WO2004067269A2 - Kunststoff-metall-verbundrohr mit metall-doppelmantel und verfahren und vorrichtung zu dessen herstellung - Google Patents

Kunststoff-metall-verbundrohr mit metall-doppelmantel und verfahren und vorrichtung zu dessen herstellung Download PDF

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WO2004067269A2
WO2004067269A2 PCT/EP2004/000876 EP2004000876W WO2004067269A2 WO 2004067269 A2 WO2004067269 A2 WO 2004067269A2 EP 2004000876 W EP2004000876 W EP 2004000876W WO 2004067269 A2 WO2004067269 A2 WO 2004067269A2
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/14—Compound tubes, i.e. made of materials not wholly covered by any one of the preceding groups
    • F16L9/147—Compound tubes, i.e. made of materials not wholly covered by any one of the preceding groups comprising only layers of metal and plastics with or without reinforcement

Definitions

  • the present invention relates to a plastic-metal composite pipe and a method and an apparatus for its production.
  • plastic-metal composite pipes or plastic-metal-plastic composite pipes it is necessary, among other things, to form-fit a plastic inner pipe with a thin metal band, as is shown by way of example in FIG. 1.
  • Such composite pipes have been known for a long time.
  • Various manufacturing processes for the production of these composite pipes are also known (see DE-A-32 25 869, DE-A-43 10 272, DE-A-197 31 580 and EP-A-639 411).
  • the present invention is intended to provide a composite pipe of the aforementioned type which is inexpensive to manufacture and / or which is flexible or easy to install. Furthermore, according to the present invention, a method and an apparatus for the production thereof are to be provided.
  • the tube according to the invention is provided with an inner tube made of plastic and a sheathing made of one arranged around the inner tube
  • Metal band the metal band over essentially 360 ° in two layers
  • the inner tube is arranged around, namely that the metal strip is placed or wound in its transverse extent around the inner tube.
  • Metal strip of the inner tube are offset from one another by at least the thickness of the metal strip and that the region extending between the strip edges is essentially Z-shaped.
  • a plastic-metal composite pipe In a plastic-metal composite pipe according to the invention, the mutually opposite longitudinal edges of the metal strip are guided one above the other in such a way that the metal pipe is essentially double-layered over its entire circumference or as a double jacket lying one above the other. Because the inner circumferential surface of the metal tube lies tightly or closely against the outer circumferential surface of the plastic inner tube, there is no longer any need according to the invention to weld the two long sides of the metal strip to one another. Thus, in the invention, a welding of the metal strip and in particular on its longitudinal edges is not given.
  • Inner circumferential surface of an outer layer of the double-layer metal jacket This favors both cohesive and non-positive connections of the surfaces mentioned, as will be explained in more detail below.
  • Another advantage is that there is no need to pay attention to any welding defects during manufacture. This applies both to the mechanical stress on the metal jacket and to its functions as a diffusion barrier.
  • welding systems and test devices for checking weld seams are superfluous.
  • the use of expensive protective gas can also be omitted.
  • the manufacture according to the invention The process is not subject to any speed restrictions that are caused by a welding process itself.
  • the metal jacket encasing the plastic inner tube is designed as a double-layer metal jacket.
  • the inner circumferential surface of the metal jacket preferably lies firmly or closely on the outer circumferential surface of the plastic inner tube.
  • the mutually opposite surfaces of the double-layer metal jacket preferably also lie firmly or closely against one another. This favors both material and non-positive connections between the surfaces mentioned.
  • the material bond or frictional connection between the surfaces mentioned can also be promoted by the different thermal linear expansion of the metal strip and the plastic inner tube, provided that at least one of the process steps used for the production takes place at a comparatively high temperature and the metal strip formed as a double-layer metal jacket during cooling shrunk onto the plastic inner tube.
  • the band edges of the double-layer metal jacket, which is formed around the inner tube are arranged in the circumferential direction in such a way that the band edges of the metal band facing each other are offset by at least the thickness of the metal band and that the metal band is between the band edges extending area is essentially Z-shaped.
  • the double-layer metal jacket takes place exclusively on the basis of a frictional connection as a result of the planar contact between the surfaces available for the connection (for example by calibration processes), a material bond between those for the Connection of the available surfaces used.
  • the bond is preferably through accomplished a thermosetting adhesive or adhesive.
  • the temperatures required to activate the adhesion promoter or adhesive are substantially lower than the temperatures required for welding. This eliminates disadvantages attributable to excessive heating of the composite materials. It is also advantageous that the heat treatment required to activate the adhesion promoter or adhesive is carried out inductively.
  • At least one side of the metal strip is preferably to be coated with the thermosetting adhesion promoter or adhesive, so that there is a cohesive connection between the plastic inner tube and the metal jacket and / or between the inner layer and the outer layer of the metal jacket.
  • the metal strip is formed into the double-layer metal jacket, a large-area connection surface is automatically made available, which ensures high mechanical stability of the composite pipe.
  • the composite pipe expediently further comprises a plastic outer jacket which is connected to the outer layer of the metal jacket in a material or non-positive manner.
  • the plastic outer jacket is dependent on the basic shape of the inner tube.
  • Metal jackets are designed to be much thinner overall than is the case in the prior art.
  • any wall thicknesses are suitable for the metal double jacket system according to the invention.
  • very thin strips eg 10 "1 mm range, eg 0.1-0.2 mm are preferred to use very thin strips.
  • a method for producing a plastic-metal-plastic composite tube of the aforementioned type in which method the plastic inner tube is provided as an endless tube which is wound on a large coil and by this at a predetermined speed is pulled off, an endless metal strip is provided in the form of a coil and is pulled off synchronously with the inner tube, the opposite edges of the metal strip being guided one above the other in such a way that the metal tube is essentially two-layered or over one another over its entire circumference lying double jacket is formed.
