Verfahren zur Herstellung von Rohren. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung feuchtigkeitsdich ter Rohre und nach diesem Verfahren herge stellte Rohre, welche bestimmt sind, als solche oder als Teile einer zusammengesetzten Ein richtung verwendet zu werden, z. B. als Män tel von elektrischen Fernmeldekabeln oder Starkstromkabeln. Diese Rohre können sowohl nichtmetallische als auch metallische Bauteile enthalten.
Der Ausdruck Rohr soll alle Formen hohlprismatischer Körper umfassen, wobei die Form des Querschnittes kreisförmig, oval, rechteckig oder vielseitig sein kann bzw. sym metrisch oder unsymmetrisch.
Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zur Herstellung von Rohren, welche mindestens eine Innen-, eine Zwischen- und eine Aussen lage aufweisen, vorgeschlagen, welches da durch gekennzeichnet ist, dass auf die Innen lage mindestens eine Zwischenlage derart auf gebracht wird, dass bei jeder Zwischenlage an einanderliegende Teile zunächst nicht mitein ander verbunden sind und dass die aufge brachten Zwischenlageteile erwärmt werden, damit sich die Teile mindestens der einen Zwischenlage unter dem Einfluss der Erwär mung miteinander verbinden und dadurch eine ununterbrochene, zusammenhängende und feuchtigkeitsdichte Sperrschicht bilden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung wer den nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellt dar: Fig.1 bis 6 Querschnitte von Rohren, Fig. 7 ein Verfahren zur Herstellung eines Rohres aus zwei schraubenlinienförmig ge wickelten Bändern, von denen eines oder beide mit Material überzogen ist, welches im fertigen Rohr die Zwischenlage bildet, welches Mate rial durch Wärmeeinwirkung, wie oben er wähnt, zu einem Ganzen zusammengesetzt wird, Fig. 8 ein Verfahren zur Herstellung eines Rohres aus drei schraubenlinienförmig gewik- kelten Bändern, von denen eines mit Material überzogen ist,
das durch Wärmeeinwirkung zu einem zusammenhängenden Ganzen ge formt wird, Fig. 9 ein Verfahren zur Herstellung eines Rohres aus zwei schraubenlinienförmig gewik- kelten Bändern mit sich überlappenden Stö ssen, die mit einem schmelzbaren, im fertigen Rohr die Zwischenlage bildenden Material be deckt sind, Fig. 10 einen Teil eines Schnittes durch die Wand eines Rohrtypes, der nach dem in Fig. 9 dargestellten Verfahren hergestellt.
werden kann, Fig.11 einen längsgefalteten Streifen zur Herstellung eines hohlzylindrischen Körpers mit stumpf aneinandergrenzenden Kanten, Fig.12 einen längsgefalteten Streifen zur Herstellung eines hohlzylindrischen Körpers mit, sich überlappenden Kanten, Fig. 13 ein Verfahren zur Herstellung eines gewellten Rohres aus drei schrauben- linienförmig gewickelten Bändern.
Die nachfolgende Beschreibung des Auf baues und der Herstellung derartiger Rohre ist in die folgenden Abschnitte unterteilt: Materialien.
Verfahren zur Erwärmung der feuchtig keitsfesten Zwischenschicht.
Herstellverfahr en.
Verfahren, um, wenn erwünscht, dem Rohre Biegsamkeit zu geben.
Variabler Rauminhalt. Materialien. Die Zwischenlage oder Zwischenschicht, die durch Wärmeeinwirkung zu einem Ganzen zusammengefügt wird, kann aus einem Metall bestehen, welches einen niedrigen Schmelz punkt hat, z. B. Silber, Zinn, Zink, Blei, ver zinntes Blei oder Legierungen dieser Metalle oder irgendwelcher von ihnen mit oder ohne andern Legierungszusätzen.
Eine derartige Schicht kann einen Über zug auf einer metallischen Trägerschicht bil den, wobei eine Eisen-, Stahl-, Aluminium- oder Kupferschicht als Trägerschicht benutzt werden kann.
Oder aber die Zwischenschicht, welche im fertigen Rohr ein Ganzes bilden soll, kann ein metallischer Überzug auf einer nichtmetalli schen Unterlage, z. B. auf Platten oder Strei fen, aus plastischem Material, die auf einer oder beiden Seiten mit einem der oben erwähn ten Metalle überzogen sind, sein, wobei vor zugsweise Silber oder Zink geeignet sind. Die Kanten der Unterlage können auch metallüber zogen sein, und das kann für einige Zwecke wesentlich sein, wie sich aus der weiteren Be schreibung ergibt.
Oder aber es kann ein nichtmetallisches Material benutzt werden, das unter Wärme einwirkung ein Ganzes bildet oder zu einem Ganzen zusammenfliesst, z. B. thermoplastische Materialien, wie Polyisobutylen, Polyäthylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Gummi und Ge mische dieser Materialien, wie etwa Polyiso- butylen mit Zusatzmaterial, wie Graphit, und mit oder ohne Zusätzen von Polyäthylen oder Polystyrol.
Es können Platten oder Streifen bis zu einer Stärke von 0,25 mmn benutzt werden. Die Innen- und die Aussenlage des Rohres können aus Metall bestehen oder aus geeigne ten, nichtmetallischen Materialien, z. B. Pa pier. Beide Lagen können somit aus Metall bestehen, beide können aus nichtmetallischem Material bestehen oder eine kann aus Metall und eine aus nichtmetallischem Material be stehen. Die zu verwendenden Metalle können z. B. sein: Bisen, Stahl, Aluminium oder Kup fer. Für gewisse Zwecke sollte das Metall hohe Elastizität besitzen und hohe Elastizitäts grenze haben, wie z. B. Stahl oder gewisse Aluminiumlegierungen.
Für den Fall, dass eine Metallzwischen- schicht verwendet wird, wäre es möglich, auf ihr eine zusätzliche Schicht oder Sehichten aus nichtmetallischem, weichem Material ein zubauen, wie etwa Papier oder plastisches Material, und zwar auf einer oder beiden Sei ten der Zwischenschieht, insbesondere dann, wenn die Aussenschicht und die Innenschielht aus Metall bestehen.
Die Fig. 1 bis 6 zeigen vorzugsweise Aus führungsformen von naeh Ausführungsbeispie len des Verfahrens hergestellten Rohren, die nachstehend beschrieben werden.
