DE102016124487A1

DE102016124487A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen einer umlaufenden Nut in einem Endabschnitt eines Metallrohres

Info

Publication number: DE102016124487A1
Application number: DE102016124487.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Rönpagel; Jan Ehlers
Original assignee: Mv Pipe Tech GmbH; Mv Pipe Technologies GmbH
Current assignee: Mv Pipe Tech GmbH; Mv Pipe Technologies GmbH
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2018-06-21
Also published as: US20200094304A1; US20210339304A1; WO2018109067A1; CN110087789A; EP3554731B1; CN110087789B; US11975374B2; US20240326115A1; EP3554731A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Erzeugen einer umlaufenden Nut (101) in einem Endabschnitt (103) eines Metallrohres, (100) insbesondere innen zu beschichtenden Metallrohres (100), wobei die Nut (101) zur Aufnahme von Rohrverbindern eingerichtet ist, mit einer ersten, rotatorisch angetriebenen Rolle (3), einer zweiten, frei drehenden Rolle (5), wobei die erste Rolle (3) relativ zu der zweiten Rolle (5) eine aufgerauhte oder strukturierte Oberfläche (6) aufweist, einer Andrückeinrichtung (15) zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der ersten und zweiten Rolle (3,5), zwischen einer ersten und einer zweiten Position, wobei die Rollen (3,5) in der ersten Position einen ersten Abstand zueinander einnehmen, der ein Einführen einer Wandung des Rohres zwischen die Rollen (3,5) erlaubt, und in der zweiten Position einen geringeren, zweiten Abstand zueinander einnehmen, der geringer als eine Materialstärke (M) der Wandung des Rohrs ist.Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die erste, angetriebene Rolle (3) dazu eingerichtet ist, das Rohr in der zweiten Position von außerhalb zu erfassen und zu drehen, so dass in das Rohr in der zweiten Position bei Antrieb der ersten Rolle (3) eine umlaufende Nut (101) eingepresst wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen einer umlaufenden Nut in einem Endabschnitt eines Metallrohres, insbesondere eines innen zu beschichtenden Metallrohres, wobei die Nut zur Aufnahme von Rohrverbindern eingerichtet ist, mit einer ersten rotatorisch angetriebenen Rolle, einer zweiten, freidrehenden, Rolle, wobei die erste Rolle relativ zu der zweiten Rolle eine aufgerauhte oder strukturierte Oberfläche aufweist, eine Andrückeinrichtung zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der ersten und zweiten Rolle, zwischen einer ersten und zweiten Position, wobei die Rollen in der ersten Position einen ersten Abstand zueinander einnehmen, der ein Einführen einer Wandung des Rohres zwischen die Rollen erlaubt, und in der zweiten Position einen geringeren, zweiten Abstand zueinander einnehmen, der geringer als eine Materialstärke in der Wandung des Rohres ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erzeugen einer umlaufenden Nut in einem Endabschnitt eines Metallrohres, insbesondere eines innen zu beschichtenden Metallrohres, wobei die Nut zur Aufnahme von Rohrverbindern eingerichtet ist.
Rohre der vorstehend beschriebenen Art werden in Industrieanlagen für verschiedenste Einsatzzwecke, insbesondere aber auch in Feuerlöschanlagen eingesetzt. In solchen Anlagen kommen Rohrleitungssysteme zum Einsatz, mit denen teils große Wegstrecken überbrückt werden müssen. Hierfür können nicht immer einstückige Rohre verwendet werden, sondern es müssen Rohrleitungen aus mehreren aneinandergesetzten Rohren gebildet werden. Um Rohre endseitig miteinander zu verbinden, werden diese mit Rohrverbindern aneinander gekoppelt. Damit die Rohrverbinder verliersicher und zuverlässig auf den Rohren montiert werden können, werden in vorstehend beschriebener, bekannter Weise umlaufende Nuten in die äußere Umfangsfläche der Metallrohre eingebracht. Infolge des Andrückens der ersten und zweiten Rollen aneinander wird eine Anpresskraft auf das Metallrohr ausgeübt, die es ermöglicht, durch Verformung des Metallrohres eine Nut in das Rohr einzupressen und hierzu wird das Rohr durch die angetriebene Rolle gedreht.
