Verfahren und Vorrichtung zum Einwalzen von Rohren

Abstract

 Bei einem Verfahren zum Einwalzen von Rohren in Rohrbö­den, insbesondere Wärmetauschern, mit einer Rohrwalze, bei dem vor dem Einwalzen der gewünschte Haftaufwei­tungswert eingestellt wird und während des Einwalzens die Haftaufweitung gemessen und bei Erreichung des vor­gegebenen Wertes die Aufweitung eingestellt wird, ist vorgesehen, daß die Größe der Haftaufweitung über eine Ultraschallmessung der sich ändernden Dicke der Rohrwand während der Aufweitung bestimmt wird. Dabei ist die Vor­richtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer durch eine Antriebsmaschine (8) angetriebenen Rohrwalze (1) und einem Einwalzcontroller (13), an dem der gewünschte Haftaufweitungswert einstellbar ist, versehen und erfin­dungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrwal­ze (1) ein Ultraschallmeßkopf (9) vorgesehen ist, der mit dem Einwalzcontroller (13) verbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einwalzen von Rohren in Rohrböden der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 1 genannten Art.

[0002] Bei Rohrwalzen, wie sie z. B. aus der DE-OS 22 05 281 und DE-OS 23 31 341 bekannt sind, wird der mit achspa­rallelen Walzrollen in Eingriff stehende Walzdorn so lange in Richtung auf die Walzrollen verschoben, bis die erforderliche Haftaufweitung erreicht ist. Bei den be­kannten Verfahren wird die Haftaufweitung als am An­triebsmotor auftretendes Drehmoment gemessen und bei Erreichen des der gewünschten Haftaufweitung entspre­chenden eingestellten Drehmoments wird zumindest der Dornvorschub durch die Antriebsmaschine abgeschaltet.

[0003] Es hat sich herausgestellt, daß diese indirekte Messung der Haftaufweitung verbessert werden muß, um vollständig reproduzierbare Einwalzergebnisse zu erzielen und ggf. ein Nachwalzen bei in axialer Ruhestellung befindlichem Walzdorn zu vermeiden.

[0004] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem das Erreichen der gewünsch­ten Haftaufweitung genauer erfaßt werden kann.

[0005] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Große der Haftaufweitung über eine Ultraschallmessung der sich ändernden Dicke der Rohrwand während der Aufweitung bestimmt wird.

[0006] Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensführung ist eine direkte Messung der Haftaufweitung möglich.

[0007] Die Erfindung richtet sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und geht aus von einer Vor­richtung mit einer durch eine Antriebsmaschine angetrie­bene Rohrwalze und einen Einwalzcontroller, an dem der gewünschte Haftaufweitungswert einstellbar ist.

[0008] Erfindungsgemäß ist bei einer solchen Vorrichtung vor­gesehen, daß in der Rohrwalze ein vorzugsweise im we­sentlichen senkrecht zur Drehachse der Rohrwalze ausge­richteteter Ultraschallmeßkopf angeordnet ist, der mit dem Einwalzcontroller verbunden ist. Bei der Meßanord­nung kommt es in erster Linie darauf an, daß eine Ultra­schallfeld-Komponente in die Rohrwandung eindringt. Spiegelanordnungen können zwischengeschaltet werden.

[0009] In bevorzugter Weise geht die Vorrichtung von einer Rohrwalze aus, wie sie in der DE-OS 22 05 281 und 23 31 341 oder in der DE-OS 29 24 835 beschrieben ist. Eine solche Rohrwalze weist mindestens mehrere achspa­rallel in einem drehbaren Walzkörper angeordnete Walz­rollen und einen zumindest axial vorschiebbaren koni­schen Walzdorn für die Spreizung der Walzrolle auf. Der Offenbarungsinhalt der vorstehend genannten Druckschrif­ten wird zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Anmel­dung gemacht.

[0010] Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist in zweckmäßiger Weise der Ultraschallmeßkopf in dem Walzenkörper angeordnet.
Weiterhin ist es zweckmäßig, daß der Ultraschallmeßkopf über eine Schleifringverbindung mit dem Einwalzcontrol­ler verbunden ist.

[0011] Zur Ankopplung des Meßfensters des Ultraschallmeßkopfes an die Rohrinnenwandung ist es zweckmäßig, wenn der Freiraum zwischen Meßfenster und Rohrinnenwandung mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Diese Flüssigkeit kann auch gleichzeitig die beim Einwalzen freiwerdende Wärme abführen, wenn der Ringraum mit der Ankopplungsflüssig­keit, vorzugsweise Wasser, nicht nur statisch aufge­füllt, sondern von dieser durchströmt wird.

[0012] Während bei der Vorrichtung gemäß der DE-OS 23 31 341 der axiale Vorschub des Walzdorns von einer Drehbewegung abkoppelbar ist, um bei Erreichen des höchsten Drehmo­ments noch ein Glattwalzen der Innenrohrwandung bei in seiner axialen Stellung fixiertem Walzdorn zu ermögli­chen, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Vor­schub und die Drehung starr miteinander gekoppelt wer­den, weil eine direkte Messung der Wanddicke erfolgt. Auf eine gesonderte Kupplung zwischen Vortriebsbewegung und Drehbewegung kann daher verzichtet werden. Die Dreh­bewegung des Walzdorns wird über die Walzrollen auf den Walzkörper übertragen. Es ist daher zu bevorzugen, daß der Walzdorn und der Walzkörper kupplungsfrei über die Walzrollen miteinander in Dreheingriff stehen.

