is pressed cold or warmed up to a deformation temperature by means of a mandrel which is helically coiled in the specified geometry leaves this mandrel with precise surface dimensions and a perfect interior and surface structure. The pipe section can advantageously be heated in the form that has already proven itself when bending pipe sections, that is to say by heating by means of burner flames from an annular nozzle which heats the pipe where it is just passing the mandrel, or by inductive heating in this very area.

Es hat sich gezeigt, daß durch die Formgebung vom Dorn aus eine Präzision erreicht wird, die regelmäßig keinerlei Kontrolle oder Hilfseingriffe verlangt und auch Nachbearbeitungen überflüssig macht.It has been shown that the shape from the mandrel achieves a precision that regularly does not require any control or intervention and also makes rework unnecessary.

Mehrere Ausführungsbeispiele zum Gegenstand der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 2: Detail II aus Fig. 1 in vergrößerter schnittbildlicher Darstellung,
Fig. 3: Aufweitdorn gemäß der Erfindung in Schrägansicht,
Fig. 4: Seitenansicht des Aufweitdorns gemäß Fig. 3,
Fig. 5: Ansicht des Dorns nach Fig. 4 gemäß Schnittlinie V-V,
Fig. 6: axiale Ansicht einer Rohrwendel, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 7: Schrägansicht der Rohrwendel nach Fig. 6,
Fig. 8: Axialansicht einer weiteren Rohrwendel mit zu einer Ovalform geändertem Querschnitt,
Fig. 9: Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung (teilweise schnittbildlich) während des Pressens von Rohrabschnitten zu einer Rohrwendel,
Fig. 10: vergrößertes Detail X aus Fig. 9, nämlich Werkzeug mit Rohr bzw. Rohrwendel,
Fig. 11: Schnitt nach Linie XI-XI in Fig. 10,
Fig. 12: Schnitt entsprechend Fig. 10 durch das Werkzeug, jedoch ohne Rohr bzw. Rohrwendel,
Fig. 13: Schnitt nach Linie XIII-XIII in Fig. 12,
Fig. 14: Längsschnitt durch ein Werkzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform und
Fig. 15: Schnitt nach Linie XV-XV in Fig. 14.

Several exemplary embodiments relating to the subject matter of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. The drawing shows:

Fig. 1: Side view of a device according to the invention,
Fig. 2: Detail II from FIG. 1 in an enlarged sectional representation,
Fig. 3: Expanding mandrel according to the invention in an oblique view,
Fig. 4: 3 side view of the expanding mandrel,
Fig. 5: 4 according to section line VV,
Fig. 6: axial view of a coiled tubing produced by the method according to the invention,
Fig. 7: Oblique view of the coiled tubing according to FIG. 6,
Fig. 8: Axial view of another coiled tubing with a cross section changed to an oval shape,
Fig. 9: Side view of a device according to the invention (partially sectional view) during the pressing of pipe sections to form a pipe coil,
Fig. 10: enlarged detail X from FIG. 9, namely tool with tube or tube coil,
Fig. 11: Section along line XI-XI in Fig. 10,
Fig. 12: 10 according to FIG. 10 through the tool, but without a tube or tube coil,
Fig. 13: Section along line XIII-XIII in Fig. 12,
Fig. 14: Longitudinal section through a tool according to a second embodiment and
Fig. 15: Section along line XV-XV in Fig. 14.

Die in Fig. 1 insgesamt mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Verformung von Rohren weist in der grundsätzlich von Pressen zur Herstellung von Rohrbögen bekannten Art ein Pressengestell 2 mit verschiedenen Einrichtungen zum Justieren und zur Auflagerung von Werkzeugen auf, wobei ein Preßbär 3 längs eines durch den Preßbären 3 hindurchgeführten und im Gestell verankerten Schafts 4 in Richtung auf einen Dorn 5 hin mit Pressenkräften bis zu einer Größenordnung von etwa 1000 Tonnen vorfahrbar ist. Der Preßbär 3 drückt gegen eine Stirnfläche eines Rohrabschnitts 6 (oder auch mehrerer hintereinander auf dem Schaft 4 aufgereihter Rohrabschnitte), um diesen über den Dorn 5 hinwegzubewegen.The device designated in FIG. 1 as a whole for deforming pipes has, in the manner known in principle from presses for producing pipe bends, a press frame 2 with various devices for adjusting and supporting tools, with a press bear 3 along one through the press bear 3 shaft passed through and anchored in the frame 4 in the direction of a mandrel 5 with press forces up to an order of magnitude of approximately 1000 tons. The press bear 3 presses against an end face of a pipe section 6 (or also several pipe sections lined up one behind the other on the shaft 4) in order to move it over the mandrel 5.