Alle diese Figuren veransehauliehen Rohre in Zwischenstadien von Ausführungsbeispie len des Verfahrens nach der Erfindung, die aus geschichteten Bandlagen hergestellt sind, wobei jede Lage aus einem schraubenlinien- förmig, derart, aufgewickelten Band besteht, dass die Windungen des Bandes mit ihren Rändern mit. stumpfem Stoss aneinander an liegen;
die Lagen könnten aber auch aus Bän dern hergestellt werden, die in Längsriehtun;,, nach der in Fig. 11 angegebenen Art ge krümmt oder naeli der in den Fig. 9 und @10 angegebenen Art mit sieh überlappenden Kan ten schraubenlinienförmig gewickelt werden.
In Fig. 1 sind drei Sehiehten dargestellt, eine Aussenschicht 1, eine Zwisehenschieht '' und eine Innenschicht 3. Die Sehiehten oder Lagen 1 und 3 können metallisch oder nicht- metallisch sein. Die Schieht oder Lage 2, also die Lage, die nach der einen Teil der Erfin dung bildenden Erwärmung ein feuehtigkeits- dichtes Ganzes bilden soll, besteht vorzugs weise aus Metall, welches einen niedrigen Schmelzpunkt hat, obgleich sie auch aus pla stischen Material bestehen könnte, das unter Wärmeeinwirkung sieh zu einem zusammen hängenden Ganzen verformt.
In Fig.2 sind fünf Lagen dargestellt, wo bei die äussere und die innere Lage 1 und 3 ans Material wie im Falle von Fig. 1 besteht, die Zwischenlage 4 jedoch aus einem thermo plastischen Material besteht, das auf beiden Seiten mit einem Belag 5 bzw. 6 ans einem niedrigen Schmelzpunkt besitzenden Metall überzogen ist, welches durch die Einwirkung der Wärme in die undurchlässigen Lagen 5 und 6 zusammengefügt wird. Wahlweise kann die Lage 4 auch nur auf einer Seite überzogen sein, wobei in diesem Fall entweder die Lage 5 oder die Lage 6 weggelassen werden würde.
Diese in Fig. 2 gezeigte Anordnung eignet sich nicht für Rohre, bei denen die Stösse sieh überlappen, es sei denn, dass sieh jeweils nur die innere und äussere Lage überlappen.
Beim Beispiel nach Fig. 3 ist die Zusam mensetzung der Lagen ähnlich wie beim Bei spiel nach Fig. 2, aber das Band 4, 5, 6, aus welchem die Zwisehenlage hergestellt ist, ist an seinen Kanten (Rändern) sowie an seinen flachen Oberflächen überzogen, so dass um las ganze Band herum ein zusammenhängen der Überzug vorhanden ist.
Wenn der L berzug nach der Wärmeein wirkung ein Ganzes bildet, dann bilden die Schichten 5 und 6 eine einzige zusammenhän gende, feuclhtigkeitsdichte Schicht, die die Windungen der Zwisehenlage 4 umgibt.
In Fig.4 ist die Zusammensetzung gleich der in Fig.l beschriebenen, aber auf jeder Seite der naeh der Erwärmung ein feuchtig keitsdichtes Ganzes bildenden Zwischenlage ist je eine Lage aus nichtinetallischen, wei chem Material, z. B. aus Papier, vorhanden, die die Polsterlagen 7 und 8 bilden, wodurch die Biegsamkeit des Rohres verbessert wird.
Bei dem in Fig. 5 veranschaulichten Rohr ist eine Aussenlage 9 und eine Innenlage 10 vorhanden, die beide aus nichtnmetallisehem Material, z. B. aus plastischem Material, be stehen, wobei die Aussenlage auf ihrer Innen seite mit einer Lage 11 und die Innenlage 10 auf ihrer Aussenfläche mit einer Lage 12 be deckt ist.
Die Lagen 11 und 12 bilden die Zwischen lagen und bestehen aus Metall mit niedrigem Schmelzpunkt und werden durch Wärmeein wirkung zu einer einzigen zusammenhängen den, feuchtigkeitsdichten Sperrschicht zusam- nengesetzt.
Diese Anordnung ist für die Verwendung bei sieh überlappenden Stössen ungeeignet. Die Fig. 6 zeigt eine Spezialform der An ordnung nach Fig. 5, wobei das Band der innern Lage 10 auf beiden Breitseiten und an den Kanten mit einem Überzug 12 versehen ist, so dass sich nach dem Erwärmen eine ein zige zusammenhängende, zellenartige Schicht fnit der Lage 11 bildet.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass sie, falls sie als Mantel für ein Kabel benutzt wird, eine metallische Abschirmung schafft, die aus der Innenfläehe 13 der Lage 12 besteht und welche zwisehen dem Kabel und dem äussern Teil des Rohres liegt. Diese Anordnung kann dadurch eine Modifikation erfahren, dass die Kanten der Schicht 10 nicht überzogen wer den, aber in cdieser modifizierten Form ist. die Anordnung für sich überlappende Stösse un geeignet.
Verfahrcn zur Erwärmung der Zwischen- schi.cht. Beim Aufbau von Rolii.-läng-en muss das Rohr dein Einfluss von Wärme ausgesetzt werden, welche hinreieht, um die Zwischen- -cliicht oder Zwisehenlage zu erweichen und sie zu veranlassen, zu einem feuchtigkeitsdich- t(,ii Ganzen zusammenzufliessen, ohne dass Lö cher darin sind:
Normalerweise besteht das Verfahren zur Erwärmung der Zwisehenlage darin, dass das Rohr eine Relativbe-#vegitng gegenüber einer örtlichen Erwärmungsquelle macht. Für gewisse Zwecke, insbesondere wenn es erwünscht ist, das Rohr der Wärme nur so kurz wie möglich auszusetzen, liesse sieh elektrische Erwärmung durchführen, insbe sondere Induktionsheizung oder dielektrische Heizung.
Je nach den Anforderungen könnte NF-Heizung oder HF-Heizung benutzt wer den.
Das Verfahren nit Anwendung von In duktionsheizung mu ss in Abhängigkeit von Aufbau und dem Verfabrensteil, nach dem das Rohr geformt wurde, in verschiedener Weise durchgeführt werden. Wenn die Lage, die ein Ganzes bilden soll, aus einem Metall oder aus einem Metallüberzug auf einem Trägerschicht material bestellt und die äussere Schicht nicht metallisch ist, dann kann das Metall direkt durch Wirbelströme erwärmt werden, welche in ihm durch eine das Rohr umgebende Spule von einem in der Spule fliessenden Wechsel strom induziert werden.
Wenn die äussere Lage aus Metall besteht, welches einen hohen Schmelzpunkt hat, und die Zwischenlage teilweise oder gänzlich aus Metall mit niedrigem Schmelzpunkt besteht, dann könnte die äussere Lage durch Induk tionsheizung eirwärmt werden, und die innere Lage durch Wärmeleitung von der äussern Schicht her erwärmt werden oder aber, der Aufbau des Rohres könnte in zwei Arbeits gänge unterteilt werden, wobei zunächst in einem ersten Arbeitsgang die Innenlage und die Zwischenlage geformt werden und die Zwischenmetallage oder der Zwischenmetall überzug dann durch Induktionsheizung zu einem Ganzen geformt wird, und wobei der zweite Arbeitsgang darin besteht, dass die die Aussenlage bildende Metallschicht aufgebracht wird.
Wenn die Zwischenlage vollständig nichtmetallisch ist, dafür aber die Aussenlage oder die Innenlage oder beide Lagen aus Me tall bestehen, dann kann die Aussen- oder die Innenlage induktiv erwärmt werden, wodurch die Zwischenlage durch Wärmeleitung er wärmt wird. Wenn nur die Innenlage aus Me tall besteht, dann könnte dielektrische Hei zung angewandt werden, wobei die Innenlage als eine Elektrode benutzt wird, die mit einer ausserhalb des Rohres befindlichen Elektrode zusammenarbeitet.
Sind alle drei Lagen aus nichtmetallischem Material, dann ist es möglich, den Dorn, auf welchem das Rohr geformt wurde, oder ein metallisches Teil, auf dem das Rohr aufgebaut wurde, als Innenelektrode für die dielektrische Heizung zu benutzen. Wenn dielektrische Hei zung angewandt wird, muss auf die Werte der in der Zwischenlage und in andern nichtmetal- lisehen Teilen des Rohres erzeugten Wärme besonders geachtet werden.
In all den Fällen, bei denen die Erwär mung durch elektrische oder andere Mittel durchgeführt wird, soll die Erwärmungs geschwindigkeit hoch sein, wobei man eine kurze Anheizzeit verwendet, um benachbarte Teile durch Wärmeleitung nicht zu beschädi gen; es kann auch Zwangskühlung angewandt werden. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn die Zwischenlage, die zxx einem Ganzen geformt werden soll und aus einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt besteht, in Berüh rung mit andern Lagen ist, die einem längeren Ausgesetztsein der Erwärmung bei der für das Schmelzen des Met.alles notwendigen Tempera tur nicht standhalten.
Herstellverf ahne ii.
Der gewöhnliche Weg, Rohre der be schriebenen Bauart herzustellen, besteht. darin, Lagen schraubenlinienförmig aneinanderzu- wickeln, indem man sie entweder auf einen Dorn oder direkt auf einen vorgefertigten Körper, z. B. ein elektrisches Kabel, für das das Rohr einen Mantel bilden soll, wickelt..
In Fig. 7 ist schematisch ein rltusführun-s- beispiel des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt., wobei die beiden Bänder 14 und 15 mit daran befindlichem Zwischenmaterial auf einen Dorn 16 aufgewickelt werden.
Der Dorn stellt fest und die Lagerung der Vorratsrollen 17 und 18, von denen die Bän der 14 und 15 abgenommen werden, werden selbst um den Dorn her umgedreht, wobei das fertige Rohr längs des Dornes in der durch den Pfeil 19 angegebenen Richtung gezogen wird. Bei diesem in der Fi-. 7 v er anschaulich ten Verfahren werden die Bänder mit ent gegengesetztem Schlag gewickelt, wobei die Vorratsrollen in der durch die Pfeile 20 und 21 angegebenen Richtung um den Dorn be wegt werden. Die Bänder können natürlich auch mit dem gleichen Schlag gewickelt wer den.
Dieses Herstellverfahren ist besonders ge eignet, Rohre der Bauart herzustellen, wie sie in den Fig. 5 und 6 veranschaulicht sind, bei denen nichtmetallische Bänder mit schmelz baren Metall überzogen sind, das das Material für die Zwischenlage bildet.
Nach Formen der Bänder wird das Rohr durch die Spule 22 geführt, welcher vom Generator 23 hochfrequente elektrische Ener gie zugeführt wird, und die metallischen überzüge werden durch Induktionsheizung zur Zwischenlage zusammengeschmolzen.
Das in Fig.8 veranschaulichte Herstell verfahren ähnelt dem in Fig. 7 gezeigten, nur dass hier drei Bänder 24, 25 und 26 auf einem Dorn 27 aufgewickelt werden und den Vor ratsrollen 28, 29 und 30 entnommen werden. Diese Bänder werden mit dem gleichen Schlag gewickelt, was gestattet, dass der Dorn ge dreht wird und die Vorratsrollen sich nicht um den Dorn herumdrehen, sondern fest an geordnet sind (wobei sie natürlich zur Ent- nalhne der Bänder drehbar gelagert sind); aber diese Anordnung erfordert es, dass die Trommel, auf der das fertige Rohr aufgewik- keltwird, sich dreht.
Diese Anordnung könnte natürlich bei feststehendem Dorn und sich um ihn Herumdrehenden Vorratsrollen benutzt werden, und das würde wesentlich sein, selbst wenn die Lagen der Rohre mit entgegengesetz ten Schlägen gewickelt werden oder mit Bän dern verschiedener Breite, wobei verschiedene Wickelgeschwindigkeiten erforderlich sind, um das Rohr bei gleicher Bewegungsgeschwin digkeit in Achsriclitung mit. den Bändern zu bewickeln.
Wenn das Rohr für einen zum Beispiel zylindrischen Körper einen Mantel bilden soll, wobei der Körper nicht geheizt. werden darf, dann kann dieser Körper in der Mitte eines Hohldornes durchgeführt werden, um das Rohr dort, zu treffen, wo es den Dorn verlässt. Dieses Verfahren ist vorzugsweise mit HF- Heizverfahren des Rohres kombinierbar, und der Dorn kann Wasser- oder Luftkühlung haben, um den Körper gegen Erwärmung zu schützen.
