DE3322194C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung flexibler Rohrkörper, bei dem mindestens ein Profilstahl einer bleibenden Torsionsverformung unterzogen wird, bevor er schraubenlinienför­ mig um einen Kern zwecks Bildung eines zylindrischen Körpers aufgebracht wird, wobei der mindestens eine Profilstahl nach­ einander zwei gleichartige zueinander winkelversetzte Führungen passiert, zwischen denen eine Torsionsverformung erfolgt.

Derartige flexible Rohrkörper werden beispielsweise für bieg­ same Kanalisationen verwendet, insbesondere für Transport und Sammeln von Kohlenwasserstoffen, die aus Unterwasser-Lagerstät­ ten kommen oder für die flexible Ölbohrtechnik. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens, wie auch auf die danach erhaltenen, flexiblen Körper.

Bekannt sind Verfahren zur Herstellung flexibler Rohrkörper bei denen, auf Grund der Unmöglichkeit, den Profilstahl im Moment seines Aufwickelns permanent schraubenlinienförmig zu deformie­ ren, beispielsweise weil das Aufwickeln auf eine darunterlie­ gende, steife Wölbung erfolgt, man dem Profilstahl eine schrau­ benlinienförmige, permanente Deformation vor dem Aufwickeln ver­ leiht.

Aus der US-PS 37 17 987 ist ein Verfahren der eingangs genann­ ten Gattung bekannt. Die Führungen bestehen dabei aus den Wal­ zenspalten zweier winkelversetzten Walzenpaaren, zwischen denen eine Torsionsverformung stattfindet. Dieses bekannte Verfahren ist praktisch nur für Formstahl mit sehr flachem Profilquer­ schnitt brauchbar.

Bei Einsatz von Formstahl, dessen Querschnitt nicht mehr sehr flach ist oder sogar einem quadratischen oder elliptischen Querschnitt nahekommt, ist jedoch das bekannte gattungsgemäße Verfahren wenig brauchbar. Die Festklemmung des durchlaufenden Materials im Walzenspalt zwischen dem jeweiligen Walzenpaar reicht oft bei nicht sehr flachem Material kräftemäßig nicht aus, um das Material zu fixieren, daß eine ausreichende Defor­ mation erzielt wird oder die erforderliche Regelmäßigkeit der Torsionsverformung sichergestellt ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren aufzu­ zeigen, das in allen Fällen, auch bei nichtflachem Querschnitt des Formstahls eine zuverlässige und definierte Torsionsverfor­ mung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art gemäß dem Kennzeichnungsteil des An­ spruches 1 gelöst.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben. Die Ansprüche 8 bis 16 be­ inhalten vorrichtungsmäßige Ausgestaltungen, Anspruch 17 das hergestellte Erzeugnis.

Der Vorteil der Erfindung beruht insbesondere darauf, daß der Umfang der Walzenoberfläche für die Führung und Fixierung zur Verfügung steht, so daß eine exakte Festlegung des Materials infolge der großen Ausdehnung des Führungsbereiches gesichert ist im Gegensatz zu dem nur sehr kurzen Einspannbereich, wie ihn der bekannte Stand der Technik vorschlägt.

Man kann das erfindungsgemäße Verfahren auch mit beschädigungs­ anfälligen Materialien durchführen, die mit Überzügen aus Kunst­ stoff oder Metall versehen sind. Darüberhinaus ist es nicht not­ wendig, Mittel vorzusehen, um eine Torsion des Formstahls hinter der zweiten Walze und direkt vor dem Aufwickeln zu bewirken, wie dies bei der bekannten Vorrichtung des Standes der Technik er­ forderlich ist.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den nachstehenden Figuren veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 3 stellt eine perspektivische Abbildung einer Vorrich­ tung zur Durchführung des ersten Ausführungsbeispiels dar;

Fig. 4 veranschaulicht eine Seitenansicht einer anderen Vor­ richtung für die Durchführung des ersten Ausführungs­ beispiels;

Fig. 5 eine Stirnansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Formstahl 1 angezeigt, der als Stahlband mit rechteckförmigem, wenig abgeplattetem Querschnitt aus­ gebildet ist und ausgehend von einer nicht dargestellten Vorratswicklung im Sinne des Pfeiles F bewegt wird.

