DE2921746A1

DE2921746A1 - Rippenrohr sowie verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung

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Publication number: DE2921746A1
Application number: DE19792921746
Authority: DE
Inventors: Donald Hague; Hector Thomas
Original assignee: HEAT EXCHANGERS AFRICA Ltd
Current assignee: HEAT EXCHANGERS AFRICA Ltd
Priority date: 1978-05-30
Filing date: 1979-05-29
Publication date: 1979-12-06

Description

36. Vorrichtung nach Anspruch 35, d a d u r c h g e -
k e n n z e i c h n e t , daß das Verhältnis des Gesamtdurchmessers (168) der größten Scheiben auf jeder Welle zur Länge des Scheibensatzes 2,2:1 bis 2,6:1 beträgt.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 36, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Formscheiben auf jeder Welle in drei axialen Bereichen angeordnet sind, wobei der erste Axialbereich (162) Scheiben verschiedener Durchmesser mit abgeschrägten Axialprofil, der zweite Axialbereich (166) wie der erste Axialbereich Scheiben verschiedener Durchmesser, jedoch mit in entgegengesetzter Axialrichtung abgeschrägtem Axialprofil und der dritte Axialbereich (164) Scheiben gleicher Durchmesser enthält und sich zwischen dem ersten und dem zweiten Axialbereich befindet.
38. Vorrichtung nach Anspruch 37, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der erste und der zweite Axialbereich jeweils vier Formscheiben und der dritte Axialbereich sechs Formscheiben enthält.
39. Vorrichtung nach Anspruch 37 oder 38, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der axiale Abstand zwischen den Formscheiben mit axial abgeschrägten Profilen im ersten und zweiten Axialbereich (162, 166) von dem axialen Abstand zwischen den Formscheiben im dritten Axialbereich (164) verschieden ist.
40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 39, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Umdrehungsrichtung der Wellen umkehrbar ist.
Rippenrohr sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft ein Rippenrohr aus Metall sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Herstellung.
Das Rippenrohr gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß es eine durchgehende Form hat und mindestens zwei Rippenbereiche und zwischen den Rippenbereichen mindestens einen rippenlosen Bereich aufweist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Rippenrohres besteht darin, daß mindestens ein Rippenbereich eine axial sich erstreckende Zone, in der die Rippen nur teilweise ausgebildet sind, und eine axial sich erstreckende Zone aufweist, in der die Rippen voll ausgebildet sind, wobei die axiale Länge der Zone mit nicht voll ausgebildeten Rippen 0,50 bis 0,60 des Durchmessers der voll ausgebildeten Rippen beträgt.
Eine weitere Fortbildung des Rippenrohres ist dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr aus Bimetall mit einem durchgehenden Rippenrohrmantel aus Metall und einem Innenrohr aus Metall besteht.
Das Verfahren zum Herstellen des Rippenrohres besteht darin, daß ein Metallrohr geformt wird, das in axialer Richtung Rippenbereiche aufweist, die durch rippenlose Bereiche getrennt sind.
Eine Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, daß eine Anzahl auf Wellen montierter angetriebener Walzen, die um das Ausgangsrohr angeordnet und jeweils mit einer Anzahl von mit axialem Abstand angeordneter Formscheiben versehen sind, die mit dem Ausgangsrohr so in Abwälzkontakt gebracht werden, daß die Umlaufachse einer jeden Welle die Längsachse des Ausgangsrohres unter einem Winkel schneidet. Die Formscheiben sind, so angeordnet, daß die Scheiben einer jeden Walze in derselben Spur einander nachlaufen. Wenn die Formscheiben mit dem Ausgangsrohr in formende Berührung gebracht werden, dringen die Scheiben in das Metall ein und verformen es so, daß das verdrängte Material in die axialen Räume zwischen den Formscheiben gepreßt wird, so daß Rippen gebildet werden. Dadurch, daß die Achsen der Wellen die Achse des Ausgangsrohres unter einem Winkel schneiden, laufen die Formscheiben beim Antrieb der Wellen in Längsrichtung über das Ausgangsrohr und extrudieren aus dem Ausgangsrohr schraubenförmig gewundene Rippen.
Das metallische Ausgangsrohr kann aus einem Stück oder auch aus mehreren Teilen bestehen, die so miteinander verbunden sind, daß ein axial durchgehendes Rohr gebildet wird. Das Verbinden kann beispielsweise durch Schweißen geschehen.
Das Verfahren kann sich auf die Herstellung von Rohren in linearer Form mit in Längsrichtung sich abwechselnden Rippen- und rippenlosen Bereichen erstrecken.
Das Verfahren kann sich ferner auf die Verwendung einer Anzahl von Walzen erstrecken, die auf Antriebswellen montiert sind, die mit Abstand um das Ausgangsrohr angeordnet sind. Jede Walze ist mit einer Anzahl axial angeordneter Formscheiben versehen, die mit dem Ausgangsrohr in formende Abwälzberührung gebracht werden können, und die Umlaufachse einer jeden Welle schneidet die Längsachse des Ausgangsrohres unter einem Winkel.
Bei dem Verfahren werden die Formscheiben intermittierend mit dem Ausgangsrohr in formende Berührung gebracht und nach dem Formen eines gerippten Bereichs wieder abgehoben.
Sodann wird das Ausgangsrohr axial weiterbewegt, so daß ein rippenloser Bereich gebildet wird, und anschließend werden die Formscheiben wieder mit dem Ausgangsrohr in formende Berührung gebracht, und es wird ein zweiter Rippenbereich geformt, der von dem ersten Rippenbereich durch einen rippenlosen Bereich getrennt ist.
