-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von eine Metallschicht aufweisenden Rohren, insbesondere Metallverbundrohren, mit einer ersten Einrichtung zum Zuführen und/oder Abwickeln von Folienbandabschnitten aus Metall, mit einer nachgeschalteten zweiten Einrichtung zum Erzeugen eines Folienbandes durch Verbinden aneinandergrenzender Enden zweier aufeinanderfolgender Folienbandabschnitte und mit einem nachgeschalteten Bandspeicher zum Puffern des Folienbandes. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von eine Metallschicht aufweisenden Rohren, insbesondere Metallverbundrohren, bei dem die folgenden Schritte durchgeführt werden: Puffern eines ersten Folienbandabschnittes aus Metall in einem Bandspeicher und Verbinden des in Produktionsbewegungsrichtung hinteren Endes des ersten Folienbandabschnittes mit dem in Produktionsbewegungsrichtung vorderen Ende eines nachfolgend zugeführten, zweiten Folienbandabschnittes aus Metall zu einem Folienband. Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren offenbart beispielsweise die
DE 10 2006 028 102 A1 .
-
Bei der Herstellung von Metallverbundrohren, die eine Metallschicht, in der Regel eine Aluminiumschicht, aufweisen, wird gemäß einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, wie es beispielsweise auch aus der
DE 32 25 869 A1 bekannt ist, ein Kunststoffinnenrohr extrudiert, wobei eine bandförmige Aluminiumfolie von einer Seite in Produktionsbewegungsrichtung, die mit der Extrusionsrichtung übereinstimmt, zugeführt wird und, nachdem der Kunststoff des Innenrohres gegebenenfalls mit einem Haftvermittler versehen wurde, über speziell geformte Rollen um das Innenrohr gelegt wird. Die sich dann berührenden Längskanten des Folienbandes werden daraufhin miteinander verschweißt. Zur Vermeidung von Korrosion kann dann auf die Metallschicht eine weitere Haftvermittlerschicht und anschließend ein Kunststoffschutzmantel aufgetragen werden. Das auf diese Weise gefertigte Verbundrohr wird anschließend als Großcoil mit einer Länge von mehreren Kilometern aufgewickelt und nach einer gegebenenfalls nachfolgenden Vernetzung in kleinere Coils konfektioniert (rückgewickelt). Bei letztgenanntem Verfahrensschritt werden dann zuvor bei einer Prüfung ermittelte fehlerhafte Abschnitte abgetrennt.
-
Ein Abschnitt wird beispielsweise dann als fehlerhaft eingestuft, wenn die Schweißnaht, durch die die Längskanten des vormaligen Aluminiumbandes miteinander verbunden sind, Schweißfehler enthält. Abschnitte mit Schweißfehlern bilden unerwünschten Ausschuss.
-
Schweißfehler bei der Endlosschweißung, wie sie zuvor beschrieben wurde, haben verschiedene Ursachen. Neben falsch eingestellten und/oder schlecht gewarteten Schweißeinrichtungen sind Verunreinigungen und Verformungen des zu schweißenden Materials eine Hauptursache für eine mangelhafte Schweißnaht.
-
Es wurde festgestellt, dass besagte Verunreinigungen und Verformungen häufig dadurch entstehen, dass sich in einem Bandspeicher der Herstellungsvorrichtung kleine Insekten, beispielsweise Fliegen oder Mücken, auf das Folienband setzen und über die Umlenkrollen regelrecht in das Material gedrückt werden.
-
Ein Bandspeicher dient als Puffer während des Zusammenschweißens zweier aufeinanderfolgender Folienbandabschnitte. So sind die Folienbandabschnitte, die üblicherweise als Coils geliefert werden, zwangsläufig in ihrer Länge begrenzt. Sobald der in Produktionsbewegungsrichtung vordere Folienbandabschnitt vollständig abgewickelt ist, muss dessen hinteres Ende mit dem jeweils vorderen Ende eines nachfolgenden Folienbandabschnittes verbunden werden, was mittels Schweißen einer Quernaht erfolgt. Da die beiden aneinandergrenzenden Enden der miteinander zu verbindenden Folienbandabschnitte während des Schweißvorgangs unbeweglich sein müssen und es in der Regel nicht gewünscht ist, die Herstellungsvorrichtung anzuhalten, sind die sogenannten Bandspeicher entwickelt worden, in denen das Folienband mehrmals zwischen zwei Reihen aus Umlenkrollen umgelenkt wird. Dabei ist eine Reihe von Umlenkrollen relativ zu der gegenüberliegenden Reihe von Umlenkrollen so verfahrbar, dass das zu verschweißende Ende des durch den Bandspeicher geführten Folienbandabsetzen für eine gewisse Zeit unbeweglich ist. In dieser Zeit muss der Schweißdurchgang durchgeführt werden.
-
Ein Nachteil solcher Bandspeicher ist aber, dass sich Insekten auf dem zwischen den Umlenkrollen hin- und hergeführten Folienband absetzen und zu den bereits erwähnten Verunreinigungen und Verformungen führen.
-
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von eine Metallschicht aufweisenden Rohren bereitzustellen, womit das Risiko von Schweißfehlern verringert werden kann.
-
Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung von eine Metallschicht aufweisenden Rohren, insbesondere Metallverbundrohren, mit einer ersten Einrichtung zum Zuführen und/oder Abwickeln von Folienbandabschnitten aus Metall, insbesondere aus Aluminium, mit einer nachgeschalteten zweiten Einrichtung zum Erzeugen eines Folienbandes durch Verbinden, insbesondere durch Zusammenschweißen, aneinandergrenzender Enden zweier aufeinanderfolgender Folienbandabschnitte, mit einem nachgeschalteten Bandspeicher, insbesondere Rollenbandspeicher, zum Puffern des Folienbandes bzw. des ersten Folienbandabschnitts, und mit einer nachfolgenden Einrichtung zum Ummanteln eines Innenrohres mit dem Folienband, wobei zumindest der Bandspeicher in einem diesen vollständig umschließenden Gehäuse angeordnet ist.
-
Indem zumindest der Bandspeicher vollständig von einem Gehäuse umschlossen wird, wird verhindert, dass Insekten an die Teilabschnitte des Folienbandes gelangen, welche im abgewickelten Zustand durch den Bandspeicher geführt werden. Insbesondere handelt es sich dabei um die Teilabschnitte eines zwischen Umlenkrollen hin- und hergeführten Folienbandes in einem Rollenbandspeicher. Am in Produktionsbewegungsrichtung vorderen Ende des Bandspeichers kann das Folienband dann aus dem Gehäuse wieder nach außen geführt werden und für nachfolgende Fertigungsschritte, insbesondere das Ummanteln eines Innenrohres, verwendet werden.
-
Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch die zweite Einrichtung, mit der zwei aufeinanderfolgende Folienbandabschnitte miteinander verbunden werden, in dem Gehäuse angeordnet, da sich auch in diesem Bereich ohne weitere Schutzmaßnahmen Insekten auf die Oberfläche des Folienbandes bzw. der Folienbandabschnitte setzen können. Insbesondere umfasst die zweite Einrichtung auch eine Schneideeinrichtung, über die der jeweilige Folienbandabschnitt endseitig vor dem Schweißvorgang in optimaler Weise gecuttet (beschnitten) werden kann, wobei auch diese Schneideeinrichtung in dem Gehäuse angeordnet sein kann. Das zuvor Gesagte gilt gleichermaßen auch für die erste Einrichtung, die zum Zuführen und/oder Abwickeln von Folienbandabschnitten dient, die beispielsweise auf Coils bereitgestellt werden. Auch hier sind Teile der Oberfläche der Folienbandabschnitte ohne Zusatzmaßnahmen häufig Insektenbefall ausgesetzt, was verhindert wird, wenn die erste Einrichtung ebenfalls in dem Gehäuse angeordnet ist.
-
Wie bereits angedeutet, kann vorgesehen sein, dass das Folienband nach Durchlaufen des Bandspeichers wieder aus dem Gehäuse herausgeführt wird. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, das Gehäuse so zu dimensionieren, dass auch das mit dem Folienband zu ummantelnde Innenrohr innerhalb des Gehäuses hergestellt, beispielsweise extrudiert, wird und mit dem Folienband ummantelt wird. Das fertige Produkt, welches dann bereits die Längsnaht aufweist, kann dann ohne weiteres wieder der Umgebung ausgesetzt werden, ohne dass beispielsweise Insekten die Schweißnaht beeinflussen könnten.
-
Um die Zufuhr und das Abführen von Material in das Gehäuse bzw. aus dem Gehäuse zuzulassen, weist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Gehäuse mindestens einen Materialeinlass und/oder mindestens einen Materialauslass auf. Dabei kann ein Materialeinlass und/oder Materialauslass für das Folienband oder Folienbandabschnitte vorgesehen sein. Es kann auch ein Materialeinlass und/oder Materialauslass jeweils für ein Versorgungsmaterial, insbesondere ein Gas, zum Beispiel Schutzgas, Sauerstoff etc, eine Flüssigkeit, zum Beispiel Kühlwasser, und/oder einen Feststoff, zum Beispiel Schweißzusatz, vorgesehen sein. Auch kann ein Materialauslass für Abgase, insbesondere Schweißrauche, vorgesehen sein.
-
Für eine optimale Zu- bzw. Ableitung des Versorgungsmaterials und/oder der Abgase ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der jeweilige Materialeinlass und/oder Materialauslass mit einem Rohr verbunden oder ein Rohr durch diesen hindurchgeführt. Dabei kann das Rohr entweder an dem Gehäuse angeflanscht oder durch die Gehäusewandung hindurchgeführt sein. In letzterem Fall ist es bevorzugt, wenn zwischen der Rohrwandung und dem Rand des Materialeinlasses und/oder Materialauslasses kein Zwischenraum besteht bzw. ein eventueller Zwischenraum abgedichtet ist. So ist es nämlich vorteilhaft, wenn das Gehäuseinnere zur Umgebung hin abgedichtet ist, das heißt nur die Zufuhr bzw. das Abführen des jeweiligen Materials zugelassen wird. Abgedichtet bedeutet dabei, dass eine Abdichtung gegen Insekten, insbesondere Fluginsekten, und/oder gegen Schmutz- und/oder Staubpartikel erfolgt. Bevorzugt ist das Gehäuse zumindest teilweise, bevorzugt größtenteils, besonders bevorzugt vollständig, gegen Insekten, insbesondere Fluginsekten und/oder gegen Schmutz- und/oder Staubpartikel abgedichtet. Größtenteils abgedichtet bedeutet dabei, dass durchaus kleine Bereiche zulässig sind, in denen noch eine Verbindung des Gehäuseinnern zur Umgebung vorhanden ist, beispielsweise im Randbereich des jeweiligen Materialeinlasses und/oder Materialauslasses. So ist es denkbar, dass im Randbereich von Materialeinlass und/oder Materialauslass ein Spalt zwischen dem Gehäusematerial und einem Rohr, wie es bereits zuvor erwähnt wurde, vorhanden ist.
-
Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Gehäuse zumindest teilweise, bevorzugt größtenteils, besonders bevorzugt vollständig, transparent. Mit einem transparenten Gehäuse läßt sich auf besonders einfache Weise der Bandspeicher überwachen und das darin geführte Folienband, auch hinsichtlich seiner Qualität und Oberflächenbeschaffenheit, kontrollieren.
-
Das Gehäuse besteht gemäß wiederum einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zumindest teilweise, bevorzugt größtenteils, besonders bevorzugt vollständig, aus einem Kunststoff, bevorzugt aus einem formstabilen Kunststoff, besonders bevorzugt aus einem Polycarbonat. Mit einem solchen Kunststoff lassen sich auf einfache Weise, insbesondere transparente, Scheiben und/oder Wände des Gehäuses bilden, die entweder unmittelbar oder über Rahmen miteinander verbunden werden können. Ein wie zuvor beschriebenes Material hat auch den Vorteil, dass nicht nur Insekten abgehalten werden, sondern es wird auch wirkungsvoll das Eindringen von Schmutz- und/oder Staubpartikeln in das Gehäuse verhindert, die sich ansonsten im Laufe der Zeit ebenfalls ansammeln könnten, insbesondere im Bereich der Umlenkrollen, und so auch zu Verunreinigungen und Verformungen des Folienbandes führen könnten. Im Übrigen ist das zuvor beschriebene Material des Gehäuses besonders geeignet, Abgase, insbesondere Schweißrauche, zu sammeln und abzuleiten.
-
Die Aufgabe wird ferner gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von eine Metallschicht aufweisenden Rohren, insbesondere Metallverbundrohren, unter Verwendung einer Vorrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde, bei dem die folgenden Schritte durchgeführt werden: Puffern eines ersten Folienbandabschnittes aus Metall in einem Bandspeicher, Verbinden des in Produktionsbewegungsrichtung hinteren Endes des ersten Folienbandabschnittes mit dem in Produktionsbewegungsrichtung vorderen Ende eines nachfolgend zugeführten, zweiten Folienbandabschnittes aus Metall zu einem Folienband, und nachfolgendes Ummanteln eines Innenrohres mit dem Folienband, wobei die Folienbandabschnitte beim Schritt des Pufferns ein Gehäuse durchlaufen, das den Bandspeicher vollständig umschließt.
-
Wie bereits zuvor beschrieben, hat das vollständige Umschließen des Bandspeichers, beispielsweise Rollenbandspeichers, durch ein Gehäuse den Vorteil, dass sich insbesondere Insekten, aber auch Schmutz- und/oder Staubpartikel nicht mehr ohne weiteres auf der Oberfläche des Folienbandes absetzen können, wenn dieses durch den Bandspeicher geführt wird. Das Risiko von Schweißfehlern beim Erzeugen einer Längsnaht wird damit minimiert, was auch zu einem geringeren Ausschuss führt. Schließlich lassen sich auch deutlich hochwertigere Verbundrohre auf die erfindungsgemäße Weise produzieren.
-
Wie bereits erwähnt wurde, wird das Folienband aus dem Gehäuse herausgeführt und anschließend ein Innenrohr, beispielsweise aus extrudiertem Kunststoff, mit dem Folienband ummantelt. Da sich bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren das Folienband bis kurz vor den Punkt, wo es mit dem Innenrohr verbunden wird, in einem Gehäuse befindet, ist das Risiko, dass beim Ummanteln und Längsverschweißen Verunreinigungen oder Verformungen des Folienbandes vorhanden sind, sehr gering.
-
Wie erwähnt werden die einzelnen Folienbandabschnitte, bevorzugt ebenfalls innerhalb des Gehäuses, miteinander verbunden. Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Verbinden der aneinander grenzenden Enden zweier aufeinanderfolgenden Folienbandabschnitte mittels Schweißen. Besonders vorteilhafte Schweißverfahren sind das WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas-Schweißen), das Laserschweißen und das Reibschweißen, da bei all diesen Verfahren eine relativ geringe Belastung durch Schweißrauche gegeben ist. Auf diese Weise wird auch das Risiko minimiert, dass sich Partikel aus Schweißrauchen, insbesondere wenn das Verbinden innerhalb des Gehäuses durchgeführt wird, auf den Umlenkrollen und später auf dem Folienband ablagern können.
-
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung von eine Metallschicht aufweisenden Rohren,
-
2 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses für eine Vorrichtung gemäß 1 und
-
3 eine Teilansicht eines Gehäuses gemäß 2 im Bereich eines Materialeinlasses oder Materialauslasses.
-
In 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von eine Metallschicht aufweisenden Rohren 2, hier Metallverbundrohren, dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist eine erste Einrichtung 3 zum Zuführen und Abwickeln von Folienbandabschnitten 4a, 4b aus Aluminium auf. Die erste Einrichtung 3 dient zur Aufnahme eines Coils 3a, der im dargestellten Ausführungsbeispiel entgegen Uhrzeigerrichtung abgewickelt wird. Sobald der Coil abgewickelt ist, wird dieser gegen einen weiteren Coil desselben Materials ausgetauscht und das bezogen auf die Produktionsbewegungsrichtung X vordere Ende 6a des Folienbandabschnitts 4a mit dem bezogen auf die Produktionsbewegungsrichtung X hinteren Ende 6b des bereits abgewickelten Folienbandabschnitts 4b verbunden, was im Folgenden noch näher beschrieben wird.
-
Die Vorrichtung 1 weist ferner eine der ersten Einrichtung 3 nachgeschaltete zweite Einrichtung 5 zum Erzeugen eines Folienbandes durch Zusammenschweißen aneinandergrenzender Enden 6a, 6b der zwei zuvor genannten aufeinanderfolgenden Folienbandabschnitte 4a, 4b auf. Das Zusammenschweißen erfolgt durch Herstellen einer Quernaht im Bereich der Enden 6a, 6b mittels WIG-Schweißen.
-
Das so erzeugte Folienband 4, welches aus einer Mehrzahl an Folienbandabschnitten 4a, 4b zusammengesetzt ist, durchläuft nach der zweiten Einrichtung 5 einen nachgeschalteten Bandspeicher 7, hier einen Rollenbandspeicher, zum Puffern des Folienbandes während des Zusammenschweißens der beiden Folienbandabschnitte 4a und 4b. Der Bandspeicher 7 weist eine obere Reihe von Umlenkrollen 7a und eine untere Reihe von Umlenkrollen 7b auf, wobei die untere Reihe von Umlenkrollen 7b ortsfest und die obere Reihe von Umlenkrollen 7a relativ zu der unteren Reihe von Umlenkrollen 7b verfahren werden kann. Auf diese Weise kann, ohne dass die Vorrichtung 1 angehalten werden muss, das Ende 6b für eine gewisse Zeit fixiert werden, um dieses mit dem Ende 6a des anderen Folienbandabschnitts 4a zu verbinden.
-
Ferner weist die Vorrichtung 1 ein Gehäuse 8 auf, in welchem der Bandspeicher 7 und die zweite Einrichtung 5 angeordnet sind. Das Gehäuse umschließt den Bandspeicher 7 und die zweite Einrichtung 5 vollständig, wobei die Folienbandabschnitte 4a, 4b durch einen Materialeinlass 9a ins Gehäuseinnere 12 und das Folienband 4 durch einen Materialauslass 10a aus dem Gehäuse 8 herausgeführt werden. Auf diese Weise ist das Folienband 4 keinen schädlichen Umgebungseinflüssen, insbesondere Insekten, Schmutzpartikeln und Staubpartikeln ausgesetzt.
-
Das aus dem Gehäuse 8 über den Materialauslass 10a herausgeführte Folienband 4 wird anschließend in einer Einrichtung 15 in Produktionsbewegungsrichtung X um ein in einer Einrichtung 16 extrudiertes Kunststoffinnenrohr 14 gelegt und längsverschweißt. Das dadurch entstehende Verbundrohr 2 kann anschließend noch mit weiteren Schichten versehen werden (nicht dargestellt).
-
2 zeigt beispielhaft ein Gehäuse 8, wie es in der Vorrichtung gemäß 1 verwendet werden kann. Das Gehäuse 8 besteht aus einem formstabilen und transparenten Kunststoff 13 und ist größtenteils gegen Insekten und gegen Schmutz- und Staubpartikel abgedichtet. Einzig im Bereich der Materialeinlässe 9a, 9b, 9c, 9d und Materialauslässe 10a, 10b, 10c ist eine Verbindung des Gehäuseinnern 12 zur Umgebung möglich, beispielsweise über einen Spalt 17, der zwischen dem Gehäuse 8 und einem in das Gehäuse 8 geführten Rohres 11 ausgebildet ist (3).
-
Die Materialeinlässe 9b, 9c und 9d dienen dabei jeweils zum Zuführen eines anderen Versorgungsmaterials, beispielsweise eines Gases, einer Flüssigkeit und eines Feststoffes. Als Gas kann beispielsweise für den Schweißvorgang Schutzgas oder Sauerstoff zugeführt werden, als Flüssigkeit kann beispielsweise Kühlwasser zugeführt werden und als Feststoff kann beispielsweise ein Schweißzusatz zugeführt werden. Die Materialauslässe 10b und 10c dienen dazu, das Versorgungsmaterial soweit nötig, beispielsweise Kühlwasser, sowie Abgase, beispielsweise Schweißrauche, abzuführen. Dabei kann das Zuführen und Abführen der Versorgungsmaterialien und Abgase über Rohre 11 bewerkstelligt werden, wie sie in 3 dargestellt sind. 3 zeigt zwar nur einen Materialeinlass 9b, wobei dies aber nur beispielhaft ist und auch jeder andere Materialeinlass 9c, 9d und Materialauslass 10, 10c auf dieselbe Weise mit einem solchen Rohr 11 versehen sein kann.