Der Dorn 5 weist eine komplexe Form auf, die grundsätzlich zu einem Aufweiten des Rohrs und zu einer schraubenförmigen Formgebung führt, wobei gleichzeitig auch durch die Gestalt des Dorns Einfluß genommen werden kann auf das Fließen des Materials in Umfangsrichtung und damit auf die Wandstärkenverteilung in der Rohrwandung. Durch die Gestaltung des Dornes, die zu einer Überschneidung von Verformungen im Sinne einer Aufweitung, einer schraubenförmigen Krümmung und einer Wandstärkenveränderung führen, vermag der Fachmann ein Präzisionswerkzeug zu schaffen, welches ein ebenmäßig gewendeltes Rohr erzeugt, und zwar in einem einzigen Arbeitsgang.The mandrel 5 has a complex shape, which basically leads to a widening of the tube and to a helical shape, and at the same time the shape of the mandrel can influence the flow of the material in the circumferential direction and thus the distribution of wall thickness in the tube wall . By designing the mandrel, which leads to an overlap of deformations in the sense of widening, a helical curvature and a change in wall thickness, the person skilled in the art can create a precision tool which produces an evenly coiled tube in a single operation.

Die Verformung des Rohres kann in einfachen Fällen, etwa bei dünnwandigen Rohren oder leicht verformbarem Material, in kaltem Zustand erfolgen. Regelmäßig werden Rohre höherer Festigkeit oder größerer Wandstärke jedoch warm verformt, wozu im vorliegenden Fall eine Induktionsspule 7 um den Dorn 5 herum vorgesehen ist, die das Rohr 6 jeweils beim Durchlauf durch den Verformungsbereich erwärmt.In simple cases, for example in the case of thin-walled tubes or easily deformable material, the tube can be deformed in the cold state. However, tubes of higher strength or greater wall thickness are regularly thermoformed, for which purpose an induction coil 7 is provided around the mandrel 5 in the present case, which heats the tube 6 each time it passes through the deformation region.

Das Rohr, welches sich innenseitig der gewendelten Form des Aufweitdorns 5 anpaßt, führt endseitig neben der Vorschubbewegung auch eine Drehbewegung aus. Zweckmäßig wird vorgesehen, daß sich auch das zugeführte Rohr 6 gegenüber dem Schaft 4 dreht, damit das Rohr nicht bei der Formgebung auch noch Torsionsverformungen unterliegt. Wie aus der vergrößerten Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 ersichtlich ist, umschließt der Preßbär 3 den Schaft 4. Diese üblicherweise zueinander nicht drehbeweglichen, sondern nur axial verschieblichen Pressenteile sorgen dafür, daß das Rohr 6 längs des Schaftes 4 gehalten und durch den Preßbären 3 verschoben werden können. Die Drehbeweglichkeit des Rohres 6 wird dadurch geschaffen, daß dem Preßbären 3 ein Drehlager 8 vorgeschaltet ist, das mit einem kugelgelagerten Druckring 9 gegen eine Endfläche des Rohres 6 andrückt. Gleichzeitig wird das Rohr 6 durch einen Ringbund 10 mit einer konischen Innenfläche 11 zentriert.The tube, which adapts to the inside of the coiled shape of the expanding mandrel 5, also carries out a rotary movement at the end in addition to the feed movement. It is expediently provided that the supplied tube 6 also rotates with respect to the shaft 4, so that the tube is not subject to torsional deformations during the shaping. As from the enlarged sectional view according to FIG. 2 can be seen, the press bear 3 encloses the shaft 4. These press parts, which are usually not rotatable relative to one another but only axially displaceable, ensure that the tube 6 is held along the shaft 4 and can be moved by the press bear 3. The rotational mobility of the tube 6 is created in that the press bear 3 is preceded by a rotary bearing 8 which presses against an end face of the tube 6 with a ball-bearing pressure ring 9. At the same time, the tube 6 is centered by an annular collar 10 with a conical inner surface 11.

