EP1614485A1 - Verfahren und Aufweitdorn zur Fertigung eines Rohrelements - Google Patents

Verfahren und Aufweitdorn zur Fertigung eines Rohrelements Download PDF

Info

Publication number
EP1614485A1
EP1614485A1 EP05011296A EP05011296A EP1614485A1 EP 1614485 A1 EP1614485 A1 EP 1614485A1 EP 05011296 A EP05011296 A EP 05011296A EP 05011296 A EP05011296 A EP 05011296A EP 1614485 A1 EP1614485 A1 EP 1614485A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mandrel
tube
tubular element
expanding mandrel
cross
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05011296A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ernst Dipl.-Ing Dr. Bitsche
Werner Dipl.-Ing. Dr. Pritzl
Norbert Dipl.-Ing. Heinzle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Erne Fittings GmbH
Original Assignee
Erne Fittings GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Erne Fittings GmbH filed Critical Erne Fittings GmbH
Publication of EP1614485A1 publication Critical patent/EP1614485A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D15/00Corrugating tubes
    • B21D15/04Corrugating tubes transversely, e.g. helically
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/107Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
    • F04C2/1071Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a tubular element according to the preamble of claim 1 and an expanding mandrel for carrying out the method according to the preamble of claim 10.
  • Pipe elements of the type considered here with different longitudinal regions, in particular one or more coils between uncoiled end regions are for example as Bohrstrangieri provided in which the end portions are formed for juxtaposing drill string sections with standardized cylindrical ends, but intervening areas can be designed to reduce the friction in the ground and to generate a propulsion coiled.
  • Such a tubular element for deep drilling purposes is described, for example, in WO 02/31312 A2, according to which the shaping of the coiled tubing by means of high hydraulic or explosion pressure is to take place against an outside or inside shape.
  • this type of shaping is well suited for a desired product, which should have smooth cylindrical end portions, which can be easily pressure-tight inside or outside for the required pressure build-up.
  • the disadvantage, however, of such shaping process that at least large, heavy and thus expensive flameproof forms must be created for large pipe lengths of several meters, which could only pay for high volumes and can be difficult to change.
  • the object of the invention is accordingly to provide a method by which tubular elements with a longitudinal section formed as a tube helix and at least one unilaterally uncoiled end region with less tool and labor and better possibilities of influence on the wall thickness of the product are finished.
  • the object of the invention is also to provide a variable expanding mandrel for carrying out the method.
  • a method is initially provided in which the helical portion is formed from a cylindrical tube which is moved in the direction of the tube axis via a helically curved expanding mandrel.
  • the basic possibility of forming cylindrical tubes in the form of a helix is known in particular from EP 0 344 570 B1.
  • the mechanical shaping of a preferably heated, but possibly also cold tube, in particular steel tube, by an axial longitudinal movement over a mandrel creates a continuous deformation of the tube defined by the end cross section of the mandrel in its inner cross section and by the helical shape the mandrel receives a very precise predeterminable spiraling.
  • expansion mandrels have a wealth of experience in practice, which allows for the location and design of (non-uniform) expansion zones to provide material flow in the circumferential direction to control wall thickness to a predetermined extent.
  • an expanding mandrel even if it is to be made of a high-strength material and even if it requires suitable printing or drawing benches in specially created or possibly to be adapted form, compared to the molds to be built for high-pressure forming a lesser effort.
  • an expanding mandrel can be Create design variants with a different or even only modified mandrel simply, quickly and relatively inexpensively.
  • a downhole drill string can be made by making two tubular members of about half the desired length by partial deformation by means of a helically curved mandrel, leaving an end portion undeformed on each of the two members.
  • the output tube is therefore not pushed completely over the mandrel, but left undeformed in the end and moved back.
  • the parts obtained in this way must then be aligned with one another at the other, deformed end regions in order to obtain a drill string element with two cylindrical ends.
  • tubular element with (at least) a coiled longitudinal section and uncoiled, cylindrically or otherwise shaped end sections consists in that first formed by means of a helically curved expanding mandrel, a continuous Rohheirl and this then in the end regions and possibly also in intermediate regions by pressing, forging or rolling is deformed or deformed.
  • a particularly efficient production method for the desired tubular elements in particular those in which the coiled longitudinal region is wound more continuous, can be achieved with a cross-sectional variable, helically curved mandrel, which adapts to the desired pipe cross-sections at one of the length of the tube for different to be applied molding process.
  • a cylindrical output tube can be provided with such ends to a deformation by a mandrel, which passes in a starting position, the free inner tube cross-section with clearance and thus leaves a cylindrical end portion, then to the formation of a coil tube formed longitudinal region with an enlarged cross-section to push the pipe wall to the outside, to finally leave after a reduction in cross-section of the mandrel at the end of an undeformed unconverted end of the cylindrical output tube ago.
  • tubular elements of great length as they come about for deep drill strings into consideration, it can be useful to provide a support of the tubular element behind the mandrel, such as a fixed or even mobile edition.
  • a support rod can be provided to support the tubular element behind the expanding mandrel, which engages in the tubular element.
  • the Aufweitdorn in this movement according to the prior art axially freely rotatable or motor forcibly circumferentially may be formed to assist the formation of the helix.
  • the cylindrical output tube to be deformed can be freely rotatably mounted or also be rotated in accordance with the feed relative to a stationary mandrel.
  • a fixed, non-rotatable mandrel will be used.
