DE1452247B2 - Vorrichtung zum Herstellen schraubenlinienförmiger Außenrippen an Rohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Herstellen schraubenlinienförmiger Außenrippen an Rohren.

Es sind Vorrichtungen zum Formen schraubenlinienförmiger Außenrippen an Rohren bekannt, die mehrere auf das Rohr zu verstellbare Rippenwalzen sowie einen Dorn im Inneren des Rohres im Bereich der zu verformenden Rohrabschnitte aufweisen. Die Herstellung von Außenrippen an Rohren zwischen zylindrischen Endabschnitten des Rohres ist mit einer solchen bekannten Vorrichtung dadurch möglich, daß die Rippenwalzen anschließend an den zylindrischen Endabschnitt des Rohres radial nach innen gedrückt werden und so allmählich, beginnend vom Außendurchmesser des zylindrischen Endabschnittes, die Rippen ausgeformt werden. Hierdurch wird jedoch das Rohr teilweise eingedrückt bzw. unrund. Da die Rippenwalzen außerdem nicht beliebig schnell radial nach innen gedrückt werden können, entsteht ein unerwünschter relativ langer Ubergangsabschnitt zwischen dem zylindrischen und dem gerippten Rohrabschnitt. Auch ist bei diesem bekannten Herstellungsverfahren eine unerwünschte Kaltverfestigung des Rohrwandmaterials beim radialen Eindrücken der Walzen zu befürchten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Herstellung der hier in Rede stehenden Rohre unerwünscht lange Teile des Rohres mit einer Ubergangszone zu vermeiden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einer Vorrichtung zum Formen schraubenlinienförmiger Außenrippen an Rohren mit auf das Rohr zu verstellbaren Rippenwalzen und einem Dorn im Inneren des Rohres im Bereich der zu verformenden Rohr abschnitte eine Vorrichtung zur abschnittsweisen Querschnittsverringerung eines Rohres durch die Einwirkung eines elektromagnetischen Feldes anzuwenden. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Vorrichtung zur Querschnittsverringerung des Rohres in Vorschubrichtung des Rohres nach der Rippenformvorrichtung anzuordnen und eine Verschiebevorrichtung zum axialen Verschieben des Rohres vorzusehen.

Solche Vorrichtungen zur Querschnittsverringerung von Rohren durch die Einwirkung eines elektromagnetischen Feldes sind an sich bekannt. Sie beruhen auf der bekannten physikalischen Tatsache, daß durch ein magnetisches Feld mechanische Kräfte auf ein Metallteil erzeugt werden können. Durch die erfindungsgemäße Kombination einer solchen bekannten elektromagnetischen Einziehvorrichtung bei einer ebenfalls bekannten Vorrichtung zum Formen schraubenlinienförmiger Außenrippen an Rohren wird der überraschende Vorteil erzielt, daß ohne Kaltverfestigung des Rohmaterials ohne nennenswerten Übergang zwischen einem zylindrischen Endabschnitt und dem eigentlichen Rippenabschnitt Rippenrohre hergestellt werden können, die praktisch vom Anfang an im Rippenabschnitt die gewünschte Rippenhöhe besitzen. Die Erfindung ermöglicht auch die Herstellung von Rippenrohren, bei denen der Außendurchmesser gleich oder geringer als der Außendurchmesser der verbleibenden zylindrischen Endabschnitte ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung teilweise im Schnitt;

Fi g. 2 zeigt schematisch den Beginn einer Rippenausformung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 3, 4 und 5 zeigen den Ablauf der aufeinanderfolgenden Herstellungsschritte bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 6 und 7 zeigen in Schnitten verschiedene mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbare Querschnittsverringerungen bei einem Rohr.
Die Erfindung umfaßt eine Vorrichtung 10 zum Formen schraubenlinienförmiger Außenrippen an einem Rohr T mit auf das Rohr zu verstellbaren Rippenwalzen 19. Es sind vorzugsweise drei symmetrisch am Rohrumfang angeordnete Rippenwalzen vorgesehen, der Übersichtlichkeit halber jedoch nur zwei dargestellt, die auf den Wellen 12 und 14 angebracht sind. Im Inneren des Rohres T ist im Bereich der zu verformenden Rohrabschnitte ein Dorn 16 vorgesehen. Die Walzenwellen sind zur Achse des Domes 16 in einem kleinen Winkel derart geneigt, daß die Scheiben 18 der Rippenwalzen 19 auf dem Rohr schraubenlinienförmige Rippen 20 ausformen können.