Die in Fig.8 gezeigte Ausführungsform des Verfahrens eignet sich zur Herstellung von Rohren, wie sie in den Fig.1, 2, 3 und 4 veranschaulicht. sind, wobei im Falle der Fig. 4 zwei weitere Vorratsrollen erforderlich sind, um die elastischen Lagen 7 und 8 zu tragen.
Die Abbildung 8 zeigt tatsächlich die Her stellung eines Rohres der in Fig. 2 oder 3 ge zeigten Bauart. Das zur Bildung der Zwi schenlage bestimmte Band 25 ist mit einem einen niedrigen Schmelzpunkt besitzenden Metall überzogen, wobei der Überzug auf den Kanten und/oder beiden Breitflächen aufge bracht ist.
Fig. 9 zeigt schematisch ein Verfahren zur Herstellung eines Rohres, bei welchem sich die Bänder an den Kanten überlappen. Die Bänder 32 und 33 werden mit dem gleichen Schlag auf einen sich drehenden Dorn 34 auf gewickelt.
Ein Rohr dieser Bauart ist. in den Fig.l bis 6 nicht. dargestellt; man wird aber aus Fig. 9 leicht erkennen, dass das gleiche Ver fahren bei der Herstellung eines Rohres, wel ches irgendeinem der in den genannten Fi guren dargestellten Rohre ähnlich ist, ange wendet werden könnte, bei welchem Rohr sich die Bänder an den Kanten überdecken können.
In Fig. 9 ist dargestellt, dass zwei Bänder 32 und 33, die zum Beispiel aus Metall be stehen und auf einer Seite und an beiden Kanten mit schmelzbarem Metall überzogen sind, wie es bei 36 in Fig. 10 dargestellt ist, mit sich überlappenden Kanten derart gewik- kelt. werden, dass sich die einzelnen Windun gen jedes Bandes mindestens um die halbe Bandbreite überlappen und eines über das an dere zu liegen kommt, wobei eine Kante der einen Lage an eine Kante der andern Lage stösst und dass, wenn die Überzüge 36 ge schmolzen werden, eine in sich zusammenhän gende, feuchtigkeitsdichte Sperrschicht gebil det wird.
In Fig.10 ist ein Teilschnitt eines in die ser Weise hergestellten Rohres vor dem Zu sammenschmelzen der Überzüge 36 dargestellt.
In Fig. 9 stellt die Gasdüse 35 irgendeine geeignete Art der Heizquelle zur Erwärmung der Überzüge dar.
Statt die Bänder schraubenlinienförmig zu wickeln, können eine oder mehrere Lagen mit einem einzigen Längsstoss hergestellt werden, indem man das Band, welches zur Bildung einer solchen Lage bestimmt ist, zum Beispiel axial in eine zylindrische Matrize einführt und es axial in zylindrische Form biegt, wie es in Fig.11 veranschaulicht ist.
Es gibt verschiedene Wege der Herstel lung des Längsstosses. Es kann zum Beispiel ein stumpfer Stoss hergestellt werden, wie es im Falle des Rohres nach Fig. 11 dargestellt ist. Wenn das der Fall ist und wenn eine Zwi schenlage aus einem Träger gebildet werden soll, der mit einem Material, welches einen niedrigen Schmelzpunkt besitzt, überzogen ist, dann muss der Überzug auch um die Band ränder herum aufgetragen werden.
Anderseits können sich die Bandränder, wie es im Beispiel des Rohres durch die Fig. 12 dargestellt ist, teilweise oder sogar bis zu einem vollständigen Umfang des fertigen Zy linders oder mehr, als dem vollständigen Um fang entspricht, überlappen. Auch hier müssen wieder die Kanten des mit einem schmelzbaren Material überzogenen Trägers ebenfalls über zogen werden, wenn die undurchlässige Lage eines Rohres gebildet werden soll.
Längsgefaltete Bänder können radial nach auswärts gerichtete Kanten haben, welche um gebogen werden können oder als Falz ausge bildet werden können, wie es bei trommelför- migen Blechdosen bekannt ist.
Längsgefaltetes Material kann für eine oder für beide Lagen eines Rohres von der in Fig. 5 gezeigten Bauart, benutzt werden.
Bei Anwendung von Induktions- oder von dielektrischer Heizung müssen die Elektroden so geformt werden, dass sie sich der Art des Stosses anpassen, der ein gradliniger, stump fer Stoss oder überlappter Stoss sein kann, der sich um das Rohr von wenigen Graden bis zu 3600 oder mehr erstreckt.
Für Rohre der beschriebenen Bauart ist es nicht wesentlich, dass die Lagen aus streifen- förmigem Material aufgebaut werden. Eine oder mehrere dieser Lagen könnten aus pla stischen Material nach dem Strangpressver- fahren hergestellt werden mit einer mittleren Lage als Zwischenlage, die aus Band mit schraubenlinienförmigen oder Längsstössen ge formt wird. Zum Beispiel könnte die innere oder die äussere Lage durch Strangpressen hergestellt werden und die andere sowie die mittlere Lage aus Band geformt werden.
Es ist auch ratsam, zum Beispiel die innere und eine Zwischenlage als Bauteilgruppe aus Band herzustellen und zu wellen, wie es naehlher beschrieben wird, wobei danach über diese Bauteilgruppe eine Aussenlage durch Strang pressen aufgebracht werden kann.
Verfahren, um, wenn erwünseht, dem Rohre Biegsamkeit zu-gebcn.
Es ist bereits bekannt, ein Rohr aus einer Anzahl von schraubenlinienförmig gewickelten Bändern herzustellen, die aus verschiedenen Materialien verschiedener Zusammensetzun- gen bestehen, und eine Biegsamkeit dadurch zu erreichen, dass das Rohr auf seinem Um fang mit kreisförmigen oder schraubenlinien- förmigen Wellungen versehen wird, z. B: durch die Einwirkung innerer und äusserer Schraubengänge.
