DE2759104C2

DE2759104C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verformen zu einer Rohrwendel

Info

Publication number: DE2759104C2
Application number: DE2759104A
Authority: DE
Inventors: Arno Seuzach Frei
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1977-12-21
Filing date: 1977-12-30
Publication date: 1982-09-23
Also published as: DE2759104A1; JPS5489965A; GB2010710B; FR2412363B1; FR2412363A1; CH624319A5; US4262515A; GB2010710A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verformen mindestens des Abschnitts eines Rohres zu einer nach einer steilen Schraubenlinie verlaufenden Rohrwendel.

Während das Herstellen von nach einer flachen Schraubenlinie gewundenen Rohren durch Biegen mittels eines Systems von Rollen z. B. aus der US-PS 02 537 bekannt sowie gang und gäbe ist, bereitet das Verformen von Rohren, die einer steilen Schraubenlinie folgen sollen, mit Hilfe von Rollen erhebliche Schwierigkeiten, weil das in diese Form zu bringende Rohr die Tendenz hat, sich im System der Rollen sporadisch um sich selbst zu drehen. Man hat deshalb bisher beim Herstellen von Rohrwendeln mit steiler Steigung versucht, durch räumliches polygonales Biegen der Rohre sich dieser Wendelform anzunähern. Solche polygonalen Rohrwendeln haben, wenn sie zu einem Bündel zusammengestellt sind, den Nachteil, daß die radialen Abstände von der Wendelachse variieren. Daraus ergeben sich verschiedene, konstruktive Probleme, die zu komplizierten und teuren Lösungen führen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung anzugeben, das ein geometrisch genaueres Einhalten der Form der Wendel gestaltet.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt in einem ersten Arbeitsgang im Kreis oder mit nur geringer Steigung gewunden wird und daß in einem zweiten Arbeitsgang der so gewundene Rohrabschnitt an seinen beiden Enden drehfest bezüglich der Rohrachse eingespannt wird und dann durch in Richtung der Wendelachse wirkende Kräfte — unter Zulassung von Kippbewegungen der Enden mindestens in der jeweiligen Tangentialebene der Wendel — auseinander gezogen wird.

Bei diesem Verfahren erfolgt das Verformen des Rohrabschnitts in die steile Schraubenlinienform durch

^!5 Tordieren zwischen den beiden Einspannstellen, was zum Einhalten der geometrischen Genauigkeit führt. Diese Art der Verformung steht im Gegensatz zur Herstellung von Schraubenfedern mit steiler Steigung, bei der beim Auseinanderziehen des eng gewickelten Federdrahtes ein Biegen stattfindet.

Durch das neue Verfahren werden also auf einfache und kostensparende Weise nach steilen Schraubenlinien verlaufende Rohre erhalten, die eine geometrisch sehr genaue Form haben. Beim Anwenden dieses Verfahrens

ergibt sich praktisch kein Ausschuß, und außerdem wird der Rohrwerkstoff nur geringfügig beansprucht. Das bevorzugte Anwendungsgebiet der nach dem Verfahren hergestellten Rohre sind die Verbindungsrohre zwischen zwei Wärmeübertragern, deren Rohre selbst als Wendeln mit schwacher Steigung ausgebildet sind.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, wobei der erste Arbeitsgang bereits abgeschlossen ist; sie ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Längsführung mit zwei

radialen Armen aufweist, von denen mindestens der eine Arm auf der Längsführung um deren Achse drehbar und in Richtung dieser Achse verschiebbar ist, daß auf den beiden Armen je ein Spannblock für die Enden des auseinanderzuziehenden Rohrabschnittes in der jeweiligen Tangentialebene der Rohrwendel kippbar angebracht ist, wobei der Abstand der Achse der eingespannten Enden des Rohrabschnittes von der Achse der Längsführung etwa dem Radius der Wendel entspricht, und daß mindestens einer der beiden Arme

mit einer in Richtung der Wendelachse wirkenden Zugeinrichtung verbunden ist.

