本发明涉及一种使至少一根光波导相对于包住它的一根金属小管的超长的产生方法,其中,一种金属带沿一个成形区段成形为该小管,并通过该金属带的可逆拉长实现超长的产生。
本发明的目的在于,使至少一根光波导相对于一根包住它的金属小管以可靠的和精确控制的方式产生一个确定的可预先给定的超长。
这个目的按前述方法是这样实现的:光波导在离开成形区段之时或之后才***最后成形的小管中;最后成形的小管在离开成形区段后才在紧接着的一个拉长区段中加热并进行可逆拉长;最后,小管在离开拉长段后这样进行冷却和放松,即该小管缩短,且光波导具有一个确定的超长位于缩短的金属小管中。
通过该金属小管在其成形结束后而不是在事先就进行可逆拉长,可使一根或多根光波导实现特别有效的超长的产生。
此外,本发明涉及实施本发明方法的一种装置,该装置的特征在于:设置了一个成形装置来使一种金属带沿一个成形区段成形为小管;该成形装置出口端配置在***工具,使光波导在离开成形装置之时或之后才***已成形的小管中;紧接该成形装置后面设置了一个拉长装置,该拉长装置使已成形的小管在离开成形装置以后才在一个紧接着的拉长区段中加热并进行可逆拉长;在该拉长装置后面设置了一个松弛装置,该松弛装置最后使离开拉长区段的小管这样冷却和放松,即该小管缩短,且光波导具有一个确定的超长位于缩短的金属小管中。
图1表示制造一根金属小管的一条生产线的第一分段的纵截面示意图,该金属小管装有至少一根光波导。其中,该光波导最好埋入该小管内部的填充物中。亦即制成后的这个光纤传输部件由一个金属的护套构成,在其内部至少***一根光波导和/或放入填充物。
为此,在图1的左半图中,一条最好首先是平面的金属带MB,例如一条钢带、优质钢带、铜带、或铝带等从一个固定的储料盘VMB上拉出。借助于下面的一个在图1中用点画线框出的成形装置FV将该金属带MB连续成形成一个可预先给定横截面形状的金属小管。特别是这样成形,使该金属小管最终状态呈筒形,特别是大致呈圆筒形。在该成形装置FV中,金属带MB基本上成直线在牵引方向AZ1沿着它的成形区段FA向前输送。
为了清楚表示(原来为平面的金属带MB在成形区段FA输出端上变成一个四周封闭的筒形、特别是圆筒形小管RO3)的连续进行的成形过程,图1中的金属带附加地画出了一种中间状态,即一种预成形阶段作为半圆筒形透视图示意画出,并用MB表示。这种初步预成形可沿输入端的预成形区段VF最好例如借助于相应构形的预成形辊进行,这种预成形辊从外部压到金属带MB上,并使该金属带按要求的方式弯曲。为了图示清晰起见,图1中只示意地画出了一个单独的成形辊FB,它代表别的适当的成形工具。最好成形辊FB在半圆筒的预成形的金属带MB的对边上配置第二个成形辊作为成形辊FB的支座使用,并做成与成形辊FB相当。为图示清晰起见,这个支座在图1中未示出。最好在纵向内前后设置多个这样的成形辊对,在金属带MB纵向两侧各设置一个成形辊。依此方式可将金属带MB预成形为一根小管RO1,从牵引方向AZ1看去,该小管暂时还具有一个纵向缝隙LS(二纵向缝隙小管)。该纵向缝隙小管RO1最好按一次接近预成形为圆筒形。其中,纵向缝隙LS几乎成直线延伸,见GR 95 P 2139。
纵向两条金属带MB的两个带边沿这条纵向缝隙LS相隔一定距离对置。在图1中纵向缝隙LS基本上沿小管RO1即金属护套的上侧的中心轴延伸。
在金属带MB成形过程中,同时从旋转驱动的储料盘或储料架VS1和VSn放出光波导LM1和LWn。这些光波导基本上平行地以及在一个共同的位置平面内并排地加到沿一个不断旋转的工作轮UR的外圆周的至少一分段上。该工作轮UR设置在储料盘VS1~VSn的后面。借助于这样一个输入/输送装置可将光波导LW1和LWn以有利的方式聚成一个分类的或有次序的束LB,在该束内,单根光波导LW1和LWn基本上具有相同的输出速度。光波导束LB在图1中用一个点画线框表示。光波导LW1在光波导束LB是特别松动的,亦即单根并排聚在一起。储料盘VS1和VSn以及工作轮UR特别是这样进行传动,即由于光波导的悬挂的支承摩擦尽可能消除了亦即几乎避免了对光波导LW1和LWn的输送运动的可能的制动影响。最好VS1~VSn的储料盘的传动以及工作轮UR的传动这样相互协调,即光波导LW1和LWn尽可能没有张力,亦即尽可能松弛地从其储料盘VS1~VSn卷开并可向前输送。
束LB的光波导LW1和LWn最好排列整齐并沿一条几乎直线的运动轨道输入一个拉长的支承小管SR,该支承小管设置在工作轮UR后面并纵向位置固定或固定设置。该支承小管SR最好从上方通过还敞开的纵向缝隙LS从输入端引入待构成的纵向缝隙小管RO1的内部,亦即特别是在半圆筒形MB进一步成形为接近整圆筒小管RO1之前引入。从支承小管SR进入纵向缝隙小管RO1的引入部位起,该纵向缝隙管剖开,亦即用纵截面表示。该支承小管SR输入侧最好具有一个沿运送方向呈锥形缩小的输入孔,该输入孔向外呈喇叭形面对光波导束LB的引入方向,它沿其输入侧的分段作成输入连接管ZST,该输入连接管大致倾斜伸入或***纵向缝隙小管RO1的内部,然后这样弯入小管RO1的纵向走向中,即它在小管RO1的内部基本上成直线延伸。它在金属小管的内部用其纵向段LT最好一直延伸到成形区段FA的出口端。在图1中,它最好中心设置在圆筒形小管RO1内,亦即金属护套的里边。从牵引方向AZ1内看去,它特别接近于从构成缝隙小管RO1的纵向位置经后面的焊接装置SV的焊接区段以及经下一个滚压装置WV的滚压区段直至延伸到成形装置FV的出口。其中,用焊接装置SV特别是用一个激光器或焊接电极,纵向焊接成的小管用RO2表示。支承小管SR的特别用途是,防止光波导LW1和LWn一直到引入或放入已成形的小管中受外部周围机械的热的和/或别的荷载的作用。(已成形的小管在图1中用RO3表示)。此外,该支承小管以有利的方式给定光波导的导向,直至该金属小管在成形区段FA的出口端成形它的最终形状为止。光波导只有在其出口端ASR上才***进入已成形的小管RO3中。这样就大大避免了侧向的特别是径向的偏离或光波导LW1和LWn相对于支承管SR的中心轴的纵向走向的侧向偏离,因而为光波导提供了一个确定的引入比例。因此,光波导LW1和LWn沿支承小管SR的中心轴的纵向走向引入,亦即预先对它给定了一个确定的特别是一个沿部分区段ZST、LT基本上呈直线的行程走向,从而对应一个确定的通过长度。为此,支承小管SR最好只具有这样一个内直径,即光波导LW1和LWn只以很小的间隙可在它里面通过。最好光波导束LB最多以2/10毫米特别是最多以1/10毫米的间隙在支承小管SR中通过。所以大大避免了光波导LW1和LWn在支承小管SR内沿其纵向出现波动。支承小管SR的内直径最好选为0.1和10毫米之间,特别是0.5和3毫米之间该支承小管SR最好在60毫米和2000毫米之间的总长度上延伸。
亦即支承小管SR强使光波导LW1和LWn在小管RO1或RO2中沿一条可预先给定的特别是基本上呈直线的线路引入,所以确保了光波导LW1和LWn的确定的引入长度。只有在光波导LW1和LWn从支承小管SR的出口ASR出来后,光波导LW1和LWn才可在焊接和轧制好的小管RO3中基本上实现自由的走向。支承小管SR以有利的方式阻止相应光波导LW1和LWn相对于小管的中心轴产生侧向的特别是径向偏离或弯折,因为它对相应的光波导规定了一个确定的特别是基本上呈直线的前进路线,所以它对光波导LW1和LWn提供了一个(相对于直线通过的小管RO1的中心轴)横向的、特别是径向的有效支承。由于借助支承小管SR预先给定了前进路线,以有利的方式确保了小管RO3的生产长度和相应光波导的引入长度之间的确定的比例。通过支承小管SR在小管内基本上呈直线沿成型区段FA延伸,以特别简便的方式提供了相应光波导的引入长度与成型完的金属小管RO3已产生的通过长度的直接的明确的对应。依此方式实现了光波导超长的特别精确的调节。
为了在已成型的小管RO3中放入一种填充物料FM,设置了另一根供料小管--拉长的填充小管FR--,该小管从输入侧引入小管RO1的内部。这根填充小管FR最好纵向固定。最好围绕支承小管SR外部设置有一定距离,使支承小管SR和填充小管FR之间保留一个纵向通道,特别是构成一个环形间隙通道。换句话说,支承小管SR是这样***填充小管FR中的,即在支承小管SR的外侧和填充小管FR的内壁之间保留了一个间隙空间,以便输入填充物料。为此,纵向缝隙小管RO1最好预成形一个这样大的内径,特别是内直径,以便在其内部有足够的位置来进行支承小管SR和填充小管FR的双管布置。填充小管FR至少延伸超过焊接装置SV的焊接区。在图1中,该填充小管基本上呈直线延伸。最好支承小管SR和填充小管FR具有一个基本上呈圆筒形的形状。特别是,填充小管FR接近于同心地包住支承小管SR,这样就构成了支承小管SR和填充小管FR的一个同轴的双管布置,在其间构成一个基本上成圆环形的环形间隙通道RS。在填充小管FR和支承小管SR之间的这个环形间隙RS中,输入侧通过一根填充接管FS与填料容器BH连接,将填充物料FM泵入。作为填充物料FM最好用一种触变的软膏状的物料或凝胶体,以使制成的光纤传输部件具有尽可能好的纵向密水性。其中,填充小管FR最好在支承小管SR的入口范围内密封。填充小管FR的出口侧一端从纵向看去最好终止在支承小管SR出口侧一端的前面,亦即支承小管SR用其端部伸出填充小管FR的出口。所以,从牵引方向AZ1看去,与光波导LW1和LWn的支承小管SR比较,填充小管FR具有一个较短的直线纵向延伸。从而从牵引方向AZ1看去,确保了在引入光波导LW1和LWn之前首先使填充物料FM进入小管RO2中。这样,就以有利的方式使光波导LW1和LWn比填充物料迟一些引入制成的小管RO3中。填充小管FR最好一直延伸到大致滚轧装置WV纵向延伸的中心或最多延伸到它的出口。与此相反,从牵引方向AZ1方向看去,支承管SR最好在稍后例如在滚轧装置WV的出口后面或在一个拉制装置例如ZV的后面才终止。亦即填充小管FR跟随支承小管SR的走向,但终止在支承小管SR的出口ASR前面。所以在小管轧小到它的最终尺寸之前,亦即横截面减小之前,填充物料FM才在某一时刻借助于填充小管FR送入小管中。这样就保证了在轧制过程和必要时紧接着的拉制过程完成后,填充物料FM基本上完全充满已成形的小管RO3的内部。支承小管SR和/或填充小管FR最好使用一种耐高温的材料或涂层,因为支承小管SR以及填充小管FR在小管RO1中要通过焊接装置SV的焊接部位。支承小管SR和/或填充小管FR最好选用一种金属,特别是冷拉的或淬火的优质钢,以防止填充物料和/或光波导在进入小管中时受机械负荷和/或热负荷以及别的影响。
为了填充小管FR的支承小管SR的双管布置与金属小管RO2的待构成的焊缝保持尽可能大的距离,纵向缝隙小管RO1在其纵向缝隙焊接之前提供一个具有尽可能大的内径、特别是内直径的横截面形状,可能是特别适宜的。其中,填充小管FR以及置于或***该填充小管中的支承小管尽可能布置在纵向缝隙小管待焊接的纵向缝隙LS对应的里侧,可能是特别有利的。例如当小管RO1——如图1所示——借助于焊接装置SV从上方封闭时,则填充小管FR和支承小管SR的双管布置最好沿围绕大约180°对置的内壁,亦即布置在金属护套即小管RO1的底部。依此方式,可使焊接装置SV和填充小管FR或支承小管SR之间的距离保持尽可能大,所以由焊接装置SV发出的热辐射强度以填充小管FR以及支承小管SR的部位已有所衰减。
此外,纵向缝隙小管预先成形为椭圆形(代替圆形的横截面形状)对焊接过程是特别适合的。图4表示这样一种椭圆预成形的金属护套的放大横截面。这样,对焊接过程来说,填充小管和支承小管的双管布置与待构成的焊缝之间的净距离比圆筒形构成的纵向缝隙小管内的距离比例更加扩大。
综上所述,待焊接的纵向缝隙小管RO1的内径特别是内直径比在成形装置出口处滚制完的小管RO3的内径特别是内直径要大得多。最好待焊接小管RO1的内直径选择成比轧制成型完的小管RO3的内直径至少大10%,特别是大约50%。上述说明也特别适用于椭圆形横截面形状的金属小管在其上侧和下侧之间测出的最大净距离。