[0013] Das erfindungsgemäße Verfahren und eine bevorzugte Aus­führungsform sollen anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden.

[0014] Die Rohrwalze 1 weist ein Grundbauteil 2 auf, in dem ein Walzkörper 3 über Lager 4 und 5 drehbar gelagert ist.

[0015] Im Walzenkörper 3 sind drei Walzenrollen 6 achsparallel in entsprechenden Schlitzen 3a des Walzkörpers gelagert. In der Achse des Walzkörpers 3 und des Grundbauteils 1 ist ein nach vorn konisch verlaufender Walzdorn 7 ver­schieblich angeordnet, durch den die Walzrollen 6 ge­spreizt werden können. Die Geometrie der Walzrollen 6 ist an die Konizität des Walzdorns 7 angepaßt.

[0016] Der Walzdorn 7 ist mit einem Antrieb 8 verbunden, der den Walzdorn 7 vorschieben und drehen kann. Durch die Anordnung der Walzrollen 6 in den Schlitzen 3a und das Aufsetzen der Walzrollen auf der Oberfläche des Dorns 7 wird eine Drehbewegung auf den Walzenkörper 3 übertragen.

[0017] In dem Walzenkörper ist zwischen den unter 120° ausge­bildeten Schlitzen 3a ein Ultraschallmeßkopf 9 angeord­net, dessen Meßfenster 9a radial auf die Innenwandung IW eines in einen Rohrboden RB einzuwalzenden Rohres R aus­gerichtet ist.

[0018] Der Ultraschallmeßkopf 9 ist über Leitungen 10 mit einer Schleifringeinrichtung 11 verbunden. Ausgangsseitig ist die Schleifeinrichtung 11 im Grundbauteil 1 über Lei­tung 12 mit einem Einwalzcontroller 13 verbunden, dem über einen Sollwertsteller 13a der zu erreichende Haft­aufweitungswert vorgegeben wird. Der Einwalzcontroller kann einen Schalter 14 ansteuern, der seinerseits den Antrieb an- oder abschalten kann. Weiterhin kann mittels einer Anzeige und/oder Schreibeinrichtung 15 der Ablauf der Aufweitung protokolliert werden.

[0019] Das Grundbauteil 2 ist mit einem Wasseranschluß 2a ver­sehen, so daß der Ringraum zwischen Dorn 7 und Walzen­körper 3 mit Wasser gefüllt werden kann, das über die Schlitze 3a austretend auch den Ringraum zwischen Außen­fläche des Walzkörpers und Innenwandung IW des Rohres auffüllt. Um einen Austritt von Wasser zu vermeiden, sind Dichtungsmaßnahmen erforderlich, von denen in der Fig. 1 zwei Ringdichtungen 16 und 17 dargestellt sind. Der Fachmann ist ohne weiteres in der Lage, im Bereich des Grundbauteils entsprechende Dichtungen, wie z. B. Dichtung 18, vorzusehen. Diese sind der Einfachheit halber nicht alle mit dargestellt.

[0020] Die Beaufschlagung mit Wasser kann statisch erfolgen, so daß keine Durchströmung erfolgt, oder aber fließend, so daß auch mittels der Ankopplungsflüssigkeit die beim Einwalzen erzeugte Wärme abgeführt werden kann.

[0021] Die dem Auftreffen des Ultraschallfeldes auf die Rohr­innenwandung IW und auf den Rohrboden RB zuzuordnenden Impulse können voneinander diskriminiert werden, so daß eine fortlaufende Dickenmessung möglich ist. Ultra­schallmeßverfahren zur Dickenbestimmung sind an sich be­kannt.

Ansprüche

1. Verfahren zum Einwalzen von Rohren in Rohrböden, ins­besondere Wärmetauschern, mit einer Rohrwalze, bei dem vor dem Einwalzen der gewünschte Haftaufweitungs­wert eingestellt wird und während des Einwalzens die Haftaufweitung gemessen und bei Erreichung des vorge­gebenen Wertes die Aufweitung eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Haftaufweitung über eine Ultraschall­messung der sich ändernden Dicke der Rohrwand während der Aufweitung bestimmt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer durch eine Antriebsmaschine angetriebenen Rohrwalze und einem Einwalzcontroller, an dem der gewünschte Haftaufweitungswert einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrwalze (1) ein Ultraschallmeßkopf (9) vorgesehen ist, der mit dem Einwalzcontroller (13) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Rohrwalze mindestens mehrere achsparallel in einem drehbaren Walzkörper (3) angeordnete Walzrollen (7) und einen zumindest axial vorschiebbaren konischen Walzdorn (7) für die Spreizung der Walzrollen (6) aufweist, da­durch gekennzeichnet, daß der Ultraschallmeßkopf (9) in dem Walzenkörper (3) ange­ordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall­meßkopf (9) über eine Schleifringverbindung (11) mit dem Einwalzcontroller (13) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­durch gekennzeichnet, daß der Freiraum zwischen Meßfenster (9a) und Rohrinnenwan­dung (IW) mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­durch gekennzeichnet, daß der Walzdorn (7) und der Walzkörper (3) kupplungsfrei über die Walzrollen (6) miteinander in Dreheingriff stehen.

Zeichnung