Die Erfindung wird im folgenden Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht

eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer solchen Vorrichtung im Betrieb und

F i g. 3 einen Teil einer dritten \usführungsform.

Gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung eine Längsführung in Form eines zylindrischen vertikalen Rohres 1 auf, an dessen unterem Ende ein hohler Arm 2 rechtwinklig zur Achse des Rohres 1 angeschv/cißt ist. Das Rohr 1 und der Arm 2 sind überdies mit einer Bodenplatte 3 verschweißt, die rechtwinklig zur Achse des Rohres 1 angeordnet ist. Die Bodenplatte 3 ist in nicht gezeichneter Weise beiderseits des Arms 2 mittels Schrauben auf einem Fundament 4 befestigt.

Der Arm 2 ist zylindrisch ausgedreht und enthält eine Hülse 5 mit Zirkularnut 6, in die ein Zapfen 8 einer Wurmschraube 9 eingreift. Die Hülse 5 ist also in Axialrichtung des Arms 2 in diesem arretiert. An beiden Enden der Hülse 5 ist im Arm 2 je ein Außenring eines

Kugellagers 10 und It angeordnet. Die zugehörigen Innenringe sitzen, durch eine Büchse 15 axial distanziert, auf einem in den Arm ragenden Zapfen 16. Sie sind dort zwischen einem Bund 17 des Zapfens 16 und einer Unterlagscheibe 18 mittels einer Schraube 19 festgeklemmt.

Der Zapfen 16 weist einen Sattel 20 eines Spannblockes 21 auf. Der zugehörige Deckel 22 des Spannblockes kann durch zwei im Sattel 20 sitzende, den Deckel durchsetzende Schrauben 23 und 24 angezogen werden. Im Bereich der Trennlinie zwischen dem Sattel 20 und dem Deckel 22 ist eine Bohrung 25 für das einzuspannende Rohr vorgesehen. Der Spannblock 21 ist also um die Achse des hohlen Arms 2 schwenkbar, jedoch gegen ein Verschieben in Richtung dieser Achse gesichert

Auf der Längsführung bzw. dem Rohr 1 ist ein Schieberohr 30 angeordnet, an dem rechtwinklig zur Achse des Schieberohres 30 ein hohler Arm 31 angeschweißt ist. Dieser Arm 31 ist in gleicher Weise wie der Arm 2 mit einem schwenkbaren Spannblock 21' ausgerüstet, der ebenfalls durch eine Schraube 9' im Arm 31 gegen Verschieben in Richtung der Achre dieses Arms gesichert ist Auf dem Scheitel des Arms 31 ist ein Zugbügel 35 angeschweißt, an dem eine Zugeinrichtung 81 eingehängt werden kann. Es ist auch möglich, die beschriebene Vorrichtung so anzuordnen, daß die Achse des Längsführungsrohres bzw. Rohrs 1 horizontal ist.

Die Vorrichtung gemäß Fig.! wird vorzugsweise zum Strecken von Rohrwendeln aus einem Material mit verhältnismäßig kleinem Gleitmodul, z. B. aus austenitischem Material verwendet Das Rohr wird in einem ersten Arbeitsgang mit geringer Steigung in einem Rollensystem auf den gewünschten Durchmesser gewunden. Zur Durchführung des zweiten Arbeitsganges werden zunächst die Enden des zu streckenden Abschnitts des gewundenen Rohres derart in den Spannblöcken 21 und 2Γ eingespannt, daß die Achse der bestehenden Rohrwindung bzw. -wendel mit der Achse des Längsführungsrohres 1 zusammenfällt. Dann wird am Zugbügel 35 parallel zur Achse des Längsführungsrohres 1 eine Zugkraft angesetzt, wobei man dem Schieberohr 30 erlaubt, sich um das Längsführungsrohr 1 zu drehsn. Bei diesem Arbeitsgang wird die Rohrwendel mit ursprünglich kleiner Steigung — unter Verkleinerung des Umschlingungswinkels — gleichmäßig auf große Steigung ausgezogen, ohne daß sich der Durchmesser des Rohrzylinders erheblich ändert. Bei der Ausziehbewegung verschwenken sich die Spannblöcke 21 und 21' um die zugehörige Achse des Arms 2 bzw. 31.