  • a further advantage may be an oscillating, radial movement of elements of the expanding mandrel. As a result, both in the sliding movement of the coiled tubing over the mandrel, the friction is reduced, as well as achieved in particular a hammering effect.
  • a generally designated 1 in FIG. 1 tube element has two helical regions 3, 4, which are separated by a non-coiled intermediate region 5 and offset by bilateral forehead ends 6, 7 of the tubular element by uncoiled end portions 8, 9.
  • Such a tubular element 1 with at least one coiled longitudinal region is provided, for example, as a drill string tube element for deep bores, for which purpose it acquires a considerable length of, for example, approximately ten meters.
  • Pipe helices in the opposite much smaller dimensions are used, for example, in eccentric screw pumps so rotors and stators.
  • a tube member having not only helical regions, but also, for example, cylindrical regions such as the tube 1 in Fig. 1 and 2, a tube can be made continuously as a coiled tube by means of a helically curved expanding mandrel and subsequently partially deformed into uncoiled sections, such as cylindrical end or intermediate areas. This can even take place in one go, which saves the intermediate heating in the preferably applicable wall deformation of a pipe.
  • This shaping in which a tube formed into a helix is exactly or approximately partially deformed back into the cylindrical primary shape, is much simpler to set up in terms of labor and tools than a helical forming with pressing or rolling tools.
  • an initially cylindrical tube here still to be recognized by a region 11, is pressed in the direction of an arrow 12 via a helically curved expanding mandrel 13, which widens the tube into a helical shape.
  • the mandrel has an axially symmetrical cylindrical extension 14, the circular cross-section is within a resulting helical shape 15 of the tube and defines the inner diameter of a cylindrical predetermined portion of the tubular element.
  • He acts as a counter tool to Preßbacken 16, 17, 18, 19 of a press, which act on the coiled tubing 15 from the outside and transform this to a cylindrical portion, here to the intermediate portion 5 of the tube 1 or recover.
  • the cheek plates can perform a small oscillating motion to reduce the friction.
  • the intermediate portion 5 may correspond in such a case in diameter and in the wall thickness with the output tube 11.
  • the end portions 8 and 9 are to be reformed accordingly, if they pass the extension 14 and the cheek plates 16 to 19 in the continuous shaping of the tube.
  • FIGS. 7 to 24 Another way to partially different, partially formed as a tube spiral tube elements is shown with reference to FIGS. 7 to 24 and that on the basis of a shaping with queritessver Slichen Aufweitdornen, which can extend on the one hand in cross section over the inner cross section of the output tube and allow to produce the helical regions, on the other reduce in cross-section so that they leave the exit tube unchanged.
  • expansion mandrels which can be changed in cross-section and which allow larger cross-sections to be produced in a non-edged form in relation to the helical regions.
  • cross-section variable expansion mandrels are shown in three variants, of which a first in Figs. 7 to 12, a second in Figs. 13 to 18 and a third in Figs. 19 to 24 can be seen.
  • Fig. 7 within a cylindrical (output) tube 11 only partially shown generally designated 20
  • Aufweitdorn has a mandrel core 21 on which four matching and symmetrically arranged shell elements 23 are mounted.
  • the jacket elements are on the tapered side of the expanding mandrel 20 tensile coupled to a drawing or pressure bench, not shown, when the tube is moved in the direction of arrow 22.
  • the inner mandrel core is to be moved axially relative to the shell elements in order to spread apart or merge them.
  • the mandrel core 21 could be adjusted from the tapered side of the mandrel 20, wherein, for example, a central rod would be guided by a pipe connected to the shell elements 23.
  • the mandrel core 21 can also be adjusted as shown in FIG. 10 from the other side via a rod, which also serves as an end support 33 for the expanding mandrel 20 against heavy and longitudinal forces.
  • jacket elements sit on the tapered side of the mandrel core 21 in the position shown in FIG. 7, they occupy a cross section which, as shown in FIGS. 8 and 9, lies within the cross section of the exit tube 11.
  • FIG. 10 shows an expanded position of the expanding mandrel 20, in which the mandrel core is positioned axially such that the jacket elements 23 come to rest at its thick end and the jacket elements 23 thus assume a cross-section which extends beyond the inner cross-section of the exit tube 11 goes.
  • the jacket elements form, in particular, the cross-sectional extremities, in this case the "corners" of the approximately square helical cross-section, while the intermediate sides or flanks are partially hollow, since the spread-apart jacket elements 23 have gaps 24.
  • the displacement movement of the mandrel core 21 relative to the jacket elements 23 is set up for tool making with common means.
  • the jacket elements 23 are, without this would require the presentation, set as directly as possible via a common tension element in a drawing or pressing bench.
  • a cross-sectional variable Aufweitdorn 25 according to FIGS. 13 to. 18 also has a rearwardly conically expanding mandrel core 26 with square cross sections, in which the shell elements 27, in turn distributed uniformly around the circumference of four, do not rest in each case in the region of the side surface of the square cross section, but over corner.
  • the jacket elements 27 thus encompass the edges of the mandrel core 26 and receive an improved lateral guidance, in particular when considerable gaps 28 between the jacket elements 27 arise in the spread position according to FIGS. 17 and 18.
  • the mandrel can be equipped with an oscillating movement. This can be done as a radial oscillation of the jacket elements by the mandrel core is driven to an axial vibration, which then implement via the conical surfaces in oscillating, friction-reducing and hammering spreading movements.