Die zum Erzeugen einer ausreichenden Haftreibung notwendige strukturierte Oberfläche der angetriebenen Rolle kann bei entsprechend hohen Anpresskräften, die bei bestimmten Materialstärken der Metallrohre notwendig werden, eine mit der Strukturierung korrespondierende Negativstruktur in die Wandung der Rolle eindrücken. An der entsprechenden Stelle, an der zuvor die angetriebene Rolle saß, wird dann eine Unregelmäßigkeit in der Oberfläche des Metallrohrs ungewollt ausgebildet. Dies kann sich für nachfolgende Beschichtungsvorgänge des Metallrohrs als nachteilig erweisen. Insbesondere in medienführenden Anlagen, beispielsweise Feuerlöschanlagen, ist die Korrosionsbeständigkeit auf der Innenseite der Metallrohre eine kritische Anforderung. Eine Aufrauhung der Oberfläche an der Stelle der angetriebenen Rolle auf der Rohrinnenseite verschlechtert die Möglichkeit der Ausbildung einer adäquaten korrosionshemmenden Schicht. Dies wird als verbesserungswürdig angesehen.
Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art dahingehend zu verbessern, dass die vorstehend erwähnten Nachteile möglichst weitgehend abgemildert, bzw. überwunden werden. Insbesondere lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass die Möglichkeit zur nachfolgenden Innenbeschichtung der mit Nut versehenen Metallrohre verbessert wird.
Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art, indem diese mit den Merkmalen von Anspruch 1 ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist die erste, angetriebene Rolle dazu eingerichtet, das Rohr in der zweiten Position von außerhalb zu erfassen und zu drehen, sodass in das Rohr in der zweiten Position bei Antrieb der ersten Rolle eine umlaufende Nut eingepresst wird. Die Erfindung folgt hierbei dem Ansatz, die angetriebene Rolle nicht, wie im Stand der Technik, auf der Innenseite des Metallrohres umlaufen zu lassen, sondern die Rolle von außen auf das Rohr aufzusetzen und die Strukturierung auf der äußeren Umfangsfläche des Rohres anzusetzen. Sollte es bei entsprechend hohen Presskräften dann zum Einprägen einer Strukturierung in die Umfangsfläche des Rohres kommen, so liegt diese Strukturierung außerhalb des zu beschichtenden inneren Rohrbereiches und beeinträchtigt die Ausbildung einer entsprechenden Beschichtung nicht weiter. Eine Rauheit in der umlaufenden Nut in der Außenseite des Rohres wirkt sich nicht nachteilig auf die Aufnahmefähigkeit eines Rohrverbinders aus und kann daher in Kauf genommen werden.
Vorzugsweise sind die erste und zweite Rolle parallel zueinander ausgerichtet, wobei die Strukturierung der Oberfläche vorzugsweise mittels einer Rillierung oder Rändelung ausgebildet ist. Weiter vorzugsweise erfolgt die Relativbewegung der ersten und zweiten Rollen quer zur Rotationsachse des Rohres.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Vorrichtung exakt zwei Rollen auf. Gegenüber Vorrichtungen, die aus dem Stand der Technik bekannt waren und teilweise eine größere Anzahl Rollen aufwiesen, ist dies eine deutliche konstruktive Vereinfachung, die gleichzeitig keine Verschlechterung der Wiederholbarkeit der Nutkontur mit sich bringt.
Vorzugsweise weist die zweite Rolle eine größere Breite als die erste Rolle auf.
Zu seiner weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste Rolle in Richtung ihrer Rotationsachse mittig zu der zweiten Rolle ausgerichtet.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die zweite Rolle, vorzugsweise in Richtung ihrer Rotationsachse mittig, eine umlaufende Ausnehmung auf, die derart dimensioniert ist, dass die erste Rolle das zwischen den Rollen befindliche Rohr in der zweiten Position in die Ausnehmung hineinpresst. Die Breite der Ausnehmung übersteigt vorzugsweise die Breite der ersten Rolle um mindestens das Doppelte der Materialstärke des Rohres.
Die Breite der Ausnehmung der zweiten Rolle überschreitet besonders bevorzugt die Breite der ersten Rolle derart, dass die erste Rolle und die zweite Rolle in der zweiten Position einen Spalt mit der Kontur der umlaufenden Nut definieren.
Weiter vorzugsweise sind diejenigen umlaufenden Kanten der ersten Rolle und/oder der zweiten Rolle, die in der zweiten Position mit dem Rohr in Kontakt stehen, abgerundet. Dies reduziert Spannungsspitzen im Material des Rohres, was die Dauerfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Rohres positiv beinflusst, und auch den Verschleiß der ersten und zweiten Rollen reduziert.
Weiter vorzugsweise ist die Andrückeinrichtung dazu eingerichtet, die erste Rolle quer zu ihrer Rotationsachse zu bewegen, oder die zweite Rolle quer zu der Rotationsachse zu bewegen. Die jeweils andere Rolle ist vorzugsweise relativ zur Rotationsache des Metallrohres fix angeordnet.
Die Erfindung ist vorstehend gemäß eines ersten Aspekts mit Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben worden. Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung die eingangs formulierte Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen einer ersten, rotatorisch angetriebenen Rolle, und einer zweiten, freidrehenden Rolle in einer ersten Position, wobei die Rollen in der ersten Position einen ersten Abstand zueinander einnehmen, der ein Einführen einer Wandung des Rohres zwischen die Rollen erlaubt, Einführen der Wandung zwischen die erste Rolle und die zweite Rolle, Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der ersten und zweien Rolle von der ersten in eine zweite Position, in der die Rollen einen geringeren, zweiten Abstand zueinander einnehmen, der geringer als eine Materialstärke der Wandung des Rohres ist, wobei das Erfassen und Drehen des Rohres mittels der ersten angetriebenen Rolle in der zweiten Position von außerhalb erfolgt, sodass in das Rohr in der zweiten Position eine umlaufende Nut eingepresst wird. Hinsichtlich der Vorteile, die sich die Erfindung gemäß dem zweiten Aspekt zu Eigen macht, wird auf die vorstehenden Ausführungen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen.
Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich ferner die gleichen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen zu Eigen wie die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung.
Insbesondere wird das Verfahren durch folgenden Schritt weitergebildet: Hineinpressen des zwischen den Rollen befindlichen Rohres in der zweiten Position in eine, vorzugsweise in Richtung ihrer Rotationsachse mittig, auf der zweiten Rolle umlaufende Ausnehmung mittels der ersten Rolle, vorzugsweise in einen zwischen der der ersten Rolle und der zweiten Rolle in der zweiten Position definierten Spalt mit der Kontur der umlaufenden Nut hinein.
Vorzugsweise wird die Relativbewegung zwischen der ersten und der zweiten Rolle durch Bewegung der ersten Rolle quer zu ihrer Rotationsachse erzeugt, oder durch Bewegung der zweiten Rolle quer zu ihrer Rotationsachse.
Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird vorzugsweise eingebettet in ein Verfahren zum Innenbeschichten eines Rohres, wobei das Verfahren dann erfindungsgemäß neben dem Verfahren gemäß einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ferner die Schritte umfasst:
Reinigen des Rohres, insbesondere mittels eines, mehrerer oder sämtlicher der folgenden Maßnahmen: Entfetten, Spülen, insbesondere mit entionisiertem Wasser, Beizen;
Beschichten der Innenseite des Rohres, insbesondere mittels Aufbringen einer Beschichtung auf chemischer Basis, insbesondere einer Autodepositionsbeschichtung. Vorzugsweise ist das Beschichtungsmaterial wasserbasiertes Autodepositionsmaterial, wobei besonders bevorzugt Polyvinylidenchlorid (PVDC) oder Epoxy-Acryl-Urethan als Harz verwendet wird. Der Beschichtungsvorgang erfolgt vorzugsweise mittels Zuführung einer Dispersion enthaltend eine Säure, beispielsweise FeF₃-Eisenfluorid, und Lackpartikel, wobei die Säure, bspw. das FeF₃-Eisenfluorid, eine Freisetzung von Fe²⁺-lonen an der innenseitigen Oberfläche des Metallrohres herbeiführt, welche sich mit den Lackpartikeln verbinden und sodann wieder an die innenseitige Oberfläche der Metallrohre anlagern. Als vorstehend beschriebenes Beschichtungsmaterial kommt beispielsweise das von der Firma Henkel in Düsseldorf, Deutschland entwickelte BONDERITE™ M-PP Material (ehem. Aquence™) infrage.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Hierbei zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Erzeugen einer umlaufenden Nut gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, und
2 eine schematische weitere Seitenansicht der Vorrichtung gemäß 1.

