DE102006033568B4 - Herstellungsverfahren für Rohre und Walzenstraße zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für Rohre mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1 und auf eine Walzenstraße zur Durchführung dieses Verfahrens.
- Normalerweise erfolgt der Zuschnitt der Rohre, beispielsweise der Zuschnitt von Flachrohren, mittels eines Schneidemessers, welches etwa senkrecht zur Längsachse des Rohres angreift und ein Rohr benötigter Länge vom ankommenden endlosen Rohr abtrennt. Da die Rohrherstellung gewöhnlich mit recht hoher Geschwindigkeit abläuft, ist eine entsprechende Steuerung und Regelung erforderlich, und es muss wohl auch für entsprechenden Schlupf im endlosen Rohr und/oder im endlosen Band gesorgt werden, damit sich das am Trennschnitt liegende endlose Band durch die kurzzeitige – durch die Ausführung des Trennschnitts verursachte – Unterbrechung des Bandvorschubs nicht aufwirft oder dergleichen. Um dieses zu vermeiden oder zu unterdrücken wird das Schnittmesser entlang des Rohres mit einer höheren Geschwindigkeit als das Rohr selbst bewegt und schneidet bei Erreichen der eingestellten Rohrlänge ein einzelnes Rohr ab. Das Trennverfahren wird von Fachleuten gerne als „online – cut” bezeichnet. Für die allermeisten Anwendungen hat sich dieses Verfahren auch bewährt und wird deshalb gerne praktiziert. Es kann mit diesem Verfahren auch die erforderliche Genauigkeit der benötigten Rohrlängen garantiert werden. Insbesondere bei extrem kleinen Rohrwanddicken kommt es jedoch an den Stellen, an denen das Schneidemesser an einer Schmalseite des Flachrohres angreift oftmals zu mehr oder weniger großen Eindellungen, die, auch in Abhängigkeit vom Zustand des Schneidemessers, so tief ausgebildet sein können, dass Schwierigkeiten bei der weiteren Verarbeitung der Rohre entstehen. Beispielsweise kommt es zu undichten Lötverbindungen zwischen den die Eindellungen aufweisenden Rohrenden und einem Rohrboden.
- Das oben skizzierte Verfahren ist beispielsweise aus der
DE 196 41 144 A1 bekannt. Anstelle des vorstehend beschriebenen „online-cuts” werden dort Perforationen in den endlosen Blechstreifen eingebracht, die später zur Herstellung einzelner Rohre getrennt werden. Die bekannten Rohre werden aus einem einzigen endlosen Blechstreifen hergestellt. Die Herstellung aus einem einzigen Blechstreifen erlaubt es nicht, unterschiedliche Dicken einzusetzen, um die Rohre noch leichter ausbilden zu können. - Ein vergleichbarer Stand der Technik geht aus
GB 2 203 677 A US 2 222 842 hervor. - Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierte Herstellungsverfahren für Rohre weiterzubilden sowie eine Walzenstraße zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.
- Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt mit einem Herstellungsverfahren, welches die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist sowie mit einer Walzenstraße, die die Merkmale des Patentanspruchs 9 besitzt. Vorteilhafte Ausgestaltungen befinden sich in den jeweiligen Unteransprüchen.
- Es ist vorgesehen, dass das Rohr aus wenigstens zwei Teilen (d. h. aus wenigstens zwei endlosen Bändern) besteht, dass die Teile des Rohres perforiert werden, die Perforationen an den Teilen in Übereinstimmung gebracht werden, und dass die Rohre an den Perforationen abgetrennt werden. Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 2 werden drei endlose Bänder eingesetzt, wobei das dritte Band zu einem Inneneinsatz geformt wird.
- Nachdem die Perforationen in den Teilen in Übereinstimmung gebracht worden sind, werden die Teile zum Rohr vereinigt. Dieser Schritt ist nötig, damit nach dem Abtrennen die fertigen Rohre vorliegen.
- Im Ergebnis entstehen einzelne Rohre, die an den Rohrenden keinerlei Eindellungen aufweisen und die deshalb ideal sind, um als Rohre in einem Wärmetauscher eingesetzt werden zu können.
