DE1650111A1

DE1650111A1 - Coiled pipe and method and device for producing such a pipe

Info

Publication number: DE1650111A1
Application number: DE19671650111
Authority: DE
Inventors: Hideo Sagara
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1966-09-27
Filing date: 1967-09-27
Publication date: 1971-07-22
Also published as: US3698223A; SU377995A3; US3528162A; GB1184380A; NL6713177A; AT285300B

Description

DR.-INQ. O. STÜRNER V Dr. F. MAYER ·'PATENTANWÄLTEDR.-INQ. O. STÜRNER V Dr. F. MAYER · 'PATENTANWÄLTE

Telefon (07231) 8749 · PostsAedckonto: Stuttgart 40827 · Bank= Dresdner Bank Pforzheim, Konto Nr. 3370 Telephone (07231) 8749PostsAedckonto: Stuttgart 40827Bank = Dresdner Bank Pforzheim, account no.3370

Γ Dr.-lng.O,St0iner.Dr.F.M«yer,re30Pltm!lidiii_iJulHB-Naetier-S«r.i3 ~] Γ Dr.-lng.O, St0iner.Dr.FM «yer, re30Pltm! Lidiii _i JulHB-Naetier-S« r.i3 ~]

- Den 25,-September 1967- September 25, 1967

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Unsere Reg. Nr.Our reg. No.

U0A-J)x.U0A-J) x.

. bitte angeben. please specify

Patent- und GebrauchsmusterhilfsanmeldungPatent and utility model auxiliary application

Anmelder: Messrs. Mitsubishi. Jukogyo Kabushiki Kaisha, No. 10, Marunouchi 2-ohome, Chyoda-ku, lolcyo (Japan)Applicant: Messrs. Mitsubishi. Jukogyo Kabushiki Kaisha, No. 10, Marunouchi 2-ohome, Chyoda-ku, lolcyo (Japan)

Bezeichnung: Gewickeltes Rohr sowie Terfahren und Torrichtung zur Herstellung eines solchen Rohres.Designation: Coiled pipe as well as driving and gate direction for the production of such a pipe.

In den letzten Jahren ist in der Industrie eine stärkere Verwendung von Hochdruckverfahren zu verzeichnen, ,besonders in der chemischen Industrie.In recent years there has been an increased use of letterpress printing in industry, especially in the chemical industry.

Diese Verfahren erfordern Behälter und Rohrleitungen, die in der Iiage sind, hohe Innendrücke bei größeren Durchmessern auszuhalten. Da die Durchmesser der Behälter und Rohrleitungen größer geworden sind, hat es sich als immer schwieriger erwiesen, diese Behälter aus Metallplatten zu bilden. Die zur Hersteilung der Wände und Ummantelungen dieser Behälter und Rohrleitungen aus Metallplatten erforderliche Anlage ißt sehr groß und teuer. .These methods require vessels and pipelines that are capable of high internal pressures with larger diameters to endure. As the diameter of the tanks and pipelines Having gotten bigger, it has proven to be increasingly difficult proved to form these containers from metal plates. the for the production of the walls and jackets of these containers and pipes made of metal plates very big and expensive. .

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Es ist daher als vorteilhaft betrachtet worden, Hochdruck- behälter und Rohre durch spiralförmiges Wickeln eines hoch dehnbaren Stahlstreifens von etwa 3-4 mm Dicke und ca, 1600 mm Weite um einen zylindrischen Kern zu bilden. Fach Herstellung solcher einzelner Rohre können diese durch Schweißen zu einer Hochdruck-Rohrleitung verbunden werden oder auch zu Hochdruckbehältern durch Anfügen von Abschlußmitteln. Da ein verhältnismäßig dünnes Stahlblech leicht erhältlich ist und in großen Durchmessern gewickelt werden kann, ist man zu einer einfachen, sicheren und wirksamen röhrenförmigen Hochdruckeinheit gelangt, die keine umfangreichen und teueren A lOrmgebungsmittel zum Formen der Wände der Einheit erfordert, wie es der Fall wäre, wenn verhältnismäßig dicke Stahlplatten ■ verwendet wurden. ·It has therefore been considered advantageous to use high pressure vessels and pipes by helically winding a high tensile steel strip about 3-4 mm thick and approx. 1600 mm width to form a cylindrical core. Specialist manufacture of such individual tubes can make them through Welding can be connected to a high-pressure pipeline or to high-pressure containers by adding sealing means. Since a relatively thin steel sheet is easily available and can be wound in large diameters, is one to a simple, safe and effective tubular High pressure unit arrives, which is not extensive and expensive Requires molding means to shape the walls of the unit, as would be the case if relatively thick steel plates ■ were used. ·

Beim Bau von chemischen Anlagen und anderen Einrichtungen, die Hochdruckbehälter und/oder Rohre erfordern, sind daher spiralförmig gewickelte Rohreinheiten mehr und mehr in den Gebrauch gekommen, weil es nicht möglich war, die nötigen Rohre aus einer einzigen Stahlblechschicht zu bilden, zumal es schwierig ist, Stahlblech in solchen Dicken zu erhalten und auch wegen der Größe und den Kosten der erforderlichen Einrichtungenfür die Verformung solchen Bleches in Rohre. Ein weiterer Vorteil solcher spiralförmig gewickelter Rohre ist, < ■ "/ P daß sie keiner längsnahtverschweißung im Vergleich zu blatten* einheiten bedürfen, so daß damit die sich durch die Heißbehandlung der iängsnähte ergebenden Probleme vermieden werden. Wegen der Schwierigkeiten in der Herstellung von Rohrgliedern aus dickem Stahlblech ist die Verwendung von spirätförmig umwickelten Vielsöhißhijrohrgliedern stets gebräuchlicher geworden.In the construction of chemical plants and other facilities that require high pressure vessels and / or pipes, spiral wound pipe units have therefore come more and more into use because it has not been possible to form the necessary pipes from a single sheet of steel, especially since it is difficult To obtain steel sheet in such thicknesses and also because of the size and cost of the facilities required for forming such sheet into tubes. Another advantage of such spirally wound pipes, <■ "/ P that they no longitudinal seam require units compared to blatten * so that so that will be avoided by the heat treatment of iängsnähte resulting problems. Because of the difficulties in the manufacture of tubular members from thick sheet steel, the use of spirally wrapped polyhedral tubular members has become more and more common.