Der Formstahl 1 wird um eine erste Walze 2 gewickelt, dabei führt er flachliegend einen vollständigen Umlauf aus und verläßt die Walze 2 als ein Band 3, das eine im wesentlichen geradlinige Trajektorie hat. Eine geometrische Achse 4 der Walze 2 verläuft in einer Ebene rechtwinklig zum Band 3, dessen geometrische Achse durch eine Gerade 5 bezeichnet ist. Gegebenenfalls kann eine Gegenwalze 6 vorgesehen sein, diese spielt jedoch für eine gute, flache Anlage des band­ förmigen Formstahls 1 an der Walze 2 keine wesentliche Rolle.

Der Durchmesser der Walze 2 ist so gewählt, daß die Aufwick­ lung des Formstahls 1 auf den Durchmesser unter einfacher elastischer, nicht permanenter Deformation erfolgt.

Das Band 3 wird anschließend einer zweiten Walze 7 zugeführt, die identische oder ähnliche Abmessungen wie die erste Walze 2 hat und um die es ebenfalls flach anliegend einen vollstän­ digen Umlauf bildend herumgeführt wird, bevor es die Walze 7 als Auslaufband 8 verläßt. Eine geometrische Achse 9 der zweiten Walze 7 ist ebenfalls in einer rechtwinklig zur Ge­ raden 5 des Bandes 3 verlaufenden Ebene angeordnet. Gegebe­ nenfalls kann eine Gegenwalze 10 vorgesehen sein, die eine ähnliche Rolle wie die Gegenwalze 6 übernimmt.

Mit D ist der Abstand zwischen den parallelen Ebenen, in denen die Achsen 4 und 9 enthalten sind, dargestellt. Dieser Abstand D entspricht praktisch der Länge des Bandes 3.

In der in der Figur dargestellten Position sind die Achsen 4 und 9 rechtwinklig zueinander orientiert. In diesem Fall wird der Formstahl 1 im Bereich des Bandes 3 aus seiner Ebe­ ne durch Torsion verdreht. Ist der Abstand D ausreichend klein, so überschreitet die Torsion die Elastizitätsgrenze des Formstahls und wird permanent. Diese Torsion kann da­ durch vergrößert werden, daß die Achse 4 in ihrer Ebene um die Gerade 5 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird und kann da­ durch verringert werden, daß man die Achse 4 im Gegenuhr­ zeigersinn dreht, bis die Torsion Null wird, wenn die Achsen 4 und 9 parallel zueinander stehen.

Dadurch ist es möglich, das Maß der Torsion einzustellen, indem einerseits der Abstand D eingestellt wird, der die beiden Walzen 2 und 7 voneinander trennt und indem der Win­ kelversatz zwischen den Achsen 4 und 9 der beiden Walzen 2 und 7 verändert wird. Dabei kann die Entfernung D beträcht­ lich erhöht und dennoch eine permanente Deformation erreicht werden, wenn man den Winkelversatz zwischen den Achsen 4 und 9 erhöht, dieser Winkelversatz kann mehrere komplette Umdrehungen ausmachen. In diesem Fall wird das Band 3 mehr­ fach um sich selbst tordiert. Anders ausgedrückt entspricht der Winkelversatz im Sinne der vorliegenden Erfindung dem Torsionswinkel des Formstahls 1.

Das sich von der zweiten Walze 7 erstreckende Auslaufband 8 hat dadurch eine permanente Torsion, die einer schraubenli­ nienförmigen Deformation entspricht, deren Gangmaß, bestimmt durch die Geometrie der Gesamtheit der Walzen 2 und 7, ange­ paßt ist der schraubenlinienförmigen Aufwicklung, die zur Erzielung eines Rohrkörpers durchgeführt wird.

Beispielsweise kann man, bei einem Formstahl 1 mit Rechteck­ querschnitt der Abmessungen 6 mm mal 3 mm, eine schraubenli­ nienförmige Aufwicklung benachbarter Windungen des Form­ stahls 1 mit einem Winkelversatz von 90° zwischen den Achsen 4 und 9 erreichen, wobei Zugkräfte in der Größenordnung von 450 N auftreten. Diese Kräfte müssen verglichen werden mit den derzeit bekannten Formköpfen, bei denen sie in der Größen­ ordnung von 1600 N liegen.