Die Rippen in einem Rippenbereich können über eine axiale Strecke von 0,40 bis 0,75, am besten von 0,50 bis 0,60, des Außendurchmessers des Rippenrohres in diesem Bereich zur vollen Höhe ausgebildet werden.
Bei dem Verfahren kann weiterhin vorgesehen werden, daß die Formscheiben relativ zu dem Ausgangsrohr in eine Richtung in Umdrehung versetzt und an einer Stelle zwischen den Enden des Rohres mit dem Ausgangsrohr in formende Berührung gebracht werden, über eine endliche axiale Strecke des Ausgangsrohres eine schraubenförmige Rippe geformt, sodann die Umdrehung der Formscheiben angehalten und ihre Drehrichtung umgekehrt wird, so daß auch die axiale VerschiebungderRippe umgekehrt wird. Hierbei kann die umgekehrte axiale Verschiebung der Rippe bis zum Ausgangspunkt und über diesen hinaus fortgesetzt werden, so daß jenseits des Ausgangspunktes über eine endliche axiale Strecke eine Rippe erzeugt wird.
Zweckmäßigerweise wird das formende Inberührungbringen der Formscheiben mit dem Ausgangsrohr bei der oszillierenden Umkehr der Drehrichtung der Formscheiben gesteuert.
Eine Art der Steuerung kann darin bestehen, daß die Wellen bei der oszillierenden Umkehr der Drehrichtung der Formscheiben kontinuierlich um das Ausgangsrohr geschlossen werden.
Eine andere Art der Steuerung besteht darin, daß die Wellen bei der oszillierenden Umkehr der Drehrichtung der Formscheiben stufenweise um das Ausgangsrohr geschlossen werden.
Die Umkehr der Drehrichtung der Formscheiben kann nahezu momentan erfolgen.
Die relative Drehung zwischen Formscheiben und Ausgangsrohr kann dadurch herbeigeführt werden, daß die Formscheiben angetrieben werden und durch Reibungsschluß mit dem Ausgangsrohr diesem eine entgegengesetzte Umdrehung erteilen.
Das Formen der Rippenbereiche kann etwa in der axialen Mitte des Ausgangsrohres begonnen und von dort zu den beiden Enden des Rohres fortgesetzt werden.
Die Formscheiben auf den verschiedenen Wellen laufen am besten in derselben Spur und greifen zur Erleichterung des Formens der Rippe zur vollen Höhe in unterschiedlichem Ausmaß an der Rippe an. Die Formscheibe an einer Welle kann an einem Drittel der Rippenhöhe, die in derselben Spur nachlaufende Formscheibe auf der zweiten Welle an einem zweiten Drittel und die in derselben Spur nachlaufende Formschei be auf der dritten Welle am letzten Drittel der Rippenhöhe angreifen.
Das Verfahren kann insbesondere darin bestehen, daß man die Formscheiben durch Bewegen in radialer Richtung zum Rohr hin um das Rohr schließt und in formende Wälzberührung mit dem Rohr bringt, durch Drehen der Formscheiben eine axiale Länge Rippen formt, sodann die Umdrehung der Formscheiben anhält, die Drehrichtung der Formscheiben nahezu momentan umkehrt, dadurch die Rippen in die axial entgegengesetzte Richtung verschiebt und die Formscheiben, wenn die den axialen Ausgangspunkt der Rippenbildung erreichen, um das Rohr schließt und so in axial entgegengesetzter Richtung vom Ausgangspunkt Rippen formt.
Ein axialer Übergang von einem Rippenbereich zu einem Bereich mit nicht in voller Höhe ausgebildeten Rippen kann dadurch hergestellt werden, daß der Umlauf der Formscheiben einige Umdrehungen oszillierend umgekehrt wird.
Das Formen der Rippen wird über die gewünschte axiale Länge ausgeführt und kann dadurch beendet werden, daß die Formscheiben von dem Ausgangsrohr abgehoben werden.
Die Umlaufachsen der Wellen schneiden die Längsachse des Rippenrohres am besten unter verschiedenen Winkeln Zur Ausbildung eines plötzlichen Übergangs von einem Bereich voll ausgebildeter Rippen zu einem rippenlosen Bereich kann ein axialer Bereich nicht zu vollen Höhe ausgebildeter Rippen zusammengepreßt werden. Dienicht in voller Höhe ausgebildeten Rippen können dabei so zusammengepreßt werden, daß sie einen gleichmäßigen Querschnitt haben und stufenlos in den rippenlosen Bereich übergehen.
Nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens kann ein rippenloser Bereich dadurch geformt werden, daß mindestens ein Teil der Rippen eines Rippenbereichs durch spangebende Bearbeitung angetragen wird.
Als Ausgangsmaterial zur herstellung des Rippenrohres kann vorteilhafterweise ein Bimetallrohr verwendet werden, das aus einem Mantelrohr und einem Innenrohr aus Metall besteht.
Die Vorrichtung zur erstellung des Rippenrohres aus einem Metallrohr umfaßt drei angetriebene Wellen, auf denen jeweils eine Anzahl mit axialem Abstand angeordneter Formscheiben sitzt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Formscheiben in axial voneinander abstehenden Gruppen in derselben Spur laufen, und wobei die Formscheiben jeder Spurgruppe unterschiedliche Durchmesser haben.
Die Durchmesser der Formscheiben einer jeden Spurgruppe stehen am besten im Verhältnis 1:1,1 bis 1:1,2.
Die Achse einer jeden Welle schneidet die Längsachse des Rippenrohres unter einem Winkel, und am besten schneiden die Achsen der Wellen die Längsachse des Rippenrohres unter verschiedenen Winkeln.
Die Schnittwinkel zwischen den Achsen und der Längsachse des Rippenrohres betragen zweckmäßigerweise zwischen 3 und 70. Am besten beträgt der Schnittwinkel bei einer Welle 30, bei anderen Welle 40 und bei der dritten Welle 60.
