DE102019211936A1 - Screw seam tube and method for producing a screw seam tube - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Schraubennahtrohr (2) umfassend wenigstens einen zylindrischen Rohrabschnitt, der aus einem einstückig ausgebildeten, schraubenlinienförmig gebogenen und an einer fortlaufenden Schraubennahtlinie (3) verschweißten Metallband (n+x) besteht, das eine über seine Länge variierende Wandstärke aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen Schraubennahtrohrs (2) , bei welchem wenigstens ein Metallband (n+x) mittels wenigstens einer Biegeeinrichtung schraubenlinienförmig zu einem Schlitzrohr verformt wird und das Metallband (n+x) an den an der Schraubennahtlinie zusammengeführten Bandkanten verschweißt wird und wobei als Metallband (n+x) ein Metallband mit einer über seine Länge variierenden Wandstärke verwendet wird.The invention relates to a screw seam tube (2) comprising at least one cylindrical tube section, which consists of an integrally formed, helically curved metal strip (n + x) welded to a continuous screw seam line (3), which has a wall thickness that varies over its length. The invention also relates to a method for producing a cylindrical screw seam tube (2), in which at least one metal band (n + x) is deformed helically to form a slotted tube by means of at least one bending device and the metal band (n + x) at the band edges brought together at the screw seam line is welded and a metal band with a wall thickness that varies over its length is used as the metal band (n + x).
Description
Die Erfindung betrifft ein Schraubennahtrohr aus einem schraubenlinienförmig gebogenen Metallblech, das an einer Schraubennahtlinie verschweißt ist.The invention relates to a screw seam tube made of a helically bent sheet metal, which is welded to a screw seam line.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Schraubennahtrohrs sowie die Verwendung eines Schraubennahtrohrs zur Herstellung eines Turmbauwerks.The invention further relates to a method for producing a screw seam tube and the use of a screw seam tube for producing a tower structure.
Bei bestimmten Bauwerken, wie beispielsweise bei Turmbauwerken von Windkraftgeneratoren, ist es üblich, deren Durchmesser dem Biegemomentverlauf einer zu erwartenden Belastung entsprechend zu gestalten. Turmbauwerke von Windkraftgeneratoren bestehen üblicherweise aus mehreren Segmenten, die aus mehreren Rohrschüssen zusammengesetzt sind. Die Rohrschüsse sind üblicherweise an Flanschverbindungen miteinander verschraubt.In certain structures, such as the tower structures of wind power generators, it is common to design their diameters in accordance with the bending moment curve of an expected load. Tower structures of wind power generators usually consist of several segments, which are composed of several pipe sections. The pipe sections are usually screwed together on flange connections.
Die einzelnen Segmente bzw. Rohrschüsse werden in einem Werk gefertigt und vor Ort zu einem Turmbauwerk montiert. Die Wandstärke der einzelnen Rohrschüsse ist den zu erwartenden Belastungen entsprechend ausgebildet. D.h., dass beispielsweise die Segmente oder Rohrschüsse im Bereich der Turmbasis einen entsprechend großen Durchmesser und eine große Wandstärke aufweisen, während die weiter oben anzuordnenden Segmente oder Rohrschüsse einen geringeren Durchmesser und auch eine geringere Wandstärke aufweisen. Oftmals ist der Größe der zu verwendenden Segmente durch den erforderlichen Transport zur Baustelle eine Grenze gesetzt. Häufig ist es auch wünschenswert, die Wandstärke und Geometrie einzelner Segmente im Hinblick auf die zu erwartende Biegebeanspruchung zu optimieren.The individual segments or pipe sections are manufactured in one plant and assembled on site to form a tower structure. The wall thickness of the individual pipe sections is designed according to the expected loads. This means that, for example, the segments or pipe sections in the area of the tower base have a correspondingly large diameter and a large wall thickness, while the segments or pipe sections to be arranged further above have a smaller diameter and also a smaller wall thickness. The size of the segments to be used is often limited by the required transportation to the construction site. It is also often desirable to optimize the wall thickness and geometry of individual segments with regard to the expected bending stress.
