JP2018511481A - 多層の大型管の製造時に被覆層を装着する方法および被覆装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、力作用ユニットを有する圧着ユニット（２２）を用いた多層の大型管の製造時に、支持体層の内側に被覆層を装着する方法および被覆装置に関する。被覆層の安定した装着は、被覆装置が圧着ユニット（２２）と力作用ユニットとを備えた転動圧着工具（２）を有し、圧着ユニット（２２）が、製造すべき大型管の内径よりも小さな直径を有する少なくとも１つの圧着ローラ（２０）と、この圧着ローラに対して運転状態において支持力を直径方向で逆向きに作用させる少なくとも１つの支持エレメントとを備えていることによって得られる。

Description

本発明は、支持体層を形成する１つの外管と被覆層を形成する少なくとも１つの内管とから成る管ユニットを有する、多層の大型管を製造する方法、および力作用ユニットを有する圧着ユニットを用いて、支持体層の内側に被覆層を装着する被覆装置に関する。

独国特許出願公開第１０２００５０２９６７９号明細書には、転動エレメントを用いた拡開によって外管プロフィール内に内管プロフィールを備えた管プロフィールを接合する装置および方法が開示されており、転動エレメントは拡開ヘッド内に配置されていて、圧延力を加えるために回転する支持軸を用いて支持されている。転動エレメントは、遊星車状に支持軸の回転軸線を中心にして運動し、支持軸は、管プロフィールの中心軸線を中心にして偏心的に公転する。転動エレメントを半径方向において移動させるために、支持軸は円錐形部分を有していて、それ自体軸方向において移動することができる。拡開ヘッドには、例えば支持ローラとして形成された支持エレメントが配置されており、この支持エレメントは、転動エレメントにおいて発生する圧延力を内管プロフィールの内面に対して支持する。拡開ヘッドは、管プロフィールの種々異なった位置において接合結合部を拡開によって形成するために、管軸線に沿ってずらされることができる。この公知の装置は、特に、比較的小さな直径における管プロフィールを接合するためにも形成されている。

しかしながら大型管では、大きな内径によって、さらにまた冶金学上も、通常（事実上）弾性的に拡開不能な外管に与えられているように、内側の被覆層の必要な安定した転動進入を困難にする条件が、存在している。このとき大型管はしばしば非真円度および楕円形性を有しているので、回転する支持ローラおよびこれによって駆動される遊星車状の転動エレメントを用いて、つまり位置制御された圧着工程を用いて、非真円度において発生する不均一な圧着力に基づいて、均一に安定した被覆層の係合を実現することは困難である。

別の被覆装置が、国際公開第２００４／１０３６０３号に開示されている。この公知の被覆装置は、支持体層を形成しかつ支持体管とも呼ばれる外管の内側に、被覆層を設けるために構成されている。そのためにライナ管または単にライナとも呼ばれる内管が、外管内に押し込まれ、その後で拡開工具を用いて、外管と結合されるまで半径方向において拡開される。このとき内管は塑性的に、かつ外管は弾性的に膨張させられ、これによって多層の大型管を製造することができる。この工程は、大型管の全長が伸長されるまで歩進的に繰り返される。伸長工具は、液圧式にかつこのとき乾式に作動するので、液圧液との内管の接触は排除されている。両方の管の間における力結合式の機械的な結合は、外管の弾性的な戻りばね弾性が内管の戻りばね弾性よりも大きいことによって達成される。このような形式の製造によって、安定した支持体管の組織にも影響が及ぼされ、内管の材料と支持体管の材料との組合せは、内管の延伸限界が外管の延伸限界よりも低いように選択されねばならず、このようなことには、相応の制限および欠点が結び付けられている。

このような多層の大型管の製造時に、いわゆるハイドロフォーミングプレスを有する被覆装置の使用も公知である（例えばFirma Butting の方法）。このとき水圧を用いて内管および外管は一緒にわずかだけ拡張され、このとき外管において材料流れを生ぜしめる圧力が使用されるので、コントロールされない膨張および破損から大型管を保護するためにアウタキャスティング（Aussengesenk）が必要である。

