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Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Rohre aus flachen Werkstoffstreifen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger dünner und
dünnwandiger flüssigkeitsdichter Rohre aus wenigstens zwei flachen Werkstoffstreifen.
Es sind für die Herstellung mehrschichtiger Rohre Verfahren bekannt, bei denen ein
schmaler, rechteckiger Streifen in einer Trichtermatrize zum Rohr geformt und bei
denen ein zweiter und evtl. auch noch ein weiterer Blechstreifen mit gegen den ersten
versetzter Naht ebenfalls mit Hilfe einer Matrize auf die Kernschicht aufgetragen
wird, die dabei als Dorn dient, wonach das Gebilde in ein Bad aus geschmolzenem
Metall getaucht wird, das in die offenen Zwischenräume eindringt und sie ausfüllt,
so daß es nach Erstarren eine innige Verbindung der Teile bewirkt.
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Gemäß der Erfindung erfolgt die Bildung des mehrschichtigen dünnwandigen
und flüssigkeitsdichten Rohres in der Weise, daß zunächst ein Flachstreifen aus
nicht korrodierbarem Metall durch ein Paar von Walzen, deren eine eine halbkreisförmige
Rinne trägt, während die andere ein entsprechend gerundetes Profil mit flachen Wangen
aufweist, zu einem U-förmigen Querschnitt mit geraden Schenkeln gebogen wird und
daß danach in einem zweiten Walzenpaar der Streifen über einen Dorn hufeisenförmig
zusammengebogen und zwischen einem dritten Walzenpaar über den gleichen Dorn zu
einem bis auf eine schmale Lücke geschlossenen Kreisquerschnitt gebogen wird; wonach
über diesem Streifen als Dorn mittels weiterer Walzenpaare eine zweite Rohrschicht
derart aufgebracht wird, daß sie gleichfalls zunächst einen U-förmigen Querschnitt
mit geraden Schenkeln und danach einen Hufeisenquerschnitt annimmt und dann bis
auf eine schmale Lücke zu einem Kreisquerschnitt umgeformt wird. Das zusammengesetzte
Rohr wird dann mit nach oben gekehrter Naht durch einen Lötmitteltrog hindurchgeführt,
und es wird von oben her Lot auf die Nahtstelle in geregeltem Strom aufgeleitet
und das Rohr dann nach Abstreifen des Lotüberschusses durch Abstreifmatrizen in
Fertigwalzen behandelt, die die Nähte schließen und die endgültige Formgebung herbeiführen.
Der bei diesem Verfahren angewendete Gedanke, einen Blechstreifen mittels Walzen
erst U-förmig, sodann hufeisenförmig und schließlich rohrförmig zu biegen, ist an
sich bekannt und bildet nicht Gegenstand der Erfindung. Dieser besteht vielmehr
in der Verbindung der verschiedenen Maßnahmen zur Herstellung eines mehrwandigen
und flüssigkeitsdichten Rohres.
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Durch die Herumlegung der zweiten Schicht um die erste unter Verwendung
der besonders gestalteten, an sich bekannten Walzen gelingt die Aufbringung der
zweiten
Rohrschicht auf eine sehr dünnwandige bzw. aus weicherem,
korrosionsfestem Werkstoff bestehende Kernschicht und die Bildung eines gas- und
flüssigkeitsdichten Rohres bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit dadurch, daß der in
der Längsrichtung sich ergebende Spalt zunächst erst annähernd geschlossen und dann
erst nachträglich nach Aufbringen des Lotes zusammengepreßt wird, wie es beim Schweißen
von Rohren an sich bekannt ist. Es wird ein guter Fugenschluß gesichert, ohne daß
erhebliche Lotmengen in das Innere des Rohres hineinlaufen können.
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An sich ist die Bildung eines Mehrschichtenrohres in einem Arbeitsgang
und in der Weise, daß zunächst zwischen Walzen ein Kernrohr aus einem streifenförmigen
Ausgangsstoff geformt wurde, auf das dann die äußere Schicht fortlaufend ebenfalls
von einem streifenförmigen Werkstoffvorrat aufgeformt wurde, bekannt. Hier wurde
jedoch ein inneres Kernrohr aus widerstandsfähigem Stoff hergestellt, das an einer
der Fuge gegenüberliegenden Seite mit einer Einprägung versehen wurde, in die ineinander
eingreifende Zungen an der dünnen Überzugsschicht (aus Messing) eingedrückt wurden,
während eine gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung der Schichten nicht in Frage
kam. Ein Einfließenlassen von Lot, wie es die vorliegende Erfindung vorsieht, wäre
auch durch die Art der Verbindung der ineinander eingreifenden Ränder des Überzuges
unmöglich. Ferner ist diese Art der Bildung nur für Rohre größeren Durchmessers
in Vorschlag gebracht: nur für diese ist die vorgeschlagene Art der Nahtbildung
geeignet, während das vorliegende Verfahren gestattet, glatte, flüssigkeitsdichte,
dünne Rohre unter Aufwand von möglichst wenig Werkstoff herzustellen.
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Die Erfindung ist durch die Zeichnungen dargestellt, und zwar ist
Abb. z eine schematische Darstellung, die die Walzen für die beiden Schichten, die
Löteinrichtung und die. Formgebungseinrichtung erkennen läßt.
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Abb. iA ist eine vergrößerte, zum Teil im Schnitt gehaltene Darstellung,
die zeigt. wie das fertige Rohr gekühlt werden kann.
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Abb. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-2 in Abb. i und zeigt das fertig
gestaltete Rohr, Abb. 3 ein Schnitt nach Linie 3-3 der Abb. i; sie veranschaulicht
die Löteinrichtung.
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Abb. q. ist ein Schnitt nach Linie 4-q. der Abb. 3 und veranschaulicht,
wie das geschmolzene Lot durch ein Schöpfrad gehoben wird.
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.4bb. 5 bis 7 sind Schnitte durch die Walzen für das innere Rohr und
zeigen die fortschreitende Umformung. Abb. 8 bis io sind Schnitte durch die Walzen
für das Außenrohr und zeigen, wie es um das innere Rohr herumgelegt wird.
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Nach der Zeichnung, insbesondere nach Abb, i, wird von einer Vorratsrolle
nicht der Anfressung ausgesetzten Metalles i ein Streifen abgenommen und durch eine
Folge von Walzen geführt. Das erste Paar :2 der Formwalzen (oder Rollen) verwandelt
den Streifen in der in Abb.5 veranschaulichten Weise. Das zweite Paar 3 von Formrollen
bewirkt den nächsten Schritt der Gestaltung gemäß Abb. 6, und das dritte Paar q.
gestaltet den zugeführten Streifen zu der aus Abb. 7 erkenntlichen Form. An der
Stelle, «#o das Bezugszeichen 5 in der Abb. i angebracht ist, ist das innere Rohr
im wesentlichen in der Form, die Abb. 7 zeigt, und die Rohrkanten 6 (Abb. 7) stehen
ein wenig auseinander. Die Formung des inneren Streifens erfolgt insbesondere um
einen Dorn 7, der die richtige Gestaltung der inneren Schicht sichert, Ein Streifen
io verhältnismäßig billigen Materials für die Außenschicht wird gleichfalls einer
Vorratsrolle entnommen und durch eine Zahl von Walzen oder Rollen geführt, und das
schon gestaltete innere Rohr geht gleichfalls durch diese Walzen. Das erste Walzenpaar
i i bearbeitet den neu zugeführten Streifen in der aus Abb.8 erkenntlichen Weise,
und die nächsten zwei Paare von Formrollen 12 und- 13 formen das zugeführte Material
in der aus Abb. 9 und io ersichtlichen Weise um. Man sieht, daß die Außenlage um
die innere Schicht herumgeformt wird, wobei -die innere Schicht so als Dorn für
die äußere Lage wirkt. Die Stoßkanten der Schichten liegen auf gegenüberliegenden
Seiten der Röhre. Die Kanten der äußeren Lage sind, wie bei 1q. (Abb. io) gezeigt,
etwas weiter auseinandergerückt als die Kanten der inneren Lage. Das führt zu einer
zunächst losen Passung zwischen den beiden Lagen, so daß Säure und geschmolzenes
Lötmittel leicht zwischen die Lagen treten können. Beide Zufuhrstreifen werden vorzugsweise
verzinnt, bevor sie durch die Vorrichtung geschickt werden.
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Beide Sätze von Formrollen wirken gleichzeitig als Führungsrollen,
und die Geschwindigkeit, mit der die Rollen umlaufen, ist derart, daß Innen- und
Außenstreifen mit gleichmäßiger Geschwindigkeit vorrücken. Wenn die Röhrenanordnung
die Gestaltungsrollen 13 verläßt, hat sie im wesentlichen die Form, wie sie in Abb.
io dargestellt ist, und an dieser Steile kann Säure zugeführt werden, die den Lötschritt
vorbereitet. Die Zufuhr kann mittels eines Säurevorratsbehäiters 15 erfolgen, von
dem ein regelbarer Strom von Säure 6 derart zufließt, daß die Säure zwischen die
Kanten
des Außenrohres läuft, sodann zwischen innere und äußere Schicht und dann zwischen
die Ränder des Innenrohres. Wenn es angebracht erscheint, so kann die Säure auch
den Streifen zugeführt «-erden, bevor sie von den Formrollen beeinflußt werden.
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Das so gebildete Rohrsystem gelangt nunmehr in die Löteinrichtung.
Hierzu gehört eine Lötmatrize 2o, unter der ein Gasbrenner 2i angeordnet ist. Von
dieser Matrize aus gelangt das Rohr in einen Löttrog 22, der geschmolzenes Lötmittel
enthält. Der Spiegel von geschmolzenem Lot in diesem Trog wird vorzugsweise in der
Höhe des oberen Rohrteiles gehalten (Abb. 3). Der Brenner 21 kann verlängert sein,
so daß er auch das Lot im Trog 22 im geschmolzenen Zustande hält. Statt dessen kann
aber auch ein besonderer Brenner hierzu dienen.
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Zur Zufuhr von Lot zum Trog 22 dient ein Zufuhrtrog 25 (Abb. 3), der
durch einen Brenner 26 beheizt wird. Das Lot aus diesem Trog wird durch ein kreisendes
Rad 27 mit einer Anzahl kleiner Taschen 28 gehoben (s. Abb. q.). Das kreisende Hebewerk
sitzt auf einer Welle 3o, die in Lagern 31 abgestützt ist und durch eine Rolle 32
und Riemen 33 von einer beliebigen, nicht dargestellten Kraftquelle aus in Drehung
versetzt wird.
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Wenn das Hebewerk arbeitet, so wird flüssiges Lot aus dem Trog 25
geschöpft und oberhalb des Löttroges 22 in einen Behälter 35 gefördert. Dieser
Behälter besitzt Auslässe 36, die durch Nadelventile 37 (Abb. 3) regelbar sind,
derart, daß gerade die richtige Menge geschmolzenen Lötmittels in den Trog 22 fließt.
Das durch die öffnungen fließende Lot fällt auf das Rohr und tritt zwischen die
Wandungen der zwei Röhren und zwischen die auseinandergerückten Kanten der inneren
Schicht.
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Das Rohrsystem geht nunmehr aus dein Löttrog 22 heraus und durch einen
Satz von Streichmatrizen q.o (Abb. i). Diese Matrizen nehmen allmählich im Durchmesser
ab und entfernen Lotüberschuß, der etwa an der Außenseite des Rohres haftet. Das
Lot kann durch den Brenner 21 beim Durchgang des Rohres durch die Matrizen erhitzt
gehalten werden; der Brenner ist in entsprechender Länge ausgeführt, doch kann auch
ein besonderer Brenner Anwendung finden, wenn es sich aus irgendeinem Grunde zweckmäßig
erweist.
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Nachdem das Rohr durch die Abstreifmatrizen hindurchgeführt ist, geht
es durch eine Folge von Walzen4i. Diese verändern allmählich das Kaliber des Rohres,
so daß die beiden Schichten einander dicht umschließen und die Stoßkanten sowohl
der inneren wie der äußeren Schicht in enge Berührung gelangen. An dieser Stelle
sind Rohr und Lot genügend gekühlt, so daß (las Rohr seine Fertigform beibehält.
Abb. 2 veranschaulicht den letzten Satz von Formwalzen und zeigt im Ouersclinitt
die Fertigform der gebildeten Röhre.
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Wenn die Röhre somit endgültig gestaltet ist, kann sie durch eine
Einrichtung gekühlt werden, die in Abb. i A dargestellt ist. Diese Kühlvorrichtung
weist eine Wasserzuleitung `l.2 auf, an deren Ende ein T-Stück43 sitzt. das an jedem
Ende Buchsen .j.1 bzw. .45 trägt. Die Röhre tritt durch die Buchsen und das T-Stück
hindurch und wird mittels durch das Rohr 42 zugeführten Wassers gekühlt. Unterhalb
der Kühleinrichtung befindet sich ein Behälter 46 zur Aufnahme des Wassers. Dieses
kann einfach weggeleitet oder von neuem verwendet werden, indem es mittels einer
Pumpeinrichtung zum Rohr 42 zurückgeführt wird.