Die Erfindung umfaßt ferner eine Vorrichtung 21

zur abschnittsweisen Querschnittsverringerung des Rohres T durch die Einwirkung eines elektromagnetisehen Feldes. Sie besteht aus einer in einem Kern 24 angeordneten Spule 22, die durch kurze Stromimpulse erregbar ist, so daß durch die damit induzierten elektromagnetischen Kräfte ein kurzer Abschnitt 26 des Rohres T bis auf den Dorn 16 eingezogen werden kann. Die elektromagnetischen Kräfte sind durch die elektrische Energiezufuhr zur Spule 22 steuerbar. Es ist möglich, die elektromagnetischen Kräfte derart zu steuern, daß die Einziehung ohne Dorn auf einen vorbestimmten Wert begrenzt wird, so daß unter Umständen der Dorn 16 nicht bis ins Innere der Spule zu reichen braucht. Andererseits ist der Dorn 16 ein einfaches Mittel zum Begrenzen der Einschnürung. Es muß allerdings darauf geachtet werden, daß die Einschnürkräfte nicht allzu groß sind, damit der Vorschub des Rohres in Längsrichtung auf den Dorn 16 nicht behindert wird.

Die Vorrichtung weist ferner noch eine Verschiebevorrichtung 28 auf, die Klemmbacken 30 und 32 umfaßt, welche durch einen Klemmzylinder 34 betätigbar sind. Die Vorschubvorrichtung 28 umfaßt ferner eine druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Vorrichtung 36, 38, mittels welcher sie axial zum Rohr T verschiebbar ist. Die Bewegung der Vorrichtung 28 wird durch ein elektromagnetisches Ventil 40 gesteuert, das seinerseits von mit dem Auslöser 48 zusammenwirkenden Schaltern 42, 44, 46 gesteuert ist.

Die F i g. 3 zeigt das Rohr Γ in einer Stellung, in der ein Teil 50 bereits in der gewünschten Länge mit Rippen versehen ist und der sich daran anschließende Teil als Steg belassen werden soll. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Walzen 19 in ihrer am weitesten radial innen liegenden 'Lage und reduzieren den Durchmesser des Rohres Γ fortlaufend so lange, bis der Innendurchmesser des Rohres mit dem Dorn 16 in Berührung tritt, während die zur Rippenbildung dienenden Scheiben fortlaufend Rippen 20 auf dem Rohr formen. Aus F i g. 3 ist zu entnehmen, daß die Verschiebevorrichtung 28 sich in einer Stellung befindet, in der ihr Auslöser 48 den Finger des Endschalters 42 betätigt hat. Es ist außerdem ersichtlich, daß das Ende des Rohres T zu diesem Zeitpunkt den Finger eines vierten Endschalters 52 berührt hat, welcher das Zeichen zum Beginn desjenigen Arbeits-

Vorganges gibt, bei dem der nächstfolgende Rohrabschnitt als glattes Rohr ohne reduzierten Durchmesser bzw. als Steg beibehalten wird. Bei Betätigung des Schalters 52 werden die Walzenwellen 12 abrupt radial nach außen bewegt und lassen infolgedessen das Rohr in der gezeigten Stellung ohne Vorschub oder Umdrehung. Zur gleichen Zeit bewegen sich die Backen 30 und 32 nach innen und umgreifen das Rohr T. Dieses Ergreifen findet normalerweise an einem vorher schon mit Rippen versehenen Rohrabschnitt statt, jedoch ist dies nicht unbedingt erforderlich, denn die Backen 30 und 32 können das Rohr sowohl an einem glatten wie an einem mit Rippen versehenen Teil erfassen.

Wenn das Rohr T von den Backen 30 und 32 erfaßt worden ist, wird die Vorrichtung 28 nach rechts bewegt, bis der Auslöser 48 mit dem Betätigungsfinger des Schalters 46 in Eingriff tritt. Hierdurch wird das Ventil 40 betätigt und die Druckmittelzufuhr zur linken Seite des Zylinders 36 beendet und damit die Weiterbewegung des Rohres T gestoppt.

