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Vorrichtung zum Herstellen einer durchlaufenden Rohrnaht Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Rohrherstellung mittels kontinuierlicher
Arbeitsverfahren, welche die Herstellung einer kontinuierlichen bzw. durchlaufenden,
sich in Längsrichtung oder schraubenförmig erstreckenden Naht in der Wandung des
Rohres mittels eines Arbeitsvorgangs einschließt, welcher es erforderlich macht,
daß die noch nicht mit einer Naht versehene Rohrlänge sich durch eine Erhitzungszone
hindurchbewegt, in welcher jede Einheitslänge des Rohres örtlich auf eine Temperatur
gebracht wird, die für die Herstellung der Naht benötigt wird. Die Erfindung betrifft
insbesondere, aber nicht ausschließlich, die Herstellung von Rohrleitungen, welche
entweder Teile sind oder zur Zeit der Herstellung Teile enthalten oder welche mit
Teilen verbunden sind, welche (Teile) leicht beschädigt werden können, wenn. die
normale Nahtherstellungstemperatur überschritten wird oder eine längere Zeitdauer
als notwendig andauert.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Rohranordnung oder Ausbildung
ist der Außenleiter eines elektrischen Gleichachskabels für die Übermittlung von
Strömen hoher Frequenz, welches Kabel einen Mittelleiter aufweist, welcher durch
Isolationsscheiben aus thermoplastischem Werkstoff, - wie Polystyren oder Polyäthylen,
innerhalb des Außenleiters gehalten wird. Dieser ist als
Doppelschichtw
andlungsrohr ausgebildet und wird dadurch hergestellt, daß zwei Streifen aus Schichtmetall
bzw. Blech in einer Richtung quer zurLänge der Streifen gebogen werden und daß die
Kanten des Streifens, welcher die Außenschicht bildet, miteinander oder mit der
Oberfläche desjenigen Streifens durch Löten verbünden werden, welcher die innere
Schicht bildet. Die Isolationshalter in einem solchen Rohr können dadurch beschädigt
oder zerstört werden, .daß sie ium Schmelzen gebracht werden, wenn die normale Löttemperatur
überschritten wird oder unzulässig lang zur Einwirkung kommt.
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Während es nicht schwer ist, sicherzustellen, daß unter normalen Vorschub-
oder Ärbeitsbedingungen jede Längeneinheit der Rohrleitung auf die richtige Temperatur,
und zwar während einer Zeitdauer, gebracht wird, die nicht länger andauert, als
dies für den Zweck notwendig ist, so ist es unpraktisch bzw. unwirtschaftlich, dieses
während der abnormalen Arbeitsbedingungen, z. B. beim Anhalten und beim Anlassen.
sicherzustellen. `Nenn nämlich eine Vorkehrung getroffen ist, das Erhitzen selbsttätig
zu beenden, wenn die Vorwärtsliewegung des Rohres aufhört, so ist es schwierig,
entweder lokale Über- oder lokale Unterhitzung zu vermeiden, und zwar infolge der
Genauigkeitsschivierigkeit, welche in bezug auf das 2 aß an Wärmezufuhr,
bezogen auf das Maß an Geschwindigkeitsverringerung des Rohrvorschubs, zu berücksichtigen
ist. Ein Überhitzen der Rohrleitung oder von Teilen, die damit-verbunden sind. im
Falle der Beendigung der Vorwärtsbewegung der Rohrleitung kann dadurch vermieden
werden, daß die Zufuhr der Wärme zum Rohr selbsttätig ganz oder wesentlich herabgesetzt
wird, und zwar auf einen Wert, welcher nicht eine Überhitzung des Rohres oder der
zugehörigen Teile, z. B. der Isolationsscheiben, bedingt, wenn die Vorwärtsbewegung
der Rohrleitung unter den Normalwert abfällt oder den :Normalwert um einen vorbestimmten
Betrag unterschreitet. Eine solche selbsttätige Einrichtung hat jedoch den Nachteil,
daß eine kurze Länge der Rohrleitung die Erwärmungszone passiert, ohne dal:l sie
ausreichend erwärmt worden ist, um die Nahtstelle herzustellen. Im übrigen wird
dann, wenn einerseits die Wärmezufuhr selbsttätig eingeschaltet oder wesentlich
vermehrt wird, und zwar vom herabgesetzten Wert auf den Normalwert, wenn die Vorwärtsbewegung
der Rohrleitung beginnt oder beabsichtigt ist, eine Längeneinheit der Rohrleitung
aus der Erwärmungszone herausbew egt, ohne derart erwärmt worden zu sein, daß die
Naht hergestellt wird. Beginnt andererseits die Erwärmung, kurz bevor die Vorwärtsbewegung
beginnt oder wiederbeginnt, um sicherzustellen, daß die Rohrleitung am Ausgangsende
der Erwärmungszone ausreichend erhitzt worden ist, um die Naht herzustellen, dann
wird die nachfolgendeLängeneinheit überhitzt. Um infolgedessen eine fortlaufende
Naht über eine Herstellungslänge der Rohrleitung hinweg ohne die Gefahr der Überhitzung
sicherzustellen, hat es sich als notwendig herausgestellt, nach der Beendigung der
Vorwärtsbewegung der Rohrleitung die Rohrleitung nach rückwärts, relativ zur Wärmezone,
um einen ausreichenden Betrag zu bewegen, bevor ihr erlaubt wird, die Vorwärtsbewegung
wiederaufzunehmen.
