-
Vorrichtung zum Herstellen doppelwandiger Rohre Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Herstellen. doppelwandiger Rohre, deren Längskanten gegen eine
in der Längsmittelzone gebildete Abstufung stoßen und dort eine Naht bilden, durch
Biegen eines einzigen Metallbandes während dessen Längsbewegung, wobei in den unverschlossenen
Rohrteil ein Streifen Lotwerkstoff eingeführt und Rohr und Lotwerkstoff anschließend
zum Zwecke der Lötung erhitzt werden.
-
Es wurden schon verschiedene Vorschläge gemacht, um Rohre aus kupferverlötetem
Stahlband herzustellen. So wurde beispielsweise vorgeschlagen, Rohre aus einem Stahlband
zu formen, in dieses einen Kupferdraht einzuführen und dort zu schmelzen, um ihn
dann in die Naht fließen und diese dadurch verlöten zu lassen. Hierbei mußte jedoch
die Naht stets unten liegen, und das ist bei der Herstellung nicht durchführbar.
Darüber hinaus entstanden auf der Rohrinnenfläche Kupferverluste, z. B. in Form
von Tröpfchen. Das Aufbringen eines Kupferdrahtes auf die Rohraußenfläche ist ebenfalls
nicht befriedigend, weil in einem solchen Falle die Naht stets oben liegen muß,
und dann erscheinen Kupferverluste außen am Rohr und ergeben vielfach eine unerwünschte
fleckige und manchmal rauhe Oberfläche.
-
Auch wurde bereits vorgeschlagen, in das Rohr pulverisiertes Kupfer
auf einem Träger einzubringen. Dabei trat jedoch, ähnlich wie bei der Verwendung
eines Kupferdrahtes, die Schwierigkeit auf, daß das geschmolzene Kupfer nicht in
ausreichendem Maße nach oben fließen konnte. Deshalb mußte man auch in diesem Fall
stets die, Naht nach unten legen, und dann entstanden wiederum auf der Rohrinnenseite
Tröpfchen oder Flecken aus Kupfer.
Es wurde ferner vorgeschlagen,
Kupfer in pulveriger Form mit einem Träger zu vermischen und diese Mischung auf
die Oberfläche des Stahlbandes so aufzustreichen oder in anderer Weise aufzutragen,
daß es auf eine Innenfläche zwischen den Metallbändern oder der Naht kommt. Ein
solcher Träger nimmt jedoch einen gewissen Raum ein, und sobald er erhitzt und zersetzt
wird, läßt er zwischen den Flächen Hohlräume, zu deren Ausfüllung dann nicht genügend.
Kupfer zur Verfügung steht. Jene Flächenteile, die zufällig an den auf diese Weise
gebildeten Hohlräumen liegen, werden also nicht miteinander vereinigt.
-
Weiterhin wurde vorgeschlagen, doppelwandige Rohre aus zwei Metallbändern
herzustellen, deren einer allein die Außenlage bildet. Im praktischen Betrieb ist
es jedoch unmöglich, in dieser Weise ein Rohr in laufender Produktion so auszubilden,
daß seine Wandung überall doppellagig ist. Abweichungen in der Toleranz der Bänder
hinsichtsich ihrer Breite und Stärke sind unvermeidbar und führen zu Spalten zwischen
den Kanten der Innen- oder Außenschicht. Selbst wenn ausreichend Kupfer zur Verfügung
steht, um derartige Hohlräume auszufüllen, so ergibt eben dieses Lötmetall nicht
die Festigkeit von Stahl, und das bedeutet, daß die Festigkeit des ganzen Rohres
durch diese eine schwache Stelle begrenzt ist. Auch können die beiden Lagen nicht
dicht aneinander anliegen, wenn entweder die Innenlage zu eng oder die Außenlage
zu weit ist.
-
Die Erfindung besteht darin, daß der flache Lotstreifen, beispielsweise
Kupfer, abseits der Naht zwischen die Metallbandlagen einfuhrbar ist.
