DE60030488T2

DE60030488T2 - Falznahtverbindung, verfahren und vorrichtung zu deren herstellung

Info

Publication number: DE60030488T2
Application number: DE60030488T
Authority: DE
Inventors: Rudolf Binggeli
Original assignee: Spiro SA
Current assignee: SPIRO S.A., BOESINGEN, CH
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2008-03-20
Anticipated expiration: 2020-12-16
Also published as: CN1461247A; CZ20031929A3; EP1341622A1; DE60030488D1; CN1238129C; WO2002047838A1; PL362256A1; CA2432135A1; KR20030087619A; CZ297488B6; EP1341622B1; US20040111863A1; EP1341622B8; KR100690032B1; CA2432135C; PL198627B1; AU2001218764A1; US7121129B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Falzverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6 (siehe z.B. US-A-3490137 welche die Merkmale des Oberbegriffs der Ansprüche 1 und 4 beschreibt und DE-U-8708142 , welche die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 6 beschreibt).
Falzverbindungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sind in der Lüftungs- und Klimatechnik notorisch bekannt. Diese Verbindungen weisen den inhärenten Nachteil auf, dass sie nicht dicht sind, da jede Falzverbindung nach ihrer Herstellung zum Zurückfedern, d.h. zum Öffnen neigt. Die daraus resultierenden Leckverluste (Leckage) solcher Verbindungen sind aber oft aus hygienischen, gesundheitlichen und/oder energetischen Gründen untragbar, so dass zusätzliche Operationen zum Abdichten, beispielsweise zum Einlegen eines Gummibandes und/oder zum Verkleben der Falzverbindung notwendig sind. Vgl. u.a. WO 00/27557 , 10 bis 13, wo verschiedene Arten der Klemmung von Dichtungen aufgezeichnet sind.
Dies ergibt weitere Nachteile: Neben dem resultierenden hohen Material- und Zeitaufwand zum Einbringen von zusätzlichem Dichtungsmaterial in die Falzverbindung ist dessen Wirksamkeit weitgehend von der Sorgfalt des Anwenders (Arbeiters) abhängig. Zudem neigen auch synthetische Dichtungsmaterialien zum Verspröden und ertragen nur geringe Druckunterschiede, insbesondere wenn grössere Spalte und/oder Scherkräfte vorhanden sind.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine metallisch dichtende Falzverbindung zu schaffen, welche den heutigen hohen Dichtungsanforderungen der Praxis gerecht wird. Insbesondere soll die Falzverbindung auch für Lüftungsanlagen der Dichtigkeitsklasse C geeignet sein, ohne dass zusätzliche Dichtmittel und/oder eine Nachbearbeitung erforderlich sind. Diese Klasse C, angewendet für Falzverbindungen hoher Dichtigkeit wurde durch das Komitee der Hersteller von "Lufttechnischen und Trocknungs-Anlagen (EUROVENT)" definiert und entspricht einer maximalen Leckage von beispielsweise 0,01 m³ Luft pro s, bei einer Prüffläche von 200 m² unter einem Prüfdruck von 1000 Pa.
Ebenfalls ist ein Verfahren anzugeben, das die wirtschaftliche Herstellung derartiger Falzverbindungen ermöglicht. Im weiteren ist eine geeignete Vorrichtung zu schaffen, welche die Qualität der Falzverbindung auf rationelle Weise sichert und möglichst universell anwendbar ist, d.h. sowohl für Rohre, Rohrsegmente und Rohrbögen geeignet ist.
Die zu schaffende Falzverbindung soll in einer üblichen Technologie herstellbar sein, keine besondere Ausbildung der Verarbeiter erfordern sowie in ihrem Erscheinungsbild und in ihrer Stabilität dem Gewohnten zumindest entsprechen.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der Ansprüche 1, 4 und 6 gelöst.
Die nach dem Patentanspruch geschaffene Falzverbindung ergibt im Falzinnern eine formschlüssige Abdichtung, insbesondere am Aussendurchmesser des flanschartigen Doppelfalzes durch den relativ grossen Biegeradius des umschliessenden zweiten, äusseren Doppelfalzes. Dadurch wird das Nachfedern der Verbindung minimiert; die metallische Dichtung ist dauerhaft und nur wenig vibrationsempfindlich. – Der Umschlingungsradius im Bereich des grössten Aussendurchmessers am äusseren Doppelfalz ist gegenüber einem eingeschlossenen einfach gebördelten Flansch (auch Einfachbord genannt) grösser. Dies verhindert ein materialtechnisch unzulässiges Überdehnen der Biegestelle und damit massive Materialversetzungen, Haarrisse und spätere Korrosion am Falz, wie sie oft an bestehenden Lüftungsanlagen beobachtbar sind.
Der im Patentanspruch verwendete Begriff "umlaufend" bedeutet dementsprechend, dass eine zusammenhängende, formschlüssig am Gegenstück anliegende Dichtfläche vorhanden ist, welche sich linienförmig, koaxial und ohne Unterbrüche über den ganzen Umfang der Falze erstreckt.
Wird eine erfindungsgemässe Falzverbindung aufgeschnitten, so zeigt sie gegenüber einer Verbindung mit einem einfach gebördelten Flansch eine nahezu ideale metallisch dichtende Kontaktfläche, welche den ganzen inneren Doppelflansch formgenau umschliesst.
Entscheidend für das gute Dichtungsverhalten der Verbindung ist die erwähnte umlaufende Ausgestaltung der Dichtungsflächen, da diese zusätzlich zur eigentlichen Sperre eine oder mehrere hochwertige Labyrinthdichtungen mit minimalsten Leckverlusten bilden.
Demgegenüber erweist es sich aber als vorteilhaft, wenn der flanschartige Doppelfalz einen innen liegenden Luftspalt aufweist, so dass eine gezielte Federwirkung des inneren Falzes gegen das Innere des zweiten Doppelfalzes vorhanden ist. Dies gewährleistet eine dauerhafte metallische Dichtung auch im Betrieb bei wechselnden Druckverhältnissen.
Insbesondere bei nicht plattierten Rohren kann eine Isolierschicht aus einem flüssig aufgetragenen Polymer vorteilhaft sein, damit keine Kontaktkorrosion an der Verbindungsstelle im Falz entsteht; die nach dem Aushärten verbleibende dünne Schicht übernimmt dann zusätzlich eine Ausgleichs- und Dichtungsfunktion. – Funktionell ändert eine Isolierschicht das Grundprinzip des beim Schliessvorgang einwirkenden, durch äussere Kräfte erzeugten Formschluss nicht, auch wenn die metallischen Kontakflächen durch dünne Zwischenschichten ergänzt sind bzw. wenn eine metallische Plattierung des Blechs durch eine Isolationsschicht ersetzt und/oder ergänzt ist.
In abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstands charakterisiert.
Besonders vorteilhaft ist ein unter einer starken äusseren Klemmwirkung stehender Luftspalt zwischen den Flanschteilen, was deren hohe Federwirkung ergibt. Diese verbessert einerseits die Dichtung auf Grund der hohen Pressung zwischen den Kontaktflächen und kann andererseits Wärmedehnungen und Vibrationen kompensieren, ohne erhöhte Leckage.
Durch den Einbezug einer zusätzlichen Isolierschicht, zwischen dem äusseren und dem inneren Falz kann das Dichtungsverhalten zusätzlich verbessert werden.
Die Herstellung der Falzverbindung kann auf einer Bördel- und Falzschliessmaschine vom Typ GORELOCKER BETA 3 der Firma Spiro International S.A., CH-3178 Boesingen (vgl. Prospekt 05.1998) mittels geeigneter Rollen erfolgen.
Dies geschieht dadurch, dass in einem ersten Verfahrensschritt an einem ersten Rohrende ein flanschartiger Doppelfalz hergestellt wird, dass in einem zweiten Verfahrensschritt am zu verbindenden weiteren Rohrende ein Falzhaken mit einem gegenüber dem flanschartigen Doppelfalz grösseren Innendurchmesser geformt wird, dass in einem dritten Verfahrensschritt der Falzhaken über den Doppelfalz geschoben wird und dass danach das überstehende Teil des Falzhakens anliegend über den flanschartigen Doppelfalz gedrückt wird, so dass dieser dichtend umschlossen ist.
In einer bevorzugt verwendeten, erfindungsgemässen Vorrichtung erfolgt die Herstellung des flanschartigen Doppelfalzes am ersten Rohrende dadurch, dass in einem ersten Verfahrensschritt das erste Rohrende stirnseitig auf den Maschinentisch, peripher im Innern tangierend über ein in ihrer Achslage fixierte, rotierende erste Formrolle gestülpt wird, dass in einem zweiten Schritt eine ebenfalls rotierende zweite Formrolle so lange in ihrer Tangentialebene verschoben wird, bis sie das Rohrende aussen berührt, so dass dieses im Gleichlauf mitdreht, dass in einem dritten Schritt die zweite Formrolle schrittweise, in der Tangentialebene, um die Breite des Doppelfalzes gegen die erste Formrolle verschoben wird, so dass sich auf dem Rohrende ein umlaufender Falzhaken abprägt, dass in einem vierten Schritt eine untere Zustellrolle auf einer zweiten Ebene, die zur Tangentialebene um wenigstens die zweifache Dicke des Rohrmaterials tiefer gelegt ist, in Richtung Formrolle weiterverschoben wird, wobei unter der zweiten Formrolle eine untere Rolle gleichlaufend in Gegenrichtung zurückgezogen wird, so dass sich der Falzhaken schliesst und ein flanschartiger Doppelfalz entsteht.
Eine besonders zur Herstellung eines flanschartigen Doppelfalzes geeignete Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine verschiebliche untere Rolle als Hohlwelle ausgebildet ist, dass im inneren der Hohlwelle eine Antriebswelle vorgesehen ist, welche eine in ihrer Achslage fixierte Formrolle trägt, dass die Zustellrolle als Hohlwelle ausgebildet ist, dass im inneren dieser Hohlwelle eine Antriebswelle vorgesehen ist, welche eine obere verschiebliche Formrolle trägt und dass die Zustellrolle und die Formrolle gleichlaufend verschieblich in Schlitten angeordnet sind und dass zudem beide Rollen in einem gegen die achsfeste Formrolle und die verschiebliche Formrolle ebenfalls verschieblichen Schlitten angeordnet sind. – Dies erlaubt eine besonders rationelle Arbeitsweise.
Die verschieblich angeordnete Formrolle und die darunter befindliche untere Zustellrolle sind besonders präzise und dauerhaft geführt, wenn sie in einem mit Linearkugellager versehenen Schlitten gelagert sind.
Eine sehr einfache Verschiebungsmöglichkeit für die weiteren Schlitten, welche die ihrerseits ebenfalls verschieblichen untere Zustellrolle und eine untere Formrolle tragen, wird durch seitliche Führungswangen erreicht.
Die gewünschten linearen Verschiebungen der Schlitten werden durch Hydraulikzylinder realisiert, was einen sehr kompakten und günstigen Aufbau der Vorrichtung ermöglicht.
Ein weiterer Vorteil besteht in der durch ebenfalls handelsübliche hydraulische Bauteile möglichen Ausführung eines gezielten Gleichlaufs der Schlitten.
Die Antriebswellen der angetriebenen Rollen sind sehr platzsparend über Kardanwellen und Hydraulikmotoren angetrieben und durch ein zentrales Hydraulikaggregat gespeist und mit an sich bekannten Bauteilen auf einen peripheren Gleichlauf, d.h. auf gleiche Umfangsgeschwindigkeit der Rollen eingestellt und geregelt.
