DE3344544C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges metallisches Gebilde mit schraubenlinien- oder ringförmiger Wellung mit einer Armierung aus einer Vielzahl von auf den Wellenbergen aufliegenden Drähten, die mit großer Schlaglänge aufgebracht sind und durch eine weitere Armierungslage gehalten sind.

Wellrohre haben den Vorteil, flexibel und quersteif zu sein. Ihr Nachteil liegt darin, daß sie sich bei Belastung durch Innendruck bereits bei geringen Drücken in Längsrichtung zunächst elastisch, dann plastisch verlängern.

Es ist bekannt, diesen Nachteil dadurch aufzuheben, daß man um das Wellrohr ein Geflecht legt. Das Geflecht hält die Längsdehnung auf und macht die Rohre dadurch gewissermaßen druckfester. Flechtmaschinen sind jedoch sehr langsam und insbesondere für Rohre großen Durchmessers ungemein teuer.

Aus der GB-PS 13 36 630 ist ein Wellrohr bekannt, welches durch eine Vielzahl mit großer Schlaglänge aufgebrachten Armierungsdrähten verstärkt ist. Auf der ersten Armierungslage liegt eine zweite, ebenfalls mit großer Schlaglänge aufgebrachte Armierungslage, die vorteilhafterweise entgegen der Schlagrichtung der ersten Armierungslage aufgebracht ist. Der Vorteil dieser bekannten Konstruktion ist darin zu sehen, daß durch die Armierungslagen das Wellrohr wesentlich höhere Drücke als bisher aufnehmen kann, ohne daß es dabei zu einer Längung infolge des inneren Überdruckes kommt. Der Nachteil des bekannten Leitungsrohres besteht darin, daß das Verfahren zum Aufbringen der Armierungsdrähte sehr aufwendig ist, insbesondere dann, wenn Rohre größeren Durchmessers armiert werden sollen. Bei der Herstellung dieses Rohres ist es erforderlich, daß die die einzelnen Armierungsdrähte aufnehmenden Spulen um die Längsachse des durchlaufenden Wellrohres umlaufen müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein rohrförmiges Gebilde der eingangs erwähnten Art derart zu verbessern, daß dieses insbesondere bei größeren Durchmessern wesentlich wirtschaftlicher herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Drähte mit wechselnder Schlagrichtung auf das Rohr aufgebracht sind und die weitere Armierungslage mindestens ein mit kurzer Schlaglänge aufgebrachter Draht ist, der mit Vorspannung auf die erste Armierungslage aufgelegt ist. Dadurch, daß Drähte mit wechselnder Schlagrichtung aufgebracht sind, können die Armierungsdrähte von feststehenden Spulen abgezogen werden. Es kann also mit einer sehr einfachen Verseileinrichtung gearbeitet werden. Durch den mit kurzer Schlaglänge aufgebrachten Haltedraht werden die einzelnen Drähte der Armierungslage fest auf das Wellrohr aufgespannt, so daß ein verstärkter Reibungsschluß entsteht, der eine Ausdehnung des Wellrohres weitestgehend vermeidet. Entscheidend für die Wirkung dieser einfachen und billigen Bewehrung ist im wesentlichen die Kraft bzw. Vorspannung, mit welcher der Haltedraht aufgebracht wird. Auch der Winkel der Armierungslage zur Längsachse des Wellrohres ist von Bedeutung. Es hat sich in der Praxis ein Winkel von 5 bis 45° als vorteilhaft gezeigt. Die Wirkung der Bewehrungslage ist um so besser, je kleiner der Winkel zur Längsachse ist. Allerdings ist der Winkel nach unten durch die geforderte Biegefähigkeit des Wellrohres limitiert.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Umschlingungswinkel der ersten Armierungslage weniger als 360°, vorzugsweise weniger als 180°. Die Armierungsdrähte sollten in einer solchen Anzahl vorhanden sein, daß die Drähte die Rohroberfläche um mindestens 50% bedecken. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn, wie es nach einem weitern Gedanken der Erfindung vorteilhaft ist, der Durchmesser der Drähte in etwa der Wanddicke des Rohres entspricht. Als zweite Armierungslage wird lediglich ein Draht verwendet, der mit einer solchen Vorspannung aufgebracht ist, die kurz unter der Streckgrenze des Drahtes liegt. Durch diese Maßnahme werden die Armierungsdrähte fest auf die Oberfläche des Wellrohres gepreßt und erhöhen somit die Reibungskraft zwischen dem Wellrohr und den Armierungsdrähten. Für den Fall, daß das Rohr eine schraubenlinienförmige Wellung aufweist, ist es zweckmäßig, den Haltedraht mit einer Schlaglänge aufzubringen, die in etwa der Steigung der Wellung entspricht. Der Draht sollte dann im Bereich der Wellentäler des Rohres auf der Armierungslage aufliegen und die Armierungslage in die Wellentäler eindrücken. Zu dem durch die Vorspannung aufgebrachten Kraftschluß tritt auf diese Weise noch ein Formschluß zwischen den Armierungsdrähten und der Wellrohroberfläche. Auf der Armierungslage kann dann noch ein extrudierter Kunststoffaußenmantel aufliegen.

Es besteht auch die Möglichkeit, auf die erste Armierungslage eine weitere Armierungslage mit entgegengesetzter Schlagrichtung aufzubringen und beide Armierungslagen durch einen gemeinsamen, auf der zweiten Armierungslage aufliegenden Haltedraht zu halten bzw. auf das Wellrohr bzw. gegeneinander zu pressen.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des rohrförmigen metallischen Gebildes, welches sich dadurch auszeichnet, daß ein Metallband längseinlaufend zum Schlitzrohr geformt, längsnahtverschweißt und gewellt wird, daß auf das gewellte Rohr eine Vielzahl von Drähten, gleichmäßig am Umfang des Rohres verteilt, mit großer Schlaglänge auf die Wellenberge des Wellrohres aufgelegt wird, daß die Schlagrichtung ständig geändert wird und daß unmittelbar nach dem Auflegen der Drähte diese durch einen mit relativ kurzer Schlaglänge aufgebrachten Haltedraht fixiert werden. Wesentlich hierbei ist, daß der Haltedraht unmittelbar nach dem Auflegen der Armierungsdrähte auf das Wellrohr aufgewickelt wird um zu gewährleisten, daß die Armierungsdrähte in der gewünschten Form auf dem Wellrohr liegenbleiben. Das Aufextrudieren des Kunststoffmantels sollte im selben Arbeitsgang wie das Aufbringen der Armierungslage vorgenommen werden.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die erfindungsgemäß aus einer ein längseinlaufendes Metallband kontinuierlich zum Rohr formenden, die Längsnaht verschweißenden Rohrfertigungsanlage, einer dahinter angeordneten, das verschweißte Rohr wellenden Welleinrichtung, einer die erste Armierungslage mit wechselnder Schlagrichtung aufbringenden Verseileinrichtung, einem den Haltedraht aufbringenden Zentralspinner sowie einem Extruder besteht. Die Verseileinrichtung besteht dabei aus einer Vielzahl ortsfest gelagerter Spulen für die Armierungsdrähte sowie einer mit wechselnder Drehrichtung angetriebenen Lochscheibe.

Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele sowie einem in der Fig. 4 dargestellten Diagramm näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt ein schraubenlinienförmig gewelltes Metallrohr 1, auf dessen äußeren Umfang gleichmäßig verteilt eine Vielzahl von Armierungsdrähten 2 aufgelegt ist. Die Armierungsdrähte 2 sind mit einer relativ großen Schlaglänge, d. h., unter einem geringen Winkel zur Längsachse des Rohres 1, aufgebracht. An den Umkehrpunkten 3 ändert sich jeweils die Schlagrichtung der Verseilung. Die Armierungsdrähte 2 sind durch einen Haltedraht 4, welcher wendelartig mit relativ kurzer Schlaglänge auf die Armierungsdrähte 2 aufgebracht ist, in Lage gehalten. Damit die Armierungsdrähte 2 eine Längung des Wellrohres 1 bei einer Innendruckbeaufschlagung verhindern können, ist es erforderlich, daß die Armierungsdrähte 2 fest auf der Rohroberfläche aufliegen. Zu diesem Zweck wird der Haltedraht 4 mit großer Vorspannung aufgebracht, die zweckmäßigerweise kurz unterhalb der Streckgrenze des Drahtes liegt. Durch diese hohe Anpreßkraft wird die Reibung zwischen dem Wellrohr 1 und den Armierungsdrähten 2 erhöht. Mit 5 ist ein extrudierter Kunststoffmantel zweckmäßigerweise aus Polyäthylen bezeichnet. Der Durchmesser der Armierungsdrähte sollte in etwa der Wanddicke des Wellrohres 1 entsprechen. Je nach Außendurchmesser des Wellrohres 1 beträgt die Wanddicke zwischen 0,5 und 2 mm. Der Durchmesser des Haltedrahtes 4 liegt in der gleichen Größenordnung, sollte zweckmäßigerweise aber etwas größer sein.