  • connection errors for example due to welding defects, local overheating, excessive mechanical stresses etc., can be excluded according to the invention when the metal double jacket is closed.
  • the method according to the invention is therefore inexpensive and enables fewer rejects.
  • the metal strip can be purchased as an endless metal strip or coil.
  • the usual width tolerances of the metal strips according to the DIN standard are sufficient for the method according to the invention because the mutually opposite edges of the metal strip are not in abutment. Rather, the metal band must rather be formed in two layers around the plastic inner tube.
  • a profiling device is preferably arranged downstream of the heating device in order to further profile, in particular limit or suitably shape the composite pipe, so that the plastic inner pipe is tightly or tightly enclosed with the double-layer metal jacket.
  • the profiling device is preferably designed for a pipe diameter and the tools are interchangeable, so that other pipe diameters are also possible.
  • The. double-layer metal jacket is formed around the inner tube, heated, calibrated, extruded (outer jacket) and cooled.
  • Figure 1 illustrates in a schematic cross section a composite pipe according to the present invention
  • FIG. 2 shows, in a greatly enlarged cross section, a section of the composite pipe according to FIG. 1 in the region of the mutually opposite edges of the metal strip;
  • Fig. 3 shows the composite pipe according to FIG. 1 in a perspective partial section
  • FIG. 4 schematically shows a device for producing a composite pipe according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section of the plastic-metal composite pipe 1 according to the invention.
  • a thin metal strip with a transverse dimension which is approximately equal to twice the outer circumference of the inner pipe 2 is formed into a double-layer metal jacket 3 .
  • the metal jacket 3 has an outer layer 5 and an inner layer 6.
  • the inner layer 6 lies firmly or closely against the outer peripheral surface of the plastic inner tube 2.
  • the outer layer 5 lies firmly or closely against the inner layer 6.
  • the outer jacket 4 expediently lies firmly or closely against the outer peripheral surface of the outer layer 5.
  • the two edges or long sides of the metal strip are guided one above the other in such a way that the metal tube or metal jacket 3 is essentially double-layered over its entire circumference or as a double jacket lying one above the other.
  • the metal strip is first of all overlapping with its strip (longitudinal) edges to form a tubular body shaped, the diameter of which is substantially larger than the outer diameter of the inner tube 2.
  • the resulting tube body diameter is made ever narrower until the inner diameter of the metal jacket lies tightly or tightly against the outer diameter of the plastic inner tube 2.
  • the metal jacket is thus doubled over the entire circumference.
  • An extremely thin metal strip which can also be surface-treated (coated), can be used to produce the double metal jacket.
  • the wall thickness of the metal strips used is limited to half of the specified standard and, due to the duplication, corresponds to the standard again.
  • FIG. 2 shows in a greatly enlarged cross section the area of the mutually opposite edges of the metal strip. As shown in FIG. 2, the edges of the metal strip are spaced apart from one another in the circumferential direction at a distance which corresponds to at least one wall thickness of the metal strip.
  • the inner layer 6 of the double jacket 3 in the region of the edges of the metal strip is thus transferred into the outer layer 5 of the slotted tube 3 in a z-shape and closely fitting.
  • the transition area 7 there are no disruptive burrs or projections which could easily lead to mechanical damage.
  • the outer circumferential surface of the metal tube or metal jacket 3 thus runs essentially continuously in the transition region 7.
  • FIGS. 1 and 2 show a perspective partial section of the composite pipe according to FIGS. 1 and 2.
  • An adhesion promoter or adhesive which is preferably thermosetting, is applied to the outer circumference of the plastic inner tube 2 and / or the inner circumference of the inner layer 6 of the slotted tube 3.
  • an adhesion promoter or adhesive which is preferably thermosetting, is applied.
  • the heat curing of the adhesion promoter or adhesive can be activated at substantially lower temperatures than occur in the prior art during welding.
  • the surfaces mentioned above are available for the integral connection, which further increases the stability of the composite pipe.
  • the composite pipe to be manufactured passes through device 10 from right to left. • the plastic inner tube 2 is wound as a continuous tube on the first coil unwinders. 11 Alternatively, the plastic inner tube 2 can also be continuously extruded during manufacture.
  • a buffer store (not shown) is then expediently provided for the plastic inner tube 2 and / or the metal strip 20 in order to buffer delays during production.
  • the metal strip 20 is provided in the form of a coil of an unwinder 12.
  • the plastic inner tube 2 and the metal band 20 are pulled off at the same speed, so that the metal band 20 runs synchronously with the plastic inner tube 2.
  • a coating device 13 with a preferably thermosetting adhesion promoter or adhesive.
  • the plastic inner tube 2 and the metal strip 20 then run into a molding section or forming device 14 for the metal strip 20.
  • the metal strip 20 is formed into the double-layer metal jacket 3 shown in FIG. 1, so that it essentially coaxially runs with the plastic inner tube 2.
  • the double-layer metal jacket 3 encompasses the plastic inner tube 2 tightly or non-positively.
  • the inner tube with the double jacket then passes through an inductive heating device 15, which selectively heats the metal tube 3.
  • the heating power of the inductive heating device is designed such that the thermosetting adhesion promoter or adhesive activates for the integral connection between the plastic inner tube 2 and the double-layer metal jacket 3 and / or between the inner layer 6 and the outer layer 5 of the double-layer slotted tube 3 becomes. It is therefore necessary to heat the metal of the double jacket 3 above a predetermined minimum temperature.
  • the heating power depends, for example, on the material thickness, the materials and the throughput speed.