Aus Fig. 2 ist ein bandförmiger Formstahl 11 mit Rechteck­ querschnitt ersichtlich, der im Sinne eines Pfeils E in eine Vertikalebene 12 einer ersten Walze 13 einläuft, deren Achse 14 rechtwinklig zu dieser Ebene 12 steht. Der Form­ stahl 1 umläuft flach anliegend die Walze 13 einmal voll­ ständig.

Ein die Walze 13 verlassendes Band 15 wird über eine zweite Walze 16 geführt, die sich ebenfalls in einer Vertikalebene 17 befindet, welche die Vertikalebene 12 in einer vertikalen Schnittlinie 18 schneidet. Der Formstahl 1 wird, nachdem er flach anliegend einen vollständigen Umlauf um die Walze 16 gemacht hat, entlang der Trajektorie 19 in der Vertikalebene 17 ab­ gezogen. Die Achse 20 der Walze 16 steht rechtwinklig zur Vertikalebene 17. Man erkennt, daß in diesem Ausführungsbeispiel die Achsen 14 und 20 der Walzen sich nicht in rechtwinkligen Ebenen zum Band 15 befinden, das einerseits die Vertikalebene 12 und andererseits die Vertikalebene 17 verläßt. Auf Grund dieses Schrägverlaufs des Bandes 15 sind an den Walzen 13 und 16 Rückhalteflansche 21, 22 vorgesehen, wodurch diese Walzen 13, 16 als Walzen mit Kehle ausgebildet sind.

Um das Maß der Torsion des Bandes 15 einzustellen, kann man vorteilhafterweise den Abstand D1 zwischen der Achse 14 und der vertikalen Schnittlinie 18 einstellen. Man kann auch den Abstand D2 zwischen den Horizontalebenen der Achsen 14 und 20 verändern. Schließlich kann man den Abstand D3 ein­ justieren, der die Achse 20 von der vertikalen Schnittlinie 18 trennt.

In Fig. 3 ist ein vollständiges Ausführungsbeispiel ge­ zeigt, das der prinzipiellen Ausführung gemäß Fig. 1 ent­ spricht. Die Walzen 2 und 6 sind auf eine: beweglichen Or­ gan 23 gehalten, das seinerseits schwenkbar um die Gerade 5 in einem Schlitten 24 angeordnet ist, der parallel zur Ge­ raden 5 in einer Gleitführung 25 verschiebbar ist.

Indem der Schlitten 24 entlang der Gleitführung 25 verscho­ ben wird, kann die Länge des Bandes 3 eingestellt werden.

Die Walzen 7 und 10 sind an einem Gestell 26 gehalten, das seinerseits ortsfest bezüglich der Gleitführung 25 ist. Aus­ gehend von der Walze 7 wird das Auslaufband 8 in benachbar­ ten Windungen 27 einer metallischen Wicklung um ein Innen­ rohr 28 aufgewickelt.

Die Ausbildung der Wicklung ist für sich bekannt und es wird daher davon abgesehen, die Mittel zur Herstellung der Wicklung darzustellen. Zur Präzisierung genügt anzugeben, daß der hergestellte rohrförmige Körper im Sinne des Pfeils F abgezogen wird, wobei er ständig um seine eigene Achse im Sinne des Pfeils g gedreht wird.

Hieraus folgt, daß die gezeigte Vorrichtung eine permanente Schraubenlinienverformung des Formstahls 1 ermöglicht, unab­ hängig von den Abmessungen des Innenrohrs 28 oder dem ge­ wünschten Gangmaß der Windungen 27. Um die Charakteristiken zu ändern, genügt es, den Schlitten 24 mehr oder weniger gegenüber dem Gestell 26 zu verschieben und die Winkelpo­ sition des Organs 23 um die Gerade 5 bezüglich des Schlit­ tens 24 einzustellen. Feststellmittel sind vorgesehen, um das Organ 23 in seiner gewünschten Schwenkposition zu halten.

Aus den Fig. 4 und 5 ist eine Vorrichtung ersichtlich, bei der schwenkbar an einem Gestell 29 zwei Walzen 30, 31 mit Kehle angeordnet sind. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die Kehle jeder Walze 30, 31 drei Teilbereiche aufweist, nämlich einen zentralen, im wesentlichen zylindrischen Be­ reich 32 und zwei seitliche, kegelstumpfförmige Bereiche 33, bei denen der Durchmesser zu den Rändern der Walzen hin ab­ nimmt.