Der Satz Formscheiben auf jeder Welle kann vorteilhafterweise aus Scheiben verschiedener Durchmesser bestehen. Die axiale Länge eines jeden Formscheibensatzes auf jeder Welle ist zweckmäßigerweise kürzer als der Gesamtdurchmesser der größten Scheiben eines Satzes. Das Verhältnis des Gesamtdurchmessers der größten Scheiben auf jeder Welle zur Länge des Scheibensatzes beträgt am besten 2,2:1 bis 2,6:1.
Die Formscheiben auf jeder Welle sind zweckmäßigerweise in drei axialen Bereichen angeordnet, wobei der erste Axialbereich Scheiben verschiedener Durchmesser mit abgeschrägten Axialprofil, der zweite Axialbereich wie der erste Axialbereich Scheiben verschiedener Durchmsser, jedoch mit in entgegengesetzter Axialrichtung abgeschrägtem Axialprofil und der dritte Axialbereich Scheiben gleicher Durchmesser enthält und sich zwischen dem ersten und dem zweiten Axialbereich befindet. Der erste und der zweite Axialbereich enthalten zweckmäßigerweise jeweils vier, der dritte Axialbereich enthält sechs Formscheiben.
Der axiale Abstand zwischen den Formscheiben mit axial abgeschrägten Profilen im ersten und zweiten Axialbereich ist zweckmäßigerweise von dem axialen Abstand zwischen den Formscheiben im dritten Axialbereich verschieden.
Vorteilhafterweise ist die Umdrehungsrichtung der Wellen umkehrbar.
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Endansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung des Rippenrohres mit drei rippenformenden Walzen, zwischen denen sich ein aus einem Rohrmantel und einem Innenrohr bestehendes Ausgangsrohr in Rippenwalzstellung befindet; Fig. 2 eine Draufsicht auf die Schnittlinien einer der in Fig. 1 dargestellten Walzen mit der Längsachse des Innenrohres; Fig. 3 einen Längsschnitt längs der Linie III-III des Ausgangsrohres der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab; Fig. 4 einen Längsschnitt eines nach einer Ausführungsform des Verfahrens hergestellten Rippenrohres; Fig. 5 einen Längsschnitt eines nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens hergestellten Rippenrohres; Fig. 6 einen Längsschnitt eines Rippenrohres, das gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens aus einem Rippenrohr der Fig. 4 hergestellt worden ist; Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung des Rippenrohres mit drei rippenformenden Walzen und einem aus Rohrmantel und Innenrohr bestehenden Ausgangsrohr in Rippenwalzstellung zwischen den Walzen; Fig. 8 eine Draufsicht auf die Schnittlinien der Umlaufachse einer der in Fig. 7 dargestellten Walzen mit der Achse des Innenrohres; Fig. 9 eine Vorderansicht einer der in Fig. 7 dargestellten Walzen in vergrößertem Maßstab; Fig. 10 einenteilweise fragmentarischen Längsschnitt eines hergestellten Rippenrohres; Fig. 11 eine Seitenansicht eines hergestellten Rippenrohres mit Rippen- und rippenlosen Bereichen; und Fig. 12 die Aufeinanderfolge von Rippen- und rippenlosen Bereichen bei einem Rippenrohr.
In Figur 1 bezeichnet die Bezugsziffer 40 allgemein die Vorrichtung zum Walzen von Rippen. Sie umfaßt drei Walzen 42, die unverschiebbar auf Wellen 44 montiert sind, die jeweils eine Umlaufachse 46 haben. Die Wellen 44 sind mit gleichem Abstand um die Achse 48 eines Innenrohrs 50 in einem Rohrmantel 52 angeordnet. Dieses Ausgangsrohr ist auch in Figur 3 dargestellt. Das Innenrohr 50 kann aus nichtrostendem oder unlegiertem Stahl bestehen, während der Rohrmantel 52 aus Aluminium, Kupfer oder einem anderen bildsamen Metall bestehen kann. Wenn die Wellen 44 angetrieben werden, versetzen die Walzen 42 in Umdrehung, und durch Reibungsschluß zwischen den Walzen und dem Rohrmantel 52 wird das Ausgangsrohr um die Achse 48 in gegenläufige Umdrehung versetzt.
Figur 2 zeigt, daß die Achsen 46 und 48 der Walzen 42 bzw.
des Innenrohres 50 gegeneinander um einen Winkel 54 versetzt sind.
Die Walzen 42 sind mit einer Anzahl Formscheiben 56 versehen, die nebeneinander und konzentrisch zur Umlaufachse 46 angeordnet sind. Die Formscheiben sind so angeordnet, daß sie in derselben Spur einander nachlaufen, und infolge des in Figur 2 dargestellten Versetzungswinkels 54 wird beim Umlauf der Wellen 44 in den Rohrmantel 52 eine schraubenförmige Rippe eingewalzt. Der Winkel 54 bestimmt die Steigungshöhe der schraubenförmigen Rippen.
In Figur 4 ist eine Rippenrohr 58 dargestellt. Es besteht aus Rippenbereichen 60, die in Längsrichtung voneinander getrennt sind und zwischen denen sich ein rippenloser Bereich befindet. Jeder Rippenbereich 60 setzt sich aus einer Anzahl Rippen 64 zusammen. Das Rippenrohr 58 wird aus dem Rohrmantel 52 des in Figur 3 dargestellten Ausgangsrohres auf folgende Weise geformt: Die Walzen 42 mit den Formscheiben 56 werden, wie in Figur 1 dargestellt, um den Rohrmantel 52 gespannt und in Umdrehung versetzt. Dadurch wird, wie im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben, eine schraubenförmige Rippe geformt.
