EP3247510A1 - Verfahren zur umformung eines rohrkörpers, mäanderförmiger rohrkörper und verwendung desselben - Google Patents

Verfahren zur umformung eines rohrkörpers, mäanderförmiger rohrkörper und verwendung desselben

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EP3247510A1
EP3247510A1 EP15801473.8A EP15801473A EP3247510A1 EP 3247510 A1 EP3247510 A1 EP 3247510A1 EP 15801473 A EP15801473 A EP 15801473A EP 3247510 A1 EP3247510 A1 EP 3247510A1
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EP
European Patent Office
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tubular body
forming
pipe
liquid
generator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15801473.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen RÖER
Gerrit KUIPER
Sven WOLLGAM
Falk MIDDELSTÄDT
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Wobben Properties GmbH
Original Assignee
Wobben Properties GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/02—Rigid pipes of metal

Definitions

  • the present invention relates in a first aspect to a method for forming a tubular body.
  • the invention relates to a meandering tubular body produced by such a method.
  • the invention relates to the use of such a tubular body.
  • tubular bodies are usually in an elongated substantially non-curved shape after their manufacture.
  • tubular bodies are not only used along straight conveying paths, but sometimes require the fitting locations to convey fluids through tubular bodies along curved paths, such as around corners, and not always allow the use of branch pipes, flanged pipe elbows, and the like or is desired, there is the need to be able to bend tubular body about by forming.
  • tubular body as a heat sink in order to achieve the best possible heat transfer between the pipe body and body to be cooled.
  • a particular challenge in the forming of tubular bodies is to prevent collapse, buckling or otherwise undesirable deformation of the tubular body and to achieve only those forming, which is intended during the forming process.
  • sand is used as a filler in the prior art. The sand fills the inner cross section of the tubular body and prevents collapse or unwanted buckling of the tubular body during forming with sufficient packing density.
  • the invention was therefore an object of the invention to provide a method for forming tubular bodies, which as far as possible fixes the disadvantages described above.
  • the invention has the object to provide a method for forming tubular bodies, which allows a higher flexibility or complexity of forming.
  • the inventive method comprises the steps of: providing a tubular body having a first and a second pipe end, filling the tubular body with a liquid, preferably Water, closing the tube body, and forming the tubular body.
  • a liquid preferably Water
  • the invention makes use of the finding that water, especially in the liquid or gaseous state, can be removed completely residue-free from the tube body after it has been formed, regardless of the complexity of the tube body, as long as one or preferably both tube ends are reopened after forming.
  • the invention makes use of the fact that liquids such as water or suitable oils are difficult to compress and therefore, if the tube is completely filled and closed, it will ensure adequate stabilization of the inner tube volume despite its liquid state.
  • this further comprises the step: pressurizing the liquid in the tubular body prior to the step of forming.
  • pressurizing the liquid this is biased to some extent. Liquids are not completely incompressible physically. However, it has been found that for the purposes of the method according to the invention a sufficient incompressibility, or sufficiently low compressibility in the use of water is given, which is further improved by the fact that this is pressurized prior to forming.
  • the pressurization equally ensures an indicator for complete filling of the tubular body.
  • a particular advantage associated with the pressurization is the following: If a leakage, for example in the form of a crack, occurs during forming of the tubular body, the pressurized liquid would immediately escape from the interior of the tubular body.
  • the liquid is subjected to a pressure of 20 bar or more, more preferably at a pressure in a range of 50 bar to 200 bar.
  • the step of forming comprises introducing one or more bending radii into the tube.
  • the bending radius, or at least one of the plurality of bending radii, preferably several of the bending radii or all bending radii is below three times the pipe diameter. While conventional tube bending processes in the prior art assume a minimum bending radius of about five times to a maximum of three times the diameter of the tube, the method according to the invention permits as a result of the use of Liquid, in particular pressurized liquid as an inner stabilizer, a much stronger bending, resulting in significantly narrower possible bending radii.
  • the achievable bending radius is in a range of less than three times the pipe diameter to about twice the pipe diameter, wherein the bending radius still depends in a known manner on the material used of the tubular body and in particular its wall thickness.
  • the aforementioned bending radii can be achieved, for example.
  • the step of reshaping comprises: changing the tube cross-section of one or more sections of the tubular body, or of the entire tubular body, preferably into a substantially polygonal cross-sectional shape, more preferably into a substantially rectangular shape.
  • a substantially polygonal or essentially rectangular shape is understood to mean that the "angularity" of the cross-section moves within the framework of the technical possibilities If a tube cross-section is deformed by means of forming so that it has one or more edges which overall form one cross section polygonal, in particular rectangular, shape, it is to be expected that a small edge radius remains inside and outside, which is negligible for the understanding of the concept of the essentially polygonal or substantially rectangular cross-sectional shape.
  • the changing of the pipe cross-section in a substantially polygonal or substantially rectangular cross-sectional shape is preferably achieved by inserting the tubular body partially or completely into a shaped body and then molding it to the shaped body by application of force.
  • the force is applied either from the outside onto the molded body or the tubular body and / or through the molded body itself, for example in the manner of a stamp.
  • it is preferred, for example, to deform the tubular body by means of a punch or a roller, for example by straightening rolls.
  • the method is further developed in a further embodiment in that a plurality of bending radii are introduced into the tubular body and the step of forming further comprises: bending the tube into a meandering shape, wherein the meandering shape has one or more substantially non-curved tube sections which are respectively connected to one or more connect several of the bending radii.
  • the method comprises the step of draining liquid from the tubular body, preferably by means of a pressure relief valve, when the pressure during the forming exceeds a predetermined value. This is preferably accomplished by sealing at least one of the ends of the tubular body with a relief valve which drains liquid whenever the pressure increases significantly as a result of progressive reforming, preferably by 1 to 10% or more.
  • the latter further comprises the step of monitoring the fluid pressure during the forming, preferably by means of a pressure sensor.
  • a pressure sensor Apart from the fact that, of course, a visual monitoring of the liquid pressure can take place by observation of the pressure relief valve, it may be preferable for more accurate control of the forming process, the pressure rise inside the tube body to detect quantitatively, and this is preferably a well-known pressure transducer used.
  • the method according to the invention has also proved to be particularly suitable for tubular bodies which are formed from a steel material, in particular from stainless steel or structural steel.
  • the meander-shaped tubular body has a plurality of bending radii, preferably with a bending radius of less than three times the tube diameter, and a plurality of substantially non-curved sections, which at least one, preferably more or all of the substantially non-curved portions have a substantially rectangular cross-section, preferably bend-free, connect to the bending radii.
  • the tubular body in these sections curvature-free, ie straight, or at least has such a small curvature that he inserted into the groove of the generator is and preferably rests against the opposite walls of the groove to allow heat transfer.
  • the curvature plays no role in this case.
  • a slight curvature transverse to the groove depth that is to say in the direction of the groove walls towards or away from the groove walls, is also assumed to proceed from a substantially non-curved section if the section can be moved into the groove by elastic deformation.
  • the tubular body according to the invention preferably has a wall thickness in a range between 0.5 and 3.5 mm, more preferably in a range of 1 - 2 mm.
  • the tubular body according to the invention is made of a steel material, in particular of stainless steel or structural steel. Although there are materials that are significantly more deformable due to a higher ductility, such as copper pipes. However, in particular for use in a generator for generating electrical current, it is preferred according to the invention to design the tubular body with the lowest possible electrical conductivity.
  • the tubular body in its meandering form also acts like a coil and, during operation of the generator, when the pole shoes are moved past the grooves provided with the meander, can cause power losses or interference fields which can be kept low by suitable choice of material.
  • the invention accordingly relates, according to the third aspect, to the use of a meandering tubular body according to one of the embodiments described above in a generator.
  • the invention solves the problem of implementing the cooling of the generator with the most economical means possible and to allow a possible leak-free coolant supply.
  • the use of the meandering tubular body according to one of the preferred embodiments described above is particularly preferred for the above reasons because the tubular body has already been (implicitly) checked for pressure tightness during its manufacture.
  • the meandering tubular body is particularly preferably used in a generator which is designed as a multi-pole synchronous generator of a wind turbine.
  • the generator particularly preferably the stator of the generator, has a multiplicity of slots in which a winding, which is preferably the stator winding, is arranged.
  • the tubular body is inserted with its several substantially non-curved pipe sections with a substantially rectangular cross-section in the grooves. If the tube body is then flowed through by cooling liquid, the heat generated by the stator winding can be removed from the groove immediately and at the same time the heat development in the stator can be contained.
  • multi-pole means a plurality of stator poles, in particular a design having at least 48 stator teeth, often even significantly more stator teeth, in particular 96 stator teeth or even more stator teeth
  • Both the rotor, which may also be referred to as a rotor, and the stator are arranged in an annular region about the axis of rotation of the synchronous generator.
  • a range of 0 to at least 50 percent of the radius of the air gap is free of electrical energy
  • this area is also more than 0 to 50 percent of the air gap radius, in particular up to 0 to 70 percent or even 0 to 80 percent of the air gap radius
  • Construction ka nn a support structure in this inner region be present, but in some embodiments may be formed axially offset.
  • such synchronous generators of a gearless wind turbine are slowly rotating generators. Under slowly rotating here is understood depending on the size of the system, a speed of less than 40
  • FIG. 1 shows a first method state in the production of a meandering tubular body
  • FIG. 2 shows a second state of the method according to FIG. 1
  • FIG. 1 shows a first method state in the production of a meandering tubular body
  • FIGS. 1 and 2 show a third method state of the method according to FIGS. 1 and 2.
  • the tube body 1 shown in FIGS. 1-3 has a substantially cylindrical cross-section in its undeformed state and is not curved, as can be seen in FIG.
  • the tubular body 1 is pressure-tightly sealed at a first end section 2 with a closure 3, for example a blind plug.
  • a second shutter 5 is attached at an opposite second end portion 4, a second shutter 5 is attached.
  • the second closure 5 is formed for example as a check valve with pressure relief.
  • the tubular body 1 is filled with liquid, preferably pressurized via the second closure 5, and pressurized, for example at a pressure in a range from 50 to 200 bar.
  • the tube body is then pressure-tight manner, wherein the optionally provided pressure limiter is set when exceeding a predetermined pressure within the tubular body 1 for discharging liquid from the interior of the tubular body 1.
  • the step of reshaping can then be carried out.
  • first of the pipe body 1 is inserted into a pipe bending device 100 as shown in FIG.
  • the pipe bender 100 holds the pipe body 1 against a stop 101 on a first leg.
  • a lever 103 causes bending of the tubular body 1 in the direction of the arrow A around a holding mandrel 105. Due to the filling of the tubular body 1 with the liquid pipe bend succeeds without collapsing the pipe cross-section, and it is achieved by repeatedly performing the bending operation, a state shown in FIG.
  • the meander-shaped bent tubular body shown in FIG. 2, which is an intermediate product of the method of the exemplary embodiment shown, has a plurality of substantially non-curved sections 7, which are each arranged kink-free following bending radii 9.
  • the pipe cross-sections of the essentially non-curved sections 7 are preferably subsequently changed.
  • the molded body 203 consists for example of two parallel planks which define a gap between them with a rectangular cross-section, for example as a square with the groove width C and preferably the same groove depth.
  • a pressure transducer 1 1 is preferably arranged, which is adapted to monitor the internal pressure of the liquid.
  • a predetermined pressure value is exceeded, either manually liquid can be drained, or a pressure relief valve automatically opens when that pressure is exceeded in order to take account of the reduction in volume inside the tubular body 1 as a result of the change in shape by the stamp device 200.
  • the method according to the invention can be used both for the combined bending and shaping of the pipe cross-section.
  • the advantages according to the invention of stabilizing the volume of the tubular body 1 by means of preferably pressurized liquid also come into play in the case of both individual processing steps, that is to say only bending or only changing the shape of the pipe cross section. It has been found that the use of water allows adequate stabilization, and the environmental compatibility of water is considered to be advantageous for its use.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umformung eines Rohrkörpers (1), umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Rohrkörpers (1) mit einem ersten (2) und einem zweiten (4) Rohrende, Befüllen des Rohrkörpers (1) mit einer Flüssigkeit, Verschließen des Rohrkörpers (1), und Umformen des Rohrkörpers (1).

Description

Verfahren zur Umformung eines Rohrkörpers, mäanderförmiger Rohrkörper und
Verwendung desselben
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Umformung eines Rohrkörpers. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen mit einem solchen Verfahren hergestellten mäanderförmigen Rohrkörper. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Rohrkörpers.
Das Umformen von Rohrkörpern ist allgemein bekannt. Rohrkörper liegen für gewöhnlich nach ihrer Herstellung in einer langgestreckten im Wesentlichen ungekrümmten Form vor. Da aber in der Praxis Rohrkörper nicht nur entlang gerader Förderstrecken eingesetzt werden, sondern es die Einbauorte bisweilen erfordern, Fluide mittels Rohrkörpern entlang gekrümmter Bahnen, beispielsweise um Ecken herum, zu fördern, und hierbei nicht immer das Verwenden von Zweigleitungen, angeflanschten Rohrkrümmern und dergleichen ermöglicht oder erwünscht ist, besteht zum einen der Bedarf, Rohrkörper etwa mittels Umformen biegen zu können. Zum anderen besteht der Bedarf, Rohrkörper hinsichtlich ihrer Querschnittsform umformen zu können, um diese durch vordefinierte Öffnungsquerschnitte hindurch verlegen zu können oder die Rohrkörper mit ihrem Querschnitt möglichst eng an vorgegebene Öffnungsquerschnitte anformen zu können. Letzteres ist insbesondere bei der Verwendung der Rohrkörper als Kühlkörper von Bedeutung, um einen möglichst guten Wärmeübergang zwischen Rohrkörper und zu kühlendem Körper erreichen zu können. Eine besondere Herausforderung beim Umformen von Rohrkörpern ist es, ein Kollabieren, Einknicken oder in sonstiger Art und Weise unerwünschtes Verformen des Rohrkörpers zu verhindern und nur diejenige Umformung zu erzielen, die beim Umformvorgang beabsichtigt ist. Um dies zu erreichen, wird im Stand der Technik Sand als Füllstoff verwendet. Der Sand füllt den inneren Querschnitt des Rohrkörpers aus und verhindert bei ausreichender Packungsdichte ein Kollabieren oder unerwünschtes Einbeulen des Rohrkörpers beim Umformen.