  • such a cross-sectional variable mandrel allows to provide a cylindrical output tube in predetermined longitudinal sections with a coiled tubing shape, in contrast to leave in end or intermediate areas undeformed, so that it receives a suitable shape or preform, in particular for the design of couplings and connections ,

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zur Fertigung eines Rohrelements mit zumindest einem als Rohrwendel ausgebildeten Wendelbereich und zumindest einem ungewendelten Endbereich wird im Sinne möglichst geringem Werkzeug- und Arbeitsaufwands wie auch guter Einflußmöglichkeiten auf die Wandstärke derartig gestaltet, daß der Wendelbereich aus einem zylindrischen Rohr (1) geformt wird, das in Richtung der Rohrachse über einen schraubenförmig gekrümmten Aufweitdorn (13) bewegt wird.
Ein Aufweitdorn zur Durchführung des Verfahrens besteht vorteilhaft aus einem innenliegenden, sich nach hinten erweiternden Dornkern und mehreren auf dem Dornkern axial beweglich geführten Mantelelementen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung eines Rohrelements nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Aufweitdorn zu der Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10. Rohrelemente der hier betrachteten Art mit unterschiedlichen Längsbereichen, insbesondere einer oder mehreren Wendeln zwischen ungewendelten Endbereichen sind beispielsweise als Bohrstrangelemente vorgesehen, bei denen die Endbereiche zur Aneinanderreihung von Bohrstrangabschnitten mit standardisierten zylindrischen Enden ausgebildet werden, dazwischenliegende Bereiche aber zur Minderung der Reibung im Erdreich und zur Erzeugung eines Vortriebs gewendelt ausgebildet sein können.
  • Ein solches Rohrelement für Tiefbohrzwecke ist beispielsweise in der WO 02/31312 A2 beschrieben, nach der die Formgebung der Rohrwendel mittels hohem hydraulischen oder Explosions-Druck gegen eine außenseitige oder innenseitige Form erfolgen soll.
  • An sich ist diese Art der Formgebung bei einem angestrebten Produkt gut geeignet, welches glatte zylindrische Endbereiche aufweisen soll, die sich leicht für den erforderlichen Druckaufbau innen- oder außenseitig druckdicht abschließen lassen. Nachteilig ist allerdings an solchen Formgebungsverfahren, daß jedenfalls bei großen Rohrlängen von mehreren Metern große, schwere und damit teure druckfeste Formen geschaffen werden müssen, die sich nur bei hohen Stückzahlen amortisieren könnten und sich auch nur schwer ändern lassen.
  • Problematisch ist weiterhin, daß die Umformung mit hohem Druck gegen eine vorgegebene Außen- oder Innenform praktisch keine Einflußnahme auf die Wandstärke erlaubt. Die Wandstärke bildet sich mit dem Formungsvorgang. Bei der Umformung eines zylindrischen Ausgangsrohrs zu einer Rohrwendel größeren Querschnitts werden die am weitesten nach außen ausgedehnten Wandabschnitte stärker gestreckt und dementsprechend dünnwandiger ausgebildet als andere Wandabschnitte, was beim Einsatz eines Bohrrohrs sowohl hinsichtlich des Abriebs an den außenliegenden Bereichen wie auch hinsichtlich etwaiger Druckbelastungen auf diese Bereiche unvorteilhaft erscheint.
  • Ähnliche Probleme ergeben sich bei anders hergestellten Rohrelementen mit gewendelten Längsbereichen, die beispielsweise durch Schmieden, Pressen oder Walzen in die gewünschte Form gebracht werden und die sowohl einen hohen Werkzeug- und Arbeitsaufwand voraussetzen wie auch in der Gestaltung des Produktes, vor allem hinsichtlich der Wandstärke, große Schwierigkeiten bereiten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es dementsprechend, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Rohrelemente mit einem als Rohrwendel ausgebildeten Längsbereich und zumindest einem einseitig ungewendelten Endbereich mit geringerem Werkzeug- und Arbeitsaufwand und besseren Einflußnahmemöglichkeiten auf die Wandstärke des Produkts zu fertigen sind. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, zur Durchführung des Verfahrens einen veränderlichen Aufweitdorn zu schaffen.
  • Zur Lösung der Aufgabenstellung wird zunächst ein Verfahren vorgesehen, bei dem der Wendelbereich aus einem zylindrischen Rohr geformt wird, das in Richtung der Rohrachse über einen schraubenförmig gekrümmten Aufweitdorn bewegt wird. Die grundsätzliche Möglichkeit der Umformung von zylindrischen Rohren in die Form einer Wendel ist insbesondere aus der EP 0 344 570 B1 bekannt. Die mechanische Formgebung eines vorzugsweise erwärmten, ggf. aber auch kalten Rohres, insbesondere Stahlrohres, durch eine axiale Längsbewegung über einen Dorn schafft eine fortlaufende Verformung des Rohres, das durch den Endquerschnitt des Dorns in seinem Innenquerschnitt definiert festgelegt wird und durch die Schraubenform des Dorns eine sehr präzise vorgebbare Wendelung erhält. Darüber hinaus besteht bei Aufweitdornen ein umfänglicher Erfahrungsschatz in der Praxis, der von der Lage und der Gestaltung von (ungleichmäßigen) Aufweitzonen eine Material-Fließbewegung in Umfangsrichtung vorzugeben erlaubt, um die Wandstärke in vorgegebenem Maße zu steuern.