纵向缝隙小管RO1或焊好的小管RO2最好具有0.1和10毫米之间,特别是0.1和1毫米之间的壁厚。环形缝隙通道RS的缝隙宽度最好选成至少等于0.2毫米,特别是0.2和1毫米之间。填充小管FR最好终止在支承小管SR的管端前面,亦即支承小管SR用其端部伸出填充小管FR的出口。支承小管最好伸出填充小管的端部至少100毫米,最好200和400毫米之间。填充小管FR最好一直延伸到沿成形装置FV的出口侧端段设置的滚轧装置WV的中心左右。从牵引方向AZ1看去,支承小管SR则在以后才终止在特别是滚轧装置WV的出口范围或其后的拉制装置ZV的出口范围。亦即在小管RO2轧小到它的较小的最终直径之前,填充物料FM已借助于填充小管FR在某一时刻送入小管RO2中。这样就在很大程度上保证了,在轧制过程或随后的拉制过程完成以后,填充物料FM完全填满已成形的小管内部。
支承小管的内直径最好比生产线出口端上已制成的小管RO7(见图2)的内直径至少小2/10毫米。填充小管的外直径最好比未轧制的,已焊接的小管RO2的内直径至少小5/10毫米。填充小管FR的外直径最好选为4和6毫米之间。
图4表示图1成形区段FA第一部分内焊接装置SV范围内的光波导金属小管的横截面示意图。在图1中的金属带MB最好预成形为一根椭圆形小管ROV,该管的金属带边缘相互连接。所以小管ROV具有这样的横截面形状,即其(在待相互焊接的两条金属带边上侧和大约以180°对置的小管内壁的下侧之间的)净距离相对于只是圆筒形预成形的小管的净距离加大了许多。在图1和图4中,为清晰起见,略去了为此所需的成形工具。填充小管FR与设置在其中的——特别是同心设置的——支承小管SR最好沿对应于小管RO2已构成的焊缝SN的椭圆形金属护套ROV的相应内侧延伸,亦即沿小管RO1的底部延伸。由于填充小管FR与焊缝SN的内表面保持尽可能大的距离AB,所以为光波导LW1和LWn提供了第一个热绝缘,该热绝缘是由焊缝SN和填充小管FR的外壁之间的空气间隙构成的。当然填充小管FR径向向里起着另一个热绝缘层的作用。填充物料FM同样也起着热绝缘层的作用。支承小管SR对位于其中的光波导LW1和LWn也起着热屏蔽作用。依此方式,对光波导LW1和LWn构成了多层的,特别是四层的热绝缘套从而构成特别有效的热屏蔽或热阻隔作用。这样,光波导LW1和LWn实现了与焊接部位的多层绝热。即从内由里向外观察为:支承小管SR的护套,填充小管FR和支承小管SR之间的环形间隙通道RS中的填充物料FM,支承小管SR的护套以及填充小管FR和焊接好的小管RO2内壁之间的空气间隔AB。这样就可大大避免在焊接椭圆形预成形的小管ROV的纵焊缝时对光波导LW1和LWn和/或填充物料FM可能产生的不容许的高热负荷。
紧接着用一个设置在焊接装置SV后面的滚轧装置WV对纵向焊接的小管RO2轧制成预先给定的横截面形状。特别是,借助于滚轧装置WV以精确可控的方式使焊好的小管RO2直径减小和拉长。为此,滚轧装置或滚轧机WV具有至少一个圆盘形的,特别是大致圆柱形的轧辊。最好在直线通过的小管RO2的纵向延伸的两侧,用多个分别相互成对设置的轧辊前后定位。在图1纵截面中,例如示出了三对轧辊W11/W12、W21/W22和W31/W32,它们分别在最好直线通过的小管RO2的纵向两侧各具有一个轧辊。这些轧辊在小管RO2的上侧(从牵引方向AZ1看去)用W11、W21、W31表示,在小管RO2的对应下侧用W12、W22、W32表示。其中,小管RO2的对应纵边上的两个轧辊分别相互对应,亦即它们分别组成一对轧辊。每个轧辊都是可旋转地悬挂着的。相应的轧辊对例如W11/W12、W21/W22、W31/W32最好分别配置一个独立的驱动装置例如MO1和MO3,特别是配置一台电动机,所以每个轧辊都可进行电传动。每对轧辊的每两个相互对应的轧辊的滚动面在小管RO2的对置半管的外圆周上滚动,并在其外壁表面上作用一个可预先给定的压力到小管内部。在图1纵截面中,从通过方向或牵引方向AZ1看去,有三个成一排紧接先后排列的辊对W11/W12、W21/W22、W31/W32的单个轧辊,其中每两个相互对应的轧辊把通过的小管RO2夹在自己之间并为该小管给定一个确定的横截面形状的通孔。从横截面看去,相应辊对的两个上下滚压的辊在其外圆周上即在其相应的滚动面上最好具有一个特别是大致呈圆筒形的凹槽或内轮廓(径向向里朝轧辊中心点看去)。这样,在每两个上下滚动的轧辊的滚动面之间就提供了一个大致呈圆筒形的通道。其横截面形状最好通过径向的横向压力加压或滚压到小管RO2上。这时小管壁的材料径向向里(相对于小管的中心轴)压缩,并在材料塑流情况下产生塑性变形。其中,横向压力起这样的作用,使小管RO2垂直于轴向,特别是径向地顶锻,从而减小它的内直径和外直径。同时通过该横向压力沿小管RO2的纵向引起材料位移或材料塑流,从而使小管拉长即延长。特别是,每对轧辊,亦即一般表示每个滚轧过程使小管拉长(相对于这个滚轧过程之前小管的长度)到大致与它每个滚轧过程在径向顶锻(相对于在这个滚轧过程之前小管的外直径)相同的百分数。这样,在滚轧时,该小管的壁厚保持接近于不变,而该小管的外直径和内直径则以大致相同的百分数减小。所以在壁厚基本上不变的情况下,实现了小管RO2的圆环形或环形的管壁横截面面积的减小。
从牵引方向AZ1看去,每两个相对应的轧辊之间的通孔的内径从辊对到辊对逐步减小,亦即小管的通孔的横截面从一对轧辊到下一对轧辊是逐步减小的,从而实现了小管RO2的逐步的横截面减小。所以,相对应的轧辊W21、W22比第一对轧辊W11/W12移动到通过的小管RO2的中心轴较近。最后第三对轧辊W31/W32相对于第二对轧辊W21/W22具有这样一个通孔,其内径又相对于前面第二对轧辊W21/W22给定的通孔的内直径减小。
在牵引方向AZ1前后排列的每两对轧辊例如W11/W12、W21/W22的移动速度最好进行不同调节,即除了正常通过的小管RO2的通过长度以外,至少还可沿牵引方向AZ1一起移动出来由横向压力,亦即垂直于轴向的顶锻在两对相邻的轧辊之间的中间区所达到的小管的延长。出口侧相应的一对轧辊例如W21/W22的(从牵引方向AZ1看去)移动速度选择成只比相应入口侧前面一对轧辊例如W11/W12的移动速度大一个与由横向压力使小管RO2所达到的延长(相当于该小管原来进入的长度)接近一致的百分数,乃是特别适宜的。这样,在每两对依次排列的轧辊的情况下,出口侧的一对轧辊比相应的前一对,亦即入口侧相邻的一对轧辊移动快这么多,正好象这对轧辊使通过的金属小管RO2延长的百分数一样。因此,在滚轧过程中,该小管RO2在很大程度上保持没有拉应力。多对前后排成一列的轧辊例如W11/W12、W21/W22、W31/W32每对轧辊最好逐渐增大这样一个值,即只有由横向压力顶锻在纵向产生的超长可附加地从滚轧段一起移动出来。在这种滚轧情况下,小管RO2通过轧辊的传动优先这样向前移动,即只相应地平衡该金属小管由横向压力产生的延长。所以在很大程度上避免了金属小管RO2纵向内的不容许的高的拉应力以及顶锻压力。
此外,被驱动的轧辊能够以有利的方式从一对轧辊到下一对轧辊以精确可控的方式为该金属小管调节移动速度。这样,就可在必要时,只沿各两对在纵向内依次排列的轧辊之间的短的通过距离用一个精确计量的可预先给定的附加拉力沿牵引方向AZ1作用到金属小管RO2上,使该小管从该轧制过程中(横向压力挤压中)附加地拉长一定的长度。
根据金属小管要求的拉长以及直径减小,最好在1和10对轧辊之间,特别是3和7对轧辊之间依次排列进行滚轧。每对轧辊最好可使金属小管相对于在相应一对轧辊前面它的原有通过长度拉长,亦即延长5%和20%之间,特别是5%和15%之间。由于小管的壁厚在滚轧过程中基本上保持不变,换句话说,每对轧辊使环形的管壁横截面面积相对于在相应滚轧过程之前的管壁横截面面积减小5%和20%之间,特别是5%和15%之间。在离开滚轧装置WV以后,该小管总共最好拉长了它原有进入该滚轧装置WV中的长度的10%至70%。
滚轧装置WV的特征特别在于,沿一个相当短的滚轧段,最好0.5米和1.5米之间的总长度可进行小管的特别有效而又不损伤的拉长和横截面减小。由于相应轧辊对的轧辊不断旋转地驱动,所以小管RO1同时在横向压力挤压过程中沿牵引方向AZ1向前移动,这样在很大程度上就避免了小管在相应轧辊对中被“咬住”或卡住,从而避免了小管的撕裂。其中,在相应轧辊在小管的外壁上滚压时,在该处产生的有效摩擦力比在外壁只与一个刚性的、固定的、亦即不动的悬挂拉模接触时要小得多,从而在滚轧时比在用一个拉模拉制时以有利的方式减小了在横截面内看到的小管环形外壁的横截面单位面积应力(在牵引方向AZ1内),所以在很大程度上避免了小管外壁产生应力裂纹。
所以,与用“拉模”的常规横截面减小比较,滚轧的特征尤其在于,大大避免了小管上的不容许的高的拉应力,并由此而避免了小管RO2的应力裂纹甚至撕裂。
此外,通过滚轧产生的伸长以有利的方式实现小管在通过焊接装置SA时的通过速度比它在离开滚轧装置时的加工速度小。特别是,在用轧辊使直径减小100%时(在小管壁厚保持不变的情况下)达到了在离开滚轧装置时小管出料速度增加了一倍(=“合理化效应”)。这样,一方面可在相当低的加工速度情况下进行小管的可靠焊接,另一方面又可同时保证一个高的加工量。
由于轧辊对可分开构成,以有利的方式显著简化了它们的操作。此外,一个和相同的滚轧装置可以有利的方式灵活用于不同直径的小管。所以,例如在较粗的小管时,可将相对于小管直径尺寸分段的轧辊对的次序的单对轧辊的轧滚(例如在滚轧段终端上,该处小管的通道小于滚轧段始端)分开或者完全拆开。
当然,按上述原理构成的滚轧装置也可以有利的方式用在不同于图1和图4所示的配置有光波导的金属小管的生产线。
为了更清楚地表示图1滚轧装置的功能和工作方式,在图4横截面中例如附加地用点画线画出了位于图1焊接设备SA后面的一对轧辊W11/W12。减径轧辊W11和W12分别具有一个半圆形的内轮廓IW11和IW12。其中,减径轧辊W11对应椭圆形小管ROV的上半部,而减径轧辊W12则对应180°对置的下半部,这两个减径轧辊W11、W12在径向内相对于(最好在焊接过程)预成形的椭圆小管ROV的中心轴相互滚压,如两个相反的箭头K1、K2所示。这两个减径轧辊在其垂直于牵引方向AZ1延伸的共同接触线BL的范围内上下滚压,并将小管ROV以外形连接的方式夹在自己之间。所以这两个减径轧辊W11、W12在自己之间上下滚压一个圆筒形横截面形状的通孔。其横截面尺寸相对于椭圆形小管ROV的最大横截面宽度减小。这两个轧辊W11、W12之间的这个通孔的可预先给定的横截面形状在图4中用点画线画出的圆ADW来表示。这个圆ADW基本上位于椭圆形小管ROV的外圆周以内。椭圆形小管ROV通过轧辊W11、W12径向向里压缩成圆ADW的这个外形横截面形状。特别是,通过滚轧过程使椭圆形小管ROV的顶点成圆形,亦即向里滚压,所以椭圆形小管ROV的塑性变形而成形为一个具有减小了外直径的大致呈圆筒形的小管RO。依次排成一排的轧辊对W11/W12、W21/W22、W31/W32分别具有通孔,从牵引方向AZ1观察,该通孔具有一个逐渐减小的内直径。所以椭圆形小管ROV按每对轧辊逐步或逐渐减小直径,并相对于滚轧装置之前原有横截面尺寸径向压缩到一个较小的外直径。滚轧过程的特征特别在于,不断旋转被驱动的轧辊在径向压力作用下在金属护套即小管ROV的外部滚轧,并将压缩在轧辊之间的小管ROV沿牵引方向AZ1推动或继续运送。通过径向压缩和轴向推动的这种组合,大大避免了不容许的高的拉力,这种拉力例如可导致小管ROV的撕裂,亦即只用常规方式的拉模可能导致金属护套即小管的表面粗糙或撕裂。由于在拉模时只在轴向内从生产线的终端牵拉小管ROV,所以小管便在相应的拉模上局部断面收缩,或甚至在该处“被咬住”。与此相反,图1的轧辊对W11/W12、W21/W22、W31/W32则是用配置的驱动装置MO1、MO2、MO3特别是电动机单独驱动,并使小管RO2产生进给运动。从而大大地减小了例如图3椭圆形小管ROV在滚轧过程中的拉力,因为这时小管不是单独通过单个的终端的牵引装置(如图2所示)向前运送。由于滚轧过程使金属护套产生塑性的冷变形,所以,该金属护套还附加地以有利的方式硬化,从而特别耐受机械的,化学的和/或热的负荷。
必要时,在滚轧装置WV后面还设置一个拉制装置,特别是至少一个拉模或拉模孔,也是合适的。在图1纵截面中,在滚轧装置WV后面例如设置了一个拉模ZV,并用点画线示出它的一半。该拉模具有一个可按预先给定的横截面尺寸呈锥形缩小的通孔。该拉模只用于最后的平整或去掉毛剌或滚轧好的小管RO2的最后拉长。
就这样借助于这种滚轧装置根据它的轧辊选定的滚轧面的内轮廓将一个可预先给定的横截面形状滚轧到该小管上。特别是,用这个滚轧过程,亦即在最后成形后可获得一个具有要求横截面尺寸的,最好大致呈圆筒形的小管RO3。
在用这种滚轧装置WV使小管RO2的横截面减小时,只将一对轧辊的相应减径辊滚轧到待冷变形的小管ROV的外圆周的一分段上有时也可能就够了,该分段小于按相应辊对滚轧的小管要求的外圆周的一半。将轧辊对分别在圆周方向内相互错开布置或旋转一定的角度前后布置,也是适宜的。这样,可在小管RO2的圆周上达到一个均匀的冷变形。所以象图1所示三对前后排列的轧辊的情况下,最好将这些辊对相互旋转120°定位在外圆周上。当然,也可围绕小管RO2的外圆周每个纵向位置设置两个以上的轧辊。这样,例如每个纵向位置以90°一扇形段的形式在小管外圆周上配置四个轧辊。其中只需两个对置的轧辊不断旋转地驱动足可,而其余两个轧辊不用电动机驱动,而只在通过小管的外圆周上由于所引起的摩擦连接和/或外形连接实现滚动。
在图1中,填充小管FR大致一直延伸到滚轧装置WV的中心,并在该处还在轧成的小管减小到它的预先给定的最终直径之前被泵入滚轧好的小管中。这样,填充物料FM在小管减小到它的最终直径后,亦即在离开滚轧装置WV以后完全填满该小管。而支承小管SR则大致一直延伸到成形区段FA的终端,亦即超出滚轧装置WV的出口端,从而超出填充小管的终端。这样就在很大程度上保证了光波导LW1和LWn被填充物料FM以相同的速度象成形完的金属护套RO3那样沿牵引方向AZ1一起牵引。填充物料FM的稠度最好这样选择,即从拉长区段LA起,光波导LW1和LWn基本上达到牢固连接在小管RO4上。填充物料FM的粘度最好选择为至少10000毫泊秒(mp sec)。这样高的粘度的填充物料将光波导LW1和LWn软埋在小管中,并通过它的流体摩擦牢固连接在通过小管RO3的内壁上。换句话说,光波导LW1和LWn与来自滚轧装置WV的小管RO2的生产速度同步被一起牵引,亦即相应的光波导由于填充物料的流体摩擦力被其这样一起牵引,使它在拉长区段中基本上具有与成形好的小管相同的输送速度。所以,在成形区段FA的出口端,在成形完的小管RO3的长度与光波导LW1和LWn的进入长度之间建立了一个确定的相对比例。此外,支承小管SR的特别作用在于,将光波导LW1和LWn用一个很小的拉力和相当小的摩擦力一直导向到成形装置FA的出口端的支承小管端部。其中,在光波导LW1和LWn上最好最多作用一个50厘牛顿(50×10-2牛顿),特别是5和10厘牛顿之间的拉力。这样,光波导LW1和LWn基本上较松弛地,亦即拉应力很少地进入小管RO3中。
总的说来,成形区段FA最好具有总长度为4和10米之间,特别是4和6米之间。
成形区段FA后面紧接着是拉长装置LV,在图1中,由于没有位置只画出了该拉长装置的一部分。从成形区段FA的出口端开始,小管RO3沿拉长区段LA(见图2)呈直线继续向前输送。在拉长区段LA中,该小管用RO4表示。生产线的这个第二区段在图2中示意示出。小管RO4沿拉长区段LA弹性拉伸。亦即该小管RO4受拉力作用,其中材料的拉长最好保持在它的屈服极线内,以便达到一个可逆的纵向拉伸。小管RO4的弹性拉伸或伸长是这样产生的,即小管RO3进入拉长区段LA的生产速度比它在拉长区段LA出口端牵引速度小,其中,该小管最好沿拉长区段LA加热。为了加热金属小管RO4,配置了一个加热装置,特别是一个高频加热装置。这个高频加热装置最好朝小管RO4的方向发出高频辐射,从而使该小管加热。在图2中,这种高频辐射用辐射箭头ST表示。小管RO4最好沿拉长区段LA沿至少2米的一段,特别是2和10米之间,最好3和4米之间的一段受拉力作用。在小管RO4上作用一个沿拉长区段变得有效的最好至少50牛顿,特别是50和1000牛顿之间的拉应力。从而小管RO4被拉长,亦即被延长。小管RO4最好通过热伸长延长这样一个长度,即在松弛后,亦即小管放松后,为光波导LW1和LWn调节一个要求的超长值。由于小管RO4在拉力作用下沿拉长区段LA直线向前输送,确保了光波导基本上象小管RO3从成形装置FV出来那样的相同长度进入该小管中并向前输送。光波导LW1和LWn连接在小管RO4的内壁上是通过填充物料FM的流体摩擦力来实现的。也可附加地或与填充物料FM无关地来这样实现光波导LW1和LWn连接在小管RO4的前进运动上,即光波导LW1和LWn以一个较大的长度***金属护套RO4中,由于摩擦力部分或完全阻止了光波导LW1和LWn的向后移动。依此方式,光波导LW1和LWn便可沿拉长区段LA与金属护套RO4以相同的放料长度和放料速度同步进行。其中,光波导基本上直线拉入小管RO4中,几乎没有拉应力即松弛地拉入小管RO4中。此外,必要时,这样不断旋转地驱动图1的储料盘VS1和VSn以及转轮UR,使光波导LW1和LWn产生一个附加的推进也是适宜的。
小管RO4最好沿拉长区段LA加热至少150℃。最好大约200℃。该小管RO4最好相对于它进入拉长区段LA的原有长度可逆延长至少2‰,最好2‰和7‰之间。
在图2中,在拉长区段LA后面紧接着设置一个牵引装置AZV,特别是一个履带式牵引装置或牵引盘,这个牵引装置在拉长区段LA和后面的松弛区段RA之间起这样的作用,使小管RO4在一定的拉应力作用下沿着拉长区段LA向前输送,并从而以确定的方式拉长。该牵引装置AZV最好配置一个加热装置HZ,这样,该小管还在牵引装置AZV范围内就可保持过热温度。小管的这种状态用RO5表示。最好小管在牵引装置AZV范围内这样加热,使它保持拉长区段LA的温度。这样就大大避免了已拉长的小管RO5的收缩过程沿其牵引方向AZ1的相反方向进入拉长区段LA中。这样就可使拉长区段LA与后面的松弛区段RA明显而有效地分开。
在图2中,牵引装置AZV后面紧接着设置松弛装置RV。先前已经拉长的小管RO5沿着松弛区段或放松区段RA这样冷却和放松,即该小管尽可能按它先前可逆调节的伸长值重新缩短。在图2中,小管RO6沿着这个松弛区段RA与前面的拉长段LA一起成一条直线继续向前输送,并最后作为制成的光纤传输部件OE缠绕在储料盘AT上,以备进一步处理。必要时将制成的小管RO7直接运送到光缆制造的下面的处理工序也是适合的。在图2中为清晰起见,略去了下面的处理工序。光传输部件OE最好以3和100米/分之间,特别是5和40米/分之间的速度缠绕到储料盘AT上。由于小管RO6的冷却和放松,该小管缩短,亦即收缩。由于光波导LW1和LWn通过填充物料FM的流体摩擦力牢固连接在不断收缩的小管RO6的内壁上,所以光波导LW1和LWn在该小管内一起移动并径向偏转。其中,它的侧向偏转由该小管RO6的内边界限定。特别是,光波导具有一个螺旋形的曲线,亦即光波导具有一个相对于现在已经冷却的小管RO7的最终状态的超长。在这个最终状态中,光波导用LW1*和LWn*表示。小管RO6在松弛装置RV中的冷却最好用水冷。沿松弛区段RA最好小管RO6冷却到室温,特别是冷却到大约20℃。小管RO6最好沿松弛区段RA在0.5和2米之间,特别是1和1.5米之间的一段上放松。按图1和图2所示的制造方法尤其具有这样的特征,即金属小管总是呈直线向前输送。从而可特别有效地将小管沿拉长区段LA的拉长通过可逆缩短变换成光波导LW1和LWn的超长。
所以,光波导LW1*和LWn*以一个确定的超长位于制成的小管RO7中。光波导LW1*和LWn*最好调节到相对于制成的小管RO7的总长度的至少2‰,特别是2‰和7‰之间。
这种光纤传输部件OE可以各种不同的方式用在电缆工程中。特别是,可用在对机械稳定性和热稳定性要求特别高的电力电缆和通信电缆中,尤其是优先用于高压架空绞线或海底电缆中。因为即使在不同运行条件下,光波导以其具有一定的超长而可几乎无应力地位于其金属小管中。
为了实现在一条尽可能短的生产线上制造光纤传输部件,必要时最好在拉长区段LA和松弛区段RA之间设置一个导向装置。在图3中,采用一个双盘牵引装置DAZ作为导向装置。其中已拉长的小管RO4最好以一个“8字”形的形状绕在双盘牵引装置DAZ的盘轮S1、S2上。同样也可只用一个单独的不断旋转地被驱动的滚子或牵引盘来使已拉长的小管RO4从其原来的牵引方向AZ1转向,特别是转向到相反方向AZ2。由于小管RO4绕在盘轮S1、S2的外圆周的一分段上,所以,它的光波导试图从该小管的中心轴出来进入该小管内边缘上的一条内通道中。光波导从中性轴出来可能的移到这样一条内通道上势必导致该光波导的超长的附加和不希望出现的损失。为了补偿这种损失,最好从一开始就沿小管RO3的拉长区段LA进行相应的较大的拉长。此外,高粘度的粘滞的填充物料以其具有高的材料摩擦而可有利地抵消光波导试图进入这个内部通道的倾向。
图5表示具有例如图2所示本发明制造的光纤传输部件OE的高压架空线用的电力绞线LS的横截面示意图。在图5中,这根配置光波导的金属小管例如作为核心部件设置在中心。在这个光纤传输部件OE的小管RO7上面至少敷设一层导电线。在图5中,例如围绕金属小管RO7至少绞合了用钢线SD1和SDn制成的第一层绞合线VL1。此外,至少绞合了用钢线AD1和ADn制成的一层外部绞合线层VL2,外层VL2相对于内层VL1具有较高的传导性。特别是阿尔特利合金(Aldrey)线或铝线适合这种用途。
总的说来,本发明的这种光纤传输部件例如OE最好按下列时间顺序进行各道工序:
1.金属带例如MB沿成形区段FA成形为一根小管例如RO3。
2.至少一根光波导例如LW1在离开成形区段FA之时或之后才进入已成形的该小管RO3中。最好这样实现这道工序,即用填充物料填充该小管,并由这种填充物料将光波导LW1和LWn一起拉入该小管中。
3.已成形的小管RO3在离开成形区段FA之后才在一个紧接在后面的拉长区段LA中加热并可逆拉伸(“热拉伸”)。
4.最后,拉长的小管RO4在离开拉长区段LA之后这样进行冷却和放松,即该小管缩短,且相应的光波导例如LW1以一定的超长位于不断缩短的金属小管RO6中。
但在实际中,焊接金属小管时由于产生焊接热而可引起一些问题。例如存在这样的危险,即小管产生不容许高的热负荷,并由此导致材料损伤甚至导致填充物料的部分燃烧和/或光波导塑料涂层的部分燃烧。此外,特别是焊接过程之所以关键,因为由于局部过热而可释出氢气。这种氢气例如可从潮湿的周围空气中,可在小管的金属熔化时,可从填充物料中,可从光波导的塑料涂层中……释放出来。如果这种氢气一起进入焊接好的四周密封的小管的内部,它便停留在该处,并导致光波导传输损耗的不希望的增加。
所以,本发明另一个合适的改进方案的目的特别在于,提出一种装置来尽可能无缺陷地焊接一种金属小管,在该金属小管中可放入至少一根光波导和/或填充物料。这个目的以有利的方式这样解决的,即在焊接区段中至少设置了一种冷却固体,该固体接触在牵引方向通过的小管的外表面,使它冷却。
通过在焊接区段内的一个冷却固体接触该小管,以有利的方式在该处实现了小管的有效冷却。所以,大大避免了配有至少一根光波导和/或填充物料的金属小管的制造质量的不利影响。
本发明的一个改进方案也涉及一种用一条延长的金属带成形的小管的边缘的焊接方法,在该金属小管中至少放入一根光波导和/或填充物料,其特征在于,在牵引方向内通过的小管在焊接区有至少一个冷却固体接触它的外部。
图6表示一种光纤传输部件的一条生产线的成形区段出口端部分FA*的平面示意图。这个光纤传输部件由一根金属小管构成,管内至少可放一根光波导和/或填充物料。首先将一条金属带例如一条钢带,优质钢带、铜带、铝带或别的金属带根据图1预成形为一根具有一条纵向缝隙LS的,最好大致呈圆筒形的小管例如RO1(纵向缝隙小管)。为清晰起见,在图6中略去了为此所需的成形工具。纵向缝隙LS最好基本上呈直线并平行于小管RO1的中心轴延伸。在图6中,纵向缝隙LS基本上在小管RO1的上侧中心延伸。其中,小管RO1的两个金属带边缘BK1、BK2用其相互面对的端面沿这条纵向缝隙LS对置。
然后为了用一条焊缝SN焊接小管RO1的这条纵向缝隙LS,小管RO1通过一个本发明的焊接设备例如SA(见图1)基本上呈直线沿牵引方向AZ1运送。图6的焊接设备SA在其焊接部位SS上具有一个焊接装置SV(见图7)以及在焊接区SB有一个围绕焊接部件SS的最好固定设置的冷却体或冷却固体KK,该冷却体从外部接触该小管,并在小管的焊接部位SS两侧纵向延伸。为图示清晰起见,在图6中略去了焊接装置SV。用本发明焊接设备SA实施焊接过程后的四周封闭的小管在图6中用RO2表示。
紧接着这根小管RO2用一个设置在焊接设备SA后面的滚轧装置,最好是图1所示的滚轧装置WV减小直径并拉长。为此,该滚轧装置或轧机WV具有圆盘形,特别是大致圆筒形的轧辊。在图6平面图中,这些轧辊只在最好是直线通过的小管RO2的纵向延伸的两侧示意画出,并沿牵引方向AZ1看去,在该小管的一个纵向侧上用W11、W21、W31表示,并在小管的对应纵向侧上用W12、W22、W32表示。在图6中小管RO2的对应侧上分别相互对应两个轧辊,亦即它们构成辊对。当然,也可围绕小管RO2的外圆周在相应纵向位置上布置多于两个的轧辊。在图6中,相应辊对的两个轧辊在小管RO2对置的两半外圆周上滚动。在图6平面图中,沿通过方向或牵引方向AZ1观察,这些轧辊构成三对依次紧接布置的辊对W11/W12、W21/W22、W31/W32。相应辊对W11/W12、W21/W22、W31/W32最好分别配置一个独立的驱动装置MO1和MO3,特别是一台电动机。每两个相互对应的轧辊把通过的小管RO2夹在自己之间,并为它给定一定横截面形状的通孔。从通过方向看去,相应辊对的两个相互滚轧的轧辊的横截面最好在其外圆周上分别具有大致半圆形的凹槽或内轮廓(径向向里到轧辊中心点)。这样,在两个相互滚轧的轧辊之间就提供了一个大致圆筒形的通道,其横截面形状最好通过径向的横向压力挤压或压到小管RO2上。其中,小管管壁的材料径向向里(相对于小管的中心轴)压缩并在塑流下产生塑性变形,亦即垂直于轴向特别是横向压缩,从而减小小管的内直径和外直径。从牵引方向AZ1看去,每对轧辊两个相互对应的轧辊之间的通孔是逐步减小的,从而实现了小管RO2逐渐的横截面减小。所以相互对应的轧辊W21、W22比第一对轧辊W11/W12移到通过的小管RO2的中心轴更近。第三对轧辊W31/W32相对于第二对轧辊W21/W22具有这样一个通孔,即其内径又相对于前面第二对轧辊W21/W22给定通孔的内直径减小。由于辊对W11/W12、W21/W22、W31/W32的移动速度同时在通过方向AZ1内每对轧辊逐渐增加,在小管RO2上沿着滚轧段牵引并同时将该小管拉长。最好例如该小管每次滚轧过程拉长的百分数(相对于该滚轧过程之前它的长度)大致与该小管每次轧制过程横向内压缩的百分数(相对于该轧制过程之前小管的外直径)相同。这样,在滚轧时小管的壁厚基本上保持不变。所以,总的说来,在轧制时通过小管的横向压力挤压和拉长的同时的共同作用达到了小管RO2的环形管壁横截面面积的减小。
然后可把借助于该滚轧装置轧制成预定最终尺寸的,亦即大致成形为圆筒形的小管RO3最好运送到电缆制造的下步处理工序或运送到一个储料盘缠绕起来,为清晰起见,图6略去了该储料盘。
最好从通过的小管RO1的入口侧将一根拉长的最好是大致圆筒形的支承小管SR*引入小管RO1的内部,该支承小管是固定设置的。这根支承小管SR*的功能和工作方式最好基本上与图1的支承小管SR一致。该支承小管SR*最好纵向固定设置,如图6左半图示意示出。该支承小管用来把至少一根光波导,在这里特别是多根光波导LW1和LWn引入该小管RO1中。在图6中,该支承小管基本上呈直线至少伸过焊接设备SA的焊接区SB的纵向延伸段。该支承小管SR*最好一直伸到滚轧装置WV的出口或可能紧接的拉制装置ZV的出口进入该小管中,以便在滚轧过程结束后才将至少一根光波导引入已成形的小管RO3中。支承小管SR*的这种走向在图6平面图中看不出来。由于支承小管SR*对相应的光波导规定了一个明确的,特别是大致呈直线的前进路线,所以该支承小管以有利的方式防止了相应光波导LW1和LWn相对于小管中心轴的侧向的,特别是径向的偏离或弯折。亦即该支承小管对光波导LW1和LWn提供了一个(相对于小管RO1的纵向延伸段)横向的,特别是径向的有效支承。通过借助于该支承小管SR*确定的前进路线,在很大程度上以有利的方式保证了小管RO3的生产长度和相应光波导的进入长度之间的确定的比例。
为了在必要时也能附加地或与光波导LW1和LWn无关地把一种填充物料FM一起加入已成形的小管RO3中,配置了一根拉长的填充小管FR*,该填充小管从进口侧引入小管RO1的内部。这根填充小管FR*的功能和工作方式最好基本上与图1填充小管FR一致。这根填充小管FR*最好纵向固定设置,它最好围绕支承小管SR*外周有一定距离设置成在支承小管SR*和填充小管FR*之间构成一个环形间隙通道。该填充小管FR*至少延伸超过焊接设备SA的焊接区SB。它的基本上呈直线的纵向延伸段在图6平面图中用点画线附加示出。填充小管即导向小管FR*特别是同心地包围支承小管SR*,所以构成了一个支承小管SR*和填充小管FR*的同轴双管布置。最好支承小管SR*和填充小管FR*具有一个大致呈圆筒形的形状,所以在它们之间构成一个大致圆环形的环形间隙通道RS(比较图7)。填充小管FR*的出口侧一端最好终止在支承小管SR*的出口端之前,亦即支承小管SR*用其端部伸出填充小管FR*的出口端。这样,从牵引方向AZ1看去,确保了在光波导LW1和LWn进入之前,填充物料FM进入小管RO2中。依此方式,例如就能以有利的方式由填充物料FM将光波导LW1和LWn一起拉入制成的小管RO3中。填充小管FR*最好一直延伸到滚轧装置WV纵向延伸段的中心或者最多延伸到它的出口端。与此相反,从牵引方向AZ1看去,支承小管SR*则最好稍后一些例如在滚轧装置WV的出口之后或在拉制装置ZV之后才终止。借助于填充小管FR*在小管RO2达到它的较小的最终直径之前的某一时刻就把填充物料FM送入该小管RO2中。这样就保证了在滚轧过程和必要时紧接着的拉制过程完成以后,填充物料FM基本上完全填满已成形的小管RO3的内部。对支承小管SR*和/或填充小管FR*而言,最好用一种耐高温的材料或一种涂层,因为支承小管SR*和填充小管FR*要通过焊接部位SS下方。最好支承小管SR*和/或填充小管FR*选用一种金属材料,特别是一种冷拔的或淬火的优质钢。
在图6中(也见图7),焊接设备SA的冷却固体KK由两个单独的冷却块FB1、FB2构成,它们象夹钳那样从外面夹在从牵引方向AZ1通过的小管RO1的纵边之间。这两个冷却块FB1、FB2最好分别做成整体并分别具有接近于一个方形的外形。它们分别构成一个冷却固体。在冷却体或冷却固体KK的上侧,在冷却块FB1、FB2之间保留一个基本上呈直线延伸的纵向间隙或纵向缝隙SL1,该纵向缝隙最好延伸冷却体KK的整个长度。沿着这条纵向缝隙SL1,两个要焊接的金属带边BK1、BK2为焊接过程向外保留自由通道。泠却体KK在其下侧的两个冷却块FB1、FB2之间具有一个相似结构的纵向缝隙SL2与纵向缝隙SL1对应,在图6平面图中,纵向缝隙SL2最好大致重叠于纵向缝隙SL1延伸,并只有在图7的横截面中才能看出。一直在这两条向外敞口的纵向缝隙SL1、SL2上,这两个冷却块FB1、FB2都在焊接区SB的整个纵向延伸段内接触小管RO1的外圆周。换向话说,冷却体KK为通过的小管RO1提供了一个给定横截面的纵向通孔或通孔DU。其中,在两半冷却块KB1、KB2之间保留一个从上到下贯通的纵向间隙SL1/SL2。在图6中,用点画线示出了两个冷却块FB1、FB2之间的纵向通孔DU。冷却体KK最好接触金属小管外圆周的至少60%,特别是60%和90%之间,最好75%左右。
在冷却体KK中,垂直于图6的绘图平面,亦即在冷却体KK的上侧为通孔DU设置了一个最好大致呈圆筒形的通孔BO,以便在焊接部位SS为焊接两个金属带边BK1、BK2提供足够大的空间,并使焊接装置SV(见图7)从外部方便焊接小管RO1的两个对接的金属带边缘BK1、BK2。在图6中,从牵引方向看去,通孔BO在冷却体KK的一个预定的入口侧的分段长度D1后面,最好在冷却体KK纵向段的大约前1/3的后面进入该冷却体中。冷却体KK最好具有一个总的纵向延伸段(D1+D2)为100和200毫米之间,特别是100和120毫米之间。通孔BO离冷却体KK的入口侧的端面(从牵引方向AZ1看去)最好有一个30和50毫米之间的距离或一个部分长度D1。
依此方式,借助于冷却KK使小管RO1(从牵引方向AZ1看去)已在焊接部位SS之前,在焊接部位SS本身的附近范围以及紧接在焊接部位SS之后得到了冷却。冷却是这样实现的,即只用一种固体而不是用一种例如水之类的冷却液体接触纵向缝隙SL1两侧小管的外壁。因为在固体冷却(=冷却固体)KK时,小管的外表面,特别是至少沿小管相互要焊接的金属带边缘BK1、BK2的纵向缝隙SL1的范围内基本上保持清洁和干燥。此外,在小管通过冷却体KK时,沿纵向缝隙SL1里外都不接触小管的相互要焊接的金属带边缘BK1、BK2,亦即在相互要焊接的金属带边缘BK1、BK2之间或已形成的焊缝SN都不与冷却体KK或填充小管FR*的任何部分发生接触,而是金属带边缘BK1、BK2或焊缝SN保持不接触在小管的内壁和外壁上。这样从一开始就避免了焊缝SN的熔池的损害--例如由于冷却液体的附加物或杂质,特别是水滴--以及焊接气氛的干扰--例如由于水蒸汽的富集--。此外,由于小管不但在焊接部位之后,而是在焊接部位之前以及在焊接部位本身都在外圆周上与冷却体KK接触,所以总共提供了一个特别大的接触面积来进行传热,从而实现了特别有效的冷却。所以大大避免了在小管通过焊接区SB时该小管内的填充物料和/或光波导LW1和LWn的不容许的热负荷。特别是,小管在焊接部位SS之前沿冷却体KK入口侧的分段D1进行了预冷,而不使它的外表面,特别是在相互要焊接的金属带边缘BK1、BK2的范围内不被弄湿或潮湿或别的方式的污染。小管的焊缝SN的熔池在通过冷却体KK时从焊接部位SS开始至少一直到熔池凝固既设有与一种冷却液体接触又没有与别的方式接触。因为在焊接部位SS以后,焊缝SN沿(冷却体KK的)通孔DU的纵向缝隙SL1的出口侧的分段D2保持向外自由通过。这样就大大避免了沿构成的焊缝SN形成材料脆化或氧化。与此相反,如果在焊接部位SS之前,焊接部位本身和/或焊接部位之后用一种例如水的液体冷却介质在冷却池中进行冷却,一般都会导致焊缝SN的不希望的材料脆化或其他的损害。
特别是冷却体KK用干的接触面贴合在小管外壁上,亦即该小管在干燥状态下通过冷却体KK。
由于两个冷却块FB1、FB2之间的纵向间隙SL1、SL2而可使该冷却块用一个可预先确定的横向压力垂直于轴向小管RO1的纵向延伸段压缩,在图6中用方向相反的相向的箭头F1、F2表示。其中,横向压力加压特别是在一个位于大致与小管RO1的纵向垂直的平面内进行,且其优选方向(从图7横截面观察)特别是通过小管的中心轴ZA以及基本上平行于对置的金属带边缘BK1、BK2的假想连接线,亦即大致平行于一条大致通过两个金属带边缘BK1、BK2之间的中心的焊接部位SS在小管RO1外圆周上延伸的切线。在图7横截面中,横向压力的这个优选方向用一条点画直线VL2表示,这条直线在该处基本上是水平画出的。通过横向压力加压,使纵向缝隙小管RO1产生这样一个管缝间隙压力来压紧相互对置的金属带边缘BK1、BK2,使其齐平对接一起,而且纵向缝隙LS闭合。所以,小管RO1的两条金属带边缘BK1、BK2在冷却固体KK中在焊接部位SS相互对接并相互接触(见图7)。然后将接触的金属带边缘BK1、BK2用一个焊接装置SV特别是电焊条或激光在焊接部位相互焊接,于是构成焊缝SN。在焊接小管时,最好在焊接部位SS周围外部使用保护气体,特别是惰性气体例如氩、氦等等,这样就大大避免了在形成的焊缝SN上产生氧化。
当小管RO1的两条金属边缘BK1、BK2在焊接部位SS相互焊接形成焊缝SN时,该焊缝SN由于通过纵向缝隙SL1保持向外自由通过。这样就以有利的方式大大避免了焊缝SN的液态熔池在继续通过小管时被冷却体KK磨损或以别的不容许的方式扰动或者甚至损伤。所以冷却体KK沿纵向缝隙SL1与小管的焊缝SN不接触,这样焊缝SN的液态熔池就可在几乎没有影响的情况下进行凝固。焊缝SN向里也不接触冷却体KK或填充小管FR*(见图7)。此外,通过纵向缝隙SL1也简化了生产线的再启动,因为焊接部位SS配置的焊接装置SV可方便地移到对应的一个纵向位置,该纵向位置在牵引方向AZ1内位于焊接部位SS之后,并在生产线停止之前已经在该纵向位置上形成了一条焊缝。就这样以简单的方式实现了连续的焊接。此外,由于小管RO1的待焊接的纵向缝隙LS在最上面通过焊接设备SA,亦即位于小管RO1的上侧,所以大大避免了焊接部位SS液态熔池的熔化了的金属沿小管外表面的圆周方向流动。这样就大大避免了材料损失和沿焊缝因材料损失而引起的不容许的壁厚减小。
图7表示垂直于图6的绘图平面沿剖面线AB通过孔BO剖开的,并沿牵引方向AZ1看去的图6焊接设备SA的横截面示意图。在图7中,用点画线附加地画出了一条假想的连接直线VL1,这条直线在小管上侧经焊缝SN大致在纵向间隙SL1的中心并经一个在外圆周上大致移动180°到小管下部纵向间隙SL2的中心点延伸。在这条--在图7中垂直通过小管中心延伸的--假想的对称直线或连接线VL1的两侧,配置了两个冷却块FB1、FB2分别基本上与小管外圆周的一半对应。从牵引方向AZ1看去,冷却块FB1配置在小管的左半部,而冷却块FB2则配置在小管的右半部。两个冷却块下FB1、FB2在其分别面向小管的一侧作成半圆形,亦即该冷却块分别具有一个给定的内轮廓的凹槽TS1和TS2,这两个凹槽分别在假想连接直线VL1的两侧包住该小管。这两个冷却块这样对应布置在该小管的外圆周上,使其凹槽TS1、TS2中心用点画线画出的假想连接直线VL2垂直于图7横截面中的假想连接直线VL1延伸。在该外,焊缝SN大致对应于小管外圆上12点钟的位置,而凹槽TS1、TS2的中心点则与它错开90°。详细位置是:凹槽TS1的中心点大致对应于9点钟的位置,而凹槽TS2的中心点则对应于3点钟的位置。凹槽TS1的内轮廓以及凹槽TS2的内轮廓最好分别以一个节圆段的形状呈拱形凹入相应冷却块FB1、FB2的内部。这样,两个冷却块FB1、FB2就为通过的小管组成一个具有一定横截面,特别是具有一个椭圆形横截面形状的通孔。这两个冷却块FB1、FB2相对于在牵引方向AZ1通过的小管的纵向用一个优选的着力方向沿着假想的连接直线VL2加压,这在图中用两个方向相反的相向的箭头F1、F2来表示。由于冷却块FB1、FB2挤压焊缝SN两侧小管的两半,假想连接直线VL1两侧的小管被压缩,于是小管形成一个椭圆的横截面形状,亦即冷却块FB1、FB2同时起成形模板的作用。所以,在焊接区经横向压力引起塑性变形的小管沿着假想的连接线VL1比沿着假想的连接线VL2具有一个较大的延伸,换句话说,即该小管在高度方向比宽度方向产生较大的变形。由于借助于冷却块FB1、FB2把横向压力作用到先前基本上为圆筒形小管的焊缝SN两侧的外壁上,所以,该小管被成形为或压制成一根椭圆形小管ROV。亦即小管ROV的椭圆形状特别是这样产生的,成形模板FB1、FB2把一个横向压力按图7横截面中所示的优选方向沿大致水平延伸的假想连接线VL2施加到小管ROV的外壁上,其中,这个横向压力沿连接线VL2在径向内向里作用在小管ROV的中心轴上,由于这两个冷却块FB1、FB2以其相互面对的纵向边基本上吻合,亦即特别是以外形连接的方式贴合在椭圆形小管ROV的外圆周上,所以从小管ROV到冷却体KK达到了一个特别有效的传热,于是由焊接部位熔化的热最终在冷却体KK上进行了冷却。成形模板FB1、FB2最好选用一种导热性能特别好的材料例如金属材料。冷却体KK最好用一种具有良好的干式滑动性能的材料,亦即摩擦特别小的材料,这样就大大避免了在通过冷却体KK的通孔DU时小管被卡住。必要时,为了减小冷却体KK和小管之间的摩擦,也可在冷却体KK的接触面上涂敷一种润滑剂,而小管则沿纵缝SL1保持清洁。
由于在焊接区至少一个固态的冷却体(=冷却固体)接触小管,所以,在该处已实现了小管的有效冷却,从而大大避免了配置至少一根光波导和/或填充物料的金属小管的制造质量的有害影响。例如光波导的塑料涂层和/或填充物料的过热以及可能因此引起的材料损害在产生最大焊接热的部位就已经消除。也减少了例如由填充物料,相应光波导的塑料涂层,可能潮湿的周围空气,小管焊接部位SS熔化的金属……分解的氢气的释放,亦即这种氢气释放的可能性很小。由于只有一种冷却的干态固体--而没有例如水那样的冷却液体--在干燥状态下接触小管,所以大大避免了例如由于水蒸汽或氢气富集所引起的焊接气氛的扰动以及焊接部位SS的范围内液态熔池的有害影响。因此,固态冷却体能使小管(从牵引方向看去)在焊接部位之前,甚至在焊接部位本身和/或紧接焊接部位之后达到完好的冷却,而同时保持不接触焊缝本身的熔池。特别是,由于焊接区SB的液态熔池在焊接部位SS之前,在焊接部位SS本身和/或在焊接部位SS之后都没有与某种液态冷却剂直接接触,而是几乎没有受到任何影响的情况下进行凝固,所以大大避免了焊缝材料的脆化以及其他的不利影响。
在图7中,填充小管FR*和最好大致中心设置在其中的支承小管SR*沿椭圆小管ROV的焊缝SN大致180°对置的内壁延伸,亦即该填充小管FR*在图7横截面中沿6点钟位置范围内的小管ROV的底部延伸。这样,焊缝SN的熔池从内部不受影响,亦即没有接触填充小管FR*。由于小管ROV的椭圆形状,与圆筒形的小管比较起来加大了沿连接线VL1的焊缝SN和填充小管SR*之间的距离AB。填充小管SR*和焊缝SN之间的距离AB最好选为至少等于0.5毫米,最好0.5和3毫米之间。由于在图6焊接设备SA的焊接区SB的金属小管被成形为椭圆形,亦即高度大于宽度,所以保证了填充小管FR*与配有焊接装置SV的焊接部位SS之间的特别大的距离。填充小管FR*以这样大的距离包围支承小管SR*,即在支承小管SR*的外壁和填充小管FR*的内壁之间构成一个充填填充物料FM的环形间隙通道RS。作为填充物料FM最好选用触变的,软膏状的材料,以使制成的小管RO3纵向不透水。环形间隙通道RS基本上作成圆环形。所以,从圆周方向看,该环形间隙通道具有一个基本上不变的间隙宽度。环形间隙RS的间隙宽度最好选为至少等于0.2毫米,最好0.2和1毫米之间。必要时,支承小管SR*沿填充小管FR*的底部延伸,也是特别适合的,这样,它离焊缝SN或焊接部位SS的距离特别大。在填充小管FR*的外壁和小管ROV的内壁之间的间隙空间FRE最好在焊接范围SB内充保护气体、特别是惰性气体。通过在小管的内部充这种保护气体,以有利方式大大避免了焊缝SN内侧产生氧化。此外,也大大避免了可能在焊接部位SS释放的氢气从外部一起进入牵引方向AZ1的小管中。所以焊接设备SA在焊接区SB内以有利的方式除了用冷却体KK从外面有效冷却外,也为通过的小管内部的填充物料FM和/或光波导LW1和LWn创造了采取热绝缘或热屏蔽措旋的条件,特别是通过下列措施使填充物料FM和/或光波导LW1和LWn向里达到了热屏蔽效果,其细节是:
图6待焊接的小管RO1的内直径最好选成大于成形后的小管RO3的内直径。待焊接的小管RO1的内直径最好选择成比滚轧过程后或紧接着用拉制装置ZV减小横截面后的小管RO3的内直径至少大10%,最好大50%左右。
附加地或与此无关地将小管RO1在焊接区SB的两个成形模板SB1、SB2之间成形为或压制成一根椭圆小管,以使焊接部位SS到充有填充物料FM的填充小管FR*达到一个尽可能大的距离AB。通过填充小管FR*在焊接部位SS对边的沿牵引方向AZ1的小管ROV内壁上的已成形椭圆小管ROV的底部延伸,更加大了焊接部位SS和热敏感的材料之间的距离。在支承小管SR*的填充小管FR*离焊接部位SS越远,焊缝SN的热辐射衰减越大。这样,间隙空间FRE就具有第一热屏蔽层或屏蔽罩的功能。
从外向内观察,填充小管FR*的外皮构成第二层热阻隔,所以大大屏蔽了焊接区SB的填充物料FM。从而大大避免了填充物料FM的不容许的高热负荷,过热以及由此可能引起的材料损伤。这样,填充物料FM就能基本上保持它的有特点的材料特性,例如高的粘度,膏状的稠度等等。从而也大大防止了从填充物料FM中释放氢气。所以由于间隙空间FRE以及填充小管FR*的金属外皮而对填充物料FM构成了第二绝热层。特别是,通过间隙空间FRE和填充小管FR*的结合可达到温度下降800℃至1200℃左右,特别是1000℃左右。优质钢小管ROV的两个边缘在焊接部位最好加热到大约1500℃的温度,而填充物料FM则最多可加热到300℃。必要时,填充小管FR*最好进行附加冷却。
填充物料FM本身对支承小管SR*中的光波导LWl和LWn起热屏蔽的作用。为此,填充物料FM最好冷却到室温泵入环形间隙通道RS中。从外向里看,填充物料还起第三隔热层的作用,该隔热层有助于温度的进一步下降。由于支承小管SR*埋在填充小管FR*的填充物料FM以内,所以通过支承小管SR*的外皮对光波导LW1和LWn提供了第四层热绝缘层。就这样对光波导LW1和LWn构成了一个多层的,特别是四层的热绝缘,并由此构成了特别有效的热屏蔽。从而大大避免了光波导塑料涂层材料可能的不容许的高热负荷或过热。特别是,从而也大大避免了例如从光波导涂层材料分离氢气。特别是,小管ROV在焊接部位SS加热到大约1500℃的温度,而光波导LW1和LWn则以有利的方式最多才被加热到大约200℃。必要时,支承小管最好进行附加冷却。
一方面由于小管本身在焊接缝SN两侧的外圆周上沿焊接区SB进行冷却,另一方面又在必要时对填充物料FM和/或光波导提供了在热屏蔽下进行引入,所以特别可靠地避免了从填充物料和/或光波导的塑料涂层中释放氢气。从而大大避免了在制成小管RO3中的光波导LW1和WLn的损耗增加。因为填充小管FR*对填充物料FM以及支承小管SR对光波导LW1和LWn在小管内部分别构成一个单独的密闭的引入至少超过了焊接区SB,所以也大大避免了可能的在外面释放的氢气一起进入制成的小管RO3的内部。
反之,如果没有这些保护措施,则由于焊接热势必造成许多困难,因为由于焊接部位范围内的热,配有光波导和/或填充物料的小管的内部势必过分受热甚至损坏。所以例如存在这样的危险,即小管产生不容许的高热负荷并由此导致填充物料和/或光波导的塑料涂层的材料损伤甚至部分燃烧。此外,焊接过程之所以严峻,是因为局部过热可释放氢气。这种氢气例如可从潮湿的周围空气,在金属小管熔化时,从填充物料和/或光波导的塑料涂层释放出来。此外,也可能出现这种情况,即由于在焊接时产生的强烈的紫外线辐射也可使填充物料和/或光波导的塑料中的电子键对裂开,从而释放氢气。如果这种氢气在一定情况下一起进入了已焊接好的四周密封的小管的内部,它就停留在那里,并导致光波导的传输损耗的不希望的增加。
在实际中,在焊接金属小管时采取下列措施是特别适宜的,这些措施可单独地或相互任意组合用于本发明的焊接设备,即:
1.对图6的待焊接的小管RO1最好选用一个比已成形的小管RO3大得多的,特别是大约大50%的直径,其中直径减小特别是通过图1或图6的滚轧装置WV和/或拉制装置ZV进行滚轧和/或拉制来实现。
2.对焊接过程来说,小管RO1最好成形为或压制成椭圆形,以使离热敏感的材料例如填充物料FM和/或光波导LW1和LWn达到一个相当大的距离AB。
3.小管ROV在焊接部位SS的范围内用水冷的成形模板例如FB1、FB2从外部接近周围冷却。这种成形模板特别是以适当的压力(见F1、F2)加压到小管ROV上,以便以有利的方式冷却尽可能多的熔化热,并同时可在小管ROV的两个金属带边缘BK1、BK2之间产生焊接过程所需的小管间隙压力。
4.热敏感的材料例如填充物料FM和/或光波导LW1和LWn最好通过保护小管例如填充小管FR*和/或支承小管SR*进行热屏蔽以及最好附加地在金属小管ROV中具有尽可能大的距离AB通过焊接部位SS下方。
在相应冷却块FB1、FB2的内部,最好分别至少进入一种冷却液体的一个冷却通道。在图6平面图中,用点画线示出了例如冷却块FB1的冷却通道KA11,例如冷却块FB2的冷却通道KA21。相应的冷却通道如KA11或KA21最好大致平行于通过的小管RO1的纵轴延伸。该冷却通道分别设置在离其相应的冷却块贴合到小管外圆周上的接触面有一定距离。每个冷却通道例如冷却块FB1的冷却通道KA11通过一根进水管L11连接在一个冷却装置KV1上,该冷却装置向该进水管供应冷却液体,特别是水。由焊接过程在焊接部位SS上产生的热直接由金属小管RO1传递到冷却块FB1、FB2上。因为小管RO1在焊接区SB内垂直于轴向夹紧在冷却块FB1、FB2的两个侧壁之间,所以冷却块FB1、FB2把小管RO1紧紧夹在自己中间并以外形连接的方式进行接触。从而使在焊接部位SS上由于焊接过程加热的小管RO1将热传递到冷却块FB1、FB2的接触面上。借助于相应冷却通道例如KA11中的冷却剂使焊接热从冷却块FB1经管道L11*向外在一个冷却装置KV1上不断散发,在该处使加热的冷却剂重新冷却,就这样冷却通道KA11从冷却块FB1不断进行传热。同样的原理适用于冷却块FB2中的那个冷却通道KA21。在图6平面图中,冷却通道KA21通过一根进水管L21与一个单独的冷却装置KV2连接。加热的冷却剂通过管道L21*从成形模板即冷却块FB2送入冷却装置KV2不断进行冷却。必要时,将两块成形模板FB1、FB2的冷却通道及其相应的进水管和出水管分别与唯一的共同的冷却装置连接和共同进行循环,也是适宜的。