  • the heated structure then passes through a calibration device 16, where the profile of the composite pipe I to be manufactured is calibrated and glued to size, the plastic inner pipe 2 and the double-layer metal jacket 3 resting tightly or tightly.
  • the calibration device 16 is for the
  • the jacketed inner tube then passes through an extruder 17 which extrudes a plastic outer jacket 4. Then it goes through
  • the resulting composite tube is wound up as an endless tube.
  • a large number of plastics can be used for the plastic inner tube 2, for example polyamides, polyethylene, PVC. Polyacetates, fluoroplastics. Highly crosslinked polyethylene (PE) or PVC are very particularly preferably used. Temperatures of up to about 150 degrees Celsius can be sufficient to activate the thermosetting adhesive or adhesive.
  • the metal strip 20 can of course also be bought in a coated state according to the present invention. Adhesion promoters can also be dispensed with entirely.
  • the material of the metal strip 20 is in principle not subject to any restrictions.
  • the metal strip 20 is expediently formed from aluminum, copper, steel, stainless steel.
  • the method according to the invention is also characterized in particular by the following further advantages: expensive tape preparations (tape hemming, straightening, etc.) can be dispensed with.
  • expensive tape preparations tape hemming, straightening, etc.
  • process monitoring can be significantly simplified.
  • no expensive weld seam testing devices are required.
  • No protective gas is required for the process.
  • a process-related production of metal scrap can be omitted, since no band trimming devices are required.
  • the composite pipe of the metal shell can thus be formed without regard to the, weldability. This means that significantly higher production speeds can be achieved. With the technology described above, strip material can thus be saved, productivity increased and monitoring of the production facility made easier.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kunststoff-Metall-Kunststoff-Verbundrohr sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung. Das Verbundrohr umfasst wenigstens ein Innenrohr aus einem Kunststoff und einen diesen umgebenden Metallmantel, wobei eine Innenumfangsoberfläche des Metallmantels fest auf einer Aussenumfangsoberfläche des Kunststoff-Innenrohrs aufliegt und der Metallmantel aus einem Metallband geformt ist. Erfindungsgemäss sind einander gegenüberliegende Kanten des Metallbandes so übereienander geführt, dass der Metallmantel im Wesentlichen über seinen gesamten Umfang doppellagig bzw. als übereinander liegender Doppelmantel geformt ist. Ein wärmehärtender Haftvermittler bzw. Klebstoff kann vorgesehen sein, um eine stoffschlüssige Verbindung herzustellen. Das erfindungsgemässe Verfahren kommt ohne Schweissvorgänge aus, so dass das Verbundrohr kostengünstiger, fehlerfreier und schneller hergestellt werden kann. Dies eröffnet neue Verwendungsformen, beispielsweise für Verbundrohre mit extrem dünnwandigen Metallummantelungen, beispielsweise im Kraftfahrzeugbau oder im Heizungs- oder Sanitärbau.

Description

Kunststoff-Metall-Verbundrohr mit Metall-Doppβlmantel und Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kunststoff-Metall-Verbundrohr sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung.
Bei der Herstellung von Kunststoff-Metall-Verbundrohren oder Kunststoff- Metall- Kunststoff-Verbundrohren ist es unter anderem erforderlich, ein Kunststoff- Innenrohr mit einem dünnen Metallband kraftschlüssig zu umformen, wie dies beispielhaft in der Fig. 1 dargestellt ist. Derartige Verbundrohre sind seit längerem bekannt. Auch sind verschiedene Fertigungsabläufe bei der Herstellung dieser Verbundrohre bekannt (siehe DE-A-32 25 869, DE-A-43 10 272, DE-A-197 31 580 und EP-A-639 411).
Alle bisher bekannten Verfahren setzen voraus, dass nach dem Erstellen des Metallmantels ein Schweißvorgang erfolgt, um die Bandkanten des zu einem Schlitzrohr geformten Metallmantels mit einer Längsnaht bzw. einer in Längs- richtung verlaufenden Schweißnaht zu verschweißen und den Metallmantel damit insbesondere diffusionsdicht zu verschließen. Der Metallmantel dient als Diffusionssperre. Die Bandstärke des Metallmantels ist im Stand der Technik von untergeordneter Bedeutung und kann dem Verwendungszweck der Rohre angepasst werden. Ausschlaggebend ist, dass beim Schweißen der Längsnaht keine Fehler (Löcher oder Schlitze) entstehen. Fehlstellen in der Schweißnaht des Metallmantels können unter Umständen die Diffusionssperre unwirksam machen.
Bei Absenkung der Bandstärken für den Metallmantel wird die Gefahr von Fehlschweißungen immer größer. Aus diesem Grunde werden stärkere Metallbänder als zum Zwecke einer Diffusionssperre notwendig verwendet, um eine reibungslose Produktion sicherzustellen und die Ausschussquote erträglich zu halten.
Mit der vorliegenden Erfindung soll ein Verbundrohr der vorgenannten Art be- reitgestellt werden, das kostengünstig hergestellt und/oder flexibel bzw. einfach zu verlegen ist. Ferner soll gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verbundrohr mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1, durch ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 13 sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 18. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Rohr ist versehen mit einem Innenrohr aus Kunststoff und einer Ummantelung aus einem um das Innenrohr herum angeordneten
Metallband, wobei das Metallband über im Wesentlichen 360° doppellagig um
- das Innenrohr herum angeordnet ist, und zwar dadurch, dass das Metallband in seiner Quererstreckung um das Innenrohr gelegt bzw. gewickelt ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die in Umfangsrichtung angeordneten Bandkanten des
Metallbandes des Innenrohres um zumindest die Stärke des Metallbandes versetzt zueinander sind und dass das in seinem sich zwischen den Bandkanten erstreckenden Bereich im Wesentlichen z-förmig geformt ist.