Je nach dein Zweck, für den das Rohr verwendet werden soll und der Stei gung der zur Herstellung der Wellung be nutzten Schraubengänge können die Wellun- gen teilweise oder vollständig aneinander lie gen;
letzteres hauptsäehlieh bei gleichzeitiger Ausübung eines axialen Druelzes. Irgendeine Variante des oben angegebenen Verfahrens kann für den Aufbau eines Rohres einer nachstehend beschriebenen Bauart Ver wendung finden, wobei die Herstellung der durch Wärmeeinwirkung ein Ganzes bilden den Zwischenlage entweder zwischen dem Wickeln und der Sickenbildung, zwischen der Sickenbildung und dem Einwirkenlassen eines axialen Druckes oder nach dem letzten mechanischen Arbeitsgang durchgeführt wird.
Wie bereits betont, kann das W ickelr der das Rohr formenden Bänder in zwei Arbeits gänge unterteilt werden, wobei dann der un unterbrochene Arbeitsgang in den W ickeln der äussern Lage auf ein vorgeformtes Rohr, welches die Innenlage und die Zwischenlage aufweist, bestellt, welche Zwischenlage durch Wärneeinwirkurrg zu einem ununterbroche nen Tanzen geformt ist, wobei auf das WV ik- keln der äussern Lage das Sicken folgt, worauf dann, wenn erforderlich, in mehr oder weni ger starkem Grade ein axialer Druck folgt.
Irr Fig. 13 ist die Herstellung eines gesick- ten, das heisst mit Wellungen versebenen Roh res dargestellt unter Verwendung von sehrau benlinienförmnrig aufgewiekeltem Streifenmate rial. Es sei betont, dass diese Figur lediglich eine schematische Darstellung der Arbeits gänge bietet und keine wirkliche Maschine darstellt.
Auf einen Dorn 43 werden die drei Strei fen 37, 38 und 39, welche den Vorratsrollen 40, 41 und 42 entnommen werden, aufgewik- kelt. Die Vorratsrollen umkreisen die Achse des Dornes in der gleichen oder entgegenge setzten Richtung zueinander.
Das aufgebaute Rohr 44l wird durch eine Heizkammer oder durch HF-Heizmittel 45 hindurchgeführt.
Beim Verlassen der Heizmittel 45 wird das Rohr, dessen Zwischenlageteile oder Zwischen lagenteile unter dem Einfluss der Wärme ein zusammenhängendes Glanzes geworden sind, über das mit Gewinde versehene Ende 46 des Domres und durch eine damit zusammenarbei tende, reit Innengewinde versehene Mutter 47 geführt, wo es als erste Stufe der Wellenbil dung gefaltet wird.
In der Fig. 13 ist die Drehrielhtung des Dornes so dargestellt, lass das mit Gewinde versehene Ende 46 das Rolhr von reclts nach links weiterführt.
Das Gewinde in der Mutter 47 muss derer Gewinde auf den Dornende 46 entsprechen Es muss auch in der gleichen Richtung und mit derselben Geschwindigkeit wie das Ge- winde 46 umlaufen, so dass zwischen beiden an allen Stellen ein Zwischenraum vorhanden ist, der praktisch gleich der Wandstärke des Roh res ist. Das Rohr wird an der linken Seite festgehalten (das fertige Erzeugnis), indem es in eine Bremse 48 geführt wird, die das Rohr gegen Drehung festhält und die Längs bewegung des Rohres hindert.
Durch diese Behinderung wird auf das Rohr eire Axialdruck ausgeübt, der durch Re gelung der durch die Bremse ausgeübten Hemmung bestimmt werden kann.
Die Vorratsrollen 40, 41 und 42 oder irgendeine von ihnen können an der glei ehen Achse wie der Dorn oder in irgend einer andern Weise so befestigt sein, dass sie sieh mit dem Dorn drehen, aber irgendeine Bandlage, die von einer derartigen Vorrats rolle abgewickelt wird, hat schraubenlinien- förmige Stossstellen, die in der gleichen Rieh tung verlaufen wie die Sehraubengänge des fertiggewellten Rohres.
Man kann e, daher vorziehen, eine oder mehrere der Vorratsrollen in einer der Dreh bewegung des Dornes entgegengesetzten Rich tung zu drehen, so dass die schraubenlinien- förmigen Stossstellen über die Erhebungen und Einbuelrtungen der Wellun@en verlaufen. Das ist jedoch bei Lagen, die durch Wärme- einwirkung ein Ganzes bilden sollen, von un- tergeordneter Bedeutung.
Es ist auch möglich, den Dorn und die Mutter festzuhalten und das Rohr zu drehen. Das bedingt aber, dass die Trommel, auf wel che das fertige Rohr aufgebracht wird, um läuft, und es ist gewöhnlich erwünscht, das zu vermeiden.
Das durch Fig.13 veranschaulichte Ver fahren kann dazu benutzt werden, einen mit Wellungen versehenen Mantel auf ein elektri- selres Kabel aufzubringen.
Für diesen Fall wird ein axial durchbohr ter Dorn verwendet und das Kabel durch die Bohrung geführt.
Wenn die lVellungen durch den Rückstola der Bremse 48 erzeugt sind, dann schliessen sich die innern Durchmesser der lV ellung fest. um das Kabel, da das Kabel im Durchmesser kleiner ist als die ursprüngliche innere Boh rung des Rohres, und zwar um mindestens die Wandstärke des Hohldornes.
Variabler Rauminhalt.
Bei der Anwendung von nach dem erfin dungsgemässen Verfahren hergestellten Roh ren als Ummantelung von mit Öl gefüllten Kabeln ist es von Vorteil, wenn die Wellungen durch den Druck verformt werden, der unter dem Einfhuss der Temperaturerhöhung des Öls und der dadurch bedingten Ausdehnung des Öls entsteht. Für einen derartigen Ver wendungszweck sollten die Wellungen vor zugsweise nicht dicht aneinander anliegen. Die Zunahme des Innendruckes wegen der Ausdehnung des Öls ändert die Kontur der Wellungen und vergrössert damit das Gesamt fassungsvermögen des Ölraumes.
Unter diesen Umständen ist mindestens eine Lage erforder lich, die aus einem Material besteht, welches hohe Elastizität hat und vorzugsweise ein Me tall ist, um das Rohr aus einem verformten Zustand in seine ursprüngliche Form zurück zuführen, wenn wegen der Erniedrigung der Öltemperatur der Druck nachlässt. Das ge schilderte Merkmal des veränderlichen Vo lumens durch die Verformung der Wellung ist nicht auf Kabelummantelungen begrenzt, da es viele Anwendungsmöglichkeiten für ein Rohr gibt, das dieses Merkmal aufweist.