-
Mit Hife der neuen Vorrichtung läßt sich ein Rohr der in Rede stehenden
Art außerordentlich leicht und damit -auch billig herstellen. Insbesondere aber
ergibt sie eine ausgezeichnete Verlötung zwischen den einander anliegenden Metallbandflächen,
weil das Lot zwischen diese durch die beim Pressen entstehende Kapillarkraft eingesaugt
wird. Dadurch ist der Verbrauch an Lötmittel außerordentlich gering, die Zunahme
an Rohrquerschnitt vernachlässigbar klein und die Festigkeit des Rohres jedoch über
dessen ganzen Querschnitt überall praktisch gleich, weil die in der neuartigen Weise
erzeugte Ausnehmung zur vorübergehenden Aufnahme des Rohmaterials sehr geringe Abmessungen
aufweist.
-
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt.
Es zeigt Fig. i eine schematische Ansicht einer Rohrbiegemaschine zum Herstellen
von Rohren gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein Rohr nach seiner Formung noch in kaltem
Zustand im Querschnitt und vergrößertem Maßstab, Fig.3 einen Ofen zur Wärmebehandlung
der Rohre in Ansicht, Fig. q. ein fertiges Rohr im Querschnitt nach der Wärmebehandlung,
Fig. 5 die Naht eines fertigen Rohres im Querschnitt und vergrößertem Querschnitt,
Fig. 6 eine zweite Ausführungsform einer Rohrbiegemaschine in Ansicht, Fig. 7 einen
Querschnitt nach der Linie 7-7 aus Fig.6 mit Rollen, die das Metallband zur Aufnahme
des Lötmetalls vorbereiten, Fig. 8 den Querschnitt eines in einer Vorrichtung gemäß
Fig.6 und 7 hergestellten Rohres in vergrößertem Maßstab.
-
Dabei ist die Erfindung an Hand von Rohren erläutert, die aus Stahlband
hergestellt sind und deren Naht mit Kupfer verlötet ist. Diese lassen sich für alle
möglichen Zwecke verwenden. Man kann für sie einen üblichen Kohlenstoffstahl und
handelsübliches reines Kupfer verwenden. Man kann aber auch Kupferlegierungen, beispielsweise
in Form von Bronze oder Messing, oder eine Lötverbindung als Lötmetall für das Stahlband
benutzen. Ebenso kann das Rohr statt aus Stahl aus einem anderen Metallband, beispielsweise
aus Monel-Metall, mit einem diesem entsprechenden Lötmetall hergestellt werden,
das für den jeweiligen Zweck die besten und gewünschten Eigenschaften ergibt.
-
Gemäß Fig. i wird ein Stahlband 2 von einem Haspel i abgezogen und
durch eine Rohrbiegemaschine 3 mit ihren Formrollen geführt. Ein von einer Stütze
5 gehaltener Dorn q. ragt in den noch nicht geschlossenen Teil des in der Bildung
begriffenen Rohres. Sein freies Ende 6 liegt zwischen jenem Rollenpaar, das die
Rohrwandung dicht zusammenpreßt.
-
Das neue Rohr ist in seinem Aufbau in Fig. 2 dargestellt. Danach ist
ein Metallband um etwa 72o° zu einem doppelwandigen Rohr mit einer inneren Lage
io und einer äußeren Lage ii gebogen, deren Innenflächen im wesentlichen aneinander
anliegen, wie das bei 12 angedeutet ist. Ein mittlerer Streifen 13 des Bandes 2
ist, zweckmäßigerweise stufenförmig, abgesetzt, und die Längskanten des Bandes stoßen
bei 1q. und 15 gegen die einander gegenüberliegenden Flächen der Abstufung. Diese
Kanten sind. vorzugsweise schräg ausgebildet, damit sie sich genau gegen die Abstufung
anlegen können. Der Einfachheit halber ist dieser durch die Abstufung und die sich
gegenüberliegenden Bandkanten gebildete Teil des Rohres als Naht bezeichnet.
-
Rohre dieser allgemeinen Art, die aus kupferüberzogenem Stahl hergestellt
sind und somit innen und außen einen Kupferüberzug tragen und deren Lagen und Naht
durch Kupfer verlötet sind, wurden in den letzten Jahren in großen Mengen hergestellt,
so daß sie keiner weiteren Erläuterung bedürfen.
-
Die in Fig. i dargestellte Vorrichtung trägt übrigens eine Rolle 2o
mit einem aufgespulten Kupferstreifen 2i, der in das Rohr während seiner Formung
eingeführt wird und dabei über eine Spannvorrichtung 22 laufen kann. Wie Fig. 2
erkennen läßt, wird er so zwischen die Bandlagen io und i i eingeführt, daß er nicht
in die Naht geraten kann. Vorzugsweise wird der Kupferstreifen etwa go° neben der
Naht angeordnet, er kann aber auch eine -andere Lage erhalten. Fig. 2 zeigt das
Rohr,
wie es mit dem eingeführten Kupferstreifen aus der Rohrbiegemaschine
kommt. Der Streifen ist von den Rohrlagen umgeben und gehalten, so daß er mit diesem
zusammen stets in der richtigen Geschwindigkeit vorwärts wandert und von der Rolle
2o abgezogen wird.
-
Das auf diese Weise erzeugte Rohr kann in verhältnismäßig langeTeile
geschnitten und -dann einer Wärmebehandlung unterworfen werden. In Fig. 3 ist ein
Ofen 25 mit einem sich an ihm anschließenden Kühler 26 dargestellt. Eine Anzahl
von Führungsrohren 27 ist durch den Ofen und den Kühler hindurchgeführt. In dem
Ofen wird vorzugsweise ein nicht oxydierendes oder reduzierendes Gasgemisch gehalten,
das durch ein Zuführungsrohr 28 eingeführt und gleich am Ei.nlaß im Ofen verbrannt
werden kann. Diese Ausbildungsform des Ofens ist für die Wärmebehandlung besonders
vorteilhaft.
-
Ein fertiges Rohr ist in Fig. q. dargestellt. Die Erhitzung der Rohre
muß so gewählt werden, daß jeder Teil des Kupferstreifens auf der ganzen Rohrlänge
geschmolzen wird. Dann entsteht über der ganzen Länge des Rohres ein Hohlraum Zia,
wie er in vergrößertem Maßstab in Fig.5 gezeigt ist. Diese Figur läßt auch die Kupferverbindung
30, allerdings übertrieben dargestellt, erkennen. Manchmal fließt nicht das ganze
Kupfer aus dem Vorratsraum, so daß in diesem ein Rest 31 verbleibt.
-
Durch die erläuterte Vorrichtung wird die Rohrwandung zwischen dem
Dorn 4 und den Formrollen einem Druck unterworfen, und dabei wird ein Teil des Metallstreifens
verdrängt, wodurch der Hohlraum zur Aufnahme des Kupferstreifens gebildet wird.
Der Kupferstreifen kann durch den Druck etwas zusammengepreßt werden.
-
In der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Vorrichtung wird -das Metallband
zur Aufnahme des Kupferstreifens mit einer Rinne 35 (Fis. 8) versehen. Die in Fig.
6 gezeigten Teile sind, soweit sie mit jenen aus Fig.5 übereinstimmen, mit .den
gleichen Bezugszeichen versehen. Diese Rinne 35 wird durch Formrollen 36, 37 (Fis.
7) in das Metallband 2 eingebracht, deren eine zu diesem Zweck mit einer Rippe 38
versehen ist. Der Kupferstreifen 21 wird in diese Rinne 35, beispielsweise durch
eine Führung 39 (Fis. 6), während des Formens des Rohres in dieses eingelegt. Auch
hierbei wird der Kupferstreifen durch Reibung im Rohr gehalten und so vom Haspel
abgezogen, so daß er gleichmäßig mit dem Rohr vorwärts wandert.