Nachfolgend werden an Hand von Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Es zeigen:
1 eine typische Verbindung in der Lüftungstechnik, zwei rechtwinklig zueinander stehende Spiralrohre sind mittels Segmentbögen und Falzverbindungen miteinander verbunden,
2 eine Falzverbindung gemäss 1, in vergrösserter Schnittdarstellung,
3 bis 6 die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung eines inneren flanschartigen Doppelfalzes nach 2,
7 das Zusammenfügen einer Falzverbindung,
8 das formschlüssige Verbinden der Falzverbindung aus 7 durch Umlegen des Falzhakens,
9 eine bevorzugte Vorrichtung zur Herstellung eines flanschartigen Doppelfalzes, in Teilschnitt-Darstellung,
10 eine Schnittdarstellung durch die linksseitige Antriebswelle, in orthogonaler Richtung betrachtet und
11 die Vorrichtung nach 9, in einer Draufsicht von oben.
In 1 sind mit S1 und S2 gewickelte Rohre aus plattiertem Blech ersichtlich, notorisch bekannt als "Spiralrohre", welche über Segmentbogen s2 bis s5 miteinander verbunden sind. Die Anschlüsse der Bogensegmente s2 und s5 an die Rohre S1 und S2 erfolgt über konventionelle lösbare Verbindungen V. Die Anschlussbogen s2 und s5 weisen Wulste W auf, welche als Anschlag und der Versteifung dienen. Die eigentlichen erfindungsgemässen Falzverbindungen sind mit A bezeichnet; die Mittellinie der Rohrverbindung weist die Bezeichnung m auf und entspricht der neutralen Faser.
Die Falzverbindung A ist in vergrösserter Schnittdarstellung in 2 ersichtlich. Gezeichnet sind hier die mittleren Segmentbogen s3 und s4 mit dem ersten Rohrende X und dem zweiten Rohrende Y. An diesen befinden sich Absätze 5, in Form von Einschnürungen. Das Rohrende X endet mit einem flanschartigen Doppelfalz 1, mit seinen Flanschteilen 1a und 1b, welche zusammen einen Flanschkragen bilden. Dazwischen befindet sich ein Luftspalt 3, der dem Segment s3 u.a. als Dehnfuge dient und gleichzeitig eine Federwirkung auf den äusseren umschliessenden Doppelfalz 2 ausübt.
Am äusseren Bereich der Flanschteile 1a, 1b und dem Bogen 1c liegt der umschliessende Doppelfalz 2 aussen formschlüssig an. – Selbst wenn das Blech der Doppelfalze Unebenheiten aufweist, entstehen durch die gezeigte federnde Verbindung Kontaktstellen, die über die Teile 1a bis 1c mehr oder weniger konzentrisch umlaufend sind und zumindest als Labyrinthdichtung wirken.
Die Verbindung des inneren Flansches, d.h. des Doppelfalzes 1 mit dem umschliessenden Doppelfalz 2 erfolgt in an sich bekannter Weise, auf einer Falzschliessmaschine beispielsweise vom Typ GORELOCKER BETA 3.
Den 3 bis 6 ist die Herstellung des flanschartigen Doppelfalzes 1 zu entnehmen. Dass zu bearbeitende Formteil bzw. Rohrsegment ist mit 6 bezeichnet und liegt auf einer Abstützfläche 29 auf.
Verfahrensgemäss wird nach 3 in einem ersten Schritt das Rohrende des Segments 6 über eine rotierende Formrolle 20 und eine darunter befindliche untere Rolle 21 gestülpt, die als Hohlwelle ausgebildet ist und einen entsprechenden zentralen unteren Hohlraum H aufweist, der bedeutend grösser ist als dies für den berührungsfreien Antrieb der Rolle 21 erforderlich ist. – Eine daneben befindliche Formrolle 10 und eine untere Zustellrolle 11 befinden sich in Ruhestellung.
Aus 4 erkennt man, dass die beiden Rollen 10 und 11 um einen Weg a₀ in das Formteil 6 verschoben wurden, bis es durch die Formrolle 10, die zwischenzeitlich ebenfalls in Rotation versetzt wurde, touchiert wird. Durch die Reibung der äusseren Peripherie der Rolle 10 am Formteil 6 beginnt sich dieses ebenfalls zu drehen. – Eingezeichnet sind zueinander parallele Tangentialebenen E1 und E2, welche die möglichen Verschiebewege der Rollen 10 und 11 charakterisieren.
