DE102015201008A1 - Method for forming a tubular body, meander-shaped tubular body and use thereof - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umformung eines Rohrkörpers, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Rohrkörpers mit einem ersten und einem zweiten Rohrende, Befüllen des Rohrkörpers mit einer Flüssigkeit, Verschließen des Rohrkörpers, und Umformen des Rohrkörpers.The invention relates to a method for forming a tubular body, comprising the steps of providing a tubular body with a first and a second pipe end, filling the tubular body with a liquid, closing the tubular body, and reshaping the tubular body.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Umformung eines Rohrkörpers. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen mit einem solchen Verfahren hergestellten mäanderförmigen Rohrkörper. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Rohrkörpers.The present invention relates in a first aspect to a method for forming a tubular body. In a further aspect, the invention relates to a meandering tubular body produced by such a method. In a further aspect, the invention relates to the use of such a tubular body.

Das Umformen von Rohrkörpern ist allgemein bekannt. Rohrkörper liegen für gewöhnlich nach ihrer Herstellung in einer langgestreckten im Wesentlichen ungekrümmten Form vor. Da aber in der Praxis Rohrkörper nicht nur entlang gerader Förderstrecken eingesetzt werden, sondern es die Einbauorte bisweilen erfordern, Fluide mittels Rohrkörpern entlang gekrümmter Bahnen, beispielsweise um Ecken herum, zu fördern, und hierbei nicht immer das Verwenden von Zweigleitungen, angeflanschten Rohrkrümmern und dergleichen ermöglicht oder erwünscht ist, besteht zum einen der Bedarf, Rohrkörper etwa mittels Umformen biegen zu können. Zum anderen besteht der Bedarf, Rohrkörper hinsichtlich ihrer Querschnittsform umformen zu können, um diese durch vordefinierte Öffnungsquerschnitte hindurch verlegen zu können oder die Rohrkörper mit ihrem Querschnitt möglichst eng an vorgegebene Öffnungsquerschnitte anformen zu können. Letzteres ist insbesondere bei der Verwendung der Rohrkörper als Kühlkörper von Bedeutung, um einen möglichst guten Wärmeübergang zwischen Rohrkörper und zu kühlendem Körper erreichen zu können.The forming of tubular bodies is well known. Tubular bodies are usually in an elongated substantially non-curved shape after their manufacture. However, in practice, since tubular bodies are not only used along straight conveying paths, but sometimes require the fitting locations to convey fluids through tubular bodies along curved paths, such as around corners, and not always allow the use of branch pipes, flanged pipe elbows, and the like or is desired, there is the need to be able to bend tubular body about by forming. On the other hand, there is the need to be able to reshape tubular body with respect to their cross-sectional shape in order to lay them through predefined opening cross sections or to be able to mold the tubular body with its cross section as closely as possible to predetermined opening cross sections. The latter is particularly important when using the tubular body as a heat sink in order to achieve the best possible heat transfer between the pipe body and body to be cooled.

Eine besondere Herausforderung beim Umformen von Rohrkörpern ist es, ein Kollabieren, Einknicken oder in sonstiger Art und Weise unerwünschtes Verformen des Rohrkörpers zu verhindern und nur diejenige Umformung zu erzielen, die beim Umformvorgang beabsichtigt ist. Um dies zu erreichen, wird im Stand der Technik Sand als Füllstoff verwendet. Der Sand füllt den inneren Querschnitt des Rohrkörpers aus und verhindert bei ausreichender Packungsdichte ein Kollabieren oder unerwünschtes Einbeulen des Rohrkörpers beim Umformen.A particular challenge in the forming of tubular bodies is to prevent collapse, buckling or otherwise undesirable deformation of the tubular body and to achieve only those forming, which is intended during the forming process. To achieve this, sand is used as a filler in the prior art. The sand fills the inner cross section of the tubular body and prevents collapse or unwanted buckling of the tubular body during forming with sufficient packing density.

Wenngleich dieses Verfahren für einfache Umformvorgänge wie beispielsweise das Erzeugen einzelner Biegeradien oder Erzeugen unrunder Querschnitte des Rohrs möglich ist, ergibt sich bei komplexeren Umformvorgängen wie beispielsweise dem Erzeugen mäanderförmiger Rohrkörper das Problem, dass der Sand nach dem Umformvorgang nicht mehr vollständig aus dem Rohrkörper entfernt werden kann. Folglich ist es im Stand der Technik nicht möglich, komplexe Rohrkörperformen wie beispielsweise mäanderförmige Rohrkörper aus einem Stück herzustellen.Although this method for simple forming operations such as generating single bending radii or creating unround cross sections of the tube is possible with more complex forming operations such as generating meandering tubular body has the problem that the sand after the forming process can not be completely removed from the tubular body , Consequently, it is not possible in the prior art to produce complex tubular body shapes such as meandering tubular body in one piece.

Der Erfindung lag folglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Umformen von Rohrkörpern anzugeben, welches die vorstehend beschriebenen Nachteile möglichst weitestgehend behebt. Insbesondere lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Umformen von Rohrkörpern anzugeben, welches eine höhere Flexibilität beziehungsweise Komplexität der Umformung ermöglicht.The invention was therefore an object of the invention to provide a method for forming tubular bodies, which as far as possible fixes the disadvantages described above. In particular, the invention has the object to provide a method for forming tubular bodies, which allows a higher flexibility or complexity of forming.

Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art mit den Merkmalen von Anspruch 1. Insbesondere weist das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte auf: Bereitstellen eines Rohrkörpers mit einem ersten und einem zweiten Rohrende, Befüllen des Rohrkörpers mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, Verschließen des Rohrkörpers, und Umformen des Rohrkörpers. Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass Wasser insbesondere in flüssigem oder gasförmigem Zustand völlig rückstandsfrei aus dem Rohrkörper nach dessen Umformung entfernt werden kann, unabhängig von der Komplexität des Rohrkörpers, solange eines oder vorzugsweise beide Rohrenden nach der Umformung wieder geöffnet werden. Des Weiteren macht sich die Erfindung zunutze, dass Flüssigkeiten wie beispielsweise Wasser oder geeignete Öle nur schwer kompressibel sind und daher, sofern das Rohr vollständig befüllt und verschlossen ist, trotz ihres flüssigen Zustands eine ausreichende Stabilisierung des inneren Rohrvolumens gewährleisten.The invention solves its underlying object in a method of the type described with the features of claim 1. In particular, the inventive method comprises the steps of: providing a tubular body having a first and a second pipe end, filling the tubular body with a liquid, preferably Water, closing the tube body, and forming the tubular body. The invention makes use of the finding that water, especially in the liquid or gaseous state, can be removed completely residue-free from the tube body after it has been formed, regardless of the complexity of the tube body, as long as one or preferably both tube ends are reopened after forming. Furthermore, the invention makes use of the fact that liquids such as water or suitable oils are difficult to compress and therefore, provided that the tube is completely filled and sealed, ensure adequate stabilization of the inner tube volume despite its liquid state.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst dieses ferner den Schritt: Druckbeaufschlagen der Flüssigkeit in dem Rohrkörper vor dem Schritt des Umformens. Durch das Druckbeaufschlagen der Flüssigkeit wird diese gewissermaßen vorgespannt. Flüssigkeiten sind physikalisch gesehen nicht vollständig inkompressibel. Allerdings hat sich herausgestellt, dass für die Zwecke des erfindungsgemäßen Verfahrens eine hinreichende Inkompressibilität, beziehungsweise hinreichend niedrige Kompressibilität bei der Verwendung von Wasser gegeben ist, die dadurch noch weiter verbessert wird, dass dieses vor dem Umformen mit Druck beaufschlagt wird. Die Druckbeaufschlagung gewährleistet gleichermaßen einen Indikator für vollständiges Befüllen des Rohrkörpers. Ein besonderer Vorteil, der mit der Druckbeaufschlagung einhergeht, ist folgender: Wenn beim Umformen des Rohrkörpers eine Leckage, beispielsweise in Form eines Risses, entsteht, würde die druckbeaufschlagte Flüssigkeit sofort aus dem Inneren des Rohrkörpers ausdringen. Dieses Ausdringen wäre leicht detektierbar. Somit kann beim Umformen simultan eine Drucküberprüfung vorgenommen werden. Wenn keine Flüssigkeit austritt, bis der Umformvorgang abgeschlossen ist, weiß der Bediener unmittelbar, dass des Rohr jedenfalls bis zu dem Druck, mit dem der Rohrkörper zuvor von innen druckbeaufschlagt worden ist, druckdicht ist. Dies stellt einen signifikanten wirtschaftlichen Vorteil dar.In a particularly preferred development of the method, this further comprises the step: pressurizing the liquid in the tubular body prior to the step of forming. By pressurizing the liquid this is biased to some extent. Liquids are not completely incompressible physically. However, it has been found that for the purposes of the method according to the invention a sufficient incompressibility, or sufficiently low compressibility in the use of water is given, which is further improved by the fact that this is pressurized prior to forming. The pressurization equally ensures an indicator for complete filling of the tubular body. A particular advantage associated with the pressurization is the following: If a leakage, for example in the form of a crack, occurs during forming of the tubular body, the pressurized liquid would immediately escape from the interior of the tubular body. This expulsion would be easily detectable. Thus, a pressure check can be performed simultaneously during forming. If no liquid emerges until the forming process has been completed, the operator immediately knows that the pipe has in any case been pressurized up to the pressure with which the pipe body has previously been pressurized from the inside. is pressure-tight. This represents a significant economic advantage.

Vorzugsweise wird die Flüssigkeit mit einem Druck von 20 bar oder mehr beaufschlagt, besonders bevorzugt mit einem Druck in einem Bereich von 50 bar bis 200 bar.Preferably, the liquid is subjected to a pressure of 20 bar or more, more preferably at a pressure in a range of 50 bar to 200 bar.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt des Umformens das Einbringen eines oder mehrerer Biegeradien in des Rohr, Kurz gesprochen wirkt sich der Vorteil der Verwendung von Flüssigkeit als innerem Stabilisator umso stärker aus, je komplexer die Geometrie des Rohrkörpers wird, desto mehr Biegeradien in das Rohr folglich eingebracht werden.In a preferred embodiment of the method, the step of reshaping comprises introducing one or more bending radii into the tube. Briefly, the advantage of using liquid as an internal stabilizer increases the more complex the geometry of the tubular body becomes, the more bending radii in the tube will consequently be introduced.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt der Biegeradius, oder mindestens einer der mehreren Biegeradien, vorzugsweise mehrere der Biegeradien oder sämtliche Biegeradien, unterhalb des dreifachen Rohrdurchmessers. Während bei konventionellen Rohrbiegeverfahren im Stand der Technik von einem minimalen Biegeradius von dem etwa Fünffachen bis maximal hinab zum gut Dreifachen des Rohrdurchmessers ausgegangen wird, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren infolge der Verwendung von Flüssigkeit, insbesondere druckbeaufschlagter Flüssigkeit als innerem Stabilisator, ein deutlich stärkeres Biegen, was sich in deutlich engeren möglichen Biegeradien auswirkt, in bevorzugten Ausgestaltungen liegt der erreichbare Biegeradius in einem Bereich von unterhalb des dreifachen Rohrdurchmessers bis etwa zum Zweifachen des Rohrdurchmessers, wobei der Biegeradius nach wie vor in bekannter Weise auch vom verwendeten Werkstoff des Rohrkörpers und insbesondere dessen Wandstärke abhängt. Bei einem Rohr mit Durchmesser 12 mm, Wanddicke 1 mm, und nichtrostendem Stahl als Werkstoff fassen sich die vorgenannten Biegeradien beispielsweise erreichen.In a further preferred embodiment, the bending radius, or at least one of the plurality of bending radii, preferably several of the bending radii or all bending radii, is below three times the pipe diameter. While conventional tube bending processes in the prior art assume a minimum bending radius of about five times to at most three times the diameter of the pipe, the method according to the invention permits significantly greater bending, due to the use of liquid, in particular pressurized liquid as an internal stabilizer In preferred embodiments, the achievable bending radius is in a range of less than three times the pipe diameter to about twice the pipe diameter, the bending radius still depends in a known manner on the material used of the tubular body and in particular its wall thickness , In a tube with a diameter of 12 mm, wall thickness 1 mm, and stainless steel as a material summarize the aforementioned bending radii reach, for example.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt des Umformens: Verändern des Rohrquerschnitts eines oder mehrerer Abschnitte des Rohrkörpers, oder des gesamten Rohrkörpers, vorzugsweise in eine im Wesentlichen polygonale Querschnittsform, besonders bevorzugt in eine im Wesentlichen rechteckige Form. Unter einer im Wesentlichen polygonalen beziehungsweise im Wesentlichen rechteckigen Form wird verstanden, dass die „Eckigkeit” des Querschnitts sich im Rahmen der technischen Möglichkeiten bewegt. Wenn ein Rohrquerschnitt mittels Umformen so verformt wird, dass er eine oder mehrere Kanten aufweist, die dem Querschnitt insgesamt eine polygonale, insbesondere rechteckige, Form geben, ist zu erwarten, dass ein kleiner Kantenradius innen wie außen verbleibt. Dieser ist für das Begriffsverständnis der im Wesentlichen polygonalen beziehungsweise im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsform zu vernachlässigen.In a further preferred embodiment of the method, the step of reshaping comprises: changing the tube cross-section of one or more sections of the tubular body, or of the entire tubular body, preferably into a substantially polygonal cross-sectional shape, more preferably into a substantially rectangular shape. Under a substantially polygonal or substantially rectangular shape is understood that the "angularity" of the cross section moves within the limits of the technical possibilities. If a pipe cross-section is deformed by forming so that it has one or more edges that give the cross-section overall a polygonal, in particular rectangular, shape, it is expected that a small edge radius remains inside and outside. This is negligible for the understanding of the concept of the substantially polygonal or substantially rectangular cross-sectional shape.

Das Verändern des Rohrquerschnitts in eine im Wesentlichen polygonale beziehungsweise im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform wird vorzugsweise erreicht, indem der Rohrkörper abschnittsweise oder vollständig in einen Formkörper eingelegt wird und dann mittels Kraftbeaufschlagung an den Formkörper angeformt wird. Erfindungsgemäß erfolgt das Kraftbeaufschlagen entweder von außen auf den Formkörper oder den Rohrkörper und/oder durch den beispielsweise nach Art eines Stempels arbeitenden Formkörper selbst. Erfindungsgemäß wird beispielsweise bevorzugt, den Rohrkörper mittels eines Stempels oder einer Walze, etwa mittels Richtwalzen, zu verformen.The changing of the pipe cross-section in a substantially polygonal or substantially rectangular cross-sectional shape is preferably achieved by inserting the tubular body partially or completely into a shaped body and then molding it to the shaped body by application of force. According to the invention, the force is applied either from the outside onto the molded body or the tubular body and / or through the molded body itself, for example in the manner of a stamp. According to the invention, it is preferred, for example, to deform the tubular body by means of a punch or a roller, for example by straightening rolls.

Das Verfahren wird in einer weiteren Ausführungsform weitergebildet, indem mehrere Biegeradien in den Rohrkörper eingebracht werden und der Schritt des Umformens weiter umfasst: Biegen des Rohres in eine Mäanderform, wobei die Mäanderform einen oder mehrere im Wesentlichen ungekrümmte Rohrabschnitte aufweist, die sich jeweils an einen oder mehrere der Biegeradien anschließen.The method is further developed in a further embodiment in that a plurality of bending radii are introduced into the tubular body and the step of forming further comprises: bending the tube into a meandering shape, wherein the meandering shape has one or more substantially non-curved tube sections which respectively adjoin one or the other connect several of the bending radii.