-
Insoweit der Kupferstreifen in fester Form in die Rohrwandung eingelegt
wird, muß er dem Metall der Rohrwandung entsprechen. Gemäß Fig. 5 ist der Hohlraum
zur Aufnahme des Kupferstreifens durch eine entsprechende Schwächung des Metallbandes
erreicht, die an beiden Lagen vorgenommen sein kann. Bei der in Fig. 8 dargestellten,
bevorzugten Ausführungsform der Rinne 35 ist diese lediglich in einer der beiden
Lagen vorgesehen. Die Rinne ist zweckmäßigerweise so geformt, daß der durch sie
entstehende Hohlraum nicht wesentlich größer .ist, als dies die Aufnahme der notwendigen
Kupfermenge bedingt. DieAbmessungen des Kupferstreifens sind wichtig und sollten
gegenüber der Rohrgröße und dem Verwendungszweck des Rohres so gewählt werden, daß
die Rohrwandung an dem Vorratsraum die erforderliche Festigkeit und die Betriebseigenschaften
eines doppelwandigen Rohres behält. Ein Schwächen der Metallwand an dem Vorratsraum
setzt die Zerreißfestigkeit eines Rohres herab. Diese kann jedoch bei Wahl einer
Doppelwandung mit einem richtig bemessenen Kupferstreifen in der erforderlichen
Höhe erhalten werden, so daß die geringe Schwächung bedeutungslos ist. Die der Breite
des Kupferstreifens entsprechende Breite des Hohlraumes kann bei zu großer Bemessung
leicht zu einem Falten der Rohrwandung führen, wenn das Rohr harten Anforderungen
ausgesetzt wird.
-
Ein Rohr mit 6,2 mm (1/ä') Außendurchmesser, das aus Stahlband von
0,36 mm Stärke gebogen ist und somit eine Wandstärke von 0,72 mm aufweist
und in .das ein Kupferstreifen von 1,27 bis 1,5 mm Breite und etwa o,I4 mm Stärke
eingelegt ist, hat ausgezeichnete Eigenschaften. Ein derartiges Rohr hat allen Anforderungen
genügt, da die Abmessungen seines Vorratsraumes seine Eigenschaften in keiner Hinsicht
schwächen konnten.
-
Die neue Vorrichtung ergibt zahlreiche Vorteile und unerwartete Wirkungen.
Da sie im ununterbrochenen Betrieb arbeiten kann und nur ein Minimum an Ausschuß
ergibt, ist sie außerordentlich wirtschaftlich. Um ein gutes Rohr zu erhalten, ist
es lediglich notwendig, dafür zu sorgen, daß das Kupfer in dem Vorratsbehälter geschmolzen
wird und in den Raum zwischen den Zwischenflächen der Bandlagen und in die Naht
fließen kann.
-
Eine wesentliche Ersparnis ist dadurch erreicht, daß der Metallstreifen
nicht mit Lötmetall in einem teueren Verfahren ummantelt zu werden braucht. Die
Toleranz des Metallbandes braucht nicht sehr genau eingehalten zu werden. Beispielsweise
schwanken die Breite und Stärke des Metallbandes auf seiner gesamten Länge unvermeidlich,
und diese Schwankungen ergeben ein mehr oder weniger dichtes Anliegen der Lagen
aneinander. Sieht man in dem Vorratsraum eine genügende Menge Kupfer vor, so fließt
dieses zwischen die Zwischenflächen der Bandlagen und in die Naht und füllt die
Hohlräume .dort aus, wo die Flächen nicht so eng aneinander anliegen. Deshalb lassen
sich guteRohre auch aus Bandmaterial herstellen, deren Toleranz nicht so genau eingehalten
zu werden braucht wie bisher. Dadurch werden natürlieh die Kosten sowohl des Bandmaterials
als auch der daraus gefertigten Rohre vermindert. Außerdem wird eine Ersparnis an
Kupfer erzielt. Zu der Herstellung der dargestellten doppelwandigen Rohre wird etwa
ein Drittel jener Kupfermenge benötigt, die zur Erzeugung kupferüberzogener Rohre
notwendig war. Darüber hinaus werden die äußersten Kanten der Naht oder Nähte zuverlässig
mit der Innen- und Außenfläche des Rohres verlötet, ohne daß Vorsprünge oder Vertiefungen
entstehen, da das Kupfer bis zur Rohroberfläche fließt, dort aber der Fluß aufhört.