在图7横截面中,冷却块FB1的内部除了冷却通道KA11外还附加具有一个冷却通道KA12。冷却通道KA11配置在冷却块FB1的上半部,而冷却通道KA12则进入冷却块FB1的下半部。与此相似,冷却块FB2除了在其上半部具有一个冷却通道KA21外,在其下半部还有一个冷却通道KA22。这四个冷却通道最好分别相互平行延伸通过冷却体KK的纵向段(见图6)。两个冷却块FB1、FB2相对于假想的连接直线VL1特别是轴向对称设置。
当然,必要时一个冷却体由两个以上的冷却块组成一个具有给定内部横截面形状的通孔在横向压力作用下压到通过的小管上,也是适宜的。此外,必要时只用一个整体构成的,具有一个给定内部横截面通孔的整块冷却体也是足够的。为此,通孔沿通过方向最好呈锥形减小。
必要时,焊缝SN的熔池凝固后,仍然灼热的焊缝SN在离开冷却体KK后附加地用液体冷却剂,特别是水滴喷洒也是适宜的。为此,在焊接实施SA和紧接着的滚压装置WV之间附加设置一个冷却装置WSP,该冷却装置在图6中用点画线示出。这个冷却装置用来将一种冷却液体,特别是极细小的水滴润湿或喷洒已经凝固的,仍然灼热的焊缝SN。在焊缝SN的熔池凝固后,焊缝本身最好冷却到这样的程度,即该焊缝SN的外表面形成变暗的颜色时才喷洒小水滴。这样就以有利的方式避免了在焊缝上形成氧化层。紧接着用一台直接设置其后的排气装置ASV将形成的水蒸汽从小管的外表面尽可能完全排走,这个排气装置ASV在图6中同样用点画线示出。
当然,上述原理的焊接实施例如SA也可以有利的方式用在不同于图1和图7所示的配置光波导的金属小管的生产线。
在实际中,在生产分别配置至少一根光波导的金属小管时,金属小管的边缘的纵向焊接是特别严峻的,例如在焊接区内的小管在导向不精确的情况下就会对小管的两个金属带边缘之间的纵向焊缝的熔池带来不容许的扰动和有害影响。此外,焊接过程散出的焊接热会导致小管过热,并由此导致装在小管中的光波导或填充物料的过热。
所以,如何在金属小管焊接时使其焊缝没有缺陷同时又尽量避免小管的过热,是一个特别重要的问题。这个问题以特别有利的方式这样解决的,即至少一个作成固态冷却体的滚子在通过的金属小管的外圆周上滚动。
这样就能以有利的方式使金属小管在焊接过程中以精确可控制的方式进行导向,并同时以可靠的方式避免了小管的过热和装在其中的光波导和/或填充物料的过热。此外,在一个这样的滚子在小管的外壁上滚动时,在该处产生的有效摩擦力要比只用一个刚性的、固定的、亦即不动悬挂着的冷却体接触该外壁时小得多。
图8表示生产一种光纤传输部件OE(见图9)用的另一条生产线第一分段的平面示意图,该传输部件由一个至少配置一根光波导的金属小管构成。为此,在图8左半部图中,首先从一个固定的储料盘VMB拉出最好是平面的长的金属带MB,并连续在牵引方向AZ1内沿一条大致直线的导向路线向前输送。金属带MB最好选用钢,特别是优质钢、或铜、铝、铝合金等。这种平面的金属带MB首先借助于设置在后面的成形工具FB,特别是成形轧辊连续成形为一种最好大致圆筒形的金属小管RO1。从牵引方向AZ1看去,该金属小管具有一个大致直线延伸的纵向缝隙,所以小管沿这条纵向缝隙没有完全封闭。
两根相互***的,特别是接近于同轴布置的小管SR**、FR**从外边通过这条纵向缝隙引入该金属小管RO1的内部。其中,这根支承小管SR**以及填充小管FR**的功能和工作方式最好基本上与图6和图7的支承小管SR*以及填充小管FR*一致。这两根小管SR**、FR**的双管布置是固定设置的,而金属小管RO1则基本上呈直线沿牵引方向AZ1向前输送。内小管SR**以及外小管FR**在金属小管RO1内最好呈直线延伸,即特别是至少一直延伸到金属小管RO1的纵向焊缝纵向焊接为止。为此,该金属小管RO1在上述两根小管SR**、FR**引入后借助于设置在后面的成形阶段FS进行机械的闭合,亦即将小管RO1的两个金属带边缘尽可能机械地贴合,然后借助于设置在后面的焊接装置SA*将这两个贴合的边缘进行纵向焊接。焊接好的小管在图8中用ROV表示。
从固定的储料盘VS1和VSn放出的一根或多根光波导LW1和LWn以一束光波导LB的形式引入内小管SR**的入口端。光波导LW1和LWn在小管SR**的内部基本上沿该小管的轴向延伸,亦即该小管给该光波导规定了一个确定的特别是大致呈直线的走向,即导向路线。同时由于光波导在内小管SR**的单独导向避免了被填充物料提前润湿,从而可使光波导在小管SR**的内部几乎没有摩擦地,没有制动地经填充物料滑动。必要时,可在不断进入内小管SR**的光波导上涂一些滑动液例如油或石墨,从而提高其滑动能力。其中,小管SR**可构成一种支承小管的方式来使光波导在该小管中进行导向移动,通过它的导向,大大避免了光波导LW1和LWn相对于内小管SR**的纵向走向的径向偏离或侧向弯折,这样就确定了光波导LW1和LWn的明确的进入比例和进入长度。其中,内小管SR**最好构成圆筒形。其材料最好选用金属,特别是钢,优质钢之类的金属材料。
这根内小管SR**外部被一根小管FR**以一定距离包围,所以在内小管SR**的外壁和小管FR**的内壁之间有一个间隙。当外小管FR**特别是大致同心地包住内支承小管SR**时,则形成一个间隙宽度大致不变的环形间隙通道。一种填充物料FM经内小管和外小管SR**、FR**之间的这个间隙泵入。亦即外小管FR**承担填充小管的功能,使填充物料FM单独进入金属小管RO1中。在图8中,为图示简化起见,只用一个箭头表示填充物料FM用泵吸入填充小管FR**的入口端。填充小管FR**最好具有一个基本上呈圆筒形的形状。其材料最好选用诸如钢、优质钢之类的金属材料。作为填充物料则最好用一种普通的海底电缆填充物料,这种填充物料最好具有大致软膏状的稠度(“凝胶”),所以在制成的光纤传输部件OE中,容许光波导LW1和LWn有一定的平衡或运动过程。特别是也可用触变的填充物料,这种物料可附加地防止水或羟基扩散。
在图8中,从牵引方向AZ1看去,支承小管和填充小管SR**、FR**一直延伸到焊接装置SA*的后面。该支承小管SR**和填充小管FR**最好大致终止在相同的纵向位置。在该处,光波导LW1和LWn以及填充物料FM才离开它们的保护***--由双管布置SR**、FR**构成--并进入焊接好的金属小管ROV中***。此外,由位于里边的支承小管即送料小管SR**以及围绕它设置的填充小管FR**构成的送料***的特别作用在于,对焊接装置SA*范围内产生的焊接热为填充物料FM和光波导LW1和LWn提供了热屏蔽或热绝缘。亦即支承小管SR**以及填充小管FR**构成了一个环形的密封导向通道通过焊接区,防止了光波导以及填充物料在焊接区受热负荷作用。填充小管FR**的外壳对填充物料FM起热绝缘作用。其中,填充小管FR**以及在该管中进行导向移动的支承小管SR**尽可能设置在金属小管RO1待焊接的纵向缝隙对面的里侧上,是特别适合的。如果例如用焊接装置SA*从上面焊接小管RO1,则填充小管FR**和支承小管SR**的双管布置在对应内壁上沿支承小管RO1底部延伸是合适的。这样,在焊接装置SA*和填充小管FR**或支承小管SR**之间保持尽可能大的距离,所以由焊接过程产生的热辐射的强度在填充小管FR**的位置已经有所衰减。从而大大避免了填充物料FM的过热。特别是避免了从填充物料FM中可能的氢气释放,这种氢气释放一般可导致光波导LW1和LWn的传输损耗的增加。由于支承小管SR**埋在填充小管FR**的填充物料FM中,所以对光波导LW1和LWn提供了一个比对填充物料本身更有效的热绝缘或热阻隔。这样,光波导LW1和LWn还通过填充物料FM以及支承小管SR**的外皮与焊接部位进行了机械的和热的隔离。特别是,填充物料FM作为热绝缘层包住支承小管SR**,从而防止了光波导LW1和Lwn,特别是其塑料涂层(=一次和二次涂层)的不容许的剧烈加热。此外,填充物料FM用室温泵入填充小管端部FR**足够。同时填充物料FM在这种情况中保持粘滞的,即低粘度的状态。为了在焊接区实现附加的冷却,填充物料FM在室温下冷却泵入支承小管SR**的外壁和填充小管FR**的内壁之间的间隙或通道,是特别适合的。这样,光波导LW1和LWn基本上正常地,即没有不容许的过热的情况下通过焊接装置SA*。特别是由此而大大避免了例如从光波导塑料涂层中,从填充物料FM中或从支承小管SR**和/或填充小管FR**的管壁材料中释放氢气。此外,由于支承小管或导向小管SR**中的光波导以及填充小管FR**中的填充物料FM分别在热屏蔽下通过焊接装置SA*的焊接部位,所以也大大避免了在焊接过程中可能在该支承小管以及填充小管外面释放的氢气一起进入制成的四周密封的金属小管ROV中,并永远停留在该处。这种氢气例如也可在小管RO1的两个边缘的金属熔化时释放。此外,例如也可能发生这样的情况,即焊接区潮湿的周围空气分解出氢气,由于填充小管FR**和支承小管SR**沿牵引方向AZ1延伸超过焊接装置SA*的焊接范围,所以有效地避免了氢气进入焊接好的小管ROV的内部。
一般的说,亦即在焊接部位和光波导或填充物料之间设置有附加的部件,所以焊接部位的热辐射不再可能没有阻挡地推进到填充物料以及光波导。因此,填充物料和光波导没有和焊接部位直接接触,从而以可靠的方式防止了不容许的高热负荷。
已焊接的小管ROV紧接着在焊接装置SA*后面用至少一个滚轧装置或拉制装置拉长,使横截面减小到要求的最终尺寸(外直径)并将它压制成一个要求的横截面形状。所用的滚轧装置最好与图1滚轧装置的功能和工作方式一致,并在图8中用WV表示。
为了更好说明起见,将焊接装置SA*和滚轧装置WV之间的范围内的已焊接的金属小管ROV露出,可看出支承小管SR**和填充小管FR**的小管***终止在该处。
图9表示紧接在图8生产线第一分段的第二分段。在图8中,金属小管在轧制过程以后用RO3表示。该金属小管用图9的偏转装置AE从它的第一直线牵引段(牵引方向AZ1)偏转到一个新的,第二直线牵引段(牵引方向AZ2)。偏转装置AE最好--如图9所示--做成导向辊。其中,小管RO3最好以大到180°的角度从它原来的轴向牵引方向AZ1转向到相反的方向AZ2。该导向辊最好被驱动,所以对金属小管RO3同时起牵引装置的作用。金属小管RO3最好一次或多次缠绕在偏转装置AE的外圆周上。这样,从小管RO3的中心轴出来的光波导就力图靠在小管RO3内圆上的内轨道上,所以光波导对应一个确定的位置和长度。其中,围绕偏转装置AE的缠绕可保证在很大程度上避免光波导朝牵引方向AZ1回动,亦即这样就达到了光波导LW1和LWn沿图8生产线第一分段大致呈直线的输送路线与图9中的第二直线输送段上的输送运动分开。在图9中,已转向的金属小管用RO5表示。
经过偏转装置AE后,金属小管RO5被送入一个顶锻置STV中,该顶锻装置以精确控制的方式将金属小管RO5相对于光波导LW1和LWn的长度顶锻一定的量,亦即是说,使金属管RO5的长度相对于光波导的长度缩短,所以光波导具有一定的超长位于加工完的光纤传输部位OE中。加工完的光纤传输部件OE最后被缠绕在一个卷绕装置上,特别是一个卷盘AT上。
图10表示图9顶锻装置STV的第一实施例。从牵引方向AZ2看去,该装置在入口端具有第一牵引装置AV1,在出口端具有第二牵引装置AV2,实际的顶锻区STB位于这两个牵引装置之间。在这两个牵引装置AV1、AV2之间的这个顶锻区STB中,设置了一根顶锻管SRO形式的一个支承装置。特别是,相应的牵引装置AV1和AV2分别用一个凸辊或成型辊牵引。顶锻管SRO最好做成圆筒形,特别是与专利DE 42 10 633的顶锻管一致。该顶锻管最好具有0.1和0.5米,特别是0.2和0.3米之间的长度。其材料最好选用金属材料例如钢。该顶锻管尽可能做成刚性的,特别是尽可能做成横向压力稳定的,这样,在顶锻过程中就能对金属小管RO5构成一个稳定的导向。为此,该顶锻管的内直径最好大致与进入的金属小管RO5的外直径一致。
金属小管RO5的顶锻过程用图9顶锻装置STV沿轴向的输送方向AZ2连续进行,其细节如下:
金属小管RO5的顶锻作用是这样强制进行的,即该小管RO5被入口侧的牵引装置AV1基本上呈直线牵引并推入第二牵引装置AV2中。换句话说,入口侧的牵引装置AV1送进顶锻区STB的小管RO5的长度比出口侧牵引装置AV2从顶锻区STB牵引出的长度长一些。所以牵引装置AV2在顶锻区出口以力连接和/或外形连接的方式作为一个制动的牵引装置夹紧金属小管RO5,亦即牵引装置AV2运送该小管RO5的速度V2比顶锻区STB入口侧的牵引装置AV1速度V1小。从这个速度差V1-V2得出的顶锻区STB的入口侧的牵引装置AV1的推力和顶锻区STB出口侧的牵引装置AV2的反推力构成作用在金属小管RO5上的顶锻力。该顶锻力在顶锻区STB内沿轴向的,特别是基本上直线的输送方向AZ2的相反方向作用到金属小管RO5上,并引起轴向顶锻。这样,该小管的金属外皮便沿直线的牵引方向AZ2这样产生塑性缩短,即光波导LW1和LWn以一个确定的超长位于光纤传输部件OE的顶锻的金属小管中。通过顶锻过程使光纤传输部件OE的顶锻的金属小管的壁厚相对于没有顶锻的金属小管的壁厚增大,亦即没有顶锻的金属小管的外直径通过顶锻过程增大,而其内直径减小。最好根据要求的超长使出口侧牵引装置AZ2比入口侧牵引装置AZ1驱动较慢一些。为了调节两个驱动装置AV1、AV2的不同速度V1、V2,设置了一个中心的共同控制装置,特别是调节器RV2,该调节器通过相应的控制线SL1、SL2分别控制两个牵引装置AV1、AV2的传动。在这个中心控制装置RV2上用一个箭头来表示调节可能性,该调节装置可相应地调节不同的速度V1、V2,并由此可调节不同的顶锻和光波导LW1和LWn的相应的不同超长。为了尽可能精确调节顶锻,用一个测速装置,特别是一个测轮MR1来测量金属小管RO5进入入口侧牵引装置AV1之前的进入速度,并为此经过线路L1向中心控制装置发出一个测量信号MS1。此外,用另一个测速装置,特别是一个测轮MR2来相应地测量已顶锻的金属小管在离开出口侧的牵引装置AZ2以后的出口速度,并为此通过线路L2同样向中心控制装置RV2发出一个测量信号BS2。在这个控制装置RV2中,连续地确定金属小管的进出速度的测量信号MS1、MS2之差,并从这个差数中根据要求的塑性缩短,亦即光波导的超长进行入口侧和出口侧的牵引装置AV1和AV2的牵引速度的调节。
在顶锻过程中,小管的金属外皮由基本上呈直线延伸的支承管SRO从外部支承着,所以大大避免了小管RO5从它的基本上呈直线的牵引方向AZ2产生径向压屈。支承管SRO径向向外支承在小管的金属外皮上的长度最好至少与整个顶锻区SB内被顶锻的金属外皮一样长。该支承管SRO在牵引装置AV1的出口和牵引装置AV2的出口之间最好齐平设置。
此外,每个牵引装置AV1、AV2分别配置一个单独的控制装置,特别是调节装置来代替一个中心控制装置RV2也是适宜的。在图10中,用点画线附加地画出了牵引装置AV1的一个单独的调节装置RV1来调节它的牵引速度。
支承管SRO最好这样确定尺寸,使它的壁厚能够足够地承受作用在其上的有效的径向压屈力。为此,它的壁厚最好为1和5毫米之间,特别是1和2毫米之间。它的内直径最好比小管已顶锻的金属外皮的外直径大2%和10%之间。
图11表示一个相对于图10修改了的顶锻装置,该装置在沿入口侧牵引装置AV1和出口侧牵引装置AV2之间的顶锻区STB用一个成型辊道GPR代替支承管SRO,该成型辊道基本上呈直线在牵引方向AZ2内延伸。成型辊道GPR的辊最好可旋转地悬挂着,特别是这些辊由通过的小管RO5本身来产生旋转。亦即沿着顶锻区段STB设置这些辊,这些辊最好在通过小管RO5的纵向延伸段两侧压到该小管的外圆周上,从而被通过的小管RO5朝牵引方向带动并滚动。其中,这些辊是这样从外面支撑小管的,即大大避免了沿着顶锻区段STB从该小管的轴向、特别是直线的输送方向AZ2中产生径向的压屈。亦即成型辊道GPR由许多辊对构成,这些辊对分别对通过的小管RO5在自己之间夹出一个给定横截面的通孔。相应的辊做成接近于筒形特别是圆筒形。
图13表示两个相应配对的辊如何共同作用的横截面放大示意图。两个辊OR和UR用其外表面在边缘区本身部分上下滚动,部分在通过的小管RO5的外圆周上滚动。这两个辊OR、UR分别对应通过的小管的外圆周的一半,在这两个辊OR、UR的任一个辊的外圆周面上,最好中心分别有一个一定内轮廓的凹槽或导槽,以便夹持小管外圆周的分段,这个导槽相互相应地这样构成,即这两个辊OR、UR对通过的小管RO5在自己之间夹成一个具有一定横截面的通孔。在图13的横截面中,两个辊OR、UR上下滚动的滚动面做成菱形。小管RO5沿着两辊OR、UR之间的滚动槽进行导向运动。这个滚动槽的内表面接触小管RO5的外圆周上。这样,分别以一定的导向行程强制小管RO5通过小管的辊对,亦即由于小管RO5在上下滚动的辊OR、UR的两个滚动面之间的通孔内的相当匹配的导向,大大避免了小管RO5在顶锻过程中相对于这个通孔的中心轴产生径向压屈。此外,由于上下滚动的,重叠的辊OR、UR的两个滚动面可在通过的小管RO5的外圆周上滚动,所以保证了小管RO5通过时的特别小的摩擦力。在图11中,沿着顶锻区段STB的一条假想的直线依次排列许多辊对--如图13所示--,所以,大大避免了由于材料磨耗引起的支承装置的磨损,尤其是防止了支承装置中卡住,即“咬住”小管RO5。这对配置有光波导的铝质小管的制造是特别重要的。所以图11的成形辊道GPR以有利的方式比图10的顶锻管SRO具有较长的寿命。
各个辊最好具有一个10和50毫米之间,最好15和25毫米之间的外直径。一对辊到下一对辊的间距尽可能选小,以便为小管通过整个顶锻区段STB提供一个尽可能连续的,无间隙的两侧的,特别是径向的支撑。特别是沿顶锻区段STB设置了5和20之间,最好8和12辊对之间。
当然,也可围绕小管RO5的外圆周每个纵向位置设置两个以上的辊来组成导向部件。
必要时,也可在两个牵引装置AV1、AV2之间,亦即在顶锻区段STB内采用具有相当于图11以及图6的辊的一条弯曲的或弧形的辊道SPR,如图12所示。这种辊道SPR最好呈S形,最好呈正弦形延伸。这样,通过的小管附加地既在其上侧又在其下侧受弯曲作用。当小管例如通过一条向右弯曲的(凸起的)辊道的,该小管在其弯曲进一步向里的弯曲辊道对应的一侧附加地被顶锻,而当该小管通过向左弯曲的(凹进的)辊道时,则附加地顶锻在小管的对应侧上。与图11的直线辊道GPR比较,图12的弯曲辊道SPR有助于金属小管RO5的进一步改进的塑性顶锻,因为,由于弯曲使它作用一个附加的顶锻力。特别是,由于这个附加的措施可显著减小由两个牵引装置AV1、AV2(见图10)施加的顶锻力。
最后,通过金属小管在塑性范围内的永久缩短,光波导根据调节的超长位于制成的,具有径向偏转,特别是螺旋形偏转的光纤传输部件OE中(见图15)。如果在金属小管上使用这种顶锻原理,则可产生到20‰的光波导超长。
当然,也可将图8生产线的顶锻方法与图1生产线的热拉长装置结合起来。这样的结合可达到特别大的光波导超长的调节。
图14表示图8焊接装置SA*的详细平面图。从牵引方向AZ1看去,纵向缝隙小管RO1通过在至少两个相互配对的轧辊或转轮RL1、RL2之间的焊接区SB的入口区。两上轧辊RL、LR2布置在通过的小管RO1的纵向延伸的两侧,并尽可能精确错开180°对置。这两个轧辊最好可旋转地悬挂着,并通过直线通过的小管RO1引起旋转。特别是,它们是这样悬挂的,即其旋转运动可在一个基本上水平的平面内进行,亦即它们轴与图14的绘图平面保持垂直。它们在通过它们的纵向缝隙小管RO1的外圆周上两侧小管的纵向缝隙LS滚压,并将小管RO1的两条金属带边缘BK1、BK2压合,使之尽可能对接并使该纵向缝隙LS几乎消失。为了同时在基本上构成圆筒形的纵向缝隙小管RO1在实际的焊接过程中也能强制构成一定横截面的形状,这两个相对于小管RO1直线纵向延伸的垂直于轴向特别是垂直对应的轧辊RL1、RL2构成辊对RP2,该辊对具有通过的小管RO1给定横截面的通孔。为了使小管RO1成型,在两上转轮即轧辊RL1、RL2的外圆周上,亦即在其滚动面上设置相应成形的滚动槽或槽。其中每个滚动槽的内轮廓最好与相应轧辊RL1、RL2对应的小管RO1相应外圆周段要求的外轮廓一致。特别是每个轧辊RL1、RL2接近于对应纵向缝隙LS两侧的小管RO1外圆周的一半。从牵引方向AZ1看去,纵向缝隙LS周围的范围保持可自由接近,以便随后可焊接这两条金属带边缘BK1、BK2。为便于说明,在图14中用两个同心圆表示轧辊RL1、RL2的滚动面的造型。
图16表示在从牵引方向AZ1看去的在图14两个轧辊RL1、RL2之间通过的金属小管的横截面示意图,在图16中,两个轧辊RL1、RL2用点画线表示。此外,在图16中用点画线画出了一条假想的连接线VL1,这条假想的连接线通过小管上侧和通过在该小管外圆周上错开大致180°的一点,亦即小管下侧上的两个金属带边缘BK1、BK2连接范围的中点延伸。在图16中垂直通过小管中心ZA的这条--假想对称的--连接线VL1的两侧,两个轧辊RL1、RL2分别对应小管外圆周的一半,这两个轧辊是这样对应布置在通过小管的外圆周上的,即在图16横截面中,用点画线画出的它们的凹槽IK1、IK2的中点的假想连接线VL2垂直于假想的连接线VL1延伸。两上金属带边缘BK1、BK2的连接范围大致对应在小管外圆周上12点钟的位置,亦即位于上面,而凹槽IK1、IK2的中点则错开大约90°。凹槽IK1、IK2的内轮廓最好分别这样朝相应轧辊RL1、RL2的内部拱起,即辊对RP1对通过的小管给定一个具有预定横截面,特别是椭圆横截面的通孔。其中,小管下侧和上侧都在两个轧辊RL1、RL2之间保留一个沿假想连接线VL1延伸的纵向间隙SP1或SP2。两上相互待焊接的金属带边缘BK1、BK2沿这条纵向间隙SP1为焊接过程向外保持自由通道。当首先基本上为圆筒形的小管引入这两个轧辊RL1、RL2之间的通孔时,这两个轧辊RL1、RL2相对于在牵引方向AZ1通过的小管的纵向延伸垂直于轴向在小管的外壁上作用一个压力。特别是,横向压力作用在一个大致垂直于小管RO1纵向延伸的一个平面内,且其优选方向(从图16横截面观察)最好通过小管RO1的中心ZA以及基本上平行于对应的金属边缘BK1、BK2的假想连接线,亦即大致平行于一条大致通过小管RO1外圆周上两个金属带边缘BK1、BK2之间的中心连接点延伸的切线。在图16横截面中,横向压力的这个优选方向用一条基本上水平画出的点画线VL2表示。通过施加横向压力对纵向缝隙管RO1产生这样一个管缝闭合压力,这个压力把它的两个对置的金属带边缘BK1、BK2压到一起,使这两个边缘尽可能齐平地相互对接,并使纵向缝隙LS闭合。换句话说,纵向缝隙小管用一个力的优选方向沿假想的连接线V2压缩,如两个方向相反的,相向的箭头QD1、QD2所示。由于两个轧辊RL1、RL2把对称线VL1两侧的小管的两半压到一起,所以使该小管构成一个椭圆的长形的横截面形状。在图16中,这个小管用ROV表示。由于这两个轧辊RL1、RL2将纵向缝隙LS两侧小管的外圆周的两半压合,所以小管在假想连接线VL1的两侧被压接在一起,于是构成小管的长的横截面,亦即两个轧辊RL1、RL2同时起成型模板的作用。这两块成型模板通过施加横向压力使小管产生这样的塑性变形,即它沿假想的连接线VL1比沿假想的连接线VL2具有较大的延伸,换句话说,该小管产生的变形高大于宽,在施加横向压力后,两个轧辊RL1、RL2用其凹槽IK1、IK2基本上以外形连接的方式贴合到通过的小管的外圆周上。
在图14原来大致呈圆筒形的纵向缝隙小管用辊对RP1成形为椭圆形以后,且其金属带边缘BK1、BK2对接后,该小管接着在焊接区SB的实际焊接部位SS之前的一个范围内压平它的两个金属带边缘BK1、BK2。为此,设置了一个垂直标准辊NR作为成形工具。这个标准辊最好在牵引方向内可旋转地悬挂着。此外,它的垂直轴DA在图14平面图中基本上垂直于通过牵引方向AZ1的小管RO1的纵向延伸。该辊由直线通过的小管引起旋转。其中,这个垂直标准辊从上方这样压到金属带边缘BK1、BK2上,使通过的小管RO1的金属带边缘BK1、BK2压平,亦即精压,并位于一个共同的平整的平面内。特别是,平行于大致通过两个金属带边缘BK1、BK2之间的中心连接点在原来呈圆筒形的小管RO1的外圆周上延伸。换言之,精压的金属边缘BK1、BK2的这个位置平面基本上平行于图16中水平延伸的假想连接线VL2延伸。就这样,使两个对接的,亦即几乎接触的金属带边缘BK1、BK2面向一个确定的位置平面。这样就可使两个金属带边缘BK1、BK2相对于小管的中心轴有一个精确的径向距离,在随后的焊接装置SV下方,特别是在激光焊机,焊接装置SA*下方通过。如图15纵断面示意图所示,借助于焊接装置SV在实际的焊接处SS焊接金属带边缘BK1、BK2。这再次在图16横截面中示出。椭圆成形的小管ROV的两个金属带边缘BK1、BK2位于一个对接的共同的平整的位置平面内,亦即它们相互对齐并尽可能接触。所以椭圆形小管ROV在其金属带边缘BK1、BK2的范围内具有一个事先由标准辊NR整平的平面。这样,从相对于小管ROV的中心轴ZA的径向内看去,就可达到在两个金属带边缘BK1、BK2的接缝和焊接装置SV之间保持一个确定的距离。这样就可以特别精确控制的方式实现金属带边缘的焊接。由于两个金属带边缘BK1、BK2之间的,大致呈直线延伸的接缝线通过图14焊接装置SA*时位于上面,亦即位于小管ROV的上侧,而且还位于一个平整的,特别是基本上水平延伸的平面内,所以大大避免了在焊接部位SS上(见图14)两个金属带边缘BK1、BK2的熔化的金属,即液态熔池向下流到小管ROV的外圆周上,就这样,大大避免了金属带边缘范围内的材料损失和由此而引起的沿焊缝SN的不容许的管壁厚度的减小。
必要时,也可附加地或与辊对RP1或与可能的几个辊对无关地实际的焊接部位SS之前(沿牵引方向AZ1看去)和该焊接部位之后至少设置一个类似的辊对。在图14中,从牵引方向AZ1看去,椭圆小管ROV在焊接部位SS焊接后通过另一辊对RP2。它的轧辊RL3、RL4设置和结构上最好与辊对RP1一致。在实际焊接部位SS之前的辊对RP1以及直线在该焊接部位之后的辊对RP2特别的作用在于,一直到在焊缝SN的液态熔池尚未凝固之前,亦即尚未冷却和固化之前,防止椭圆形小管ROV的金属带边缘的回弹即分开。为此,在这两条金属带边缘呈直线沿牵引方向AZ1延伸的接缝线两侧,在其上作用一个横向压力。通过这种两侧导向,对接的金属带边缘一直到焊缝SN的液态熔池凝固之前,亦即在两条金属带边缘构成固定的机械连接之前就不会分开。在这两个轧辊RL3、RL4之间保留焊缝SN向外的自由通道。这样就以有利的方式大大避免了焊缝SN的液态熔池在通过焊接装置SA*时被磨损或别的不容许的方式引起的扰动甚至损伤。亦即焊接好的小管ROV及其焊缝SN本身都不与两个轧辊RL3、RL4接触。这样,焊缝SN的液态熔池就可在几乎没有影响的情况下进行凝固。
此外,必要时也可在焊接部位之前和/或之后设置与轧辊对RP1或RP2一致的多对轧辊。
为了尽可能避免在支承小管SR**中引入的光波导以及填充小管FR**中的填充物料FM的过热,轧辊对RP2的两个轧辊RL3、RL4同时也可组成冷却体。与此类似,第一对轧辊RP1的两个轧辊RL1、RL2也可在实际的焊接部位SS之前执行冷却功能。每个辊都从内部冷却。现在以图15纵断面的轧辊RL4为例来说明。该轧辊借助于一个轴承LA这样悬挂在一个固定的即纵向位置固定的轴承座BL上,即该轧辊在垂直于图15绘图平面的一个平面内可以旋转,亦即相对于图14焊接装置SA*的底部水平的一个位置平面内可以旋转。在这个轴承座BL的内部,可用一台泵OP把冷却剂,特别是油OL经一根立管或轴STR向上压到轴承LA,特别是滚针轴承。该轴承LA装在立管STR的自由端上,冷却剂OL在出口侧的管端流出,并经中心立管STR和外管即轴承座BL的外壁AR之间的一个环形间隙通道RSP回到一个集油池或集油槽WA,该集油槽与泵OP连通。轴承座BL的外壁AR包围中心立管STR,所以构成一个封闭的冷却***。由于冷却剂OL直接经轴承LA进入环形间隙通道RSP中,所以在同一个冷却回路中的冷却剂OL还同时对该轴承LA起润滑作用。这就是为什么作为冷却剂最好用油特别是载热油的原因。冷却剂OL本身在其集油槽WA中是这样冷却的,即用一种冷却剂例如水WA4流经的冷却管WKO通过集油槽的底部OKB来实现冷却。
综上所述,实际焊接部位SS附近周围的熔化热可通过在焊缝SN两侧的小管ROV的外圆周上紧贴一种冷却固体来特别迅速地从该小管导走。从而可大大避免了光波导和包围该光波导的填充物料受熔化热的作用。此外,两根保护小管SR**、FR**的双管布置也有利于分别单独位于该保护管中的光波导以及填充物料通过焊接装置下方。其次,小管ROV的椭圆造形有助于在焊缝SN和保护管***之间提供一个尽可能大的距离AB(见图16)。其中,这两根小管SR**、FR**的双管布置最好尽可能位于焊缝SN对面的金属小管ROV的内侧。此外,小管RO1最好预成形具有一个尽可能大的直径。
小管RO1的外直径最好造成3和12毫米之间,特别是4和10毫米之间。该小管最好具有一个2.5和10毫米之间,最好3.6和8毫米之间的内直径。
此外,由于至少用一个辊,特别是一对辊作为冷却固体,以有利的方式大大避免了金属小管和辊的接触面之间产生不容许的高的摩擦力,从而防止了小管被卡住,甚至被卡死,即“咬住”。
为了避免小管在辊对中被卡死,最好各个辊都配置一个传动装置,特别是一台电动机,这样,小管就可在各两个辊之间有效地沿牵引方向AZ1向前推动。
必要时,也可附加地或与图14的辊对RP1、RP2无关地在辊对RP后面的焊接范围SB的出口侧区段内至少设置另一个冷却固体,这个冷却固体与辊对RP1、RP2的滚动辊(例如辊RL1/RL2、RL3/RL4)的区别在于,它是固定设置的,亦即不动和不旋转地悬挂着的。这个冷却固体在图14中设置在辊对RP2后面并用KK*表示。它由两个单独的,固定的冷却块F1*、F2*构成,这两个冷却块象钳子那样从外部夹住沿牵引方向AZ1通过的小管ROV的纵侧。该冷却固体KK*最好做成与图6、7的冷却块KK一致。它的两个冷却块F1*、F2*具有一个近似于长方形的形状。在这两个固定冷却块F1*、F2*之间设置了一个通过的小管ROV给定横截面的纵向孔即通孔。这个通孔的横截面形状最好与成形后的椭圆小管ROV要求的外轮廓一致。这两个冷却块F1*、F2*垂直于轴向压到小管ROV上,所以它的内壁紧贴在小管ROV的外表面并使管壁冷却。在冷却体KK*的上侧,在其两个冷却块F1*、F2*之间同样保留一个基本上呈直线延伸的纵向间隙或纵向缝隙,这个纵向缝隙在冷却体KK的整个长度上延伸。沿这条纵向缝隙保持焊缝SN自由通过,所以它可不受影响地凝固。就这样,焊缝SN的熔池在通过焊接装置SA*时至少一直到它凝固既不与某种冷却液体接触,又不受其他任何形式的扰动。每个冷却体例如辊RL3、RL4以及冷却块F1*、F2*只用一个干的接触面紧贴在小管外壁上,亦即该小管在干状态下通过每个冷却体RP2或KK*。就这样。大大避免了沿构成的焊缝SN产生材料脆化或氧化。与此相反,如果在实际的焊接部位SN之前,正好在该焊接部位上和/或其后用某种液态冷却剂例如水冷却,则焊缝SN一般会出现不希望的材料脆化或其他的损害。由于焊缝SN至少在其凝固之前基本上没有接触地通过焊接装置SA*,所以大大避免了液态熔池的扰动以及还处于软态的焊缝的其他不容许的材料磨损。
通一种冷却剂例如水的冷却管WK11、WK21分别通入这两个冷却块F1*、F2*中。每个冷却块F1*、F2*最好做成整体并分别具有接近于方形的形状。
从横截面看去,这两个冷却块F1*、F2*包住已成形的椭圆形小管ROV,即它们相当于图16的两个辊RL1、RL2。它们接触通过的金属小管ROV的外圆周的至少60%。特别是5%和20%之间,最好10%左右。
此外,这两个固定的冷却块F1*、F2*在小管ROV从实际的焊接部位SS离去的整个运送过程中都压住该小管,所以在焊缝的液态熔池凝固之前,亦即几乎冷却之前避免了金属带边缘的回弹。亦即这两个金属带边缘BK1、BK2一直被两个冷却块F1*、F2*压住,直至在这两个边缘之间建立固定的机械连接为止。
亦即总的说来,在焊接部位之前,在焊接部位本身和/或焊接部位之后都分别至少有一个冷却固体与通过的小管保持接触,以使该小管尽快冷却。而焊缝的熔池则保持不接触,所以焊缝不受任何影响进行凝固。因此,通过这种冷却方式确保了在焊接部位范围内金属小管内部的光波导和/或填充物料不产生过热或别的过热负荷。
与图14固定设置的不动的冷却体KK*比较,辊对RP2的辊RL3、RL4具有这样的特点,它们可以自由旋转并被通过的小管沿牵引方向AZ1带着一起转动。这一特点具有这些优点:减少了通过的小管的外表面上的摩擦以及保证了小管的精确导向和成型。
冷却固体例如辊RL3、RL4以及冷却块F1*、F2*最好选用一种导热特别好的材料例如一种金属材料,特别是铝青铜、铜青铜或钢。该冷却体最好选用一种具有高的干态滑动特性的,亦即摩擦特别小的材料,这样就大大避免了小管在通过该冷却体时被卡住甚至被“咬死”。
在待形成的焊缝两侧设置对应的冷却体是特别适宜的,这种对应的冷却体之间具有一个一定横截面形状的通孔。这样就可附加地强制小管成形为一个要求的横截面形状,并同时以确定的方式对该小管进行导向。就这样,小管可沿一条基本上呈直线的路线沿着焊接区SB通过。从而大大避免了在焊接装置SA*的焊接过程中相对于小管中心轴的侧向偏移,特别是径向偏移。就这样实现了沿焊接区SB的很精确的小管导向。因此,几乎没有干扰地,特别是沿小管的两个金属带边缘BK1、BK2的接缝线基本上呈直线地构成焊缝SN。特别是,大大避免了金属带边缘BK1、BK2的范围内产生的熔化金属的流动,因为小管沿焊缝基本上无接触通过焊接装置SA*的整个焊接区。
就这样可用图14的焊接装置SA*产生一条基本上均匀的焊缝,这条焊缝基本上呈直线在制成的小管的整个长度上延伸,因而大大避免了焊缝太薄,甚至金属带边缘即焊缝烧穿(孔!)。
图14的有利的焊接装置SA*可用于加工配置有光波导的金属小管的各种生产线。
焊接区SB最好沿50和200毫米之间,特别是100和150毫米之间的一段延伸。轧辊最好分别具有一个30和80毫米之间,最好30和50毫米之间的外直径。辊对RP1以及RP2最好相继40和90毫米,特别是40和60毫米之间的距离。从牵引方向AZ1看去,垂直标准辊NR错开5和30毫米,特别是10和20毫米之间的距离置于辊对RP1后面。实际的焊接部位SS到第一辊对RP1的相应纵向位置的距离为15和60毫米,特别是20和40毫米之间。冷却块F1*、F2*最好具有一个30和100毫米,特别是40和60毫米之间的纵向延伸。
从垂直于轴向的方向看去,两辊RL1、RL2以及RL3、RL4之间的间隙宽度最好选用1和6毫米之间,特别是1和4毫米之间。从垂直于轴向的方向看去,两个冷却块F1*、F2*之间的间隙宽度最好选用1和6毫米,特别是1和4毫米之间。
必要时,在焊缝SN的熔池凝固后,附加地用一种液态冷却剂,特别是小水滴喷洒离开冷却体KK*后仍然灼热的焊缝SN也是适宜的。为此,在图14焊接装置SA*后面设置了一个冷却装置WSP,其任务就是用一种冷却液体,特别是用极细小的水滴润湿或喷洒已凝固的焊缝SN。焊缝SN的熔池凝固后,亦即它冷却到这样的程度,即焊缝SN的外表面形成氧化色时才喷洒小水滴。这样就以有利的方式避免了焊缝形成氧化层。最后,已成形的椭圆小管ROV通过后面的一个成形装置,特别是一个滚轧和/或拉制装置,使它成形为它的最终形状。椭圆形小管ROV最好成形为圆筒形小管,使其直径相对于它的椭圆形横截面形状减小。其中,滚轧装置WV最好与图1、2的滚轧装置一致。
就这样,可用图8的生产线将光波导焊入一个薄的金属小管中,使它不受机械的和化学的影响并在全部可能的运行条件下无应力地松动地位于小管中。为此,在加工过程中,光波导以一定的超长最好呈螺旋形放入金属小管中。这种配有光波导的金属小管特别适用于安装在高压电缆,特别是高压电力电缆,海底电缆以及对机械负荷提出较高要求的其他电力电缆和/或光纤通信电缆。
制成的光纤传输部件OE最好具有一个0.5和10毫米之间,特别是1.5和8毫米之间的外直径。其内直径最好为0.3和9毫米之间,特别是1.3和7毫米之间。