Im Stand der Technik ist es bekannt, Bauwerke zur Aufnahme von Windkraftgeneratoren aus konischen, spiralförmig verschweißten Segmenten zusammenzusetzen. Aus der
Aus der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die zuvor erwähnten Nachteile zu vermeiden, insbesondere ein Schraubennahtrohr bereitzustellen, welches in verhältnismäßig einfacher Art und Weise mit einer der zu erwartenden Belastung angepassten Wandstärkenverteilung herstellbar ist.The invention is therefore based on the object of avoiding the disadvantages mentioned above, in particular of providing a screw seam tube which can be produced in a relatively simple manner with a wall thickness distribution adapted to the expected load.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schraubennahtrohrs bereitzustellen. Schließlich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Bauwerks unter Verwendung von Schraubennahtrohren zu ermöglichen, das in einfacher Art und Weise konstruktiv an die zu erwartende Biegelinie angepasst ist.The invention is also based on the object of providing a method for producing such a screw seam tube. Finally, the invention is based on the object of making it possible to manufacture a structure using screw seam tubes which is structurally adapted in a simple manner to the bending line to be expected.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1, 7 und 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich jeweils aus den Unteransprüchen.The object is achieved with the features of
Erfindungsgemäß wird ein Schraubennahtrohr bereitgestellt, das wenigstens einen zylindrischen Rohrabschnitt umfasst, der aus einem einstückig ausgebildeten, schraubenlinienförmig gebogenen und an einer Schraubennahtlinie verschweißten Metallband besteht, das eine über seiner Länge variierende Wandstärke aufweist.According to the invention, a screw seam tube is provided, which comprises at least one cylindrical tube section, which consists of a one-piece, helically curved metal band which is welded to a screw seam line and has a wall thickness which varies over its length.
Auf diese Art und Weise werden insbesondere Querschweißnähte weitestgehend vermieden. Als Metallbänder können vorzugsweise sogenannte Coilbänder verwendet werden, die durch Warmwalzen in einem Walzwerk erhalten wurden. Solche Metallbänder können verhältnismäßig einfach mit einem über deren Länge variierenden Durchmesser bzw. mit einer über deren Länge variierenden Wandstärke bereitgestellt werden.In this way, cross welds in particular are largely avoided. So-called coil strips obtained by hot rolling in a rolling mill can preferably be used as metal strips. Such metal strips can be provided relatively easily with a diameter varying over their length or with a wall thickness varying over their length.
Bevorzugt ist das Schraubennahtrohr gemäß der Erfindung aus einer Vielzahl von zylindrischen Rohrabschnitten zusammengesetzt, die jeweils endseitig zusammengefügt sind. Die einzelnen Rohrabschnitte können beispielsweise miteinander verschweißt sein. The screw seam tube according to the invention is preferably composed of a multiplicity of cylindrical tube sections which are in each case joined together at the ends. The individual pipe sections can be welded together, for example.
Die Wandstärke des Metallbandes wenigstens eines Rohrabschnitts kann kontinuierlich oder diskontinuierlich über dessen Länge variieren.The wall thickness of the metal strip of at least one pipe section can vary continuously or discontinuously over its length.