Weiterhin
isst ein Rohr mit blanker Außen- und Innenfläche herzustellen. Dieses ist für manche
Verwendungszwecke wünschenswert, wo Kupfer oder anderes Lötmetall vermieden werden
muß. Natürlich ist ein dünner Kupferstreifen innen und außen an der Rohrnaht vorhanden.
Wo dieser aber einem Angriff von Flüssigkeiten ausgesetzt ist, ist er .sehr eng
begrenzt. Natürlich kann das fertige Rohr noch mit einem anderen Metall, z. B. mit
Zinn oder einer Zinn- und Bleilegierung, überzogen oder plattiert werden.
-
Ein Rohrgemäß der Erfindung unterscheidet sich namentlich auch von
solchen Rohren, die aus zwei Bändern hergestellt sind. Die Lagen derartiger Rohre
liegen nämlich nicht überall dicht aneinander an. Zwischen den Kanten ihrer Innen-
und Außenlage bestehen deshalb häufig Zwischenräume, und an diesen Stellen haben
diese Rohre nur eine einfache Wandstärke.
-
Ein mit der neuen Vorrichtung hergestelltes Rohr weist trotz seines
Vorratsraumes auf seinem gesamten Umfang eine Doppelwandung auf. Dabei ist eine
Sicherheit gegeben, daß die Innenflächen der Bandlagen und der Naht durchgehend
miteinander vereinigt sind, mit Ausnahme an der Stelle das Vorratsraumes. Es wird
zugegeben, daß in dieser Hinsicht ein Zugeständnis gemacht ist, um eine einwandfreie
Verbindung der Innenflächen zu erhalten. Aber überall sind die Bedingungen verbessert.
Fehler und Mängel in der Verbindung der Innenflächen sind praktisch ausgemerzt.
Dieses ist wesentlich, weil sonst derartige Fehler und Mängel sehr umgleichmäßig
vorkommen und sich nicht im voraus bestimmen lassen. Demgegenüber sind die durch
den Vorratsraum bedingten Charakteristiken jedenfalls sehr gleichmäßig, und sie
können bestimmt und von vornherein festgelegt werden. Dieses ist insbesondere mit
Hinblick darauf von Bedeutung, @daß man sicher Rohre mit einer zuverlässigen Verbindung
zwischen allen Innenflächen herstellen kann. Die neue Vorrichtung kann auch mehr
als einen Kupferstreifen gleichzeitig verarbeiten, allerdings ist die Verwendung
nur eines Streifens allgemein bevorzugt. Bei Rohren, insbesondere größeren Durchmessers,
mit Betriebseigenschaften, die für besonders schwere Bedingungen geeignet sind,
kann es aber zweckmäßig sein, die Breite des Vorratsraumes klein zu halten. Das
ist beispielsweise durch Verwendung zweier Kupferstreifen zu erreichen, die auf
dem Rohrumfang -mit Abstand voneinander angeordnet. sind, deren jeder .die gleiche
Stärke, aber nur die halbe Breite eines sonst zur Verwendung kommenden eineigen
Streifens hat, während sie zusammen die erforderliche Kupfermenge ergeben.
-
Die Erfindung umfaßt auch solcheVorrichtungen, die Rohre mit einem
teilweise oder ganz geschlossenen Vorratsraum aufweisen, die zwecks Verjüngung über
einen Dorn durch ein Kaliber gezogen worden sind.
-
Wenn in .der Beschreibung auch als Lötmetall vielfach nur Kupfer genannt
worden ist, so ist die Erfindung doch nicht auf dieses Metall beschränkt.