Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Rohres mit schraubenlinienförmi- gen Nuten.
Solche Rohre wurden bisher dadurch hergestellt, dass Nuten bzw. Rillen in ein Blech eingewalzt wurden, welches anschliessend zu einem Rohr verformt und verschweisst wurde.
An der Schweissstelle werden die Nuten hierbei durch die Schweissnaht geschlossen.
Um hier eine Verbesserung zu schaffen, ist bei dem Verfahren nach der Erfindung vorgesehen, dass das Rohr axial längs einem mit dem Negativ-Nutenmuster versehenen Werkzeug unter Relativdrehung zwischen Rohr und Werkzeug gezogen wird.
Eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens ist gekennzeichnet durch ein Werkzeuginnen teil und ein Werkzeugaussenteil, von denen mindestens eines drehbar ist und eines an dem mit dem Rohrumfang zusammenwirkenden Umfang mit dem Negativ-Nutenmuster versehen ist und das andere die radiale Gegenhalterung des Rohres bewirkt.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung werden die Nuten erst nach Erstellung des Rohres im Ziehverfahren geformt, wobei das Rohr zweckmässig im Aussendurchmesser geschwächt wird, um das für die Ausfüllung der Nuten im Werkzeug erforderliche Material bereitzustellen.
Das gemäss der Erfindung hergestellte Rohr hat einen ununterbrochenen Nutenverlauf. Dies ist von Vorteil in Anwendungsfällen, wo ein erhöhter Wärmeübergang an der Rohravandung und/oder eine überall gleiche tapillanvirkung erwünscht ist. Beide Eigenschaften sind bei dem erfindungsgemäss hergestellten Rohr verbessert.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einer. Schnitt durch eine Vorrichtung zum Herstel- len eines am inneren Umfang genuteten Rohres gemäss der Erfindung;
Fig. 2 im Längsschnitt und in Draufsicht ein mit der Vorrichtung nach Fig. 1 hergestelltes Rohr;
Fig. 3 eine Vorrichtung zum Herstellen eines aussen genuteten Rohres gemäss der Erfindung;
Fig. 4 in einer teilweise geschnittenen Darstellung ein mit der Vorrichtung nach Fig. 3 hergestelltes Rohr, und
Fig. 5 in verkleinertem Massstab eine Vorrichtung gemäss Fig. 1 mit Antrieb des Werkzeuginnenteiles.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung umfasst ein Werkzeug innenteil 1, das auf einer feststehenden Stange 2 radial bei 3 und axial über ein Axiallager 4 drehbar gelagert ist. Das Werkzeuginnenteil ist auf dem äusseren Umfang bei 5 mit einem Negativ-Nutenmuster mit parallel- und schraubenlinienförmig verlaufenden Nuten versehen, die zur Längsachse 6 in einem kleineren Winkel als der Selbsthemmungswinkel verlaufen.
Ferner umfasst die gezeigte Vorrichtung ein Werkzeugaussenteil 7, das in axial unveränderlicher Lage zu dem Werkzeuginnenteil 1 steht und an seinem inneren Umfang einen hohlkegelstumpfförmigen Einlaufbereich 8 und einen an den kleineren Durchmesser dieses Bereiches 8 anschliessenden zylindrischen Bereich 9 aufweist.
Zwischen dem WerI,zeuginnenteil 1 und dem Werkzeugaussenteil 7 ist ein zu beabeitendes Rohr 10 eingezeichnet.
Dieses Rohr 10 wird von einer nicht gezeigten Vorrichtung in einem Klemmbereich 11 gegriffen und in Richtung des Pfeils A durch das Werkzeug hinduchgezogen. Der unverformte Bereich 12 des Rohres 10 hat grösseren Durchmesser als der verformte Bereich 13. Die Durchmesserreduktion, welche durch den konischen Einlaufbereich 8 des Werkzeugaussen- teiles 7 eingeleitet wird, wird zu dem Zweck vorgenommen, dass genügend Material zum Ausbilden der Nuten 14 am inneren Umfang des Rohres bereitgestellt wird.