Die Wandstärke des Metallbandes kann beispielsweise an einem ersten Ende verhältnismäßig groß sein und an einem zweiten Ende verhältnismäßig klein sein. Über einen ersten Abschnitt des Metallbandes von einem ersten Ende des Metallbandes bis beispielsweise zu etwa der Mitte des Metallbandes kann die Wandstärke des Metallbandes kontinuierlich abnehmen. In diesem Fall kann beispielsweise die Wandstärke von etwa der Mitte des Metallbandes bis zu einem zweiten Ende des Metallbandes konstant bleiben. Das Verhältnis der Länge der betreffenden Abschnitte des Metallbandes zueinander ist für die Erfindung nicht kritisch. In dem zuvor erwähnten Beispiel erstreckt sich der erste Abschnitt des Metallbandes von einem ersten Ende des Metallbandes bis etwa zur Mitte. Dieser Abschnitt kann sich aber beispielsweise nur über ein Drittel oder ein Viertel oder über ein Dreiviertel oder über beliebige andere Bruchteile der Länge des Metallbandes erstrecken.The wall thickness of the metal strip can, for example, be relatively large at a first end and relatively small at a second end. The wall thickness of the metal strip can decrease continuously over a first section of the metal strip from a first end of the metal strip to, for example, approximately the middle of the metal strip. In this case, for example, the wall thickness can remain constant from approximately the center of the metal strip to a second end of the metal strip. The ratio of the length of the relevant sections of the metal strip to one another is not critical to the invention. In the aforementioned example, the first section of the metal strip extends from a first end of the metal strip to approximately the middle. However, this section can, for example, only extend over a third or a quarter or over a three-fourths or over any other fraction of the length of the metal strip.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Metallband wenigsten zwei Abschnitte mit unterschiedlicher konstanter Wandstärke aufweist.Alternatively, it can be provided that the metal strip has at least two sections with different constant wall thicknesses.
Grundsätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn die Wandstärke des Metallbandes wenigstens eines Rohrabschnitts über dessen Gesamtlänge oder über eine beliebige Teillänge variiert.In principle, it can be advantageous if the wall thickness of the metal strip varies at least one pipe section over its entire length or over any partial length.
Bei einer vorteilhaften und zweckmäßigen Variante des Schraubennahtrohrs gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass ein erstes Metallband eines ersten Rohrabschnitts mittels einer Querschweißnaht mit einem zweiten Metallband eines zweiten Rohrabschnitts verbunden ist und dass das erste Metallband und das zweite Metallband im Bereich ihrer Verbindung mittels der Querschweißnaht die gleiche Wandstärke aufweisen.In an advantageous and expedient variant of the screw seam tube according to the invention, it is provided that a first metal band of a first pipe section is connected by means of a cross weld seam to a second metal band of a second pipe section and that the first metal band and the second metal band in the area of their connection by means of the cross weld seam have the same wall thickness.
Zweckmäßigerweise ist der Außendurchmesser oder der Innendurchmesser wenigstens eines zylindrischen Rohrabschnitts konstant.The outer diameter or the inner diameter of at least one cylindrical tube section is expediently constant.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen Schraubennahtrohrs, insbesondere zur Herstellung eines Schraubennahtrohrs mit einem der vorstehend beschriebenen Merkmale vorgesehen, bei welchem wenigstens ein Metallband mittels wenigstens einer Biegeeinrichtung schraubenlinienförmig zu einem Schlitzrohr verformt wird und das Metallband an den an der Schraubennahtlinie zusammengeführten Bandkanten verschweißt wird, wobei als Metallband ein Metallband mit einer über die Länge des Metallbandes variierenden Wandstärke verwendet wird.According to the invention, a method for producing a cylindrical screw seam tube, in particular for producing a screw seam tube with one of the features described above, is provided, in which at least one metal strip is helically deformed into a slotted tube by means of at least one bending device and the metal strip is welded to the band edges brought together at the screw seam line , a metal strip with a wall thickness varying over the length of the metal strip being used as the metal strip.
Biegeeinrichtungen oder Verformeinheiten zur Herstellung eines Schlitzrohres gemäß der Erfindung sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der
Das Metallband kann ein- oder mehrstufig verschweißt werden. Bei einer vorteilhaften Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verschweißen der Bandkanten in mehreren Schritten erfolgt, wobei in einem ersten Schritt die Bandkanten zunächst nur geheftet werden und in einem zweiten Schritt ein Fertigschweißen durch Legen einer kontinuierlichen spiralförmigen Schweißnaht erfolgt.The metal strip can be welded in one or more stages. In an advantageous variant of the method according to the invention, it is provided that the band edges are welded in several steps, in a first step the band edges are initially only tacked and in a second step finish welding is carried out by laying a continuous spiral weld seam.