Bei einem erfindungsgemäßen Kunststoff-Metall-Verbundrohr sind die einander gegenüberliegenden Längskanten des Metallbandes so übereinander geführt, dass das Metallrohr im Wesentlichen über seinem gesamten Umfang doppellagig bzw. als übereinander liegender Doppelmantel geformt ist. Weil die Innenumfangsoberfläche des Metallrohrs fest bzw. eng anliegend auf der Außenumfangsoberfläche des Kunststoff-Innenrohrs aufliegt, besteht erfindungsgemäß keine Notwendigkeit mehr, die beiden Längsseiten des Metallbandes miteinander zu verschweißen. Somit ist bei der Erfindung eine Ver- schweißung des Metallbandes und insbesondere an dessen Längskanten nicht gegeben.
Durch diese überraschend einfache Maßnahme entfallen eine Reihe von Nachteilen bzw. Beschränkungen, die dem herkömmlichen Verbundrohr mit einem längsverschweißten Metallmantel anhaften. Erfindungsgemäß kann eine hohe, punktförmig wirkende Schmelztemperatur des Lichtbogens beim Längsnahtschweißen für die Verbindung der beiden Bandkanten umgangen werden. Lokale Überhitzungen, die zu Verbindungsfehlern führen können, werden des- halb vermieden. Außerdem öffnet sich so der Weg, die Berührungsflächen des Doppelmantels für eine gute Verbindung der aufeinander liegenden Bandflächen vorzubereiten.
Ein weiterer großer Vorteil ist in der Größe der Flächen selbst zu sehen, die für die Verbindung des Doppelmantels bzw. der übereinander liegenden Bandflächen zur Verfügung steht. Während im Stand der Technik die Bandkanten nur entlang einer Längsnaht, d.h. im Wesentlichen linienförmig, miteinander verbunden werden können, besteht erfindungsgemäß die gesamte Umfangs- oberfläche, d.h. im Wesentlichen die gesamte Außenumfangsoberfläche einer Innenlage des doppellagigen Metallrohrs und im Wesentlichen, die gesamte
Innenumfangsoberfläche einer Außenlage des doppellagigen Metallmantels, zur Verfügung. Dies begünstigt sowohl stoffschlüssige als auch kraftschlüssige Verbindungen der genannten Oberflächen, wie nachfolgend noch ausführlicher ausgeführt wird.
Ein weiterer Vorteil ist, dass während der Herstellung auf etwaige Schweißfehler nicht mehr geachtet werden muss. Diese Feststellung trifft sowohl auf die mechanische Beanspruchung des Metallmantel als auch auf seine Funktionen als Diffusionssperre zu. Erfindungsgemäß sind Schweißanlagen und Prüfein- richtungen zum Überprüfen von Schweißnähten überflüssig. Auch die Verwendung von teurem Schutzgas kann entfallen. Das erfindungsgemäße Herstel- lungsverfahren unterliegt somit keinen Geschwindigkeitsbeschränkungen, die durch einen Schweißvorgang selbst bedingt sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausrührungsform ist der das Kunststoff-Innenrohr ummantelnde Metallmantel als doppellagiger Metallmantel ausgebildet.
Bevorzugt liegt die Innenumfangsoberfläche des Metallmantels fest bzw. eng auf der Außenumfangsoberfläche des Kunststoff-Innenrohrs auf. Bevorzugt liegen auch die einander gegenüberliegenden Oberflächen des doppellagigen Metallmantels fest bzw. eng anliegend aneinander an. Dies begünstigt sowohl stoffschlüssige als auch kraftschlüssige Verbindungen zwischen den genannten Oberflächen. Der Stoffschluss bzw. Kraftschluss zwischen den genannten Oberflächen kann auch durch die unterschiedliche thermische Längenausdehnung von Metallband und Kunststoff-Innenrohr begünstigt werden, sofern zumindest einer der zur Herstellung verwendeten Verfahrenschritte bei einer vergleichsweise hohen Temperatur erfolgt und das als doppellagigen Metall- mantel umgeformtes Metallband beim Abkühlen auf das Kunststoff-Innenrohr aufschrumpft.
Vorteilhaft ist es, wenn die Bandkanten des doppellagigen Metallmantels, der um das Innenrohr geformt ist, in Umfangsrichtung derart angeordnet sind, dass die einander zugewandten Bandkanten des Metallbandes um zumindest die Stärke des Metallbandes versetzt zueinander sind und dass das Metallband in seinem sich zwischen den Bandkanten erstreckenden Bereich im Wesent- liehen z-förmig geformt ist.
Während es erfindungsgemäß grundsätzlich so ist, dass der doppellagige Metallmantel ausschließlich auf Grund eines Kraftschlusses in Folge der flächigen Anlage zwischen den für die Verbindung zur Verfügung stehenden Ober- flächen (z.B. durch Kalibriervorgänge) erfolgt, wird ganz besonders bevorzugt zusätzlich ein Stoffschluss zwischen den für die Verbindung der zur Verfügung stehenden Oberflächen verwendet. Bevorzugt wird der Stoffschluss durch einen wärmehärtenden Haftvermittler oder Klebstoff bewerkstelligt. Die zur Aktivierung des Haftvermittlers bzw. Klebstoffs erforderlichen Temperaturen sind dabei wesentlich niedriger als die zum Schweißen erforderlichen Temperaturen. Damit entfallen Nachteile, die einer übermäßigen Erhitzung der Verbundmaterialien zuzuschreiben sind. Vorteilhaft ist auch, dass die zur Aktivierung des Haftvermittlers bzw. Klebstoffes erforderliche Wärmebehandlung induktiv erfolgt. Bevorzugt ist zumindest eine Seite des Metallbandes mit dem wärmehärtenden Haftvermittler bzw. Klebstoff zu Beschichten, so dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen, dem Kunststoff-Innenrohr und dem Metallmantel und/oder zwischen der Innenlage und der Außenlage des Metallmantels besteht.
Weil das Metallband zu dem doppellagigen Metallmantel geformt wird, wird so automatisch eine großflächige Verbindungsfläche zur Verfügung gestellt, die eine hohe mechanische Stabilität des Verbundrohrs gewährleistet.
- Zweckmäßig umfasst das Verbundrohr weiterhin einen Kunststoff-Außenmantel, der mit der Außenlage des Metallmantels Stoff- oder kraftschlüssig verbunden ist. Der Kunststoff-Außenmantel ist in jedem Falle abhängig von der Grundform des Innenrohres.
Weil zur Herstellung des erfindungsgemäßen doppellagigen Metallmantels für Verbundrohre kein Schweißvorgang erforderlich ist, kann die Wandstärke der . Metallmäntel insgesamt viel dünner ausgelegt werden, als dies im Stand der Technik der Fall ist. Grundsätzlich eignen sich beliebige Wandstärken für das erfindungsgemäße Metall-Doppelmantel-System. Bevorzugt werden jedoch sehr dünne Bänder (z.B. 10"1 mm-Bereich, z.B. 0,1-0,2 mm) sehr dünne Bänder einzusetzen.
Mit Rücksicht auf die zu erwartende Produktionssteigerung bei der Ummante- lung der Innenrohre mit dem erfindungsgemäßen doppellagigen Metallmantel System gegenüber der herkömmlichen Innenrohr-Fertigung, wird bevorzugt der Fertigungsablauf von Coil zu Coil empfohlen. Grund dafür sind die relativ hohen Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen Innenrohr und Ummantelungs- systemen. Nach dem Stand der Technik ist es zur Zeit nicht möglich, die Produktion der Innenrohre den zu erwartenden Ummantelungsgeschwindig- keiten anzupassen. Dadurch ist eine Synchronisation zwischen Innenrohrferti- gung und Ummantelungsanlage nur dann möglich, wenn Kapazitätseinbußen bei der Ummantelung vom Anwender hingenommen werden.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Metall-Kunststoff Verbundrohrs der vorgenannten Art bereitgestellt, bei welchem Verfahren das Kunststoff-Innen- rohr als Endlosrohr bereitgestellt wird das auf einem Großcoil aufgewickelt ist und von diesem mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit abgezogen wird, ein Endlos-Metallband in Form eines Coils bereitgestellt und synchron zum Innen- röhr abgezogen wird, wobei die einander gegenüberliegende Kanten des Metallbandes so übereinander geführt werden, dass das Metallrohr im Wesent- - liehen über seinem gesamten Umfang doppellagig bzw. als übereinander liegender Doppelmantel geformt wird.
Verbindungsfehler, etwa auf Grund von Schweißfehlem, lokalen Überhitzungen, übermäßigen mechanischen Spannungen etc., können erfindungsgemäß beim Schließen des Metall-Doppelmantels ausgeschlossen werden. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren kostengünstig und ermöglicht einen geringeren Ausschuss.
Hoch präzise Bandkantenführungen, die im Stand der Technik beim Längsnahtschweißen erforderlich sind, können erfindungsgemäß entfallen. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Metallband als endloses Metallband bzw. Metallcoil gekauft werden. Die üblichen Breitentoleranzen der Metallbänder gemäß DIN-Norm sind für das erfindungsgemäße Verfahren ausreichend, weil die einander gegenüberliegenden Kanten des Metallbandes nicht auf Stoß lie- gen müssen, sondern das Metallband vielmehr doppellagig um das Kunststoff- Innenrohr herum umgeformt werden.
Somit sind erfindungsgemäß auch aufwändige Bandvorbereitungen überflüssig. Erfindungsgemäß fällt auch kein Metallabfall mehr an, der im Stand der Technik durch das Besäumen der Metallbänder entsteht. Auch Wickel- oder Zerkleinerungsmaschinen für die Saumstreifen werden überflüssig. Erfindungsgemäß kann der Metallmantel dem Verwendungszweck absolut ange- passt werden, ohne Rücksicht auf Schweißbarkeit. Somit ergibt sich eine er- hebliche Materialersparnis, welche die Kosten weiter herabsetzt.
Bevorzugt ist der Heizvorrichtung eine Profilierungsvorrichtung nachgeordnet, um das Verbundrohr weiter zu profilieren, insbesondere zu begrenzen oder geeignet zu formen, so dass das Kunststoff-Innenrohr mit dem als doppellagi- gern Metallmantel fest bzw. eng anliegend umschlossen sind.
- Bevorzugt ist die Profiliervorrichtung für einen Rohrdurchmesser ausgelegt und die Werkzeuge sind wechselbar, so dass auch andere Rohrdurchmesser möglich sind. Der. doppellagige Metallmantel wird um das Innenrohr geformt, er- wärmt, kalibriert, extrudiert (Außenmantel) und gekühlt.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, worin:
Fig. 1 in einem schematischen Querschnitt ein Verbundrohr gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 in einem stark vergrößerten Querschnitt einen Ausschnitt des Verbundrohrs gemäß der Fig. 1 im Bereich der einander gegenüberlie- genden Kanten des Metallbandes zeigt; Fig. 3 das Verbundrohr gemäß der Fig. 1 in einem perspektivischen Teilschnitt darstellt
Fig. 4 eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbund- rohrs schematisch darstellt.
In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische oder im Wesentlichen gleichwirkende Elemente oder Funktionsgruppen. Beim Studium der nachfolgenden Beschreibung werden dem Fachmann weitere Merkmale, Vorteile und Modifikationen gemäß der vorliegenden Erfindung ersichtlich werden.
Die Fig. 1 zeigt in einem schematischen Querschnitt das erfindungsgemäße Kunststoff-Metall-Verbundrohr 1. Um das Kunststoff-Innenrohr 2 herum ist ein dünnes Metallband mit einer Querabmessung, die etwa gleich dem doppelten Außenumfang des Innenrohres 2 ist, zu einem doppellagigen Metallmantel 3 geformt. Der Metallmantel 3 weist eine Außenlage 5 und eine Innenlage 6 auf. Um die Außenlage 5 herum ist ein Außenmantel 4, zweckmäßig aus Kunststoff, gebildet.
Die Innenlage 6 liegt fest bzw. eng anliegend an der Außenumfangsoberfläche des Kunststoff-Innenrohrs 2 auf. Die Außenlage 5 liegt fest bzw. eng anliegend an der Innenlage 6 auf. Zweckmäßig liegt der Außenmantel 4 fest bzw. eng anliegend auf der Außenumfangsoberfläche der Außenlage 5 auf.
Wie in der Fig. 1 dargestellt, sind die beiden Kanten bzw. Längsseiten des Metallbandes so übereinander geführt, dass das Metallrohr bzw. Metallmantel 3 im Wesentlichen über seinem gesamten Umfang doppellagig beziehungsweise als übereinander liegender Doppelmantel geformt ist.
Zum Umformen des Metallbandes um das Innenrohr 2 wird das Metallband zunächst mit seinen Band(-längs-)Kanten überlappend zu einem Rohrkörper geformt, dessen Durchmesser wesentlich größer als der Außendurchmesser des Innenrohres 2 ist.
Beim weiteren Umformen wird der entstehende Rohrkörperdurchmesser immer enger ausgebildet, bis der Innendurchmesser des Metallmantels fest bzw. eng anliegend auf dem Außendurchmesser des Kunststoff-Innenrohrs 2 aufliegt. Somit ist der Metallmantel über den gesamten Umfang gedoppelt.
Für die Fertigung des gedoppelten Metallmantels kann ein extrem dünnes Metallband eingesetzt werden, das auch oberflächenbehandelt (beschichtet) sein kann. Die Wandstärke der verwendeten Metallbänder ist auf die Hälfte des vorgegebenen Standards begrenzt und entspricht durch die Doppelung wieder dem Standard.
Die Fig. 2 zeigt in einem stark vergrößerten Querschnitt den Bereich der einander gegenüberliegenden Kanten des Metallbandes. Wie in der Fig. 2 gezeigt, - sind die Kanten des Metallbandes in Umfangsrichtung zueinander unter einem Abstand beabstandet, der zumindest einer Wandstärke des Metallbandes entspricht.
Insgesamt wird die Innenlage 6 des Doppelmantels 3 im Bereich der Kanten des Metallbandes somit z-förmig und eng anliegend in die Außenlage 5 des Schlitzrohrs 3 überführt. Im Übergangsbereich 7 entstehen so keine störenden Grate oder Vorsprünge, die leicht zu mechanischen Beschädigungen führen könnten. Die Außenumfangsoberfläche des Metallrohrs bzw. Metallmantels 3 verläuft somit im Übergangsbereich 7 im Wesentlichen stetig.
Die Fig. 3 zeigt in einem perspektivischen Teilschnitt das Verbundrohr gemäß den Fign. 1 und 2. Auf dem Außenumfang des Kunststoff-Innenrohrs 2 und/oder den Innenumfang der Innenlage 6 des Schlitzrohrs 3 ist ein Haftvermittler bzw. Klebstoff, der bevorzugt wärmehärtend ist, aufgebracht. Auf dem Außenumfang der Außenlage 5 des Metallmantels 3 und/oder dem Innenum- fang des Außenmantels 4 ist ein Haftvermittler bzw. Klebstoff, der bevorzugt wärmehärtend ist, aufgebracht. Die Wärmehärtung des Haftvermittlers bzw. Klebstoffs kann erfindungsgemäß bei wesentlich niedrigeren Temperaturen aktiviert werden, als diese im Stand der Technik beim Schweißen auftreten. Für die stoffschlüssige Verbindung stehen die vorgenannten Oberflächen ganzflächig zur Verfügung, was die Stabilität des Verbundrohrs zusätzlich erhöht.
Die Fig. 4 zeigt in einem schematischen Querschnitt eine Vorrichtung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundrohrs. Bei der Herstellung durchläuft das herzustellende Verbundrohr die Vorrichtung 10 von rechts nach links. Das • Kunststoff-Innenrohr 2 ist als Endlosrohr auf den ersten Coil-Abwickler 11 aufgewickelt. Alternativ kann das Kunststoff-Innenrohr 2 auch während der Herstellung fortwährend extrudiert werden. Zweckmäßig ist dann ein nicht dargestellter Pufferspeicher für das Kunststoff-Innenrohr 2 und/oder das Metallband 20 vorgesehen, um Verzögerungen während der Herstellung zu puffern.
- Das Metallband 20 ist in Form eines Coils einer Abwickel- Vorrichtung 12 bereitgestellt.
Das Kunststoff-Innenrohr 2 und das Metal.lband 20 werden mit derselben Geschwindigkeit abgezogen, so dass das Metallband 20 synchron mit dem Kunststoff-Innenrohr 2 mitläuft. Bevor das Metallband 20 geformt wird, wird es auf zumindest einer Oberfläche von einer Beschichtungsvorrichtung 13 mit einem bevorzugt wärmehärtenden Haftvermittler bzw. Klebstoff beschichtet.