  • Insbesondere aber stellt ein Aufweitdorn, auch wenn er aus einem hochfesten Material herzustellen ist und auch wenn er geeignet Druck- oder Ziehbänke in eigens zu schaffender oder ggf. anzupassender Form erfordert, gegenüber den für Hochdruckumformungen zu bauende Formen einen geringeren Aufwand dar. Überdies lassen sich Gestaltungsvarianten mit einem anderen oder auch nur geänderten Aufweitdorn einfach, schnell und relativ preisgünstig erstellen.
  • Die allgemein vorbekannte Herstellung von Rohrwendeln liefert allerdings zunächst einmal nur einheitlich durchgehende Wendelformen, nicht aber ungewendelte Endbereiche.
  • In dieser Hinsicht kann allerdings beispielsweise ein Bohrstrangelement für Tiefbohrungen in der Weise hergestellt werden, daß zwei Rohrelemente mit etwa der halben gewünschten Länge durch Teil-Verformung mittels eines schraubenförmig gekrümmten Aufweitdorns hergestellt werden, wobei an jedem der beiden Teile ein Endbereich unverformt bleibt. Das Ausgangsrohr wird also nicht ganz über den Dorn geschoben, sondern im Endbereich unverformt belassen und zurückbewegt. Die so erzielten Teile sind dann an den anderen, verformten Endbereichen fluchtend miteinander zu verbinden, um ein Bohrstrangelement mit zwei zylindrischen Enden zu erhalten.
  • Ein anderer Weg zu einem Rohrelement mit (zumindest) einem gewendelten Längsabschnitt und ungewendelten, zylindrisch oder anderweitig geformten Endabschnitten besteht darin, daß zunächst mit Hilfe eines schraubenförmig gekrümmten Aufweitdorns eine durchgängige Rohwendel geformt und diese dann in den Endbereichen und ggf. auch in Zwischenbereiche durch Pressen, Schmieden oder Walzen umgeformt bzw. rückverformt wird.
  • Ein besonders leistungsfähiges Herstellungsverfahren für die gewünschten Rohrelemente, insbesondere solche, bei denen der gewendelte Längsbereich mehrgängig gewendelt ist, läßt sich mit einem querschnittsveränderlichen, schraubenförmig gekrümmten Aufweitdorn erzielen, der sich bei einer der Länge des Rohres nach unterschiedlich anzusetzenden Formvorgang den gewünschten Rohrquerschnitten anpaßt. Wenn etwa zylinderrohrförmige Enden des Rohrelements vorgegeben sind, kann ein zylindrisches Ausgangsrohr mit solchen Enden vorgesehen werden zu einer Verformung durch einen Aufweitdorn, der in einer Ausgangslage den freien inneren Rohrquerschnitt mit Bewegungsspiel passiert und somit einen zylindrischen Endbereich freiläßt, um danach zur Ausformung eines als Rohrwendel ausgebildeten Längsbereich mit erweitertem Querschnitt die Rohrwandung nach außen zu drücken, um schließlich wieder nach einer Querschnittsreduktion des Aufweitdorns am Ende einen unverformten ungewendelten Endbereich vom zylindrischen Ausgangsrohr her zu belassen.
  • Insbesondere bei Rohrelementen großer Länge, wie sie etwa für Tiefbohrstränge in Betracht kommen, kann dabei zweckmäßig eine Abstützung des Rohrelements hinter dem Aufweitdorn vorgesehen werden, etwa in Form einer feststehenden oder auch fahrbaren Auflage. Ebenso kann zur Abstützung des Rohrelements hinter dem Aufweitdorn ein Stützstab vorgesehen werden, der in das Rohrelement eingreift. Diese Maßnahmen, die ein Verbiegen des Rohrelements hinter dem Aufweitdorn aufgrund des Eigengewichts verhindern und auch eine gute Rohrführung erzielen sollen, wenn das zu verformende zylindrische Rohr am Ende vor dem Aufweitdorn nur noch kurz und deshalb schlecht geführt ist, empfiehlt sich vor allem in Fällen einer Warmverformung, die insbesondere die Bearbeitung starkwandiger Rohre vereinfacht und beschleunigt und auch sonst die Einflußnahme auf die zu erzielende Wandstärke des Rohres im gewendelten Bereich erleichtert.
  • Insbesondere bei großen Rohrlängen kann es vom Vorrichtungsbau für eine Drückbank unvorteilhaft sein, das Rohr vom Ende her auf den Dorn hin zu schieben, da die Kraftübertragung über einen langen Weg erfolgt und da ein axial nachgeordneter Druckmittelantrieb zu einem entsprechenden Raumbedarf führt. In solchen Fällen kann es vorteilhaft sein, das Rohrelement von außen, insbesondere in der Nähe des Aufweitdorns, durch vor- und rückfahrbare, lösbare Klemmbacken zu fassen und in Richtung auf den Aufweitdorn vorzubewegen.