In 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Erzeugen einer umlaufenden Nut 101 (2) in einem Metallrohr 100 abgebildet. Die Vorrichtung weist eine erste Rolle 3 und eine zweite Rolle 5 auf, wobei die erste Rolle 3 rotarisch angetrieben ist, während die zweite Rolle 5 vorzugsweise freidrehend gelagert ist. Die erste, angetriebene Rolle 3 ist mittels einer ersten Lagerung 17 gelagert, während die zweite Rolle 5 mittels einer zweiten Lagerung 11 gelagert ist. Die erste Rolle 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels eines Triebmittels 9, beispielsweise einer Antriebskette oder eines Antriebsgurtes oder Zahnriemens mit einer Antriebseinheit 7 verbunden. In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform ist die erste Rolle 3 vorzugsweise elektromotorisch angetrieben, wobei der Elektromotor dann direkt an dem auch die Lagerung 17 tragenden Gehäuse mit der Vorrichtung 1 angeordnet sein kann.
Die freidrehende Rolle 5 ist an einer Tragstruktur 13 angeordnet, während die erste, angetriebene Rolle 3 an einer Andrückeinrichtung 15 angeordnet ist.
Wie sich insbesondere aus 2 anschaulich ergibt, ist die Andrückeinrichtung 15 relativ zu der Tragstruktur 13 bewegbar. Durch diese Relativbewegung wird die erste, angetriebene Rolle 3 relativ zu der zweiten, freidrehenden Rolle 5 quer zu einer Rotationsachse R des Metallrohres 100 bewegt. Die erste Rolle 3 ist um eine Rotationsachse A rotatorisch angetrieben bewegbar.
Die zweite Rolle 5 übersteigt in der Breite in Richtung der Rotationsachse A, bzw. der Rotationsachse R des Metallrohres 100 bzw. in Richtung der Rotationsachse F der freidrehenden Rolle 5, die Breite der ersten Rolle 3. Ferner weist die zweite Rolle 5 eine Ausnehmung 19 an ihrer Umfangsfläche auf, die die Breite der ersten Rolle 3 soweit übersteigt, dass zwischen der ersten und der zweiten Rolle 3, 5 ein Spalt 21 ausgebildet ist, wenn sich die erste Rolle 3 von einer ersten Position in die, in den Figuren gezeigte, zweite Position bewegt hat.
Die erste und zweite Rolle 3, 5 sind in der (nicht dargestellten) ersten Position so weit voneinander entfernt, dass das Metallrohr 100 mit seiner Materialstärke M zwischen den Rollen 3, 5 hindurchgeführt werden kann, um mit einem Endabschnitt 103 zwischen den Rollen 3, 5 angeordnet zu werden. Ist das Rohr 100 mit seinem Endabschnitt 103 entsprechend angeordnet, wird die erste Rolle 3 rotatorisch bewegt und mittels der Andrückeinrichtung 15 gegen die zweite Rolle 5 gedrückt, sodass das Material des Metallrohres 100 in den Spalt 21 zwischen den Rollen 3, 5 hineingepresst wird, wodurch außen eine Nut 101 im Endabschnitt 103 des Metallrohres erzeugt wird.
Die zum Drehen des Rohres 100 notwendige Strukturierung der Oberfläche 6 der ersten Rolle 3 wird somit ausschließlich auf die äußere Umfangsfläche des Rohres 100 aufgepresst, sodass die Innenfläche des Rohres 100 insbesondere im Endabschnitt 103 mit Ausnahme der Vorwölbung der Nut 101 in das Innere hinein vollständig glatt bleiben kann. Das nachfolgende Aufbringen einer Korrosionsschutzschicht oder sonstigen Beschichtung ist uneingeschränkt möglich.
Alternativ zu der hier gezeigten Ausführungsform wäre es selbstverständlich auch möglich, die zweite Rolle 5 mitsamt der Lagerung 11 relativ zu der Tragstruktur 13 höhenbeweglich auszuführen, sodass das Metallrohr 100 von der ersten Rolle 3 rotatorisch in Bewegung versetzt wird, die andere Kraft aber von der zweiten Rolle 5 ausgeübt wird.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zum Erzeugen einer umlaufenden Nut
3: erste, rotarisch angetriebene Rolle
5: zweite, frei drehbare Rolle
6: Oberfläche
7: Antriebseinheit
9: Triebmittel
11: Lagerung
13: Tragstruktur
15: Andrückeinrichtung
17: Lagerung
19: Ausnehmung
21: Spalt
100: Metallrohr
101: Nut
103: Endabschnitt
A, F: Rotationsachse
M: Materialstärke

Claims

Vorrichtung (1) zum Erzeugen einer umlaufenden Nut (101) in einem Endabschnitt (103) eines Metallrohres, (100) insbesondere innen zu beschichtenden Metallrohres (100), wobei die Nut (101) zur Aufnahme von Rohrverbindern eingerichtet ist, mit - einer ersten, rotatorisch angetriebenen Rolle (3), - einer zweiten, frei drehenden Rolle (5), wobei die erste Rolle (3) relativ zu der zweiten Rolle (5) eine aufgerauhte oder strukturierte Oberfläche (6) aufweist, - einer Andrückeinrichtung (15) zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der ersten und zweiten Rolle (3,5), zwischen einer ersten und einer zweiten Position, wobei die Rollen (3,5) in der ersten Position einen ersten Abstand zueinander einnehmen, der ein Einführen einer Wandung des Rohres zwischen die Rollen (3,5) erlaubt, und in der zweiten Position einen geringeren, zweiten Abstand zueinander einnehmen, der geringer als eine Materialstärke (M) der Wandung des Rohrs ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, angetriebene Rolle (3) dazu eingerichtet ist, das Rohr in der zweiten Position von außerhalb zu erfassen und zu drehen, so dass in das Rohr in der zweiten Position bei Antrieb der ersten Rolle (3) eine umlaufende Nut (101) eingepresst wird.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung exakt zwei Rollen (3,5) aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Rolle (5) eine größere Breite als die erste Rolle (3) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Rolle (3) in Richtung ihrer Rotationsachse (A) mittig zu der zweiten Rolle (5) ausgerichtet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Rolle (5), vorzugsweise in Richtung ihrer Rotationsachse (F) mittig, eine umlaufende Ausnehmung (19) aufweist, die derart dimensioniert ist, dass die erste Rolle (3) das zwischen den Rollen (3,5) befindliche Rohr in der zweiten Position in die Ausnehmung (19) hineinpresst.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Breite der Ausnehmung (19) der zweiten Rolle (5) die Breite der ersten Rolle (3) derart überschreitet, dass die erste Rolle (3) und die zweite Rolle (5) in der zweiten Position einen Spalt (21) mit der Kontur der umlaufenden Nut (101) definieren.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei diejenigen umlaufenden Kanten der ersten Rolle (3) und/oder der zweiten Rolle (5), die in der zweiten Position mit dem Rohr in Kontakt stehen, abgerundet sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Andrückeinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, die erste Rolle (3) quer zu ihrer Rotationsachse (A) zu bewegen; oder wobei die Andrückeinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, die zweite Rolle (5) quer zu ihrer Rotationsachse (A) zu bewegen.
Verfahren zum Erzeugen einer umlaufenden Nut (101) in einem Endabschnitt (103) eines Metallrohres (100), insbesondere eines innen zu beschichtenden Metallrohres (100), wobei die Nut (101) zur Aufnahme von Rohrverbindern eingerichtet ist, umfassend die Schritte: - Bereitstellen einer ersten, rotatorisch angetriebenen Rolle (3), und einer zweiten, frei drehenden Rolle (5), in einer ersten Position, wobei die Rollen (3,5) in der ersten Position einen ersten Abstand zueinander einnehmen, der ein Einführen einer Wandung des Rohres zwischen die Rollen (3,5) erlaubt, - Einführen der Wandung zwischen die erste Rolle (3) und die zweite Rolle (5), - Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der ersten und zweiten Rolle (5) von der ersten in eine zweite Position, in der die Rollen (3,5) einen geringeren, zweiten Abstand zueinander einnehmen, der geringer als eine Materialstärke (M) der Wandung des Rohrs ist, gekennzeichnet durch: - Erfassen und Drehen des Rohres mittels der ersten angeriebenen Rolle (3) in der zweiten Position von außerhalb, so dass in das Rohr in der zweiten Position eine umlaufende Nut (101) eingepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 9, umfassend den Schritt: Hineinpressen des zwischen den Rollen (3,5) befindlichen Rohres in der zweiten Position in eine, vorzugsweise in Richtung ihrer Rotationsachse (A) mittig, auf der zweiten Rolle (5) umlaufende Ausnehmung (19) mittels der ersten Rolle (3), vorzugsweise in einen zwischen der ersten Rolle (3) und der zweiten Rolle (5) in der zweiten Position definierten Spalt (21) mit der Kontur der umlaufenden Nut (101) hinein.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Relativbewegung zwischen der ersten und zweiten Rolle (5) durch Bewegung der ersten Rolle (3) quer zu ihrer Rotationsachse (A) erzeugt wird; oder wobei die Relativbewegung zwischen der ersten und zweiten Rolle (5) durch Bewegung der zweiten Rolle (5) quer zu ihrer Rotationsachse (A) erzeugt wird.