DE2740470A1

DE2740470A1 - Roll assembly, for rolling tubes into tube-plates - where rolls are forced radially outwards by conical mandrel in roll housing

Info

Publication number: DE2740470A1
Application number: DE19772740470
Authority: DE
Inventors: Volker Meissner
Original assignee: KOTTHAUS AND BUSCH
Current assignee: KOTTHAUS AND BUSCH
Priority date: 1977-09-08
Filing date: 1977-09-08
Publication date: 1979-03-22

Abstract

The assembly consists of a roll body with longitudinal slots contg. three or more rolls, which can be driven radially outwards, against the bore of the tube being anchored in the tube plate, by the conical outer dia. of a mandrel moved axially inside the body. On the end of the conical mandrel is a cylindrical shank fitted with a centering bush which is free to rotate but is in contact with the bore of the tubular body without play. The centering- or guide- tolerance is max. 75% of the difference between the bore dia. of the tube and the outer dia. of the body. Bush pref. of polytebrafluorocarbon, is located between a shoulder on the mandrel and a threaded nut, possibly using a spring washer. Abrasion of the roll assembly is avoided.

Description

Rohrwalze mit Walzkörperführung Tube roller with roller body guide

Die Erfindung betrifft eine Rohrwalze mit Walzkörperführung zum Einwalzen von Rohren in einen Rohrboden, bei der in einem Walzenkörper drei oder mehr Walzrollen radial beweglich gelagert sind, welche beim Einwalzen von einem leicht konisch geformten Walzdorn gespreizt und gegen die Rohrinnenwand gedrückt werden und dabei das Rohr unter Aufweitung dicht an die Wand der Bohrung im Rohrboden anpressen.The invention relates to a tubular roller with a roller body guide for rolling in of tubes in a tube sheet, with three or more rollers in one roller body are mounted radially movable, which when rolling from a slightly conically shaped Rolling mandrel are spread and pressed against the inner wall of the pipe and thereby the pipe Press it tightly against the wall of the hole in the tube sheet while expanding.

Schon immer entstand in den meisten Fällen beim Einwalzen eines Rohres an der Walzstelle sogenannter ferritischer Abrieb, welcher nach dem Walzen entfernt wurde, indem man die Rohre mit einem wässrigen oder organischen Lösungsmittel durchspülte. Meist konnte dieser Abrieb sogar vernachlässigt werden. Mit der zunehmend höheren Beanspruchung der Wärmetauscher, insbesondere auch bei den in Kernkraftwerken eingesetzten Röhrenwärmeaustauschern, konnte Jedoch der Abrieb nicht mehr hingenommen werden, weil dieser den Anlass für Korrosion bildete, die unter allen Umständen verhindert werden musste, um nicht durch eine vorzeitige Zerstörung der Rohre eine Gefahr heraufzubeschwören.In most cases it has always been the result of rolling in a pipe so-called ferritic abrasion at the rolling point, which is removed after rolling by flushing the tubes with an aqueous or organic solvent. In most cases, this abrasion could even be neglected. With the increasingly higher Stress on the heat exchangers, especially those used in nuclear power plants Tubular heat exchangers, but the abrasion could no longer be accepted, because this formed the cause for corrosion, which prevented under all circumstances had to be in order not to conjure up a danger by a premature destruction of the pipes.