Weiter vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt: Ablassen von Flüssigkeit aus dem Rohrkörper, vorzugsweise mittels eines Überdruckventils, wenn der Druck während des Umformens einen vorbestimmten Wert überschreitet. Dies wird vorzugsweise durchgeführt, indem wenigstens eines der Enden des Rohrkörpers mit einem Überdruckbegrenzerventil verschlossen wird, welches immer dann Flüssigkeit ablässt, wenn der Druck infolge der fortschreitenden Umformung deutlich ansteigt, vorzugsweise um 1 bis 10% oder mehr. Hierdurch wird Folgendes erreicht: Beim Verändern des Rohrquerschnitts durch Kraftbeaufschlagung von außen wird mitunter des Volumen des Rohrkörpers verringert. Damit das aus dem gerade verformten Abschnitt des Rohrkörpers weichende flüssige Medium nicht an anderer Stelle ein Ausbeulen oder ungewolltes Verformen des Rohrkörpers bewirkt, wird gemäß dieser Ausführungsform gezielt Flüssigkeit abgelassen, um den Druck im Rohrkörper im Wesentlichen konstant zu halten. Je nach Ausbildung des Rohrkörpers können hier unterschiedliche Grenzwerte definiert werden. Bei einer Wandstärke von 1 mm, und nichtrostendem Stahl als Werkstoff, hat sich beispielsweise ein Grenzwert für die Druckbegrenzung von etwa 50 bar bewährt.More preferably, the method comprises the step of draining liquid from the tubular body, preferably by means of a pressure relief valve, when the pressure during the forming exceeds a predetermined value. This is preferably accomplished by sealing at least one of the ends of the tubular body with a relief valve which drains liquid whenever the pressure increases significantly as a result of progressive reforming, preferably by 1 to 10% or more. This achieves the following: When changing the pipe cross-section by applying external force, sometimes the volume of the pipe body is reduced. In order that the liquid medium, which differs from the straightly deformed section of the tubular body, does not cause buckling or unintentional deformation of the tubular body elsewhere, in accordance with this embodiment, liquid is deliberately discharged in order to keep the pressure in the tubular body substantially constant. Depending on the design of the tubular body, different limit values can be defined here. With a wall thickness of 1 mm, and stainless steel as the material, for example, a limit value for the pressure limit of about 50 bar has been proven.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses weiter den Schritt: Überwachen des Flüssigkeitsdrucks während des Umformens, vorzugsweise mittels eines Drucksensors. Abgesehen davon, dass natürlich eine visuelle Überwachung des Flüssigkeitsdrucks durch Beobachtung des Überdruckventils stattfinden kann, kann es zur genaueren Steuerung des Umformprozesses bevorzugt sein, den Druckanstieg im Inneren des Rohrkörpers auch quantitativ zu erfassen, und hierzu wird vorzugsweise ein allgemein bekannter Druckmessaufnehmer verwendet.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the latter further comprises the step of monitoring the fluid pressure during the forming, preferably by means of a pressure sensor. Apart from that, of course, a visual surveillance of the Liquid pressure can take place by observation of the pressure relief valve, it may be preferable for more accurate control of the forming process, the pressure rise inside the tube body also to capture quantitatively, and this is preferably a well-known pressure transducer used.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich insbesondere auch bei Rohrkörpern bewährt, die aus einem Stahlwerkstoff gebildet sind, insbesondere aus Edelstahl oder Baustahl.The method according to the invention has also proved to be particularly suitable for tubular bodies which are formed from a steel material, in particular from stainless steel or structural steel.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung lag dieser die Aufgabe zugrunde, einen Rohrkörper anzugeben, der zum Kühlen eines Generators geeignet ist, wobei der Generator zum Erzeugen eines elektrischen Stroms dient, insbesondere in Form eines vielpoligen Synchrongenerators einer Windenergieanlage.According to the second aspect of the invention, this was the object of specifying a tubular body which is suitable for cooling a generator, wherein the generator is used to generate an electric current, in particular in the form of a multi-pole synchronous generator of a wind turbine.

Die Erfindung löst die Aufgabe, indem der Rohrkörper mit den Merkmalen von Anspruch 12 ausgebildet ist. Insbesondere weist der mäanderförmige Rohrkörper mehrere Biegeradien, vorzugsweise mit einem Biegeradius von unterhalb des dreifachen Rohrdurchmessers, und mehrere im Wesentlichen ungekrümmte Abschnitte aus, die sich, vorzugsweise knickfrei, an die Biegeradien anschließen, wobei zumindest einer, vorzugsweise mehrere oder sämtliche der im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitte einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen.The invention achieves the object by the tubular body having the features of claim 12 is formed. In particular, the meander-shaped tubular body has a plurality of bending radii, preferably with a bending radius of less than three times the tube diameter, and a plurality of substantially non-curved sections which adjoin the bending radii, preferably kink-free, at least one, preferably several or all of the substantially non-curved sections have a substantially rectangular cross-section.