Process for the manufacture of pipes. The present invention relates to a method for producing moisture-proof pipes and according to this method Herge made pipes which are intended to be used as such or as parts of a composite A direction, for. B. as a Män tel of electrical communication cables or power cables. These pipes can contain both non-metallic and metallic components.
The term tube is intended to encompass all shapes of hollow prismatic bodies, the shape of the cross section being circular, oval, rectangular or versatile, or symmetrical or asymmetrical.
According to the invention, a method for producing pipes which have at least one inner, one intermediate and one outer layer is proposed, which is characterized in that at least one intermediate layer is applied to the inner layer in such a way that at each intermediate layer parts lying on top of each other are initially not connected to each other and that the intermediate layer parts are heated so that the parts of at least one intermediate layer connect to one another under the influence of the heating and thereby form an uninterrupted, cohesive and moisture-proof barrier layer.
Embodiments of the invention who explained below with reference to the drawing. In the drawing: Fig. 1 to 6 shows cross sections of pipes, Fig. 7 shows a method for producing a pipe from two helically wound tapes, one or both of which is coated with material which forms the intermediate layer in the finished pipe, which Material is put together into a whole by the action of heat, as mentioned above, Fig. 8 shows a method for producing a tube from three helically wound strips, one of which is covered with material,
which is formed into a coherent whole by the action of heat, FIG. 9 shows a method for the production of a tube from two helically wound strips with overlapping joints, which are covered with a fusible material which forms the intermediate layer in the finished tube, FIG. 10 shows part of a section through the wall of a type of pipe produced by the method shown in FIG.
Fig. 11 a longitudinally folded strip for the production of a hollow cylindrical body with butt edges, Fig. 12 a longitudinally folded strip for the production of a hollow cylindrical body with overlapping edges, linearly wound ribbons.
The following description of the construction and the manufacture of such pipes is divided into the following sections: Materials.
Process for heating the moisture-resistant intermediate layer.
Manufacturing process.
Method of adding flexibility to the pipe when desired.
Variable volume. Materials. The intermediate layer or intermediate layer, which is joined together by the action of heat to a whole, can consist of a metal which has a low melting point, for. B. silver, tin, zinc, lead, tinned lead or alloys of these metals or any of them with or without other alloy additives.
Such a layer can be an over train on a metallic carrier layer, an iron, steel, aluminum or copper layer can be used as the carrier layer.
Or the intermediate layer, which is to form a whole in the finished pipe, can be a metallic coating on a non-metallic substrate, e.g. B. fen on plates or strips, made of plastic material, which are coated on one or both sides with one of the metals mentioned above, be, preferably before silver or zinc are suitable. The edges of the pad can also be coated with metal, and this can be essential for some purposes, as the description below shows.
Or a non-metallic material can be used that, when exposed to heat, forms a whole or merges into a whole, e.g. B. thermoplastic materials such as polyisobutylene, polyethylene, polystyrene, polyvinyl chloride, rubber and mixtures of these materials, such as polyisobutylene with additional material such as graphite, and with or without additions of polyethylene or polystyrene.
Plates or strips up to a thickness of 0.25 mm can be used. The inner and outer layers of the tube can be made of metal or made of appro priate non-metallic materials such. B. paper. Both layers can thus consist of metal, both can consist of non-metallic material or one can be made of metal and one of non-metallic material. The metals to be used can, for. B. be: Bisen, steel, aluminum or Kup fer. For certain purposes, the metal should have high elasticity and high elastic limit, such as. B. steel or certain aluminum alloys.
In the event that a metal intermediate layer is used, it would be possible to build an additional layer or layers of non-metallic, soft material, such as paper or plastic material, on one or both sides of the intermediate layer, in particular when the outer layer and the inner layer are made of metal.
Figs. 1 to 6 preferably show off embodiments of naeh Ausführungsbeispie len of the method produced pipes, which are described below.
All these figures show tubes in intermediate stages of Ausführungsbeispie len of the method according to the invention, which are made of layered tape layers, each layer consists of a helically, such, wound tape that the turns of the tape with their edges with. butt against each other;
However, the layers could also be made from bands which are wound in a longitudinal direction; ,, according to the type indicated in FIG. 11, or naeli of the type indicated in FIGS. 9 and 10 with overlapping edges.
In Fig. 1 three lines are shown, an outer layer 1, an intermediate layer ″ and an inner layer 3. The lines or layers 1 and 3 can be metallic or non-metallic. The layer or layer 2, i.e. the layer that is supposed to form a moisture-tight whole after the heating forming part of the inven tion, is preferably made of metal, which has a low melting point, although it could also consist of plastic material, that under the action of heat is deformed into a coherent whole.
In Fig. 2 five layers are shown, where the outer and inner layers 1 and 3 are made of material as in the case of FIG. 1, but the intermediate layer 4 consists of a thermoplastic material that is covered on both sides with a coating 5 or 6 is coated on the metal which has a low melting point and which is joined together by the action of heat in the impermeable layers 5 and 6. Optionally, the layer 4 can also be covered on only one side, in which case either the layer 5 or the layer 6 would be omitted.
This arrangement shown in FIG. 2 is not suitable for pipes in which the joints overlap, unless only the inner and outer layers overlap.
In the example of FIG. 3, the composition of the layers is similar to that in the case of FIG. 2, but the tape 4, 5, 6, from which the intermediate layer is made, is at its edges (edges) and on its flat surfaces coated so that the coating is present around the entire band.
If the L coating forms a whole after the action of heat, then the layers 5 and 6 form a single cohesive, moisture-proof layer which surrounds the turns of the intermediate layer 4.
In Fig.4 the composition is the same as that described in Fig.l, but on each side of the near the heating a moist keitsdichtes whole forming intermediate layer is ever a layer of non-metallic, Wei chem material such. B. made of paper, which form the cushion layers 7 and 8, whereby the flexibility of the tube is improved.
In the tube illustrated in FIG. 5, there is an outer layer 9 and an inner layer 10, both of which are made of non-metallic material, e.g. B. made of plastic material, be available, the outer layer on its inner side with a layer 11 and the inner layer 10 on its outer surface with a layer 12 be covered.