外管と、大部分が力結合式に結合された被覆層として形成された内管とから成る、多層の大型管を製造する別の方法は、独国特許発明第１０２０１３１０３８１１号明細書に開示されている。製造時には、既に初期曲げによって予備湾曲された支持体金属薄板が使用され、この支持体金属薄板に、同様に既に予備湾曲された被覆金属薄板が載設され、この被覆金属薄板はその両長手方向縁に沿って支持体金属薄板に結合され、その後で多層の大型管への結合部が成形されて、長手方向溶接シームが設けられる。

独国特許出願公開第１０２００９０６００５９号明細書にも、多層の大型管を製造する方法が開示されている。この方法では、大型管の壁が少なくとも２つの金属薄板から形成され、これらの金属薄板は、該金属薄板の間に挿入されたろう材を用いて互いに素材結合式に結合される。このような結合形式は、特殊な材料パートナおよびそれに合わせられた特別な製造形式を必要とするので、これによって相応の制限が加えられることになる。

さらに、いわゆるクラッド管として冶金学的に被覆層によって被覆されており、かつ既にプレートの製造プロセス時に特殊な製造ステップにおいて形成される、多層の大型管が公知である。しかしながらこの方法では、材料選択に多くの使用例のために狭い制限が加えられている。

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の、多層の大型管を製造する方法および被覆装置を改良して、被覆層の装着の多様な可能性を提供する方法および被覆装置を提供することである。

この課題は、請求項１もしくは請求項１０に記載の特徴によって解決される。

請求項１に記載の方法は、
外管内に内管を進入させるステップと、
内管の内径よりも小さな直径を有していて、内管の長手方向軸線から半径方向間隔をおいて位置する回転軸で回転可能に支持されている、少なくとも１つの圧着ローラを備えた圧着ユニットを導入するステップと、
圧着ローラに、半径方向外側に向かって内管の内面に向けられた圧着圧を与えるステップと、
内管の内面に沿って圧着ローラを転動させながら管ユニットに対して圧着ユニットを回転させ、かつ内管の壁を局部的に塑性変形させながら外管の内面に内管の外面を圧着させ、このとき圧着ローラの転動中に、圧着ユニットを同時に管ユニットに対して相対的に軸方向において送るステップと、
を有する。

連続的に周方向において塑性変形をさせながら内側の被覆層を転動進入および圧着（転動圧着）させること、および同時に管ユニットに対して圧着ユニットを軸方向移動させることによって、外管を膨張させる必要なしに、被覆層は力結合式に均一に安定的にかつ持続的に、支持体層の内面において装着されかつ保持される。これによって厚壁で安定した周壁を形成する支持体層は、その組織において事実上影響が及ぼされず、その結果、冶金学上のおよび／または幾何学上の特性（厚さ）においても、極めて種々様々な材料パートナを、大型管を製造するために組み合わせることができる。また、望まれている場合には、その延伸限界内における支持体層の僅かな膨張も可能である。本体の外管および（少なくとも１つの）本来の内管の形成は、十分に自由に選択可能であり、このとき単に、外管の内径と隣接する内管の外径とが、次のように、すなわち内管が外管内に軽く進入可能であり、かつ転動圧着工程によって延伸限界を越える膨張もしくは塑性変形下で、外管の内面に沿って力結合式に結合可能であるように、互いに適合されることだけが望まれている。圧着ローラの転動中における圧着ユニットの送り速度が、管ユニットの内面に沿った圧着ローラの公転速度に合わせられていて、このとき塑性変形された螺旋状に循環するストリップが互いに（例えば１回または複数回）オーバラップするようになっていると、完成した大型管の事実上滑らかな内面が得られる。

被覆装置では、この被覆装置が、圧着ユニットと力作用ユニットとを備えた転動圧着工具（Anrollwerkzeug）を有しており、圧着ユニットが、製造すべき大型管の内径よりも小さな直径を有する少なくとも１つの圧着ローラと、該圧着ローラに対して運転状態において支持力を直径方向で逆向きに作用させる少なくとも１つの支持エレメントとを備えており、圧着ユニットが、圧着ローラが回転可能に支持されている圧着軸受部と、支持エレメントが支持されている支持軸受部とを有しているように構成されている。このとき力作用ユニットは、少なくとも部分的に圧着軸受部と支持軸受部との間に、つまり圧着ユニットの内部に配置されている。圧着軸受部と支持軸受部とは、力作用ユニットを用いて圧着ローラの回転軸に関して、ひいては管ユニットの中心軸線に関しても、半径方向で相互に移動調節可能である。