Zum Herstellen eines innen genuteten Rohrstückes 15 gemäss Fig. 2 wird das Rohr ohne Drehung in Richtung des Pfeiles A zwischen Werkzeuginnenteil 1 und Werkzeugaussenteil 7 hindurchgezogen. Das Rohr wird dabei durch den im Durchmesser reduzierten zylindrischen Bereich 9 des Werkzeugaussenteiles 7 und durch das mit dem Negativ-Nutenmuster versehene Werkzeuginnenteil 1 hindurchgezwängt.
Hierbei wird das Rohr im Durchmesser geschwächt und gleichzeitig mit den Nuten 14 versehen. Aufgrund des geringen Neigungswinkels der Nuten des Negativ-Nutenmusters 5 zu der Achse 6 wird das Werkzeuginnenteil auf der Stange 2 von selbst in Drehung versetzt; ein Drehen des Rohres 10 ist durch den Klemmeingriff zwischen der nicht gezeigten Ziehvorrichtung und dem Klemmabschnitt 11 verhindert.
Die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung hat ein Werkzeuginnenteil 21, das fest mit einer Stange 22 verbunden ist und eine zylindrische Umfangsfläche 36 hat. Ein Werkzeugaussenteil 27 ist an seinem inneren Umfang mit einem Negativ-Nutenmuster 25 versehen und in einem drehbaren Gehäuseteil 28 befestigt, das über ein Axiallager 24 und ein Radiallager 23 in einem ortsfesten Gehäuse 29 gelagert ist. Da auch die Stange 22 ortsfest ist, ist die axiale Lage zwischen dem Werkzeuginnenteil 21 und dem Werkzeugaussenteil 27 fest, wobei sich jedoch das Werkzeugaussenteil 27 aufgrund der Lagerung 23, 24 relativ zum Werkzeuginnenteil drehen kann.
Das WerLzeugaussenteil hat einen hohlkegelstumpfförmigen Einlaufbereich 31, der am kleineren Durchmesser in den im wesentlichen zylindrischen Bereich mit dem Negativ-Nutenmuster übergeht.
In Fig. 3 ist ebenso wie in Fig. 1 ein Rohr 30 zwischen dem Werkzeuginnenteil 21 und dem Werkzeugaussenteil;wäh- rend des Herstellungsprozesses eingezeichnet.
Zur Herstellung wird das Rohr 30 an einem Klemmbereich 32 gegriffen und in Richtung des Pfeiles B gezogen. Dabei wird das Rohr über den hohlkegelstumpfförmigen Einlaufbereich 31 des Werkzeugaussenteiles 27 in den Spalt zwischen diesem und dem Werkzeuginnenteil 21 hereingezwängt und unter innerer Abstützung auf dem zylindrischen Aussenumfang des Werkzeuginnenteils 21 am äusseren Umfang im Bereich 33 reduzierten Durchmessers mit Nuten 34 versehen.
Diese Nuten 34 haben gegenüber der Längsachse 26 einen den Selbsthemmungswinkel unterschreitenden Neigungswinkel, so dass das Werkzeugaussenteil 27 beim geradlinigen Ziehen des Rohres 30 von selbst in Drehung versetzt wird.
Fig. 4 zeigt ein fertiges, mit Nuten 34 versehenes Rohrstück 35, wie es mit der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung herstellbar ist.
Die Vorrichtung nach Fig. 5 stellt eine Variante zu der Vorrichtung nach Fig. 1 dar. Übereinstimmende Teile sind in Fig. 5 mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet.
Eine Ziehbank 40 hat zwei Stützarme 41, 42, in deren einem eine drehbare Welle 43 gelagert ist, welche in das zu bearbeitende Rohr 10 hineinragt und die Stange 2 in Fig. 1 ersetzt. Die drehbare Welle 43 ist von einem Motor 44 über einen Riemen- oder Kettentrieb 45 mit einer Drehzahl angetrieben, die an den Neigungswinkel der von dem Werkzeug 1, 7 dem Innenrohr des Rohres eingeprägten Nuten gegenüber der Achse und der Ziehgeschwindigkeit in Richtung des Pfeiles A angepasst ist. Das Werkzeuginnenteil 1 ist in diesem Fall fest mit der Welle 43 verbunden und also nicht selbst drehend. Diese Variante ist für Fälle gedacht, bei denen der Neigungswinkel der Nuten gegenüber der Längsachse grösser als der Winkel ist, ab dem Selbsthemmung eintritt.