Die DimensionX nach Fig. 1 ist gleich dem axialen Abstand zwischen der linken Seite einer Walze 19 und der rechten Seite der die Einschnürung bewirkenden Spule 22. Die Dimension Y ist gleich dem axialen Abstand zwischen dem rechten Ende der Walze 19 und dem rechten Ende der Spule 22. Die Schalter 42 und 46 sind in einem Abstand voneinander angeordnet, der der Dimension X plus der gewünschten Breite des auf dem Rohr vorzusehenden Steges entspricht. Die Schalter 44 und 46 sind entsprechend der Dimension Y im Abstand voneinander angeordnet. ^

Wenn sich die Teile in der in F i g. 4 gezeigten Stellung befinden, wird der Vorrichtung 21 ein sehr kurzer Stromimpuls zugeführt. Dieser Impuls liegt im Mikro- oder Millisekundenbereich. In F i g. 4 ist das Rohr T mit einer Einziehung 54 und einem Steg 56 dargestellt.

F i g. 6 zeigt einen Teil des Rohres Ta, der mit einem eingeschnürten Abschnitt 64 versehen ist, welcher konisch verläuft und seinen größeren Durchmesser in der Figur gesehen rechts hat. In F i g. 7 ist ein Rohr Tb dargestellt, dessen reduzierter Abschnitt 66 rechts einen größeren Durchmesser hat, der jedoch, wie die Figur zeigt, im Querschnitt konkav gekrümmt ist.

Nach dem Einengen des Rohrdurchmessers mittels der Einschnürungsvorrichtung 21 wird durch das Ventil 40 Druckmittel zum rechten Ende des Zylinders 36 zugeführt, um die Vorrichtung 28 nach links zu bewegen, wo der Auslöser 48 mit dem Betätigungsfinger des Schalters 44 in Eingriff tritt. Hierdurch wird der reduzierte Abschnitt 54 des Rohres T in die Lage zwischen den zur Herstellung der Rippen dienenden Walzen 19 zurückgebracht. In diesem Augenblick werden die Walzen radial nach innen in den reduzierten Rohrabschnitt 54 eingebracht.

Bei der Rippenbildung dienen die Scheiben 18 zur Drehung des Rohres T und zum axialen Vorschub desselben. Es muß also die anfängliche Stellung der Walze 19 im Verhältnis zum reduzierten Abschnitt 26 des Rohres entsprechend gewählt sein. Wie F i g. 2 zeigt, befindet sich die erste bzw. die ins Material eindringende Scheibe oder die ersten derartigen Scheiben 58 der Walze 19 im Eingriff mit der am nachfolgenden Ende des reduzierten Abschnittes 26 vorgesehenen Schulter 60.

Andererseits können die Walzen 19 in eine Stellung nach innen bewegt werden, in der die letzten Fertigbearbeitungsscheiben (die in F i g. 2 links liegen) mit dem Material des Rohres T in dem reduzierten Abschnitt 26 in Eingriff treten und sich sogar ein wenig: in das Material eindrücken. Allerdings sind die Fertigbearbeitungsscheiben nicht in der Lage, in diesem Moment schon Rippen von voller Höhe zu formen, da der Werkstoff noch nicht alle vorhergehenden Scheiben durchlaufen hat, was zur Bildung von Rippen in voller Höhe nötig wäre. Andererseits ist eine Rippenbildung in brauchbarer Höhe durchaus nützlich. Außerdem ergibt sich über den ganzen Übergangsbereich vom Steg 56 bis zum folgenden gerippten Be- reich eine zunehmende Rippenhöhe und eine verbesserte Rippenstruktur bis zur Erreichung der vollen Rippenhöhe. Eine perfekte Rippenstruktur wird erzielt, wenn der Werkstoff des Rohres an der Schulter 60 im Arbeitsbereich der in Fig. 2 links auf der Walze gezeigten Fertigbearbeitungsscheiben anlangt. In der Praxis hat der eingeschnürte Bereich des Rohres, der durch elektromagnetische Kräfte verengt wurde, etwa eine Länge von 1,27 bis 3,18 cm. Die zum Fertigbearbeiten dienenden Scheiben brauchen nicht besonders stark mit dem Rohr in Eingriff zu treten, bis für sie von den vorausgehenden Schneidescheiben eine Nut gewonnen wurde. Der eingeengte Bereich wird bei der Einschnürungsbehandlung nicht nennenswert gehärtet, so daß die im Übergangsbereich zwischen dem eingeschnürten und dem folgenden glatten Bereich geformten Rippen nicht reißen. Im allgemeinen erfolgt also der Beginn der Bearbeitung so, daß die Schneidvorrichtungen in das Metall in seinem Ursprungszustand eindringen und daß die Nuten, mit deren Formung sie anfangen, dann weiterwandern, um von den nachfolgenden Fertigbearbeitungsscheiben bearbeitet zu werden.

