DE2912308C2

DE2912308C2 - Verfahren zum Herstellen von gewickelten, oberflächen beschichteten Rohren und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2912308C2
Application number: DE2912308A
Authority: DE
Inventors: Alfred 7272 Altensteig Morhard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-28
Filing date: 1979-03-28
Publication date: 1982-12-16
Also published as: BR8001872A; DE3061572D1; EP0017145B1; DE2912308A1; US4387498A; AU534201B2; CA1158535A; AU5664580A; JPS55133817A; SU999958A3; ATE2199T1; EP0017145A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von mehrlagigen, aus mindestens zwei Metallbändern gewickelten Rohren, wobei jeweils eine Metallbandlage Stoß an Stoß spiralförmig gewickelt und jede weitere ^5ä Metallbandlage gegenüber der vorhergehenden in Achsrichtung versetzt wird und während des Wickelvorganges zwischen die einzelnen Metallbandlagen Zwischenmaterial eingebracht wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer ein Vorschieben und ein Drehen des Rohres beim Wickeln bewirkenden Außenform.

Es besteht ganz allgemein ein großer Bedarf an Rohren für den Transport von Fluiden. An derartige ^Μ Rohre werden hohe Anforderungen bezüglich der Dichtigkeit gegenüber Gasen und Flüssigkeiten, der Chemikalienbeständigkeit, der Lebensmittelechtheit und des Gewichts gestellt. Die üblicherweise verwendeten Gußrohre mit Zementauskleidung sind sehr schwer. Um chemikalienfeste und lebensmittelechte Oberflächen zu erhalten, werden Metailrohre in der Regel außen kunststoffbeschichtet

Bei einem Verfahren, wie es in der DE-PS 7 46 300 beschrieben ist, werden zum Herstellen von Rohren Bandeisen um ein Kernrohr gewickelt und zwischen die einzelnen Lagen der Umwickelung während des Wickeins unter anderem auch Mittel eingebracht, mit deren Hilfe die Metallbandlagen miteinander verschweißt oder verlötet werden können, wodurch das Rohr dichtgemacht werden soll. Um das unerläßliche Abziehen eines auf diese Weise hergestellten Rohres von dem umwickelten Dorn zu erleichtern, wird üblicherweise Silikonöl als Schmiermittel benützt Für eine nachträgliche Oberflächenveredelung solcher Rohre eignen sich wegen der oben erwähnten Anforderungen bezüglich der Dichtigkeit Lebensmittelechtheit und Chemikalienbeständigkeit Kunstharze besonders gut Diese haben jedoch die Eigenschaft, daß sie nur auf absolut sauberem Material haften. Es ist somit unerläßlich, daß die aus den genannten Gründen zwangsläufig verschmutzten Oberflächen des Rohres nach oem Wickeln gründlich gereinigt werden. Da jedoch die Rohre erst nach dem Wickeln gereinigt werden können, ist ein teurer und zeitraubender Sandstrahivorgang erforderlich.

Auch wenn eines der Verfahren angewandt wird, wie sie in der DE-OS 21 66 791 beschrieben sind, müssen Schmiermittel eingesetzt werden, da auch ein mittels einer Außenform hergestelltes Rohr beim Herausholen aus der Außenform zu dieser eine Relativbewegung ausführt, die ein gutes Gleiten voraussetzt.

Gegenstand der US-PS 29 98 339 ist ein Verfahren zur Herstellung von Rohren aus Metallbändern. Die Rohre sollen innen hochkorrosionsbeständig sein. Hierzu werden die Bänder spiralförmig auf einen Dorn gewickelt, wobei wenigstens das innerste und das äußerste Band in überlappender Lage gewickelt werden. Die drei zu wickelnden Bänder werden von Vorratsroüen abgezogen und durch ein Wickelwerkzeug auf den Dorn gewickelt; das Wickelwerkzeug besteht aus einem Wickelband, das über eine Antriebsrolle und eine Umlenkrolle geführt ist und die Bänder fest gegen den Dorn drückt Während die drei Bänder von den Vorratsrollen abgezogen werden, wird das innerste Band auf einer Seite, das mi.tiere Band auf beiden Seiten und das äußere Band auf einer Seite mit Klebstoff beschichtet. Nachdem das auf diese Weise gebildete Rohr von einem Werkzeug auf die gewünschte Länge geschnitten worden ist, wird es weiter behandelt, beispielsweise die Rohrinnenwand mit einer haftenden Beschichtung versehen. Hierzu muß das Rohr von dem Wickeldorn abgezogen werden, was jedoch aufgrund der festen Wicklung auf dem Dorn und der verwendeten Klebstoffschichten zwischen den Bandlagen schwierig ist; die US-PS 29 98 339 gibt hierzu keine näheren Hinweise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von mehrlagigen, aus mindestens zwei Metallbändern gewickelten Rohren der eingangs erläuterten Gattung so auszugestalten, daß sich eine durchgehende, glatte und korosionsbeständige Oberflächenbeschichtung auf beiden Seiten des Rohres ergibt, ohne daß die Vorschubbewegung des Rohres während des Wickelvorganges durch eine Wickelvorrichtung erschwert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Metallbänder in erhitztem Zustand etwa in ihrer Kreisbogenform vorgebogen werden, daß während des Wickelvorganges zwischen der Metallband-Innenlage und der Metallband-Außenlage eine zusammenhängende Kunstharzschicht geschaffen wird, daß beim Entstehen der Rohrinnenfläche auf diese eine Kunstharzschicht aufgetragen wird, wobei bereits während des Schaffens der Kunstharzschichten eine erste Aktivierung erfolgt, während die Außenfläche des Rohres erst danach mit einer Kunstharzschicht versehen wird, worauf eine Endaktivierung aller Kunstharzschichten erfolgt

Der Vorteil eines derartigen Verfahrens besteht darin, daß leichte, dichte und oberflächenbeschichtete Rohre, die aus Metallbändern gewickelt sind, in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden können. Bei diesem Verfahren können die Bänder vor dem Wickeln auf einfache Art und Weise kontinuierlich sandgestrahlt werden, so daß der teure und zeitraubende Vorgang des Sandstrahlen am Rohr entfällt und eine drastische Reduzierung der Herstellungskosten und eine enorm erhöhte Leistung erzielt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden erhitzte Metallbänder, die bereits mittels Biegerollen vorgebogen sind. Stoß an Stoß und mehrlagig gegeneinander versetzt gewickelt. Mit Hilfe von Biegerollen haben sie idealerweise bereits den Krümmungsgrad erhalten, der der angestrebten Krümmung des Rohres entspricht. Bereits während des Wickelvorganges wird zwischen die Metailband-Innenlage und die Metallband-Außenlage eine zusammenhängende Kunstharzschicht gesprüht. Unmittelbar nach dem Entstehen der Rohrinnenfläche wird auch diese mit einer Kunstharzschicht oberflächenveredelt. Da die Kunstharzzwischenschicht die Metallbandlagen miteinander verkleben soll, die dazu erforderliche Molekülvernetzung des Kunstharzes jedoch ein endothermer Vorgang ist, wird bereits an diesem Punkt des Verfahrens für eine erste Aktivierung des Kunstharzes Wärme zugeführt. Erst danach wird auch die Außenfläche des Rohres mit einem Kunstharz besprüht und das nunmehr vcUkommen oberflächenveredelte Rohr unmittelbar anschließend einer End3ushärtung aller Kunstharzschichten unterzogen.

Die Kunstharzschichten auf der Innen- und auf der Außenseite des Rohres schaffen eine glatte Fläche, die chemikalicnfest und lebensmittelecht ist; besonders geeignet hierzu sind Kunstharzlacke und insbesondere Pulverlacke.

Aus der US-PS 23 21 738 ist eine Vorrichtung zum Wickeln mehrlagiger Rohre bekannt. Diese Vorrichtung hat einen feststehenden Wickeldorn, auf den die sich überlappenden Bänder gewickelt werden. Zur Erzeugung des Vorschubs dienen Druck- und Vorschubrollen, die an ihrem Außenumfang gewindeartig ausgebildet sind und sich in die Oberfläche der Metallbänder eingraben. Zum Verbinden der Bandlagen untereinander dient ein Kleber, der durch sogenannte Wärmeschuhe zwischen den Druck- und Vorschubrollen aktiviert wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung dadurch gelöst, daß die zylindrisch ausgebildete Außenform um die eigene Achse drehbar gelagert ist und aus einer Mehrzahl von auf in Axialrichtung umlaufenden Endlosbändern gelagerten Sektoren besteht.

Mit einer derartigen Vorrichtung können die Metallbänder in der Außenform gewickelt werden, wobei die Bänder dann keine Relativbewegung zur Außenform durchführen. Vielmehr werden die Metallbänder durch die Drehbewegung and die gleichzeitige Bewegung der Außenform in axialer Richtung immer weiter in diese hineingewickelt. Da somit das Rohr nicht relativ zur Form bewegt werden muß, sind Schmiermittel, die die Oberfläche des Rohres verschmutzen würden, unnötig. Eine Reinigung des Rohres erübrigt sich somit Das Rohr wird durch die Drehung der Außenform und die Bewegung der Endlosbänder durch die Form transportiert und an deren Ende wieder freigegeben. Da keine Schmiermittel nötig sind, kann gleichzeitig mit dem Wickeln eine Zwischen- und Oberilächenbeschichtung mit Kunstharz vorgenommen werden.

Durch die DE-AS 11 84 938 ist ein Dorn zum kontinuierlichen Herstellen von verstärkten Kunststoff-

?<i rohren bekanntgeworden, der ebenfalls mehrere Endlosbäiiüer aufweist, um einen Vorschub beim Wickeln zu erreichen. Allerdings ist ein biegsames Deckband aus Stahl erforderlich, das auf den Dorn gewickelt werden muß, um zu verhindern, daß die innerste Bandlage des Rohres beim Wickeln an den Endlosbändern haftet. Außerdem werden die Bandlagen nicht in den Wickeldorn hineingezogen, sondern auf dessen Außenseite gewickelt Für jede einzelne Wickellage ist ein eigener Zuführkanal erforderlich, der relativ zum

so Wickeldorn rotiert; dazwischen sind gesonderte Zuführkanäle für verbindende Harzschichten erforderlich.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Sektoren der Endlosbänder als Dauermagnete ausgebildet sind. Das hat den Vorteil, daß während des

r> Wickeins und der ersten Aushärtung des Kunstharzes auch die kleinste Relativbewegung unterbunden wird.

Zweckmäßigerweise befindet sich die Sprühvorrichtung für das Beschichtungspulver zum Einsprühen der Kunstharzzwischenschicht zwischen die zu wickeirden

jo Metallbänder unmittelbar an der vorderen Öffnung der Außenform, ebenso die Sprühvorrichtung, mit der die Innenoberfläche des gewickelten Rohres beschichtet wird. Da das Besprühen der Außenfläche des Rohres unmittelbar nach Verlassen der Auöenform durchgeführt wird, ist es zweckmäßig, die zu diesem Zweck vorgesehene Sprühvorrichtung unmittelbar an der Austrittsöffnung der Außenform anzubringen. Nach einer bestimmten Vernetzungs- und Beruhigungsstrekke sind die spiralig gegeneinander versetzt gewickelten

">(> Metallbandstreifen absolut fest und dicht miteinander verbunden.

Rohre, die nach dem genannten Verfahren und mit der beschriebenen Vorrichtung hergestellt werden, zeigen jedoch nicht nur die bereits erwähnten Vorteile.

κ Man erhält auf diese Weise auch vollkommen gleiche Rohraußendurchmesser. Dies ist für eine gute Abdichtung bei der Verlegung der fertiggestellten Rohre äußerst wichtig.
Vor dem Beschichten der Außenwandung der Rohre

<"■> ist vorgesehen, mit Hilfe einer der Außenform unmittelbar nachgeordneten Fräsvorrichtung in die Rohrenden mindestens eine Bajonettöffnung einzufräsen, die später dazu benötigt wird, um beim Verlegen die Enden zweier Rohre miteinander zu verbinden. Nach

^h> dem Fräsen wird die Außenwandung des Rohres mit Hilfe der der Fräsvorrichtung nachgeordneten Sprühvorrichtung besprüht. Dabei werden die Schnittkanten der Fräsöffnune mitbeschichtet. Es können somit in

einem kontinuierlichen, schnellen Arbeitsverfahren mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtungen in der genannten Anordnung spiralig und mehrlagig gegeneinander versetzt gewickelte Metallbandrohre mit Kunstharz miteinander verklebt und mit Bajonettöffnungen verse- "> hen, mit Kunstharz oberflächenbeschichtet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine i< > Außenform,

Fig. 2 einen Teilabschnitt eines als Endlosband ausgebildeten Sektors in Längserstreckung der Außenform,

F i g. 3 zwei miteinander durch einen Bajonettver- ι > schluß verbundene Rohrenden mit einer Verbindungsmuffe,

F i g. 4 eine schematische Gesamtansicht der Vorrichtung (nachgereicht) und

Fig.5 eine vergrößerte Darstellung der vorgeboge- -'< > nen Metallbänder vor dem Einziehen in die Außenform (nachgereicht).

In Fig. Ί ist schematisch ein Querschnitt durch eine Außenform zur Herstellung mehrlagiger Rohre dargestellt. In einem rechteckigen Gehäuse 1 sind jeweils an -'"> den Berührungspunkten des rechteckigen Gehäuses mit der Außenwandung 3 einer zylindrischen Außenform 2 Rollen 4 angebracht. Die zylindrische Außenform 2 besteht aus vier gleich großen Sektoren 5, die mit Verbindungsstücken 6 so miteinander verbunden sind, )<> daß die Abstände der Sektoren voneinander jeweils gleich groß sind. Die Lücken zwischen den Sektoren 5 werden durch vier Endlosbänder 7 ausgefüllt, die so angeordnet sind, daß die Kanter·. 8 eines Endlosbandes 7 mit den benachbarten Kanten zweier anderer Endlos- i> bänder 7 in Berührung sind. Die konkaven, zum Zentrum der Außenform zeigenden Stirnseiten 9 der Endlosbänder 7 bilden auf diese Weise eine zylindrische Hohlform.

F i g. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines '<> Endlosbandes 7. Dieses besteht aus einzelnen Gliedern 10, die als Dauermagnete ausgebildet sind. Jedes Endlosband 7 wird mit Hilfe einer Umlenkwalze II bewegt und umgelenkt

Die in dem rechteckigen Gehäuse I gelagerte, 4-> zylindrische Außenform 2 wird durch eine gleichgerichtete und gleichzeitige Drehung der Rollen 4 um die eigene Achse gedreht Gleichzeitig werden die vier Endlosbänder 7 so in Bewegung gesetzt, daß eine gleichförmige Bewegung der durch die vier Endlosbän- '" der 7 gebildeten Zylinderwandung in axialer Richtung erfolgt.

Wie Fig.4 zeigt ist der Außenform 2 eine Biegevorrichtung 18 vorgeschaltet In dieser Biegevorrichtung 18 werden die dieser zugeführten und erhitzten "'"' Metallbänder 19 so vorgebogen, daß ihre Krümmung der Außenform 2 entspricht. Die derart vorgebogenen Metallbänder 20 werden der zylindrischen Hohlform 21 zugeführt die durch die Innenseiten 9 der Endlosbänder gebildet wird, und in die öffnung dieser sowohl axial ^b0 als auch in Umfangsrichtung bewegten Außenform 2 eingeführt. Es werden mi; "Ostens zwei Metallbänder 20 Stoß an Stoß und gegeneinander versetzt gewickelt wobei das spiralige Wickeln durch die Drehung der Außenform 2 und der Transport des gewickelten ⁿⁱ Rohres durch die Außenform mit Hilfe der umlaufenden Endlosbänder 7 erfolgt Es ist somit keinerlei Relativbewegung des zu wickelnden Rohres zur Außenform nötig, wobei jedes unerwünschte Verrutschen oder Verschieben der Metallbänder zueinander während des Wickeins grundsätzlich durch die als Dauermagnete ausgebildeten Glieder 10 der Endlosbänder verhindert wird.

Beim Einwickeln der gegeneinander versetzten Metallbänder 20 in die Außenform 2 bilden diese miteinander einen Keil 22, der in Fig. 5 angedeutet ist. In diesen Keil 22 wird mit Hilfe einer Einsprühvorrichtung 23 Beschichtungspulver im Überschuß eingesprüht. Beim weiteren Eindrehen in die Außenform 2 werden dann die Metallbänder 20 satt aufeinander gepreßt, wobei durch den Überschuß an Beschichtungspulver eine Blasenbildung in der Zwischenschicht verhindert wird. Durch das Austreten des überflüssigen Materials durch die SiöSfugen des entstehenden Rohres bildet sich zunächst eine Spiralwulst auf der Innenfläche; diese wird mechanisch entfernt, worauf sofort anschließend die Innenfläche durch eine Sprühvorrichtung 24 mit Kunstharzpulver besprüht wird.

Die Zwischenschicht, die die beiden Metallbandlagen miteinander verkleben soll, und die Beschichtung der Innenfläche des entstehenden Rohres werden durch sofortiges Zuführen von Wärme bereits während des Wickelvorganges einer ersten Aushärtung des Kunstharzes unterworfen.

Das gewickelte, verklebte und an seiner Innenoberfläche kunstharzbeschichtete Rohr verläßt aufgrund der überlagerten Bewegung (axial und in Umfangsrichtung) die Außenform 2 an ihrem Ende. Die Außenoberfläche des fertiggestellten Rohres kann nun sofort mit Hilfe einer in der Nähe der hinteren öffnung der Außenform 2 angeordneten Sprühvorrichtung 25 mit Kunstharz oberflächenbeschichtet werden.

Es ist jedoch besonders vorteilhaft, wenn der genannten Sprühvorrichtung 25 eine Fräsvorrichtung 26 vorgeschaltet ist. Mit dieser werden die fertiggestellten Rohre in der Weise bearbeitet, wie es in Fig.3 dargestellt ist.

Sie zeigt zwei Rohrenden 12 und 12', die in sich gegenüberliegenden Stellen ausgefräste öffnungen 13 und 13' aufweisen. Diese können, wie in F i g. 3 dargestellt, T-förmig ausgebildet sein. In die öffnungen

13 und 13' sind nach Art eines Bajonettverschlusses Stifte 14 und 14' eingeschoben. Diese befinden sich an der Innenseite einer Verbindungsmuffe 15, die die beiden Rohrenden umgibt. Die Verbindungsmuffe 15 ist im Bereich ihrer beiden Enden mit jeweils einer Ringnut 16 versehen, in der jeweils eine ringförmige Dichtung 17 liegt.

Beim Verlegen der Rohre werden die an der innenseiie der Verbindungsrnuffe J5 befindlichen Stifte

14 und 14' in die beiden sich gegenüberliegenden öffnungen 13 und 13' eingeführt und durch eine Drehung der Verbindungsmuffe 15 nach Art eines Bajonettverschlusses in ihre Endstellung gebracht Diese Methode zum Verbinden zweier Rohrenden beim Verlegen der Rohre stellt sicher, daß auch an den Nahtstellen der mit der oben erläuterten Vorrichtung hergestellten Rohre deren günstige Eigenschaften, nämlich Chemikalienfestigkeit und Dichtigkeit, nicht verlorengehen. Dies ganz besonders deshalb nicht, da das Besprühen der Außenoberfläche des fertiggestellten Rohres erst nach dem Einfräsen des Bajonettverschlusses erfolgt, so daß auch die Schnittkanten oberflächenbeschichtet sind. Auch die Verbindungsmuffe 15 kann in einem gesonderten Arbeitsgang oberflächenbeschichtet werden.

Nach dem Stoß-an-Stoß-Wickeln der Metallbandlagen, deren Verkleben mit einem Kunstharz, dem Besprühen der Innenoberfläche mit einem Kunstharz, dem Einfräsen der öffnungen für den Bajonettverschluß in die Rohrenden und dem anschließenden Beschichten der Außenoberfläche des soweit fertiggestellten Rohres wird dieses einer Anlage zugeführt, in der die Endaushärtung aller Kunstharzschichten erfolgt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von mehrlagigen, aus mindestens zwei Metallbändern gewickelten Rohren, wobei jeweils eine Meiallbandlage Stoß an Stoß "' spiralförmig gewickelt und jede weitere Metallbandlage gegenüber der vorhergehenden in Achsrichtung versetzt wird und während des Wickelvorganges zwischen die einzelnen Metallbandlagen Zwischenmaterial eingebracht wird, dadurch gekenn- ^|(> zeichnet, daß die Metallbänder in erhitztem Zustand etwa in ihrer Kreisbogenform vorgebogen werden, daß während des Wickelvorganges zwischen der Metallband-Innenlage und der Metallband-Außenlage eine zusammenhängende Kunst- ¹^ harzschicht geschaffen wird, daß beim Entstehen der Rohrinnenfläche auf diese eine Kunsthanschicht aufgetragen wird, wobei bereits während des Schaffens der Kunstharzschichten eine erste Aktivierung erfolgt, während die Außenfläche des Rohres erst danach mit einer Kunstharzschicht versehen wird, worauf eine Endaktivierung aller Kunstharzschichten erfolgt

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer ein Vorschieben und ein Drehen des Rohres beim Wickeln bewirkenden Außenform, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrisch ausgebildete Außenform (2) um die eigene Achse drehbar gelagert ist und aus einer Mehrzahl von auf in Axialrichtung umlaufenden ^!0 Endlosbändern gelagerten Sektoren (7) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektoren (7) als Dauermagnete (10) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch » gekennzeichnet, daß die Außenform (2) einer Biegevorrichtung (18) nachgeordnet ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Öffnungen der Außenform (2) Sprühvorrichtungen ^4t) (23,24,25) für das Kunstharz vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ausgangsöffnung der Außenform (2) und der Sprühvorrichtung (25) eine Fräsvorrichtung (26) zum Einfrä- ^ sen von mindestens einer Bajonettöffnung (13) in die Enden (12) der fertiggestellten Rohre angeordnet ist.