Die axiale Ziehbewegung reicht in diesem Fall nicht dazu aus, das Werkzeuginnenteil in Drehung zu versetzen, so dass das Werkzeuginnenteil ohne Antrieb blockieren würde.
Wenn bei einem auf dem Aussenumfang zu nutenden Rohr die Nuten ebenfalls einen grösseren Winkel mit der Längsachse einschliessen als der Winkel, bei dem Selbsthemmung eintritt, muss das Werkzeugaussenteil 27 mit entsprechend angepasster Drehzahl angetrieben werden, beispielsweise über das drehbare Gehäuseteil 28.
Es ist auch eine Variante denkbar, bei der ein Rohr sowohl am inneren Umfang als auch am äusseren Umfang gleichzeitig mit Nuten versehen wird. In diesem Fall müssen sowohl das Werkzeugaussenteil als auch das Werkzeuginnenteil drehbar und bei entsprechend grossem Neigungswinkel der Nuten antreibbar sein.
Bei einem ausgeführten Beispiel gemäss Fig. 1 haben der unbearbeitete Rohrbereich 12 einen Aussendurchmesser von 28 mm, der bearbeitete Rohrbereich 13 einen Aussendurchmesser von 22 mm und die Nuten quadratischen Querschnitt mit den Dimensionen 0,6 X 0,6 mm. Die Steigung der Nuten beträgt 200 mm. Das mit dem Negativ-Nutenmuster versehene Werkzeuginnenteil 1 bestand aus Hartmetall (Wolframkarbid) und das zu bearbeitende Rohr 10 aus Stahl.
The invention relates to a method and a device for producing a pipe with helical grooves.
Up to now, such tubes have been manufactured by rolling grooves or grooves into a sheet metal, which is then shaped and welded to form a tube.
At the welding point, the grooves are closed by the weld seam.
In order to create an improvement here, the method according to the invention provides that the tube is drawn axially along a tool provided with the negative groove pattern with relative rotation between the tube and the tool.
A device for performing the method according to the invention is characterized by an inner tool part and an outer tool part, at least one of which is rotatable and one is provided with the negative groove pattern on the circumference cooperating with the tube circumference and the other provides the radial counter-support of the tube.
With the method according to the invention, the grooves are formed in the drawing process only after the pipe has been created, the pipe being suitably weakened in its outer diameter in order to provide the material required for filling the grooves in the tool.
The pipe produced according to the invention has an uninterrupted groove course. This is advantageous in applications where an increased heat transfer at the pipe wall and / or a uniform tapillan effect is desired. Both properties are improved in the pipe produced according to the invention.
The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings using exemplary embodiments with further details. Show it:
Fig. 1 a. Section through a device for producing a tube according to the invention, grooved on the inner circumference;
FIG. 2, in longitudinal section and in plan view, a pipe produced with the device according to FIG. 1;
3 shows a device for producing an externally grooved tube according to the invention;
FIG. 4 shows, in a partially sectioned illustration, a pipe produced with the device according to FIG. 3, and
5 shows, on a reduced scale, a device according to FIG. 1 with a drive for the inner tool part.
The device shown in FIG. 1 comprises an inner tool part 1 which is rotatably mounted on a stationary rod 2 radially at 3 and axially via an axial bearing 4. The inner tool part is provided on the outer circumference at 5 with a negative groove pattern with parallel and helical grooves which extend to the longitudinal axis 6 at a smaller angle than the self-locking angle.
The device shown further comprises an outer tool part 7, which is in an axially unchangeable position relative to the inner tool part 1 and has a hollow truncated cone-shaped inlet area 8 on its inner circumference and a cylindrical area 9 adjoining the smaller diameter of this area 8.
A pipe 10 to be machined is shown between the tool inner part 1 and the outer tool part 7.
This tube 10 is gripped by a device (not shown) in a clamping area 11 and pulled through the tool in the direction of arrow A. The undeformed area 12 of the tube 10 has a larger diameter than the deformed area 13. The diameter reduction, which is initiated by the conical inlet area 8 of the tool outer part 7, is carried out for the purpose of ensuring that there is sufficient material to form the grooves 14 on the inner circumference of the pipe is provided.