Es wurden dann in der Praxis auf das vordere Ende des Walzenkörpers Kunststoffbuchsen aufgezogen, die dafür sorgen sollten, dass der Walzenkörper ninht zu nahe und insbesondere nicht in Berührung mit der Rohrinnenwand kommen sollte, wodurch der ferritische Abrieb verhindert werden sollte. Allerdings liess sich nicht verhindern, dass nunmehr Abrieb des Kunststoffs im Rohr liegen blieb, der zwar unangeRehm aber nicht unbedingt schädlich war. Allerdings bildete der Kunststoffstaub gegebenenfalls zusammen mit dem Schmieröl der Walzen einen Belag auf der Rohrlsnenwand, welcher mit dem in den Rohren fliessenden Medium, z.B. flüssiges Natrium, reagieren konnte, was auch wieder gefährlich war.It was then put into practice on the front end of the roller body Plastic bushings pulled up, which should ensure that the roller body sews should come too close and in particular not come into contact with the inner wall of the pipe, whereby the ferritic abrasion should be prevented. However, it was not possible prevent that now abrasion of the plastic remained in the pipe, which is uncomfortable but was not necessarily harmful. However, the plastic dust formed if necessary together with the lubricating oil of the rollers, a coating on the pipe inner wall, which could react with the medium flowing in the pipes, e.g. liquid sodium, which was dangerous again.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einerseits eine gute Führung des Walzenkörpers zu schaffen, um dessen metallischen Abrieb zu verhindern und andererseits sollten die Führungsmittel selbst nicht wieder einen Abrieb erzeugen, welcher ebenfalls unerwünscht ist.The present invention is therefore based on the object on the one hand to create good guidance of the roller body in order to reduce its metallic wear prevent and on the other hand should the guide means themselves do not generate abrasion again, which is also undesirable.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass auf einem am vorderen Ende des Walzdorns angeordneten zylindrischen Teil eine Führungsbuchse drehbar gelagert ist, die am inneren Durchmesser des Walzenkörpers ohne Spiel anliegt und dass die Pührungstoleranz nicht grösser als ca. 75S der Differenz zwischen Rohrinnendurchmesser und Walzenkörper-Aussendurchmesser ist.The solution to the problem is that on one at the front end of the roller mandrel arranged cylindrical part a guide bush rotatably mounted is, which rests on the inner diameter of the roller body without play and that the Guiding tolerance not greater than approx. 75S of the difference between the inner pipe diameter and the outer diameter of the roller body.

Vorteilhaft ist die Führungsbuchse zwischen einem Bund am Walzdorn und einer Mutter, gegebenenfalls mit Unterlegscheibe, einem Sprengring, Seegerring o.ä. in der Längsachse der Rohrwalze unverschieblich aber drehbar festgelegt.The guide bush between a collar on the rolling mandrel is advantageous and a nut, possibly with a washer, a snap ring, circlip or the like fixed immovably but rotatably in the longitudinal axis of the pipe roller.

Zweckmässig besteht die Führungsbuchse aus einem Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten, wie Bronze, Messing, Edelstahl, Kunststoff, Polytetrafluorkohlenstoff etc.The guide bushing expediently consists of a material with a low coefficient of friction, such as bronze, brass, stainless steel, plastic, polytetrafluorocarbon Etc.

Der Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung der Führungsbuchse liegt vor allem darin, dass damit eine sehr genaue Führung des Walzenkörpers ermöglicht wird.Dies kommt daher, dass im allgemeinen eine ungerade Anzahl von Walzrollen im Walzenkörper angeordnet sind, die spätestens im Zeitpunkt der Berührung mit der Rohrinnenwand den Walzdorn sehr genau in Bezug auf das Rohr zentrieren, weil die Walzrollen genau geschliffen sind. Es hängt nun nur noch von der Toleranz der Lagerung der Führungsbuchse auf dem zylindrischen Teil des Walzdorns und der Toleranz zwischen Führungsbuchse und Innenwand des Walzenkörpers ab, wie genau die Aussenwand des Walzenkörpers in Bezug auf die Rohrinnenwand im Abstand von dieser gehalten wird, oder anders ausgedrückt, wie klein die Führungstoleranz gehalten werden kann. Dies ist aber dann Sache des Fachmanns, ohne dass zusätzliche Erfindungen notwendig sind.The advantage of the inventive arrangement of the guide bush is above all in the fact that it enables the roller body to be guided very precisely This is because, in general, there is an odd number of rolling rollers in the Roller bodies are arranged at the latest at the time of contact with the Center the roller mandrel very precisely in relation to the pipe inside wall, because the Rollers are precisely ground. It now only depends on the tolerance of the storage the guide bush on the cylindrical part of the rolling mandrel and the tolerance between Guide bushing and inner wall of the roller body from how exactly the outer wall of the The roller body is held at a distance from the inner wall of the pipe, or, in other words, how small the guidance tolerance can be kept. this but is then a matter for the person skilled in the art, without the need for additional inventions.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und zwar zeigt Figur 1 einen Längsschnitt durch eine im Rohrboden arbeitende Rohrwalze, Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Figur 1 und Figur 3 einen Schnitt durch eine Rohrwalze mit anderer Führung.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings namely shows Figure 1 is a longitudinal section through one in the tube sheet working pipe roll, Figure 2 shows a section along the line II-II of Figure 1 and FIG. 3 shows a section through a pipe roller with a different guide.