Wenngleich dieses Verfahren für einfache Umformvorgänge wie beispielsweise das Erzeugen einzelner Biegeradien oder Erzeugen unrunder Querschnitte des Rohrs möglich ist, ergibt sich bei komplexeren Umformvorgängen wie beispielsweise dem Erzeugen mäanderförmiger Rohrkörper das Problem, dass der Sand nach dem Umformvorgang nicht mehr vollständig aus dem Rohrkörper entfernt werden kann. Folglich ist es im Stand der Technik nicht möglich, komplexe Rohrkörperformen wie beispielsweise mäanderförmige Rohrkörper aus einem Stück herzustellen. In der prioritätsbegründenden deutschen Patentanmeldung hat das Deutsche Patent- und Markenamt die folgenden Dokumente recherchiert: DE 694 02 051 T2, DE 196 16 484 A1 , EP 0 099 714 A1 , DE 199 52 508 A1 und DE 10 2010 018 162 B3.
Der Erfindung lag folglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Umformen von Rohrkörpern anzugeben, welches die vorstehend beschriebenen Nachteile möglichst weitestgehend behebt. Insbesondere lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Umformen von Rohrkörpern anzugeben, welches eine höhere Flexibilität beziehungsweise Komplexität der Umformung ermöglicht.
Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art mit den Merkmalen von Anspruch 1. Insbesondere weist das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte auf: Bereitstellen eines Rohrkörpers mit einem ersten und einem zweiten Rohrende, Befüllen des Rohrkörpers mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, Verschließen des Rohrkörpers, und Umformen des Rohrkörpers. Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass Wasser insbesondere in flüssigem oder gasförmigem Zustand völlig rückstandsfrei aus dem Rohrkörper nach dessen Umformung entfernt werden kann, unabhängig von der Komplexität des Rohrkörpers, solange eines oder vorzugsweise beide Rohrenden nach der Umformung wieder geöffnet werden. Des Weiteren macht sich die Erfindung zunutze, dass Flüssigkeiten wie beispielsweise Wasser oder geeignete Öle nur schwer kompressibel sind und daher, sofern das Rohr vollständig befüllt und verschlossen ist, trotz ihres flüssigen Zustands eine ausreichende Stabilisierung des inneren Rohrvolumens gewährleisten.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst dieses ferner den Schritt: Druckbeaufschlagen der Flüssigkeit in dem Rohrkörper vor dem Schritt des Umformens. Durch das Druckbeaufschlagen der Flüssigkeit wird diese gewissermaßen vorgespannt. Flüssigkeiten sind physikalisch gesehen nicht vollständig inkompressibel. Allerdings hat sich herausgestellt, dass für die Zwecke des erfindungsgemäßen Verfahrens eine hinreichende Inkompressibilität, beziehungsweise hinreichend niedrige Kompressibilität bei der Verwendung von Wasser gegeben ist, die dadurch noch weiter verbessert wird, dass dieses vor dem Umformen mit Druck beaufschlagt wird. Die Druckbeaufschlagung gewährleistet gleichermaßen einen Indikator für vollständiges Befüllen des Rohrkörpers. Ein besonderer Vorteil, der mit der Druckbeaufschlagung einhergeht, ist folgender: Wenn beim Umformen des Rohrkörpers eine Leckage, beispielsweise in Form eines Risses, entsteht, würde die druckbeaufschlagte Flüssigkeit sofort aus dem Inneren des Rohrkörpers ausdringen. Dieses Ausdringen wäre leicht detektierbar. Somit kann beim Umformen simultan eine Drucküberprüfung vorgenommen werden. Wenn keine Flüssigkeit austritt, bis der Umformvorgang abgeschlossen ist, weiß der Bediener unmittelbar, dass das Rohr jedenfalls bis zu dem Druck, mit dem der Rohrkörper zuvor von innen druckbeaufschlagt worden ist, druckdicht ist. Dies stellt einen signifikanten wirtschaftlichen Vorteil dar.