  • Es versteht sich, daß der Aufweitdorn bei dieser Bewegung gemäß dem Stand der Technik axial frei drehbar oder auch motorisch zwangsumlaufend ausgebildet sein kann, um die Formung der Wendel zu unterstützen. Ebenso kann das zu verformende zylindrische Ausgangsrohr frei drehbar gelagert oder auch dem Vorschub entsprechend gegenüber einem feststehenden Dorn gedreht werden. Im Allgemeinen wird allerdings ein feststehender, nicht drehbeweglicher Aufweitdorn einzusetzen sein. Vorteilhaft kann weiterhin eine oszillierende, radiale Bewegung von Elementen des Aufweitdorns sein. Dadurch wird sowohl bei der Gleitbewegung der Rohrwendel über den Dorn die Reibung vermindert, wie auch insbesondere eine hämmernde Wirkung erzielt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben: In der Zeichnung zeigen:
  • Fig. 1:
    Seitenansicht eines Rohrelements mit zwei Wendelbereichen, zwei ungewendelten Endbereichen und einem ungewendelten Zwischenbereich,
    Fig. 2:
    Längsschnitt durch das Rohrelement nach Fig. 1,
    Fig. 3
    Längsschnitt durch ein Rohrelement mit einem gewendelten Längsbereich zwischen geöffneten Preßbacken einer Presse,
    Fig. 4
    Schnitt nach Linie IV in Fig. 3,
    Fig. 5
    Längsschnitt entsprechend Fig. 3 durch das Rohr bei geschlossenen Preßbacken,
    Fig. 6
    Schnitt nach Linie VI in Fig. 5,
    Fig. 7
    Längsschnitt durch ein zylindrisches (Ausgangs-) Rohr mit Schnitt durch einen Teil eines querschnittveränderlichen Aufweitdorns in verengter Querschnittsstellung,
    Fig. 8 und 9
    Schnitt nach Linie VIII-VIII bzw. IX-IX in Fig. 7,
    Fig. 10
    Längsschnitt durch das Rohrelement und den Aufweitdorn gemäß Fig. 7 bei querschnittserweiteter Stellung des Aufweitdorns,
    Fig. 11 und 12
    Schnitt nach Linie XI-XI bzw. XII-XII in Fig. 10
    Fig. 13 bis 18
    Längsschnitte und Querschnitte durch einen zweiten Aufweitdorn in entsprechenden Ansichten zu den Figuren 7 bis 12,
    Fig. 19 bis 24
    Längsschnitte und Querschnitte durch einen dritten Aufweit- dorn in entsprechenden Ansichten zu den Fig. 7 bis 12 zum ersten Aufweitdorn bzw. 13 bis 18 zum zweiten Aufweitdorn.
  • Ein in Fig. 1 insgesamt mit 1 bezeichnetes Rohrelement weist zwei Wendelbereiche 3, 4 auf, die durch einen ungewendelten Zwischenbereich 5 getrennt und von beidseitigen Stirnenenden 6, 7 des Rohrelementes durch ungewendelte Endbereiche 8, 9 abgesetzt sind. Ein solches Rohrelement 1 mit zumindest einem gewendelten Längsbereich wird beispielsweise als Bohrstrangrohrelement für Tiefbohrungen vorgesehen, wozu es eine beträchtliche Länge von beispielsweise etwa zehn Metern erhält. Rohrwendeln in dem gegenüber sehr viel kleineren Abmessungen werden beispielsweise bei Exzenterschneckenpumpen also Rotoren und Statoren eingesetzt.
  • In diesem wie auch in sehr vielen anderen Verwendungsfällen ist für die Funktion des Rohres, etwa für einen gewünschten Vortrieb, eine geringere Reibungsanlage gegenüber dem Erdreich und für eventuelle Rückspülkanäle bei Tiefbohrungen eine Wendelung vorgesehen, während die Endbereiche keine derart komplexe Verformung erhalten sollen, um einfache Kupplungsverbindungen, Schweißlinien und dgl. zu erhalten.
  • Die bei herkömmlichen Herstellungstechniken oft bevorzugten Formgebungen der Rohrwendel durch Pressen, Schmieden, Walzen und dgl. oder auch durch eine ganzheitliche Verformung mit hydraulischem Druck oder in einem Explosionsverfahren setzten aufwendige und auch spezielle, kaum noch veränderbare Werkzeuge bzw. Formen voraus, was sich in weiten Bereichen als unvorteilhaft darstellt. Vergleichsweise einfach und kostengünstig erweist sich die Herstellung von Rohrwendeln mit Hilfe eines schraubenförmig gekrümmten Aufweitdorns, wie sie etwa in der EP 0 344 570 B1 eingehend dargestellt ist.
  • Diese Fertigung zielt allerdings auf durchgängige Rohrwendeln ohne ungewendelte End- oder Zwischenbereiche, die, wie in der Zeichnung dargestellt, zylindrisch oder auch in anderer Weise im Sinne einfacher Anschlüsse gestaltet sein können.
  • Während bei der erwähnten EP 0 344 570 B1 hauptsächlich eine eingängige Wendel betrachtet wurde, wie sie etwa für Rotoren von Exzenterschneckenpumpen in Betracht kommt, beziehen sich die dargestellten Ausführungsbeispiele hier auf mehrgängige Wendel. Schon der Stator einer Exzenterschneckenpumpe mit einem eingängigen Rotor ist in Form einer zweigängigen Wendel auszuführen und erhält damit einen Ovalquerschnitt. Die hier gezeigten Beispiele sind viergängig mit dem Querschnitt sich jeweils in Umfangsrichtung alle 90° wiederholenden Querschnittsformen. Diese Rohrwendel weisen auch, anders als die 1-gängige Rohrwendel, eine gerade durchgehende Symmetrieachse auf.