Nach den Figuren 1 und 2 ist ein Rohr 11 in die Bohrung eines Rohrbodens 12 eingesteckt und soll eingewalzt werden. In das Rohr 11 ist eine Rohrwalze bis zur Anschlagkappe 13 hineingesteckt worden. Die Rohrwalze besteht aus einem in der Anschlagkappe 13 geführten Walzenkörper 14, in dem die Walzrollen 15 in einem Schlitz schräg zur Längsachse der Rohrwalze gelagert sind. Dabei sind drei Rollen 15 nach Figur 2 im Abstand von etwa 120° im Walzenkörper 14 angeordnet. Im Innern der Rohrwalze ist ein Walzdorn 16 vorgesehen, welcher mit einem Bund 17 im Walzenkörper 14 drehbar und längsverschieblich gelagert ist. Der Walzdorn 16 besitzt einen schwach geneigten Kegel 18 und amvorderen Ende dieses Kegels 18 einen Bund 19 und anschliessend einen zylindrische Teil 20. Auf diesem Teil 20 ist eine Führungsbuchse 21 drehbar gelagert, welche ohne Spiel, aber längsverschieblich an der Innenwand 22 des Walzenkörpers 14 anliegt. Nach vorn ist der Zylinderteil 29 mit einer Mutter 23 unter Zwischenschaltung einer Unterlegscheibe abgeschlossen, wobei mit dem Verdrehen der Mutter 23 auf~ihrex Gewinde deren Abstand von der Führun-gsbuchse 21 eingestellt werden kann. Die Pührungsbuchse 21 wird nämlich zwischen dem Bund 19 und der Mutter 23 in Längsrichtung der Walze gehalten, kann sich aber auf dem Zylinderteil 20 drehen.According to Figures 1 and 2, a tube 11 is in the bore of a tube sheet 12 is inserted and should be rolled in. In the tube 11 is a tube roller up been inserted into the stop cap 13. The pipe roller consists of one in the Stop cap 13 guided roller body 14 in which the rolling rollers 15 in a slot are mounted obliquely to the longitudinal axis of the pipe roller. There are three roles 15 after FIG. 2 arranged in the roller body 14 at a distance of approximately 120 °. Inside the tube roller A roller mandrel 16 is provided, which can be rotated with a collar 17 in the roller body 14 and is mounted so as to be longitudinally displaceable. The rolling mandrel 16 has a slightly inclined one Cone 18 and at the front end of this cone 18 a collar 19 and then one cylindrical part 20. A guide bush 21 is rotatably mounted on this part 20, which without play, but longitudinally displaceable on the inner wall 22 of the roller body 14 is present. To the front, the cylinder part 29 is interposed with a nut 23 a washer completed, with the turning of the nut 23 on ~ yourx Thread whose distance from the guide bush 21 can be adjusted. The guide bush 21 is namely between the collar 19 and the nut 23 in the longitudinal direction of the roller held, but can rotate on the cylinder part 20.