Aus Fig. 3 ist zunächst in Schrägansicht erkennbar, daß der Dorn 5 sich in Längsrichtung in verschiedene Abschnitte gliedern läßt. Zunächst ist ein Abschnitt geringeren Durchmessers dazu bestimmt, die Verbindung mit dem Schaft 4 herzustellen und außenseitig eine Längsführung gegenüber dem zu verformenden Rohr zu erzielen. An eine solche Führungszone 12 des Dorns 5 schließt sich eine vergleichsweise kurze Aufweitzone 13 an, in der ein über den Dorn gedrücktes Rohr den größten Teil seiner Verformung erfährt, wobei erörterungsgemäß nicht nur ein Aufweiten, sondern sich auch ein wendelförmiges Krümmen und auch eine Material-Fließbewegung in Umfangsrichtung zur Beeinflussung der Wandstärke gleichzeitig überschneiden können. An die Aufweitzone 13 schließt sich eine Kalibrierzone 14 an, in der der Dorn bei im wesentlichen konstantem Querschnitt und konstanter Wendelkrümmung eine Feinjustierung und Kalibrierung des Rohres vornimmt und dabei auch auf die Aufweitzone 13 rückwirkend eine Ausrichtung des Rohres während des Aufweitvorganges vornimmt. Die Fig. 4 und 5 verdeutlichen die vorbeschriebenen Zonen in der Seitenansicht bzw. Axialansicht. Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, ist dem Dorn eine Längsachse zuzuordnen, die zunächst, in der Führungszone 12 eine Zylinderachse darstellt, in der Kalibrierzone 14 als Schraubenachse weiterläuft. Diese mit 15 bezeichnete Achse verläuft im vorliegenden Ausführungsbeispiel stets innerhalb des Dorns.From Fig. 3 it can first be seen in an oblique view that the mandrel 5 can be divided into different sections in the longitudinal direction. First, a section of smaller diameter is intended to establish the connection with the shaft 4 and to achieve a longitudinal guide on the outside with respect to the pipe to be deformed. Such a guide zone 12 of the mandrel 5 is followed by a comparatively short expansion zone 13, in which a tube pressed over the mandrel undergoes the major part of its deformation. According to the discussion, not only does it expand, but also a helical curve and also a material. Flow overlap in the circumferential direction to influence the wall thickness at the same time. The expansion zone 13 is followed by a calibration zone 14, in which the mandrel carries out a fine adjustment and calibration of the tube with an essentially constant cross-section and constant spiral curvature and also retrospectively aligns the tube during the expansion process on the expansion zone 13. 4 and 5 illustrate the zones described above in the side view and axial view. As shown in FIGS. 4 and 5, a longitudinal axis is to be assigned to the mandrel, which initially represents a cylinder axis in the guide zone 12 in the calibration zone 14 continues as a screw axis. In the present exemplary embodiment, this axis, designated 15, always runs within the mandrel.

Aus Fig. 6 wird ersichtlich, daß ein mit einem solchen Dorn 5 hergestelltes Rohr eine außenseitige Kreiskontur aufweist, die etwa bei Exzenterpumpen einem passenden Innenzylinder zuzuordnen ist, und daß die hergestellte Rohrwendel ein auch bei langen Bauformen präzise geformtes freies Lumen 17 innerhalb des Rohrquerschnitts als Kreis um die Achse 15 herum zeigt.From Fig. 6 it can be seen that a tube made with such a mandrel 5 has an outer circular contour, which can be assigned to a suitable inner cylinder, for example in the case of eccentric pumps, and that the tube helix produced is a precisely shaped free lumen 17 within the tube cross section, even in the case of long designs Circle around the axis 15 shows.

Es versteht sich, daß nach dem gleichen Verfahren und mit der gleichen Vorrichtung auch ein sehr viel stärker gewendeltes Rohr gefertigt werden kann, bei dem dann ein freies Lumen außerhalb des Rohrquerschnitts bei axialer Ansicht zu erkennen ist. Es versteht sich weiterhin, daß derartige Rohrwendeln keineswegs von der Herstellungsseite auf einen kreisförmigen Rohrquerschnitt eingeengt werden müssen. Ohne weiteres lassen sich gewendelte Rohre mit Dreieck-, Rechteck- oder Polygonquerschnitt oder mit sonstigen gekrümmten Formen vorgeben. Die Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform mit einem Ovalquerschnitt, wie sie gleichfalls in einem Arbeitsgang ohne Nachbearbeitung gefertigt werden kann.It goes without saying that a much more coiled tube can also be produced using the same method and with the same device, in which case a free lumen outside the tube cross section can be seen in an axial view. It is further understood that such coils do not have to be narrowed from the manufacturing side to a circular tube cross section. Coiled tubes with triangular, rectangular or polygonal cross-section or with other curved shapes can be specified without further ado. FIG. 8 shows an embodiment with an oval cross section, as can also be produced in one operation without post-processing.

Das Herausragende dieses Herstellungsverfahrens ist eben, daß es in einem fortlaufenden und einem vergleichsweise geringen Zeit- und Arbeitsaufwand durchzuführenden Arbeitsgang ein hochpräzise gewendeltes, regelmäßig keiner Nachbearbeitung dürftiges Rohr zu formen gestattet. Dieses Ergebnis ist besonders überraschend, wenn man bedenkt, welche komplexen Formgebungsvorgänge von dem rohrförmigen Halbzeug-Ausgangsmaterial zu der fertigen Rohrwendel führen, wenn das Rohr den Dorn passiert.The outstanding thing about this manufacturing process is that it allows a high-precision coiled tube, which is normally not in need of post-processing, to be formed in a continuous and comparatively small amount of time and effort. This result is particularly surprising when you consider which complex shaping processes lead from the tubular semi-finished starting material to the finished tube coil when the tube passes the mandrel.

Neben der geschickten Formgebung für den Dorn ist dabei von Bedeutung, daß bereits dem zugeführten Rohr eine Drehbewegung mit- bzw. freigegeben wird. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich wurde, kann das Rohr gegenüber dem Preßbären 3 drehbeweglich gelagert sein. In Umkehrung dieser Zuordnung kann man auch den Schaft 4 und/oder den Dorn drehbeweglich lagern, wobei dann auf eine drehbewegliche Lagerung des Rohres verzichtet werden kann. Es kann daneben auch vorgesehen werden, daß statt einer freien Drehbeweglichkeit für das Rohr, den Dorn und/oder den Schaft eine angetriebene, zwangsgesteuerte Drehbewegung zwischen Rohr und Dorn erzeugt wird, sei es, daß dem Preßbären eine drehend angetriebene Ringplatte vorgeschaltet wird oder sei es auch, daß der Schaft entsprechend dem Vorschub des Preßbären gedreht wird.In addition to the skilful shaping of the mandrel, it is important that a rotational movement is already given or released to the pipe being fed. As was apparent in particular from FIG. 2, the tube can be rotatably mounted relative to the press bear 3. In reverse of this assignment, the shaft 4 and / or the mandrel can also be rotatably supported, in which case a rotatable bearing of the tube can then be dispensed with. It can also be provided that instead of a free rotational mobility for the tube, the mandrel and / or the shaft, a driven, positively controlled rotational movement between the tube and the mandrel is generated, be it that a rotating driven ring plate is connected upstream of the press bear or it is also that the shaft is rotated according to the feed of the press bear.