  • Um nun mit Hilfe eines schraubenförmig gekrümmten Aufweitdorns ein Rohrelement zu erhalten, das nicht nur Wendelbereiche, sondern auch beispielsweise zylindrische Bereiche wie das Rohr 1 in Fig. 1 und 2 aufweist, kann ein Rohr durchgängig als gewendeltes Rohr mit Hilfe eines schraubenförmiggekrümmten Aufweitdorns hergestellt und nachfolgend bereichsweise in ungewendelte Abschnitte verformt werden, etwa zylindrische End- oder Zwischenbereiche. Dies kann sogar in einem Zuge erfolgen, was bei der vorzugsweise anzuwendenden Wandverformung eines Rohres die Zwischenerwärmung erspart. Diese Formgebung, bei der ein zur Wendel umgeformtes Rohr genau oder näherungsweise in die zylindrische Urform bereichsweise zurückverformt wird, ist arbeits- und werkzeugtechnisch sehr viel einfacher einzurichten als eine Wendelformung mit Preß- oder Walzwerkzeugen. In den Fig. 3 bis 6 wird ein anfangs zylindrisches, hier noch mit einem Bereich 11 zu erkennendes (Ausgangs-) Rohr in Richtung eines Pfeils 12 über einen schraubenförmig gekrümmten Aufweitdorn 13 gedrückt, der das Rohr zu einer Wendelform aufweitet.
  • Der Aufweitdorn weist allerdings einen axialsymmetrischen zylindrischen Fortsatz 14 auf, dessen Kreisquerschnitt innerhalb einer sich ergebenden Wendelform 15 des Rohres liegt und der den Innendurchmesser eines zylindrisch vorgegebenen Abschnitts des Rohrelements definiert. Er wirkt als Gegenwerkzeug zu Preßbacken 16, 17, 18, 19 einer Presse, die auf die Rohrwendel 15 von außen einwirken und diese zu einem zylindrischen Abschnitt, hier zum Zwischenabschnitt 5 des Rohres 1 umformen bzw. rückformen. Die Preßbacken können dabei eine kleine oszillierende Bewegung ausführen, um die Reibung zu reduzieren. Der Zwischenabschnitt 5 kann in einem solchen Fall im Durchmesser und in der Wandstärke mit dem Ausgangsrohr 11 übereinstimmen. Bei einer durchlaufenden Formung des Rohres sind dann auch die Endbereiche 8 und 9 entsprechend rückzuformen, wenn diese bei der fortlaufenden Formgebung des Rohres den Fortsatz 14 und die Preßbacken 16 bis 19 passieren.
  • Ein anderer Weg zu abschnittsweise unterschiedlichen, teilweise als Rohrwendel ausgebildeten Rohrelementen ist anhand der Fig. 7 bis 24 dargestellt und zwar anhand einer Formgebung mit querschnittsveränderlichen Aufweitdornen, die sich einerseits im Querschnitt über den Innenquerschnitt des Ausgangsrohrs hinaus ausfahren lassen und die Wendelbereiche herzustellen erlauben, andererseits im Querschnitt reduzieren lassen, so daß sie das Ausgangsrohr unverändert belassen. Grundsätzlich denkbar sind auch querschnittsveränderbare Aufweitdorne, die gegenüber den Wendelbereichen vergrößerte Querschnitte in ungewendelter Form herzustellen erlauben.
  • In der Zeichnung sind querschnittsveränderliche Aufweitdorne in drei Varianten dargestellt, von denen eine erste in den Fig. 7 bis 12, eine zweite in den Fig. 13 bis 18 und eine dritte in den Fig. 19 bis 24 zu sehen ist.
  • Ein in Fig. 7 innerhalb eines zylindrischen (Ausgang-) Rohres 11 nur abschnittsweise dargestellter, insgesamt mit 20 bezeichneter Aufweitdorn weist einen Dornkern 21 auf, auf dem vier übereinstimmende und symmetrisch angeordnete Mantelelemente 23 gelagert sind. Die Mantelelemente sind auf der verjüngten Seite des Aufweitdorns 20 zugfest an eine nicht dargestellte Zieh- oder Drückbank angekoppelt, wenn das Rohr in Richtung eines Pfeils 22 bewegt wird. Der innenliegende Dornkern ist axial gegenüber den Mantelelementen zu verschieben, um diese auseinanderzuspreizen oder zusammenzuführen. Der Dornkern 21 könnte von der verjüngten Seite des Aufweitdorns 20 aus verstellt werden, wobei z.B. eine zentrale Stange durch ein mit den Mantelelementen 23 verbundenes Rohr zu führen wäre. Die Verstellung des Dornkerns 21 gegenüber den Mantelelementen 23 erhielte dann relativ kurze Abstützungen. Der Dornkern 21 kann allerdings auch gemäß der Darstellung in Fig. 10 von der anderen Seite aus über eine Stange verstellt werden, die zusätzlich als Endabstützung 33 für den Aufweitdorn 20 gegen Schwer- und Längskräfte dient.
  • Da die Mantelelemente in der in Fig. 7 gezeigten Stellung auf der verjüngten Seite des Dornkerns 21 sitzen, beanspruchen sie einen Querschnitt, der, wie Fig. 8 und Fig. 9 zeigen, innerhalb des Querschnitts des Ausgangsrohrs 11 liegt.
  • In Fig. 10 ist demgegenüber eine Spreizstellung des Aufweitdornes 20 zu sehen, bei der der Dornkern axial so positioniert ist, daß die Mantelelemente 23 an seinem dicken Ende zu liegen kommen und die Mantelelemente 23 somit einen Querschnitt einnehmen, der über den Innenquerschnitt des Ausgangsrohrs 11 hinausgeht. Dabei formen die Mantelelemente vor allem die Querschnittsextremitäten aus, also hier die "Ecken" des angenähert quadratischen Wendelquerschnitts, während die dazwischen liegenden Seiten oder Flanken teilweise hohl liegen (können), da die auseinandergespreizten Mantelelemente 23 Zwischenräume 24 aufweisen.
