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Verfahren und Einrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von endlosen,
nahtlosen, biegsamen Rohren Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Herstellung von praktisch endlosen. biegsamen, nahtlosen Rohren in einem kontinuierlichen
Arbeitsgang. Einzelne Schritte des Verfahrens bzw. Teile der Einrichtung sind an
sich bereits bekannt.
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Die Herstellung von Rohren durch Strangpreßverfahren unter Verwendung
erwärmter Werkstoffe, insbesondere Aluminium und seiner Legierungen, sowie Stran.gpressen
an sich sind ebenso bekannt wie Kalibriereinrichtungen für geschweißte Rohre.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Kabel mit einem Mantel zu
versehen, dessen Wandungen innen und außen, im wesentlichen in der Längsrichtung
des Kabels, gewellt sind, oder die Wellenberge und -täler in Form von Schraubenlinien
mit kleiner Steigung um den Mantel verlaufen zu lassen. Dabei ist es allgemein bekannt
und üblich, die als rohrförmige Körper anzusehenden Kabelmäntel durch Strangpressen
zu erzeugen.
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Es ist weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung von schraubenförmig
gerillten Rohren bekanntgeworden, die solche aus bandförmigem Werkstoff gebildete
Rohre mit Hilfe einer umlaufenden Gewindefassung mit schraubenförmigen Rillen versieht,
welche sodann durch geeignete Vorrichtungen zusammengeschoben werden; solche sind
:beispielsweise dem Außendurchmesser des Rohres angepaßte
Ringe
bzw. dem Innendurchmesser entsprechende Kerne oder verstellbare Klemmhacken. Wenn
die Rillungen dicht aneinanderliegen sollen, ist es auch bekannt, hinter der die
Rillung bewirkenden Gewindefassung eine weitere solche Fassung anzuordnen, die sowohl
als eine. die Rohraußenseite fassende Mutter als eine die Rohrinnenseite fassende
Schraube oder durch eine Kombination von Schraube und Mutter gebildet sein kann..
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Es ist ferner bekannt, Stahlrohre, aus hohlen Stahlbarren dadurch
herzustellen., daß man das Metall in geschmolzenem Zustand durch eine Düse preßt,
gegebenenfalls sodann einen oxydations-oder korrosionshindernden Belag aufbringt
und es schließlich durch windschief zur Rohrachse rotierende Rollen verfestigt,
solange es immer noch heiß ist.
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Schließlich ist auch vorgeschlagen worden, Stränge, insbesondere aus
Leichtmetall, dadurch herzustellen, daß das Metall aus einer Strangpresse ausge-preßt
und sofort nach Verlassen der Presse einer Vorrichtung zur spanlosen Weiterformung
zugeführt wird. Eine praktische Anwendung dieses Gedankens wurde lediglich in der
Richtung vorgeschlagen, so hergestellte Profile oder Bänder, also Querschnitte,
-gegebenenfalls unter Zugwirkung und unter Ausnutzung des möglichst heißen Zustandes
des Werkstoffes weiter herunter zu walzen. Selbstverständlich liegt es im Sinne
des Strangpressens, daß das Erzeugnis beim Verlassen,der Matrize eine gewisse Formfestigkeit
hat. Während bei in der gleichen Hitze weiterverformten Erzeugnissen aber insbesondere
die Erhaltung hoher Hitze eine Rolle spielt, ist 'bei nicht unmittelbar weiterverformten
Erzeugnissen eine entsprechende Abkühlung des auslaufenden Stranges um so mehr von
Bedeutung, je bildsamer der Werkstoff und je dünner, insbesondere bei Hohlprofilen,
seine Wandungen sind. Es ist auch bekannt, die natürliche Abkühlung durch künstliche
Mittel, wie Kühlung der :Matrize und oder des auslaufenden Stranges, zu beschleunigen.
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Allen diesen bekannten Verfahren und Einrichtungen gegenüber wird
jedoch erst durch die Erfindung eine technisch und wirtschaftlich vollkommene Herstellung
von endlosen, biegsamen und nahtlosen Rohren ermöglicht. Das Verfahren und die Einrichtung
gestatten nie Herstellung derartiger Rohre aus allen geeigneten metallischen, in
erwärmtem Zustand zieh- bz-,v. preßbaren Werkstoffen, insbesondere Blei, Aluminium
und deren Legierungen, wie auch aus anderen Werkstoffen, wie Papier-, Holzmassen
und sogenannten plastischen Massen.
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Der Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens zur kontinuierlichen
Herstellung von endlosen, biegsamen und nahtlosen Rohren mit unter geringer Steigung
verlaufenden Schraubenrillen, ausgehend von stranggepreßten. Rohren, besteht darin,
daß das Rohr unmittelbar beim Ablaufen vom Preßdorn, nachdem es durch gegebenenfalls
künstlich verstärkten Wärmeentzug verfestigt, sodann walzkalibriert und dabei verdichtet
worden ist, unter von innen und außen zusammenwirkenden, das Rohr umwandernden Radialdrücken
gerillt wird. Im Gegensatz zu den bisher üblichen Methoden kommt es bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren nicht darauf an, die Hitze des Werkstoffes nach dem Strangpressen in möglichst
hohem Maße für die Weiterbearbeitung auszunutzen, sondern durch eine unter Umständen
sogar künstlich verstärkte Temperatursenkung eine Verfestigung des Werkstoffes zu
erzielen. Diese Verfestigung wird dann noch durch Walzkalibrieren weiter gesteigert,
das sodann noch immer gut verformbare Rohr schraubenförmig gerillt. Auf diese Weise
können rasch und einfach Rillenrohre in beliebiger Länge aus Rohblöcken geformt
werden, und zwar mittels einer kurzen Rillvorrichtung.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform einer Einrichtung
für das Verfahren dargestellt, und zwar zeigt Fig. i die Einrichtung in einem lotrechten
Schnitt sowie schematisch den Ablauf des Verfahrens, Fig. 2 eine Einzelheit der
Einrichtung für die Behandlung, Kalibrierung und Sicherung des glatten Rohres gegen
Verdrehung, Fig. 3 in größerem Maßstab die Mittel zur Aufbringung einer,schraubenförmigen
Rillung auf das Rohr sowie zum Abziehendes letzteren., Fig. 4 die Mittel zu einer
weiteren Ausführungsart der schraubenförmigen Rillung, Fig. 5 die wesentlichen Teile
der Einrichtung für eine Ummantelung des nahtlosen Rohres mit Bandmaterial, Fig.
6 eine Variante der Mittel zum Aufbringen ,der schraubenförmigen Rillung, Fig. 7
eine Ausführung im Wesen gleich jener nach Fig.4, jedoch mit einer Ringdüse zur
Einführung eines Innenbelages in das Rohr, Fig. 8 ein Stück des fertiggerillten
Rohres samt einer Anzahl von in einer Ebene liegenden Düsen und Fig. g ebenfalls
einen Teil eines solchen Rohres, jedoch mit versetzt angeordneten Düsen zum Einbringen
des Innenbelages und einer Zuleitung für Zusatzstoffe.
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In Fig. i sind beispielsweise zwei Behälter i und i' dargestellt,
welche mit einer Mantelheizung 2,:2' versehen sind und zur Aufnahme eines etwa durch
entsprechende Erwärmung in teigigen Zustand gebrachten Rohmaterials, z. B. Aluminium
und dessen Legierungen, insbesondere Al-Cu, Al-Ca, Blei und dessen Legierungen u.
dgl., dienen. Um einen kontinuierlichen Arbeitsgang zu erreichen, werden zweckmäßig
die beiden Behälter i und i' durch Hähne 3 und 3' mit dem durch die StrangpreßdÜse
4 und den Hohldorn 5 gebildeten Sammelkanal wahlweise verbunden. Im Innern des Hohldornes
5 sowie in einem Teil 36 des Maschinenrahmens ist eine Hohlwelle 6 gelagert, die
etwa durch ein Getriebe 17 von einer (nicht dargestellten) Kraftquelle Antrieb
erhält. Der im Behälter i enthaltene Rohstoff wird in geeigneter Weise, etwa mittels
eines Plungers, unter Druck gesetzt und tritt zwischen Hohldorn 5, welcher nach
seinem unteren Ende zu schwach konisch ausgebildet ist, und der sich verjüngenden
Düse 4 in Rohrform geradlinig
und parallel zum Hohldorn. 5 aus.
Die geringe, aus der Figur nicht ersichtliche Konizität des Hohldornes 5 trägt der
Schrumpfung des sich allmählich verfestigenden Rohres Rechnung und erleichtert seinen
Vorschub. Durch eine entsprechende Luft-oder Wasserkühlung der Düse 4. wird erreicht,
daß das erzeugte Rohr 13 beim Verlassen der Düse 4 so weit gefestigt ist, daß es
einen gewissen Widerstand gegen unbeabsichtigtes Verformen aufweist. Bei Verwendung
von Papiermassen u. dgl. wird vorteilhafterweise die Düse 4 soweit erwärmt, daß
das aus ihr austretende Rohr ebenfalls gegen unbeabsichtigtes Verformen gefestigt
ist.
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Nach dem Verlassen der Düse 4 wird das Rohr 13 durch mehrere am Umfang
desselben umlaufende Walzenpaare 14 erfaßt, die einen radial gerichteten Druck ausüben,
die Rohrwand zusammenstauchen und ihr Gefüge verdichten sowie gleichzeitig das Rohr
13 kalibrieren. Das maßgerechte Rohr wird nur von umlaufenden Profilrollen erfaßt
und gerillt. Es sind zwei Gruppen solcher Profilrollen vorhanden: eine aus einer
oder mehreren Profilrollen bestehende innere Gruppe (zwei Rollen sind bei 8 und
9 dargestellt), welche in entsprechenden Ausschnitten eines die Fortsetzung der
Hohlwelle 6 bildenden massiven Bolzens 7 um dort vorgesehene, exzentrisch angeordnete
Achsen frei umlaufen, und eine aus einer oder mehreren Profilrollen bestehende äußere
Gruppe (zwei Rollen sind bei io und i i dargestellt), die in einem im Maschinenrahmen
umlaufenden Kranz 12 gelagert sind und um in diesem angeordnete Achsen 12' lose
drehbar sind. Die inneren Profilrollen liegen den äußeren Rollen mit Spiel gegenüber.
Die Achsen aller Profilrollen sind zweckmäßig entsprechend der Schraubensteigung
geneigt, doch wurde aus Gründen der Deutlichkeit in den Zeichnungen keine Rücksicht
hierauf genommen. Beide Gruppen von Profilrollen, zwischen denen das vorerst glatte
Rohr 13 hindurchläuft, rotieren im gleichen Drehsinn und mit gleicher Drehzahl um
die Achse des Rohres 13 bzw. um die Achse des Hohldornes 5, wodurch das Rohr bei
seinem Vorschub durch den ausgeübten Preßdruck eine die Biegsamkeit hervorrufende
schraubenförmige Rillung erhält. Das fertiggestellte Rohr 13', das in unmittelbarem
Anschluß an die Darstellung des Rohres 13 in Fig. i in Ansicht veranschaulicht ist,
kann in einfacher Weise auf Trommeln oder Haspeln aufgewickelt werden. Zur Unterstützung
des Vorschubes des Rohres 13 können auch angetriebene Transportrollen 16 angeordnet
werden.
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Wie bereits erwähnt, erfährt das Rohr 13 nur eine Vorschubbewegung,
jedoch keine Drehung. Um letztere auf alle Fälle zu verhüten, ist der Hohldorn 5,
wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit Längsnuten i8 versehen, durch die sich infolge der
umlaufenden Druckwalzen 14 an der Innenwandung des Rohres Längsrippen ausbilden
und das Rohr gegen eine drehende Mitnahme durch die Profilrollen sichern. Eine andere
Art der Sicherung gegen drehende Mitnahme ist die Anordnung mehrerer Walzenpaare
14, deren einzelne Paare sich mit gleicher Drehzahl, jedoch im entgegengesetzten
Drehsinn bewegen, so daß sich ihr Summendrehmoment aufhebt und der Hohldorn 5 glatt,
d. h. ohne Längsnuten, ausgeführt werden kann.
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Fig. 3 zeigt in größerem Maßstabe den Wellenbolzen 7 der Welle 6,
welcher einen exzentrischen Zapfen 21 aufweist, auf welchem die Profilrolle 8 lose
drehend gelagert ist. Mit Spiel gegenüberliegend ist die Profilrolle io angeordnet,
und es laufen Profilrolle 8 und io in gleichem Drehsinn und mit gleicher Drehzahl
um das Rohr 13 um, wobei dieses Rohr 13 infolge seiner Vorschubbewegung eine schraubenförmige
Rillung erhält. Um ein Abweichen des gerillten, fertigen Rohres 13' zu vermeiden
und ihm eine entsprechende Führung beim Abzug zu geben, ist anschließend an das
Ende des Zapfens 21 ein Vierkant i9 vorgesehen, auf welchem eine dem Walzprofil
des Rohres 13' entsprechende Profilhülse 2o aufgebracht und mittels Mutter 2o' gesichert
ist. Diese Hülse 20 dreht sich mit der Profilrolle 8 im gleichen Drehsinn und mit
gleicher Drehzahl, und ihr Profil ist derart ausgebildet, daß nur eine Profilflanke
an das Rohrprofil 13' anzuliegen kommt.
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In diesem Stadium des Verfahrens ist somit ein fertiges, biegsames
Rohr mit einer gewissen Rillensteigung erhalten. Es ist klar, daß mit einem einzigen
Rillvorgang nur eine bestimmte Mindeststeigung, daher nur ein Rohr von einer bestimmten
Biegsamkeit erzielt werden kann.
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Eine kleinere oder engere Steigung und damit eine größere Biegsamkeit
des Rohres kann mittels einer Vorrichtung gewonnen werden, wie sie beispielsweise
in Fig.4 dargestellt ist. Die innere Rollengruppe ist bei dieser Ausführungsform
durch eine ein Gewinde bestimmter Steigung tragende Profilhülse 23 ersetzt, welche
auf einen, am Ende der Welle 6 vorgesehenen zentrischen Zapfen 22 aufgesetzt ist.
Dies ist insbesondere bei kleinen Durchmessern der herzustellenden Rohre wegen der
Unterbringungsschwierigkeiten für die Innenrollen zweckmäßig. Außerdem unterstützt
eine solche Profilhülse das Abziehen des Rohres vom Hohldorn 5 und erleichtert den
Rohrvorschub. Unmittelbar anschließend ist eine weitere Profilhülse 25 vorgesehen,
welche die gewünschte geringere Steigung aufweist. Gegenüber der Profilhülse 23
ist mit Spiel die Profilrolle 1o und gegenüber der Profilhülse 25 mit Spiel die
Profilrolle 26 angeordnet, und es laufen Profilrollen io und 26 mit gleicher Drehzahl
in gleichem Drehsinn um wie die Profilhülsen 23 und 25. An Stelle nur je einer Profilrolle
io bzw. 26 können auch je mehrere solcher Rollen vorgesehen sein, in welchem Falle
dieselben zweckmäßig in gleichen Abständen über den Umfang des Rohres verteilt sind.
Der Vorschub, den das durch die Profilhülse 23 und Profilrolle io vorgerillte Rohr
durch die Profilhülse 25 erfährt, ist um ein bestimmtes Maß geringer als der durch
die Profilhülse 23 hervorgerufene Vorschub. Somit tritt im Rohrabschnitt 24, der
sich zwischen beiden Hülsen 23 und 25 befindet, ein Zusammendrücken bzw. Stauchen
der dort liegenden Wellung des
Rohres r ein, wobei die dann erzielte
Steigung gleich ist der Steigung der Profilhülse 25. Profilrolle 26 formt und glättet
endgültig das hiermit erhaltene gerillte Rohr i3'. Es ist klar, daß sich dadurch
auch eine größere Wellentiefe ergibt, die sich für die Biegsamkeit vorteilhaft auswirkt.
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Bei Rohren aus verhältnismäßig weichem Material, wie Blei und dessen
Legierungen, Papier u. dgl., sowie bei Rohren für hohe Innendrücke wird zweckmäßig
eine Ummantelung aus Stahl, Blech od. dgl. aufgebracht. Fig. 5 zeigt diese Möglichkeit,
angewendet bei der erfindungsgemäßen Einrichtung. Die Ummantelung 27 wird zwischen
den Druckwalzen 14 und den Transportrollen 16 in bekannter Weise aufgebracht und
gemeinsam mit dem Barunterliegenden nahtlosen Rohr 13 selbst dem Rillvorgang unterzogen.
Selbstverständlich kann das Rohr 28 anschließend im Wellental in bekannter Weise
mit einem Draht zwecks noch größerer Festigkeit umwickelt werden.
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Es können auch andere Herstellungsarten der Rillen, z. B. mittels
Gewindemutter u. dgl., sowie andere Weisen zum Zusammendrücken oder Stauchen der
Wellung, z. B. mittels Konushülsen u. dgl., Anwendung finden. Eine beispielsweise
Vorrichtung für eine solche andereArt desAufbringens der Rillen ist in Fig. 6 dargestellt.
Mit der Welle 6 dreht sich ein ihr hülsenartig aufgeschobener Gewindebolzen 23';
zwischen diesem und der gleichsinnig und mit gleicher Drehzahl umlaufenden Gewindemutter
rö schreitet das Rohr 13 axial fort und erhält dabei durch das Zusammenwirken
von Bolzen 23' und Mutter zö eine schraubenförmige Rillung.
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Um erfindungsgemäß erzeugte Rohre nicht nur zur Leitung von Flüssigkeiten,
Gasen usw., sondern auch mit Sicherheit für die Verlegung elektrischer Leitungen
verwenden zu können, ist es insbesondere bei metallischen Rohren zweckmäßig, eine
Innenisolierung aus einem elektrischen Nichtleiter anzubringen; ein Innenbelag ist
auch ansonsten zum Schutz der Rohre gegen Angriff von darin geleiteten Flüssigkeiten
oder Dämpfen nützlich.
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An sich ist es bekannt, Rohre von begrenzter Länge durch Eintauchen
in flüssig gemachte, aber härtbare Stoffe oder durch Aufspritzen derselben vermittels
sondenartig eingeführter Spritzdüsen mit einem Deckbelag zu versehen. Es ist jedoch
klar, daß bei einem Rohr, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird
und das praktisch in unbegrenzten Längen entsteht, mit den bekannten Methoden eine
innere Deckschicht auf das fertige Rohr nicht aufgebracht werden kann, sondern daß
diese Maßnahme im Verein bzw. unmittelbar im Anschluß an das Herstellungsverfahren
vorzunehmen ist. Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß Aufbringvorrichtungen, z.
B. Düsen, vorgesehen, die an jener Stelle der Einrichtung im Innern des Rohres angeordnet
sind, wo dieses fertig gerillt die Maschine verläßt, so daß es also noch im Zuge
des Herstellungsvorganges mit dem gewünschten inneren überzug versehen wird. Als
Werkstoi`f für diesen eignet sich jedes Spritz- und härtbare Material, welches jedoch
im festen Zustand noch genügend Elastizität aufweisen muß, um den Biegungen des
Rohres ohne Beschädigung folgen zu können. In Frage kommen neben natürlichem Gummi
verschiedene Kunststoffe.
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Die Welle 6 und ihr Zapfen 22 (Fig. 7), welcher einen Teil der Profilwerkzeuge
trägt, sind mit einer Bohrung 28' versehen, die an ihrem Austritt in eine ringförmige
Düse 29 mündet, welche auf das Schraubenende 3o des Zapfens 22 aufgeschraubt wird
und zugleich als Befestigungselement für die Profilierwerkzeuge 23, 25 dient. Durch
die Bohrung 28' wird ein entsprechend dosierter kontinuierlicher Strom des spritzbaren
Belagmaterials gepreßt, der am Umfang der Spritzdüse 29 in der Pfeilrichtung austritt
und sich an der inneren Rohrwandung niederschlägt. Um auch tatsächlich einen ununterbrochenen
Materialstrom zu erzeugen, wendet man vorzugsweise zwei Behälter an, welche wahlweise
derart mit dem Zuflußkanal verbunden werden, daß jeweils einer in Tätigkeit ist,
während der andere mit neuem Material gefüllt wird.
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Wie erwähnt, schlägt sich das Belagmaterial an der Rohrwand nieder
und wird naturgemäß auch die Rillung ausfüllen, was jedoch für die Biegsamkeit des
Rohres ohne wesentliche Bedeutung ist, da die Verwendung elastischer Stoffe vorgesehen
ist.
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Um das Härten des Belagmaterials zu beschleunigen, durchläuft gemäß
einem weiteren Kennzeichen der erfindungsgemäßen Einrichtung das Rohr während, vor
oder nach dem Aufbringungsvorgang eine Anwärme- oder Abkühlzone (z. B. durch einen
elektrisch beheizten Ofen oder einen Kaltluftstrom gebildet), je nach der Art des
aufzubringenden Werkstoffes. Sollte es ferner nötig sein, die Härtung des Belagmaterials,
z. B. das Vulkanisieren von Gummi, in einer besonderen Atmosphäre oder unter Einwirkung
von Flüssigkeiten vorzunehmen, so werden in der Welle 6 weitere Längsbohrungen angeordnet,
durch welche die erforderlichen Zusatzstoffe eingebracht werden.
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Da die Herstellung des Rohres fordert, daß sich die Welle 6 um ihre
Achse dreht, können an Stelle einer Ringdüse auch eine oder mehrere radial gerichtete
Düsen verwendet werden.
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Fig. 8 zeigt eine solche Anordnung, bei der die Düsen 31 in einer
Ebene angeordnet sind, während in der Fig. 9 diese Düsen in verschiedenen Ebenen
liegen, wodurch bei geeigneter Bemessung der Abstände eine gleichmäßigere Verteilung
der Belagmasse erreicht werden kann. Der strichliert dargestellte zweite Kanal 32
der Düse 31 dient der Zuleitung eines Zusatzstoffes.