DE3634809A1 - Verfahren zur herstellung von doppelwandigen hohlkoerpern aus metall und nach dem verfahren hergestellter hohlkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von doppelwandigen Hohlkörpern aus Metall, insbesondere von rohrförmigen Hohlkörpern.

Für eine Vielzahl von Anwendungsfällen, insbesondere im chemischen Apparatebau, ist es erforderlich, Rohrleitungen, Behälter, insbesondere aber Reaktionsapparate, doppelwandig auszubilden, und über die Wandflächen dem Behälterinhalt Wärme zuzuführen oder Wärme zu entziehen. Derartige doppel­ wandige, vorzugsweise rohrförmige Hohlkörper, aus denen sich derartige Behälter aufbauen lassen, sind grundsätzlich bekannt. Die Herstellung derartiger Behälter bereitet jedoch dann Schwierigkeiten, wenn insbesondere bei Hohlkörpern mit Kreisquerschnitt hohe Anforderungen an die exakte Kreis­ form und auch an die exakte axiale Ausrichtung gestellt wer­ den, wie dies beispielsweise für Apparate der Fall ist, in die rotierende Einbauten eingesetzt sind, die in einem Abstand von nur wenigen Millimetern bis zu Bruchteilen eines Millimeters entlang der Innenwandung des Zylinders geführt werden müssen. Da im Hinblick auf einen guten Wärmedurchgang die Innenwandung des Hohlkörpers möglichst dünn sein muß, war das Herstellungsverfahren für derartige doppelwandige Hohlkörper sehr aufwendig, um den Verzug des Materials durch die Schweißarbeiten zu beheben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Hohlkörper zu schaffen, die eine hohe Formgenauigkeit hinsichtlich der Querschnittskontur und hinsichtlich der axialen Ausrichtung aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einen die Innenwandung des Hohlkörpers bildenden ersten Blechzuschnitt ein die Außenwandung bildender zweiter Blech­ zuschnitt dicht anliegend aufgebracht und zonenweise mit dem ersten Blechzuschnitt verschweißt wird, wobei in den Hohlkörper ein Kalibrierkörper eingeschoben wird und daß durch Beaufschlagung des Zwischenraumes zwischen den Blech­ lagen mit einem Druckmittel die mit dem ersten Blechzuschnitt nicht verschweißten Bereiche des zweiten Blechzuschnittes nach außen unter Verformung aufgeweitet werden. Der Vorteil dieser Verfahrensweise besteht darin, daß durch die Kaltver­ formung beider Bleche das Material eine Kaltverfestigung erfährt und damit der erstellte rohrförmige Hohlkörper eine hohe Formsteifigkeit aufweist. Bei der Druckbeaufschlagung wird das die Innenwandung bildende Blech auf den Kalibrier­ körper gepreßt und erhält so die durch den Querschnitt des Kalibrierkörpers vorgegebene genaue Querschnittskontur. Die Verformung des die Außenwandung bildenden Bleches durch Aufweitung nach außen ist sehr viel stärker, so daß hier eine sehr viel stärkere Kaltverfestigung bewirkt wird, wobei die durch den Schweißvorgang bei der Verbindung der beiden Blechzuschnitte miteinander eingebrachten Spannungen abge­ baut werden. Die Materialverfestigung bewirkt zugleich die hohe Formsteifigkeit des fertigen Hohlkörpers. Derartige nach dem Verfahren hergestellte rohrförmige Hohlkörper sind vorzugsweise Kreiszylinder. Das Verfahren ist jedoch nicht hierauf beschränkt. So lassen sich beispielsweise bei ent­ sprechender Formgebung des Kalibrierkörpers auch konische Hohlkörper oder auch Hohlkörper mit von der Kreisform abwei­ chenden Querschnitt herstellen. Zweckmäßig ist es, wenn der Kalibrierkörper nach dem Verschweißen der Blechlagen und dem Formen des rohen Hohlkörpers eingeschoben wird.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß zwei, vorzugsweise flache Blechzuschnitte dicht aufeinanderliegend zonenweise fest miteinander ver­ schweißt werden und daß die verschweißten Blechzuschnitte zu einem rohrförmigen Hohlkörper gebogen und an den sich berührenden Längskanten fest miteinander verschweißt werden. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für Hohlkörper, bei denen der die Außenwandung bildende Blechzuschnitt und der die Innenwandung bildenden Blechzuschnitt über gegenein­ ander versetzte Punktreihen miteinander verbunden sind. Es ist aber auch nach dieser Verfahrensweise möglich, die Blechzuschnitte über eine Vielzahl von parallel laufenden durchgehenden Schweißnähten miteinander zu verbinden, um so durchgehende Strömungskanäle zu erhalten. Besonders zweck­ mäßig ist es hierbei, wenn die Schweißnähte in Umfangsrich­ tung des herzustellenden Hohlkörpers verlaufen, wobei die Schweißnähte dann jeweils abwechselnd im Bereich der einen und der anderen, die Längsnaht des fertigen Rohres bildenden Kante des Blechzuschnittes mit Abstand enden und so das fertiggestellte Rohr einen mäanderförmig vom einen Rohrende zum anderen Rohrende verlaufenden Strömungskanal aufweist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedoch vorgesehen, daß auf ein vorgeformtes, die Innenwandung des Hohlkörpers bildendes Rohr wenigstens ein Blechstreifen wendelförmig aufgewickelt und längs der Kanten mit der Außenwandung des Rohres dicht verschweißt wird. Bei dieser Verfahrensweise kann der Kalibrierkörper schon vor dem Schweißvorgang in das Rohr eingebracht werden. Der auf diese Weise nach dem Aufweiten entstehende Strömungs­ kanal erlaubt eine Durchströmung eines fließenden Mediums, insbesondere einer Flüssigkeit mit nur geringem Druckverlust. Der wendelförmig auf der Außenseite verlaufenden, durch das Aufweiten verfestigte Strömungskanal gibt dem so hergestellten rohrförmigen Hohlkörper eine hohe Formsteifigkeit wobei hinsichtlich der Rundlaufgenauigkeit der Innenwandung und der Geradheit des Hohlkörpers in axialer Richtung eine hohe Präzision möglich ist.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner vorgesehen, daß der wendelförmig aufzuwickelnde und mit dem Rohr zu verschweißende Blechstreifen rinnenförmig vorge­ formt wird. Dieser vorangehende Vorgang der Verformung des Blechstreifens ist zunächst ein reiner Biegevorgang, an den sich nach dem Aufschweißen durch die Druckmittelbeauf­ schlagung die Ausreckung des Materials des Blechstreifens anschließt. Bei dieser Verfahrensweise lassen sich bei gleicher Ausreckung wie bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren Strömungskanäle mit größerem Querschnitt herstellen. Die rinnenförmige Vorverformung läßt sich in den Wickelvorgang dadurch integrieren, daß der beim Wickelvorgang dem Rohr zulaufende Blechstreifen zunächst eine Formrollenstation durchläuft, die dem Blechstreifen die Rinnenform gibt und der dann in einem Zug unmittelbar nach der Vorverformung auf das Rohr wendelförmig aufgewickelt und gleichzeitig hierbei verschweißt werden kann.

