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(11) | EP 0 639 411 B2 |
| (12) | NEUE EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Verbundrohre mit Metalleinlagen Process for the manufacturing of multi layer composite tubes with ferrous and non ferrous metal inlets Procédure de fabrication de conduites composées à plusieurs couches, avec orifices de entrée en métaux ferreux et non ferreux |
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[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundrohres zur Förderung von flüssigen oder gasförmigen Medien in erwärmtem oder gekühltem Zustand, wobei das Verbundrohr wenigstens ein Innenrohr aus Kunststoff und ein dieses ummantelndes Metallrohr aufweist.
[0002] Ein derartiges Herstellungsverfahren für Kunststoff-Metall-Verbundrohr ist aus DE-A1-29 23 544, DE-C1-34 32 944 und EP-A-0 127 127 bekannt. Bei diesen bekannten Verfahren wird ein Metallband um ein Kunststoffrohr geformt, so daß seine in Längsrichtung des Kunststoffrohres verlaufenden Bandkanten aneinanderliegen. In diesem Zustand werden die Bandkanten miteinander verschweißt. Dabei wird vorausgesetzt, daS der Innendurchmesser des Metallrohres größer ist als der Außendurchmesser des Kunststoff-lnnenrohres. Die Durchmesserunterschiede sind zum Teil eindeutig definiert. Auch wird beschrieben, daß das Metallrohr nach dem Schweißen im Durchmesser reduziert wird, um eine Verbindung zwischen den beiden Rohrmaterialien herzustellen. Nach diesem Reduziervorgang sind erst die Voraus-Setzungen für eine Klebeverbindung der beiden Rohre geschaffen.
[0003] Aus DE-A-20 58 379, die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu Grunde gelegt ist, ist ein Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Gebildes bekannt, bei dem um ein Kunststoffrohr ein Metallband geformt wird, dessen Bandkanten im am Kunststoffrohr anliegenden Zustand des Metallbandes abgewinkelt sind und radial vom Kunststoffrohr wegweisen. Diese Bandkanten werden miteinander verschweißt und anschließend auf die Oberfläche des Metallrohres umgebogen.
[0004] In DE-C-565 960 ist eine Maschine zur Herstellung autogen geschweißter Rohre beschrieben, bei der ein Metallband mit abgewinkelten Bandkanten zu einem Metallrohr (ohne Innenrohr) geformt wird, wobei das geformte Metallband an seinen Bandkanten unter Bildung einer Längsnaht verschweißt wird.
[0005] Die Metalleinlagen von Verbundrohren sind vorzugsweise dünnwandig und dem Rohrdurchmesser sowie dem Vervendungszweck der Rohre angepaßt. Das freie Formen von dünnen Metallbändern zu Rohren ist wegen der beim 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.
[0006] Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ein endlos extrudiertes Kunststoffrohr zu ummanteln, wobei ein Metallband durch Formen der Bandkanten eng anliegend um das Kunststoffrohr in der Längsachse geformt und gasdicht verschweißt wird.
[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 1 vorge-schlagen. Die Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen des Verfahrens gemäß Anspruch 1 sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.
[0008] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die längsverlaufenden Bandkanten des Metallbandes vor dem Legen des-selben um das Kunststoff-Innenrohr abgewinkelt. Dadurch stehen die aneinander anliegenden Bandkanten im wesentlichen radial vom Innenrohr ab, wenn das Metallband um das Innenrohr gelegt ist.
[0009] Das vorgestellte Verfahren hat den Grundgedanken, das Kunststoff-lnnenroh mit einem Metallband kraftschlüssig zu umformen und durch Abwinkeln der Bandkanten eine zuverlässige Verschweißung zu ermöglichen.
[0010] Durch die Verwendung des Kunststoff-Innenrohres als Biegedorn zum Formen des Metallbandes wird der Einsatz sehr dünner Metallbänder ermöglicht. Die Metallrohrform als auch die dabei auftretenden Toleranzen werden von dem Innenrohr bestimmt.
[0011] Durch das erfindungsgemäße kraftschlüssige Formen des Metallbandes um das Innenrohr werden Sauerstoffeinschlüsse vermieden, die beim anschließenden Längsnahtschweißen störend wirken und auch die Klebeverbindung zwischen Innenrohr und Metallummantelung negativ beeinflussen.