- Das Perforieren erfolgt vorzugsweise mittels Perforationswalzen. Es handelt sich dabei um wenigstens ein Walzenpaar. Vorzugsweise läuft eine der Walzen des Paares mit dem endlosen Band mit. Die andere der Walzen ist mit Perforationsmessern ausgerüstet, also mit dem Werkzeug, welches letztendlich der Perforationen ausbildet. Um das Aufwerfen des Bandes durch das Einbringen der Perforationen zu verhindern, wird vorgesehen, dass sich die mit den Perforationsmessern oder -stempeln ausgebildete Walze in einer Wartestellung befindet. Mit Hilfe von an und für sich bekannter Mittel der Steuerungs- und Regelungstechnik wird diese Walze aus der Wartestellung schlagartig auf eine Rotationsgeschwindigkeit gebracht, die oberhalb der translatorischen Bandgeschwindigkeit liegt, bringt die Perforationen ein (Aktionsstellung) und geht wieder in die Wartestellung, um für die nächste Perforation erneut aktiviert zu werden. Das erwähnte Aufwerfen des Bandes ist mit diesen Mitteln zu vermeiden. Selbstverständlich laufen diese Schritte mit enormer Geschwindigkeit ab.
- Wenn gesagt wird, dass die Walze aus der Aktionsstellung in die Wartestellung zurück geht, dann soll das nicht unbedingt heißen, dass die Walze eine entgegen gesetzte Drehrichtung aufnehmen muss, sondern das soll lediglich heißen, sie kommt wieder in die Wartestellung zurück, indem sie sich in derselben Drehrichtung weiter bewegt bis sie die Wartestellung wieder erreicht hat, was jedenfalls bevorzugt so vorgesehen wird. Der Begriff „Aktionsstellung” muss auch nicht Stillstand der Walze heißen, sondern lediglich eine Position der Walze im Augenblick der Ausführung der Perforation bzw. des Abbrechens/Abschneidens (siehe unten).
- Ein bedeutender Vorteil der vorgeschlagenen Methode hat sich dadurch ergeben, dass sich die Perforationen, das heißt auch die Rohrenden, vollkommen ohne jede Gratbildung ausbilden lassen, was selbst mit modernen Trennverfahren, wie Laser- oder Wasserstrahlschneidetechnik nicht erreicht wurde.
- Im Anschluss daran werden – wie bereits oben erwähnt – die Perforationen in den Teilen ebenfalls mit Hilfe bekannter Mittel der Steuerungs- und Regelungstechnik in Übereinstimmung gebracht. Darunter ist zu verstehen, dass die in den wenigstens zwei Teilen angebrachten Perforationen durch unterschiedliche translatorische Geschwindigkeiten der Teile bzw. der Bänder so lange bewegt werden, bis die Perforationen in den beiden oder auch die Perforationen in den drei Teilen exakt auf einer Höhe liegen, um dort später einzelne Rohre abtrennen zu können.
- Danach werden die beiden Teile zum Rohr vereinigt. Im Anschluss daran werden die Rohre exakt an den Perforationen abgetrennt. Vorzugweise erfolgt das Abtrennen durch Abbrechen mittels eines Abbruchwalzenpaares oder einer Abbruchwalze, die ähnlich wie die Perforationswalze aus einer Wartestellung in eine Abbruchaktion und danach wieder in die Wartestellung gesteuert bzw. geregelt wird. Bei der Abbruchaktion läuft beispielsweise ein an der Abbruchwalze vorhandenes Messer oder dergleichen an einer Abbruchleiste oder dergleichen vorbei und bricht oder schneidet das zwischen der Abbruchwalze und der Abbruchleiste laufende Rohr exakt an den Stegen der Perforationen ab.
- Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
- Die
1 zeigt eine Gesamtansicht der Walzenstraße auf der das Herstellungsverfahren abläuft. - Die
2 zeigt eine Perforationsstation, die sich in der Walzenstraße befindet. - Die
3 und4 zeigen Details aus der2 . - Die
5 und6 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform bezüglich des Abtrennens der Rohre. - Die
7 zeigt eine Ausführungsform eines fast fertigen Rohres im Querschnitt. - Die
8 und9 zeigen einteilige Rohre im Querschnitt, die nicht zur vorliegenden Erfindung gehören. - Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden Rohre
1 hergestellt, die aus drei Teilen a, b, c bestehen. Ein fast fertiges Rohr ist in der7 zu sehen. Das eine Teil a bildet den im Bild oberen Wandteil, das Teil b bildet den unteren Wandteil und das Teil c bildet den Inneneinsatz c. Die Teile a und b sind identisch, jedoch seitenverkehrt zueinander angeordnet, wobei der eine größere Randbogen der Teile a, b den anderen kleineren Randbogen des jeweils anderen Teils umgreift. Das Teil c ist an seinen beiden Längsrändern ebenfalls verformt und verstärkt die Schmalseiten des Rohres1 , indem die Längsränder dort anliegen. Die bevorzugte Dicke der Teile liegt im Bereich beispielsweise von 0,03–0,09 mm für den Inneneinsatz und von 0,03–0,15 mm oder etwas mehr für die Wandteile. Die Abmessung der Rohre kann von einer lichten Weite d von etwa 1,0 mm oder weniger bis zu 10 mm oder mehr variieren. Die Rohrbreite D ist über weite Bereiche wählbar, indem ein entsprechend breites Blechband eingesetzt wird. Diese vorangestellten Bemerkungen dienen der Vollständigkeit, sie sind jedoch im Zusammenhang mit der Erläuterung des vorliegenden Vorschlages nicht von fundamentaler Bedeutung, obwohl insbesondere das Vorsehen eines dritten Teils c eine Herausforderung an die Schaffenskraft der Erfinder dargestellt hat. Abschließend sei bezüglich der7 gesagt, dass diese einen Zustand des Rohres1 kurz vor dessen Fertigstellung zeigt, in dem die Perforationen in den Teilen a, b, c bereits eingebracht und auch in Übereinstimmung gebracht worden sind. Der im Bild linke Rand des einen Teils b muss noch umgelegt werden, wonach das Abtrennen der Rohre1 erfolgen kann. - Die nicht zur Erfindung gehörenden
8 und9 zeigen ein Rohr, welches aus einem Teil a bzw. aus einem einzigen endlosen Bandstreifen hergestellt wurde. Die8 zeigt dabei in einer Handskizze ebenfalls einen Zustand kurz vor der Fertigstellung des endlosen Rohres. Das Rohr muss noch im Sinne des rechts eingezeichneten Pfeiles geschlossen werden, bevor das Ablängen der Rohre an den bereits eingebrachten Perforationen beginnen kann. In dem hier vorliegenden Zusammenhang ist die konkrete Ausbildung des einteiligen Rohres1 nicht von besonderem Interesse. - Sie könnte demzufolge von den in den
8 und9 gezeigten Varianten abweichen. Da, wie gesagt, das Ausführungsbeispiel sich auf dreiteilige Rohre bezieht, kann aus der1 entnommen werden, dass drei Rollenbänder R1, R2, R3 als Ausgangsmaterial vorliegen. Es handelt sich hier um Aluminiumblech. Das Rollenband R1 ergibt das Teil a, das Rollenband R2 das Teil c und schließlich führt das Rollenband R3 zum Teil b des Flachrohres1 . Wie die Darstellung zeigt, ist dicht hinter den Rollenbändern R1, R2, R3 jeweils eine recht große Schlaufe im Band vorhanden, mittels der unterschiedliche Geschwindigkeiten oder auch Stockungen des Bandes zu kompensieren sind. Es können je nach Bedarf auch mehrere Schlaufen vorgesehen werden, was praktisch wohl auch der Fall ist. Unmittelbar am Beginn der Walzenstraße befindet sich bereits die erste Perforationsstation P1 mit der die Perforationen in das Rollenband R2 (Teil c) eingebracht werden. Anschließend wird das Teil c mittels nicht detailliert gezeigter Walzenpaare über eine entsprechende Wegstrecke U so umgeformt, dass die in7 zu erkennende Gestaltung vorliegt. An die erste Perforationsstation P1 schließt sich also ein Abschnitt der Walzenstraße an, in dem das eine Bandmaterial umgeformt wird, um einen Teil des späteren Rohres zu bilden. Auf dieser Wegstrecke laufen die Rollenbänder R1 (Teil a) und R3 (Teil b) lediglich mit, ohne dort bereits wesentlich umgeformt zu werden. Das obere Rollenband R1 erreicht dann die zweite Perforationsstation P2. Kurz danach liegt die dritte Perforationsstation P3, durch die das untere Rollenband R3 läuft, um perforiert zu werden. Dann werden die Randumformungen an den Teilen a und b ausgebildet und das Teil c wird zwischen den Teilen a und b eingefädelt, was nicht detailliert erkennbar ist. - Hierzu kann aber auf die ältere Patentanmeldung