被覆装置のこの構造は、被覆層の連続的な装着、特に、転動圧着による、安定した支持体層としての外管内に挿入される、被覆層としての連続的な装着を可能にする。転動圧着工程によって、内管は塑性変形しながら連続的に延ばされ、これによって安定的にかつ持続的に外管の内側に押圧され、このとき外管を膨張させる必要はなく、その結果、外管の材料組織に影響が及ぼされないことを維持することができる。これによって事実上任意に、内管と外管との金属材料の組合せを選択することができる。被覆装置の与えられた構造によって、圧着ローラを用いた高い圧着圧において、被覆層を形成するための内管の塑性変形が生ぜしめられる。圧着ローラの転動中に、この場合においても、（物質的な）中心軸に結合されている圧着ユニットは、この中心軸を介して軸方向において連続的に（継続的に）走行させられ、これによって、転動圧着工程時に螺旋形状に循環するストリップが生じる。

このとき有利な処置では、圧着ローラの転動時に、外管が膨張しないようにまたは外管の延伸限界未満において僅かしか膨張しないように、圧着圧が選択される。

つまり被覆層の装着時における好適な連続的な作業形式は、転動中に前記圧着ユニットを管ユニットに対して相対的に軸方向において送ることによって得られる。このとき圧着ユニットの送り速度は、圧着された内管領域の、（事実上）滑らかな圧着面もしくは内面が生じるように、内管の内面に沿った圧着ローラの周速度に合わせられている。このとき選択された物理的なパラメータは、内管の材料に関連しておよび（少なくとも１つの）圧着ローラの幾何学形状に関連しても決定可能である。例えば圧着ローラの外面はその横断面において、真っ直ぐに、かつ内管の内面の長手方向の延びに対して平行に形成されていても、または例えば円錐形に、または外側に向かって凸状に湾曲されていてもよく、これによって種々様々な圧着特性を得ることができる。これによって圧着面を相応に変化させることができ、転動圧着効果を、局部的な材料変形下で（ウォーキング工程に類似して）、程度の差こそあれ周方向においてもしくは程度の差こそあれ送り方向において生ぜしめることができる。

方法の好適な変化構成では、例えば、圧着ユニットを管ユニットに対して、内管の内周部にわたる圧着ローラの公転毎に、軸方向において１ｍｍ〜１０ｍｍの間の距離だけ送るようになっている。

別の好適な変化構成では、例えば、圧着ユニットと管ユニットとの間における相対的な回転速度は、毎分５〜１００回転である。

圧着ユニットを、圧着ローラの転動時に、圧着ローラとは直径方向において逆向きに作用するように、支持ユニットを用いて内管の内面において支持することによって、高い圧着力を生ぜしめることができる。このとき支持ユニットは、滑動するように、または等辺の（鋭角的な）三角形の底角に配置された１つまたは複数の支持ローラによって、内管の内面に支持されていてもよい。後者の場合には圧着ローラは、好ましくは等辺三角形の中心角の角度半割線の延長線上に配置されている。

方法を実施するための別の好適な構成では、さらに、圧着ユニットを、管ユニット内に同軸に導入された軸を用いて、管ユニットに対して相対的に回転させ、このとき軸を、管ユニットの外部または内部に配置された駆動装置を用いておよび／または管ユニットを、回転駆動装置を用いて回転させる。

製造プロセスの機能および最適化のために、さらに別の好適な処置では、管ユニットに対して相対的な圧着ユニットの回転および／または圧着圧を、制御してまたは調整して実施する。

このとき別の好適な処置では、制御または調整を、被覆層の、幾何学上および／または冶金学上の材料特性に関連して行う。

好適な構成における被覆装置の良好な機能のために、さらに別の処置では、少なくとも１つの支持エレメントが、少なくとも１つの支持ローラとして形成されている。

機能および構造のために好適な別の処置では、圧着軸受部と支持軸受部とは、力作用ユニットを用いて、圧着ローラの回転軸に関してもしくは管ユニットの中心軸線に関して、半径方向外側に向かって相互に移動調節可能である。このように構成されていると、圧着ローラは被覆層の転動圧着のための運転状態において、支持力に抗して、必要な圧着力で、被覆層もしくは内管の内側に押圧可能である。