Das so hergestellte Rippenrohr wird aus den Walzen 42 herausgenommen, und die Rippen im Bereich 62 werden durch spangebende Bearbeitung abgetragen, wodurch axial zwischen den Rippenbereichen 60 ein rippenloser Bereich geformt wird. Durch das Abspanen der Rippen wird die verbleibende Wandstärke des Rohrmantels im Bereich 62 gegenüber der ursprünglichen Wandstärke des Rohrmantels 52 vermindert, wie bei 66 angedeutet.
Figur 5 zeigt ein Rippenrohr 68, das nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens hergestellt worden ist. Bei diesem Verfahren werden die Walzen 42, wie im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben, um den Rohrmantel 52 gespannt und längs des axialen Bereichs 70 Rippen geformt; dann werden die Walzen von dem Rohrmantel abgehoben. Infolgedessen werden in dem axialen Bereich 72 Rippen in voller Höhe geformt, während in dem Bereich 74, in dem die Walzen 42 allmählich von dem Rohrmantel abgehoben werden, Rippen nicht in voller Höhe geformt werden. Das Ausgangsrohr 52 wird dann axial weiterbewegt, die Walzen werden erneut um den Rohrmantel gespannt, und es wird ein weiterer Rippenbereich 76 ähnlich dem Rippenbereich 70 geformt.
Der Rippenbereich 76 enthält ebenfalls eine axiale Zone 78 von nicht in voller Höhe geformten Rippen, während in der axialen Zone 80 die Rippen 64 zur vollen Höhe ausgebildet sind. Das fertige Rippenrohr 68 weist daher zwei voneinander getrennte Rippenbereich 70, 76 und dazwischen einen rippenlosen Bereich 82 auf. Da der Rohrmantel 52 in dem rippenlosen Bereich 82 intakt ist, behält er seine ursprüngliche Wandstärke, und es findet keine Verringerung der Wandstärke wie bei dem rippenlosen Bereich 62 des Rippenrohres 58 nach Figur 4 statt.
Figur 6 zeigt eine weitere Bearbeitungsstufe des Rippenrohres 68 nach Figur 5 zur Herstellung der Endform eines Rippenrohres 84.
Das Rippenrohr 84 wird durch Zusammenpressen der nicht zur vollen Höhe ausgebildeten Rippen der axialen Zonen 74 und 78 hergestellt, die die ursprünglichen Spitzen- und Fußprofile 86, 88 sowie 90, 92 hatten, so daß die zusammengepreßten Rippen das gleiche Profil und den gleichen Querschnitt wie das Ausgangsrohr 52 haben. Im Axialprofil des Rippenrohres 84 tritt daher ein schroffer radialer Übergang von in voller Höhe ausgebildeten Rippen 64 im Rippenbereich 72 zum Rohrmantel 52 und wieder zu den in voller Höhe ausgebildeten Rippen 64 des Rippenbereichs 80 ein.
Diese Ausbildung des Rippenrohres ermöglicht es, (nicht dargestellte) Rohrböden auf dem Rohrmantel 52 so anzubringen, daß sie an den zu voller Höhe ausgebildeten Rippen 64 der Rippenbereiche 72 und 80 anliegen.
Das Zusammendrücken der nicht zur vollen Höhe ausgebildeten Rippen in den Zonen 74 und 78 kann auf einer hydraulisch oder elektrisch angetriebenen Presse oder mit Hilfe einer (nicht dargestellten) Nockenvorrichtung ausgeführt werden.
Bei den in den Figuren 4 und 6 dargestellten Rippenrohren 58 und 84 bestehen die Rippen 64 und der Metallrohrmantel 52 oder der restliche Metallrohrmantel 66 aus einem Stück; ebenso bestehen die Rippenbereiche 60 und der rippenlose Bereich 62 sowie die Rippenbereich 72, 80 und der rippenlose Bereich 82 aus einem Stück.
Es versteht sich, daß anstelle eines aus zwei Metallen bestehenden Rohres, wie in den Figuren dargestellt, auch ein aus nur einem Metall bestehendes Rohr (ohne Innenrohr) nach dem beschriebenen Verfahren in der gleichen Weise zu einem Rippenrohr geformt werden kann. Auch können die gerippten und ungerippten Bereiche getrennt geformt und die betreffenden Rohrteile dann zu einem durchgehenden Rohr, z.B. durch Schweißen, zusammengefügt werden.
In Figur 7 ist mit der Bezugsziffer 120 allgemein eine weitere Ausführungsform einer Rippenwalzvorrichtung bezeichnet. Sie besteht aus drei Walzen 122, 124, 126, die fest auf Wellen 128, 130, 132 mit den Umlaufachsen 134, 136, 138 montiert sind. Die Wellen 128, 130, 132 sind mit gleichem Abstand um die Achse 140 eines Innenrohrs 142 angeordnet, das von einem Mantelrohr 144 umgeben ist. Das Innenrohr 142 kann aus unlegiertem Stahl oder nichtrostendem Stahl, das Mantelrohr 144 aus Kupfer oder Aluminium bestehen. Wenn die Wellen 128, 130, 132 angetrieben werden, versetzen sie die Walzen 122, 124, 126 in Umdrehung, und infolge Reibungsschlusses zwischen den Walzen und dem Mantelrohr 144 wird das Rohr gegenläufig um die Achse 140 in Umdrehung versetzt. Falls gewünscht, kann das Rohr ebenfalls durch einen Antrieb (nicht dargestellt) in Umdrehung versetzt werden, mit oder ohne Rückgriff auf den Antrieb durch den Reibungsschluß mit den Walzen 122, 124 und 126.
Das Bezugszeichen 146 in Figur 7 deutet mit gestrichelten Linien eine aus dem Mantelrohr 144 zur vollen Höhe ausgeformte Rippe an.
Die Walzen 122, 124, 126 sind mit einer Anzahl Formscheiben 148, 150, 152 versehen, die axial nebeneinander auf den Wellen 128, 130, 132 und konzentrisch zu den Umlaufachsen 134, 136, 138 angeordnet sind. Die Scheiben auf den Walzen sind so angeordnet, daß sie einander nachlaufen, und wegen des Winkels 154, unter dem die Umlaufachsen 134, 136, 138 die Achse des Rohres 144 schneiden (Fig. 8), wird beim Umlaufen der Wellen 128, 130, 132 auf dem Mantelrohr eine schraubenförmige Rippe geformt. Auf den Winkel 154 wird beim Beschreiben der Figur 8 näher eingegangen.
Die Formscheiben 148, 150, 152 der in Figur 7 dargestellten Vorrichtung, die beim Walzen einer Rippe einander in derselben Spur nachlaufen, haben, wie dargestellt, verschiedene Durchmesser, nämlich D, 1,1 D und 1,2D. Sie sind so angeordnet, daß beim Umlauf der Scheiben 148, 150, 152 entgegen dem Uhrzeigersinn und infolgedessen einer Umdrehung des Rohres im Uhrzeigersinn die Scheibe 148 die Rippe 146 bis zu einem Drittel der Rippenhöhe H, die Scheibe 150 die Rippe 146 in einem weiteren Drittel der Rippenhöhe, d.h. bis zu zwei Drittel H, und die Scheibe 152 die Rippe 146 im letzten Drittel, d.h. bis zur vollen Höhe H, berührt. Dadurch wird erreicht, daß die in derselben Spur laufenden Scheiben 148, 150, 152 mit verschiedenen Durchmessern die Rippe 146 rasch bis zur vollen Höhe H ausformen.
Die Wellen 128, 130, 132 lassen sich zu dem Mantelrohr 144 hin- und von diesem wegbewegen, so daß sie an das Mantelrohr angelegt oder von diesem abgehoben werden können. Um die Wellen 128, 130, 132 an das Rohr anzulegen, werden sie in Richtung der Pfeile 156, 158, 160 bewegt, und um sie von dem Rohr abzuheben, werden sie in entgegengesetzter Richtung bewegt.
Der in Figur 8 dargestellte Winkel 154 bestimmt die Ganghöhe der in Figur 7 dargestellten schraubenförmigen Rippe 146. Der Winkel ist für jede der drei Umlaufachsen 134, 136, 138 der Wellen 128, 130, 132 verschieden und beträgt bei einer speziellen Ausführungsform 30, 40 und 60. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Winkel zwischen 3042' und 6012' betragen.
In Figur 9 ist eine Vorderansicht der in Figur 7 dargestellten Walze 122 veranschaulicht. Die Walze weist 14 Formscheiben 148 auf, die in drei Axialbereichen 162, 164 und 166 axial nebeneinander auf der Welle 128 fest montiert sind. In jedem der Axialbereiche 162 und 166 sind vier schneidende Scheiben 148 vorgesehen. Die Durchmesser der Scheiben in diesen Bereichen sind verschieden, und die Scheiben sind so angeordnet, daß ihre Durchmesser in axial entgegengesetzten Richtungen von einer Abmessung 168 zu einer Abmessung 170 hin abnehmen. Die Formscheiben 148 im Bereich 164 haben abgerundete Ränder und sämtlich den gleichen Durchmesser 168. Die Durchmesser 168 und 170 der Scheiben 148 sollten möglichst klein sein, um ein Durchbiegen der Scheiben bei der Erzeugung einer Rippe gering zu halten. Die gesamte axiale Länge 172 der Walze 122 ist kleiner als der Durchmesser 168 der Formscheiben 148. Bei einer speziellen Ausführung können die Abmessungen der Walze 122 folgende sein: 162 und 166 = 9,6 mm 164 = 14,8 mm 172 = 34 mm 168 = 82 bis 85 mm 170 = 76 mm.
Der Durchmesser des Mantelrohres 144 kann 25,4 mm betragen.
Der axiale Abstand zwischen den Scheiben 148 kann unterschiedlich sein unter von dem Bereich 164 zu den Bereichen 162 und 166 variieren.
Figur 9 zeigt nur die Walze 122, doch haben die Walzen 124 und 126 der in Figur 7 dargestellten Vorrichtung die gleiche Form.
In Figur 10 ist die Erzeugung einer Rippe aus dem Mantelrohr 144 veranschaulicht. Auf die in Figur 7 dargestellte Vorrichtung wird ebenfalls Bezug genommen. Die Walzen 122, 124, 126 werden entgegen dem Uhrzeigersinn in Umdrehung versetzt und in Richtung der Pfeile 156, 158, 160 an der Stelle 174 zwischen den Enden des Matelrohres um das Mantelrohr 144 geschlossen. Die Stelle 174 befindet sich in der Nähe der Mitte der axialen Länge 176 der zu formenden Rippe oder ein wenig neben der Mitte, wie in Figur 10 dargestellt. Die Walzen 122, 124 und 126 werden um das Mantelrohr 144 so geschlossen, daß sie allmählich in das Mantelrohr 144 eindringen. Das Schließen der Walzen wird nach einer von zwei Methoden sorgfältig gesteuert. Bei der ersten Methode werden die Walzen stufenweise geschlossen.