Bei der Benutzung dieser Walze wird diese zuerst mit zurückgezogenem Dorn 16 in das Rohr 11 bis zum Anlegen der Anschlagkappe 13 am Rohrboden 12 hineingeschoben. Dann wird der Dorn 16 soweit in die Walze hineingedrückt, dass durch den Kegel 18 die Walzrollen 15 gegen die Innenwand 24 des Rohres 11 gedrückt werden.When using this roller, this is first withdrawn The mandrel 16 is pushed into the tube 11 until the stop cap 13 rests on the tube sheet 12. Then the mandrel 16 is pressed into the roller so far that the cone 18 the rolling rollers 15 are pressed against the inner wall 24 of the tube 11.

Wie aus Figur 2 leicht ersichtlich, ist Jetzt der Dorn 16 genau im Rohr 11 zentriert, weil die drei Walzrollen 15 an der Innenwand 24 des Rohrs 11 anliegen. Durch diese Zentrierung des Dorns 16 ist aber auch der Walzenkörper 14 in Bezug auf die Innenwand 24 des Rohrs 11 genau zentriert, weidie Führungsbuchse 21 und der zylindrische Teil 17 den Walzenkörper 14 auf dem Dorn 16 genau zentrisch hält. Die Aussenwand 25 des Walzenkörpers 14 hat nun einen Abstand von etwa o,2 - o,3 mm von der Rohrinnenwand 24 und behält diesen Abstand auch während des gesamten Walzvorganges bei, wenngleich sich dabei der Walzdorn 16 im Verhältnis zu den Walzrollen 15 bzw. zu dem Walzenkörper 14 verschiebt. Bei dieser Verschiebung verschiebt sich auch die Führungsbuchse 21 auf der Innenwand 22 des Walzenkörpers. Die Toleranzen zwischen dem Zylinderteil 20, der Führungsbuchse 21 und der Innenwand 22 des Walzenkörpers 14 müssen dabei so gewählt werden, dass deren als FUhrungstoleranz bezeichnete Summe nicht grösser als ca. 75% der Differenz des Rohrinnendurchmessers und des Walzenkörper-Aussendurchmessers beträgt. Nur so kann gewährleistet werden, dass die Aussenwand 25 des Walzenkörpers 14 nicht mit der Rohrinnenwand 24 in Berührung kommt, was zu der Berührung und somit dem unerwünschten Abrieb oder gar der Beschädigung des Rohres führt. Im übrigen ist der Walzenkörper 14 auch in der Anschlagkappe 13 so gut geführt, dass auch an dieser Seite der Walze keine Berührung zwischen Rohrinnenwand und Walzenkörperaussenwand vorkommen kann.As can be easily seen from Figure 2, the mandrel 16 is now exactly in Tube 11 centered because the three rolling rollers 15 on the inner wall 24 of the tube 11 issue. However, as a result of this centering of the mandrel 16, the roller body 14 is also exactly centered with respect to the inner wall 24 of the tube 11 because the guide bushing 21 and the cylindrical part 17 the roller body 14 on the mandrel 16 holds exactly centric. The outer wall 25 of the roller body 14 is now at a distance of about 0.2-0.3 mm from the inner pipe wall 24 and maintains this distance during of the entire rolling process, although the rolling mandrel 16 is in the ratio to the rolling rollers 15 or to the roller body 14 shifts. With this shift The guide bushing 21 also moves on the inner wall 22 of the roller body. The tolerances between the cylinder part 20, the guide bush 21 and the inner wall 22 of the roller body 14 must be selected in such a way that their guidance tolerance specified sum not greater than approx. 75% of the difference in the inner pipe diameter and the outer diameter of the roller body. This is the only way to guarantee that the outer wall 25 of the roller body 14 is not in contact with the inner pipe wall 24 comes, which leads to the contact and thus the undesired abrasion or even the damage of the pipe. In addition, the roller body 14 is also in the stop cap 13 guided so well that there is no contact between the inner wall of the pipe on this side of the roller either and roller body outer wall can occur.