圧着ローラを介して内管に被覆層を変形するために伝達される、半径方向に向けられた圧着力を生ぜしめる種々様々な変化構成では、力作用ユニットは、液圧式に、または機械式に共働する不動の拡開部分を用いて作動する移動調節ユニットを有している。

構造および機能のために好適な別の処置では、圧着ローラは、回転軸を用いて圧着軸受部内において支持されている。

さらに好適な構成では、支持ローラは、軸受軸を用いて支持軸受部内において回転可能に支持されている。

被覆層を形成するための内管の変形に対しては、圧着ローラが、横断面において平らな、斜めの、または外側に向かって円錐形または凸状の圧着面を有していることによって、種々様々な形式で影響を及ぼすことができる。例えば、これによって被覆層の材料に応じて、回転しながら行われる圧着時に、（同時に）僅かな軸方向送りが実施されると、（連続的に）螺旋形状に互いに列を成している圧着領域は、程度の差こそあれ広幅であり、かつ／または程度の差こそあれ強くオーバラップすることを、保証することができ、これによって、圧着された被覆層の可能な限り均一で滑らかな内面を得ることができる。

中央の案内軸もしくは中央の駆動軸との結合のために、さらに別の好適な処置では、圧着ユニットは、中央の駆動軸との連結のための連結部を備えた結合部分を備えている。中央の駆動軸を用いて、圧着ユニットを多層の大型管の内面に対して相対的に回転させることができ、このとき圧着ユニットを大型管が静止している場合に、または大型管を圧着ユニットが回転していない場合に、または大型管および圧着ユニットを異なった回転速度で回転させることができ、このとき圧着ローラは、内面に沿って転動する。同時に大型管と圧着ユニットとの間における相対的な送りを、螺旋形状の圧着運動中における軸方向の送りを生ぜしめるために実施することができる。

このときさらに好ましくは、結合部分は、中間部を介して半径方向移動可能に連結部に結合されており、これによって圧着ユニットは、駆動軸に関して半径方向において浮動状態で支持されている。この処置は、均一な圧着のためおよび被覆層による安定した被覆のために役立つ。

構造および機能のための別の利点は、圧着ユニットが、２つのハウジング部分を備えたハウジング状の構造を有しており、このとき支持軸受部が、ハウジングベース内に形成されていて、かつ圧着軸受部が、ハウジングアタッチメント内に形成されており、かつハウジングベースとハウジングアタッチメントとが、力作用ユニットによって、半径方向において相互に移動調節可能に連結されていることによって、生ぜしめられる。

構造および機能のために別の好適な処置では、ハウジングアタッチメントにハウジングカバー部分が装着されており、かつハウジングアタッチメント内に、圧着ローラの回転軸用の回転軸受が形成されている。

次に本発明を、図面を参照しながら実施形態について詳説する。

外管と内管とから成る管ユニットを、挿入された圧着ユニットと共に概略的に示す正面図である。 圧着ユニットを示す斜視図である。 部分的に開放された圧着ユニットを示す斜視図である。 さらに別の部分的に開放された圧着ユニットを示す別角度から見た斜視図である。 図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、圧着ユニットを透明化して示す側面図、背面図および平面図である。

図１には、外側に位置する安定した金属製の支持体層１０を形成する外管１０と支持体層に比べて比較的薄い内側に位置する金属製の被覆層１１を形成する内管１１とから成る管ユニット１と、この管ユニット１の内部に挿入された（略示された）圧着ユニット２２とが示されており、この圧着ユニット２２によって、内管１１を、転動進入工程（Einrollvorgang）において力結合式（kraftschluessig）にかつ持続的に安定的に、外管１０の内面に圧着させること、および内側において被覆された多層の大型管を得ることができる。大型管という概念は、少なくとも１５０ｍｍの直径と少なくとも５ｍｍの全壁厚とを備えた管を意味すると理解されるべきであり、このとき支持体層の厚さは、被覆層の厚さの数倍であるべきである。被覆層の材料特性は、搬送すべき物質の機械的作用、物理的作用および／または化学的作用に対して、可能な限り良好にかつ持続的に耐性を有するように選択されている。そのためには、材料選択が製造方法によって可能な限り僅かしか制限されていないことが、大きな利点であり、このようなことは転動進入工程もしくは転動圧着工程（Anrollvorgang）によって得られる。