In der ersten Schließstufe werden die Walzen für einige Umläufe, beispielsweise etwa fünf, entgegen dem Uhrzeigersinn in Umdrehung versetzt, so daß das Rohr 144 in entgegengesetzter Richtung einige Umläufe mehr in Umdrehung versetzt wird, da der Durchmesser des Rohres kleiner als die Durchmesser der Scheiben 148 ist. Die Umdrehung der Walzen wird sodann angehalten, und ohne Verzögerung, d.h.
nahezu momentan, wird die Umlaufrichtung der Walzen umgekehrt. Die Walzen werden dabei ein wenig enger geschlossen und für einige Umläufe in Umdrehung versetzt, so daß das Rohr 144 in entgegengesetzter Richtung in Umdrehung versetzt wird. Der Umlauf der Walzen 122, 124, 126 wird nun erneut angehalten, und unter weiterem Engerschließen der Walzen um das Rohr werden sie in entgegengesetzter Richtung in Umdrehung versetzt, so daß auch das Rohr 144 für einige Umläufe in Umdrehung versetzt wird. Die oszillierende Umkehr der Umlaufrichtung der Walzen wird sorgfältig gesteuert, und jeder Umlauf kann 1 bis 10 Umdrehungen betragen. Die Walzen führen dadurch eine Anzahl axialer Läufe über denselben Axialbereich aus des Mantelrohres aus, wobei die Scheiben 148 immer tiefer in das-Mantelrohr 144 eindringen. Diese Arbeitsfolge wird fortgesetzt, bis die Rippe 178 in einem kurzen axialen Bereich 180 neben der Ausgangsstelle 174 bis zur vollen Höhe ausgebildet ist.
Die Walzen werden in Schließstellung gehalten und dann m Formen der Rippe 178 über den gesamten Bereich 182 bis zur Stelle 184, wo die Rippe endet, ohne Umkehr der Richtung in Umdrehung versetzt. Danach wird die Umdrehung der Walzen angehalten. Infolge der abgeschrägten Form 186 der Formscheiben 148 in den Bereichen 162 und 166 auf der Walze 122, wie in Figur 9 dargestellt, und der in gleicher Weise abgeschrägten Bereichen auf den Walzen 124 und 126 und durch das Anhalten der Umdrehung der Walzen wird am Ende des Rippenbereichs 182 neben dem Endpunkt 184 ein abgeschrägter Rippenbereich 188 geformt. In diesem Bereich 188 ist die Rippe 190 nicht bis zur vollen Höhe ausgebildet.
Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens kann das Schließen der Walzen 122, 124 und 126 um das Mantelrohr 144 kontinuierlich ausgeführt werden. Der Umlauf der Walzen wird beim kontinuierlichen Schließen der Walzen wie bei dem vorstehend beschriebenen stufenweisen Schließen der Walzen oszillierend umgekehrt.
Es versteht sich, daß beim Nachlauf der Scheiben 148 der Walzen 122, 124 und 126 in derselben aus dem Mantelrohr 144 erzeugten Nut oder Rippe jede Nut oder Rippe nacheinander von den Scheiben aller drei Walzen durchlaufen wird.
Wenn daher beispielsweise sechs Scheiben im Bereich 164 auf den Walzen vorhanden sind, wird jede Rippe durch den aufeinanderfolgenden Lauf von 3.6 = 18 Scheiben 148 erzeugt.
In der nächsten Stufe des Rippenformprozesses werden die Walzen 122, 124 und 126 in die entgegengesetzte Richtung in Umdrehung versetzt und über die nicht zu voller Höhe ausgebildete Rippe 190 im abgeschrägten Rippenbereich 188 mit dem Rippenbereic) 182 wieder in Berührung gebracht.
Durch das Angreifen der Formscheiben 148 an den Rippen 190 und 178, die schraubenförmige Gestalt der Rippen 178 und 190 sowie durch den Umlauf der Walzen 122, 124, 126 werden die Rippen 178, 190 zusammen mit dem Mantelrohr 144 in bezug auf die Walzen 122, 124 und 126 axial verschoben.
Wenn die Walzen den Ausgangspunkt 174 erreichen, werden sie in Richtung der Pfeile 156, 158, 160 geschlossen und in einige Umdrehungen versetzt, wodurch die Formscheiben in das Mantelrohr im Bereich 192 eindringen und eine Rippe formen, die eine Fortsetzung der Rippe 178 jenseits des Ausgangspunktes 174 ist. Beim Schließen der Walzen 122, 124 und 126 läßt man sie einige Umdrehungen ausführen und kehrt dann ihre Umlaufrichtung für einige Umdrehungen um.
Bei der Umkehr der Umlaufrichtung der Walzen werden sie allmählich immer enger um den Rohrmantel 144 geschlossen, so daß die Formscheiben tiefer in den Rohrmantel eindringen und die Rippe zu einer größeren Höhe ausformen. Die oszillierende Umkehr der Umlaufrichtung der Walzen in der vorstehend beschriebenen Weise wird fortgesetzt, bis ein Übergang der Rippe von dem Bereich 180 über den Ausgangspunkt 174 bis zu dem Bereich 192 erreicht und die Höhe der Rippe, wie durch die strichpunktierte Linie 194 angedeutet, nach und nach bis zur vollen Höhe der Rippe 178 bei 196 ausgeformt ist. Die Walzen werden dann um den Rohrmantel geschlossen gehalten und in der gleichen Richtung weiter umlaufen gelassen, so daß sie bis 198 über das Mantelrohr wandern. Von 174 bis 196 wird eine Rippe 178 in voller Höhe geformt, während von 196 bis 198 in dem Bereich 202 eine nicht zur vollen Höhe ausgebildete Rippe 204 geformt wird, die wie die Rippe 190 gestaltet, aber im Bereich 188 in entgegengesetzter Richtung zur Rippe 190 abgeschrägt ist.