Eine in Fig. 9 insgesamt mit 19 bezeichnete Vorrichtung zur Verformung von Rohren, deren mit zuvor bezeichneten Vorrichtungsteilen übereinstimmende Teile wieder gleiche Bezugszeichen erhalten, weist ein Pressengestell 2 mit verschiedenen Einrichtungen zum Justieren und zur Auflage von Werkzeugen auf, wobei ein Preßbär 3 längs eines durch den Preßbären 3 hindurchgeführten und im Gestell verankerten Schaft 4 in Richtung auf ein Werkzeug 20 hin mit Pressenkräften bis zu einer Größenordnung von etwa 1000 Tonnen verfahrbar ist. Der Preßbär 3 drückt gegen eine rückwärtige Stirnfläche eines Rohrabschnitts 6 (oder auch mehrerer solcher auf dem Schaft 4 hintereinander aufgereihter Rohrabschnitte), um diesen durch das Werkzeug 20 hindurch zu bewegen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich verlassen die in zylindrisch-gerader Form dem Werkzeug 20 zugeführten Rohrabschnitte 6 das Werkzeug auf der dem Preßbären 3 abgewandten Seite als Rohrwendel 21.A device for deforming pipes, designated in its entirety by 19 in FIG. 9, the parts of which correspond to the device parts previously identified and have the same reference numerals, has a press frame 2 with various devices for adjusting and supporting tools, with a press bear 3 along one the press bar 3, which is guided through and anchored in the frame, can be moved in the direction of a tool 20 with press forces of up to approximately 1000 tons. The press bear 3 presses against a rear end face of a pipe section 6 (or also several such pipe sections lined up in succession on the shaft 4) in order to move it through the tool 20. As can be seen from the drawing, the pipe sections 6 fed to the tool 20 in a cylindrical straight shape leave the tool on the side facing away from the press bear 3 as a pipe helix 21.

Das Werkzeug 20 ist in den Fig. 10 bis 13 in vergrößerter Detaildarstellung näher veranschaulicht. Das Werkzeug 20 umfaßt ein Außenwerkzeug 22 mit einer horizontal verlaufenden Durchgangsbohrung 23 (vergl. Fig. 12), die zumindest in einem Endbereich 24, vorzugsweise auch in einem mittleren Bereich bereits die präzise Außenform der gewünschten Rohrwendel 21 ausformt. Ein Einlaufbereich 25 der Durchgangsbohrung 23 kann demgegenüber zylindrisch oder schwach gewendelt sein, um das Einführen zu erleichtern. Er kann auch im Querschnitt auf ein Übermaß dimensioniert sein, um mit einer leichten Trichterform das Einlaufen der Rohrabschnitte 6 zu erleichtern.The tool 20 is illustrated in greater detail in FIGS. 10 to 13. The tool 20 comprises an outer tool 22 with a horizontally extending through hole 23 (see FIG. 12), which at least in an end region 24, preferably also in a central region, already forms the precise outer shape of the desired tube coil 21. In contrast, an inlet region 25 of the through bore 23 can be cylindrical or weakly coiled in order to facilitate insertion. It can also be dimensioned to an oversize in cross-section in order to facilitate the running-in of the pipe sections 6 with a light funnel shape.

Grundsätzlich ist die Außenform 22 geeignet, einen in Richtung einer Achse 26 zugeführten Rohrabschnitt aus der zylindrisch-geraden Rohlingsform in eine Rohrwendel umzupressen, die eine überaus präzise Außenform festlegt. Dabei kann die Außenform hoch belastbar ausgeführt werden, indem sie durch außen angesetztes Material entsprechend groß gebaut wird, wobei der Dimensionierung keine engen Grenzen gesetzt sind. Überdies kann ein Außenwerkzeug sehr viel Wärme aufnehmen und ableiten, so daß Wärmeprobleme relativ gut beherrschbar sind - zumal die hohe Druckbelastbarkeit des Außenwerkzeugs ohnehin Kaltverformungen noch in Bereichen zuläßt, in denen bei sonstigen Rohrumformungen regelmäßig Warmverformungen vorgezogen werden.Basically, the outer shape 22 is suitable for pressing a tube section fed in the direction of an axis 26 out of the cylindrical, straight blank shape into a tube coil, which defines an extremely precise outer shape. The outer shape can be designed to be highly resilient by making it correspondingly large thanks to the material used on the outside, whereby the dimensions are not limited. In addition, an outer tool can absorb and dissipate a lot of heat, so that heat problems can be managed relatively well - especially since the high pressure resistance of the outer tool allows cold deformations in areas in which hot deformations are regularly preferred for other pipe forming.