Sofern im Vorstehenden und nachfolgend von im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitten des Rohrkörpers gesprochen wird, so ist hierunter zu verstehen, dass der Rohrkörper in diesen Abschnitten krümmungsfrei, also gerade, ausgebildet ist oder jedenfalls eine derartig geringe Krümmung aufweist, dass er in die Nut des Generators einführbar ist und sich dort an die gegenüberliegenden Wände der Nut vorzugsweise anlegt, um einen Wärmeübergang zu ermöglichen. Bei einer leichten Krümmung in Richtung der Nuttiefe spielt die Krümmung hierbei keine Rolle. Eine leichte Krümmung quer zur Nuttiefe, also in Richtung auf die Nutwände zu beziehungsweise von diesen weg wird erfindungsgemäß auch dann noch von einem im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitt ausgegangen, wenn der Abschnitt sich durch elastisches Verformen in die Nut hinein bewegen lässt.If spoken of in the foregoing and following substantially non-curved portions of the tubular body, this is to be understood that the tubular body in these sections curvature-free, ie straight, or at least has such a small curvature that he inserted into the groove of the generator is and preferably rests against the opposite walls of the groove to allow heat transfer. With a slight curvature in the direction of the groove depth, the curvature plays no role in this case. A slight curvature transverse to the groove depth, that is to say in the direction of the groove walls towards or away from the groove walls, is also assumed to proceed from a substantially non-curved section if the section can be moved into the groove by elastic deformation.

Der erfindungsgemäße Rohrkörper weist vorzugsweise eine Wandstärke in einem Bereich zwischen 0,5 und 3,5 mm auf, besonders bevorzugt in einem Bereich von 1–2 mm.The tubular body according to the invention preferably has a wall thickness in a range between 0.5 and 3.5 mm, particularly preferably in a range of 1-2 mm.

Weiter vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Rohrkörper aus einem Stahlwerkstoff, insbesondere aus Edelstahl oder Baustahl, ausgebildet. Es gibt zwar Werkstoffe, die aufgrund einer höheren Duktilität deutlich stärker formveränderbar sind, beispielsweise Kupferrohre. Insbesondere für die Verwendung in einem Generator zur Erzeugung elektrischen Stroms wird es erfindungsgemäß aber bevorzugt, den Rohrkörper mit einer möglichst geringen elektrischen Leitfähigkeit auszubilden. Der Rohrkörper in seiner Mäanderform wirkt grundsätzlich auch wie eine Spule und kann im Betrieb des Generators, wenn die Polschuhe an den mit dem Mäander versehenen Nuten vorbei bewegt werden, Leistungsverluste beziehungsweise Störfelder verursachen, die durch geeignete Werkstoffauswahl gering gehalten werden können.Further preferably, the tubular body according to the invention is made of a steel material, in particular of stainless steel or structural steel. Although there are materials that are significantly more deformable due to a higher ductility, such as copper pipes. However, in particular for use in a generator for generating electrical current, it is preferred according to the invention to design the tubular body with the lowest possible electrical conductivity. In principle, the tubular body in its meandering form also acts like a coil and, during operation of the generator, when the pole shoes are moved past the grooves provided with the meander, can cause power losses or interference fields which can be kept low by suitable choice of material.

Die Erfindung betrifft demzufolge gemäß dem dritten Aspekt die Verwendung eines mäanderförmigen Rohrkörpers nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in einem Generator.The invention accordingly according to the third aspect relates to the use of a meandering tubular body according to one of the embodiments described above in a generator.

Die Erfindung löst insbesondere die Aufgabe, die Kühlung des Generators mit möglichst wirtschaftlichen Mitteln umzusetzen und eine möglichst leckagefreie Kühlmittelführung zu ermöglichen.In particular, the invention solves the problem of implementing the cooling of the generator with the most economical means possible and to allow a possible leak-free coolant supply.

Die Verwendung des mäanderförmigen Rohrkörpers nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist aus den vorstehenden Erwägungen deswegen besonders bevorzugt, weil der Rohrkörper bereits während seiner Herstellung auf Druckdichtheit (implizit) überprüft wurde.The use of the meandering tubular body according to one of the preferred embodiments described above is particularly preferred for the above reasons because the tubular body has already been (implicitly) checked for pressure tightness during its manufacture.

Erfindungsgemäß wird der mäanderförmige Rohrkörper besonders bevorzugt bei einem Generator verwendet, der als vielpoliger Synchrongenerator einer Windenergieanlage ausgebildet ist. Der Generator, besonders bevorzugt der Stator des Generators, weist eine Vielzahl von Nuten auf, in denen eine Wicklung, die vorzugsweise die Statorwicklung darstellt, angeordnet ist. Der Rohrkörper wird mit seinen mehreren im Wesentlichen ungekrümmten Rohrabschnitten mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt in die Nuten eingeführt. Wenn der Rohrkörper dann von Kühlflüssigkeit durchströmt wird, kann unmittelbar die von der Statorwicklung erzeugte Wärme aus der Nut abgeführt werden und zugleich die Wärmeentwicklung im Stator eingedämmt werden.According to the meandering tubular body is particularly preferably used in a generator which is designed as a multi-pole synchronous generator of a wind turbine. The generator, particularly preferably the stator of the generator, has a multiplicity of slots in which a winding, which is preferably the stator winding, is arranged. The tubular body is inserted with its several substantially non-curved pipe sections with a substantially rectangular cross-section in the grooves. If the tube body is then flowed through by cooling liquid, the heat generated by the stator winding can be removed from the groove immediately and at the same time the heat development in the stator can be contained.