管内部に挿入された圧着ユニット２２は、転動圧着工具２の一部であり、内管１１の内径よりも大幅に小さな直径を有する圧着ローラ２０を有している。この圧着ローラ２０は、運転状態において、管軸線に対して平行に方向付けられた回転軸２３１を中心にして、圧着軸受部２３に回転可能に支持されている。転動圧着工程時に管軸線に関して圧着ローラ２０とは直径方向で反対側に位置するように、支持エレメントとして支持ローラ２１が配置されており、この支持ローラ２１は、転動進入工程時に内管１１の内面に支持されており、これによって、転動進入工程時に圧着ローラ２０を圧着させるための十分な支持力を提供することができる。支持ローラ２１は、管ユニット１の長手方向軸線に対して平行な軸受軸２１０を中心にして回転可能に支持されていて、かつ圧着ユニット２２の支持軸受部２４内に、つまり支持ユニット２８内に収容されている。圧着軸受部２３と支持軸受部２４とは、圧着ユニット２２内において直径方向で（半径方向において）管軸線に関して相互に、例えば液圧式にまたは機械式の移動調節機構を用いて移動調節可能に支持されている（図１における双方向矢印参照）。ただ１つの支持ローラの代わりに、複数の、好ましくは圧着ローラ２０の回転軸２３１を通る内管の対角線に対して等しい角度間隔をおいて配置された支持ローラ２１が設けられていても、かつ／または回転軸の方向において互いに間隔をおいて配置された複数の支持ローラ２１が設けられていてもよい。またただ１つの圧着ローラ２０の代わりに、複数の圧着ローラ２０が設けられていてもよい。

図２に斜視図で示した、圧着ユニット２２を備えた転動圧着工具２の実施形態では、支持軸受部２４は、例えば２つの支持ローラ２１を有しており、この両支持ローラ２１は、圧着ユニット２２の挿入された状態において、圧着ローラ２０の回転軸２３１を通る内管１１の対角線に関して、等しい角度間隔をおいて（対称的に）ずらされて配置されており、図２においては両支持ローラ２１のうちの１つだけが見える。管軸線に対して同心の回転軸線を中心にして圧着ユニット２２を回転駆動するために、圧着ユニット２２は、中間部２７および連結部２６を備えた結合部分２５を介して、安定した軸もしくは駆動軸（図示せず）に接続されており、かつこの軸を介して、管ユニット１の外側または内側に配置された駆動ユニット（同様に図示せず）を用いて回転駆動させられ、これによって圧着ローラ２０を周方向において内管１１の内面にわたって転動させること、ひいては被覆層を装着するための転動進入工程を実施することができる。結合部分２５の連結部２６と中間部２７とは、浮動状態で支持するためおよび場合によっては管内部において圧着ユニット２２をセンタリングするために、半径方向において相互に移動調節可能であり、かつ連結部２６はフランジ状に構成されていて、これによって軸または駆動軸の端面もしくは対応フランジとの安定した結合部を形成することができる。

図２においてさらに示すように、圧着ユニット２２はハウジング状に、２つのハウジング部分から、つまり内部に支持軸受部が形成されているハウジングベース２２１と、内部に圧着軸受部２３が形成されているハウジングアタッチメント２２３とから構成されている。支持軸受部２４を備えたハウジングベース２２１と、圧着軸受部２３を備えたハウジングアタッチメント２２３とは、力作用ユニットを介して移動調節可能に互いに連結されていて、このときハウジングベース２２１とハウジングアタッチメント２２３とが、回転軸２３１もしくは軸受軸２１０に対して、ひいてはまた駆動軸の軸線もしくは大型管の軸線に対して半径方向で、半径方向外側に向かって互いに離反する方向に押圧可能であり、かつ内側に向かって相対的に移動調節可能である。そのために両ハウジング部分の間には、半径方向における安定した案内を保証する移動調節ユニットが配置されている。力作用ユニットは、例えば液圧作動式のピストンシリンダユニットとして形成されており、このピストンシリンダユニットを介して、圧着ローラ２０を圧着させるのに必要な押圧力を良好に制御可能または調整可能にもたらすことができる。ハウジングアタッチメント２２３は、外側に向かってハウジングカバー部分２２２によって覆われており、このハウジングカバー部分２２２には、回転軸２３１に対して横方向に延びるスリット状の開口が設けられており、この開口を通して、圧着ローラ２０の一部分が外側に向かって突出しており、これによって内管における転動圧着時に被覆層を形成するために該被覆層の内側上を転動することができる。ハウジングカバー部分２２２の外輪郭およびハウジング２２０のその他の部分は、このとき、転動圧着工程時における内管の内部における回転が妨げられずに実施され得るように寸法設定されかつ成形されており、このとき支持ローラ２１もまた同様に内管の内側に支持されている。

図３および図４には、ハウジング２２０が部分的に開放された状態で示されており、このとき図３ではハウジングカバー部分２２２は持ち上げられており、かつ図４ではさらにハウジングベース２２１の１つの側壁が除去されている。ハウジングカバー部分２２２は、ねじを用いてハウジングアタッチメント２２３の側部の壁部分に安定的に緊締されている。ハウジングアタッチメント２２３内には、回転軸２３１を備えた回転軸受２３０が形成されており、このとき回転軸２３１は、ころ軸受またはころがり軸受を用いてハウジングアタッチメント２２３の内部において安定的に保持されており、これによって大きな圧着力の場合においても、確実な転動工程（Abrollvorgang）および一義的な案内を保証することができる。図５Ａおよび図５Ｃから明らかなように、回転軸受２３０は、ころまたは転動体が傾斜配置されたセンタリング作用を有する構造を有しているので、圧着ローラ２０の転動ラインは正確に維持され、かつ圧着ローラ２０の傾動が阻止される。ハウジングアタッチメント２２３の内面には、回転軸受２３０の軸受エレメントに適合された収容部が設けられている。図４からも分かるようにハウジングアタッチメント２２３は、本実施形態ではピストンシリンダユニットとして形成された力作用ユニットを除いて、結合部分２５に向けられた前側のハウジング壁とこのハウジング壁とは反対側に位置する後ろ側のハウジング壁との間において案内され、このとき前側のハウジング壁および後ろ側のハウジング壁には、案内構造体が、ハウジングアタッチメント２２３の側壁における、案内構造体に適合された対応案内構造体のために形成されている。支持ローラ２１の軸受軸２１０は、前側および後ろ側のハウジング壁の下側領域とハウジングベース２２１の底側のハウジング壁とにおいて支持されており、このとき支持ローラ２１の外輪郭は、ハウジング２２０の下側の縁部領域においてかつハウジング壁の下側および該当する外側において突出しており、これによって、妨げられない転動を保証することができる。突出する支持ローラ２１と、これらの支持ローラ２１とは反対側に位置していてハウジングカバー部分２２２を越えて突出している圧着ローラ２０とは、特に図５Ｂにおいても明らかである。

管ユニット１内に圧着ユニット２２もしくは転動圧着工具２の圧着ヘッドを導入するために、圧着軸受部２３および支持軸受部２４は、十分に大きく直径方向において移動することができ、これによって圧着軸受部２３および支持軸受部２４は、次いで所望の軸方向位置において互いに離反する方向に移動することができ、かつ圧着ローラ２０は、支持ローラ２１に支持されて、内管１１の転動進入のためおよび被覆層形成のために、必要な押圧力を、液圧式にまたは移動調節機構を用いて加えることができる。転動進入工程時に圧着ローラ２０に対する圧着力は、内管１１の内面における周方向の転動時に、内管１１が外管１０の内面に押圧され、局部的に大きく塑性変形されるように高められ、これによって、形成された被覆層は安定的に力結合式に外管の内面において接触状態に保たれる。

同時に、内管１１の内面にわたる周方向における、圧着ユニット２２の回転中ひいては圧着ローラ２０の転動中に、圧着ユニット２２は駆動軸によって送られる。このとき送り速度は、公転中に圧着ローラ２０を用いて小さなピッチで螺旋形状に循環する塑性変形されたストリップが、同様に螺旋形状に循環する塑性変形された次のストリップによってオーバラップされるように選択され、そしてこの動作は、被覆層が所望の長さにわたって外管１０において転動圧着（anrollen）されるまで続く。循環する塑性変形されたストリップの少なくとも１回のオーバラップによって、発明者の実験が示したように、被覆層の内側面の事実上極めて滑らかな構造が得られる。

進入転動工程時に、周速度もしくは回転数および送りは、幾何学上および冶金学上の特性に応じて、内管１１のそれぞれの材料に最適に合わせることができる。好ましくは焼入れ硬化された圧着ローラ２０の横断面輪郭（例えばフラット、円錐形または外方に向かって凸状の）および／または直径、ならびに圧着ローラ２０の材料もまた、適宜に選択することができる。

圧着ローラ２０の圧着力は、好ましくは、外管１０が少なくとも実質的に変形されないように選択されている。これによって支持体層の組織構造が、被覆工程によって不都合な影響を受けることはなくなる。しかしながら、所望の場合には、支持体層の延伸限界内における外管１０の僅かな膨張（Dehnung）を許すことができる。

内管１１（保護管、ライナ管、インライナ、ライナ）のための材料としては、溶接可能で耐食性のすべての鋼、ニッケル、ニッケル合金およびチタンおよびこれに類したものを使用することができる。厚壁の外管（支持体管）のためには、好ましくは炭素鋼が考えられる。

転動進入工程時における圧着ユニット２２の回転の代わりまたは回転に加えて、転動進入工程を実施するために、管ユニット１を圧着ユニット２２に対して相対的に回転させることができる。

上に記載した方法は、上に述べた形式の管・イン・管システムの機械的な結合の局部的に制限された形成または再形成のためにも使用することができる。互いに合わせられた複数の内管が、１つの外管１０の内部に（同時にまたは相前後して）挿入されること、および上記のような形式で転動進入して多層の被覆層を形成することができる。

圧着ユニット２２を用いた転動進入工程は、転動進入力の大きな制御範囲もしくは調整範囲を、ひいては被覆層の（ライナの）局部的な変形率の大きな制御範囲もしくは調整範囲を可能にする。外管１０と内管１１との最大可能な力結合式の結合は、内管１０の厚さ、機械的な特性、転動進入時における局部的な変形率に依存しており、かつ摩擦特性にも依存している。

上記の方法は、外管１０の材料に比べて大きな延伸限界を有する内管１１もしくは被覆層の材料を、多層の大型管の製造時に使用することを可能にする。このことは、好適な製造形式のみならず、公知の形式で例えばハイドロフォーミングを用いて製造された内側被覆された多層管であって、内管および外管の膨張後および次いで生じる両方の管の共通の収縮後にも、力結合式の結合を維持するために、被覆層の材料が比較的小さな延伸限界を有する必要がある多層管に対しても、大きな利点を提供する。

Claims (20)