Sowohl der glatte unverformte, wie auch der rinnenförmig vorverformte Blechstreifen kann nun so auf das Rohr gewickelt werden, daß sich in aufgewickeltem Zustand seine Kanten unmittelbar miteinander berühren. Durch ein entsprechendes Schweißverfahren, beispielsweise ein WIG- oder PLASMA-Schweiß­ verfahren ist es dann möglich, sowohl die beiden benachbar­ ten Kanten des aufgewickelten Blechstreifens miteinander, als auch beide Kantenbereiche mit dem Material des Innenroh­ res fest zu verschweißen. Nach dem Aufweiten ergibt sich hierdurch eine schmale Schweißnaht, so daß nach dem Aufweiten eine große Wärmeübertragungsfläche zwischen dem Strömungs­ kanal und den vom Innenrohr unschlossenen Raum zur Verfügung steht und eine dementsprechend höhere Wärmeleistung übertragbar ist.

In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens ist vorgesehen, daß der Blechstreifen schuppenartig überlappend auf das Rohr aufgewickelt und mit beiden Kanten dicht verschweißt wird. Die eine Schweißnaht verläuft hierbei unmittelbar auf der Außenwandung des Innenrohres, während die andere Schweißnaht auf dem darunterliegenden Blechstrei­ fen verläuft.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß ein erster Blechstreifen mit axialem Abstand der benach­ barten Kanten und ein zweiter Blechstreifen den verbleibenden Zwischenraum überdeckend auf das Rohr aufgewickelt und die Kanten beider Blechstreifen jeweils mit der darunterliegenden Fläche dicht verschweißt werden. Bei dieser Herstellungsweise ergibt sich ein zweigängiger Wendel, wobei zweckmäßigerweise der unmittelbar auf die Außenwandung des Innenrohres gewickel­ te Blechstreifen rinnenförmig vorgeformt wird, um so bei dem anschließenden Aufweiten für beide Kanäle einen in etwa gleichen Strömungsquerschnitt zu erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch in der Weise verwirklichen, daß zwei verhältnismäßig breite Blechstreifen mit wenigstens einer in Längsrichtung verlaufenden Schweiß­ naht miteinander verschweißt werden, daß dieser doppeltlie­ gende Blechstreifen dann zu einem Rohr gewickelt wird, wobei die einander berührenden Kanten unmittelbar miteinander verschweißt werden. Das so hergestellte zweilagige Wickel­ rohr wird dann, wie vorbeschrieben, auf einen Kalibrierkör­ per geschoben und durch Beaufschlagung des Zwischenraumes zwischen beiden Blechen aufgeweitet.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß der Kalibrierkörper nach dem Einschieben in den rohen Hohlkörper zunächst aufgeheizt wird und nach der anschließenden Verformung des Hohlkörpers durch die Druckmittelbeaufschlagung gekühlt und aus dem fertigen Hohl­ körper gezogen wird. Diese Verfahrensweise verlangt zwar einigen Energieaufwand für das Aufheizen und Abkühlen des Kalibrierkörpers, hat jedoch den Vorteil eines einfachen Aufbaues und ist praktisch wartungsfrei. Für zylindrische oder auch konische Hohlkörper läßt sich ein derartiger Kali­ brierkörper als einfaches Drehteil mit hoher Präzision her­ stellen. Durch das Aufheizen des Kalibrierkörpers nach dem Einschieben wird zunächst eine dichte Anlage an der Innen­ fläche des Innenrohres unter gleichzeitiger geringfügiger Dehnung des Materials bewirkt, so daß bei der anschließenden Druckmittelbeaufschlagung die außenliegende Blechschicht unter Materialreckung aufgeweitet, gleichzeitig aber die innenliegende Blechschicht auf die Oberfläche des Kalibrier­ körpers gepreßt wird und hierbei die geforderte Rundlaufge­ nauigkeit fixiert wird. Da aufgrund der Druckmittelbeaufschla­ gung der fertige Hohlkörper auf der Außenfläche des Kali­ brierkörpers press aufsitzt, ist eine anschließende schnelle Kühlung erforderlich, um den Kalibrierkörper herausziehen zu können.

In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens ist vorgesehen, einen aus einer Vielzahl von radial verstellbaren Längssegmenten bestehenden Kalibrierkörper zu verwenden. Ein derartiger Kalibrierkörper ist in der Herstellung und in der Wartung erheblich aufwendiger, hat jedoch den Vorteil, daß die vor der Druckmittelbeaufschla­ gung erfolgende Durchmesservergrößerung zur Erzeugung einer festen Anlage des Kalibrierkörpers an der Innenfläche des Innenrohres mechanisch oder hydromechanisch vorgenommen werden kann.

Während insbesondere bei einer Herstellung derartiger Hohl­ körper unter Anwendung eines Wickelverfahrens zumindest für die herzustellenden, die Außenwandung bildenden Strö­ mungskanäle an sich Hohlkörper der erfindungsgemäßen Art mit großer Menge hergestellt werden können, so ergibt sich für die praktische Anwendung jedoch eine Beschränkung in den herstellbaren Längen, die durch die Verwendung eines einzuschiebenden bzw. eingeschrumpften Kalibrierkörpers vor der Druckmittelbeaufschlagung bedingt ist. Dies hat zur Folge, daß für eine Reihe von technischen Einsatzfällen, beispielsweise der Verwendung derartiger Hohlkörper für chemische Apparate, Gesamtlängen bis zu zehn Metern erforder­ lich sind, so daß die Gesamtlänge nur durch das Zusammen­ schweißen mehrerer Schüsse erstellt werden kann. Da die gestellten Anforderungen hinsichtlich Geradheit und Rundlauf­ genauigkeit auch für einen aus mehreren Schüssen zusammengesetzten Hohlkörper der erfindungsgemäßen Art gilt, muß auch bei der Herstellung der zur Verbindung zweier benachbarter Schüsse erforderlichen Rundschweißnaht besondere Vorsorge getroffen werden, um auch hier die gleichen Präzisionsanforderungen erfüllen zu können. In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zum Verbinden von Präzisionsrohren mit einer Rundschweißnaht, insbesondere zum Verbinden von rohrförmigen, doppel­ wandigen Hohlkörpern entsprechend den vorbeschriebenen Ver­ fahren erfindungsgemäß vorgesehen, daß die miteinander zu verschweißenden Rohrenden auf einen Zentrier- und Kalibrier­ körper aufgeschoben werden und daß vor dem Schweißvorgang durch den Kalibriervorgang der durch die thermische Einwir­ kung des Schweißvorganges beeinflußte Bereich der Hohlkör­ per beiderseits des Schweißstoßes radial nach außen zum Ausgleich der Materialschrumpfungen infolge der Schweißung aufgeweitet wird. Das Aufweiten kann, wie vorbeschrieben, thermisch über die Wärmedehnung eines entsprechend ausgebil­ deten Kalibrierkörpers oder auch mechanisch erfolgen. Von Bedeutung ist hierbei, daß die, wenn auch nur geringe Auf­ weitung, lediglich in der durch die thermische Einwirkung des Schweißvorganges beeinflußten Zone erfolgt. Unmittelbar an den in seinem Durchmesser veränderbaren Bereich, ggf. aber auch in entsprechend weitem Abstand weist der Zentrier- und Kalibrierkörper jeweils wenigstens eine in die aneinander­ stoßenden Hohlkörper hineinragende Zentrierzone auf, so daß eine exakte axiale Ausrichtung der beiden jeweils mitein­ ander zu verschweißenden Hohlkörper gewährleistet ist. Wäh­ rend durch den Kalibrierteil gleichzeitig gewährleistet ist, daß sich infolge des Schweißvorganges das Material nicht verziehen kann und auch hier die gewünschte Rundlauf­ genauigkeit erhalten bleibt.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen doppelwandigen Hohlkörper aus Metall, insbesondere einen rohrförmigen Hohl­ körper, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Der erfindungsgemäße Hohlkörper ist gekennzeichnet durch einen glatten, vorzugsweise zylindrischen Innenrohrkörper, dessen Außenfläche mit einem wenigstens eingängigen Strömungs­ kanal versehen ist, der durch ein nach außen aufgeweitetes, mit der Außenfläche des Innenkörpers verbundenes Blech ge­ bildet wird und der jeweils an seinen Enden mit einer Anschluß­ öffnung für eine Strömungsmittelleitung verbunden ist.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hohlkörpers ist vorgesehen, daß der Innenrohrkörper auf seiner Außenfläche mit einem wenigstens eingängigen wendel­ förmigen Strömungskanal versehen ist, der durch einen nach außen aufgeweiteten, mit seinen Rändern am Innenrohrkörper dicht verschweißten Blechstreifen gebildet wird.

In zweckmäßiger Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hohl­ körpers ist es ferner vorgesehen, daß der Strömungskanal jeweils im Endbereich des Hohlkörpers mit einem Ringraum in Verbindung steht, der mit einer Durchtrittsöffnung für ein strömendes Medium versehen ist.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen flachen, mit mehreren parallelen Schweißnähten verbundenen Doppelblech­ zuschnitt,

Fig. 2 eine Seitenansicht und

Fig. 3 eine Aufsicht auf einen rohrförmigen, aus dem Doppelblechzuschnitt gem. Fig. 1 hergestellten Hohlkörper,

Fig. 4 einen durch Bewickeln mit einem Blech­ streifen hergestellten rohen Hohlkör­ per,

Fig. 5 die Ausführungsform gem. Fig. 4 in fertigem Zustand nach dem Aufweiten,

Fig. 6 einen Schnitt gem. der Linie VI-VI in Fig. 4 in größerem Maßstab,

Fig. 7 einen Schnitt gem. der Linie VII-VII in Fig. 5 in größerem Maßstab,

Fig. 8 in einem Schnitt entsprechend VI-VI eine andere Bewicklungsform,

Fig. 9 eine weitere Ausgestaltung der Bewick­ lungsform,

Fig. 10 eine Abwandlung der Bewicklungsform gem. Fig. 9 mit rinnenförmig vorgeform­ ten Blechstreifen,

Fig. 11 eine Stirnansicht für eine Anordnung zur Herstellung eines Hohlkörpers ent­ sprechend der Ausführungsform gem. Fig. 4,

Fig. 12 eine schematische Aufsicht auf die Anordnung gem. Fig. 11,

Fig. 13 in einem Längsschnitt die Anordnung eines thermisch verstellbaren Kali­ brierkörpers in einem rohen Hohlkörper gem. Fig. 4,

Fig. 14 einen schematischen Querschnitt durch einen mechanisch verstellbaren Kali­ brierkörper,

Fig. 15 einen Längsschnitt durch einen Zentrier- und Kalibrierkörper zum Aneinander­ schweißen von zwei Hohlkörperschüssen.

Zur Herstellung der in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungs­ form werden, wie in Fig. 1 dargestellt, zwei Blechzuschnitte 1 und 2 aufeinandergelegt, wobei der Blechzuschnitt 2 in der Länge etwas kürzer ist und mit seinen Endkanten 3, 4 mit Abstand zu den entsprechenden Endkanten des Bleches 1 liegt. Die beiden Blechzuschnitte werden nun, beispielsweise mittels einer Rollnahtschweißung, sowohl entlang der Kanten 3 und 4 als auch im Bereich zwischen den Endkanten 3 und 4 mit einer Vielzahl von parallelen Schweißnähten 5 miteinander dicht verschweißt. Die Schweißnähte 5 beginnen jeweils abwechselnd von der einen Seitenkante und der anderen Seitenkante und sind dann, wie die Zeichnung zeigt, nicht bis zum Ende geführt. Der kleinere Blechzu­ schnitt 2 weist zwei Durchgangsöffnungen 6 und 7 auf, die mit einem nicht näher dargestellten Anschlußstutzen versehen sind. Die beiden Blechzuschnitte können, wie dargestellt, als ebene Bleche aufeinanderliegen, was die Herstellung der Schweißnähte erheblich vereinfacht. Sie können auch bereits ganz oder teilweise vorgebogen ineinandergesteckt und dann verschweißt werden. Der fertiggeschweißte doppellagige Blechzuschnitt wird nun um die Achse 8 zu einem Zylinder gebogen und die dann aneinanderstoßenden Seitenkanten 9 mit einer Längsnaht dicht verschweißt. Je nach Verfahren kann nun vor oder nach dem Schweißen der Längsnaht in diesen rohen Hohlkörper nun ein Kalibrierkörper eingeschoben wer­ den, der mechanisch oder thermisch in seinem Durchmesser vergrößert wird und damit mit seiner Außenfläche dicht an der Innenfläche des rohen Hohlkörpers anliegt. Dieser Kali­ briervorgang wird nachstehend noch näher beschrieben werden. Nunmehr wird über die Anschlußstutzen an den Durchgangsöff­ nungen 6 der Zwischenraum zwischen den beiden Blechen 1 und 2 mit einem Druckmittel, beispielsweise einem Gas oder einer Flüssigkeit beaufschlagt. Da der durch das Blech 1 definierte Innenkörper sich über seine volle Länge auf dem eingeschobe­ nen Kalibrierkörper abstützt, weiten sich die von den Schweiß­ nähten 3, 4 und 5 begrenzten Zonen des außenliegenden Bleches zu ringförmig in Umfangsrichtung verlaufenden Wulsten auf, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Beispielsweise zur Herstellung eines chemischen Apparates kann dann der fertige rohrförmige Hohlkörper an seinen Enden mit Flanschen 10, in seinem oberen Bereich mit einem Einlaß­ stutzen 11 und ggf. weiteren Zu- und Abläufen versehen wer­ den. Der so erhaltene doppelwandige, rohrförmige Hohlkörper kann nun in der Verwendung mit seinen Anschlüssen 6 an eine Strömungsmittelzuleitung angeschlossen werden, durch die beispielsweise ein strömendes Heizmedium zugeführt wird. Aufgrund der besonderen Anordnung der Schweißnähte 5 ergibt sich eine Längsdurchströmung durch die mit der Aufwölbung gewonnenen Kanäle, wie dies mit den Pfeilen angedeutet ist.

Durch die Druckbeaufschlagung des rohen Hohlkörpers wird im Zusammenwirken mit dem eingesetzten Kalibrierkörper zum einen jeglicher Verzug aus den Schweißvorgängen beseitigt, da das durch das Blech 1 gebildete Innenrohr auf den mit einer gewissen Vorspannung von innen anliegenden Kalibrier­ körper gepreßt wird. Durch das Aufweiten der durch die Schweißnähte 5 begrenzten Kanäle wird das Material des Ble­ ches 2 in entsprechendem Maße gereckt und erfährt hierbei eine Kaltverfestigung, die zu einer sehr hohen Formsteifig­ keit der Gesamtanordnung führt und gleichzeitig bewirkt daß nach dem Ziehen des Kalibrierkörpers die durch den Kali­ brierkörper vorgegebene Querschnittsform, beispielsweise die exakte Kreisform, fixiert bleibt. Der so erhaltene rohr­ förmige Hohlkörper weist daher eine Präzision hinsichtlich Geradheit und hinsichtlich Rundlaufgenauigkeit der Innenwan­ dung auf, so daß es möglich ist, derartige Hohlkörper auch für chemische Apparate zu verwenden mit innenliegenden, um die Rohrlängsachse rotierenden Elementen, deren Enden dicht an der Innenwandung vorbeigeführt werden müssen, wie dies beispielsweise bei Dünnschichtverdampfern der Fall ist. Die scharfen Umlenkungen des durch die Auswölbungen 12 gebildeten Strömungskanales im Bereich der Längsnaht 9 bewir­ ken jedoch bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten verhältnis­ mäßig große Druckverluste.

In den Fig. 4 bis 10 ist daher eine andere Ausführungsform dargestellt und beschrieben, die gegenüber der Ausführungs­ form gem. Fig. 2 und 3 sowohl in der Herstellung als auch in der Anwendung eine Reihe von Vorteilen aufweist. Bei dieser Ausführungsform wird auf ein vorgefertigtes Innenrohr 13, das auf einen Kalibrierdorn aufgezogen ist, ein in seiner Breite entsprechend bemessener Blechstreifen 14 wendelförmig aufgewickelt, wie dies in den Fig. 11 und 12 schematisch dargestellt ist. Die einander berührenden Kanten 15 des aufgewickelten Blechstreifens 14 werden nun sowohl mit der Außenfläche des Innenrohres 13 als auch miteinander dicht verschweißt, beispielsweise über ein WIG- oder Plasma- Schweißverfahren, wie dies dem Schnitt in Fig. 6 zu entnehmen ist. Zusätzlich werden noch jeweils die beiden Endkanten 16 und 17 mit einer in Umfangsrichtung laufenden Naht dicht verschweißt.

Jeweils in den Endbereichen ist der Blechstreifen wiederum mit Durchgangsöffnungen 6 versehen, die entsprechende An­ schlußstutzen aufweisen.

Anschließend wird über die Durchgangsöffnungen 6 der Zwischenraum zwischen dem Innenrohr und dem aufgeschweißten Blechstreifen mit einem gasförmigen oder flüssigen Druckmittel beaufschlagt, so daß der Blechstreifen 14 entsprechend aufge­ weitet wird und so ein um das Innenrohr herumlaufender wendelförmiger Strömungskanal entsteht.

In Fig. 7 ist der Bereich der verschweißten Kante 15 nach dem Aufweiten unter Druck dargestellt. Auch hierbei wird das Innenrohr hinsichtlich Rundlaufgenauigkeit und Gerad­ heit kalibriert und durch den aufgeweiteten und hierbei kaltverfestigten Blechstreifen 14 stabilisiert. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform besteht vor allem darin, daß der Strömungskanal über den ganzen Umfang des Hohlkörpers umlaufend geführt ist und damit keine "Unstetigkeits­ stellen" vorhanden sind, wie dies durch die Längsnaht 9 bei der Ausführungsform gem. Fig. 2 gegeben ist. Die erziel­ baren Rundlauftoleranzen sind hierbei so gut, daß bei der Verwendung entsprechender Blechqualitäten für das Innenrohr eine Nachbearbeitung der Innenwandung des fertigen Hohlkörpers in einer Vielzahl von Fällen nicht oder nur in geringem Maße notwendig ist.

In Fig. 8 ist in einem Schnitt eine andere Form für die Bewicklung des Innenrohres 13 mit einem Blechstreifen 14 dargestellt. Bei dieser Anordnung wird der Blechstreifen 14 überlappend gewickelt, wobei die eine Kante 18 unmittelbar mit der Außenwandung des Innenrohres 13 und die andere Kante 19 mit dem darunterliegenden Teil der vorangegangenen Windung verschweißt wird.

In Fig. 9 und 10 sind Ausführungsformen für einen zweigängi­ gen Wendel dargestellt. Bei dieser Ausführungsform werden auf das Innenrohr 13 ein Blechstreifen 14′ wendelförmig aufgewickelt, wobei die Bewicklung so bemessen ist, daß zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen des Blechstrei­ fens 14′ ein Zwischenraum 20 verbleibt. Dieser Zwischenraum 20 wird durch einen zweiten Blechstreifen 21 abgedeckt. Die Kanten beider Blechstreifen sind jeweils mit der darunter­ liegenden Fläche dicht verschweißt.

Die Ausführungsform gem. Fig. 10 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform gem. Fig. 9. Der Unterschied besteht hier lediglich darin, daß die Blechstreifen 14′′ vor dem Aufwickeln auf das Innenrohr 13 durch eine Formrollenstation 22 (in Fig. 12 gestrichelt dargestellt) rinnenförmig vorge­ bogen wird, so daß nach dem Verschweißen dieser Streifen bereits geringfügig ausgewölbt mit dem Innenrohr 13 verbun­ den ist. Der verbleibende Zwischenraum zwischen den benach­ barten Windungen des Blechstreifens 14′′ wird dann wiederum durch einen dicht aufgeschweißten Blechstreifen 21 geschlos­ sen. Anstelle eines glatten Blechstreifens, wie dargestellt, kann auch hier ein rinnenförmig vorgewölbter Blechstreifen verwendet werden. Die genaue Formgebung und das Maß, um den der Streifen 14′′ rinnenförmig vorgebogen wird, ist so zu bemessen, daß bei dem anschließenden Aufweiten unter Druck die Schweißnähte nicht belastet werden. Andererseits muß die Tiefe der Rinne auf den Durchmesser des zu bewickeln­ den Rohres abgestimmt werden, um hier beim Wickelvorgang eine Faltenbildung im Kantenbereich zu vermeiden. Um den hier gewünschten Effekt zu erzielen, genügt es jedoch schon, den Blechstreifen nur ganz gering rinnenförmig vorzubiegen. Die Ausführung mit rinnenförmig vorgebogenen Blechstreifen ist nicht auf die beschriebene zweigängige Ausführung be­ schränkt, sondern kann auch bei der eingängigen Ausführungs­ form verwendet werden.

Wie Fig. 11 und 12 erkennen lassen, erfolgt die Verschweißung der Kanten des aufzuwickelnden Blechstreifens 14 mit dem Drehen des Innenrohres unmittelbar beim Wickelvorgang. Die Schweißeinrichtung ist in Fig. 11 durch den Pfeil 23 schema­ tisch gekennzeichnet. Der Blechstreifen 14 wird von einem Coil 24 kontinuierlich abgezogen.

Fig. 13 zeigt einen in einen rohen Hohlkörper, wie er gem. Fig. 4 dargestellt und beschrieben ist, eingeschobenen Kali­ brierkörper 25. Der Kalibrierkörper ist in seinem Außendurch­ messer so bemessen, daß er gerade unter Berücksichtigung etwaiger Formungenauigkeiten in das Innenrohr 13 eingeschoben werden kann. Der Kalibrierkörper 25 ist vorzugsweise aus einem Metall mit guten Wärmeleiteigenschaften, beispielsweise Aluminium, hergestellt und ist inwendig mit einem nicht näher dargestellten Kanalsystem versehen, durch das ein Heiz- und ein Kühlmedium durchgeleitet werden kann. Der Kalibrierkörper wird hierbei in kaltem Zustand in den noch nicht geschweißten Innenmantel eingeschoben. Die Längsnaht des Innenmantels wird geschweißt und die die Beheizungskanäle begrenzenden Blechstreifen werden aufgebracht. Dann wird der Kalibrierkörper über entsprechende Anschlußleitungen 26 zunächst mit einem Heizmedium beaufschlagt, so daß sich die Außenwandung des Kalibrierkörpers aufgrund der radialen Wärmedehnung gegen die Innenwandung des rohen Hohlkörpers preßt. Anschließend wird dann, wie vorbeschrieben, der Zwischenraum zwischen der Außenwandung des Innenroh­ res 13 und dem wendelförmig aufgeschweißten Blechstreifen 14 mit Druck beaufschlagt und die nicht verschweißten Bereiche des Blechstreifens 14 in der vorbeschriebenen Weise aufge­ weitet. Nach Beendigung der Druckbeaufschlagung wird dann der Kalibrierkörper 25 mit einem Kühlmittel beschickt und schnell abgekühlt, so daß aufgrund der hierdurch bewirkten Durchmesserverminderung der Kalibrierkörper 25 frei aus dem fertigen Hohlkörper herausgezogen werden kann.

Fig. 14 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines mecha­ nisch aufweitbaren Kalibrierkörpers im Querschnitt. Dieser weist einen zentralen zylinderischen Trägerkörper 27 auf, der auf seiner gesamten Umfangsfläche mit einer Vielzahl von schmalen Längssegmenten 28 versehen ist. Die Längsseg­ mente 28 sind im Trägerkörper 27 um ein geringes Maß radial verschiebbar geführt und können über mechanische Mittel, beispielsweise einen längsgeführten Zugkeil oder hydrauli­ sche Mittel, radial mit hohem Druck nach außen gepreßt werden, so daß die äußeren Längskanten unter Druck an der Innenwandung des Rohres 13 anliegen und hierbei den Gegendruck beim Auf­ weiten der aufgeschweißten Blechstreifen 14 aufnehmen können. Die Längssegmente sind in ihrer Breite, in Umfangsrichtung gesehen, möglichst so auszubilden, daß die Zwischen-räume zwischen je zwei benachbarten Längssegmenten 28 in der Arbeitsstellung möglichst klein sind, um Abweichungen von der exakten Kreisform bei der Druckbeaufschlagung zu vermeiden.

Das anhand der Fig. 4 bis 12 beschriebene Wickelverfahren erlaubt theoretisch die Herstellung sehr langer Rohrkörper. Durch die Anforderungen an die Präzision hinsichtlich Gerad­ heit und Rundlaufgenauigkeit und die dadurch bedingte Ver­ wendung eines Kalibrierkörpers können jedoch nur verhält­ nismäßig kurze Längen derartiger rohrförmiger Hohlkörper hergestellt werden. Im chemischen Apparatebau, beispiels­ weise für Dünnschichtverdampfer, ist es jedoch erforderlich, derartige doppelwandige Hohlkörper mit Längen bis zu zehn Metern vorzusehen, wobei gerade bei diesen langen rohrför­ migen Hohlkörpern die gleichen hohen Anforderungen an Gerad­ heit und Rundlaufgenauigkeit erfüllt werden müssen. Grund­ sätzlich ist es möglich, mehrere derartiger kurzer Hohlkör­ per jeweils an ihren Enden mit Flanschen zu versehen und diese mittels einer Schraubverbindung dicht miteinander zu einem entsprechend langen Hohlkörper zu verbinden. Diese Bauweise ist sehr aufwendig und erfordert einen hohen Bear­ beitungsaufwand.

Um nun durch einfaches Verschweißen von mehreren, aus derar­ tigen kurzen, doppelwandigen Hohlkörpern gebildeten "Rohr­ schüssen" große Längen herstellen zu können, wird, wie in Fig. 15 dargestellt, in die miteinander zu verbindenden Enden ein Zentrier- und Kalibrierkörper 29 eingeschoben. Die beiden Enden dieses Zentrier- und Kalibrierkörpers wer­ den durch Zentrierscheiben 30 gebildet, die ggf. zur besseren Handhabung gleichmäßig radial nach außen verschiebbare, hier nicht näher dargestellte Anlagefüße aufweisen. Im Bereich der zu legenden Rundschweißnaht 31 ist ein mit den Zentrier­ scheiben 30 verbundener Kalibrierkörper 32 vorgesehen, der wie anhand von Fig. 13 beschrieben, nach dem Einschieben durch Beheizung oder auch durch mechanische Mittel in seinem Durchmesser um ein entsprechendes Maß vergrößert werden kann, so daß der durch den Schweißvorgang beim Legen der Rundnaht 31 thermisch belastete und durch die Materialschrumpfung infolge der Schweißung beeinflußte Bereich vorher entspre­ chend aufgeweitet werden kann. Nach Abschluß des Schweißvor­ ganges wird der Kalibrierteil 32 durch Beschicken mit einem Kühlmittel oder durch mechanische Verstellung in seinem Durchmesser reduziert, so daß er aus dem Rohr herausgezogen werden kann. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die miteinander verbundenen Rohrschüsse nicht nur exakt axial ausgerichtet sind, sondern daß auch keine Durchmesserver­ ringerungen im Bereich der Schweißnaht 31 an der Verbindungs­ stelle vorhanden sind. Auf diese Weise lassen sich auch lange doppelwandige rohrförmige Hohlkörper mit den geforder­ ten hohen Anforderungen an Geradheit und Rundlaufgenauig­ keit der Innenwandung nach dem vorbeschriebenen Verfahren herstellen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von doppelwandigen Hohlkörpern aus Metall, insbesondere von rohrförmigen Hohlkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen die Innenwandung des Hohlkörpers bildenden ersten Blechzuschnitt ein die Außenwandung bildender zweiter Blechzuschnitt dicht anliegend aufgebracht und zonenweise mit dem ersten Blechzuschnitt verschweißt wird, daß in den Hohlkörper ein Kalibrierkörper eingeschoben wird und daß durch Beaufschlagung des Zwischenrauns zwischen den Blechlagen mit einem Druckmittel die mit dem ersten Blechzuschnitt nicht verschweißten Bereiche des zweiten Blechzuschnittes nach außen unter Verformung aufgeweitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibrierkörper in den aus zwei miteinander verbundenen Blechlagen gebildeten rohen Hohlkörper eingeschoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei vorzugsweise flache Blechzuschnitte dicht aufeinander­ liegend zonenweise fest miteinander verschweißt werden und daß die verschweißten Blechzuschnitte zu einem rohrförmigen Hohlkörper gebogen und an den sich berührenden Längskanten fest miteinander verschweißt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein vorgeformtes, die Innenwandung des Hohlkörpers bildendes Rohr wenigstens ein Blechstreifen wendelförmig aufgewickelt und längs der Kanten mit der Außenwandung des Rohres dicht verschweißt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen rinnenförmig vorgeformt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen schuppenartig überlappend auf das Rohr aufgewickelt und mit beiden Kanten dicht aufgeschweißt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Blechstreifen mit axialem Abstand der benach­ barten Kanten und ein zweiter Blechstreifen den verbleiben­ den Zwischenraum überdeckend auf das Rohr wendelförmig aufge­ wickelt und die Kanten beider Blechstreifen jeweils mit der darunterliegenden Fläche verschweißt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kalibrierkörper nach dem Einschieben in den rohen Hohlkörper zunächst aufgeheizt wird und nach der anschließenden Verformung des Hohlkörpers durch die Heizmittelbeaufschlagung gekühlt und aus dem fertigen Hohl­ körper gezogen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein aus einer Vielzahl von radial ver­ stellbaren Längssegmenten bestehender Kalibrierkörper ver­ wendet wird.

10. Verfahren zum Verbinden von Präzisionsrohren mittels einer Rundschweißnaht, insbesondere zum Verbinden von rohr­ förmigen Hohlkörpern, hergestellt nach den Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander zu verschweißenden Rohrenden auf einen Zentrier- und Kalibrierkörper aufgeschoben werden und daß vor dem Schweißvorgang durch den Kalibrierkörper der durch die ther­ mische Einwirkung des Schweißvorganges beeinflußte Bereich des Hohlkörpers beiderseits des Schweißstoßes radial nach außen zum Ausgleich der Materialschrumpfung infolge der Schweißung, vorzugsweise durch Temperaturerhöhung des Kali­ brierkörpers, aufgeweitet wird.

11. Doppelwandiger Hohlkörper aus Metall, insbesondere rohr­ förmiger Hohlkörper, vorzugsweise hergestellt nach dem Ver­ fahren gem. den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen glatten, vorzugsweise zylindrischen Innenrohrkörper (13), dessen Außenfläche wenigstens teilweise mit einem wenigstens eingängigen Strömungskanal versehen ist, der durch ein nach außen aufgeweitetes, mit der Außenfläche des Innenrohrkörpers (13) verbundenes Blech (14) gebildet wird und der jeweils an seinen Enden mit einer Anschlußöff­ nung (6) für eine Strömungsmittelleitung verbunden ist.