The layers 11 and 12 form the intermediate layers and consist of metal with a low melting point and are put together by the action of heat to form a single, contiguous, moisture-proof barrier layer.
This arrangement is unsuitable for use in the case of overlapping joints. 6 shows a special form of the arrangement according to FIG. 5, the band of the inner layer 10 being provided with a coating 12 on both broad sides and at the edges, so that a zige coherent, cell-like layer fnit after heating the layer 11 forms.
This arrangement has the advantage that, if it is used as a sheath for a cable, it creates a metallic shield which consists of the inner surface 13 of the layer 12 and which lies between the cable and the outer part of the pipe. This arrangement can be modified in that the edges of the layer 10 are not coated, but are in this modified form. the arrangement is unsuitable for overlapping joints.
Method for heating the intermediate layer. In the construction of roll lengths, the pipe must be exposed to the influence of heat, which is sufficient to soften the intermediate layer or intermediate layer and to cause it to flow together to form a moisture-tight (, ii whole, without There are holes in it:
Normally, the method for heating the intermediate layer is that the tube makes a relative movement to a local heating source. For certain purposes, especially when it is desired to expose the pipe to the heat only for as short a time as possible, electrical heating can be carried out, in particular special induction heating or dielectric heating.
Depending on the requirements, LF heating or HF heating could be used.
The process using induction heating must be carried out in different ways depending on the structure and the process from which the pipe was formed. If the layer, which is to form a whole, is made of a metal or a metal coating on a carrier layer material and the outer layer is not metallic, then the metal can be heated directly by eddy currents which are generated in it by a coil surrounding the tube an alternating current flowing in the coil are induced.
If the outer layer consists of metal, which has a high melting point, and the intermediate layer consists partially or entirely of metal with a low melting point, then the outer layer could be heated by induction heating and the inner layer could be heated by conduction from the outer layer or, the structure of the pipe could be divided into two work steps, the inner layer and the intermediate layer are first formed in a first step and the intermediate metal layer or the intermediate metal coating is then formed into a whole by induction heating, and the second step consists in applying the metal layer forming the outer layer.
If the intermediate layer is completely non-metallic, but the outer layer or the inner layer or both layers are made of Me tall, then the outer or inner layer can be heated inductively, whereby the intermediate layer is heated by conduction. If only the inner layer is made of metal, then dielectric heating could be used, with the inner layer being used as an electrode that cooperates with an electrode located outside the tube.
If all three layers are made of non-metallic material, then it is possible to use the mandrel on which the pipe was formed, or a metallic part on which the pipe was built, as the inner electrode for the dielectric heating. If dielectric heating is used, special attention must be paid to the values of the heat generated in the intermediate layer and in other non-metallic parts of the pipe.
In all cases where the heating is carried out by electrical or other means, the heating speed should be high, using a short heating time in order not to damage neighboring parts by conduction; forced cooling can also be used. This is particularly the case when the intermediate layer, which is to be formed as a whole and consists of a metal with a low melting point, is in contact with other layers that are subjected to prolonged exposure to heating during the melting of the metal not withstand the necessary temperature.
Manufacturing process ii.
The usual way to manufacture tubes of the type described is made. in winding layers together in a helical manner, either by placing them on a mandrel or directly on a prefabricated body, e.g. B. an electrical cable, for which the pipe is to form a jacket, winds ..
An example of the method according to the invention is shown schematically in FIG. 7, the two strips 14 and 15 with intermediate material located thereon being wound onto a mandrel 16.
The mandrel notes and the storage of the supply rolls 17 and 18, from which the bands 14 and 15 are removed, are even turned around the mandrel, the finished tube is pulled along the mandrel in the direction indicated by arrow 19. In this in the fi. According to the illustrative method, the tapes are wound with the opposite lay, the supply rolls being moved around the mandrel in the direction indicated by arrows 20 and 21. The tapes can of course also be wound with the same beat.
This manufacturing process is particularly suitable for producing tubes of the type illustrated in FIGS. 5 and 6, in which non-metallic strips are coated with fusible metal which forms the material for the intermediate layer.
After the strips have been formed, the tube is passed through the coil 22, which is supplied with high-frequency electrical energy from the generator 23, and the metallic coatings are fused together by induction heating to form the intermediate layer.
The manufacturing process illustrated in FIG. 8 is similar to that shown in FIG. 7, except that here three tapes 24, 25 and 26 are wound on a mandrel 27 and the stock rolls 28, 29 and 30 are removed. These tapes are wound with the same lay, which allows the mandrel to rotate and the supply rolls do not rotate around the mandrel but are fixed in place (being of course rotatably mounted in relation to the removal of the tapes); but this arrangement requires the drum on which the finished pipe is wound to rotate.
This arrangement could, of course, be used with the mandrel stationary and the supply rolls rotating around it, and this would be essential even if the layers of pipes were wound with opposing strokes or with tapes of different widths requiring different winding speeds around the pipe at the same speed of movement in axis direction with. to wrap the ribbons.
If the tube is to form a jacket for a, for example, cylindrical body, the body not being heated. may be, then this body can be carried out in the middle of a hollow mandrel in order to meet the tube where it leaves the mandrel. This method can preferably be combined with HF heating methods of the pipe, and the mandrel can have water or air cooling in order to protect the body against heating.
The embodiment of the method shown in FIG. 8 is suitable for producing pipes as illustrated in FIGS. 1, 2, 3 and 4. are, in the case of FIG. 4, two further supply rolls are required to carry the elastic layers 7 and 8.
Figure 8 actually shows the Her position of a pipe of the type shown in Fig. 2 or 3 ge. The band 25 intended to form the intermediate layer is coated with a metal having a low melting point, the coating being applied to the edges and / or both broad surfaces.
9 shows schematically a method for producing a tube in which the strips overlap at the edges. The tapes 32 and 33 are wound onto a rotating mandrel 34 with the same beat.
A pipe of this type is. in Fig.l to 6 not. shown; but it will be easily seen from Fig. 9 that the same process could be used in the manufacture of a pipe which is similar to any of the pipes shown in the aforementioned fi gures, in which pipe the bands overlap at the edges can.