1. 支持体層を形成する１つの外管（１０）と被覆層を形成する少なくとも１つの内管（１１）とから成る管ユニット（１）を有する、多層の大型管を製造する方法であって、
   前記外管（１０）内に前記内管（１１）を進入させるステップと、
   前記内管（１１）の内径よりも小さな直径を有し、前記内管（１１）の長手方向軸線から半径方向間隔をおいて位置する回転軸で回転可能に支持されている、少なくとも１つの圧着ローラ（２０）を備えた圧着ユニット（２２）を導入するステップと、
   前記圧着ローラ（２０）に、半径方向外側に向かって前記内管（１１）の内面に向けられた圧着圧を与えるステップと、
   前記内管（１１）の内面に沿って前記圧着ローラ（２０）を転動させながら前記管ユニット（１）に対して前記圧着ユニット（２２）を回転させ、かつ前記内管の壁を局部的に塑性変形させながら前記外管（１０）の内面に前記内管（１１）の外面を圧着させ、このとき前記圧着ローラ（２０）の転動中に、前記圧着ユニット（２２）を同時に前記管ユニット（１）に対して相対的に軸方向において送るステップと、
   を有する、多層の大型管を製造する方法。
2. 前記圧着ローラ（２０）の転動時に、前記外管（１０）が膨張しないようにまたはその延伸限界未満において僅かしか膨張しないように、圧着圧を選択する。請求項１記載の方法。
3. 前記転動中に前記圧着ユニット（２２）を前記管ユニット（１）に対して相対的に軸方向において送る、請求項１または２記載の方法。
4. 前記圧着ユニット（２２）を前記管ユニット（１）に対して相対的に軸方向において、前記内管（１１）の内周部にわたる前記圧着ローラ（２０）の公転毎に、１ｍｍ〜１０ｍｍの間の距離だけ送る、請求項３記載の方法。
5. 前記圧着ユニット（２２）と前記管ユニット（１）との間における相対的な回転速度は、毎分５〜１００回転である、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記圧着ユニット（２２）を、前記圧着ローラ（２０）の前記転動時に、前記圧着ローラ（２０）とは直径方向において逆向きに作用するように、支持ユニット（２８）を用いて前記内管（１１）の前記内面において支持する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記圧着ユニット（２２）を、前記管ユニット（１）内に同軸に導入された軸を用いて、前記管ユニット（１）に対して相対的に回転させ、このとき前記軸を、前記管ユニットの外部または内部に配置された駆動装置を用いておよび／または前記管ユニット（１）を、回転駆動装置を用いて回転させる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記管ユニット（１）に対して相対的な前記圧着ユニット（２２）の回転および／または圧着圧を、制御してまたは調整して実施する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 前記制御または調整を、前記被覆層の、幾何学上および／または冶金学上の材料特性に関連して行う、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 力作用ユニットを有する圧着ユニット（２２）を備えた、多層の大型管の製造時に支持体層の内側に被覆層を装着する被覆装置であって、
    前記被覆装置は、前記圧着ユニット（２２）と前記力作用ユニットとを備えた転動圧着工具（２）を有し、
    前記圧着ユニット（２２）は、製造すべき前記大型管の内径よりも小さな直径を有する少なくとも１つの圧着ローラ（２０）と、該圧着ローラ（２０）に対して運転状態において支持力を直径方向で逆向きに作用させる少なくとも１つの支持エレメントとを備えており、
    前記圧着ユニット（２２）は、前記圧着ローラ（２０）が回転可能に支持されている圧着軸受部（２３）と、前記支持エレメントが支持されている支持軸受部（２４）とを有し、
    前記力作用ユニットは、少なくとも部分的に前記圧着軸受部（２３）と前記支持軸受部（２４）との間に配置されている
    ことを特徴とする、多層の大型管の製造時に支持体層の内側に被覆層を装着する被覆装置。
11. 前記少なくとも１つの支持エレメントは、少なくとも１つの支持ローラ（２１）として形成されている、請求項１０記載の被覆装置。
12. 前記圧着軸受部（２３）と前記支持軸受部（２４）とは、前記力作用ユニットを用いて、前記圧着ローラ（２０）の回転軸（２３１）に関して半径方向外側に向かって相互に移動調節可能である、請求項１０または１１記載の被覆装置。
13. 前記力作用ユニットは、液圧式にまたは機械式の拡開部分を用いて作動する移動調節ユニットを有している、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の被覆装置。
14. 前記圧着ローラ（２０）は、回転軸（２３１）を用いて前記圧着軸受部（２３）内において支持されている、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の被覆装置。
15. 前記支持ローラ（２１）は、軸受軸（２１０）を用いて前記支持軸受部（２３）内において回転可能に支持されている、請求項１１から１４までのいずれか１項記載の被覆装置。
16. 前記圧着ローラ（２０）は、横断面において平らな、斜めの、または外側に向かって円錐形または凸状の圧着面を有している、請求項１０から１５までのいずれか１項記載の被覆装置。
17. 前記圧着ユニット（２２）は、中央の駆動軸との連結のための連結部（２６）を備えた結合部分（２５）を備えている、請求項１０から１６までのいずれか１項記載の被覆装置。
18. 前記結合部分（２５）は、中間部（２７）を介して半径方向移動可能に前記連結部（２６）に結合されており、これによって前記圧着ユニット（２２）は、前記駆動軸に関して浮動状態で支持されている、請求項１７記載の被覆装置。
19. 前記圧着ユニット（２２）は、２つのハウジング部分を備えたハウジング状の構造を有し、前記支持軸受部（２４）は、ハウジングベース（２２１）内に形成されていて、かつ前記圧着軸受部（２３）は、ハウジングアタッチメント（２２３）内に形成されており、
    かつ前記ハウジングベース（２２１）と前記ハウジングアタッチメント（２２３）とは、前記力作用ユニットによって、半径方向において相互に移動調節可能に連結されている、請求項１０から１８までのいずれか１項記載の被覆装置。
20. 前記ハウジングアタッチメント（２２３）にハウジングカバー部分（２２２）が装着されており、
    かつ前記ハウジングアタッチメント（２２３）内に、前記圧着ローラ（２０）の前記回転軸（２３１）用の回転軸受（２３０）が形成されている、請求項１９記載の被覆装置。

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