Die Länge der abgeschrägten Bereiche 188 und 202, in denen die Rippen 190 und 204 bis zur vollen Höhe der Rippe 170 ausgeformt werden, beträgt in jedem Falle 0,4 bis 0,75, besser 0,50 bis 0,60 des Außendurchmessers 206 dew zur vollen Höhe ausgebildeten Rippe 178.
Die Gesamtlänge des nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten, in Figur 10 veranschaulichten Rippenrohres setzt sich daher aus der axialen Länge 176, in der die Rippen zur vollen Höhe ausgeformt sind, und den beiden Bereichen 188 und 202 zusammen, in denen die Rippen 190 und 204 nicht bis zur vollen Höhe ausgebildet sind.
In Figur 11 bezeichnet die Bezugsziffer 210 allgemein ein Rippenrohr mit Rippenbereichen 208, zwischen denen sich rippenlose Bereiche des Mantelrohres 144 befinden.
Figur 12 zeigt schematisch die Aufeinanderfolge der Wormung von Rippenbereichen 208, wie sie in den Figuren 10 und 11 dargestellt sind, bei einem langen Rippenrohr 228 von mehreren Metern Länge. Um bei der Erzeugung der Rippen nicht eine zu hohe axiale Beanspruchung auf die Rippen auszuüben, werden die Rippen in der angegebenen Reihenlolge hergestellt, nämlich 208.1 (die sich in der Nähe der Mitte des Rohres 228 befinden), 208.2 und 208.3. Die Bearbeitung wird dann unterbrochen, das Rohr 208 gewendet und die Bearbeitung in der Reihenfolge 208.4, 208.5 und 208.6 fortgesetzt.
Rippenrohre gemäß der Erfindung eignen zum Wärmeaustausch bei Gasen und Flüssigkeiten, beispielsweise bei der Urananreicherung.
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Claims

Ansprüche 1. Rippenrohr aus Metall, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß es eine durchgehende Form hat und mindestens zwei Rippenbereiche(60, 70, 76, 72, 80, 208) und zwischen den Rippenbereichen mindestens einen rippenlosen Bereich (62, 82, 74, 78, 212) aufweist.
2. Rippenrohr nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß mindestens ein Rippenbereich (208) eine axial sich erstreckende Zone (188, 202), in der die Rippen nur teilweise ausgebildet sind, und eine axial sich erstreckende Zone (176) aufweist, in der die Rippen voll ausgebildet sind, wobei die axiale Länge der Zone mit nicht voll ausgebildeten Rippen 0,50 bis 0,60 des Durchmessers (206) der voll ausgebildeten Rippen (178) beträgt.
3. Rippenrohr nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß es aus Bimetall mit einem durchgehenden Rippenrohrmantel (52, 144) aus Metall und einem Innenrohr (50, 140) aus Metall besteht.
4. Verfahren zum Herstellen eines Rippenrohres aus Metall nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein Metallrohr (210) geformt wird, das in axialer Richtung Rippenbereiche (208) aufweist, die durch rippenlose Bereiche (212)getrennt sind.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine Anzahl auf Wellen (128, 130, 132) montierter angetriebener Walzen (122, 124, 126), die um das Ausgangsrohr (144) angeordnet und jeweils mit einer Anzahl von mit axialem Abstand angeordneten Formscheiben (148, 150, 152) versehen sind, mit dem Ausgangsrohr (144) so in Abwälzkontakt gebracht werden, daß die Umlaufachse (134, 136, 138) einer jeden Welle (128, 130, 132) die Längsachse (140) des Ausgangsrohres (144) unter einem Winkel (154) schneidet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Formscheiben (148, 150, 152) intermittierend mit dem Ausgangsrohr (144) in Berührung gebracht und von diesem abgehoben werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Formscheiben (148, 150, 152) mit dem Ausgangsrohr (144) in formende Berührung gebracht und nach dem Formen eines gerippten Bereichs abgehoben, daß dann das Ausgangsrohr (144) zum Ausbilden eines rippenlosen Bereichs axial weiterbewegt und anschließend die Formscheiben wieder mit dem Ausgangsrohr (144) in formende Berührung gebracht werden, so daß ein zweiter gerippter Bereich geformt wird, der von dem ersten gerippten Bereich durch einen rippenlosen bereich getrennt ist.
8. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß in einem Rippenbereich (208) die Rippen (190, 204) über eine axiale Strecke von 0,40 bis 0,75 des Außendurchmessers des Rippenrohres in diesem Bereich zur vollen Höhe geformt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß in einem Rippenbereich die Rippen über eine axiale Strecke von 0,50 bis 0,60 des Außendurchmessers des Rippenrohres in diesem Bereich zur vollen Höhe geformt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Formscheiben relativ zu dem Ausgangsrohr (144) in eine Richtung in Umdrehung versetzt und an einer Stelle (174) zwischen den Enden des Rohres mit dem Ausgangsrohr in formende Berührung gebracht werden, über eine endliche axiale Strecke (180, 182) des Ausgangsrohres eine schraubenförmige Rippe geformt, sodann die Umdrehung der Formscheiben angehalten und ihre Drehrichtung umgekehrt wird, so daß auch die axiale Verschiebung der Rippe umgekehrt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die umgekehrte axiale Verschiebung der Rippe bis zum Erreichen des Ausgangspunktes (174) der Rippenerzeugung und über diesen hinaus fortgesetzt wird, so daß jenseits des Ausgangspunktes über eine endliche axiale Strecke (192, 202) eine Rippe erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das formende Inberührungsbringen der Formscheiben mit dem Ausgangsrohr bei der oszillierenden Umkehr der Drehrichtung der Formscheiben gesteuert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur Steuerung die Wellen bei der oszillierenden Umkehr der Formscheibendrehung ständig an dem Ausgangsrohr gehalten werden.