Bei der Herstellung von spiralförmig gewickölteÄ VielschioEtrohren von großer Länge und Dicke unter Verwendung von verhältnismäßig dünnem Blech, muß dieses sehr oft umgewickelt werden, um zur gewünschten Dicke zu gelangen und falls notwendig, müssenIn the manufacture of spirally wound multi-schio tubes of great length and thickness using relatively thin sheet metal, this must be wrapped very often, to get to the desired thickness and if necessary, must

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die Rohre alsdann stumpf zusammengeschweißt werden, wenn eiae Rohrleitung von größerer länge "benötigt wird. Bei Verwendung von Blech mit einer Dicke von 4 mm oder weniger muß auf die Enden der Vielechichtröhre ein Polster aufgetragen werden, ehe sie zusammengeschweißt werden können. Aus diesem Grunde ist die Zeit, die zum Zusammenschweißen von Vielschichtrohren benötigt wird, erheblich langer als die für spiralförmig gewickelte Einheiten und es ist selbstverständlich, daß die zum Zusammenschweißen der Rohre erforderliche Zeit im umgekehrten Verhältnis zur Dicke des für die Umwicklung verwendeten Stahlbleches steht. Dazu kommt, daß, wenn das zum Umwickeln verwendete Blech verhältnismäßig dünn ist, wie z.B. in der obenerwähnten Größenordnung, die thermische Leitfähigkeit des Gliedes gering ist, wegen der großen Anzahl an Zwisohenkanten. Wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit des dünnen Bleches ist die Heißbehandlung der geschweißten Bereiche ein sehr langsamer Vorgang, weil die Rohre sehr langsam und gleichmäßig erhitzt werden müssen, um das Aufkommen von übermäßiger Spannung in den spiralförmig gewundenen Schichten zu vermeiden. Ferner muß bei der Heißbehandlung von aus dünnem Blech gebildeten Rohren eine vollständige Einrichtung erstellt werden. Der ]?ertigungsprozeß nimmt viel Zeit in Anspruch, während dem die Oberfläche des Vielfachschicht-Bleches oxydiert. the pipes are then butt welded together, if eiae Pipeline of greater length "is required. When using of sheet metal with a thickness of 4 mm or less must be placed on the A cushion is applied to the ends of the multi-layer tube, before they can be welded together. For this reason the time it takes to weld multi-layer pipes together is considerably longer than that for spiral-shaped pipes wound units and it goes without saying that the time required to weld the pipes together in inversely related to the thickness of the steel sheet used for wrapping. In addition, if that sheet metal used for wrapping is relatively thin, such as in the order of magnitude mentioned above, the thermal Conductivity of the limb is low because of the large number at intermediate edges. Because of the low thermal conductivity of the thin sheet is the heat treatment of the welded Areas a very slow process because the pipes have to be heated very slowly and evenly in order to keep up of excessive tension in the spirally wound Avoid layers. It must also be used in the heat treatment a complete facility can be created from tubes formed from thin sheet metal. The manufacturing process takes a lot Time during which the surface of the multilayer sheet is oxidized.

Die soeben beschriebenen Nachteile für dünnes Blech verändern sich direkt mit der länge und ganz besonders mit der Dicke der gebildeten Rohre.Change the disadvantages just described for thin sheet metal directly with the length and especially with the thickness of the formed tubes.

Die Nachteile, die von der Verwendung dünnen Bleches bei spiralförmig gewickelten Vielschichtrohren herrühren, können verringert oder ausgeschaltet werden, wenn die Blechdicke auf über 5 mm bis einer von ca· 12 mm erhöht wird. In der Praxis allerdings bereitet es Schwierigkeiten, das Blech in einer vielfachen Anzahl von Schichten, besonders in kaltem Zustand zu wickeln oder spiralförmig zu winden, wenn die Dicke des Blech- öder Plattenmateriäls größer wird.The disadvantages involved in using thin sheet metal come from spiral wound multilayer pipes, can decreased or turned off when the sheet thickness is increased to over 5 mm to one of about 12 mm. In practice, however, there are difficulties with the sheet metal in a multiple number of layers, especially in cold to wrap or spiral when wrapping the thickness of the sheet or plate material increases.

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Dazu kommt, daß es schwer ist, von einem Hersteller Bleehrollen in einer Dicke von 12 mm zu erhalten, das entschuppt, geglättet und gehärtet bzw. vergütet ist und dessen beide Kanten genau auf die gewünschte Breite zugeschnitten sind, Für die erfindungsgemäßen Zwecke muß das Blech die Form eines langen Streifens haben, so daß es fortlaufend um einen Rohrkern gewickelt werden kann und ein Vielschichtrohr bildet. Wenn * in der Folge von Streifenmaterial die Rede ist, so bezieht sich dies auf ein fortlaufendes Band von Blechmaterial, ohne auf eine bestimmte Dicke beschränkt .zu sein. Hat man in der oben beschriebenen Weise behandeltes und geformtes Stahlblech erhalten und in Streifenform zusammengeschweißt, ist die Biegefestigkeit und Elastizität des Streifens sehr hoch (z.B. ist bei einem Stahlstreifen mit einer Dicke von 12 mm die Wicklungskraft zwischen 16 bis 64 mal so groß im Vergleich , zu derjenigen, die erforderlich ist, um ein ähnliches Stahlmaterial von nur 5 bis 4 mm Dicke zu wickeln). Wenn ein solches Material gewickelt wird, ergeben sich Micken oder Spalten zwischen den Schichten und da die Ducken größer werden, ergibt sich an der äußeren Oberfläche jeder Schicht eine übermäßige Zugbeanspruchung. Wenn die Schichten des Rohres beim Wickelvorgang stark beansprucht werden, leidet ihre Widerstandsfähigkeit gegen Druck von innen.In addition, it is difficult to get Bleehrollen from a manufacturer to obtain in a thickness of 12 mm, which is flaked, smoothed and hardened or tempered and both of them Edges are cut exactly to the desired width, for For the purposes of the invention, the sheet metal must have the shape of a long strip so that it is continuous around a tube core can be wound and forms a multilayer pipe. If * in the sequence of strip material is mentioned, it refers to this to a continuous band of sheet material, without being limited to a specific thickness. Has one in the As described above, obtained and welded together in the form of a strip of treated and shaped steel sheet, is the bending strength and elasticity of the strip is very high (e.g. for a steel strip with a thickness of 12 mm, the Winding force between 16 to 64 times as great as compared to that which is required to produce a similar steel material from only 5 to 4 mm thick). If such a material is wrapped, there are pits or gaps between the layers and as the ducks get larger, this results in excessive tensile stress on the outer surface of each layer. When the layers of the pipe during the winding process are heavily used, their resistance to internal pressure suffers.

Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zum spiralförmigen Wickeln eines verhältnismäßig dicken Streifens aus Stahlmaterial vor, bei welchem die obenerwähnten Nachteile entfallen. Erfindungsgemäß wird das Streifenmaterial aus Stahl zunächst in Rollenform aufgewickelt oder es erhält eine Kurvenform mit einem Radius, der ungefähr dem Radius des zu formenden Rohrgliedes gleichkommt. Beim spiralförmigen Wickeln des Rohres wird das Stahlmaterial von der Rolle abgewickelt und unter Druck mit Hilfe einer Druckwalze am Wicklungspunkt oder an der Wickelstation aufgepreßt. Im Verlaufe der WicklungThe present invention provides a method of spiraling Winding a relatively thick strip of steel material before, in which the above-mentioned disadvantages do not apply. According to the invention, the strip material made of steel is first shown in Roll shape wound or it is given a curve shape with a radius approximately equal to the radius of the tubular member to be formed. When winding the In the tube, the steel material is unwound from the roll and under pressure with the help of a pressure roller at the winding point or pressed on at the winding station. During the winding process

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des Stahlmaterials auf das Rohrglied können, falle es sich als notwendig erweist, die Kanten des Streifens durch die von der Druckwalze ausgeübte Kraft seitlich verschoben werden, wodurch die Streifenkanten in den nachfolgenden Schichten richtig ausgerichtet werden können.of the steel material on the tubular member, it will fall down proves necessary, the edges of the strip through the force exerted by the pressure roller are shifted laterally, causing the strip edges in the subsequent Layers can be properly aligned.

Die vorliegende Erfindung geht von der Verwendung eines Stahlstreifens mit einer Dicke über 5 mm aus, dessen Vorder- und Hinterkanten das Kernglied bzw» das Ummantelungsblech des Rohres berühren und die Keilform, haben_r um sich an diese jeweiligen Glieder richtig anzulegen, damit eine lückenbildung während des Wickelvorganges vermieden wird. ¥enn der Streifen vollständig auf den Kern aufgewickelt ist und sein äußeres oder inneres Ende durch ein Abschlußglied an seinem Platz festgespannt ist, kann eine Vielzahl von Bohrungen oder Öffnungen oder löchern durch das Ummantelungsglied und die Vielfachschichten bis zur Innenfläche der inneren Schicht angebracht werden. Wenn die nach der vorliegenden Erfindung gebauten einzelnen Rohre zu einer Einheit zwecks Verwendung als Rohrleitung oder Behälter zusammengeschweißt werden müssen, können die Öffnungen durch die Schichten des,Rohrgliedes dazu verwendet werden, während der Wärmebehandlung der geschweißten Enden ein Edelgas durch die Schichten strömen zu lassen. Der Edelgasstrom tritt an die Stelle der zwischen den Schichten eingesperrten Luft und verhindert die Oxydation der Kontaktflächen der Schichten. Zusätzlich können Meßinstrumente in die Öffnungen eingeführt werden, um die geeigneten iCemperaturen in den verschiedenen Schichten zu bestimmen und aufrechtzuerhalten.The present invention assumes the use of a steel strip having a thickness of about 5 mm from the leading and trailing edges or the core member "touch the shell plate of the tube and the wedge shape have _r properly as to apply to these respective members, so that a gap formation during the winding process is avoided. When the strip is completely wound onto the core and its outer or inner end is clamped in place by a closure member, a plurality of bores or openings or holes can be made through the cover member and the multiple layers to the inner surface of the inner layer. If the individual tubes constructed in accordance with the present invention are to be welded together into a unit for use as a conduit or container, the openings through the layers of the tube member can be used to allow an inert gas to flow through the layers during heat treatment of the welded ends. The flow of inert gas takes the place of the air trapped between the layers and prevents oxidation of the contact surfaces of the layers. In addition, measuring instruments can be inserted into the openings to determine and maintain the appropriate temperature in the various layers.

Eines der Hauptmerkmale der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Stahlstreifen, die in Bollen mit eine? Krümmung angeliefert werden, welche derjenigen des zu formenden Rohrgliedes ähnlich ist. Die Rollenform des Streifens ermöglicht es* diesen genau passend um den Kern zu wickeln, wozu an derOne of the main features of the present invention is that Use of steel strips that are in Bollen with a? curvature are delivered which of those of the tubular member to be formed is similar. The roll shape of the strip allows it * to wrap it exactly around the core, why on the

Wickelstation/
/ nur eine verhältnismäßig geringe Druckkraft nötig is t. Infolge ; der gekrümmten Form des Stahlstreifens und der Art und Weise,' in welcher dieser der Wickelstation zugeführt wird, wird die äußere Oberfläche des Stahlmaterials beim Wickeln um das Rohrglied leicht verkürzt und die innere Oberfläche leicht verlängert. Auf diese Weise kann der Stahlstreifen in derselben Form gewickelt werden, wie.wenn ein flacher Materialstreifen unter Zugbeanspruchung aufgelegt wird. Changing station /
/ only a relatively low pressure force is required. As a result ; Because of the curved shape of the steel strip and the manner in which it is fed to the winding station, the outer surface of the steel material is slightly shortened and the inner surface is slightly elongated as it is wound around the tubular member. In this way, the steel strip can be wound in the same way as when a flat strip of material is placed under tensile stress.

Für den Fall, daß die Kante des umzuwickelnden Streifens irgendeine Verschiebung erfährt gegenüber der Kante des bereits um den Kern gewickelten Streifens, besieht die Möglichkeit,an der Wickelstation auf eine Hälfte der Walze einen erhöhten Druck auszuüben und dadurch den Streifenrand beim Wickeln seitlich zu verschieben. Bei solchem Verfahren wird der !eil des Stahlstreifens, der einen höheren Druck erfährt, mit kürzerer Länge gewickelt und in die richtige Richtung mit der Kante der darunter liegenden Schicht gebracht.In the event that the edge of the strip to be wrapped experiences any displacement with respect to the edge of the already around the core of the wrapped strip, there is a possibility of being attached to the Winder station to exert increased pressure on one half of the roller and thereby the edge of the strip laterally during winding to move. In such a process, the part of the steel strip that experiences a higher pressure becomes the shorter the length wrapped and brought in the right direction with the edge of the layer below.

Um während des Wickelvorganges jegliches Schlüpfen zwischen den Schichten des Stahlstreifens sowie die Bildung von Lücken zwischen den aiiegenden Schichten zu verhindern, genügt die Kraft der Druckwalze, um auf dem Stahl eine Reibungskraft zu bewirken und so JeglichesRutschen auszuschließen. Man kann jedoch auch die Endränder der Schichten beim Durchlaufen "jeder Schicht durch die Wickelstation punktschweißen. To avoid any slipping between the layers of the steel strip as well as the formation of To prevent gaps between the layers, the force of the pressure roller is sufficient to create a frictional force on the steel effect and thus prevent any slipping. However, the end edges of the layers can also be spot-welded as each layer passes through the winding station.

Bei spiralförmig gewickelten Rohren, bei denen gemäß der vorliegenden Erfindung verhältnismäßig dicke Stahlstreifen verwendet werden, ist der Abstand zwischen den anliegenden Flächen der Schichten größer als bei Verwendung dünnerer Streifen. Wenn viele solcher Roiirglieder endweise aneinandergefügt werden» kann ein Schweißstab größeren Durchmessers und ein fortlaufendes Schweißverfahren angewendet werden, was einen erheblichen Vorteil gegenüber der früheren Methode bedeutet. ·In the case of spirally wound pipes, in which according to the present Invention relatively thick steel strips are used, the distance between the adjacent Areas of the layers larger than when using thinner strips. If many such members are joined end to end, a welding rod of larger diameter can be used and a continuous welding process can be used, resulting in a Significant advantage over the earlier method. ·

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T-T-

Während des Schweißens, bei dem die einzelnen Schichten erhitzt werden und sich ausdehnen^ kann die Luft zwischen den anliegenden Schichten durch die in den Rohrgliedern angebrachten Öffnungen entweichen. Wenn als Streifenmaterial legierter Stahl verwendet wird, können die Inertgase zum Härten der Schweißnähte zwischen die Schichten eingeführt werden. Darüberhinaus kann die Temperatur der einzelnen Schichten durch Einführung eines Instrumentes in die radialen Öffnungen im. Rohrglied gemessen werden, um einen geeigneten Temperaturbereich während dem Tergütungsverfahren aufrechtzuerhalten. Ferner ist -wegen der größeren Dicke des verwendeten Stahlmaterials die thermische Leitfähigkeit des Rohrgliedes verbessert und damit die Zeit für die Wärmebehandlung verringert. Dazu kommt, daß die in die öffnungen des Rohrgliedes eingeführten Edelgase jegliche Luft zwischen den Schichten verdrängen und die Möglichkeit der Oxydation der aneinander grenzenden Oberflächen der Schichten verringern» jDuring welding, during which the individual layers are heated The air between the adjacent layers can expand and expand through the layers in the tubular members Openings escape. If alloy steel is used as the strip material, the inert gases for hardening the Welds are introduced between the layers. In addition, the temperature of the individual layers can be determined by inserting an instrument into the radial openings in the. Pipe limb measured to be an appropriate temperature range to maintain during the compensation process. Furthermore, because of the greater thickness of the steel material used, the thermal conductivity of the tubular member improves and thus reduces the time for the heat treatment. In addition, the noble gases introduced into the openings of the tubular member displace any air between the layers and the possibility of oxidation of the adjacent ones Reduce the surface area of the layers »j

Demgemäß ist es Hauptgegenstand der Erfindung, ein Hochdruckrohr durch spiralförmiges Wickeln eines verhältnismäßig dicken Metallstreifens aus Stahl zu schaffen.Accordingly, it is the main object of the invention to provide a high pressure pipe by spirally winding a relatively thick metal strip of steel.

Erfindungsgemäß wird dazu ein Metallstreifen mit gekrümmter Form oder aufgerollt mit einem Radius verwendet, der etwa dem des Rohres entspricht, bevor der Streifen um den Kern gelegt wird, ^: According to the invention, a metal strip with a curved shape or rolled up with a radius that roughly corresponds to that of the pipe is used for this purpose, before the strip is placed around the core ^:

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, ein spiralförmig gewickeltes Rohr zu schaffen, bei welchem die übereinanderliegeüen Schichten in enger Berührung miteinander sind und die Schichten nach erfolgter Umwicklung des Gliedes (Kernes) gegen Gleiten oder Verschieben gesichert sind.Another object of the invention is to provide a spiral to create a coiled pipe in which the superimposed Layers are in close contact with each other and the layers after wrapping around the limb (core) are secured against sliding or shifting.

Des weiteren wird erfindungsgemäß der Krümmungsradius des Metallstreifens unmittelbar vor· der Wickelstation vergrößert.Furthermore, according to the invention, the radius of curvature of the Enlarged metal strip immediately in front of the winding station.

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Außerdem-wird naoli der Erfindung der Metallstreifen bei der Wicklung um das Rohrglied mit keilförmigen Vorder- und Hinterenden -versehen, wodurch der Streifen eine richtige zylindrische Form erhält.In addition, naoli contributed to the invention of the metal strip the winding around the tubular member with wedge-shaped front and rear ends, giving the strip a proper cylindrical shape.

Zur Einführung von Inertgas während der Wärmebehandlung werden erfindungsgemäß Öffnungen von der Außenseite des Rohres durch die gewickelten Schichten angebracht.To introduce inert gas during the heat treatment, according to the invention, openings are made from the outside of the tube attached by the wrapped layers.

Die Erfindung hat ferner zum Gegenstand, ein Rohr zu schaffen, das als. Ganzes in axialer Anordnung mit ähnlichen Einheiten entweder zu einer Rohrleitung oder zu einem Behälter für hohe P Flüssigkeitsdrücke und dergleichen zusammengebaut werden kann.Another object of the invention is to create a pipe, that as. Whole in axial arrangement with similar units either to a pipeline or to a tank for high P fluid pressures and the like are assembled can.

Da gemäß der Erfindung zur Herstellung spiralförmig gewickelter Rohre Metallstreifen verwendet werden, die im Vergleich zu den früher verwendeten eine größere Dicke aufweisen, werden die Kosten für die Fertigung der Einheiten wie auch die hierzu erforderlichen Einrichtungen auf ein Minimum herabgesetzt. Since according to the invention for the production of spirally wound Tubes metal strips are used, which have a greater thickness compared to the previously used, the costs for the production of the units as well as the facilities required for this are reduced to a minimum.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.The invention is based on the drawing on a Embodiment explained.

. Es zeigen:. Show it:

Fig.! eine schematische Darstellung des zur Fertigung vonFig.! a schematic representation of the for the production of

erfindungsgemäßen Vielsehichtrohren verwendeten Gerätes,multi-layer tubes according to the invention used device,

Fig.2 ein erfindungsgemäßes Rohr im Querschnitt und2 shows a pipe according to the invention in cross section and

Fig.3 eine Fängsansicht einer zusammengesetzten Rohreinheit, die aus einer Anzahl Rohren gemäß dem Rohr von Fig.2 gebildet ist, teilweise im Schnitt.3 shows a front view of an assembled pipe unit, which consists of a number of tubes according to the tube of Fig.2 is formed, partly in section.

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In Fig.l ist ein Rohr 10 gezeigt, wie.es■ "'mit einem Metallstreifen 2 etwa aus Stahl durch Wickeln um ein Kernglied 1 gebildet wird. Der Metallstreifen ist 12 mm dick und 1800 mmIn Fig.l a tube 10 is shown, wie.es ■ "'with a metal strip 2 is formed from steel by winding around a core member 1. The metal strip is 12 mm thick and 1800 mm

2 breit mit einer Zugfestigkeit Ton 60 kg je mm und wird in einer Rolle mit einem Krümmungsradius angeliefert, der demjenigen des zu bildenden Rohres nahekommt. (Die Metallstreifenrolle ist in Fig.l nicht gezeigt) Yon der Rolle läuft der Metallstreifen 2 zwischen einem Walzenpaar 4¹ durch und gelangt dann zu einer Druckwalze 4, welche die Wickelstation A bildet,· das ist die Stellung, bei welcher der Metallstreifen anfängt, auf das Kernglied 1 aufgespult zu werden. Die Druckwalze 4 übt einen nach innen gerichteten Druck auf den um das Rohrglied gelegten Metallstreifen aus, wie durch den Pfeil angezeigt. Da der Metallstreifen 2 bei Aufgabe in die Wickelstation A in gekrümmter Form geliefert wird, muß durch Walze 4 ein verhältnismäßig geringer Druck ausgeübt werden, um das Material um das Kernglied 1 zu wickeln. Auf der der Wickelstation A gegenüberliegenden Seite des Rohres 10 ist ein Paar nach außen verschiebbarer Walzen 4" angeordnet, welche das Rohr drehen, während es gebildet wird, um es in Anlage an der Druckwalze 4 zu halten. Die Stellung der Walzen 4'ist verstellbar, so daß der Metallstreifen 2 beim Einlaufen in die Wickelstation A einen leicht größeren Krümmungsradius "r» erhalten kann als der Radius R auf dem Rohr, Wenn z.B. der Radius R des Metallstreifens auf dem '-Rohr 10 gleich 2000 mm ist, dann entspricht dies einem Radius "r" von etwa 2180 mm beim Einlauf in die Wickelstation A. Die dem Metallstreifen gegebene größere Krümmung bewirkt, daß die äußere oberfläche 2' des Stahlmäterials unmittelbar vor der Wickelstation A ein© etwas flachere Form annimmt und die innere Oberfläche 2" wird im gleichen Bereich leicht verlängert, nämlich etwa um 0,25/iOÖQ cm/cm. In andern Worten, wenn das Stahlmaterial 2 bei der Wickelstation A auf das Rohrglied aufgewickelt wird, ist seine äußere Oberfläche 2¹ im Vergleich zur inneren Fläche 2* um 0,50/1000 cm/cm kürzer.2 wide with a tensile strength of 60 kg per mm and is delivered in a roll with a radius of curvature that comes close to that of the pipe to be formed. (The metal strip roll is not shown in Fig. 1) From the roll, the metal strip 2 runs between a pair of rollers 4 ¹ and then arrives at a pressure roller 4, which forms the winding station A, this is the position at which the metal strip begins, to be wound onto the core member 1. The pressure roller 4 exerts an inward pressure on the metal strip placed around the pipe member, as indicated by the arrow. Since the metal strip 2 is supplied in a curved form when it is fed into the winding station A, a relatively low pressure must be exerted by the roller 4 in order to wind the material around the core member 1. On the opposite side of the tube 10 from the winding station A there is a pair of outwardly displaceable rollers 4 "which rotate the tube while it is being formed in order to keep it in contact with the pressure roller 4. The position of the rollers 4" is adjustable so that the metal strip 2 when entering the winding station A can have a slightly larger radius of curvature "r" than the radius R on the pipe. If, for example, the radius R of the metal strip on the ' pipe 10 is 2000 mm, then this corresponds to a radius "r" of about 2180 mm when entering the winding station A. The greater curvature given to the metal strip causes the outer surface 2 'of the steel material to assume a somewhat flatter shape immediately in front of the winding station A and the inner surface becomes 2 " slightly elongated in the same area, namely by about 0.25 / 10,000 cm / cm. In other words, when the steel material 2 is wound onto the tubular member at the winding station A, its outer surface is Area 2 ¹ is 0.50 / 1000 cm / cm shorter than the inner area 2 *.

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Nimmt man an, daß der Dehnungskoeffizient des Stahlmäterials E= 2 χ 10 kg/cm ist, dann ist die Zugbeanspruchung E χ 0,25/1000 und entspricht 500 kg/cm an der inneren Fläche des Metallstreifens an dem Punkt, wo er auf das Rohr aufgelegt wird, nämlich in Winkelstation A.Assume that the expansion coefficient of the steel material E = 2 χ 10 kg / cm, then the tensile stress E χ 0.25 / 1000 and corresponds to 500 kg / cm on the inner Area of the metal strip at the point where it is placed on the pipe, namely in angular station A.

Jegliche Neigung einer Schicht, in Bezug auf die andere anAny inclination of one layer in relation to the other

der Winkelstation A zu rutschen, wird durch die Reibungskraft, die durch die Druckwalze 4 mit einer Druckkraft von ca. 300 t. hervorgerufen wird, verhindert« Außerdem kann ein Rutschen auch verhindert werden, indem man die Schichten durch Punktschweißen zusammenheftet, nachdem sie die Wickelstation A durchlaufen haben. Nachdem der Metallstreifen 2 durch die Wickelstation A hindurchgegangen ist und eineslipping of angular station A is caused by the frictional force, by the pressure roller 4 with a pressure force of approx. 300 t. is caused, prevented «In addition, a Slipping can also be prevented by spot welding the layers together after they have passed the winding station A have gone through. After the metal strip 2 has passed through the winding station A and a

Schicht 3 auf dem Rohr 10 bildet, wird ein Zug von 500 kg/cm im gesamten Abschnitt des Streifens entwickelt, wenn er den Radius (R) von 2000 mm annimmt. ·Layer 3 forms on the pipe 10, a pull of 500 kg / cm developed in the entire section of the strip when it takes the radius (R) of 2000 mm. ·

Wenn während des Wickelvorgange s die Kante des Metallstreif ens, welcher der Wiokelstation A aufgegeben wurde, sich über die Kante der um den Kern 1 gewickelten Schicht 3 hinaus erstrecken sollte, kann die Größe der durch die Walze 4 ausgeübten Kraft gegen den sich erstreckenden Kantenteil erhöht werden, so daß er mit kürzerer Länge gewickelt wird und sich in Richtung auf die Kante der Schicht bewegt» auf der er liegt. Auf diese Weise ist es möglich, die Kanten des Metallstreif ens während des Wickelvorganges in gleiche Ausrichtung mit den Kanten zu bringen, die bereits auf dem Kernglied liegen.If during the wrapping process the edge of the metal strip which the Wiokelstation A was given to find out about the Edge of the layer 3 wound around the core 1 should extend, the size of the roller 4 applied force against the extending edge portion can be increased so that it is wound with a shorter length and moves towards the edge of the layer »on the he is lying. In this way it is possible to keep the edges of the metal strip in the same orientation during the winding process with the edges that are already on the core limb lie.

Wie aus lig.l und 2 zu ersehen ist, hat der Anfang 2a des Metallstreif ens 2, der um den Kern, !gewickelt ist, eine *. keilförmigeGestalt, so daß es auf dein Kern richtig aufliegt und keine Mcke zwischen dem Kern und dem umgewickelten Metalkstreifen entsteht. Aus demselben G-runde ist auch das Ende 2b des Strtlfens dort mit einer ähnlichen Keilform versehen,As can be seen from lig. 1 and 2, the beginning 2a of the Metal strip 2, which is wrapped around the core,!, A *. wedge-shaped so that it rests properly on your core and there is no gap between the core and the wrapped metal strip. The end 2b is also from the same G-round provided there with a similar wedge shape,

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wo es mit der Ummantelung 5 in Berührung kommt, (s.lig.2) Die Deckmäntel 5 haben halbzylindrische Gestalt mit einem inneren Durchmesser, der im wesentlichen dem Außendurchmesser der äußeren Schicht 3 gleichkommt, die um den Kern gewickelt ist.where it comes into contact with the casing 5, (see fig. 2) The cover coats 5 have a semi-cylindrical shape with a inner diameter, which is essentially the outer diameter is equivalent to the outer layer 3 wrapped around the core.

Wenn das Rohr 10 an ein anderes ähnlichesGlied zur Schaffung eines zusammengesetzten Rohres oder Behälters oder an ein Abschlußglied, welches das Ende eines Behälters oder Gefäßes bildet, angefügt werden soll, ist es mit einer Anzaiil radial angeordneter öffnungen 7 versehen, die von der äußeren Oberfläche der Ummantelungen 5 nach innen, zur inneren Oberfläche der innersten Schicht 3 des Metallstreifens 2 gehen. Der Zweck der Öffnungen 7 wird weiter unten erläutert.When the tube 10 is attached to another similar member to create a composite tube or container or to a termination member which is the end of a container or Forms vessel, is to be added, it is provided with a number of radially arranged openings 7, which of the outer surface of the sheaths 5 inward, for inner surface of the innermost layer 3 of the metal strip 2 go. The purpose of the openings 7 is further explained below.

Die Rohre 10 können durch Schweißen zu einer langen Rohreinheit zusammengefügt werden, wie aus Pig.3 ersichtlich.The tubes 10 can be welded to form a long tube unit can be put together, as can be seen from Pig. 3.

Bei dem spiralförmig gewickelten Rohr 10 verringert die Schichtdicke von 12 mm die Gesamtzahl der Schichten und die Gesamtlänge des verwendeten Metallstreifens im Vergleich mit Rohren, die eine Schichtdicke von 3 mm haben, um ein Viertel. Wegen der größeren Dicke und der geringeren Anzahl von Zwischenflächen ist die thermische Leitfähigkeit in radialer Richtung der Schichten besser als in einem Rohr, das eine größere Anzahl dünnerer Schichten aufweist. Wenn eine Anzahl. Rohre 10 zu einer Leitung zusammengefügt werden, ist kein Polster an den Endflächen der Schichten notwendig, wie dies bei den Rohren der lall war, bei denen ein viel dünnerer Streifen verwendet wurde. Die dickeren Schichten können in einem fortlaufenden, automatischen Schweißarbeitsgang zusammengefügt werden.In the case of the spirally wound tube 10, the Layer thickness of 12 mm, the total number of layers and the total length of the metal strip used in comparison with pipes that have a layer thickness of 3 mm by a quarter. Because of the greater thickness and the smaller Number of interfaces, the thermal conductivity in the radial direction of the layers is better than in one Pipe that has a greater number of thinner layers. If a number. Pipes 10 are joined together to form a conduit, there is no padding on the end faces of the layers necessary, as was the case with the pipes where a much thinner strip was used. The thicker layers can be welded in a continuous, automatic process be joined together.

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Nachdem einzelne Rohre 10 zusammengeschweißt sind, wie in Pig.3 gezeigt, wird besonders wo Legierungsstähle verwendet werden, die zusammengeschweißte Einheit gehärtet bzw. vergütet, indem man ein Inertgas durch die Öffnungen 7 einführt. Während des Härtevorganges können Temperaturme ßinstrumente in die Öffnungen 7 eingeführt werden, so daß die Temperaturverteilung in den verschiedenen Schichten kontrolliert und die Temperatur, falls erforderlich, richtig eingestellt werden kann. Außerdem wird durch die Durchströmung der Schichten des Rohres mit Inertgas jegliche vorhandene Luft ausgetrieben und die Möglichkeit der Oxydierung der aneinander stoßenden Schichtoberflächen ausgeschaltet. Nachdem der Härtearbeitsgang beendet ist, können die Öffnungen 7 auf irgendeine geeignete Art verschlossen werden.After individual tubes 10 are welded together, as in FIG Pig.3 shown is especially used where alloy steels are used , the welded-together unit is hardened or tempered by passing an inert gas through the openings 7 introduces. Temperatures can be measured during the hardening process ßinstruments are inserted into the openings 7 so that the temperature distribution in the different layers controlled and the temperature can be set correctly if necessary. In addition, through the flow the layers of the pipe with inert gas expelled any air present and the possibility of Oxidation of the abutting layer surfaces switched off. After the hardening operation has been completed, the openings 7 can be opened in any suitable manner be locked.

Obwohl die vOrliegende Erfindung als ein Verfahren zur Herstellung von spiralförmig umwickelten Rohrgliedern beschrieben wurde, ist es auch möglich, sie bei Bildung einer Streifenabspulrolle, von welcher der Streifen auf das Rohr herunt ergespult wird, zu verwirklichen. Danach kann ein Stahlstreifen mit einer Dicke von 12 mm im Kaltwalzverfahren unter Anwendung des allgemeinen Verfahrens gemäß Pig.l aufgewickelt werden.Although the present invention is described as a method of making spirally wrapped tubular members it is also possible to use it when a tape unwinding roll is formed, from which the strip is wound down onto the tube will realize. After that, a steel strip can be used a thickness of 12 mm in the cold rolling process using the general method according to Pig.l.

Auf diese Weise erhält man eine Stahlstreifenspule zur Herstellung von Rohren oder für andere Zwecke, die entschuppt, geglättet und auf das verlangte Maß richtig zugeschnitten ist. .. ■ - ■ ■■ "^: ■' ; ^: .Γ :V ■■■. ■;■ ..-.; -^; /.■.■■ ;-. In this way, a steel strip spool for the manufacture of pipes or for other purposes is obtained, which is flaked, smoothed and properly cut to the required size . .. ■ - ■ ■■ " ^: ■ '; ^: .Γ: V ■■■. ■; ■ ..- .; - ^; /.■.■■; -.

Wenn das Stahlmaterial auf diese Weise vor Wicklung auf den Kern, aufgespult ist, wird das Ende des Stahlmaterials nicht dazu neigen, von seiner Wickellage zurückzusprigen, besonders wenn es auf der Ausgangsspule einen Radius hatte, welcher ungefähr dem Krümmungsradius gleichkommt, den der Streifen beim Aufwickeln auf den Kern erhält. Wird ein solcherIf the steel material is in this way before winding on the The core that is wound up is not the end of the steel material tend to bounce back from its wrap, especially if it had a radius on the output reel which roughly equals the radius of curvature of the strip when it is wound onto the core. Will be such

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vorgespulter Stahlstreifen verwende, ist kein erhöhter Druck an der Wickelstation notwendig. Es ist auch nicht erforderlich, den Streifen zu Beginn der Umwicklung auf das Kernglied aufzuschweißen oder zu heften. Wie zuvor angegeben, vergrößern die Walzen 4 * in Verbindung mit der Druckwalze 4 beim Einführen des Streifens in die Wickelstation den Radius des S^ahlmaterials und geben ihm eine etwas flachere IPorm an der Stelle, wo er in die Wickelstatinn A einläuft.Using a pre-wound steel strip is not an elevated one Pressure required at the changing station. It is also not necessary to put the strip on top of the wrapping at the beginning of the wrap Welding or tacking the core member. As previously stated, enlarge the rollers 4 * in connection with the pressure roller 4 the radius when inserting the strip into the winding station of the sole material and give it a somewhat flatter shape at the point where it enters winding station A.

Somit ist es möglich, ein Rohr mit einem verhältnismäßig breiten und dicken Metallstreifen auf einfache, wirkungsvolle und wirtschaftliche Weise zu wickeln.Thus it is possible to have a pipe with a relatively wide and thick metal strips on simple, effective and economical way to wrap.

Der Streifen kann von einem Hersteller in entschupptem, geglättetem und beschnittenem (usw) Zustand vorgerichtet werden und alsdann zum Versand und zur Verwendung für Vielsehiehtrohre auf den gewünschten Krümmungsradius heruntergespult werden. Wahlweise kann die Rolle direkt zum Zwecke des Härtens oder der Standardisierung wärmebehandelt und in dieser Form versandt werden.The strip can be supplied by a manufacturer in scaled, smoothed and trimmed (etc.) state prepared and then for shipping and use for multi-vision tubes be wound down to the desired radius of curvature. Optionally, the roller can be used directly for hardening purposes or standardization and be sent in this form.

Verglichen mit den dünnen Metallquerschnitten, die bislang verwendet wurden, ist es möglich, durch Anwendung eines Metallstreifens von 12 mm Dicke eine verbesserte thermische leitfähigkeit zu erhalten. Die Steifigkeit des Streifens ist wegen seiner Dicke derart, daß er bei der Wärmebehandlung nicht deformiert wird, was viel eher der Pail ist, wenn dünne Querschnitte verwendet werden. Darüberhinaus ist es leichter, den dickeren Stahl-Querschnitt zu standardisieren, um seine Bließgrenze zu erhöhen und diese Standardisierung kann vorgenommen werden, solange das Material in Rollenform ist. Wenn ein spiralförmig gewickelter Metällstreifen in der Herstellung von Rohren wie beschrieben verwendet wird, wird der üblicherweise vor dem Wickeln angewandte Eiege-Arbeitsgang ausgeschaltet. Anders ausgedrückt, wenn Metallblech mit höhrerCompared with the thin metal cross-sections that have existed so far it is possible by applying a Metal strip of 12 mm thickness has an improved thermal to maintain conductivity. The stiffness of the strip because of its thickness, it is such that it can be subjected to heat treatment is not deformed, which is much more likely to be the pail, though thin cross-sections can be used. Moreover, it is easier to standardize the thicker steel cross-section in order to increase its yield strength and this standardization can can be made as long as the material is in roll form is. If there is a spirally wound strip of metal in the Manufacture of pipes as described is used the Eiege operation usually used before winding switched off. In other words, if sheet metal with higher

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Fließgrenze und ungekrümmt aufgespult oder spiralförmig auf ein Kernglied 'gewickelt wird,sind umfangreiche Einrichtungen und erheblicher Kraftaufwand erforderlich, um die erforderlichen Biegekräfte zu erzeugen, wogegen "bei Anwendung der vorliegenden Erfindung derartige Einrichtungen nicht notwendig sind.Yield point and uncurved, coiled or spirally shaped is wound on a core member, extensive facilities and considerable effort are required, in order to generate the necessary bending forces, whereas "when using the present invention" such devices are not necessary.

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Claims

Dr-inq. O. STQRNER.- Dr. F. MAYER · PATENTANWÄLTE

7530 PFORZHEl M. juliws-n-aeher-strasseu Telephone (07231) 8749 · Postal check account: Stuttgart 408 £ 7 · Bank: Dresdner Bank Pforzheim, account no.3370

15 Pen September 25, 1967

Unsere Reg. Nr.Our reg. No.

1404-Dr M / Oi

bitte angebenplease specify

Claims

1. From a cylindrical, hollow core and a metal strip by spiral winding around the core formed tube, characterized in that the with a free (not clamped) state about the Radius of the pipe, pre-curved, more than 5 mm thick metal strips (2) the core in a Plenty of layers that fully enclose that in turn are enclosed by a cover jacket (5) lying tightly against the outer layer.

2. Tube according to claim 1, characterized in that

the inner end (2a) of said metal strip (2), which rests on the core (1), expires in a wedge-shaped shape (2a).

3. Tube according to claim 2, characterized in that the outer end (2b) of the metal strip (2), which is under the Cover (5) ah "rests against this, wedge-shaped (2b) expires.

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4. Pipe according to .Anspruch 1 or 2, characterized in that radially through the cover member (5) and the layers (3) of the said metal strip (2) inwardly to the outer surface of the core (1) extending openings (7) are.

5. Tube as a high-pressure container according to one of the preceding claims, characterized by its formation from a Variety of tubes, end-to-end in axial alignment are joined together to form a unit.

6. A method for producing a pipe according to one of the

P claims 1 to 5, characterized in that a pre-curved metal strip (2) with a thickness of over 5 mm introduced into a winding station (10) and there under the Pressure from at least one pressure roller (4), the pressure force of which can be adjusted along its axis, in close proximity to one another Layers (3) is wound spirally.

7. The method according to claim 6, characterized in that the metal strip (2) to be wound is unwound into the winding station (10) from a strip roll which has a radius which is approximately the radius of the pipe to be formed is equivalent to.

8 * Method according to claim 6 or 7, characterized in that the radius of the metal strip immediately before it Entry into the winding station (10) is enlarged.

9. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that immediately before the inlet of the Metal strip (2) in the winding station (10) the outer Surface of the same is made a little flatter, with the inner surface of the metal strip at this point is slightly elongated compared to the opposite outer surface.

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10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized characterized in that the pipe is heat treated.

11. The method according to any one of claims 6 to 10, characterized characterized in that the front and rear ends of the is designed wedge-shaped (2a, 2b) wound on a core strip (2). .

12. The method according to any one of claims 6 to 11, characterized. characterized in that the metal strip (2) is detected at a point in front of the winding station, with between the Point at which the strip is gripped and / the winding station (10) Pressure is applied, causing the radius of the Strip is enlarged and the outer surface of the strip lightly just in front of the winding station is made flatter.

13. The method according to any one of claims 6 to 12, characterized characterized by being wound over the outer layer of the Strip a cover coat (5) is attached in such a way that it holds the layers (3) in their winding position.

14. The method according to any one of claims 6 to 13, characterized characterized in that by the cover (5) and the Layers (3) radial openings are introduced that form on the inner surface of the inner layer of the spiral end of wrapped metal strip,

15 «Method according to one of claims 6 to 14 for production a pipe according to claim 5? characterized, that a plurality of tubes are joined end-to-end in axial alignment to form a unit.

16 »The method according to one of claims 6 to 15, characterized in that the tubes with a through-flow with one through the openings (7). introduced inert gas is hardened or tempered.

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17. The direction of the gate to the spiral-shaped rolling of a metal meets the. Implementation of the method according to claim 6, characterized in that it has a pressure roller (4) transferring the metal strip in roll form, a device (4 ¹ ) feeding the metal strip to the pressure roller (4) and outwardly displaceable support elements (4 ") for supporting the strip roll (3), which keep them in contact with the pressure roller j [4), which pressure force is adjustable along its axis.

18. The device according to claim 17> characterized in that the feeding device consists of two feed rollers (4 ¹ ) which are arranged on both sides of the metal strip (2) in such a way that the strip (2) is gripped before it enters the pressure roller (4) and the radius of the strip in cooperation with the pressure roller (4) is increased before it is wound up.

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