DE 10 2006 029 378 A1 verwiesen werden. Etwa in diesem Abschnitt Ü werden auch die Perforationen3 in den drei Teilen a, b, c in Übereinstimmung gebracht, wozu bekannte nicht gezeigte Mittel der Steuerungs- und Regelungstechnik zum Einsatz kommen. Dieser Abschnitt Ü sollte, wie der Fachmann wohl erkennt, vor dem Bereich liegen, in dem die Teile a, b, c bereits miteinander verbunden bzw. in festem körperlichen Kontakt sind, weil eine individuelle Geschwindigkeitsanpassung erforderlich sein könnte, um die Perforationen3 in Übereinstimmung zu bringen, was mit Schwierigkeiten verbunden wäre, wenn die Teile bereits im festen Kontakt miteinander sind. Sind die Teile a, b, c im Anschluss daran zum Rohr1 vereinigt worden, liegt zunächst ein endloses Rohr1 vor, von dem nun die einzelnen Rohre1 abzutrennen sind. Somit gibt es in diesem Ausführungs beispiel im Anschluss an den Abschnitt Ü einen weiteren Abschnitt U, in dem die Teile a und b an den Längsrändern umgeformt und mit dem dritten Teil c zum Rohr vereinigt werden. - Bezüglich der Ausbildung der Perforationen
3 und des Abtrennens der Rohre1 , was im Ausführungsbeispiel als Abbrechen/Abschneiden ausgeführt wird, soll nun auf die2 ,3 und4 , die das Perforieren zeigen und auf die5 und6 , die das Abbrechen/Abschneiden zeigen, etwas eingegangen werden. - Die drei Perforationsstationen P1, P2 und P3 können identisch ausgebildet sein. Die Anzahl und die konkrete Positionierung von Perforationsstationen P hängt vom Einzelfall, beispielsweise von der speziellen Ausbildung des Rohres
1 ab. Die Perforationsstationen P1, P2, P3 bestehen im Ausführungsbeispiel aus einem Walzenpaar PP. Die eine (obere) Walze P läuft vorzugsweise mit und führt das Teil a, b oder c, welches zwischen den Walzen P transportiert wird. Die andere (untere) Walze P ist mit einem vorstehenden Perforationsstempel PS ausgebildet. Mit Hilfe von an und für sich bekannten Mitteln der Steuerungs- und Regelungstechnik wird die andere Walze P mit dem Perforationsstempel PS in einer Wartestellung gehalten, in der der Perforationsstempel PS nicht im Eingriff ist. In dieser Stellung befindet sich der Perforationsstempel PS in der2 links, horizontal an der Walze P. Die erwähnten Mittel sorgen dann dafür, dass die Walze P schlagartig mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit bewegt wird, um in die in der2 ebenfalls gezeigte Aktionsstellung zu kommen, in der sich der Perforationsstempel PS im Engriff befindet und die Perforationen3 hergestellt werden. Die Rotationsgeschwindigkeit bzw. die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen P ist vorzugsweise höher als die Transportgeschwindigkeit des Bandes, um dafür zu Sorgen, dass sich das Band nicht aufwirft. Man muss bedenken, dass die Erfinder eine Bandgeschwindigkeit von 100 bis 200 m/min ins Auge fassen. Die Perforationen3 sind keine Ausschnitte, wie die3 vermuten lassen könnte, sondern eher lediglich ganz feine Einschnitte, die in Abständen angeordnete Stege30 besitzen, die später abgetrennt, hier abgebrochen, werden, wie es bei Perforationen auf anderen Gebieten an sich üblich ist. Insofern dient die deutlich vergrößerte Darstellung in der3 lediglich der Erkennbarkeit der Stege30 . Die Länge der sich in Querrichtung des Bandes erstreckenden Einschnitte kann bis in den Zentimeterbereich gehen, wohingegen die Länge der Stege30 weniger als 1 mm betragen sollte. Man wird dafür sorgen, dass sich in der Nähe der Längsränder der Bänder ein Steg30 befindet, damit sich dort die Ränder nicht aufwerfen können, was beim Durchlaufen der Walzen stören würde. Die Einschnittlänge muss nicht immer gleich groß sein. Zum Beispiel können in den Bereichen wo Bandumformungen stattfinden kürzere Einschnittlängen vorgesehen werden. Die4 fügt keine wesentlichen technischen Informationen hinzu. Sie zeigt das Walzenpaar PP in der Aktionsstellung. - Zur Ausführung des Abtrennvorganges der einzelnen Rohre