To produce an internally grooved pipe section 15 according to FIG. 2, the pipe is pulled through between the tool inner part 1 and the tool outer part 7 without rotating in the direction of arrow A. The tube is forced through the reduced diameter cylindrical area 9 of the outer tool part 7 and through the inner tool part 1 provided with the negative groove pattern.
Here, the diameter of the pipe is weakened and, at the same time, grooves 14 are provided. Due to the small angle of inclination of the grooves of the negative groove pattern 5 to the axis 6, the tool inner part is set in rotation on the rod 2 by itself; rotation of the tube 10 is prevented by the clamping engagement between the pulling device (not shown) and the clamping section 11.
The device shown in FIG. 3 has an inner tool part 21 which is firmly connected to a rod 22 and has a cylindrical peripheral surface 36. An outer tool part 27 is provided with a negative groove pattern 25 on its inner circumference and is fastened in a rotatable housing part 28 which is mounted in a stationary housing 29 via an axial bearing 24 and a radial bearing 23. Since the rod 22 is also stationary, the axial position between the inner tool part 21 and the outer tool part 27 is fixed, although the outer tool part 27 can rotate relative to the inner tool part due to the bearing 23, 24.
The outer part of the tool has a hollow frustoconical inlet area 31, which merges at the smaller diameter into the essentially cylindrical area with the negative groove pattern.
In Fig. 3, as in Fig. 1, a tube 30 is shown between the tool inner part 21 and the tool outer part, during the manufacturing process.
For production, the tube 30 is gripped at a clamping area 32 and pulled in the direction of arrow B. The tube is forced into the gap between the latter and the inner tool part 21 via the truncated hollow cone-shaped inlet area 31 of the outer tool part 27 and is provided with grooves 34 on the outer periphery in the area 33 of reduced diameter with internal support on the cylindrical outer circumference of the inner tool part 21.
With respect to the longitudinal axis 26, these grooves 34 have an angle of inclination which is less than the self-locking angle, so that the outer tool part 27 is automatically set in rotation when the tube 30 is pulled in a straight line.
FIG. 4 shows a finished pipe section 35 provided with grooves 34, as can be produced with the device shown in FIG. 3.
The device according to FIG. 5 represents a variant of the device according to FIG. 1. Corresponding parts are identified in FIG. 5 with the same reference numerals as in FIG.
A draw bench 40 has two support arms 41, 42, in one of which a rotatable shaft 43 is mounted, which protrudes into the pipe 10 to be processed and replaces the rod 2 in FIG. 1. The rotatable shaft 43 is driven by a motor 44 via a belt or chain drive 45 at a speed which is adapted to the angle of inclination of the grooves impressed by the tool 1, 7 on the inner tube of the tube with respect to the axis and the drawing speed in the direction of arrow A. is. In this case, the inner tool part 1 is firmly connected to the shaft 43 and therefore does not rotate by itself. This variant is intended for cases in which the angle of inclination of the grooves with respect to the longitudinal axis is greater than the angle from which self-locking occurs.
In this case, the axial pulling movement is not sufficient to set the inner tool part in rotation, so that the inner tool part would block without a drive.
If, in a pipe to be grooved on the outer circumference, the grooves also enclose a larger angle with the longitudinal axis than the angle at which self-locking occurs, the outer tool part 27 must be driven at a correspondingly adapted speed, for example via the rotatable housing part 28.
A variant is also conceivable in which a tube is provided with grooves both on the inner circumference and on the outer circumference at the same time. In this case, both the outer tool part and the inner tool part must be rotatable and drivable with a correspondingly large angle of inclination of the grooves.
In an example according to FIG. 1, the unmachined tube area 12 has an outside diameter of 28 mm, the machined tube area 13 has an outside diameter of 22 mm and the grooves have a square cross-section with the dimensions 0.6 X 0.6 mm. The pitch of the grooves is 200 mm. The inner tool part 1 provided with the negative groove pattern was made of hard metal (tungsten carbide) and the tube 10 to be machined was made of steel.