Es hat sich gezeigt, daß ferritisches Material, das einen höheren Gleitmodul ,aufweist als austenitisches Material, sich in der Vorrichtung nach Fig. 1 nicht gleichmäßig strecken läßt, weil Rohrwendeln aus ferritischem Materia» bei der Streckung die Tendenz haben, sich auf einen kleineren Windungsdurchmesser zusammenzuziehen.

Die Vorrichtung nach Fig.2 ist geeignet, auch Rohrwindungen aus Material mit höherem Gleitmodul zu strecken. Sie weist eine zentrale Längsführung 50 auf, die an ihrem unteren Ende mit einem rechtwinklig angeordneten Arm 51 von /-Querschnitt verschweißt ist. Der Arm 51 ist an seinem äußeren Ende mit einem zylindrischen Lagerkörper 52 versehen, der einen Spannblock 41 trägt In dem Lagerkörper 52 ist zu diesem Zweck auf zwei Axial-Kugellagern 53 und 54 ein Drehzapfen 55 parallel /ur vertikalen Achse der Längsführung bzw. des Längsführungsteiles 50 gelagert. Der Drehzapfen 55 weist einen U-förmigen Körper 56 mit zwei geteilten Lagerstellen 57 auf. In jeder Lagerstelle ruht der Außenring eines Kugellagers 58. In den zugehörigen Innenringen stecken zwei Zapfen 59, die über eine Kröpfung 60 miteinander verbunden sind. Auf den beiden Wangen 61 der Kröpfung 60 ist ein Klemmdeckel 65 mittels vier Schrauben 66 angeschraubt, von denen in Fig. 2 nur zwei sichtbar sind. Zwischen der Kröpfung 60 und dem Klemmdeckel 65 ist eine zylindrische Ausnehmung 67 vorgesehen, in der das untere Ende einer Rohrwendel 70 fest eingespannt ist.

An einem Schieberohr 75 ist ein Arm 76 von /-Querschnitt angeschweißt, der mit einem Lagerkörper

ι⁵ 52' versehen ist In diesem Lagerkörper 52' ist ein gleicher drehbarer, jedoch nach unten gerichteter Spannblock 41' gelagert wie im Lagerkörper 52. Das obere Ende der Rohrwendel 70 ist darin eingespannt. Der Arm 76 trägt oben einen Zugbügel 80 in dem als Zugeinrichtung 8t der Haken eines Krans eingreift. Der Längsführtingsteil 50 mit dem Arm 51 ist mittels nicht gezeichneter Schrauben auf einen. Fundament 82 befestigt.

Zur Durchführung des Verfahrens wird das ferritische Rohr mit einem größeren Windungsdurchmesser als dem gewünschten Windungsdurchmesser der fertigen Rohrwei.del, jedoch mit kleiner Steigung auf übliche Art, beispielsweise in einem Rollensystem, gewickelt. In einem zweiten Arbeitsgang wird diese Wicklung bzw.

3<^Ί Wendel in der Vorrichtung nach F i g. 2 eingespannt und schließlich durch Anheben des Armes 76 mittels des Kranhakens gestreckt. Bei diesem Auseinanderziehen kippen oder verschwenken die Kröpfungen 60 und 60' in den Spannblöcken 41 bzw. 4Γ um die Zapfen der Kröpfungen. Außerdem verkleinert sich bei der Streckung ferritischen Materials der Durchmesser der Wicklung, wobei die U-förmigen Körper 56 und 56' um die Achse des zugehörigen Drehzapfens leicht verschwenkt werden.

to Beim Herstellen sehr steiler Rohrwendeln aus Material mit großem Gleitmodul kann es zweckmäßig sein, das Auseinanderziehen in mehreren Stufen durchzuführen, wobei jeweils Vorrichtungen mit abnehmender Armlänge verwendet werden. Es kann auch zweckmäßig sein, eine Vorrichtung zu verwerden, bei der die Lagerkörper 52 und 52' sich ίτι Laufe des Streckvorganges zur Achse des Längsführungsteiles 50 hin in den Armen 51 und 76 verschieben können.

Der untere Arm einer solchen Vorrichtung ist etwa wie in Fig. 3 gezeigt ausgebildet. Dort ist an einer Längsführung 83 eine ebene Befestigungsfläche 84 angeschmiedet. An dieser Fläche 84 ist ein hohler Arm 85 über seinen Flansch 86 festgeschraubt. Der Arm 85 ist gehärtet und innen geschliffen. Er enthält, auf Kugeln 88 geführt einen gehärteten und geschliffenen Schiebezapfen 87. Eine Bronzebüchse 89 gleitet mit zwei Innenrippen 90 auf dem Schiebezapfen 87 und weist zwei zirkulare Reihen von Bohrungen zur Aufnahme der Kugeln 88 auf. Am linken Ende des Zapfens 87 ist ein Spannblock 21" angeordnet. Der Arm 85 ist wiederum in nicht näher dargestellter Weise auf einem Fundament 94 befestigt. Der obere, verschiebbare Arm dieser Vorrichtung ist in gleicher Weise mit einrm entsprechenden Schiebezapfen versehen, der ebenfalls einen gleichen Spannblock trägt wie der Schiebezapfen 87.

Eine Vorrichtung m'.t Armen nach F i g. J eignet sich für das Strecken austenitischcr wie auch ferritischer Rohrwendcln. Bei ferritischen Rohrwendeln verkürzen

sich die Arme während des Streckvorganges von selbst. Statt die Reibung durch Kugellagerungen auf ein Mindestmaß herabzusetzen, kann es auch vorteilhaft sein, die Dreh- und Verschiebebewegungen der Schieberohre JO und 75 um die Längsführung 1 bzw. 50 sowie die Bewegungen der Zapfen 16,59 und 87 in ihren Lagern in Drehrichtung bzw. in Längsrichtung von der erzwungenen Axialbewegung der Schieberohrc 30 und 75 aus durch Getriebe, Kabclzüge oder ähnliche Mittel zu steuern.

Mit den beschriebenen Vorrichtungen ist es auch möglich, Rohre zu verformen, die mehr als eine ganze Windung von 360" haben. Ferner ist es möglich, den Verlauf der steilen Steigung an einer langen Rohrwendel abschnittsweise zu verwirklichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verformen mindestens des Abschnitts eines Rohres zu einer nach einer steilen Schraubenlinie verlaufenden Rohrwendel, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt in einem ersten Arbeitsgang im Kreis oder mit nur geringer Steigung gewunden wird und daß in einem zweiten Arbeitsgang der so gewundene Rohrabschnitt an seinen beiden Enden drehfest bezüglich der Rohrachse eingespannt wird und dann durch in Richtung der Wendelachse wirkende Kräfte — unter Zulassung von Kippbewegungen der Enden mindestens in der jeweiligen Tangentialebene der Wendel — auseinander gezogen wird.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei der erste Arbeitsgang bereits abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Längsführung (1, 50) mit zwei radialen Armen (2,31; 51,76) aufweist, von denen mindestens der eine Am (31; 76) auf der Längsführung um jWgf, Achse drehbar und in Richtung dieser Achse verschiebbar ist, daß auf den beiden Armen je ein Spannblock (21, 21'; 41, 4Γ) für die Enden des auseinanderzuziehenden Rohrabschnitts in der jeweiligen Tangentialebene der Rohrwendel (70) kippbar angebracht ist, wobei der Abstand der Achse der eingespannten Enden des Rohrabschnitts von der Achse der Längsführung etwa dem Radius der Wendel entspricht, und daß mindestens einer der beiden Arme (31; 76) mit einer in Richtung der Wendelachsr wirkenden Zugeinrichtung (81) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspru~n 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spaiinblock (41, 41') an seinem Arm (51, 76) um eine zur Achse ν ;r Rohrwendel (70) parallele Achse drehbar befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spannblock (21") auf seinem Arm (85) in dessen Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist.