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Die
Erfindung betrifft eine Verfahren zum Herstellen eines Verbundrohres,
insbesondere eines Kunststoff-Metall-Kunststoff-Verbundrohres, durch das
eine Flüssigkeit
leitbar ist, wobei das Verbundrohr ein äußeres Metallrohr aufweist,
das aus einem Grundkörper
in Form eines Metallbandes in die Rohrform gebogen und entlang der
Stoßfuge
der Längsseiten
des Metallbandes verschweißt
ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechend hergestelltes Rohr.
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Eine
derartiges gattungsgemäßes Verfahren ist
aus der
EP 0 823 295
A1 bekannt. Die entsprechende Herstellungsanlage weist
einen ersten Extruder auf, mit dem ein Kunststoff-Innenrohr extrudiert wird.
Anschließend
wird von einem Metallbandwickel Metallband abgewickelt, das um das
Kunststoff-Innenrohr herum zu einem Rohr geformt wird. Daraufhin
wird das zu einem Rohr geformte Metallband entlang der Stoßfuge der
Längsseiten
des Metallbandes von einer einen Schweißkopf aufweisenden Schweißvorrichtung
verschweißt.
Der Schweißkopf, der
als Laser-Schweißkopf
ausgebildet ist, ist durch eine Sensoreinrichtung in Verbindung
mit einer Abkantung entlang einer Längsseite des Metallbandes genau
zu der Stoßfuge
nachführbar.
Nach dem Schweißvorgang
wird um das zu einem Metallrohr verschweißte Metallband ein Kunststoff-Außenrohr extrudiert.
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Aus
der weiterhin bekannten
DE
196 35 843 A1 ist eine Laser-Rohrschweißanlage bekannt, bei der zur
Verbesserung der Schweißqualität zwei in Längsrichtung
hintereinander angeordnete Laserschweißeinrichtungen vorgesehen sind,
mit denen aufeinander folgende Schweißungen genau entlang der Stoßfuge durchgeführt werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verschweißen eines
zu einem Metallrohr geformten Metallbandes anzugeben, das gegenüber dem
Stand der Technik verbessert ist.
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Diese
Aufgabe wird gemäß dem Verfahren dadurch
gelöst,
dass eine Erstschweißung
entlang der Stoßfuge
der Längsseiten
des zu einem Metallrohr geformten Metallbandes und eine Zweitschweißung auf
beiden Seiten neben der Stoßfuge
mittels (einer) Schweißköpfe aufweisender
Schweißvorrichtungen)
vorgenommen wird. Dabei liegt diesem erfindungsgemäßen Verfahren
zunächst
die Erkenntnis zugrunde, dass die Schweißstärke so eingestellt werden muss,
dass eine "Durchschweißung" entlang der Stoßfuge erreicht
wird, so dass eine zuverlässige Verbindung
der Längsseiten
sichergestellt ist. Bei einer solchen Durchschweißung ergeben
sich Einbrennungen auf beiden Seiten entlang der Schweißnaht. Diese
Einbrennungen, die eine Schwächung
des Metallrohres verursachen, werden durch die Zweitschweißung verfüllt, so
dass die Materialdicke und insbesondere die Festigkeit des Metallrohres
nicht oder nur unwesentlich beeinflusst ist.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist die Zweitschweißung in zwei voneinander unabhängige Zweitschweißvorgänge aufgeteilt.
Grundsätzlich
ist es im Rahmen der Erfindung zwar möglich, die Zweitschweißung mit
einem einzigen Zweitschweißgerät gleichzeitig
gegebenenfalls auch mit der Erstschweißung vorzunehmen. Günstiger
ist es aber, die Zweitschweißvorgänge unabhängig voneinander
und von der Erstschweißung
durchzuführen.
Darüber
hinaus ist es auch vorteilhaft, die Zweitschweißvorgänge an einer Stelle des Metallrohres
zeitlich nacheinander durchzuführen.
Dadurch wird beispielsweise das Metallrohr thermisch nicht so sehr
belastet, was insbesondere deshalb wichtig ist, weil das Metallrohr schon
mit dem Kunststoff-Innenrohr verbunden ist.
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Weiterhin
ist die Schweißleistung
bei der Erstschweißung
höher als
bei der Zweitschweißung oder
jedem der Zweitschweißvorgänge. Bei
der Erstschweißung
ist die Schweißleistung
auf die Durchschweißung
entlang der Stoßfuge
der Längsseiten des
Metallbandes eingestellt, während
bei der Zweitschweißung
oder den Zweitschweißvorgängen die Krater
der Einbrennungen verfüllt
werden sollen. Dabei kann abhängig
vom Material des Metallbandes und des Schweißverfahrens die Schweißleistung
bei der Zweitschweißung
oder jeder der Zweitschweißvorgänge gegenüber der
Erstschweißung
halbiert werden. Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin vorgesehen,
bei der Zweitschweißung
oder den Zweitschweißvorgängen ein
anderes Schweißverfahren
als bei der Erstschweißung
anzuwenden und/oder Zuätze
gasförmiger
oder metallischer Art zuzuführen.
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Weiterhin
wird der seitliche Abstand der Schweißköpfe der Schweißvorrichtungen)
auf einen Wert größer/gleich
null mm eingestellt. Ebenfalls wird der Längsabstand der Schweißköpfe der
Schweißvorrichtungen)
auf einen Wert größer/gleich
fünf mm eingestellt.
Der seitliche Abstand beträgt
jeweils von der Stoßfuge
aus gemessen vorzugsweise zwischen 0 mm und 3,5 mm, wobei insbesondere
ein Wert zwischen 1 mm und 2,5 mm eingestellt wird. Dieser Wert richtet
sich in erster Linie nach der Breite der Schweißnaht, die bei der Erstschweißung erzeugt wird.
Der Längsabstand
der drei Schweißköpfe beträgt vorzugsweise
zwischen 5 mm und 30.000 mm. Dieser zweite Wert ist in erster Linie
von der Größe der Herstellungsmaschine
abhängig
und nicht so relevant wie der seitliche Abstand; er sollte aber
in jedem Fall so groß sein,
dass eine zu starke Aufheizung des Metallrohres und damit des Kunststoff-Innenrohres
durch die aufeinander folgenden Schweißvorgänge ausgeschlossen ist.
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Weiterhin
werden Schweißvorrichtungen verwendet,
die Brenner aufweisen, die mit einem Schutzgas (Argon) betrieben
werden. Als Schweißverfahren
können
grundsätzlich
alle gängigen Schweißverfahren
wie (Schutz)-Gasschweißen,
Laserschweißen
oder Elektroschweißen
angewendet werden, wobei aber das Betreiben des Brenners mit Schutzgas
die gebräuchlichste
Form ist.
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Nach
dem Schweißvorgang
wird das Metallrohr mit einem Kunststoff-Außenrohr
versehen, das beispielsweise durch Extrudieren aufgebracht wird.
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Das
erfindungsgemäß hergestellte
Verbundrohr zeichnet sich dadurch aus, daß das Metallrohr entlang der
Stoßfuge
der Längsseiten
des Grundkörpers
erstverschweißt
und beidseitig neben der Stoßfuge
zweitverschweißt
ist. Dabei zeichnet sich das Verbundrohr durch die zuvor in den
einzelnen Verfahrensschritten aufgeführten Weiterbildungen aus.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung
zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher
beschrieben sind.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht des Verbundrohres während des Schweißvorgangs,
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2 ein
Querschnitt des Verbundrohres,
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3 ein
Seitenschnitt des Verbundrohres,
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4 eine
Detailansicht des Schweißvorgangs
mit einem Schweißkopf
und
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5 eine
Detailansicht des Schweißvorgangs
mit drei Schweißköpfen.
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Das
Verbundrohr gemäß 1 weist
in der dargestellen Herstellungsverfahrensstufe zunächst ein
Kunststoff-Innenrohr 1 auf. Dieses Kunststoff-Innenrohr 1 wird
beispielsweise durch Extrudieren in einer ersten Station einer entsprechenden
Herstellungsmaschine hergestellt. Anschließend wird von einem Metallbandwickel
Metalband abgewickelt, das um das Kunststoff-Innenrohr 1 herum
zu einem Metallrohr 2 geformt wird. Anschließend wird
das zu einem Metallrohr 2 geformte Metallband von einer Schweißvorrichtung,
die drei Schweißköpfe 3a, 3b, 3c aufweist
und die beispielsweise durch eine Sensoreinrichtung entlang der
Stoßfuge 4 der
beiden Längskanten
des zu dem Metallrohr 2 geformten Metallbandes geführt ist,
verschweißt.
Dabei wird mit dem Schweißkopf 3a die
eigentliche Verschweißung genau
entlang der Stoßfuge 4 vorgenommen,
während
der Schweißkopf 3b in
Bewegungsrichtung des Verbundrohres bezogen zu der stationären Schweißvorrichtung
(Pfeil) links neben der Stoßfuge 4 und
der Schweißkopf 3c rechts
neben der Stoßfuge 4 angeordnet
sind. Die Schweißköpfe 3a, 3b, 3c sind
darüberhinaus
in Längsrichtung
versetzt, so daß die
einzelnen Scweißvorgänge bezogen
auf eine Stelle A des Metallrohrs 2 nacheinander erfolgen.
Die Schweißvorgänge werden
nachfolgend anhand der weiteren Figuren näher erläutert. Nach dem Verschweißen des
Metallrohres wird in einer weiteren Station der Herstellungsmaschine
ein Kunststoff-Außenrohr
um das Metallrohr herum beispielsweise ebenfalls durch Extrudieren
aufgebracht. Die einzelnen Rohr-Bestandteile des so hergestellten
Verbundrohres sind im übrigen
fest miteinander verbunden.
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Das
erfindungsgemäße Verbundrohr
ist insbesondere in der Heizungs- und Sanitärtechnik einsetzbar. Dabei
wird das Verbundrohr durch Preßverbindungen
mit Rohrverbindungseinrichtungen verbindbar. Eine solche Rohrverbindungseinrichtung weist
einen Grundkörper
aus einem Kunststoffmaterial mit beispielsweise beidseitig an einen
Bund angeformte Anschlußbereiche
mit inneren Rohrträgern auf.
Der innere Rohrträger
weist eine durchgehende Verzahnung mit insgesamt neun Verzahnungsreihen auf,
wobei die Verzahnung nach der dritten Verzahnungsreihe eine umlaufende
Ringnut zur Aufnahme eines Runddichtringes aufweist. Anschließend an
die Ringnut folgen weitere vier Verzahnungsreihen. Die Verzahnung
ist zu dem Bund hin ausgerichtet und bildet somit Widerhaken für ein auf
den inneren Rohrträger
bzw. die Verzahnung aufzuschiebendes Rohrende eines Verbundrohres.
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Auf
den Bund ist eine Preßhülse aus
Metall (Edelstahl, Messing oder ähnliche)
anliegend an einen von dem Bund auskragenden Anschlag aufgeschoben.
Zur unverlierbaren Festlegung der Preßhülse weist der Bund bei Bedarf
beabstandet von dem Anschlag eine Rampe auf, über die die Preßhülse mit einem
endseitigen Haltevorsprung hinwegschiebbar ist. Der Haltevorsprung
kann beispielsweise in den verschiedenen Ausführungen hergestellt sein; beispielsweise
in Form einer Abkantung oder einer Querschnittsverengung durch einen
Quetschvorgang. Die Preßhülse reicht
bis über
das Ende des inneren Rohrträgers
hinaus und weist in diesem Endbereich eine umlaufende Ringbördelung
auf, die in dem Endbereich einen Ringspalt mit dem Verbundrohr bildet.