In der Fig. 2 ist ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Auch hier ist das Wellrohr 1 schraubenlinienförmig gewellt. Die Armierungsdrähte 2 sind in gleicher Weise wie in Fig. 1 aufgebracht, jedoch ist der Haltedraht 4 mit einer Schlaglänge aufgebracht, welche der Steigung des Wellrohres 1 entspricht. Der Haltedraht 4 liegt im Berich eines Wellentales, so daß er aufgrund seiner Vorspannung die Armierungsdrähte 2 um die Wellenkuppen des Wellrohres 1 herumformt. Auf diese Weise kommt zu dem durch die Vorspannung bedingten Reibungsschluß noch ein Formschluß, welcher ebenso wie der Reibungsschluß verhindert, daß sich das Wellrohr 1 bei Innendruckbeaufschlagung längt.

Die Herstellung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten rohrförmigen Gebilde geschieht in der Weise, daß gemäß Fig. 3 das aus einer nicht mehr dargestellten Rohrschweiß- und -wellvorrichtung austretende Wellrohr 1 mittels einer Verseilvorrichtung 6 mit den Armierungsdrähten 2 umseilt wird. Die Verseileinrichtung 6 besteht aus einer feststehenden Lochscheibe 7 und einer mit wechselnder Drehrichtung angetriebenen weiteren Lochscheibe 8. Je größer der Umschlingungswinkel der Armierungsdrähte 2 in bezug auf das Wellrohr 1 ist, desto größer muß der Abstand zwischen den Lochscheiben 7 und 8 gewählt werden. Bei einem großen Abstand zwischen den Lochscheiben 7 und 8 ist es vorteilhaft, zwischen den Lochscheiben ein Rohr mit einem etwas geringeren Außendurchmesser als dem Lochkreisdurchmesser vorzusehen und dieses an der Lochscheibe 7 zu befestigen. Die aus der Lochscheibe 8 austretenden Armierungsdrähte werden mittels eines sogenannten Verseilnippels 9 auf die Oberfläche des Wellrohres 1 aufgelegt und unmittelbar hinter dem Veseilnippel 9 mit dem Haltedraht 4 fixiert. Hierzu dient ein sogenannter Zentralspinner 10, der aus einem rotierenden Verlegearm 11 sowie einer Halterung für die Vorratsspule 12 besteht. Um die notwendige Vorspannung für den Haltedraht 4 aufzubringen, wird die Vorratsspule 12 entgegen der Wickelrichtung angetrieben, und zwar in der Weise, daß auch bei abnehmendem Durchmesser der Drahtlagen auf der Vorratsspule 12 die Abzugskraft und damit die Vorspannkraft für den Haltedraht 4 immer konstant ist. Das aus der Wickelvorrichtung 10 austretende armierte Wellrohr 1 wird dann noch in nicht mehr dargestellter Weise mittels eines Extruders mit dem Kunststoffmantel 5 versehen.

Anhand der in der Fig. 4 dargestellten Kurven soll die vorteilhafte Auswirkung der erfindungsgemäßen Armierung verdeutlicht werden. Auf der Abszisse ist der Druck und auf der Ordinate die Längenänderung in Promille angegeben. Die Kurve 1 zeigt die Längung eines Wellrohres aus Edelstahl mit einer lichten Weite von 140 mm, einem Außendurchmesser von 180 mm und einer Wanddicke von 0,3 mm. Die Wellensteigung betrug 4 mm. Es ist deutlich zu sehen, daß sich dieses unarmierte Wellrohr bereits bei relativ geringen Drücken ausdehnt. Die Kurve 2 zeigt den Verlauf für ein gleichartiges Wellrohr, welches mit einer Drahtarmierung versehen wurde, die aus 40 Einzeldrähten von 0,5 mm bestand, die mit einer Schlaglänge von 200 und einem Umschlingungswinkel von 210° auf der Rohroberfläche auflag. Der Haltedraht 4 hatte einen Durchmesser von 0,5 mm und war mit einer Steigung von 6 mm aufgebracht. Es ist deutlich zu sehen, daß die Längung wesentlich geringer ist als beim unarmierten Wellrohr. Ein gleichermaßen vorbereitetes Wellrohr wurde stufenweise druckbelastet, wobei nach jeder Stufe eine Druckentlastung erfolgte. Das Verhalten des so geprüften Rohres gibt Kurve 3 wieder. Hier ist deutlich zu sehen, wie hoch der elastische Anteil der Längung (vertikaler Verlauf der Kurve 3) jeweils ist.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösungist es gelungen, die mechanischen Eigenschaften eines Wellrohres wesentlich zu verbessern, ohne daß seine Flexibilität wesentlich herabgesetzt wurde.

Die Erfindung läßt sich nicht nur für Rohre, die mit hohem Druck beaufschlagt werden sollen, verwenden, es ist ebenso möglich, das rohrförmige Gebilde gemäß der Lehre der Erfindung auch bei elektrischen Kabeln als Zugentlastungselemente einzusetzen, denn der Innendruck bei einem Wellrohr hat die gleiche Wirkung wie eine longitudinale Zugebelastung.

Claims (12)

1. Rohrförmiges metallisches Gebilde mit schraubenlinien- oder ringförmiger Wellung mit einer Armierung aus einer Vielzahl von auf den Wellenbergen aufliegenden Drähten, die mit großer Schlaglänge aufgebracht sind und durch eine weitere Armierungslage gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (2) mit wechselnder Schlagrichtung auf das Rohr (1) aufgebracht sind und die weitere Armierungslage mindestens ein mit kurzer Schlaglänge aufgebrachter Draht (4) ist, der mit einer Vorspannung auf die erste Armierungslage (2) aufgelegt ist.

2. Rohrförmiges Gebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschlingungswinkel der ersten Armierungslage (2) weniger als 360°, vorzugsweise weniger als 180° beträgt.

3. Rohrförmiges Gebilde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (2) die Rohroberfläche um mindestens 50% bedecken.

4. Rohrförmiges Gebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Drähte (2) in etwa der Wanddicke des Rohres (1) entspricht.

5. Rohrförmiges Gebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Armierungslage lediglich ein Draht (4) verwendet ist, der mit einer Vorspannung aufgebracht ist, die kurz unter der Streckgernze des Drahtes (4) liegt.

6. Rohrförmiges Gebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Rohr eine schraubenlinienförmige Wellung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (4) mit einer Schlaglänge aufgebracht ist, die in etwa der Steigung der Wellung entspricht, daß der Draht (4) im Bereich der Wellentäler des Rohres (1) auf der Armierungslage (2) aufliegt und die Armierungslage (2) in die Wellentäler eindrückt.

7. Rohrförmiges Gebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Armierungslage (2) ein extrudierter Kunststoffmantel (5) aufliegt.

8. Rohrförmiges Gebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß über der ersten Armierungslage eine zweite Armierungslage mit entgegengesetzter Schlagrichtung angeordnet ist und beide Armierungslagen durch einen gemeinsamen Haltedraht (4) fixiert sind.

9. Verfahren zur Herstellung des rohrförmigen metallischen Gebildes nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallband längseinlaufend zum Schlitzrohr geformt, längsnahtverschweißt und gewellt wird, daß auf das gewellte Rohr eine Vielzahl von Drähten gleichmäßig am Umfang des Rohres verteilt mit großer Schlaglänge auf die Wellenberge des Wellrohres aufgelegt wird, daß die Schlagrichtung der Drähte ständig geändert wird und daß unmittelbar nach dem Auflegen der Drähte diese durch einen mit relativ kurzer Schlaglänge aufgebrachten Haltedraht fixiert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen der Armierungslage im selben Arbeitsgang ein Kunststoffmantel aufextrudiert wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine ein längseinlaufendes Metallband kontinuierlich zum Rohr (1) formende, die Längsnaht verschweißende Rohrfertigungsanlage, einer dahinter angeordneten, das verschweißte Rohr (1) wellende Welleinrichtung, einer die erste Armierungslage (2) mit wechselnder Schlagrichtung aufbringende Verseileinrichtung (6), einem den Haltedraht (4) aufbringenden Zentralspinner (10) sowie einem Extruder.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verseileinrichtung (6) aus einer Vielzahl ortsfest gelagerter Spulen für die Armierungsdrähte (2) sowie einer mit wechselnder Drehrichtung angetriebenen Lochscheibe (8) besteht.