Da die Führungsbuchse 21 an der Berührungsfläche mit dem Zylinderteil 20 nur geringe Relativgeschwindigkeit besitzt, ist dort der Abrieb minimal und der geringe eventuell entstehende Abrieb bleibt im Innern des Walzenkörpers liegen und kommt damit nicht in das eingewalzte Rohr, wo er unerwünscht ist.Since the guide bush 21 at the contact surface with the cylinder part 20 has only a low relative speed, there the abrasion is minimal and the any small abrasion that may occur remains in the interior of the roller body and so does not get into the rolled-in pipe, where it is undesirable.

In Figur 3 ist eine andere Ausführung dargestellt, wobei gleiche Teile wie in Figur 1 auch gleiche Bezugszeichen besitzen. Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass der Walzdorn 26 im Anschluss an den Kegel 27 und den Bund 28 einen längeren Zylinderteil 29 ohne vorderen Abschluss besitzt. Die Führungsbuchse 30 ist in den Walzenkörper 14 eingepresst und bildet daher mit diesem eine Einheit. Andererseits liegt die Führungsbuchse 30 mit geringstem spiel auf dem Zylinderteil 29 des Walzdorns 26, sodass sich die Buchse 30 auf diesem Teil 29 drehen und verschieben lässt. Der Zylinderteil 29 hat eine der Verschiebungsmöglichkeit des Dorns entsprechende Länge. Bei der Benutzung dieser Vorrichtung wird nach dem Einstecken der Walze in flas Rohr 11 bis zurAnschlagkappe 13 der Walzdorn ebene falls hineingedrückt bis die Walzrollen an der Rohrinnenwand anliegen, wonach der Walzdorn 26 zentriert ist, welcher dann über den Zylinderteil 29 und die Buchse 30 auch den Walzenkötper 14 im Verhältnis zur Rohrinnen wand zentriert. Wird nun der Walzdorn 26 gedreht, wird er duch die Schräglage der Walzrollen zwischen diese gezogen, spreizt die Rollen 15 und weitet dabei das Rohr soweit auf, dass es gegen die Wand der Bohrung im Rohrboden 12 dicht angepresst wird. Während dieser Längsbewegung des Dorns 26 gleitet das Zylinderteil 29 in der Führungsbuchse 30 und hält somit den Walzenkörper immer im richtigen Abstand zu der Rohrinnenwand 24, unabhängig davon, wie weit die Rollen 15 gespreizt werden. Dabei muss die Pührungstoleranz so gewählt werden, dass sie höchstens 50S der Differenz zwischen Rohrinnendurchmesser und Walzenkörper-Aussendurchmesser beträgt. So ist gewährleistet, dass auch nach einem gewissen Verschleiss der aufeinander gleitenden Flächen von Zylinderteil 29 und Führungsbuchse 3o eine Berührung von Walzenkörper 14 und Rohr 11 sicher vermieden wird.In Figure 3, another embodiment is shown, with the same parts as in FIG. 1, they also have the same reference numerals. The main difference lies in the fact that the rolling mandrel 26 has a connection to the cone 27 and the collar 28 has longer cylinder part 29 without a front end. The guide bush 30 is pressed into the roller body 14 and therefore forms a unit with it. On the other hand, the guide bush 30 lies with the least amount of play on the cylinder part 29 of the rolling mandrel 26, so that the bushing 30 rotate and move on this part 29 leaves. The cylinder part 29 has a displacement possibility of the mandrel corresponding Length. When using this device, after inserting the roller in flas tube 11 up to the stop cap 13 of the rolling mandrel if pushed in until the rolling rollers rest on the inner wall of the pipe, after which the rolling mandrel 26 is centered, which then also the roller body 14 via the cylinder part 29 and the bushing 30 Centered in relation to the inner wall of the pipe. If the rolling mandrel 26 is now rotated, he pulled between them by the inclined position of the rollers, spreading the rollers 15 and expands the tube so far that it is against the wall of the hole in the tube sheet 12 is pressed tightly. During this longitudinal movement of the mandrel 26, the slides Cylinder part 29 in the guide bush 30 and thus always keeps the roller body in correct distance to the inner pipe wall 24, regardless of how far the rollers 15 are spread. In doing so, the guiding tolerance must be chosen so that it at most 50S of the difference between the inside diameter of the pipe and the outside diameter of the roller body amounts to. This ensures that, even after a certain amount of wear and tear, the one on the other sliding surfaces of the cylinder part 29 and guide bush 3o a contact of Roller body 14 and tube 11 is safely avoided.