Unter „vielpolig” wird bei einem Synchron-Ringgenerator einer getriebelosen Windenergieanlage eine Vielzahl von Statorpolen verstanden, insbesondere eine Ausbildung mit wenigstens 48 Statorzähnen, häufig sogar mit deutlich mehr Statorzähnen wie insbesondere 96 Statorzähnen oder noch mehr Statorzähnen. Der magnetisch aktive Bereich des Generators, nämlich sowohl des Rotors, der auch als Läufer bezeichnet werden kann, als auch des Stators ist in einer ringförmigen Bereich um die Drehachse des Synchrongenerators angeordnet. So ist insbesondere ein Bereich von 0 bis wenigstens 50 Prozent des Radius des Luftspalts frei von Materialien, die elektrischen Strom oder elektrisches Feld des Synchrongenerators führen. Insbesondere ist dieser Innenraum vollständig frei und grundsätzlich auch begehbar. Häufig beträgt dieser Bereich auch mehr als 0 bis 50 Prozent des Luftspaltradius, insbesondere bis zu 0 bis 70 Prozent oder sogar 0 bis 80 Prozent des Luftspaltradius. Je nach Aufbau kann eine Tragstruktur in diesem inneren Bereich vorhanden sein, die aber in einigen Ausführungen axial versetzt ausgebildet sein kann. Funktionsbedingt sind solche Synchrongeneratoren einer getriebelosen Windenergieanlage langsam drehende Generatoren. Unter langsam drehend wird hier je nach Anlagengröße eine Drehzahl von unterhalb 40 Umdrehungen pro Minute, insbesondere von etwa 4 bis 35 Umdrehungen pro Minute verstanden.By "multi-pole" in a synchronous ring generator of a gearless wind turbine is meant a plurality of stator poles, in particular a training with at least 48 stator teeth, often even significantly more stator teeth such as 96 stator teeth or even more stator teeth. The magnetically active region of the generator, namely both the rotor, which can also be referred to as a rotor, and the stator is arranged in an annular region around the axis of rotation of the synchronous generator. In particular, a range of 0 to at least 50 percent the radius of the air gap free of materials that carry electrical current or electric field of the synchronous generator. In particular, this interior is completely free and basically accessible. Frequently, this range is also more than 0 to 50 percent of the air gap radius, in particular up to 0 to 70 percent or even 0 to 80 percent of the air gap radius. Depending on the structure, a support structure may be present in this inner region, but in some embodiments it may be formed axially offset. For functional reasons, such synchronous generators of a gearless wind turbine are slowly rotating generators. Under slowly rotating here is understood depending on the size of the system, a speed of less than 40 revolutions per minute, in particular from about 4 to 35 revolutions per minute.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigen:The invention will be described below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying figures. Hereby show:

1 einen ersten Verfahrenszustand in der Herstellung eines mäanderförmigen Rohrkörpers, 1 a first process state in the production of a meandering tubular body,

2 einen zweiten Verfahrensstand des Verfahrens gemäß 1, und 2 a second process status of the method according to 1 , and

3 einen dritten Verfahrenszustand des Verfahrens gemäß den 1 und 2. 3 a third method state of the method according to the 1 and 2 ,

Der in den 1–3 gezeigte Rohrkörper 1 hat in seinem unverformten Zustand einen im Wesentlichen zylindrischen Querschnitt und ist ungekrümmt, wie in 1 zu erkennen ist. Zum Vorbereiten des Umformschrittes wird der Rohrkörper 1 an einem ersten Endabschnitt 2 mit einem Verschluss 3, beispielsweise einem Blindstopfen, druckdicht verschlossen. An einem gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt 4 wird ein zweiter Verschluss 5 angebracht. Der zweite Verschluss 5 ist beispielsweise als Rückschlagventil mit Überdruckbegrenzer ausgebildet.The in the 1 - 3 shown tubular body 1 has a substantially cylindrical cross-section in its undeformed state and is uncurved, as in 1 can be seen. To prepare the forming step, the tubular body 1 at a first end portion 2 with a lock 3 , For example, a blind plug, sealed pressure-tight. At an opposite second end portion 4 becomes a second closure 5 appropriate. The second closure 5 is designed for example as a check valve with overpressure limiter.

Der Rohrkörper 1 wird, vorzugsweise über den zweiten Verschluss 5, mit Flüssigkeit befüllt und druckbeaufschlagt, beispielsweise mit einem Druck in einem Bereich von 50 bis 200 bar. Über das optional vorgesehene Rückschlagventil ist der Rohrkörper dann druckdicht verschlossen, wobei der optional vorgesehene Druckbegrenzer bei einem Überschreiten eines vorbestimmten Drucks innerhalb des Rohrkörpers 1 zum Ablassen von Flüssigkeit aus dem Inneren des Rohrkörpers 1 eingerichtet ist.The pipe body 1 is, preferably via the second closure 5 , filled with liquid and pressurized, for example, with a pressure in a range of 50 to 200 bar. About the optionally provided check valve, the tubular body is then closed pressure-tight, wherein the optionally provided pressure limiter when exceeding a predetermined pressure within the tubular body 1 for draining liquid from the interior of the tubular body 1 is set up.

Mit dem befüllten und verschlossenen sowie vorzugsweise druckbeaufschlagten Rohrkörper 1 kann sodann der Schritt des Umformens durchgeführt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird gemäß 1 zunächst der Rohrkörper 1 in eine Rohrbiegevorrichtung 100 eingelegt. Die Rohrbiegevorrichtung 100 hält den Rohrkörper 1 an einem ersten Schenkel gegen einen Anschlag 101. Ein Hebel 103 bewirkt das Biegen des Rohrkörpers 1 in Richtung des Pfeils A um einen Haltedorn 105 herum. Aufgrund der Befüllung des Rohrkörpers 1 mit der Flüssigkeit gelingt die Rohrbiegung ohne Kollabieren des Rohrquerschnitts, und es wird bei mehrfachem Durchführen des Biegevorgangs ein Zustand gemäß 2 erreicht.With the filled and closed and preferably pressurized tubular body 1 then the step of reshaping can be performed. In the illustrated embodiment is according to 1 first the pipe body 1 in a tube bender 100 inserted. The pipe bending device 100 holds the pipe body 1 on a first leg against a stop 101 , A lever 103 causes the bending of the tubular body 1 in the direction of arrow A around a retaining pin 105 around. Due to the filling of the tubular body 1 With the liquid, the pipe bend succeeds without collapsing the pipe cross-section, and it becomes a state in accordance with repeated execution of the bending operation 2 reached.