In Fig. 9 it is shown that two bands 32 and 33, which are for example made of metal and are coated on one side and on both edges with fusible metal, as shown at 36 in Fig. 10, with overlapping edges so wrapped. that the individual turns of each band overlap at least by half the band width and one comes to rest on top of the other, with one edge of one layer abutting an edge of the other layer and that when the coatings 36 are melted, a cohesive, moisture-proof barrier layer is formed.
In Fig.10 is a partial section of a pipe produced in this manner before the coats 36 are melted together.
In Figure 9, the gas nozzle 35 represents any suitable type of heating source for heating the coatings.
Instead of winding the strips in a helical manner, one or more layers can be produced with a single longitudinal thrust, for example by inserting the strip, which is intended to form such a layer, axially into a cylindrical die and bending it axially into a cylindrical shape, as it is illustrated in Fig.11.
There are different ways of producing the longitudinal joint. For example, a butt joint can be produced, as shown in the case of the pipe according to FIG. 11. If this is the case and if an intermediate layer is to be formed from a carrier coated with a material which has a low melting point, then the coating must also be applied around the edges of the tape.
On the other hand, the band edges, as shown in the example of the tube by FIG. 12, partially or even up to a full extent of the finished cylinder or more than the full circumference, overlap. Here, too, the edges of the carrier coated with a fusible material must also be drawn over if the impermeable layer of a pipe is to be formed.
Longitudinally folded strips can have edges directed radially outwards, which can be bent around or formed as a fold, as is known from drum-shaped tin cans.
Longitudinally folded material can be used for one or both layers of a tube of the type shown in FIG.
When using induction or dielectric heating, the electrodes must be shaped to adapt to the type of joint, which can be a straight, butt joint, or an overlapping joint that goes around the pipe from a few degrees up to 3600 or less more extends.
For pipes of the type described, it is not essential that the layers are built up from strip-shaped material. One or more of these layers could be produced from plastic material by the extrusion process with a middle layer as an intermediate layer, which is formed from strip with helical or longitudinal joints. For example, one of the inner and outer layers could be extruded and the other and middle layers formed from tape.
It is also advisable, for example, to produce the inner and an intermediate layer as a group of components from strip and to corrugate them, as will be described in more detail, after which an outer layer can be applied over this group of components by extrusion.
Procedure to give the pipe flexibility, if desired.
It is already known to manufacture a tube from a number of helically wound strips made of different materials of different compositions, and to achieve flexibility by providing the tube with circular or helical corrugations on its circumference, z. B: by the action of internal and external screw threads.
Depending on the purpose for which the pipe is to be used and the pitch of the screw threads used to produce the corrugation, the corrugations can lie partially or completely against one another;
the latter mainly with the simultaneous exertion of axial pressure. Any variant of the above method can be used for the construction of a pipe of the type described below, whereby the production of a whole by the action of heat forms the intermediate layer either between the winding and the bead formation, between the bead formation and the application of an axial pressure or after the last mechanical operation.
As already emphasized, the winding of the tapes forming the pipe can be divided into two work steps, whereby the uninterrupted work step in the windings of the outer layer on a preformed tube, which has the inner layer and the intermediate layer, is ordered, which intermediate layer is formed into an uninterrupted dance by the action of heat, the wrinkling of the outer layer being followed by beading, which is then, if necessary, followed by more or less strong axial pressure.
13 shows the production of a corrugated tube, that is to say it has been flattened with corrugations, using strip material that is rolled up in a very rough shape. It should be emphasized that this figure is only a schematic representation of the work processes and does not represent an actual machine.
The three strips 37, 38 and 39, which are removed from the supply rolls 40, 41 and 42, are wound onto a mandrel 43. The supply rolls circle the axis of the mandrel in the same or opposite direction to each other.
The built-up tube 44l is passed through a heating chamber or through HF heating means 45.
When leaving the heating means 45, the tube, whose intermediate layer parts or intermediate layer parts have become a coherent gloss under the influence of heat, is passed over the threaded end 46 of the dome and through a cooperating, internally threaded nut 47, where it is folded as the first stage of wave formation.
In Fig. 13 the rotation direction of the mandrel is shown so that the threaded end 46 continues the roller tube from the right to the left.
The thread in the nut 47 must correspond to the thread on the mandrel end 46. It must also rotate in the same direction and at the same speed as the thread 46, so that there is a gap between the two at all points that is practically equal to the wall thickness the raw is. The tube is held on the left side (the finished product) by being guided into a brake 48 which holds the tube against rotation and prevents the tube from moving longitudinally.
This obstruction exerts an axial pressure on the tube which can be determined by regulating the inhibition exerted by the brake.
The supply rolls 40, 41 and 42 or any of them may be attached to the same axis as the mandrel or in any other way so that they rotate with the mandrel, but any layer of tape that is unwound from such a supply roll , has helical butt joints that run in the same direction as the outer ducts of the finished corrugated pipe.
One can therefore prefer to turn one or more of the supply rolls in a direction opposite to the rotational movement of the mandrel so that the helical joints run over the elevations and indentations of the corrugations. However, this is of subordinate importance for layers that are supposed to form a whole through the action of heat.
It is also possible to hold the mandrel and nut and rotate the tube. However, this implies that the drum on which the finished pipe is placed must rotate, and it is usually desirable to avoid this.
The method illustrated by FIG. 13 can be used to apply a corrugated jacket to an electrical cable.
In this case, an axially pierced mandrel is used and the cable is passed through the hole.
When the depressions are created by the back stole of the brake 48, the inner diameters of the deposition close tightly. around the cable, since the cable is smaller in diameter than the original inner Boh tion of the pipe, namely by at least the wall thickness of the hollow mandrel.
Variable volume.
When using pipes produced by the process according to the invention as a sheathing of oil-filled cables, it is advantageous if the corrugations are deformed by the pressure that arises under the influence of the temperature increase of the oil and the resulting expansion of the oil. For such a purpose, the corrugations should preferably not be in close contact with one another. The increase in internal pressure due to the expansion of the oil changes the contour of the corrugations and thus increases the overall capacity of the oil space.
Under these circumstances, at least one layer is required, which consists of a material which has high elasticity and is preferably a Me tall to restore the pipe from a deformed state to its original shape when the pressure drops due to the lowering of the oil temperature . The ge characteristic of the variable volume due to the deformation of the corrugation is not limited to cable sheathing, since there are many possible uses for a pipe that has this feature.