  • Die Verschiebbewegung des Dornkerns 21 gegenüber den Mantelelementen 23 ist für den Werkzeugbau mit geläufigen Mitteln einzurichten. Die Mantelelemente 23 sind, ohne daß dieses der Darstellung bedürfte, möglichst direkt über ein gemeinsames Zugelement in einer Zieh- oder Drückbank festgelegt.
  • In der Ausführungsform des Aufweitdorns 20 gemäß Fig. 7 bis 12 sind einfache Zwischenflächen zwischen dem Dornkern 21 und den Mantelelementen 23 vorgesehen im Sinne einer besonders robusten Auflagerung. Ein querschnittsveränderlicher Aufweitdorn 25 gemäß den Fig. 13 bis. 18 weist gleichfalls einen nach hinten sich konisch erweiternden Dornkern 26 mit quadratischen Querschnitten auf, bei dem Mantelelemente 27, wiederum zu viert gleichförmig am Umfang verteilt, nicht jeweils im Bereich der Seitenfläche des quadratischen Querschnitts, sondern über Eck aufliegen. Die Mantelelemente 27 umgreifen damit die Kanten des Dornkerns 26 und erhalten auf diesen eine verbesserte seitliche Führung, insbesondere dann, wenn zwischen den Mantelelementen 27 erhebliche Zwischenräume 28 in der gespreizten Stellung gemäß den Fig. 17 und 18 entstehen.
  • Wie eine weitere Variante eines querschnittsvariablen Dorn 30 mit einem Dornkern 31 und Mantelelementen 32 in den Figuren 19 bis 24 zeigt, kommt es nicht auf eine Axialsymmetrie zwischen dem Dornkern 31 und den Mantelelementen 32 an, vielmehr sind Winkelstellungen zwischen Dornkern und Mantelelementen vorgebbar, die als Zwischenformen zwischen den vorbetrachteten Aufweitdornen zu verstehen sind.
  • Zur leichten Formgebung und zur Minderung der Reibung kann der Dorn mit einer oszillierenden Bewegung ausgestattet werden. Diese kann als radiale Schwingung der Mantelelemente erfolgen, indem der Dornkern zu einer axialen Schwingung angetrieben wird, die sich dann über die konischen Zwischenflächen in oszillierende, reibungsmindernde und hämmernde Spreizbewegungen umsetzen.
  • In jedem Falle erlaubt ein solcher querschnittsveränderlicher Aufweitdorn, ein zylindrisches Ausgangsrohr in vorgegebenen Längsabschnitten mit einer Rohrwendelform zu versehen, in End- oder Zwischenbereichen dagegen unverformt zu lassen, so daß es, insbesondere für die Gestaltung von Kupplungen und Anschlüssen, eine geeignete Form oder Vorform erhält.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Fertigung eines Rohrelements (1) mit zumindest einem als Rohrwendel ausgebildeten Wendelbereich (3, 4) und zumindest einem ungewendelten Endbereich (8, 9), dadurch gekennzeichnet, daß der Wendelbereich (3, 4) aus einem zylindrischen Rohr (11) geformt wird, das in Richtung der Rohrachse über einen schraubenförmig gekrümmten Aufweitdorn (13, 20, 25, 30) bewegt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrelement (1) nur mit dem Wendelbereich (3, 4) über den Aufweitdorn (13) bewegt und danach zurückbewegt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrelement (1) und ein zweites in gleicher Weise hergestelltes Rohrelement (1) an den Enden der Wendelbereiche axial fluchtend auf Stoß verbunden werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrelement (1) durchgängig über einen schraubenförmig gekrümmten Aufweitdorn (13) als Rohrwendel geformt und zumindest an einem Ende zu einem ungewendelten Endbereich um - bzw. rückgeformt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrelement (1) über einen querschnittsveränderlichen, schraubenförmig gekrümmten Aufweitdorn (20, 25, 30) bereichsweise zu zumindest einem Wendelbereich geformt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wendelbereich im erwärmten Zustand geformt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrelement hinter dem Aufweitdorn durch eine Auflage von unten abgestützt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrelement hinter dem Aufweitdorn durch einen in das Rohrelement eingreifenden Stützstab geführt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrelement (1) bzw. das zylindrische Rohr (11) von umfangsseitig angreifenden, lösbaren sowie vor- und rückfahrbaren Klemmbacken über den Aufweitdorn bewegt wird.
  10. Aufweitdorn (20, 25, 30) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem innenliegenden, sich nach hinten erweiternden Dornkern (21, 26, 31) und mehreren auf dem Dornkern axial beweglich geführten Mantelelementen (23, 27, 32) besteht.
  11. Aufweitdorn nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufweitdorn zumindest bei der Ausformung der Rohrwendel eine radial oszillierende Bewegung ausführt.
  12. Aufweitdorn (20, 25, 30) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelelemente (23, 27, 32) in einer bezüglich des Dornkerns vorderen Lage einen Querschnitt einnehmen, der innerhalb des Querschnitts des zylindrischen (Ausgangs-) Rohrs (11) liegt.
  13. Aufweitdorn (20, 25, 30) nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Formung von Rohrwendeln mit mehreren Gängen mit einer Anzahl von Mantelelementen (23, 27, 32) ausgestattet ist, die der Zahl der Gänge entspricht.