Der in 2 dargestellte mäanderförmig gebogenen Rohrkörper, der ein Zwischenprodukt des Verfahrens des gezeigten Ausführungsbeispiels darstellt, weist mehrere im Wesentlichen ungekrümmte Abschnitte 7 auf, die jeweils knickfrei anschließend an Biegeradien 9 angeordnet sind.The in 2 shown meandering curved tubular body, which is an intermediate product of the method of the embodiment shown, has a plurality of substantially non-curved sections 7 on, each kink-free subsequent to bending radii 9 are arranged.

Ausgehend von dem Zustand gemäß 2 werden vorzugsweise im Anschluss die Rohrquerschnitte der im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitte 7 verändert. Dies geschieht gemäß 3, indem die im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitte 7 nacheinander in einen Formkörper 203 einer Stempelvorrichtung 200 eingelegt werden. Der Formkörper 203 besteht beispielsweise aus zwei parallelen Planken, die zwischen sich einen Spalt mit rechteckigem Querschnitt definieren, beispielsweise als Quadrat mit der Nutbreite C und vorzugsweise gleicher Nuttiefe.Based on the state according to 2 are preferably subsequently the tube cross sections of the substantially non-curved sections 7 changed. This happens according to 3 by leaving the essentially un-curved sections 7 successively in a shaped body 203 a stamp device 200 be inserted. The molded body 203 consists for example of two parallel planks, which define a gap between them with a rectangular cross-section, for example as a square with the groove width C and preferably the same groove depth.

Durch wiederholtes Auf- und Abbewegen eines Stempels 201 in Richtung der Pfeile B wird der Rohrkörper 1 in dem Formkörper 203 von außen mit einer Kraft beaufschlagt, die zur Verformung dergestalt führt, dass der Rohrquerschnitt an dem Querschnitt der Nut angeformt wird.By repeatedly moving a stamp up and down 201 in the direction of arrows B is the tubular body 1 in the shaped body 203 applied from the outside with a force that leads to deformation such that the tube cross section is formed on the cross section of the groove.

An dem zweiten Verschluss 5 ist vorzugsweise ein Druckmessaufnehmer 11 angeordnet, der zur Überwachung des innen liegenden Drucks der Flüssigkeit eingerichtet ist. Bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckwerts kann entweder manuell Flüssigkeit abgelassen werden, oder ein Überdruckventil öffnet automatisch bei Überschreiten jenes Drucks, um der Volumenverkleinerung im inneren des Rohrkörpers 1, infolge der Formveränderung durch die Stempelvorrichtung 200, Rechnung zu tragen.At the second closure 5 is preferably a pressure transducer 11 arranged, which is adapted to monitor the internal pressure of the liquid. When a predetermined pressure value is exceeded, either manually liquid can be drained, or a pressure relief valve automatically opens when that pressure is exceeded, to the volume reduction in the interior of the tubular body 1 , due to the change in shape by the stamping device 200 To take account.

Wie sich aus dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ergibt, kann das erfindungsgemäße Verfahren sowohl zum kombinierten Biegen und Formverändern des Rohrquerschnitts verwendet werden. Die erfindungsgemäßen Vorteile der Stabilisierung des Volumens des Rohrkörpers 1 mittels bevorzugt druckbeaufschlagter Flüssigkeit kommen aber auch bei beiden einzelnen Bearbeitungsschritten, also nur dem Biegen oder nur dem Formverändern des Rohrquerschnitts zum Tragen. Es hat sich herausgestellt, dass die Verwendung von Wasser eine ausreichende Stabilisierung ermöglicht, und die Umweltverträglichkeit von Wasser wird als vorteilhaft für dessen Verwendung angesehen.As can be seen from the above embodiment, the method according to the invention can be used both for the combined bending and shaping of the pipe cross-section. The advantages according to the invention of stabilizing the volume of the tubular body 1 by means of preferably pressurized liquid but also come in two individual processing steps, so only the bending or only the shape of the pipe cross-section change. It has been found that the use of water allows adequate stabilization, and the environmental compatibility of water is considered to be advantageous for its use.

Alternativ ist ebenso die Verwendung von Öl oder dergleichen vorgesehen.Alternatively, the use of oil or the like is also provided.