Durch ein schrittweises Weiterbewegen der rotierenden Formrolle 11 bis zum Ende des Weges a₁ bildet sich am Formteil 6 ein Falzhaken 4 aus, der sich über den ganzen Umfang der unteren Seite des Formteils 6 erstreckt. Siehe 5.
Während sich das Formteil 6 weiter dreht, 6, erfährt die untere Zustellrolle 11 ebenfalls einen Vorschub um den Weg a₂, aber in der Ebene E2, so dass sich am Formteil 6 der eingezeichnete Doppelfalz 1 bildet. Möglich ist dieser Verschiebeweg, weil die Rollen 11 und 21 Hohlräume H aufweisen. Durch eine Synchronisierung der Bewegung der beiden Rollen 11 und 21 erfolgt eine formgenaue Falzbildung, ohne dass sich die Flanschteile an den Rollen stauchen.
Durch eine Rückführung der Rollen in die Ausgangslage gemäss 3 lässt sich das Formteil 6 mit seinem endseitigen, flanschartigen Doppelfalz entnehmen und weiter bearbeiten.
Der Zusammenbau der Flanschverbindung ist den 7 und 8 zu entnehmen, welche mit den bereits verwendeten Bezugszeichen versehen sind. – Bemerkenswert ist, dass durch das Umlegen des Falzhakens 4 der in 7 relativ grosse Luftspalt 3 in 8 verkleinert wird zu einem Luftspalt 3'. – Dies erklärt die in der Praxis beobachtete permanente Federwirkung und damit die Abdichtung innerhalb der Falzverbindung.
Das an Hand der 3 bis 6 beschriebene Verfahren zur Herstellung eines inneren Doppelfalzes 1 ist in eine Vorrichtung umgesetzt worden, welche in den 9 bis 11 aufgezeigt ist.
Gemäss 9 sind die verschieblichen Formrollen 10 und die Zustellrolle 11 in einem ebenfalls verschieblichen Schlitten 37 gelagert. Die Rolle 10 ist durch eine als Schraubverbindung mit Keil ausgestaltete Axialbefestigung 22 auf einer Antriebswelle 12 fixiert. Die Antriebswelle 12 weist an ihrer unteren Seite ebenfalls einen Keil 14 auf, der über eine Kardanwelle 24 mit einem Hydraulikmotor 26 gekoppelt ist. Die Welle 12 ist durch Rollenlager 16a und 16b drehgelagert in einen Schlitten 37 eingebaut, der seinerseits durch einen Hydraulikzylinder 31 mit Kolbenstange 31' verschieblichen ist. Darauf, mit Schrauben 35 befestigt, befindet sich ein weiterer, etwas kleinerer Hydraulikzylinder 30, der mit seiner Kolbenstange 30' an einem Bolzen 33 angreift, welcher in einem ebenfalls verschieblichen Schlitten 38 eingelassen ist. Im Schlitten 38 befinden sich, konzentrisch zur Welle 12 angeordnete weitere Rollenlager 18a und 18b, die mit ihren Innenringen auf der unterseitig als Hohlwelle ausgestalteten Zustellrolle 11 aufgesetzt sind. Ferner ist ein zylindrischer Hohlraum 39 zwischen der Welle 12 und der Bohrung der Zustellrolle 11 vorhanden. Das Gehäuse der Rollenlager 18a, 18b, ist mit 18' bezeichnet; das zum freien Drehen der Rollen 10 und 11 notwendige Spiel mit L.
Ähnlich aufgebaut ist das gegenüberliegende Rollenpaar, nämlich die Formrolle 20 und die über das Spiel L benachbarte untere Rolle 21. Im Gegensatz zum Vorherigen ist jedoch ein Formrollen-Block 44 vorhanden, der maschinenfest, d.h. unbeweglich ist. Die Rolle 21 ist durch eine als Schraubverbindung mit Keil ausgestaltete Axialbefestigung 23 auf einer Antriebswelle 13 fixiert. Die Antriebswelle 13 weist unter ebenfalls einen Keil 14 auf, der über eine Kardanwelle 25 mit einem Hydraulikmotor 27 gekoppelt ist. Die Welle 13 ist durch Rollenlager 17a und 17b drehgelagert im Block 44 eingebaut. Darauf, mit Schrauben 36 befestigt, befindet sich ein Hydraulikzylinder 32, der mit seiner Kolbenstangen 32' an einem Bolzen 34 angreift, welcher in einem verschieblichen Schlitten 45 eingelassen ist. Im Schlitten 45 befinden sich, konzentrisch zur Welle 13 angeordnete Rollenlager 19a und 19b, die mit ihren Innenringen auf der unterseitig als Hohlwelle ausgestalteten verschieblichen Rolle 21 aufgesetzt sind. Das Gehäuse der Rollenlager 19a, 19b, ist mit 19' bezeichnet; der vorhandene zylinderförmige Luftraum mit 40. Das zu bearbeitende Formteil 6 liegt auf einer Abstütz- und Gleitfläche, auf dem Maschinentisch 29, auf.
Gespeist sind die Hydraulikkomponenten durch ein zentrales Hydraulikaggregat 50, das im Maschinenständer untergebracht ist und von dem aus Hydraulikleitungen 49 zu den Steuer- und Antriebselementen geführt sind.
Die Darstellung des Schnittes A-A durch die Welle 12 in 9 ist in 10 ersichtlich und zeigt die vorgängig beschrieben Bestandteile und zusätzlich zwei Linearkugellager 41, 42, deren Kugelbüchsen 41' und 42' im Schlitten 37 eingelassen sind. Seitlich ist ein Befestigungsrahmen 46 im Maschinenständer mit seinen Schweissnähten 47 zu ersehen.
Im verschieblichen Schlitten 37 befinden sich Gewindebohrungen 28, die der Befestigung von Seitenwangen und Führun gen 38' des darüber aufgeschraubten, ebenfalls verschieblichen Schlittens 38 dienen. Das verschiebliche Teil 18'' ist gleichzeitig das Gehäuse der Rollenlager 18a, 18b. – Analog ist der Schlitten 45 aus 9 ausgeführt.
In der Draufsicht nach 11 sind die einzelne Teile nochmals ersichtlich; ebenfalls die vorher nicht bezeichneten Führungswangen 45' und zusätzlich Justierschrauben 48, welche der Wegbegrenzung und Einstellung des Verschiebeweges der Schlitten 38 und 45 dienen.
Die Funktionsweise der Vorrichtung zur rationellen Herstellung qualitativ hochwertiger und reproduzierender flanschartiger Doppelfalze ist leicht nachvollziehbar durch die 3 bis 6 und die zugehörige Beschreibung. Weitere Einzelheiten zur Konstruktionen der Vorrichtung entsprechen dem maschinellen Aufbau nach EP-A1-0 998 997 .
Eine Anpassung der Abstände zwischen den Rollen 10, 11 und 20, 21 erfolgt am einfachsten durch – nicht dargestellte – Zwischenringe und wirkt sich entsprechend auf das Spiel L aus. Damit kann die Duktilität und das Federverhalten des flanschartigen Doppelfalzes auf einfache Weise beeinflusst und optimiert werden, was auch die Standzeit der Rollen und den Verschleiss am Formstück 6 mitbestimmt.
In einer praktischen Prüfung an erfindungsgemässen Falzverbindungen wurden Leckverluste gemessen, die mindestens 20 Prozent besser waren, als die Vorgaben nach EUROVENT, Klasse C. Die realisierten und geprüften Doppelfalze hatten typische Falzbreiten von 4,0 bis 12,0 mm, gemessen am inneren Doppelfalz.
Voraussetzung hierzu ist aber eine einwandfreie Fertigung der Falze, wie sie durch die Vorrichtung nach dem Erfindungsgegenstand reproduzierbar möglich sind.
Besonders wichtig sind diese hochwertigen Falzverbindungen in der Verfahrenstechnik, Reinraum-Technik, etc. wo nicht definierte Lecks zu Gefährdungen aller Art führen können. Der Erfindungsgegenstand ermöglicht auch hier den Einsatz kostengünstiger, gewickelter Rohre (Spiralrohre) anstelle von teuren geschweissten Rohren mit entsprechenden Verbindungen und/oder durch elastische Einlagen abgedichtete Verbindungen. – Ausserdem reduziert sich der notwendige Unterhalt solcher Anlagen, da metallische Dichtungen in der Regel keinem Verschleiss unterworfen sind.
Im Sinne einer Weiterentwicklung lässt sich die Vorrichtung automatisieren, in dem beispielhaft hergestellte Falzverbindungen in all ihren Maschineneinstellungen und Steuerungsparametern gespeichert und anschliessend für die Serienfertigung eingesetzt werden. – Hierfür lassen sich bereits grundsätzlich bekannte "Teaching-Programme" in Verbindung mit Messgebern (Sensoren etc.) verwenden.

1: flanschartiger Doppelfalz
1a, 1b: Flanschteile/Flanschkragen
1c: Bogen (Radius) zwischen 1a und 1b
2: umschliessender Doppelfalz
3, 3': Luftspalt
4: Falzhaken (Vorstufe zu 2)
5: Absatz/Einschnürung
6: Formteil/Rohrsegment (Blech)
10: obere verschiebliche Formrolle
11: Zustellrolle (unten); Hohlwelle
12-13: Antriebswellen
14-15: Keilbahnen (Antriebsmittel)
16a-17b: untere Rollenlager für 12 und 13
18a, 18b: Rollenlager für 10
18': Gehäuse von 18a, 18b
19a, 19b: Rollenlager für 21
19': Gehäuse von 19a, 19b
18'', 19'': Gleitschuhe
20: achsfeste Formrolle
21: verschiebliche untere Rolle; Hohlwelle)
22, 23: Axialbefestigungen (Schraubverbindung; Keil)
24, 25: Kardanwellen
26,27: Hydraulikmotoren
28: Gewindebohrungen in 37
29: Abstützfläche/Maschinentisch
30-32: Hydraulikzylinder
30'–32': Kolbenstangen von 30 bis 32
33, 34: Bolzen (Kraftübertragung)
35, 36: Kopplungschrauben
35', 36': Gewindebohrungen für 35 und 36
37: verschieblicher Schlitten für 10 und 11
38: verschieblicher Schlitten für 11/Seitenwange
38': Führungswange (oben)
38'': Lagerschild
39, 40: zylinderförmige Hohlräume (Luft)
41, 42: Linearkugellager/Kugelführungen (Wellen)
42', 43': Kugelkranz/Kugelkäfig
44: Formrollen-Block (fix)
45: verschieblicher Schlitten für 21/Seitenwange
45': Führungswange (oben)
46: Befestigungsrahmen
47: Schweissnähte (Kehlnähte)
48: Justierschrauben/Endanschläge
49: Hydraulikleitungen
50: Hydraulikaggregat
A: Falzverbindung
a₀–a₂: Verschiebewege
E1, E2: Tangentialebenen
H: Hohlräume
L: Luftspalt/Spiel
m: Mittellinie/neutrale Faser
S1, S2: gerade Rohrstücke (Spiralrohr)
s2–s5: Segmentbogen
X: erstes Rohrende
Y: zweites Rohrende
V: Rohrverbindung (konventionell)
W: Wulst

Claims

Falzverbindung hoher Dichtigkeit zwischen duktilen metallischen Rohren, Rohrstücken, Rohrsegmenten und Rohrbögen welche dem Transport von strömenden Gasen dienen, dadurch gekennzeichnet, dass an einem ersten Rohrende (X) ein flanschartiger Doppelfalz (1) vorgesehen ist welcher durch einen zweiten Doppelfalz (2) am zweiten Rohrende (Y), zumindest partiell formschlüssig und umlaufend, metallisch dichtend umschlossen ist.
Falzverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere flanschartige Doppelfalz (1) zwischen seinen Flanschteilen (1a; 1b) einen Luftspalt (3) aufweist und dass zumindest deren Seitenflächen im Innern des äusseren Doppelfalzes (2) federnd anliegen.
Falzverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem flanschartigen Doppelfalz (1) und dem diesen umschliessenden zweiten Doppelfalz (2) partiell zumindest eine umlaufende Isolierschicht vorgesehen ist.
Verfahren zur Herstellung von zumindest partiell formschlüssigen, metallisch dichtenden Falzverbindungen an duktilen Rohren und/oder Rohrbogensegmenten auf einer Bördel und/oder Falzschliessmaschine, welche auf einer Ebene verschiebliche, drehbar gelagerte Formrollen und Zustellrollen aufweist und wobei beide Rollen motorisch angetrieben sind und aus einem Ma schinentisch herausragen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt an einem ersten Rohrende ein flanschartiger Doppelfalz hergestellt wird, dass in einem zweiten Verfahrensschritt am zu verbindenden weiteren Rohrende ein Falzhaken mit einem gegenüber dem flanschartigen Doppelfalz grösseren Innendurchmesser geformt wird, dass in einem dritten Verfahrensschritt der Falzhaken über den Doppelfalz geschoben wird und dass danach das überstehende Teil des Falzhakens anliegend über den flanschartigen Doppelfalz gedrückt wird, so dass dieser dichtend umschlossen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Doppelfalzes an einem ersten Rohrende nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt das erste Rohrende stirnseitig auf den Maschinentisch, peripher im Innern tangierend über ein in ihrer Achslage feststehende, rotierende erste Formrolle gestülpt wird, dass in einem zweiten Schritt ein ebenfalls rotierende zweite Formrolle so lange in ihrer Tangentialebene verschoben wird, bis sie das Rohrende aussen berührt, so dass dieses im Gleichlauf mitdreht, dass in einem dritten Schritt die zweite Formrolle schrittweise, in der Tangentialebene, um die Breite des Doppelfalzes gegen die erste Formrolle verschoben wird, so dass sich auf dem Rohrende ein umlaufender Falzhaken abprägt, dass in einem vierten Schritt eine untere Zustellrolle auf einer zweiten Ebene, die zur Tangentialebene um wenigstens die zweifache Dicke des Rohrmaterials tiefer gelegt ist, in Richtung Formrolle weiterverschoben wird, wobei unter der zweiten Formrolle eine untere Rolle gleichlaufend in Gegen richtung zurückgezogen wird, so dass sich der Falzhaken schliesst und ein flanschartiger Doppelfalz entsteht.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, zur Herstellung von zumindest partiell formschlüssigen, metallisch dichtenden Falzverbindungen an duktilen Rohren und/oder Rohrbogensegmenten auf einer Bördel und/oder Falzschliessmaschine, welche auf einer Ebene verschiebliche, drehbar gelagerte Formrollen und Zustellrollen aufweist und wobei obere Formrollen motorisch angetrieben sind und aus einem Maschinentisch herausragen, dadurch gekennzeichnet, dass eine verschiebliche untere Rolle (21) als Hohlwelle ausgebildet ist, dass im inneren der Hohlwelle eine Antriebswelle (13) vorgesehen ist, welche eine in ihrer Achslage fixierte Formrolle (20) trägt, dass die Zustellrolle (11) als Hohlwelle ausgebildet ist, dass im inneren dieser Hohlwelle eine Antriebswelle (12) vorgesehen ist, welche eine obere verschiebliche Formrolle (10) trägt und dass die Zustellrolle (11) und die Formrolle (21) gleichlaufend verschieblich in Schlitten (38 bzw. 45) angeordnet sind und dass zudem beide Rollen (10, 11) in einem gegen die achsfeste Formrolle (20) und die verschiebliche Formrolle (21) ebenfalls verschieblichen Schlitten (37) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (37) durch Linearkugellager (41–43') geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitten (38; 45) in seitlichen Führungswangen (38' bzw. 45') linear geführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an die Schlitten (37, 38, 45) Hydraulikzylinder (30–32) angeschlossen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitten (37, 38, 45) über Hydraulikzylinder (30, 32) in einem linearen Gleichlauf an ein Hydraulikaggregat (50) angeschlossen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen (12, 13) über Kardanwellen (24, 25) und Hydraulikmotoren (26, 27) in einem peripheren Gleichlauf an ein Hydraulikaggregat (50) angeschlossen sind.