Das Außenwerkzeug 22 ist durch ein Innenwerkzeug in Form eines Aufweitdorns 27 ergänzt, der sich an den durchlaufenden Schaft 4 anschließt. Letzterer ist auch dann zweckmäßig, wenn nur eine Verformung durch ein Außenwerkzeug 22 vorgesehen ist, um die Rohrabschnitte 6 sauber an das Werkzeug heranzuführen. Der Aufweitdorn 27 beginnt mit einer Aufweitzone 28 in Form eines Kegelstumpfs, an die sich ein zylindrischer bzw. schwach gewendelter Abschnitt 29 anschließt, der dann in einen konzentrisch in der gewendelten Durchgangsbohrung 24 verläuft, so daß er einen präzise vorgegebenen gleichförmigen Luftspalt 30 zum Außenwerkzeug hin bildet. Dieser Luftspalt definiert die Wandstärke der herzustellenden Rohrwendel 21, gleichzeitig wird die Rohrwendel sowohl an der äußeren wie auch an der inneren Mantelfläche glatt und genau geformt. Diese Verformung wird dadurch eingeleitet, daß der Rohrabschnitt 6 in der Aufweitzone 28 auf das gewünschte Maß aufgeweitet wird, wobei der zusätzliche Formvorgang die Festigkeit des Rohres verbessern kann, insbesondere aber Toleranzen des Rohrabschnitts 6 eliminiert.The outer tool 22 is supplemented by an inner tool in the form of an expanding mandrel 27, which adjoins the continuous shaft 4. The latter is also expedient if only deformation by an external tool 22 is provided in order to bring the pipe sections 6 cleanly to the tool. The expanding mandrel 27 begins with an expanding zone 28 in the form of a truncated cone, which is adjoined by a cylindrical or weakly coiled section 29, which then runs into a concentrically in the coiled through bore 24, so that it has a precisely predetermined uniform air gap 30 to the external tool forms. This air gap defines the wall thickness of the pipe coil 21 to be produced, at the same time the pipe coil is formed smoothly and precisely both on the outer and on the inner lateral surface. This deformation will initiated in that the pipe section 6 is expanded to the desired extent in the expansion zone 28, the additional molding process being able to improve the strength of the pipe, but in particular eliminating tolerances of the pipe section 6.

Eine andere Ausführungsform eines Werkzeugs 31 gemäß Fig. 14 und 15 macht gleichfalls von einem Außenwerkzeug und eine Innenwerkzeug Gebrauch, wobei das Außenwerkzeug übereinstimmend mit dem gemäß den Fig. 10 und 15 sein soll und dementsprechend gleichfalls das Bezugszeichen 22 erhalten hat. Als Innenwerkzeug dient ein Dorn 32, der nicht als Aufweitdorn, sondern als Dorn konstanten Querschnitts ausgebildet ist. Dieser Dorn verzichtet auf eine querschnittsverändernde Wirkung, vielmehr unterscheidet er sich in seinem Querschnitt nur geringförmig von dem Querschnitt des Schafts 4, an den er bündig anschließt. Dabei kann der Dorn 32 so ausgebildet sein, daß er von seinem schaftseitigen Anfang zum freien Ende hin geringfügig größer wird, um eine präzise innere Wandungsformung in der Rohrwendel 21 zu bewirken, er kann aber auch durchgehend mit einem Untermaß gegenüber dem Innenquerschnitt des Rohres vorgegeben werden, um ein Bewegungsspiel einzuhalten, welches den Dorn auf Führungsaufgaben beschränkt, die Umformung zur Rohrwendel aber überwiegend dem Außenwerkzeug überläßt.Another embodiment of a tool 31 according to FIGS. 14 and 15 likewise makes use of an outer tool and an inner tool, the outer tool being intended to be the same as that according to FIGS. 10 and 15 and accordingly also being given the reference symbol 22. A mandrel 32 serves as the inner tool, which is not designed as an expanding mandrel, but as a mandrel of constant cross section. This mandrel does not have a cross-sectional effect, rather its cross-section differs only slightly from the cross-section of the shaft 4, to which it adjoins flush. The mandrel 32 can be designed so that it is slightly larger from its shaft-side start to the free end in order to bring about a precise inner wall formation in the tube helix 21, but it can also be predetermined with an undersize compared to the inner cross section of the tube in order to maintain a play in movement, which restricts the mandrel to management tasks, but largely leaves the forming of the coiled tubing to the external tool.