14. Verfahren nach Ansprüch 12, d a d u r c ii g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur Steuerung die Wellen }ei der oszillierenden Umkehr der Formscheibenumdrehung stufenweise an das Ausgangsroir angelegt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Umkellr der Drehrichtung der Formscheiben nahezu momeI1-tan ausgeführt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Relativdrehung zwischen den Formscheiben und dem Ausgangsrollr durch Antrieb der Formscheiben und Erzeugung einer Gegenumdrehung des Ausgangsrohres durch Reibungsschluß der Formscheiben mit dem Rohr bewirkt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 16, d a -d u r c h g e ]; e n n z e i c h n e t , daß mit dem Formen der Rippenbereiche (208.1) etwa in der axialen Mitte des Rohres begonnen wird und weitere Rippenbereiche (208.2, 208.3, 28.4, 208.5) in Richtung auf die beiden Enden des Rohres geformt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 17, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Formscheiben (148, 15, 152) auf den verschiedenen Wellen (128, 130, 132) in der gleichen Spur laufen und zur Erleichterung des Formens der Rippe zur vollen Höhe in unterschiedlichem Ausmaß an der Rippe angreifen.
19. Verfahren nach Anspruch 18, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine Formscheibe (148) an einer Welle (128) an einem Drittel der Rippenhöhe, die in derselben Spur nachlaufende Formscheibe (150) auf der zweiten Welle (130) an einem weiteren Drittel der Rippenhöhe und die in derselben Spur nachlaufende Formscheibe (152) auf der dritten Welle (132) am letzten Drittel der Rippenhöhe angreift.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 19, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man die Formscheiben (led8, 150, 152) durch Bewegen in radialer Richtung zum Rohr (144) hin um das Rohr schließt und in formende Wälzberührung mit dem Rohr bringt, durch Drehen der Formscheiben eine axiale Länge Rippen formt, sodann die Umdrehung der Formscheiben anhält, die Drehrichtung der Formscheiben nahezu momentan umkehrt, dadurch die Rippen in die axial entgegengesetzte Richtungverschiebtund die Formscheiben, wenn sie den axialen Ausgangspunkt der Rippenbildung erreichen, um das Rohr (144) schließt und so in axial entgegengesetzter Richtung vom Ausgangspunkt Rippen formt.
21. Verfahren nach Anspruch 20, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur Erzeugung eines axialen übergangs von einem Rippenbereich (180) zu einem Bereich (192) mit nicht in voller Höhe ausgebildeten Rippen der Umlauf der Formscheiben einige Umdrehungen oszillierend umgekehrt wird
22. Verfahren nach Anspruch 21, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß nach dem Formen einer gewünschten axialen Länge von Rippen(192, 202) die Formscheiben von dem Rohr abgehoben werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 22, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Umdrehungsachsen (134, 136, 138) der Wellen die Achse (140) des Rippenrohres unter verschiedenen Winkeln schneiden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 2-3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , ciaß zur Ausbildung eines plötzlichen uebergangs von e iIiem I3ereich voll ausgebildeter Rippen (72, 8()) zu 11 einem rippenlosen Bereich (82) ein axialer Bereich nicht ziir vollen Höhe ausgebildeter Rippen (74, 78) zusammengepreßt wird.
2 r). Verfahren nach Anspruch 24, d a d u r c h g e -k e n I1 Z e i c h n e t , daß die nicht zu voller II(')he ausgebildeten Rippen so zusainmengepreßt werden, daß sie einen gleichmäßigen Querschnitt haben und stufenlos in den rippenlosen Bereich übergehen.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 23, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens ein Teil eines rippenlosen Bereichs (62) durch Abspanen von Rippen eines Rippenbereichs (60) geformt wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 26, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Ausgangsmaterial ein Bimetallrohr verwendet wird, das aus einem Mantelrohr (52, 144) und einem Innenrohr (50, 142) aus Metall besteht.
28. Vorrichtung zur Herstellung eines Rippenrohres nach Anspruch 1 aus einem Metallrohr, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h drei angetriebene Wellen (128, 130, 132), auf denen jeweils eine Anzahl mit axialem Abstand angeordneter Formscheiben (148, 150, 152) sitzt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Formscheiben in axial voneinander abstehenden Gruppen in derselben Spur laufen, und wobei die Formscheiben jeder Spurgruppe unterschiedliche Durchmesser haben.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, d a d u r c h g e -k e n n z e i c ii n e t , daß die Durchmesser der Iolmsclleibell (148, 150, 152) einer j eden SpuI'g rllpp£ im Verhältnis 1:1,1 bis 1:1,2 stehen.
30. Vorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, d a d u r c Ii g e k e n n z e i c h n e t , daß die Acllsen (134, 136, 138) einer jeden Welle die Längsachse (14O) des Rippenrohres unter einem Winkel (154) schneiden.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Achsen (134, 136, 138) der Wellen die Längsachse (140) des Rippenrohres unter verschiedenen Winkeln schneiden.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Schnittwinkel (154) der Achsen (134, 136, 138) und der Längsachse (140) des Rippenrohres zwischen 3 und 7° betragen.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Schnittwinkel zwischen den Achsen der Wellen und der Längsachse des RipI7enrohres bei einer Welle 30, bei der anderen Welle 4° und bei der dritten Welle 60 beträgt.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 33, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeder Satz Formscheiben auf jeder Welle aus Scheiben verschiedener Durchmesser besteht.
35. Vorrichtung nach Anspruch 34, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die axiale Länge (172) eines jeden Formscheibensatzes auf jeder Welle kürzer als der Gesamtdurchmesser (168) der größten Scheiben eines jeden Satzes ist.