Claims (13)

Verfahren zur Umformung eines Rohrkörpers, umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Rohrkörpers mit einem ersten und einem zweiten Rohrende, – Befüllen des Rohrkörpers mit einer Flüssigkeit, – Verschließen des Rohrkörpers, und – Umformen des Rohrkörpers.Method for forming a tubular body, comprising the steps: Providing a tubular body with a first and a second pipe end, Filling the tubular body with a liquid, - Closing of the tubular body, and - Forming the pipe body. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den Schritt: – Druckbeaufschlagen der Flüssigkeit in dem Rohrkörper vor dem Schritt des Umformens.Method according to claim 1, comprising the step: Pressurizing the liquid in the tubular body prior to the forming step. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Flüssigkeit mit einem Druck von 20 bar oder mehr, vorzugsweise in einem Bereich von 50 bar bis 200 bar, beaufschlagt wird.Method according to claim 2, wherein the liquid with a pressure of 20 bar or more, preferably in a range of 50 bar to 200 bar, is applied. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Umformens umfasst: – Einbringen eines oder mehrerer Biegeradien in das Rohr.Method according to one of the preceding claims, wherein the step of forming comprises: - Introducing one or more bending radii in the tube. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Biegeradius, oder mindestens einer der mehreren Biegeradien, unterhalb des dreifachen Rohrdurchmessers liegt, vorzugsweise in einem Bereich von unterhalb des dreifachen Rohrdurchmessers bis etwa zum zweifachen des Rohrdurchmessers.Method according to claim 4, wherein the bend radius, or at least one of the plurality of bend radii, is less than three times the pipe diameter, preferably in a range of less than three times the pipe diameter to about twice the pipe diameter. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Umformens umfasst – Verändern des Rohrquerschnitts eines oder mehrerer Abschnitte des Rohrkörpers, oder des gesamten Rohrkörpers, vorzugsweise in eine im Wesentlichen polygonale Querschnittsform, besonders bevorzugt in eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform.Method according to one of the preceding claims, wherein the step of forming comprises - Changing the tube cross-section of one or more sections of the tubular body, or the entire tubular body, preferably in a substantially polygonal cross-sectional shape, particularly preferably in a substantially rectangular cross-sectional shape. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Rohrkörper zum Verändern des Querschnitts in einen Formkörper eingelegt wird, und an den Formkörper mittels Kraftbeaufschlagung angeformt wird, vorzugsweise mittels eines Stempels oder einer Walze.A method according to claim 6, wherein the tubular body is inserted for changing the cross section in a shaped body, and is molded onto the shaped body by means of force application, preferably by means of a punch or a roller. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mehrere Biegeradien in den Rohrkörper eingebracht werden, und der Schritt des Umformens weiter umfasst: – Biegen des Rohrkörpers in eine Mäanderform, wobei die Mäanderform einen oder mehrere im Wesentlichen ungekrümmte Rohrabschnitte aufweist, die sich jeweils an einen oder mehrere der Biegeradien anschließen.Method according to one of the preceding claims, wherein a plurality of bending radii are introduced into the tubular body, and the step of forming further comprises: Bending the tubular body into a meandering shape, wherein the meandering shape has one or more substantially non-curved pipe sections which in each case adjoin one or more of the bending radii. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: – Ablassen von Flüssigkeit aus dem Rohrkörper, vorzugsweise mittels eines Überdruckventils, wenn der Druck während des Umformens einen vorbestimmten Wert überschreitet.Method according to one of the preceding claims, comprising the step: - Draining liquid from the tubular body, preferably by means of a pressure relief valve, when the pressure during the forming exceeds a predetermined value. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: – Überwachen des Flüssigkeitsdrucks während des Umformens, vorzugsweise mittels eines Druckmessaufnehmer.Method according to one of the preceding claims, comprising the step: - Monitoring the fluid pressure during forming, preferably by means of a pressure transducer. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Rohrkörper aus einem Stahlwerkstoff gebildet ist, insbesondere aus Edelstahl oder Baustahl.Method according to one of the preceding claims, wherein the tubular body is formed of a steel material, in particular of stainless steel or structural steel. Mäanderförmiger Rohrkörper, hergestellt in einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit – mehreren Biegeradien, vorzugsweise mit einem Biegeradius von unterhalb des freifachen Rohrdurchmessers, und – mehreren im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitten, die sich, vorzugsweise knickfrei, an die Biegeradien anschließen, wobei zumindest einer, vorzugsweise mehrere oder sämtliche der im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitte einen im wesentlich rechteckigen Querschnitt aufweisen.A meandering tubular body made in a process according to any one of the preceding claims, having - Several bending radii, preferably with a bending radius of below the free pipe diameter, and A plurality of substantially non-curved sections which adjoin the bending radii, preferably kink-free, wherein at least one, preferably several or all of the substantially non-curved portions have a substantially rectangular cross-section. Verwendung eines mäanderförmigen Rohrkörpers nach Anspruch 12 in einem Generator, wobei der Generator zum Erzeugen eines elektrischen Stroms eingerichtet ist, insbesondere in einem vielpoligen Synchrongenerator einer Windenergieanlage, wobei – der Generator, vorzugsweise der Statur des Generators, eine Vielzahl von Nuten aufweist, in denen eine Wicklung, vorzugsweise die Statorwicklung, angeordnet ist, – der Rohrkörper mehrere im Wesentlichen ungekrümmte Rohrabschnitte mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt aufweist, wobei die im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitte des Rohrkörpers in den Nuten angeordnet und von Kühlflüssigkeit durchströmt werden.Use of a meander-shaped tubular body according to claim 12 in a generator, wherein the generator is adapted to generate an electric current, in particular in a multi-pole synchronous generator of a wind turbine, wherein The generator, preferably the stature of the generator, has a multiplicity of slots in which a winding, preferably the stator winding, is arranged, - The tube body has a plurality of substantially non-curved pipe sections having a substantially rectangular cross-section, wherein the substantially non-curved portions of the tubular body are arranged in the grooves and flowed through by cooling liquid.
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