Die formschlüssige Anpassung von Werkzeug und mit diesem geschaffener Rohrwendel führt zwangsläufig zu einer überlagerten Längs- und Drehbewegung zwischen Rohr und Werkzeug. Um diese nicht zu beeinträchtigen, ist dem Preßbären ein Drucklager 8 zur stirnseitigen Aufnahme des an den Preßbären 8 anstoßenden Rohrabschnitts vorgesehen. Zweckmäßig sorgt eine Druckübertragung über interne Wälzkörper für eine leichte Drehbeweglichkeit. Alternativ ist es grundsätzlich auch möglich, ein drehbewegliches Drucklager zwangsweise synchron zum Vorschub zu drehen, um eine angepaßte Zuführbewegung zu erzwingen.The form-fitting adaptation of the tool and the pipe helix created with it inevitably leads to a superimposed longitudinal and rotary movement between the pipe and the tool. In order not to impair this, a pressure bearing 8 is provided for the press bear for receiving the end of the pipe section abutting the press bear 8. A pressure transfer via internal rolling elements expediently ensures easy mobility. Alternatively, it is also possible in principle to forcibly rotate a movable thrust bearing synchronously with the feed in order to force an adapted feed movement.

Die Verformung der Rohrabschnitte kann sowohl im kalten wie auch im warem Zustand erfolgen. Eine Erwärmung des Rohres wird zweckmäßig durch eine (nicht dargestellte) Heizeinrichtung direkt vor dem Außenwerkzeug 22 vorgenommen, wobei dem Fachmann verschiedene Heizeinrichtungen, etwa mittels Gasbrennern oder mittels induktiver Aufheizung zur Verfügung stehen.The deformation of the pipe sections can take place both in the cold and also take place when hot. The pipe is expediently heated by a heating device (not shown) directly in front of the outer tool 22, various heating devices being available to the person skilled in the art, for example by means of gas burners or by means of inductive heating.

Claims

A method of producing spiral tubing, in which, on a press (1), a portion (6) of tube is forced in the direction of the tube axis over a widening mandrel (5, 27, 32) which is helically curved at least in an end portion (14), characterised in that the tube portion (6) performs a rotary movement about the tube axis in relation to the widening mandrel (5, 27, 32).
A method according to claim 1, characterised in that the tube portion (6) is mounted for rotary movement for the forcing process.
A method according to claim 1 or 2, characterised in that the widening mandrel is mounted for rotary movement.
A method according to claim 1, characterised in that during forcing the tube portion (6) is rotated to match the pitch of the spiral.
A method according to one of claims 1 to 4, characterised in that the tube portion (6) is heated prior to or during shaping.
A method according to one of claims 1 to 5, characterised in that the tube portion (6) is additionally forced through a hollow mould (23) in an outer tool (22) and which acts on the outside of the tube portion (6), the said hollow mould (23) being constructed as a helically curved through-bore.
An apparatus for carrying out the method according to one of claims 1 to 6 by means of a widening mandrel (5, 27, 32) which is helically curved at least in an end portion and over which straight portions of tube are pressed in the widening-open direction, the widening mandrel being mounted on a press (1) via a shank (4) carrying a tube portion (6) and in which a ram (3) adapted for movement along the shank engages a bearing (8) behind the tube portion, characterised in that the widening mandrel (5, 27, 32) and/or the ram (3) are constructed to be rotatingly movable in respect of each other, at least in the region of the bearing (8), by means of a rotary mounting.
An apparatus according to claim 7, characterised by a rotary bearing (8) via which the ram (3) engages behind the tube portion (6).
An apparatus according to claim 7, characterised by a thrust ring engaging behind the tube portion (6) and which is driven in relation to the ram in such a way that it performs a rotary movement as a function of the forward feed.
An apparatus according to claim 7, characterised in that the shank (4) is mounted for rotary movement.
An apparatus according to one of claims 7 to 10, characterised in that an outer tool (22) with a helically curved through bore (23) is associated with the mandrel (5, 27, 32).
An apparatus according to claim 11, characterised in that the through bore (23) has a taperingly reducing cross-section (13).
An apparatus according to claim 11 or 12, characterised in that upstream of the external tool (22) there is a heating arrangement directed at the tube portion (6) which is being advanced.