EP05011296A 2004-06-23 2005-05-25 Verfahren und Aufweitdorn zur Fertigung eines Rohrelements Withdrawn EP1614485A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410030327 DE102004030327A1 (de) 2004-06-23 2004-06-23 Verfahren und Aufweitdorn zur Fertigung eines Rohrelements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1614485A1 true EP1614485A1 (de) 2006-01-11

Family

ID=35134789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP05011296A Withdrawn EP1614485A1 (de) 2004-06-23 2005-05-25 Verfahren und Aufweitdorn zur Fertigung eines Rohrelements

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1614485A1 (de)
DE (1) DE102004030327A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE894860C (de) * 1944-12-20 1953-10-29 Aeg Verfahren zur Herstellung von biegsamen Hohlrohrleitungen, insbesondere fuer Hochfrequenzkabel
US3503246A (en) * 1967-12-28 1970-03-31 Hiroyasu Shiokawa Method of manufacturing a spiral metal tube
EP0344570A2 (de) * 1988-05-30 1989-12-06 SIEKMANN FITTINGS GMBH & CO. KG Verfahren zur Herstellung einer Rohrwendel sowie Vorrichtung hierzu
DE19602137A1 (de) * 1995-01-23 1996-08-08 Andrej Nikolaevic Frolov Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Rohren mit profilierter Wand (gaufrierten Rohren)
WO2002031312A2 (en) * 2000-10-11 2002-04-18 R&B Downhole Technology Gmbh Drill string member

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3180127A (en) * 1962-08-27 1965-04-27 J H Rice Apparatus for force rounding and threading water well casing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE894860C (de) * 1944-12-20 1953-10-29 Aeg Verfahren zur Herstellung von biegsamen Hohlrohrleitungen, insbesondere fuer Hochfrequenzkabel
US3503246A (en) * 1967-12-28 1970-03-31 Hiroyasu Shiokawa Method of manufacturing a spiral metal tube
EP0344570A2 (de) * 1988-05-30 1989-12-06 SIEKMANN FITTINGS GMBH & CO. KG Verfahren zur Herstellung einer Rohrwendel sowie Vorrichtung hierzu
DE19602137A1 (de) * 1995-01-23 1996-08-08 Andrej Nikolaevic Frolov Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Rohren mit profilierter Wand (gaufrierten Rohren)
WO2002031312A2 (en) * 2000-10-11 2002-04-18 R&B Downhole Technology Gmbh Drill string member

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004030327A1 (de) 2006-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102004056147B3 (de) Reduzieren von Rohren über einem abgesetzten Dorn zur Herstellung von Hohlwellen mit Hinterschnitt in einer Operation
EP3206811B1 (de) Verfahren zum herstellen einer profilierten hohlwelle für eine teleskopierbare lenkwelle eines kraftfahrzeugs
EP1702695B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Übergangs an einem Hohlformteil
EP1989011B1 (de) Verfahren zur herstellung eines lenkspindelteils und lenkspindel mit einem solchen lenkspindelteil
EP2687392A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Rohrstabilisators für ein Kraftfahrzeug
EP3491261A1 (de) Verfahren zur herstellung eines lenkspindelteils und lenkspindel für ein kraftfahrzeug
WO2011047921A1 (de) Verfahren zur herstellung einer spindel für einen spindeltrieb, wälzgewindetrieb mit einer solchen spindel und verwendung des wälzgewindetriebs
EP1252946A2 (de) Verfahren zum Herstellen von rotationssymmetrischen Bauteilen
DE102019106209A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Hohlventils für Verbrennungsmotoren
EP3924114B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum axialen umformen eines rohres
EP0344570B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Rohrwendel sowie Vorrichtung hierzu
DE10297106B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Zahnstange für ein Zahnstangenlenksystem, sowie danach hergestellte Zahnstange
DE102011000845B4 (de) Verfahren zum Biegen und axialen Stauchen eines Rohres und Vorrichtung hierzu
EP3013493A1 (de) Werkzeug zum vorformen eines rohrs für ein anschliessendes innenhochdruckumformen, sowie verfahren zur herstellung eines solchen werkzeugs und zur herstellung eines bauteils durch innenhochdruckumformen
EP1614485A1 (de) Verfahren und Aufweitdorn zur Fertigung eines Rohrelements
DE102021103689B3 (de) Verfahren zum Herstellen einer stufenförmigen Querschnittsverjüngung an einem einteiligen, rohrförmigen Werkstück aus Metall, damit hergestelltes einteiliges, rohrförmiges Werkstück und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102006012625C5 (de) Verfahren zur Herstellung von Profilen
DE10119569B4 (de) Vorrichtung zur spanlosen Umformung
DE102006031503B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Biegen von Hohlprofilen mit minimalem Biegeradius
DE102022113309B3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Schraubfundamentes
EP4190461A1 (de) Verfahren zur herstellung eines kraftfahrzeugstrukturbauteils aus einem stranggepressten mehrkammerhohlprofil
DE102021201652A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Zahnstange für ein Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeugs, Zahnstange für ein Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeugs und Lenkgetriebe für ein Kraftfahrzeug
AT284598B (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Felge für Fahrzeugreifen
DE1752592A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Rohren mit gewellten Wandungen
EP2780126A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von profilen mit lageveränderlicher, längsorientierter ausformung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA HR LV MK YU

17P Request for examination filed

Effective date: 20060327

AKX Designation fees paid

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20070321

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20070721