[0012] Durch die erfindungsgemäße Abwinkelung der Bandkanten werden verbesserte Vorbedingungen für den Schweißprozeß geschaffen, da durch die Höhe der beiden Bandkanten das Volumen der Schweißschmelze bestimmt wird, womit die Überhöhung der Schweißnaht im Nahtbereich entsprechend festgelegt und optimiert werden kann. Durch die erhöhte Schweißschmelze wird die Schweißnaht homogen, gasdicht und mechanisch höher belastbar.
[0013] Die in Längsachse laufenden und erfindungsgemäß hochgestellten Bandkanten werden beim Schweißen fest zusammengepreßt und können als Führung für den mittig, über dem Bandkantenstoß angeordneten Schweißkopf dienen. Die eng anliegende Umformung des Innenrohres mit den nach außen hochgestellten Bandkanten bietet ferner Vorteile bezüglich einer verbesserten Rohrkantenführung im kontinuierlichen prozeßablauf. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung, um das Rohr störungsfrei, hochproduktiv herstellen zu können. Vorzugsweise werden die in Rohrlängsrichtung laufenden Bandkanten mit einem profilierwerkzeug auf eine der Bandstärke entsprechende Höhe umgebogen.
[0014] Die Erfindung 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. Denn die erfindungsgemäße Bandkantenvorbereitung kann das Längsnahtschweißen des Metallrohres auf dem Kunststoff-Innenrohr ohne Luftspalt erfolgen. Ferner ist ein Besäumvorgang des Bandes, wie allgemein üblich, nicht erforderlich, denn die nach DIN sichergestellten Breitentoleranzen für Feinbänder sind für einen störungsfreien Fertigungsablauf absolut ausreichend, womit die Betriebssicherheit der Fertigungsanlage gesteigert wird.
[0015] Wegen des geringen spezifischen Gewichtes wird vorzugsweise Aluminium eingesetzt. Auch bleiben hiermit die mechanischen Eigenschaften, die Flexibilität und die für die Endlos-Fertigung so wichtige Aufwickelbarkeit der Rohre erhalten. 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 mechanische belastbare Schweißnähte zu erzeugen. Als weiteren Vorteil sind die damit erreichbaren Schweißgeschwindigkeit zu sehen. Die Verschweißung durch WechselstromGleichstrom gibt dieser Art der Fertigung eine größtmögliche Sicherheit im kontinuierlichen Dauerbetrieb.
[0016] Durch das Wechselstrom/Gleichstrom-Schweißverfahren 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.
[0017] Das Metallrohr ist nach dem Längsnahtschweißen insbesondere im Bereich der Schweißnaht warm. Mit dem Abkühlen der Schweißnaht findet ein Schrumpfvorgang statt. Dies trägt dazu bei, daß das Metallrohr kraftschlüssig auf das Innenrohr gezogen wird.
[0018] Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die Rohrkombination Kunststoff-Metall rundum erwärmt wird. Der Haftvermittler wird aktiviert und die Verklebung zwischen den beiden eng aufeinanderliegenden Rohren aus unterschiedlichen Werkstoffen findet statt und wird nochmals durch den zentrisch einsetzenden Schrumpfvorgang des Metallmantels begünstigt. Der Klebevorgang der beiden Rohre gegeneinander wird durch die kraftschlussige Umformung begünstigt und durch den Schrumpfvorgang nach der thermischen Behandlung optimiert.
[0019] Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigtes Verbundrohr ist in der Zeichnung in verschiedenen Ansichten gezeigt. Dabei zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines teilweise aufgebrochen dargestellten KunststoffMetall-Kunststoff-Verbundrohrs, während die Fign. 2 und 3 Querschnitte zeigen Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung des Verbundrohres nach teilweiser Verschweißung der aus den hochstehenden Bandkanten des Metallrohres gebildeten Längsnaht.
[0020] Das Verbundrohr weist ein Kunststoff-lnnenroh 1 aus PE- oder VPE-Material auf, um das ein Metallband aus Aluminium mit abgewinkelten Bandkanten 3 zu einem Metallrohr 2 geformt wird. Die aneinanderliegenden radial abstehenden Bandkanten 3 werden mittels eines Schweißkopfes 4 miteinander verschweißt. Durch Wahl des radialen Überstands H der Bandkanten 3 (Fig. 2) kann die Höhe der Schweißnaht bestimmt werden (Fig. 3). Außen auf das verschweißte Metallrohr 2 kann im Bedarfsfalle ein Außenrohr 5 aus PE- oder VPE-Material aufextrudiert werden.
- das Metallrohr (2) durch Biegen eines Bandkanten (3) aufweisenden Metallbandes um eine in seiner Längsrichtung liegende Achse um das Kunststoffrohr (1) geformt wird, und zwar derart, dass beim zum Metallrohr (2) geformten und eng am Kunststoffrohr (1) anliegenden
- Metallband die Bandkanten (3) abgewinkelt sind, eng aneinander liegen und radial vom Kunststoffrohr (1) wegweisen,
- das Kunststoffrohr (1) endlos extrudiert und als endlos und synchron mitlaufender Biegedorn zum Formen des Metallrohres (2) benutzt wird, wobei zwischen dem Kunststoffrohr (1) und dem Metallrohr (2) Haftvermittler extrudiert werden,
- die Bandkanten (3) des Metallrohres (1) gasdicht verschweißt werden, wobei die abgewinkelten Bandkanten (3) des Metallrohres (2) beim Schweißen zusammengepresst werden, und
- die Haftvermittler mittels thermischer Behandlung aktiviert werden,
dadurch gekennzeichnet,- dass das Metallband an seinen Bandkanten (3) zuerst abgewinkelt wird und dann mit abgewinkelten Bandkanten (3) um das Kunststoffrohr (1) geformt wird, wobei das Metallband beim Formen um das Kunststoffrohr (1) an seinen abgewinkelten Bandkanten (3) geführt wird.
- said metallic tube (2) is formed around said synthetic material tube (1) by bending a metallic band having band edges (3) about an axis arranged in the longitudinal direction thereof, in such a manner that, with the metallic band formed into said metallic tube (2) and bearing closely on said synthetic material tube (1), the band edges (3) are angled, abut each other closely and are directed radially away from the synthetic material tube (1),
- said synthetic material tube (1) is endlessly extruded and is used as an endlessly and synchronously following mandrel for forming said metallic tube (2), with adhesives being extruded between the synthetic material tube (1) and the metallic tube (2),
- said band edges (3) of the metallic tube (1) are welded to each other in a gas-tight manner, wherein said angled band edges (3) of the metallic tube (2) are pressed against each other in during the welding, and
- said adhesives are activated by thermal treatment,
characterized inthat said metallic band is first given an angular shape at its band edges (3) and then, with its band edges (3) arranged at an angle, is formed around said synthetic material tube (1), wherein said metallic band, while being formed around said inner tube (1), is guided by its angled band edges (3).
- en courbant une bande métallique comportant des bords de bande (3) autour d'un axe situé selon la direction longitudinale, on met en forme autour du tube de plastique (1) le tube métallique (2) de façon que, la bande métallique étant mise en forme pour donner le tube métallique (2) et s'appliquant étroitement contre le tube de plastique (1), les bords de bande (3) sont rabattus, s'appliquent étroitement l'un contre l'autre et saillent radialement du tube de plastique (1),
- on extrude sans fin le tube de plastique (1) et on l'utilise comme mandrin de cintrage sans fin avançant en synchronisme pour former le tube métallique (2), des générateurs d'adhérence étant extrudés entre le tube de plastique (1) et le tube métallique (2),
- on soude de façon étanche au gaz les bords de bande (3) du tube métallique (1), les bords de bande (3), rabattus, du tube métallique (2) étant serrés ensemble dans cette position lors du soudage, et
- on active les générateurs d'adhérence au moyen d'un traitement thermique,
charactérisé par le fait- que, premièrement, on rabatte les bords de bande (3) de la bande métallique et puis, les bords de bande (3) étant rabattus, on met en forme la bande métallique autour du tube de plastique (1), la bande métallique, lors de la mise en forme atour du tube de plastique (1), étant guidée par ses bords de bande (3) rabattus.