Selbstverständlich sind noch eine ganze Reihe Veränderungen möglich, ohne dass der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung verlassen wird. So kann z.B. die Führungsbuchse mittels eines Kugellagers auf dem Zyllndertell des Walzdorns gelagert sein.Of course, a number of changes are still possible, without departing from the scope of protection of the present invention. E.g. the guide bush by means of a ball bearing on the cylinder head of the rolling mandrel be stored.

Die Führungsbuchse kann aus den verschiednesten Materialien hergestellt werden. Sie kann aus Bronze, Messing, Edelstahl, Kunststoff oder einem speziell dafür geeigneten Polytetrafluorkohlenstoff bestehen, welche Materialien alle einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten besitzen.The guide bushing can be made from a wide variety of materials will. They can be made of bronze, brass, stainless steel, plastic or a special one suitable polytetrafluorocarbon consist, which materials all one have a very low coefficient of friction.

Die Führungsbuchse kann auch -insbesondere bei grösseren Abmessungen- selbst in Form eines Wälzlagers ausgebildet sein, was eine verringerte Reibung und ebenso verringerten Abrieb ergibt.The guide bushing can also - especially with larger dimensions - even be designed in the form of a roller bearing, resulting in reduced friction and also results in reduced abrasion.

Die Erfindung ist sinngemäss anwendbar bei Rohrwalzen für das retraktive Einwalzen, wie auch bei Rohrwalzen mit mehr als drei Rollen.The invention can be applied analogously to tube rolling for the retractive Rolling in, as is the case with tube rollers with more than three rollers.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims e Pipe roller with roller body guide for rolling in pipes in a tube sheet in which three or more rolling rollers are radial in a roller body are movably mounted, which when rolling in from a slightly conical shape Rolling mandrel are spread and pressed against the inner wall of the pipe and thereby the pipe press tightly against the wall of the bore in the tube sheet while widening, characterized in that that on a at the front end of the rolling mandrel (16,26) arranged cylindrical Part (20,29) a guide bushing (21,3o) is rotatably mounted on the inner diameter of the roller body (iii) rests without play and that the guide tolerance is not greater is about 75% of the difference between the inner pipe diameter (24) and the outer diameter of the roller body (25).

2.) Pipe roll according to claim 1, characterized in that the guide bushing (21) between a collar (19) on the rolling mandrel (16) and a nut (23) if necessary with washer, or a snap ring, Seeger ring, etc. in the longitudinal axis of the Tube roller is fixed immovable but rotatable.

3.) pipe roller according to claim 1, characterized in that the guide bushing (3o) is firmly connected to the roller body (14) or with this consists of one piece and the cylindrical part (29) of the rolling mandrel (26) one of the Longitudinal displacement of the rolling mandrel (26) has a corresponding length.

4.) Pipe roll according to one of claims 1 or 2, characterized in that that the guide bushing (21,30) is made of a material with a low coefficient of friction, such as bronze, brass, stainless steel, plastic, polytetrafluorocarbon or similar.

5.) Pipe roll according to one of claims 1 to 4, characterized net that the roller body (14) is also guided in the stop cap (13).