Vorzugsweise wird die Flüssigkeit mit einem Druck von 20 bar oder mehr beaufschlagt, besonders bevorzugt mit einem Druck in einem Bereich von 50 bar bis 200 bar.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt des Umformens das Einbringen eines oder mehrerer Biegeradien in das Rohr. Kurz gesprochen wirkt sich der Vorteil der Verwendung von Flüssigkeit als innerem Stabilisator umso stärker aus, je komplexer die Geometrie des Rohrkörpers wird, desto mehr Biegeradien in das Rohr folglich eingebracht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt der Biegeradius, oder mindestens einer der mehreren Biegeradien, vorzugsweise mehrere der Biegeradien oder sämtliche Biegeradien, unterhalb des dreifachen Rohrdurchmessers. Während bei konventionellen Rohrbiegeverfahren im Stand der Technik von einem minimalen Biegeradius von dem etwa Fünffachen bis maximal hinab zum gut Dreifachen des Rohrdurchmessers ausgegangen wird, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren infolge der Verwendung von Flüssigkeit, insbesondere druckbeaufschlagter Flüssigkeit als innerem Stabilisator, ein deutlich stärkeres Biegen, was sich in deutlich engeren möglichen Biegeradien auswirkt. In bevorzugten Ausgestaltungen liegt der erreichbare Biegeradius in einem Bereich von unterhalb des dreifachen Rohrdurchmessers bis etwa zum Zweifachen des Rohrdurchmessers, wobei der Biegeradius nach wie vor in bekannter Weise auch vom verwendeten Werkstoff des Rohrkörpers und insbesondere dessen Wandstärke abhängt. Bei einem Rohr mit Durchmesser 12 mm, Wanddicke 1 mm, und nichtrostendem Stahl als Werkstoff lassen sich die vorgenannten Biegeradien beispielsweise erreichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt des Umformens: Verändern des Rohrquerschnitts eines oder mehrerer Abschnitte des Rohrkörpers, oder des gesamten Rohrkörpers, vorzugsweise in eine im Wesentlichen polygonale Querschnittsform, besonders bevorzugt in eine im Wesentlichen rechteckige Form. Unter einer im Wesentlichen polygonalen beziehungsweise im Wesentlichen rechteckigen Form wird verstanden, dass die „Eckigkeit" des Querschnitts sich im Rahmen der technischen Möglichkeiten bewegt. Wenn ein Rohrquerschnitt mittels Umformen so verformt wird, dass er eine oder mehrere Kanten aufweist, die dem Querschnitt insgesamt eine polygonale, insbesondere rechteckige, Form geben, ist zu erwarten, dass ein kleiner Kantenradius innen wie außen verbleibt. Dieser ist für das Begriffsverständnis der im Wesentlichen polygonalen beziehungsweise im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsform zu vernachlässigen.
Das Verändern des Rohrquerschnitts in eine im Wesentlichen polygonale beziehungsweise im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform wird vorzugsweise erreicht, indem der Rohrkörper abschnittsweise oder vollständig in einen Formkörper eingelegt wird und dann mittels Kraftbeaufschlagung an den Formkörper angeformt wird. Erfindungsgemäß erfolgt das Kraftbeaufschlagen entweder von außen auf den Formkörper oder den Rohrkörper und/oder durch den beispielsweise nach Art eines Stempels arbeitenden Formkörper selbst. Erfindungsgemäß wird beispielsweise bevorzugt, den Rohrkörper mittels eines Stempels oder einer Walze, etwa mittels Richtwalzen, zu verformen. Das Verfahren wird in einer weiteren Ausführungsform weitergebildet, indem mehrere Biegeradien in den Rohrkörper eingebracht werden und der Schritt des Umformens weiter umfasst: Biegen des Rohres in eine Mäanderform, wobei die Mäanderform einen oder mehrere im Wesentlichen ungekrümmte Rohrabschnitte aufweist, die sich jeweils an einen oder mehrere der Biegeradien anschließen. Weiter vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt: Ablassen von Flüssigkeit aus dem Rohrkörper, vorzugsweise mittels eines Überdruckventils, wenn der Druck während des Umformens einen vorbestimmten Wert überschreitet. Dies wird vorzugsweise durchgeführt, indem wenigstens eines der Enden des Rohrkörpers mit einem Überdruckbegrenzerventil verschlossen wird, welches immer dann Flüssigkeit ablässt, wenn der Druck infolge der fortschreitenden Umformung deutlich ansteigt, vorzugsweise um 1 bis 10 % oder mehr. Hierdurch wird Folgendes erreicht: Beim Verändern des Rohrquerschnitts durch Kraftbeaufschlagung von außen wird mitunter das Volumen des Rohrkörpers verringert. Damit das aus dem gerade verformten Abschnitt des Rohrkörpers weichende flüssige Medium nicht an anderer Stelle ein Ausbeulen oder ungewolltes Verformen des Rohrkörpers bewirkt, wird gemäß dieser Ausführungsform gezielt Flüssigkeit abgelassen, um den Druck im Rohrkörper im Wesentlichen konstant zu halten. Je nach Ausbildung des Rohrkörpers können hier unterschiedliche Grenzwerte definiert werden. Bei einer Wandstärke von 1 mm, und nichtrostendem Stahl als Werkstoff, hat sich beispielsweise ein Grenzwert für die Druckbegrenzung von etwa 50 bar bewährt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses weiter den Schritt: Überwachen des Flüssigkeitsdrucks während des Umformens, vorzugsweise mittels eines Drucksensors. Abgesehen davon, dass natürlich eine visuelle Überwachung des Flüssigkeitsdrucks durch Beobachtung des Überdruckventils stattfinden kann, kann es zur genaueren Steuerung des Umform prozesses bevorzugt sein, den Druckanstieg im Inneren des Rohrkörpers auch quantitativ zu erfassen, und hierzu wird vorzugsweise ein allgemein bekannter Druckmessaufnehmer verwendet. Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich insbesondere auch bei Rohrkörpern bewährt, die aus einem Stahlwerkstoff gebildet sind, insbesondere aus Edelstahl oder Baustahl.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung lag dieser die Aufgabe zugrunde, einen Rohrkörper anzugeben, der zum Kühlen eines Generators geeignet ist, wobei der Generator zum Erzeugen eines elektrischen Stroms dient, insbesondere in Form eines vielpoligen Synchrongenerators einer Windenergieanlage.
Die Erfindung löst die Aufgabe, indem der Rohrkörper mit den Merkmalen von Anspruch 12 ausgebildet ist. Insbesondere weist der mäanderförmige Rohrkörper mehrere Biegeradien, vorzugsweise mit einem Biegeradius von unterhalb des dreifachen Rohrdurchmessers, und mehrere im Wesentlichen ungekrümmte Abschnitte aus, die sich, vorzugsweise knickfrei, an die Biegeradien anschließen, wobei zumindest einer, vorzugsweise mehrere oder sämtliche der im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitte einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
Sofern im Vorstehenden und nachfolgend von im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitten des Rohrkörpers gesprochen wird, so ist hierunter zu verstehen, dass der Rohrkörper in diesen Abschnitten krümmungsfrei, also gerade, ausgebildet ist oder jedenfalls eine derartig geringe Krümmung aufweist, dass er in die Nut des Generators einführbar ist und sich dort an die gegenüberliegenden Wände der Nut vorzugsweise anlegt, um einen Wärmeübergang zu ermöglichen. Bei einer leichten Krümmung in Richtung der Nuttiefe spielt die Krümmung hierbei keine Rolle. Eine leichte Krümmung quer zur Nuttiefe, also in Richtung auf die Nutwände zu beziehungsweise von diesen weg wird erfindungsgemäß auch dann noch von einem im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitt ausgegangen, wenn der Abschnitt sich durch elastisches Verformen in die Nut hinein bewegen lässt. Der erfindungsgemäße Rohrkörper weist vorzugsweise eine Wandstärke in einem Bereich zwischen 0,5 und 3,5 mm auf, besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 - 2 mm.
Weiter vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Rohrkörper aus einem Stahlwerkstoff, insbesondere aus Edelstahl oder Baustahl, ausgebildet. Es gibt zwar Werkstoffe, die aufgrund einer höheren Duktilität deutlich stärker formveränderbar sind, beispielsweise Kupferrohre. Insbesondere für die Verwendung in einem Generator zur Erzeugung elektrischen Stroms wird es erfindungsgemäß aber bevorzugt, den Rohrkörper mit einer möglichst geringen elektrischen Leitfähigkeit auszubilden. Der Rohrkörper in seiner Mäanderform wirkt grundsätzlich auch wie eine Spule und kann im Betrieb des Generators, wenn die Polschuhe an den mit dem Mäander versehenen Nuten vorbei bewegt werden, Leistungsverluste beziehungsweise Störfelder verursachen, die durch geeignete Werkstoffauswahl gering gehalten werden können.
Die Erfindung betrifft demzufolge gemäß dem dritten Aspekt die Verwendung eines mäand erförmigen Rohrkörpers nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in einem Generator.
Die Erfindung löst insbesondere die Aufgabe, die Kühlung des Generators mit möglichst wirtschaftlichen Mitteln umzusetzen und eine möglichst leckagefreie Kühlmittelführung zu ermöglichen. Die Verwendung des mäanderförmigen Rohrkörpers nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist aus den vorstehenden Erwägungen deswegen besonders bevorzugt, weil der Rohrkörper bereits während seiner Herstellung auf Druckdichtheit (implizit) überprüft wurde. Erfindungsgemäß wird der mäanderförmige Rohrkörper besonders bevorzugt bei einem Generator verwendet, der als vielpoliger Synchrongenerator einer Windenergieanlage ausgebildet ist. Der Generator, besonders bevorzugt der Stator des Generators, weist eine Vielzahl von Nuten auf, in denen eine Wicklung, die vorzugsweise die Statorwicklung darstellt, angeordnet ist. Der Rohrkörper wird mit seinen mehreren im Wesentlichen ungekrümmten Rohrabschnitten mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt in die Nuten eingeführt. Wenn der Rohrkörper dann von Kühlflüssigkeit durchströmt wird, kann unmittelbar die von der Statorwicklung erzeugte Wärme aus der Nut abgeführt werden und zugleich die Wärmeentwicklung im Stator eingedämmt werden.
