DE3541113C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines glattwandigen Stutzens am Ende eines gewellten Rohres durch Einebnen von Wellenbergen.

Die Verbindung gewellter Rohre untereinander bzw. der Anschluß solcher gewellten Rohre an Armaturen bereitet häufig Schwierigkeiten, da wegen der geringen Wanddicke und aufgrund der Wellung ein problemloses Anschließen oft nicht möglich ist. Schraubenlinienförmig gewellte Rohre beispielsweise weisen eine Querschnittsfläche auf, die grundsätzlich exzentrisch zur Mittelpunktachse des gewellten Rohres gelegen ist.

Man hat diese Probleme bisher dadurch gelöst, daß man zur Herstellung einer druckdichten Verbindung das Ende des gewellten Rohres glättet, d. h. die Wellung auf mechanischem Wege herausdrückt und das auf diese Weise geglättete Rohrende mit einem Glattrohrstück verschweißt (DE-OS 30 01 666).

Es ist auch bereits bekannt (CH-PS 5 89 249), auf das Ende des Wellrohres eine Buchse aufzuschieben, die Wellung aus dem Ende des Wellrohres herauszuwalzen, wobei der Anpreßdruck durch die Walzen so hoch gewählt wird, daß sich eine fast metallische Verbindung zwischen dem glatt gewalzten Wellrohrende und der inneren Oberfläche der Buchse bildet. In das Ende des glattgewalzten Wellrohres kann dann ein Glattrohrstück eingesetzt werden, welches ebenfalls eingewalzt wird. An dieses Glattrohrstück kann dann - wie im Rohrleitungsbau üblich - jede Art von Armatur angebracht werden.

Die genannten Verfahren lassen sich anwenden bei normal gewellten Rohren, d. h. solchen, bei denen die Rohrverkürzung ungefähr 40% beträgt und bei solchen Werkstoffen, die sich durch Kaltumformung nicht stark aufhärten. Bei sogenannten tiefgewellten Rohren, das sind z. B. Rohre, bei denen das Verhältnis der Länge zur Länge des Glattrohres, aus dem sie hergestellt sind, mindestens 1 : 3 beträgt und insbesondere solchen, die aus Metallen hergestellt sind, die eine starke Aufhärtung durch Kaltumformung erfahren, lassen sich die genannten Methoden nicht anwenden. Durch die tiefe Wellung wird nämlich der Werkstoff, aus dem die Rohre hergestellt sind, so stark aufgehärtet, daß ein Herausdrücken der Wellung nicht mehr möglich ist. Neben der starken Kaltumformung kommt bei tiefgewellten Rohren noch hinzu, daß die Flanken der Wellenberge nicht wie bei einem normal gewellten Rohr unter 45°, sondern nahezu unter 90° zur Rohrlängsachse verlaufen. Es ist leicht einzusehen, daß eine solche Wellung nicht oder nur mit großem Aufwand wieder geglättet werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung dafür anzugeben, wie tiefgewellte Rohre, insbesondere schraubenlinienförmig gewellte Rohre, endseitig so vorbereitet werden können, daß sie ohne Schwierigkeiten mit Glattrohranteilen verbunden werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mindestens ein Wellenberg mit Hilfe eines Schweißverfahrens niedergeschmolzen wird.

Der niedergeschmolzene Werkstoff der Wellenberge wird im Bereich der Wellentäler zum Erstarren gebracht. Dadurch ergibt sich in diesem Bereich eine Materialverdickung und eine Schnittfläche in Form eines Kreisringes, die konzentrisch zur Mittelachse des gewellten Rohres gelegen ist. An diesen relativ glattwandigen Teil können dann Glattrohrteile entweder außen oder innen, aber auch stirnseitig angeschweißt werden. Sollte die innere oder äußere, aber auch die Stirnfläche uneben sein, kann es von Vorteil sein, diese beispielsweise durch Feilen oder Raspeln zu glätten.

Mit besonderem Vorteil wird das Niederschmelzen durch Schutzgasschweißen (WIG-Schweißen) durchgeführt. Dadurch werden Anlauffarben beim Schweißen vermieden. Um auch die innere Oberfläche vor Anlauffarben zu schützen, wird während des Niederschmelzens auch im Rohrinnern eine Schutzgasatmosphäre aufrechterhalten. Diese Maßnahmen sind insbesondere dann unumgänglich, wenn tiefgewellte Rohre aus Edelstahl nach dem empfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden, da gerade Edelstahl sehr empfindlich gegen Anlauffarben ist, welche die Korrosionsanfälligkeit stark erhöhen. Das Niederschmelzen wird zweckmäßigerweise so vorgenommen, daß man den Lichtbogen des Schweißbrenners wechselweise auf die stirnseitigen Flächen der Wellenflanken des niederzuschmelzenden Wellenberges hält. Das Schweißbad wird infolge seiner Oberflächenspannung zwischen den Wellenflanken gehalten. Nachdem die Wellenflanken bis in den Bereich der Wellentäler heruntergeschmolzen sind, wird der Schweißvorgang abgebrochen und das Schweißbad zum Erstarren gebracht. Bei dem Verfahren nach der Lehre der Erfindung entsteht eine in Richtung des Schraubenlinienganges verlaufende Verdickung im Bereich des geglätteten Teiles, und zwar zwischen zwei benachbarten Wellentälern. Der Bereich der Wellentäler selbst ist geringfügig dünnwandiger. Für manche Anwendungsfälle könnte eine solche Ungleichwandigkeit nachteilig sein. Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, vor dem Niederschmelzen einen Draht aus dem gleichen Material wie das tiefgewellte Rohr in das Wellenteil einzulegen und beim Niederschmelzen den Draht mit dem Werkstoff des gewellten Rohres zu verschweißen.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verbleibt am Rohrende zumindest eine Wellung, die nach dem Niederschmelzen durch einen Trennschnitt im geglätteten Bereich entfernt wird. Dadurch wird ein Wärmestau am Rohrende vermieden.

Da das erfindungsgemäße Verfahren sich am günstigsten ausführen läßt, wenn das Schweißbad aufgrund der Schwerkraft zur Rohrlängsachse gerichtet ist, ist es sinnvoll, stets den Schweißbrenner von oben auf die Wellenberge einwirken zu lassen. Dazu muß das Rohr gedreht werden. Bei kurzen Rohrlängen bereitet das keine Probleme. Wenn das Rohr jedoch in einer großen Länge auf eine Kabeltrommel aufgewickelt ist, müßte die ganze Kabeltrommel gedreht werden. Um diesen Aufwand zu vermeiden, wird das Ende des Rohres zu einer Wendel geformt. Das zu glättende Rohrende kann dann um seine eigene Achse gedreht werden, ohne daß die Kabeltrommel bzw. das Ringbund gedreht werden muß.

Zum Anschluß eines glatten Rohrstückes an den geglätteten Bereich des Wellrohres bieten sich mehrere Möglichkeiten an. Handelt es sich um schraubenlinienförmig tiefgewellte Rohre, so kann man zunächst in das Ende des Rohres ein Glattrohrstück mit einer an einem Ende angeordneten schraubenlinienförmigen Wellung so weit einschrauben, daß sein Ende über das Ende des Wellrohres hervorsteht, sodann die Wellenberge niederschmelzen und das geglättete Ende des Wellrohres umfangsseitig mit dem Glattrohr verschweißen. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß das Ende des Wellrohres mit einem auf der Umfangsfläche der Buchse befindlichen Ring verschweißt wird. Dieser Ring kann ein Flanschteller aber auch ein aufgesteckter Ring sein, der durch WIG-Schweißen niedergeschmolzen wird und somit eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Glattrohrstück und dem geglätteten Ende des Wellrohres schafft.

Andererseits ist es auch möglich, nach dem Niederschmelzen der Wellenberge auf das schraubenlinienförmig gewellte Rohr ein Glattrohrstück mit einer an einem Ende innen angebrachten schraubenlinienförmigen Wellung so weit aufzuschrauben, daß sein Ende bündig mit dem Ende des Wellrohres liegt und das Ende des Wellrohres mit dem Ende des Glattrohrstückes zu verschweißen. Verwendet man hierfür ein zylindrisch verlaufendes Glattrohrstück, so ist es vorteilhaft, den inneren Durchmesser im Bereich der Schweißstelle dem äußeren Durchmesser des geglätteten Teiles anzupassen. Hierzu hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Ende des Glattrohres mit der Buchse über einen den Ringquerschnitt zwischen Buchse und Glattrohr nahezu ausfüllenden Ring zu verschweißen. Dieser Ring kann Bestandteil der Buchse sein, aber auch nachträglich in den Ringspalt eingeschoben sein.

Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 bis 8 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt ein schraubenlinienförmig gewelltes Rohr (1) mit einer relativ engen und tiefen Wellung, welches an seinem einen Ende ein glattes Rohrstück (2) aufweist. Das glatte Rohrstück (2) wird dadurch erzeugt, daß man am Ende des Rohres die Wellenberge (3) bis in den Bereich der Wellentäler (4) herunterschmilzt. Hierzu bedient man sich eines WIG-Schweißbrenners (5), welcher der Wellsteigung folgend so angesetzt wird, daß sein Lichtbogen auf die Wellenberge (3) trifft. Dabei läßt man zweckmäßigerweise mindestens einen Wellenberg am Rohrende stehen. Nach dem Niederschmelzen der Wellenberge (3) trennt man den stehengebliebenen Wellenberg durch einen Trennschnitt im geglätteten Bereich (2) ab (siehe gestrichelte Linie). Die Fig. 1a zeigt den Abschmelzvorgang in etwas vergrößertem Maßstab. Durch den Lichtbogen des WIG-Schweißbrenners (5) wird im Bereich der Wellenberge (3) zunächst ein Schweißbad (6) erzeugt, welches wegen des geringen Abstandes der Wellenflanken (7) und (8) zueinander aufgrund von Kapillarkräften gehalten wird. Der Schmelzvorgang wird solange fortgesetzt, bis das Schweißbad in den Bereich der Wellentäler (4) gelangt ist. Dort wird das Schweißbad (6) zum Erkalten gebracht.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 2a ist ein Draht (9) aus dem gleichen Metall wie das Wellrohr (1) in das Wellental (4) eingelegt. Sind die Wellenflanken (7) und (8) heruntergeschmolzen, wird auch der Draht (9) angeschmolzen, so daß er sich mit dem Schmelzbad (6) verbindet. Durch die Anordnung des Drahtes (9) erzielt man eine größere gleichmäßigere Wanddicke des Glattrohrbereiches (2). Da die Oberfläche des Glattrohrteils (2) relativ uneben ist, kann man diese beispielsweise durch Feilen oder Raspeln noch glätten. Beim Niederschmelzen der Wellenberge (3) bzw. der Wellenflanken (7) und (8) ist es von Vorteil, wenn der Schweißbrenner (5) stets oberhalb des Wellrohres (1) gelegen ist. Das Wellrohr (1) wird dabei um seine eigene Achse gedreht und dabei gleichzeitig entsprechend der Schraubenwellung in Längsrichtung bewegt. Diese Vorgehensweise ist auch bei längeren Wellrohren (1) möglich, da tiefgewellte Rohre sehr flexibel sind.

In der Fig. 3 ist eine Verbindung eines tiefgewellten Rohres (1) mit einer Buchse (10) dargestellt. Diese Buchse (10) wird mittels einer schraubengangförmigen Wellung (11) an seiner äußeren Oberfläche vor dem Niederschmelzen in das Ende des Wellrohres (1) eingeschraubt. Nach dem Niederschmelzen der Wellenberge (3) wird das geglättete Ende (2) stirnseitig mit dem Ende der Buchse (10) wie bei (12) dargestellt verschweißt. In die Stirnseite der Buchse (10) ist zu diesem Zweck eine Ringnut (13) eingedreht, welche den Wärmeabfluß von der Schweißstelle (12) besser regeln soll.

Alternativen zu der in der Fig. 3 bzw. Fig. 3a dargestellten Ausführung sind in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Hierzu weist die Buchse (10) an ihrem dem schraubengangförmigen Gewinde (11) entgegengesetzten Ende entweder einen Flanschteller (14) oder einen Ring (15) auf, mit dem das Ende des geglätteten Teiles (2) verschweißt wird. Auch in diesen Fällen wird die Buchse (10) zunächst in das Rohrende eingeschraubt, dann wird niedergeschmolzen und anschließend kann die Buchse (10) noch so weit in das Ende des Wellrohres (1) eingeschraubt werden, daß der Flanschteller (14) bzw. der Ring (15) gegen die Stirnseite des geglätteten Teiles (2) stößt. Abschließend wird der geglättete Teil (2) mit dem Ring (15) bzw. dem Flanschteller (14) verschweißt.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß das geglättete Teil (2) stramm auf der Oberfläche der Buchse (10) aufliegt. Es hat sich vielmehr als vorteilhaft erwiesen, daß ein Luftspalt von 0,5 bis 1 mm verbleibt.

Nach dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird nach dem Niederschmelzen auf das schraubenlinienförmig gewellte Rohr (1) eine Schraubbuchse (16) mit einem inneren Gewindegang (17) so weit aufgeschraubt, bis ihr Ende bündig mit dem Ende des geglätteten Teiles (2) ist. Buchse (16) und Teil (2) werden dann bei (18) miteinander verschweißt. Auch hier hat sich die Anbringung einer Nut (19) in die Stirnseite der Buchse (16) als vorteilhaft für den Wärmefluß erwiesen. Das Teil (20) der Buchse (16) bildet eine Durchmesserverringerung. Dieses Teil (20) kann wie dargestellt ein Ganzes mit der Buchse (16) bilden, aber auch als gesondertes Ringteil in den Ringspalt zwischen der Buchse (16) und dem Bereich (2) eingesetzt werden und sowohl mit der Buchse (16) als auch mit dem Teil (2) verschweißt werden. Die Buchsen (10) und (16) können dazu dienen, eine lösbare Verbindung zwischen zwei schraubenlinienförmig tiefgewellten Rohren (1) zu schaffen.

Eine solche Ausgestaltung zeigt Fig. 7. An das Ende der Buchse (10) ist hier ein keilringförmiger Flanschteller (20) angeschweißt. Zur Verbindung solcher gleichartig vorbereiteter Enden werden dann zwei Halbschalen (21) und (22) über die Flanschteller (20) gestülpt, die durch eine Schraubverbindung (23) gegeneinandergepreßt werden und somit auch die Flaschteller (20) gegeneinanderpressen.

Der Gewindegang (11) der Buchse (10) ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 dadurch erzielt worden, daß man ein Glattrohr mit einer flachen Wellung versieht. Ein solches gewelltes Glattrohr kann selbstredend auch verwendet werden als Buchse (16), wie in Fig. 6 dargestellt.

Die Fig. 8 zeigt eine Alternative zu dem in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel. Die Schraubbuchse (16) weist eine über das Teil (20) hinausgehende Verlängerung (24) auf, an welches in einfacher Weise ein gleichgeartetes Glattrohrstück angeschweißt werden kann. Diese Ausgestaltung hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das gewellte Rohr (1) z. B. als Kabelmantel eingesetzt ist, d. h. wenn das Einschrauben einer Buchse in den Innenraum des Rohres (1) nicht möglich ist.

Claims (5)

1. Verfahren zum Erzeugen eines glattwandigen Stutzens am Ende eines gewellten Rohres durch Einebnen von Wellenbergen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Wellenberg mit Hilfe eines Schweißverfahrens niedergeschmolzen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Niederschmelzen durch Schutzgasschweißen durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Niederschmelzens auch im Rohrinnern eine Schutzgasatmosphäre aufrechterhalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Niederschmelzen ein Draht aus dem gleichen Metall wie das tiefgewellte Rohr in das Wellenteil eingelegt wird und beim Niederschmelzen der Draht mit dem Werkstoff des gewellten Rohres verschweißt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Wellung am Rohrende verbleibt und nach dem Niederschmelzen diese Wellung durch einen Trennschnitt im geglätteten Bereich entfernt wird.