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Durch die Erfindung wird eine verbesserte Vorrichtung für die Herstellung
einer derartigen, mit einer Naht versehenen Rohrleitung in Vorschlag gebracht, wodurch
die Gefahr der Herstellung einer fehlerhaften Naht beim Ingangsetzen der Vorrichtung
verhindert und die -1; otw°ndigl;eit, die Rohrleitung zurückzubewegen, bevor die
Vorrichtung nach einem Anhalten wieder in Gang gesetzt worden ist, vermieden wird.
Diese verbesserte Vorrichtung ist von einer solchen Bauart, bei welcher sich das
Rohr durch eine Erwärmungszone hindurchbewegt, welche es auf die Nahtherstellungstemperatur
bei eitler normalen Bewegungsgeschwindigkeit des Rohres bringt und wobei die Heizwirkung
dies:r Zone entweder selbsttätig oder von Hand herabgesetzt wird, sobald die Bewegungsgesch.vindig@ceit
abfällt. Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß eineweitere
Erwärmungszone unter einem solchen Abstand in der Bewegungsrichtung des Rohres von
der ersten Erwärinungzc>iie weg angeordnet ist, daß ein Ausfallen oder eis= Versagen
der ersten Erwärmungszone. beispiel-:z;eise beim Anhalten und Inbetriebsetzen der
Vorrichtung. selbsttätig durch die zweite Erwärmungszone berichtigt .wird, trenn
die Vorschl.;l)geschnindi-heit nieder normal groß ist. Diese beiden Erwärmungszonen,
:welche beide dicht von einer Kühlzone gefolgt sind, sind in Richtung des Vorschubs
der Rohrleitung voneinander mit Abstand vorgesehen. Die Rohrleitung gelangt. nachdem
sie die erste Erwärmungszone passiert hat, unmittelbar in die erste Kühlzone. wo
sie gekühlt wird, und zwar vorzugsweise sehr schnell. Beim Erreichen der nveiten
Erwärmungszone wird die abgekühlte Rohrleitung örtlich wieder erhitzt, um beim Verlassen
dieser zweiten F-rvvärmungszone tviederum gekühlt zu werden, und zwar vorzugstweise
wiederum sehr schnell. Dieses doppelte Erwärmen der Rohrleitung- findet nur statt,
während die Rohrleitung sich vorwärts bewegt, und zu diesem Zweck kann beim Anfahren
die Wärmezufuhr zu beiden Erwärmungszonen selbsttätig bewirkt werden, wenn. die
Vorwärtsbewegung der Rohrleitung ihre normale Vorschubgeschwindigkeit oder eine
Geschwindigkeit erreicht, die ihr nahekommt. Eine doppelte Erwärmung kann während
des ganzen Andauerns der normalen Vorschubbedingungen oder nur während eines Anfangsteiles
einer jeden Anfahrperiode nach dem Anlassen und während -eines Anfangscriles einer
jeden Vorschubperiode beim Wiederanfa'iren nach einem Anhalten fortgesetzt werden.
Ina ersteren Falle wird beim Anhalten die Wärmezufuhr zu beiden Zonen selbsttätig
abgeschaltet, wenn die Vorwärtsbewegung der Rohrleitung unter den normalen oder
einen bestimmten Wert unterhalb des normalen Wertes abfällt. und zwar entweder vollständig
oder
wenigstens um-einen solchen Betrag, daß die Gefahr des Überhitzens für die Rohrleitung
beseitigt wird, wenn diese in diesen Zonen unbeweglich ist. Im zweiten Falle werden
die Zufuhr der Wärme zur ersten Zone und im Falle des Anhaltens während des Anfangsteiles
der Vorschubperiode die Zufuhr der Wärme zur zweiten Zone entweder ganz oder teilweise
selbsttätig abgeschaltet, wenn die Vorwärtsbewegung unter den Normalwert oder unter
einen bestimmten Wert unterhalb des Normalwertes abfällt. Beim Wiederanfahren wird
die Wärmezufuhr zu beiden Zonen selbsttätig wiederhergestellt, wenn die Vorwärtsbewegung
der Rohrleitung die Normalgeschwindigkeit oder eine Geschwindigkeit erreicht, die
dieser benachbart ist. Auf diese Weise wird beim Anfahren sowie beim Wiederanfahren
nach einem Anhalten jede Rohrlänge, welche die Doppelheizzone verläßt, auf die Nahttemperatur
gebracht und, wenigstens einmal, schnell abgekühlt. Wenn normale Vorschubbedingungen
erreicht oder wiedererreicht worden sind, und zwar so lange, wie die zweite Erwärmungszone
wirksam ist, dann ist-jede Rohrlänge der die Doppelw ärmezone verlassenden Rohrleitung
zweimal auf die Nahttemperatur gebracht worden.
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Die Erfindung, nach welcher eine weitere Erwärmungszone unter einem
solchen Abstand vor einer ersten Erwärmungszone angeordnet ist, um selbsttätig einen
durch die erste Erwärmungszone verursachten Fehler zu berichtigen, ist anwendbar
auf eine Vorrichtung zum Verbinden von Metallrohrleitungen mittels Lötens, Hartlöten;
oder autogenen Schweißens sowie auch beim N ahtscliweißen von Rohren aus nichtmetallischen,
thermoplastischen Werkstoffen. Es ist von besonderem Vorteil bei gelöteten Kupferrohrleitungen,
welche als AußenI.eiterabschirmung oder Ummantelung eines elektrischen Kabels dienen,
dessen innerer Leiter oder dessen innere Leiter mittels Scheiben aus einem Werkstoff,
z. B. Polyäthylen, welches einen niedrigen Schmelzpunkt hat, auf Abstand gehalten
wird.
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Die Heizvorrichtung, durch welche die Rohrleitung örtlich. auf die
erforderliche :\Tahttemperatur gebracht wird, kann verschieden ausgebildet sein,
und zwar je nach der Art des Rohrleitungswerkstoffes und der zugehörigen Teile sowie
je nach der Art der herzustellenden Naht.
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Nunmehr soll die Erfindung an Hand -der sie schaubildlich wiedergebenden
Zeichnung beispielsweise erläutert werden, und zwar in Anwendung der Erfindung bei
der Herstellung von gleichachsigen Kabeln, die aus einem Mittelleiter bestehen,
welcher durch Abstandsscheiben aus Polyäthylen von einem Außenleiter gehalten wird,
der aus einem Paar konzentrischer Metallrohre besteht, von denen jedes dadurch hergestellt
wird, daß ein in Längsrichtung sich vorwärts bewegender Metallstreifen quer zu seiner
Länge gebogen wird und die Längskanten des Außenstreifens miteinander und/ oder
mit der Barunterliegenden Wandung des Innenrohres mittels eines Lötmittelstreifens
verbunden werden, welcher während der Herstellung des Außenrohres zwischen die Wandung
des Innenrohres und die Längskanten des Streifens eingebracht wird, der das Außenrohr
bildet. Bei der Anwendung der Erfindung für Rohrherstellungsgeräte für dieses Herstellungsverfahren
werden doppelte Lötgeräte i und 2 benutzt. Eins dieser beiden Geräte ist am Ausgangsende
einer Streifenbiegevorrichtung 3 angeordnet, mittels welcher ein Metallstreifen
4 allmählich quer zu seiner Längsrichtung so gebogen wird, daß er ein Rohr 5 umgibt,
welches von einer ähnlichen (nicht dargestellten) Streifen.biegevorrichtung hergestellt
ist, wobei seine Kanten die Kanten eines Lötmittelstreifens 6 überlappen, der in
Längsrichtung auf der Oberfläche des Rohres 5 angeordnet bzw. aufgebracht ist. Die
andere Lötvorrichtung.2 ist an einem Punkt angeordnet, der mit Abstand von der ersten
Lötvorrichtung in Vorschubrichtung der doppelwandigen Rohrleitung 7 vorgesehen ist,
welche von der Biegevorrichtung 3 ausgestoßen wird.
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Beide Lötvorrichtungen i und 2 sind so angeordnet, daß sie während
des normalen Laufs der :Maschine wirksam sind und selbsttätig unwirksam gemacht
werden, wenn die Vorschubgeschwindigkeit des Rohre. unter den Normalwert oder unter
einen bestimmten Wert unterhalb des Normalwerts abfällt, wie dies der Fall ist,
wenn die Maschine angehalten wird. Wie ohne weiteres einzusehen ist, kann dies auf
die verschiedenste Weise erreicht werden. Beispielsweise kann man für jede der Lötvorrichtungen
eine" diametral aufgespaltete Muffe verwenden, dessen oberer Teil i" bzw. 2", welcher
erhitzt ist, und dessen unterer Teil ib bzw. 2b, welcher ortsfest ist, das Bestreben
haben, sich unter der Einwirkung einer Federkraft voneinander zu trennen, die aber
zusammengepreßt und in Berührung mit dem Rohr 7, beispielsweise mittels eines Elektromagneten
bzw. eines Solenoids, gehalten werden, welcher bzw. welches im unteren Teil untergebracht
sein kann und durch ein Relais io, das auf die Vorschubgeschwindigkeit des Rohres
7 anspricht, so gesteuert wird, daß die Lötverbindung nur dann in der Arbeitsstellung
gehalten wird, wenn die Vorschubgeschwindigkeit des Rohres normal oder größer als
ein vorbestimmter Mindestwert ist, der in der Nähe de-Normalwertes liegt. Bei einer
solchen Anordnung kann eine Vorkehrung getroffen werden, um die Wärmezufuhr zum
Teil i, und ib selbsttätig zu verringern, wenn dieser in der Abschaltstellung ist.
derart, daß er normalerweise die Arbeitstemperatur annimmt. Jeder Lötvorrichtung
i und 2 folgt dicht bzw. unmittelbar eine besondere Kühlvorrichtung. beispielsweise
ein wassergekühltes Zieheisen i= bzw. 12 von entsprechender Länge. Infolgedessen
wird während der normalen `..'orschubbedingungen das Rohr örtlich erhitzt (in üer
Nachbarschaft des Lötmittelstreifens), und zwar :_uf die optimaleLöttemperatur gebracht,
während es durch die erste Lötvorrichtung hindurchläuft, und wird dann schnell gekühlt,
nachdem es die Lötvorrichtung
verlassen hat. In der zweiten Lötvorrichtung
wird, es.wiederum örtlich erhitzt, und zwar bis zur optimalen Löttemperatur, und
daraufhin unmittelbar wieder gekühlt, wenn es die Lötvorrichtung verläßt. In dieser
Weise wird eine sich in Längsrichtung erstreckende Lötnaht zwischen den Teilen während
der normalen Arbeitsbedingungen hergestellt und wiederhergestellt, wobei sich jedoch
keine Nachteile als Folge davon herausgestellt haben. Im Falle des Abstoppens wird
infolge des Momentes der sich bewegenden Maschinenteile und des des Rohres selbst
eine Rohrlänge die erste Lötvorrichtung verlassen haben, ohne daß eine Naht hergestellt
worden ist, und eine entsprechende Länge des Rohres wird die zweite Lötvorrichtung
verlassen haben, ohne daß die Naht aufgelötet und wiedergelötet worden ist. Beim
Wiederanlassen wird infolge des Trägheitsmomentes der sich bewegenden Maschinenteile
und desjenigen des Rohres selbst eine bestimmte Zeit vergehen, bis die normale Geschwindigkeit
wieder erreicht worden ist. Während dieser Zeit wird eine Rohrlänge durch die erste
Lötvorrichtung hindurchbewegt, ohne daß eine Naht hergestellt ist, während eine
entsprechende Länge die zweite Lötvorrichtung verläßt, ohne daß ein Wiederlöten
erfolgt ist. -Diese Längen und die Länge des Überlaufs bei einem Halt bestimmen
den Mindestabstand bzw. die Mindestabmessungen der beiden Lötvorrichtungen, welche
erforderlich sind, um sicherszustellen, daß kein Rohrteil die Maschine verläßt,
ohne entweder von der ersten oder von der zweiten Lötvorrichtung oder von beiden
mit einer Naht -versehen worden zu sein, so daß eine fortläufende Naht erreicht
wird, ohne Rücksicht darauf, ob die Maschine mit zeitweisem Anhalten arbeitet oder
nicht.