Unter „vielpolig" wird bei einem Synchron-Ringgenerator einer getriebelosen Windenergieanlage eine Vielzahl von Statorpolen verstanden, insbesondere eine Ausbildung mit wenigstens 48 Statorzähnen, häufig sogar mit deutlich mehr Statorzähnen wie insbesondere 96 Statorzähnen oder noch mehr Statorzähnen. Der magnetisch aktive Bereich des Generators, nämlich sowohl des Rotors, der auch als Läufer bezeichnet werden kann, als auch des Stators ist in einem ringförmigen Bereich um die Drehachse des Synchrongenerators angeordnet. So ist insbesondere ein Bereich von 0 bis wenigstens 50 Prozent des Radius des Luftspalts frei von Materialien, die elektrischen Strom oder elektrisches Feld des Synchrongenerators führen. Insbesondere ist dieser Innenraum vollständig frei und grundsätzlich auch begehbar. Häufig beträgt dieser Bereich auch mehr als 0 bis 50 Prozent des Luftspaltradius, insbesondere bis zu 0 bis 70 Prozent oder sogar 0 bis 80 Prozent des Luftspaltradius. Je nach Aufbau kann eine Tragstruktur in diesem inneren Bereich vorhanden sein, die aber in einigen Ausführungen axial versetzt ausgebildet sein kann. Funktionsbedingt sind solche Synchrongeneratoren einer getriebelosen Windenergieanlage langsam drehende Generatoren. Unter langsam drehend wird hier je nach Anlagengröße eine Drehzahl von unterhalb 40 Umdrehungen pro Minute, insbesondere von etwa 4 bis 35 Umdrehungen pro Minute verstanden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigen:
Fig. 1 einen ersten Verfahrenszustand in der Herstellung eines mäanderförmigen Rohrkörpers, Fig. 2 einen zweiten Verfahrensstand des Verfahrens gemäß Fig. 1 , und
Fig. 3 einen dritten Verfahrenszustand des Verfahrens gemäß den Figuren 1 und 2.
Der in den Figuren 1 - 3 gezeigte Rohrkörper 1 hat in seinem unverformten Zustand einen im Wesentlichen zylindrischen Querschnitt und ist ungekrümmt, wie in Fig. 1 zu erkennen ist. Zum Vorbereiten des Umformschrittes wird der Rohrkörper 1 an einem ersten Endabschnitt 2 mit einem Verschluss 3, beispielsweise einem Blindstopfen, druckdicht verschlossen. An einem gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt 4 wird ein zweiter Verschluss 5 angebracht. Der zweite Verschluss 5 ist beispielsweise als Rückschlagventil mit Überdruckbegrenzer ausgebildet. Der Rohrkörper 1 wird, vorzugsweise über den zweiten Verschluss 5, mit Flüssigkeit befüllt und druckbeaufschlagt, beispielsweise mit einem Druck in einem Bereich von 50 bis 200 bar. Über das optional vorgesehene Rückschlagventil ist der Rohrkörper dann druckdicht verschlossen, wobei der optional vorgesehene Druckbegrenzer bei einem Überschreiten eines vorbestimmten Drucks innerhalb des Rohrkörpers 1 zum Ablassen von Flüssigkeit aus dem Inneren des Rohrkörpers 1 eingerichtet ist.
Mit dem befüllten und verschlossenen sowie vorzugsweise druckbeaufschlagten Rohrkörper 1 kann sodann der Schritt des Umformens durchgeführt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird gemäß Fig. 1 zunächst der Rohrkörper 1 in eine Rohrbiegevorrichtung 100 eingelegt. Die Rohrbiegevorrichtung 100 hält den Rohrkörper 1 an einem ersten Schenkel gegen einen Anschlag 101 . Ein Hebel 103 bewirkt das Biegen des Rohrkörpers 1 in Richtung des Pfeils A um einen Haltedorn 105 herum. Aufgrund der Befüllung des Rohrkörpers 1 mit der Flüssigkeit gelingt die Rohrbiegung ohne Kollabieren des Rohrquerschnitts, und es wird bei mehrfachem Durchführen des Biegevorgangs ein Zustand gemäß Fig. 2 erreicht. Der in Fig. 2 dargestellte mäanderförmig gebogenen Rohrkörper, der ein Zwischenprodukt des Verfahrens des gezeigten Ausführungsbeispiels darstellt, weist mehrere im Wesentlichen ungekrümmte Abschnitte 7 auf, die jeweils knickfrei anschließend an Biegeradien 9 angeordnet sind.
Ausgehend von dem Zustand gemäß Fig. 2 werden vorzugsweise im Anschluss die Rohrquerschnitte der im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitte 7 verändert. Dies geschieht gemäß Fig. 3, indem die im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitte 7 nacheinander in einen Formkörper 203 einer Stempelvorrichtung 200 eingelegt werden. Der Formkörper 203 besteht beispielsweise aus zwei parallelen Planken, die zwischen sich einen Spalt mit rechteckigem Querschnitt definieren, beispielsweise als Quadrat mit der Nutbreite C und vorzugsweise gleicher Nuttiefe. Durch wiederholtes Auf- und Abbewegen eines Stempels 201 in Richtung der Pfeile B wird der Rohrkörper 1 in dem Formkörper 203 von außen mit einer Kraft beaufschlagt, die zur Verformung dergestalt führt, dass der Rohrquerschnitt an dem Querschnitt der Nut angeformt wird.
An dem zweiten Verschluss 5 ist vorzugsweise ein Druckmessaufnehmer 1 1 angeordnet, der zur Überwachung des innen liegenden Drucks der Flüssigkeit eingerichtet ist. Bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckwerts kann entweder manuell Flüssigkeit abgelassen werden, oder ein Überdruckventil öffnet automatisch bei Überschreiten jenes Drucks, um der Volumenverkleinerung im Inneren des Rohrkörpers 1 , infolge der Formveränderung durch die Stempelvorrichtung 200, Rechnung zu tragen. Wie sich aus dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ergibt, kann das erfindungsgemäße Verfahren sowohl zum kombinierten Biegen und Formverändern des Rohrquerschnitts verwendet werden. Die erfindungsgemäßen Vorteile der Stabilisierung des Volumens des Rohrkörpers 1 mittels bevorzugt druckbeaufschlagter Flüssigkeit kommen aber auch bei beiden einzelnen Bearbeitungsschritten, also nur dem Biegen oder nur dem Formverändern des Rohrquerschnitts zum Tragen. Es hat sich herausgestellt, dass die Verwendung von Wasser eine ausreichende Stabilisierung ermöglicht, und die Umweltverträglichkeit von Wasser wird als vorteilhaft für dessen Verwendung angesehen.
Alternativ ist ebenso die Verwendung von Öl oder dergleichen vorgesehen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Umformung eines Rohrkörpers, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Rohrkörpers mit einem ersten und einem zweiten Rohrende,
- Befüllen des Rohrkörpers mit einer Flüssigkeit,
- Verschließen des Rohrkörpers, und
- Umformen des Rohrkörpers.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , umfassend den Schritt:
- Druckbeaufschlagen der Flüssigkeit in dem Rohrkörper vor dem Schritt des Umformens.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
wobei die Flüssigkeit mit einem Druck von 20 bar oder mehr, vorzugsweise in einem Bereich von 50 bar bis 200 bar, beaufschlagt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei der Schritt des Umformens umfasst:
- Einbringen eines oder mehrerer Biegeradien in das Rohr.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
wobei der Biegeradius, oder mindestens einer der mehreren Biegeradien, unterhalb des dreifachen Rohrdurchmessers liegt, vorzugsweise in einem Bereich von unterhalb des dreifachen Rohrdurchmessers bis etwa zum zweifachen des Rohrdurchmessers.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei der Schritt des Umformens umfasst:
- Verändern des Rohrquerschnitts eines oder mehrerer Abschnitte des Rohrkörpers, oder des gesamten Rohrkörpers, vorzugsweise in eine im Wesentlichen polygonale Querschnittsform, besonders bevorzugt in eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
wobei der Rohrkörper zum Verändern des Querschnitts in einen Formkörper eingelegt wird, und an den Formkörper mittels Kraftbeaufschlagung angeformt wird, vorzugsweise mittels eines Stempels oder einer Walze.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mehrere Biegeradien in den Rohrkörper eingebracht werden, und der Schritt des Umformens weiter umfasst:
- Biegen des Rohrkörpers in eine Mäanderform, wobei die Mäanderform einen oder mehrere im Wesentlichen ungekrümmte Rohrabschnitte aufweist, die sich jeweils an einen oder mehrere der Biegeradien anschließen.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
umfassend den Schritt:
- Ablassen von Flüssigkeit aus dem Rohrkörper, vorzugsweise mittels eines Überdruckventils, wenn der Druck während des Umformens einen vorbestimmten Wert überschreitet.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
umfassend den Schritt:
- Überwachen des Flüssigkeitsdrucks während des Umformens, vorzugsweise mittels eines Druckmessaufnehmer.
1 1. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei der Rohrkörper aus einem Stahlwerkstoff gebildet ist, insbesondere aus Edelstahl oder Baustahl.
12. Mäanderförmiger Rohrkörper, hergestellt in einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit
- mehreren Biegeradien, vorzugsweise mit einem Biegeradius von unterhalb des freifachen Rohrdurchmessers, und
- mehreren im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitten, die sich, vorzugsweise knickfrei, an die Biegeradien anschließen,
wobei zumindest einer, vorzugsweise mehrere oder sämtliche der im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitte einen im wesentlich rechteckigen Querschnitt aufweisen.
13. Verwendung eines mäanderförmigen Rohrkörpers nach Anspruch 12 in einem Generator, wobei der Generator zum Erzeugen eines elektrischen Stroms eingerichtet ist, insbesondere in einem vielpoligen Synchrongenerator einer Windenergieanlage, wobei
- der Generator, vorzugsweise der Stator des Generators, eine Vielzahl von Nuten aufweist, in denen eine Wicklung, vorzugsweise die Statorwicklung, angeordnet ist, - der Rohrkörper mehrere im Wesentlichen ungekrümmte Rohrabschnitte mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt aufweist, wobei die im Wesentlichen ungekrümmten Abschnitte des Rohrkörpers in den Nuten angeordnet und von Kühlflüssigkeit durchströmt werden.
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