Das Gestell 29 hat einen Horizontalschlitz 33′ der eine Fixie­ rung eines kleinen Bügels 34 in einer gewünschten Entfernung der Walzen 30 und 31 und mit einer gewünschten Neigungsstel­ lung in der Ebene des Gestells 29 ermöglicht. Dieser Bügel 34 trägt eine zylindrische Walze 35 mit breiter Kehle, deren Durchmesser beträchtlich geringer ist als derjenige der Walzen 30, 31.

Nachdem die Position der Walze 35 mittels einer Feststell­ einrichtung, beispielsweise einer Schraube, eingestellt ist, wird ein überzogenes Band 37 flach über die Walze 30 einge­ führt. Dieses Band verläßt nach einem 3/4-Umlauf die Walze 30 und gelangt zur Walze 35, dabei wird er permanent auf der Trajektorie zwischen diesen Walzen 30 und 35 deformiert.

In Abwandlung ist es ebenfalls möglich, das Band direkt auf die Walze 30 zu geben und es mehr als einen vollständigen Umlauf flach anliegend um diese ausführen zu lassen. An­ schließend wird es der Walze 35 zugeführt, wo es gegebenen­ falls einen vollständigen Umlauf flach anliegend durchfüh­ ren kann.

Auch wenn die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Aus­ führungsbeispiele beschrieben wurde, ist zu verstehen, daß sie hierdurch nicht eingeengt wird und daß man unterschied­ liche Abwandlungen durchführen kann, ohne den Rahmen oder den grundsätzlichen Gedanken der Erfindung zu verlassen.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung flexibler Rohrkörper, bei dem mindestens ein Profilstahl kontinuierlich einer bleibenden Torsionsverformung unterzogen wird, bevor er schraubenlinien­ förmig um einen Kern zwecks Bildung eines zylindrischen Kör­ pers aufgebracht wird, wobei der mindestens eine Profilstahl nacheinander zwei gleichartige zueinander winkelversetzte Führungen passiert, zwischen denen eine Torsionsverformung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungen zwei Walzenkörper dienen, um die der Profilstahl über mindestens einen Teil des Umfanges der Walzen flach aufliegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilstahl um mindestens eine der Walzen mindestens eine vollständige Windung bildend herumgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilstahl um beide Walzen um mehr als eine vollstän­ dige Windung herumgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Profilstahl mittels einer Gegen­ walze an der zugeordneten Walze gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Walzenkörper angetrieben werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Walzenkörper nicht angetrieben wer­ den.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem Bereich, in welchem der Profilstahl auf dem Umfange der Walzenkörper flach auf­ liegt, diesem nur eine elastische Torsionsverformung auf­ geprägt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei Walzen (2, 7; 13, 16; 30, 31, 35) auf­ weist, deren Achsen (4, 9; 14, 20) winkelmäßig gegenein­ ander versetzt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Einstellen des Winkelversatzes zwischen den Achsen (4, 9; 14, 20) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zur Einstellung des Abstandes (D) zwi­ schen den Walzen (2, 7) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (4, 9) der beiden Walzen (2, 7) sich in Ebenen befinden, die im wesentlichen parallel zueinander und rechtwinklig zu dem Verlauf des sich zwischen den beiden Walzen (2, 7) erstreckenden Profilstahls (Band 3) stehen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Walzen (2) an einem beweglichen Organ (23) angeordnet ist, das bezüglich der geometrischen Achse des Verlaufs des Formstahls bewegbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse mindestens einer Walze sich in einer Ebene befindet, die nicht rechtwinklig zum Verlauf des Formstahls steht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Walzen (13, 16) Abweiserflansche (21, 22) tragen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung, z. B. einen Schlitten (24), zum Verschieben mindestens einer Walze in ihrer Ebene aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Walze (30) mit Kehle aufweist, die im Profil ihrer Kehle einen zentralen, flachen Bereich (32) und zwei kegelstumpfförmige Bereiche (33) aufweist, deren Durchmesser zu den Rändern der Kehle hin abnimmt.