Anschließend laufen das Kunststoff-Innenrohr 2 und das Metallband 20 in eine Formstrecke , bzw. Umformvorrichtung 14 für das Metallband 20 ein. In der Formstrecke 14 wird das Metallband 20 zu dem in der Fig. 1 dargestellten doppellagigen Metallmantel 3 umgeformt, so dass dieses im Wesentlichen ko- axial zu dem Kunststoff-Innenrohr 2 mitläuft. Bereits am Ausgang der Formstrecke 14 umfasst der doppellagige Metallmantel 3 das Kunststoff-Innenrohr 2 eng anliegend bzw. kraftschlüssig . Anschließend durchläuft das Innenrohr mit dem Doppelmantel eine induktive Heizvorrichtung 15, welche selektiv das Metallrohr 3 erwärmt. Die Heizleistung der induktiven Heizvorrichtung ist so ausgelegt, dass der wärmehärtende Haft- Vermittler bzw. Klebstoff zur stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Kunst- stoff-Innenrohr 2 und dem doppellagigen Metallmantel 3 und/oder zwischen der Innenlage 6 und der Außenlage 5 des doppellagigen Schlitzrohrs 3 aktiviert wird. Es ist somit eine Erwärmung des Metalls des Doppelmantels 3 über eine vorgegebene Mindesttemperatur erforderlich. Die Heizleistung hängt beispiels- weise von der Materialdicke, von den Materialien und von der Durchlaufgeschwindigkeit ab.
Anschließend durchläuft das erwärmte Gebilde eine Kalibriervorrichtung 16, wo das Profil des herzustellenden Verbundrohrs I maßhaltig kalibriert und verklebt wird, wobei das Kunststoff-Innenrohr 2 und der doppellagige Metallmantel 3 fest bzw. eng anliegend aufliegen. Die Kalibriervorrichtung 16 ist für den Au-
- ßendurchmesser des Metallmantels maßbestimmend.
Anschließend durchläuft das ummantelte Innenrohr einen Extruder 17, der einen Kunststoff-Außenmantel 4 aufextrudiert. Anschließend durchläuft das
Gebilde eine Kühlvorrichtung 18, beispielsweise ein Wasserbad. Das so entstandene Verbundrohr wird als Endlosrohr aufgewickelt. Für das Kunststoff- Innenrohr 2 können eine Vielzahl von Kunststoffen verwendet werden, beispielsweise Polyamide, Polyethyiene, PVC. Polyacetate, Fluorkunststoffe. Ganz besonders bevorzugt werden hochvernetzte Polyethyiene (PE) oder PVC verwendet. Zur Aktivierung des wärmehärtenden Haftvermittlers bzw. Klebstoffs können Temperaturen bis etwa 150 Grad Celsius ausreichend sein. Statt den Haftvermittler bzw. Klebstoff in der Beschichtungsvorrichtung 13 aufzutragen, kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Metallband 20 selbstverständlich auch in beschichtetem Zustand zugekauft werden. Auf Haftvermittler kann auch gänzlich verzichtet werden. Bei sämtlichen vorgenannten Ausführungsformen unterliegt das Material des Metallbandes 20 grundsätzlich keinerlei Einschränkungen. Zweckmäßig ist das Metallband 20 aus Aluminium, Kupfer, Stahl, Edelstahl, gebildet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere auch durch die folgenden weiteren Vorteile aus: teuere Bandvorbereitungen (Bandsäumen, Richten etc.) können entfallen. Durch den Wegfall komplizierter Schweißanlagen und Nahtprüfungssysteme und Nahtführungssysteme kann die Prozessüberwachung wesentlich vereinfacht werden. Es sind insbesondere keine teu- ren Schweißnahtprüfgeräte erforderlich. Für den Prozessablauf ist kein Schutzgas erforderlich. Eine verfahrensbedingte Produktion von Metallschrott kann entfallen, da keine Band-Besäumungseinrichtungen erforderlich ist.
Erfindungsgemäß kann das Verbundrohr somit ohne Rücksicht auf die, Schweißbarkeit des Metallmantels gebildet werden. Es lassen sich somit wesentlich höhere Produktionsgeschwindigkeiten erzielen. Mit der vorstehend beschriebenen Technologie kann somit Bandmaterial gespart, die Produktivität erhöht und die Überwachung der Fertigungseinrichtung erleichtert werden.

Claims

ANSPRUCHE
1. Kunststoff-Metall-Verbundrohr mit einem Kunststoff-Innenrohr (2) und einem Metallrohr mit einem Metallmantel (3), wobei die Innenumfangs- oberfläche (6) des Metalimantels (3) fest bzw. eng anliegend auf der Außenumfangsoberfläche des Kunststoff-Innenrohrs (2) aufliegt und der Metallmantel (3) aus einem Metallband mit gegenüberliegenden Längskanten geformt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die gegenüberliegenden Längskanten des Metallbandes so übereinander geführt sind, dass der Metallmantel (3) im Wesentlichen über seinen gesamten Umfang doppellagig bzw. als übereinander liegender Doppelmantel auf dem Kunststoff-Innenrohr (2) geformt ist.
2. Verbundrohr nach Anspruch 1, bei dem die Längskanten nicht miteinander verschweißt sind, sondern das Metallrohr als doppellagiger Metallmantel (3) ausgebildet ist.
3. Verbundrohr nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Längskanten des Metallbandes in Umfangsrichtung zueinander unter einem Abstand fixiert sind, der zumindest einer Wandstärke des Metallbandes entspricht.
4. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem eine Innenlage (6) des Metallmantels im Bereich der Kanten (z-Form) des Metallbandes eng an diesen anliegend in eine Außenlage (5) des Metallmantels (3) überführt ist.
5. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 ist 4, bei dem die Außenumfangsoberfläche des Metailmantels (3) im Wesentlichen stetig verläuft.
6. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem zumindest eine Innenseite des Metallbandes mit einem wärmehärtenden Haftvermittler bzw. Klebstoff beschichtet ist, so dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kunststoff-Innenrohr (2) und dem Metallmantel (3) und/oder zwischen einer Innenlage (6) und einer Außenlage (5) des Metallmantels (3) besteht.
7. Verbundrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend einen Kunststoff-Außenmantel (4), der mittels eines vorzugsweise wärmehärtenden Haftvermittlers bzw. Klebstoffs stoffschlüssig mit einer Außenlage (5) des Metallrohrs verbunden ist.
8. Verbundrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Außenoberfläche des Verbundrohrs (1) stetig verläuft und insbesondere ein Profil des Verbundrohrs kreisförmig, ist.
9. Verbundrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Kunststoff-Innenrohr (2) eine diffusionsdichte Beschichtung auf seiner Innen- und/oder Außenseite aufweist.
10. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch seine Verwendung im Heizungs- oder Sanitärbau als Leitung zum Leiten von Fluiden.
11. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Metall-Verbundrohrs, umfassend wenigstens ein Innenrohr (3) aus Kunststoff mit einem Metall- Doppelmantelmantelrohr (3), wobei eine Innenumfangsoberfläche (6) des Metallmantels (3) fest bzw. eng anliegend auf einer Außenumfangsoberfläche des Kunststoff-Innenrohrs (2) aufliegt, bei welchem Verfahren das Kunststoff-Innenrohr (2) als Endlosrohr bereitgestellt wird, ein Endlos- Metallband so bereitgestellt wird, dass es synchron mit dem Kunststoff- Innenrohr mitläuft, wobei gegenüberliegende Längskanten des Metallbandes so zu einem Rohrkörper übereinander geführt werden und der Rohrkörper unter gegenseitigem Verschieben der Längskanten des Metallban- des derart im Durchmesser verringert wird, dass der Metallmantel im Wesentlichen über seinem gesamten Umfang doppellagig bzw. als übereinander liegender Doppelmantel geformt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Kunststoff-Innenrohr (2) beim Umformen des Metallbandes zu dem doppellagigen Metallrohr (3) als synchron mitlaufender Biegedom verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem zumindest eine Innenseite des Metallbandes mit einem wärmehärtenden Haftvermittler bzw. Klebstoff beschichtet wird, so dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kunststoff-Innenrohr und dem Metallrohr und/oder zwischen einer Innenlage (6) und einer Außenlage (5) des Metallrohrs ausgebildet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die Kanten des Metallbandes in Umfangsrichtung zueinander unter einem Abstand angeordnet werden, der zumindest einer Wandstärke des Metallbandes entspricht.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem eine Innenlage (6) des Metallmantels (3) im Bereich der Kanten des Metallbandes z-för- mig und eng anliegend in eine Außenlage (5) des Metall- Doppelmantels überrührt wird.
16. Vorrichtung zur Herstellung eines Kunststoff-Metall-Verbundrohrs (1), welches wenigstens ein Innenrohr (2) aus Kunststoff und ein dieses ummantelnden Metallmantel (3) umfasst, wobei eine Innenumfangsober- fläche (6) des Metallmantels (3) fest bzw. eng anliegend auf einer Außenumfangsoberfläche des Kunststoff-Innenrohrs (3) aufliegt, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Abwickelvorrichtung (11) zum Abziehen des Kunststoff-Innenrohrs (3) als Endlosrohr, das die Vorrichtung (10) mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit durchläuft, eine zweite Abwickelvorrichtung (11) zum Abziehen des Endlos- Metallbandes, so dass dieses synchron mit dem Kunststoff-Innenrohr (3) mitläuft, und eine Umformvorrichtung (14-16) zum Umformen des Metallbandes, so dass gegenüberliegende Kanten des Metallbandes so übereinander geführt sind, dass der Metallmantel im wesentlichen über seinem gesamten Umfang doppellagig bzw. als übereinander liegender Doppelmantel geformt ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Umformvorrichtung so ausgelegt ist, dass das Kunststoff-Innenrohr (2) beim Formen des Metallbandes zu dem doppellagigen Metallrohr (3) als synchron mitlaufender Biegedom verwendbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, weiterhin umfassend eine Be- schichtungsvorrichtung (13), um zumindest eine Seite des Metallbandes mit einem wärmehärtenden Haftvermittler bzw. Klebstoff zu beschichten.
19. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, bei welcher der Umformvorrichtung eine Heizvorrichtung (15) nachgeordnet ist, welche das die Vorrichtung durchlaufende und zu dem doppellagigen Metallmantel umgeformte Metallband induktiv erwärmt, so dass der wärmehärtende Haftvermittler bzw. Klebstoff zur stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Kunststoff-Innenrohr und dem Metallmantel und/oder zwischen einer Innenlage und einer Außenlage des Metallmantels aktiviert wird.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei welcher der Umformvorrichtung eine der Heizvorrichtung nachgeordnete Kalibriervorrichtung (16) umfasst, um das Profil des Verbundrohrs (1) maßhaltig zu kalibrieren, so dass das Kunststoff-Innenrohr (2) und der doppellagige Metallmantel (3) fest bzw. eng anliegend auffliegen und somit den Klebevorgang begünstigen.
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