Dieser Arbeitsvorgang hat verschiedene Vorteile. Erstens treten die Fertigbearbeitungsscheiben, insbesondere die letzten dieser Scheiben, nicht vor den ins Material eindringenden Scheiben mit dem nicht reduzierten Rohmaterial des Rohres in Eingriff und sind deshalb nicht den außergewöhnlichen Beanspruchungen ausgesetzt, die sich ergeben würden, wenn man unmit-

telbar eine volle Rippe herauspressen wollte, ehe das Metall mittels der vorausgehenden Schneidscheiben und Teilrippen formenden Scheiben aufbereitet wurde. Infolgedessen wird die Bruchgefahr der Scheiben ganz erheblich verringert und die Lebensdauer der Rippen ebenso erheblich verlängert.

Da die Schneidscheiben in einer normalerweise weniger als 2,54 cm betragenden Entfernung vom benachbarten Ende des vorhergehenden Steges ihren vollen Eingriff haben, wird die volle Rippenhöhe an diesem Punkt erreicht, und die Übergangszone zwischen dem benachbarten Steg und der ersten, die volle Höhe aufweisenden Rippe ist kleiner als bisher. Darüber hinaus wird das Zusammenpressen oder Unrundwerden des Rohres, das früher manchmal vor-

kam, praktisch ganz ausgeschlossen, da die zur Fertigbearbeitung dienenden Scheiben nicht zu einem Zwischenprozeß zur Reduzierung des Rohres herangezogen werden. Das wirkt sich in einer weniger entscheidenden Maschinenherrichtung und kürzerer Einricht-

zeit aus.

Wie schon erwähnt, liegt ein wichtiger Vorteil der Erfindung in der Möglichkeit, mit derselben Leichtigkeit Rippen auf dünnwandigen Rohren zu formen wie

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bisher auf dickwandigen Rohren. Zwischenstege auf dünnwandigen Rohren können ebenfalls mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden.

Da der Rippenwalzvorgang mit den die Rippen formenden Walzen in ihrem endgültigen radialen Abstand zum Dorn und zum Rohr aufgenommen wird, werden die Erfordernisse hinsichtlich des theoretischen Eingriffswinkels besser erfüllt. Bisher mußte man den Eingriffswinkel der Walze ständig in dem Maß ändern, in dem die Scheiben zum Dorn vordrangen, da der Steigungswinkel in Übereinstimmung mit den Änderungen des Bearbeitungsdurchmessers variierte. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt der eingeengte Bereich, daß die Scheiben im vollen Maß ihres Eindringens und der benötigten Tiefe in das Rohr eintreten, und deshalb sind Winkeländerungen nicht nötig.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verwendung einer Vorrichtung (21) zur abschnittsweisen Querschnittsverringerung eines Rohres durch die Einwirkung eines elektromagnetischen Feldes bei einer Vorrichtung (10) zum Formen schraubenlinienförmiger Außenrippen an Rohren mit auf das Rohr zu verstellbaren Rippenwalzen (19) und einem Dorn (16) im Innern des Rohres im Bereich der zu verformenden Rohrabschnitte.

2. Verwendung nach Anspruch 1, mit der Maßgabe, daß die Vorrichtung (21) zur Querschnittsverringerung des Rohres in Vorschubrichtung des Rohres nach der Rippenformvorrichtung (10) angeordnet ist und eine Verschiebevorrichtung (28) zum axialen Verschieben des Rohres vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen