DE920485C

DE920485C - A method and apparatus for continuously making tubes by helically winding a strip of tape onto a rotating mandrel

Info

Publication number: DE920485C
Application number: DEST2176D
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl-Ing Stiehl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1944-05-28
Filing date: 1944-05-28
Publication date: 1954-11-22

Description

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Rohren durch schraubenförmiges Aufwickeln eines Bandstreifens auf einen sich drehenden Dorn Es ist bekannt, Rohre in der Weise kontinuierlich herzustellen, daß ein Bandstreifen auf einen sich drehenden Dorn spiralförmig aufgewickelt wird, wobei dann die spiralförmig verlaufende Naht fortlaufend verschweißt wird. Gleichzeitig wird hierbei das Rohr in Achsrichtung über den Dorn hinweg verschoben. Die Schweißung der Naht erfolgte elektrisch, und zwar durch Auftragschweißung. Die abgeschrägten Bandkanten wurden entweder stumpf aneinandergefügt, so daß eine V-Naht verblieb, oder aber es wurde wenigstens eine der Kanten stark abgeschrägt und die benachbarte Kante über diesen abgeschrägten Teil gewickelt, wodurch sich eine Wulst im Bereich der spiralförmig verlaufenden Naht bildete. Man hat auch bereits die elektrische Stumpfschweißung bei spiralförmig verlaufenden Nähten vorgeschlagen. Hierbei wurde als Gegenelektrode zu der außen angeordneten Scheibenelektrode innerhalb des Rohres eine Scheibenelektrode kleinen Durchmessers verwendet. Auf diese Weise konnte aber nur ein auf einer besonderen Vorrichtung bereits gecv ickeltes Rohr verschweißt werden, sofern durch besondere Hilfsmittel dafür Sorge getragen wird, daß die zu verschweißenden Kanten die erforderliche Lage zueinander beibehalten.. Bei allen diesen bekannten Vorrichtungen und Verfahren kann eine feste, dauerhafte Schweißnaht nicht erzielt werden, da während des Schweißens ein Zusammenpressen der Bandkanten nicht erfolgt.Method and device for the continuous production of pipes by helically winding a strip of tape onto a rotating one Mandrel It is known to continuously manufacture tubes in such a way that a strip of tape is wound spirally on a rotating mandrel, then the spiral running seam is continuously welded. At the same time this is the pipe shifted in the axial direction over the mandrel. The seam was welded electrically, by overlay welding. The beveled tape edges were either butted together so that a V-seam remained, or it became at least one of the edges bevelled strongly and the adjacent edge over this beveled part wound, creating a bead in the area of the spiral running seam. Electric butt welding is also available suggested for spiral seams. This was used as a counter electrode to the disc electrode arranged on the outside inside the tube a disc electrode small diameter used. In this way, however, only one could get on a special one Device already wrapped pipe can be welded, provided special aids ensure that the to be welded Edges maintain the required position to each other .. With all these known Devices and methods cannot achieve a solid, permanent weld because the strip edges are not pressed together during welding.

Gemäß einem nicht zum Stande der Technik gehörenden Vorschlag wird mittels eines schraubenlinig entlang der Naht verlaufenden Induktors fortlaufend eine Erhitzung der Stoßnaht auf Schweißhitze vorgenommen, wodurch durch Ausnutzung der Wärmedehnung ein axialer Schweißdruck entstehen soll, welcher stärker ist als der normalerweise beim Schweißen auftretende Axialdruck.According to a non-prior art proposal, by means of an inductor running helically along the seam a heating of the butt seam to welding heat made, whereby by utilization the thermal expansion should produce an axial welding pressure that is stronger than the axial pressure normally encountered during welding.

Die Erfindung geht gegenüber dem nicht den Stand der Technik bildenden Vorschlag von der Feststellung aus, daß der zur Erzeugung einer guten Schweißnaht erforderliche axiale Druck dadurch erzeugt werden muß, daß das gewickelte Band gegenüber dem Dorn verspannt und in seiner Abschiebebewegung gehemmt wird. Das Verfahren nach der Erfindung wird in der Weise ausgeführt, daß die Umfangsgeschwindigkeit des Dornes etwas höher ist als die Zulaufgeschwindigkeit des Bandes, wodurch ein festes Anziehen des Bandes auf dem Dorn bewirkt wird.The invention is compared to that which does not constitute the state of the art Proposal based on the finding that the one to produce a good weld seam required axial pressure must be generated by facing the wound tape the thorn is braced and inhibited in its pushing-off movement. The procedure after the invention is carried out in such a way that the peripheral speed of the mandrel slightly higher than the infeed speed of the belt, causing a firm tightening of the tape is effected on the mandrel.

Die zur Durchführung des Verfahrens zur Anwendung gelangende Vorrichtung erhält einen Grundaufbau solcher Art, daß neben der eigentlichen Rohrwickel- und Schweißmaschine, und zwar mit dieser verbunden, jedoch in der Längsachse des zulaufenden Bandes hintereinander angeordnete Vorbereitungs- und Transportvorrichtungen vorgesehen werden. In den letzteren Vorrichtungsteilen können eine Schere, eine Schweißmaschine zum Aneinanderheften der Bandstreifen, eine Zirkularschere zur Kantenbeschneidung und erforderlichenfalls eine Schleif- bzw. Fräsmaschine zum Erzeugen des Bandprofils angeordnet sein. Bei einer Vorrichtung dieser Art werden gemäß der Erfindung zusätzlich zu den um die angetriebene Dornachse angeordneten Vorbiege- und Abstützrollen, deren Achsen parallel zum Dorn gerichtet sind, eine oder mehrere angetriebene Andrückrollen mit schräg zur Dornachse gerichteten Drehachsen vorgesehen, derart, daß diese Rollen auf das auf dem Dorn bremsend geführte Rohr einen Schub in Ablaufrichtung ausüben. Diese angetriebenen Rollen sind unmittelbar über der Außenseite des zulaufenden Bandes geführt und werden infolge der Schrägstellung mit einer hohlgewölbten Oberfläche versehen, damit eine gute Anlage und eine den jeweils gewünschten axialen Schubkräften entsprechende Kraftübertragung möglich ist.The device used to carry out the method receives a basic structure of such a kind that in addition to the actual pipe winding and Welding machine, connected to it, but in the longitudinal axis of the tapered one Belt preparation and transport devices arranged one behind the other are provided will. In the latter device parts a pair of scissors, a welding machine for tacking the tape strips together, circular scissors for trimming the edges and, if necessary, a grinding or milling machine for generating the strip profile be arranged. In a device of this type according to the invention are additionally to the pre-bending and support rollers arranged around the driven mandrel axis, their Axes are directed parallel to the mandrel, one or more driven pressure rollers provided with axes of rotation directed obliquely to the mandrel axis, such that these rollers exert a thrust in the drainage direction on the pipe, which is guided in a braking manner on the mandrel. These powered rollers are just above the outside of the tapered one Tape out and are due to the inclination with a concave surface provided so that a good system and the required axial thrust appropriate power transmission is possible.

Vorrichtungen zur Vorbereitung eines Bandes, und zwar bezüglich der Oberflächen- und Kanten-Bearbeitung, sind an sich bekannt und bilden nicht für sich allein den Gegenstand der Erfindung. Bezüglich der Vorrichtung nach der Erfindung ist es lediglich wesentlich, daß dem Abschieben des gewickelten Rohres vom Dorn ein Widerstand entgegengesetzt und daß gleichzeitig von der Seite des zulaufenden Bandes ein Schub in Achsrichtung des Dornes herbeigeführt wird.Devices for preparing a tape, specifically with respect to Surface and edge processing are known per se and do not form in themselves solely the subject matter of the invention. With regard to the device according to the invention it is only essential that the pushing off of the wound tube from the mandrel opposed a resistance and that at the same time from the side of the tapered Band a thrust is brought about in the axial direction of the mandrel.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.In the drawing, the subject matter of the invention is based on an exemplary embodiment shown schematically.

Fig. i zeigt in Draufsicht eine Vorrichtung zum Herstellen von Rohren mit durch Widerstandsschweißen hergestellter überlapptnaht; Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie II-11 der Fig. i ; Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des Bandes nach Bearbeitung in der Vorbereitungsvorrichtung in Anwendung auf Fig. i ; Fig. ¢ zeigt den Endteil des Dornes im Längsschnitt.Fig. I shows a top view of a device for producing pipes with an overlapped seam produced by resistance welding; Fig. 2 is a section along line II-11 of Fig. i; Fig. 3 shows a cross section of the tape after processing in the preparation device as applied to Fig. i; Fig. ¢ shows the end part of the mandrel in longitudinal section.

Das Bandeisen lagert in seiner vom Warmwalzwerk gelieferten Ausführung, notfalls zur Entfernung des gröbsten Zunders vorher gebeizt, und in dem üblichen Ringgewicht auf einem Haspel i. Dieser Haspel kann zur Beschleunigung der Arbeit als drehbarer Doppelhaspel ausgebildet sein, so daß bereits ein neuer Bandstahlring aufgelegt werden kann, während der erste bereits in die Maschine einläuft.The steel strip is stored in the version supplied by the hot rolling mill, if necessary, pickled beforehand to remove the coarsest scale, and in the usual way Ring weight on a reel i. This reel can help speed up the work be designed as a rotatable double reel, so that a new steel strip ring can be placed while the first is already entering the machine.

Hinter dem Haspel ist in einer Vorbereitungsvorrichtung A eine Schere 2 angeordnet, die die Enden des Bandes begradigt bzw. gerade und winklig schneidet, so daß sie auf einer nachfolgenden Stumpfschweißmaschine 3 oder auch von Hand mit dem in der Maschine befindlichen Bandstreifen verschweißt werden können, wodurch sich ein neues Einfädeln erübrigt. Schere 2 und Schweißmaschine 3 können senkrecht zur Einlaufrichtung des Bandes verschiebbar angeordnet werden, um während des normalen Durchlaufens des Bandes nicht zu behindern.Behind the reel are scissors in a preparation device A. 2 arranged, which straightens or cuts straight and angled the ends of the tape, so that they can be used on a subsequent butt welding machine 3 or by hand can be welded to the tape strip located in the machine, whereby a new threading is not necessary. Scissors 2 and welding machine 3 can be vertical to be arranged slidably to the inlet direction of the tape to during the normal Not to hinder the passage of the belt.

Um die Ungleichheiten in der Bandbreite auszugleichen und um die meist brüchigen Ränder des warmgewalzten Bandstahles zu beseitigen, ist eine Zirkularschere 4 eingeschaltet, die das Stahlband auf genaue Breite schneidet. Diese Zirkularschere ist so ausgebildet, daß sie gleichzeitig als Einführungswalzwerk dient, um den Anfang des Bandstreifens durchzuschieben, bis er von den nachfolgend angeordneten Transportwalzen i i gefaßt wird und mit höherer Geschwindigkeit weitertransportiert wird. Um einen Ausgleich zu schaffen, besitzt der Antrieb der -Zirkularschere eine Freilaufkupplung, die das Triebwerk der Schere ausschaltet, sobald das Band von den schneller laufenden Transportwalzen gefaßt wird. Die seitlich vom Band abgeschnittenen Abfallstreifen werden auf einer Zerteilvorrichtung 5 in kurze Stücke zerschnitten, und durch eine nachfolgende rotierende oder stillstehende Bürste 6 werden die kurzen Stücke entfernt, so daß sie nicht mit dem weiterlaufenden Band in die Maschine transportiert werden.To compensate for the inequalities in the bandwidth and mostly Circular scissors are used to remove brittle edges of the hot-rolled steel strip 4 switched on, which cuts the steel strip to the exact width. These circular scissors is designed so that it also serves as an infeed mill to get the start of the tape until it is removed from the following transport rollers i i is taken and is transported further at a higher speed. To one To create a balance, the drive of the circular scissors has an overrunning clutch, which turns off the engine of the scissors as soon as the tape is running faster Transport rollers is taken. The waste strips cut off from the side of the tape are cut into short pieces on a cutting device 5, and by a the following rotating or stationary brush 6 removes the short pieces, so that they are not transported into the machine with the belt that continues to run.

Die überlapptschweißung mit geringstmöglicher Wulstbildung an den Schweißstellen verlangt die Herstellung einer zunderfreien Oberfläche, was durch Bürsten oder Schleifscheiben herbeigeführt wird, von denen die einen das Band oben, die andern das Band unten von Zunder befreien, wobei die Bürsten oder Scheiben eine hin und her gehende Bewegurig machen können.The overlap weld with the least possible bulge formation on the Welding requires the production of a scale-free surface, what by Brushes or grinding wheels are brought about, some of which have the belt above, the others free the band below from the tinder, using the brushes or washers a Can make moving to and fro.

In der Vorrichtung 8 geschieht die Abschärfung der Kanten, soweit sie für die überlapptschweißung übereinanderliegen (Fig. 3). Diese Abschrägung erfolgt vorzugsweise durch Schabewerkzeuge, die zu mehreren hintereinander angeordnet werden können, so daß bei Ausfall eines Werkzeuges das andere den Dienst weiterversieht. Die Schaber können in einer federnden Halteplatte untergebracht sein, um immer ein sattes Anliegen der Schaber zu erreichen.In the device 8, the edges are sharpened to the extent that they are they lie one on top of the other for the overlap weld (Fig. 3). This bevel takes place preferably by scraping tools, which are arranged in groups one behind the other so that if one tool fails, the other continues to provide the service. The scrapers can be housed in a resilient retaining plate so that they are always on to achieve the full concern of the scraper.

Eine Bürste 9 beseitigt eventuell mitgerissene Späne. Mit io ist eine Transportvorrichtung bezeichnet, deren Mitnehmerwalzen i i das Band vom Haspel ziehen und der Schweißmaschine zuführen.A brush 9 removes any swarf that may be entrained. With io is a Transport device referred to, the driver rollers i i pull the tape from the reel and feed it to the welding machine.

Diese Transportwalzen sind sämtlich durch einen stufenlos regelbaren Antrieb angetrieben, dessen Geschwindigkeit genau der Umfangsgeschwindigkeit des Aufwickeldornes 13 Bleichgestimmt werden kann. Dieser letztere ist je nach dem Innendurchmesser des zu erzeugenden Rohres auswechselbar.These transport rollers are all continuously adjustable Drive driven, the speed of which is exactly the peripheral speed of the Winding mandrel 13 can be matched to bleach. The latter depends on the inner diameter of the pipe to be produced exchangeable.

Zur sicheren Führung des einlaufenden Bandes sind Führungsleisten 12 vorgesehen.There are guide rails for the safe guidance of the incoming belt 12 provided.

Die gesamte Maschineneinrichtung i bis 12 ist auf einem Gestell montiert, das um den Schnittpunkt der Bandachse mit der Achse des Dornantriebes und in der gewünschten Lage feststellbar schwenkbar ist. Diese Schwenkung ist notwendig, um die Steigung des Bandes den verschiedenen Bandbreiten bzw. Rohrdurchmessern anzupassen.The entire machine equipment i to 12 is mounted on a frame, around the intersection of the belt axis with the axis of the mandrel drive and in the desired position is lockable pivotable. This pivoting is necessary in order to adapt the gradient of the belt to the different belt widths or pipe diameters.

Der Wickeldorn 13 ist auswechselbar gelagert in der Antriebsachse 14 der Schweißmaschine M. Antriebsachse 14. und Wickeldorn 13 sind durchbohrt. Innerhalb der Bohrung befindet sich der Stromzuführungsdorn 15, der über die Bohrung 15' wassergekühlt ist und den Strom zu dem Hartkupferring 16 (Fig. q.) leitet, der als Schweißunterlage dient und den einen Pol eines Niederspannungsstromnetzes bildet. Der zweite Pol wird gebildet von der Scheibenelektrode 17, die in einem Gestell 18, welches gleichzeitig den Niederspannungstransformator und den Reguliertransformator trägt, frei drehbar gelagert ist.The winding mandrel 13 is replaceably mounted in the drive axle 14 of the welding machine M. Drive axis 14. and winding mandrel 13 are pierced. Within In the bore there is the power supply mandrel 15, which is water-cooled via the bore 15 ' and the current to the hard copper ring 16 (Fig. q.) Conducts, which serves as a welding pad serves and forms one pole of a low-voltage electricity network. The second pole is formed by the disk electrode 17, which is in a frame 18, which at the same time carries the low voltage transformer and the regulating transformer, freely rotatable is stored.

Die Elektrode 17 kann mit verschiedenem Druck auf die überlappte Naht aufgepreßt werden. Die Elektrode ist nicht angetrieben, sondern wird durch Reibung vom Spiralrohr mitgenommen. Das Transformationsgestell ist heb- und senkbar, um eine Feineinstellung der Elektrodenscheibe 17 zu erreichen. Die Elektrodenscheibe 17 selbst ist gleichfalls wassergekühlt und besteht aus gut leitendem Hartkupfer.The electrode 17 can apply different pressure to the overlapped seam be pressed on. The electrode is not driven but is driven by friction taken by the spiral tube. The transformation frame can be raised and lowered to to achieve a fine adjustment of the electrode disk 17. The electrode disk 17 itself is also water-cooled and made of hard copper that is a good conductor.

Um das einlaufende Band zu lenken, ist eine Ablenkrolle ig vorhanden, die in einem einstellbaren Schlitten montiert ist.A deflection roller is available to guide the incoming belt, which is mounted in an adjustable slide.

Zur Erzielung einer Vorbiegung ist eine Vorbiegerolle 2o vorgesehen, die dem einlaufenden Bandstreifen eine Krümmung verleiht. Die Rolle ist in einem von Hand anstellbaren Gestell gelagert.A pre-bending roller 2o is provided to achieve a pre-bending, which gives the incoming strip of tape a curvature. The role is in one manually adjustable frame stored.

Durch die hyperbolische Druckrolle 2i, die exzentrisch gelagert ist und von der Welle 14. aus durch Schraubenzahnräder angetrieben wird, wird der schräg einlaufende Streifen um den Dorn gewickelt, wobei weitere einstellbare Stützrollen 22 und 23 den Streifen festhalten bzw. sicher führen (Fig. 2).By the hyperbolic pressure roller 2i, which is mounted eccentrically and is driven from the shaft 14 by helical gears, the is oblique incoming strips wrapped around the mandrel, with additional adjustable support rollers 22 and 23 hold the strip or guide it safely (Fig. 2).

Die Achse 14 und die Anpreßwalzen 21, 22, 23 sind in einem Gestell 24 je nach dem Rohrdurchmesser bzw. der Bandbreite auswechselbar gelagert.The axle 14 and the pressure rollers 21, 22, 23 are in a frame 24 mounted interchangeably depending on the pipe diameter or the bandwidth.

Die Antriebsräder für die Anpreßrolle 21 sind mit 25, 26 bezeichnet. Sie liegen innerhalb des Gestells 24 (Fig. i) und sind je nach dem Rohrdurchmesser bzw. der Bandbreite auswechselbar.The drive wheels for the pressure roller 21 are denoted by 25, 26. They lie within the frame 24 (Fig. I) and are depending on the pipe diameter or the bandwidth exchangeable.

Der Antrieb der Achse 14 erfolgt durch stufenlos regelbaren Antrieb (Gleichstrommotor) oder regelbaren Drehstrommotor oder Getriebe 27 über ein Schneckengehäuse 28. Die Umfangsgeschwindigkeit des Bandes B bzw. des Dornes kann Bleichgestimmt werden, oder aber der Dorn 13 kann eine gewisse Voreilung haben.Axis 14 is driven by a continuously variable drive (DC motor) or adjustable three-phase motor or gearbox 27 via a worm housing 28. The peripheral speed of the band B or of the mandrel can be bleached or the mandrel 13 can have a certain lead.

Das auf diese Weise überlappt geschweißte Rohr wird durch den steten Schub, den es durch die Druckrolle i9 und durch die im Steigungswinke'1 des Spiralrohres liegende hyperbolische Anpreßrolle 21 (eventuell 22 und 23) erhält, von dem Dorn abgeschoben und läuft in eine Rinne 29, auf der es in bestimmten Längen abgetrennt werden kann.The pipe welded in this way is overlapped by the constant Thrust, which is given by the pressure roller and by the pitch angle of the spiral tube lying hyperbolic pressure roller 21 (possibly 22 and 23) receives from the mandrel pushed off and runs into a channel 29 on which it is separated in certain lengths can be.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the continuous production of pipes by helically winding a strip of strip, preferably made of hot-rolled steel, onto a rotating mandrel, the helical seam being continuously electrically welded while generating an upset pressure directed axially to the pipe and the pipe is axially welded by the inclined, Between rollers od. The like. Guided tape is displaced over the mandrel, characterized in that the wound tape is braced against the mandrel and is inhibited in its pushing-off movement in order to achieve an axial upsetting pressure in the weld seam.

2. The method according to claim i, characterized in that the peripheral speed of the mandrel is slightly higher than the feed speed of the tape, causing the tape to be tightened on the mandrel.

3. Device for carrying out the method according to claim i with next to this in the longitudinal axis of the incoming belt one behind the other arranged preparation and transport devices, 'characterized in that in addition to dn arranged around the driven mandrel axis pre-bending and support rollers (2o, 2a, a3) ; the axes of which are directed parallel to the mandrel, one or more driven pressure rollers (2i) are provided with axes of rotation directed obliquely to the mandrel axis, such that these rollers exert a thrust in the drainage direction on the pipe, which is brakingly guided on the mandrel. Cited references: U.S. Patent Nos. 1793280, 1989796, 22166o6.