Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Verbundrohre mit Metalleinlagen

Abstract

 Das vorgestellte Verfahren hat den Grundgedanken das Kunststoff-Innenrohr mit einem Metallband kraftschlüssig zu Umformen und durch sinnvolles Formen der Bandkanten die Schweißung zu ermöglichen.
Die eng anliegende Umformung des Innenrohres mit den nach außen hochgestellten Bandkanten bietet die Vorteile der besseren Rohrkantenführung. Diese Voraussetzungen sind erforderlich, um störungsfreie, hochproduktive Verfahren zu sichern.

Beschreibung

[0001] Derartige Verbundrohre sind bekannt und wurden in verschiedenen verfahrensanmeldungen vorgestellt. So sind die Anmeldungen DE 2 923 544 und E 66 408 B zu nennen.
Beide Verfahren setzen jedoch voraus, daß der Innendurchmesser des Metallmantels größer ist, als der Außendurchmesser des Kunststoff-Innenrohres.
Die Durchmesserunterschiede sind zum Teil klar definiert. Auch wird beschrieben, daß der Metallmantel nach dem Schweißen reduziert wird, um eine Verbindung zwischen den beiden Rohrtypen herzustellen. Nach diese Reduziervorgang sind erst die Voraussetzungen für eine Klebeverbindung der beiden Rohre gegeneinander geschaffen.

[0002] Das vorgestellte Verfahren hat den Grundgedanken das Kunststoff-Innenrohr mit eine Metallband kraftschlüssig zu Umformen und durch sinnvolles Formen der Bandkanten die Schweißung zu ermöglichen. Das unter Anspruch 7 vorgestellte Schweißverfahren acht zusätzliche Kantenbearbeitungen (Besäumen, Wickeln oder Zerkleinern der Randstreifen) überflüssig, womit die Betriebssicherheit der Fertigungseinrichtung gesteigert wird.

[0003] Die eng anliegende Umformung des Innenrohres mit den nach außen hochgestellten Bandkanten bietet die Vorteile der besseren Rohrkantenführung. Diese Voraussetzungen sind erforderlich, um störungsfreie, hochproduktive Verfahren zu sichern.

[0004] Durch das Wechsel- Gleichstrom-Verfahren wird die thermische Belastung des Rohrstoßes beim Schweißen verteilt, wobei eine wesentliche Minderung von Schweißfehlern zu verzeichnen ist.
Damit ist eine Leistungssteigerung der Gesamteinrichtung durch Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit gegeben, der Wirkungsgrad der Anlage wird erhöht und die Amortisationszeit wird gekürzt.
Der Klebevorgang der beiden Rohre gegeneinander wird durch die kraftschlüssige Umformung begünstigt und durch den Schrumpfvorgang nach der thermischen Behandlung optimiert.

[0005] Reduzier- oder Kalibriereinrichtungen werden überflüssig, eine Verstreckung des Metallmantels auf dem Innenrohr, die bei den Anmeldungen DE 2 923 544 und E 66 408 B unumgänglich sind, findet nicht statt.

Ansprüche

1. Das vorgestellte Verfahren befaßt sich mit einem rohrförmigen Gebilde, bestehend aus mindestens 2 Lagen unterschiedlicher Werkstoffe, bei dem 1 Lage aus PE oder VPE Kunststoff und 1 Lage aus Metall besteht.
Vorzugsweise werden diese Rohre mit 3 lagen gefertigt die in der Reihenfolge wie folgt aufgebaut sind,
Kunststoff- Metall- Kunststoff (FIG. 1)
Um ein Mehrlagenrohr in ein Verbundrohr zu wandeln, werden zwischen die unterschiedlichen Rohrtypen,(PE - Alu und ALU - PE), Haftvermittler extrudiert, die mittels thermischer Behandlung aktiviert werden.
Diese Rohrkörper dienen der Förderung von flüssigen oder gasförmigen Medien in erwärmtem oder gekühltem Zustand.
Die Metalleinlagen sind vorzugsweise dünnwandig und sind dem Rohrdurchmesser, sowie dem Verwendungszweck der Rohre angepaßt.
Das freie Formen von dünnen Metallbändern zu Rohren ist wegen der bei Formen auftretenden Randspannungen im Band allgemein bekannt.
So ist es außerordentlich schwierig, bei der endlos Fertigung der dünnwandigen Rohre die Führung der Bandkanten für den Schweißprozess in der Form sicherzustellen, daß ein absolut optimales, und gleichbleibendes Schweißergebnis sichergestellt werden kann.
Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ein endlos extrudiertes Kunststoffrohr zu ummanteln, wobei ein Metallband durch sinnvolles Formen der Bandkanten, eng anliegend um das Kunststoffrohr in der Längsachse geformt und gasdicht verschweißt wird .
Wegen des geringen spezifischen Gewichtes wird in der Hauptsache Aluminium eingesetzt.
Auch bleiben hiermit die mechanischen Eigenschaften, die Flexibilität und die für die endlos Fertigung so wichtige Trommelbarkeit der Rohre erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß bei Formen des Bandes zum Rohr, das Kunststoff Innenrohr als endlos und synchron mitlaufender Biegedorn genutzt wird. Dieses Verfahren ermöglicht das problemlose Formen von sehr dünnen Bändern um ein Kunststoff- Innenrohr. Die Rohrform als auch die dabei auftretenden Toleranzmaße werden von dem Innenrohr bestimmit.