Durch diesen Ringspalt ist sichergestellt, daß das Verbundrohr, auch wenn
es direkt hinter dem Ende des inneren Rohrträgers gebogen ist, nicht an der
Preßhülse scheuert.
Weiterhin ist in die Preßhülse eine
Kontrollöffnung
eingelassen, die sich an den auf den Bund aufgeschobenen Bereich
der Preßhülse anschließt. Durch
die Kontrollöffnung
ist jederzeit eine Sichtkontrolle des Rohrendes möglich und
somit der korrekte Sitz auf dem inneren Rohrträger nachprüfbar.
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Zum
Verpreßen
wird eine Preßbacke
verwendet, die einen Grundkörper
aufweist, in den zwei Zentriernuten eingelassen sind, von denen
immer eine mit einer Ringbördelung
zusammenwirkt und somit eine Führung
für die
Preßbacke
bildet. An den Grundkörper
der Preßbacke
sind weiterhin zwei Preßringabsätze angeformt,
die gegebenenfalls die Ringnut einschließen und im Bereich der Verzahnung mit
mehreren Verzahnungsreihen auf die Preßhülse einwirken. Diese Preßringabsätze pressen
die Preßhülse während des
Preßvorgangs
auf das Verbundrohr bzw. den inneren Rohrträger, so daß nach dem Preßvorgang
hier umlaufende Preßvertiefungen
auf der Preßhülse verbleiben.
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Der
Grundkörper
kann auch mit einem einseitig an den Bund angeformten inneren Rohrträger und
gegenüberliegend
mit einen an den Bund angeformten Gewindeanschlußstück ausgebildet sein. Der Innendurchmesser
kann sich in Form eines Konus von dem Gewindeanschlußstück bis in
den Bereich des Bundes verjüngen
und bleibt von dort an konstant. Diese Veränderung des Innendurchmessers
ist bei allen denkbaren Ausführungen
der Rohrverbindungseinrichtung anwendbar.
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Aus
der Darstellung nach 2 ist der seitliche Abstand
x der drei Schweißköpfe 3a, 3b, 3c ersichtlich.
Dieser Abstand beträgt
jeweils von der Stoßfuge 4 aus
gemessen zwischen 0 mm und 3,5 mm, wobei vorzugsweise ein Wert zwischen
1 mm und 2,5 mm eingestellt wird. Dieser Wert richtet sich in erster
Linie nach der -angedeuteten- Breite der Schweißnaht 5a, die von
dem Schweißkopf 3a erzeugt
wird (siehe hierzu auch die Beschreibung zu den 5 und 6). Der Längsabstand y (3)
der drei Schweißköpfe 3a, 3b, 3c beträgt zwischen
5 mm und 30.000mm. Dieser zweite Wert ist in erster Linie von der
Größe der Herstellungsmaschine
abhängig. Der
Längsabstand
y ist nicht so wichtig wie der seitliche Abstand x; er sollte nur
in jedem Fall so groß sein,
daß eine
zu starke Aufheizung des Verbundrohres durch die aufeinander folgenden
Schweißvorgänge ausgeschlossen
ist.
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In 4 ist
dargestellt, wie sich ein Schweißvorgang mit nur einem Schweißkopf 3a auswirkt.
Es entsteht eine Schweißnaht 5a,
die gleiche seitliche Erstreckungen zu der Stoßfuge 4 hat. Seitlich
der Schweißnaht 5a entstehen
Einbrände 6a, 6b, 6c, 6d, die
eine Schwächung
des Metallrohres bewirken.
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Diese
Einbrände
werden werden durch die nachfolgenden Schweißvorgänge mit den Schweißköpfen 3b und 3c (5)
durch die Schweißnähte 5b, 5c, 5d, 5e wieder
aufgefüllt.
Dabei beträgt
die eingestellte Leistung der Schweißköpfe 3b, 3c jeweils
ca. 50 % der Leistung des Schweißkopfs 3a. Dieser
Wert ist von dem Material und der Dicke des Metallbandes abhängig.