Zweckmäßigerweise wird als Metallband ein Metallband verwendet, welches durch Walzen, vorzugsweise durch Warmwalzen erhalten wurde. Die Wandstärke des Metallbandes kann über die Gesamtlänge oder über eine Teillänge variieren.A metal strip which is obtained by rolling, preferably by hot rolling, is expediently used as the metal strip. The wall thickness of the metal strip can vary over the entire length or over a partial length.
Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass jeweils ein Metallband mit einer über dessen Länge variierenden Wandstärke und ein weiteres Metallband mit einer über dessen Länge variierenden Wandstärke oder jeweils ein Metallband mit einer über dessen Länge variierenden Wandstärke und ein Metallband mit einer über dessen Länge konstanten Wandstärke endseitig miteinander verschweißt werden, wobei die Metallbänder jeweils Rohrabschnitte bilden, die an den zu verschweißenden Enden eine nominell gleiche Wandstärke aufweisen.In a preferred variant of the method according to the invention it is provided that in each case a metal strip with a wall thickness varying over its length and a further metal strip with a wall thickness varying over its length or a metal strip with a wall thickness varying over its length and a metal strip with a End wall of constant wall thickness are welded to one another at the ends, the metal strips each forming tube sections which have a nominally the same wall thickness at the ends to be welded.
Unter Verwendung von Coilbändern mit einer diskontinuierlichen Wandstärke lassen sich in besonders einfacher Art und Weise gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren Schraubennahtrohre herstellen, die sich besonders zur Herstellung materialoptimierter zylindrischer Rohre/Türme eignen. Beispielsweise können die erfindungsgemäßen Schraubennahtrohre zur Herstellung von Turmbauwerken für Windkraftgeneratoren verwendet werden.Using coil strips with a discontinuous wall thickness, screw seam tubes can be produced in a particularly simple manner according to the previously described method, which are particularly suitable for the production of material-optimized cylindrical tubes / towers. For example, the screw seam tubes according to the invention can be used to manufacture tower structures for wind power generators.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in welchen:
-
1 zwei gewalzte Metallbänder mit jeweils einer über deren Länge variierenden Wandstärke zeigt, -
2 einen ersten Abschnitt eines Schraubennahtrohrs gemäß der Erfindung zeigt, -
3 einen zweiten Abschnitt eines Schraubennahtrohrs gemäß der Erfindung zeigt und -
4 einen Längsschnitt durch einen Abschnitt eines Schraubennahtrohrs gemäß der Erfindung zeigt.
-
1 shows two rolled metal strips, each with a wall thickness varying along their length, -
2nd shows a first section of a screw seam tube according to the invention, -
3rd shows a second section of a screw seam tube according to the invention and -
4th a longitudinal section through a portion of a screw seam tube according to the invention.
Es wird zunächst Bezug genommen auf
Der erste Typ Metallband
Der zweite Typ Metallband
Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des beispielsweise in den
Das in
Jedes der Metallbänder
BezugszeichenlisteReference list
- 1 a1 a
- erster Typ Metallbandfirst type metal band
- 1b1b
- zweiter Typ Metallbandsecond type of metal band
- t1t1
- erste Wandstärkefirst wall thickness
- t2t2
- zweite Wandstärkesecond wall thickness
- 22nd
- SchraubennahtrohrScrew seam tube
- 33rd
- SchraubennahtlinieScrew line
- 44th
- BandkanteBand edge
- 55
- QuerschweißnahtCross weld
- nn
- erstes Metallbandfirst metal band
- n+1n + 1
- zweites Metallbandsecond metal band
- n+2n + 2
- drittes Metallbandthird metal band
- n+3n + 3
- viertes Metallbandfourth metal band
- n+4n + 4
- fünftes Metallbandfifth metal band
- n+xn + x
- beliebiges Metallbandany metal band
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- US 2018/0193893 A1 [0006, 0020]US 2018/0193893 A1 [0006, 0020]
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