3. Verfahren nach Anspruch 1 + 2 dadurch gekennzeichnet, daß durch das kraftschlüssige Formen des Metallbandes um das Innenrohr Sauerstoffeinschlüsse vermieden werden, die beim anschliessenden Längsnahtschweißen störend wirken und auch die Klebeverbindung zwischen Innenrohr und Metallummantelung negativ beeinflussen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsachse laufenden Bandkanten in eine Profilierwerkzeug auf eine Höhe, entsprechend der Bandstärke angebogen werden(FIG. 2+4), wobei die Kanten an ihrem dem Rohr abgekehrten Enden zur Bildung einer homogenen, geschlossenen, gasdichten Hülle metallisch, vorzugsweise durch Schweißen miteinander verbunden werden (FIG. 3)

5. Verfahren nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß der Besäumvorgang des Bandes, wie allgemein üblich, nicht erforderlich ist. Die nach DIN sichergestellten Breitentoleranzen für Feinbänder sind für einen störungsfreien Fertigungsablauf absolut ausreichend.

6. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die beiden nach außen hochgestellten Bandkanten das Band stabilisieren und somit bessere Führungsmöglichkeiten im kontinuierlichen Prozessablauf sicherstellen.

7. Verfahren nach Anspruch 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß durch diese Art der Bandkantenvorbereitung das Längsnahtschweißen des Metallmantels auf dem Kunststoff-Innenrohr, ohne Luftspalt ermöglicht wird. (FIG.2 Pos. 1 + 2).
Für den Schweißprozess selbst wird ein Wechsel- Gleichstrom- Verfahren eingesetzt.
Damit ist es möglich, Aluminium ohne weitere Vorbehandlung(Oxydschicht) zu verschweißen und darüber hinaus, homogene und mech. belastbare Schweißnahte zu erzeugen. Als weiteren Vorteil sind die damit erreichbaren Schweißgeschwindigkeiten zu sehen.
Die Schweißkombination, Wechselstrom- Gleichstrom, gibt dieser Art der Fertigung eine größtmögliche Sicherheit im' kontinuierlichen Dauerbetrieb.

8. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß bessere Vorbedingungen für den folgenden Schweißprozess geschaffen sind, da durch die Höhe der beiden Bandkanten (FIG. 2 Pos.3) das Volumen der Schweißschmelze bestimmt wird, womit die Überhöhung der Schweißnaht (FIG. 2 Pos. h) im Nahtbereich festgelegt und optimiert wird.
Durch die erhöhte Schweißschmelze wird die Schweißnaht homogen, gasdicht und mechanisch höher belastbar.

9. Verfahren nach Anspruch 1 - 6 dadurch gekennzeichnet daß nach dem Längsnaht-Schweißen des Rohrstoßes das Rohr, besonders im Bereich der Schweißnaht warm ist. Mit dem Abkühlen der Schweißnaht findet ein Schrumpfvorgang statt (FIG. 3).
Der Metallmantel wird dabei kraftschlüssig auf das Innenrohr gezogen.

10. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrkombination Kunststoff- Metall rundum erwärmt wird. Der Haftvermittler wird aktiviert und die Verklebung zwischen den beiden eng aufeinander liegenden Rohren, aus unterschiedlichen Werkstoffen findet statt und wird nochmals durch den zentrisch einsetzenden Schrumpfvorgang des Metallmantels begünstigt.

11. Verfahren nach den vorstehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsachse laufenden, hochgestellten Bandkanten beim Schweißen fest zusammengepreßt sind, und als Führung dienen für den mittig, über dem Bandkantenstoß angeordneten Schweißkopf.

12. Verfahren nach den vorstehenden Ansprüchen bietet den Vorteil, daß auf Rohr-Kalibrier- oder Reduziereinrichtungen verzichtet werden kann, da der Verbund Kunststoff- Innenrohr mit dem Metallmantel maß- und passgenau geschweißt wird. (FIG 3)

Zeichnung