1 werden identische Mittel der Steuerungs- und Regelungstechnik wie bei den Perforationsstationen P eingesetzt. Hier muss jedoch nicht ein Walzenpaar PP eingesetzt werden, sondern eine Abbrechwalze A kann mit einer Leiste L oder dergleichen zusammenwirken. Das endlose Rohr1 läuft dazwischen. Die Abbrechwalze A ist mit einem vorstehenden Abbruchmesser AM oder dergleichen Werkzeug ausgerüstet, welches nahezu spielfrei an der Leiste L entlangläuft, wenn die Abbruchwalze A aufgrund eines Signals schlagartig in eine hohe Rotationsgeschwindigkeit versetzt, das heißt, aktiviert wird. Dabei wird jeweils ein Rohr1 gratfrei und sauber abgetrennt. Die ehemaligen Stege30 zwischen den Perforationen3 sind an den Rohrenden noch fühlbar, aber mit bloßem Auge kaum sichtbar, was auch daran liegt, dass extrem dünne Bänder (siehe oben) zum Einsatz kommen. Die Stege30 haben jedenfalls keinen negativen Einfluss auf die Weiterverarbeitung der Rohre1 . Ob nun von einem Abbrechen oder eher von einem Abschneiden gesprochen werden kann, hängt auch von den Materialeigenschaften ab. Rohre aus etwas spröderen beispielsweise Aluminiumlegierungen werden eher abgebrochen. Sehr weiche Legierungen werden eher abgeschnitten. Bei einem nicht gezeigten anderen Ausführungsbeispiel werden die Perforationen3 ,30 nicht abgebrochen/abgeschnitten sondern abgerissen, also eine Kraft in Längsrichtung des endlosen Rohres1 reißt die Stege30 entzwei, um einzelne Rohre1 vom endlosen Rohr abzutrennen. Auch das Abreißen ergibt perfekte Rohrenden, wie im Rahmen von Versuchen festgestellt werden konnte.
Claims (10)
- Herstellungsverfahren für Rohre (
1 ), insbesondere zum Einsatz in Wärmetauschern, aus endlosem Bandmaterial auf einer Walzenstraße, wobei das endlose Bandmaterial in Querrichtung des Bandes perforiert wird, zum Rohr (1 ) umgeformt wird und wobei die Rohre (1 ) an den Perforationen abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (1 ) aus wenigstens zwei endlosen Bändern (a, b) hergestellt werden, wobei sich nach dem Perforieren und Umformen der Bänder (a, b) ein In-Übereinstimmung-Bringen der Perforationen (3 ) in den Bändern (a, b) anschließt, worauf die Bänder (a, b) zum Rohr vereinigt werden. - Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes endloses Band (c) vorgesehen wird, welches den späteren Inneneinsatz der Rohre (
1 ) darstellt, wobei auch das dritte Band (c) perforiert wird, dass auch die Perforationen (3 ) des dritten Bandes (c) mit den Perforationen (3 ) der beiden Bänder (a, b) in Übereinstimmung gebracht werden, dass die drei Bänder (a, b, c) zum Rohr (1 ) vereinigt werden, und dass einzelne Rohre (1 ) an den Perforationen der drei Bänder (a, b, c) abgetrennt werden. - Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen durch Abbrechen/Abschneiden oder durch Abreißen vorgenommen wird.
- Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Perforieren der Bänder (a, b) oder der Bänder (a, b, c) mittels Perforationswalzen (P) vorgenommen wird.
- Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Perforieren der Bänder (a, b oder a, b, c) in einem Zustand vorgenommen wird, in dem die Bänder (a, b oder a, b, c) noch eben, also unverformt, sind.
- Herstellungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Perforationswalzenpaare (PP) vorgesehen werden, wobei eine der Walzen (P) aus einer Wartestellung in eine Arbeitsstellung und zurück gesteuert und geregelt wird.
- Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbrechen mittels Abbrechwalzen (A) vorgenommen wird, wobei die Abbrechwalze (A) aus einer Wartestellung in eine Aktionsstellung und zurück gesteuert und geregelt wird.
- Herstellungsverfahren nach den Ansprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der Abbrechwalze (A) und/oder der Perforationswalze (P) von der Wartestellung in die Aktionsstellung größer eingestellt wird als die translatorische Geschwindigkeit der Bänder (a, b oder a, b, c) durch die Walzenstraße.
- Walzenstraße zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Rohren (
1 ) aus endlosem Bandmaterial, gemäß einem der vorstehenden Verfahrensansprüche, wobei die Walzenstraße wenigstens eine Perforationsstation (P), einen Abschnitt zum Umformen (U) des Bandmaterials zum Rohr (1 ) und eine Abtrennstation (A) für Rohre (1 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzenstraße einen Abschnitt (U) zum In-Übereinstimmung-Bringen der Perforationen (3 ) in wenigstens zwei perforierten Bändern (a, b) aufweist. - Walzenstraße nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Perforationsstationen (P) der Anzahl der Bänder des Rohres (
1 ) entspricht
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