DE3050682C1 - Einrichtung zum mehrfach-wendelfoermigen Aufwickeln von Stahlband zu Mehrlagenrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Solche Einrichtungen sind in unterschiedichen Ausführungsfor­ men bekannt. So zeigt die US-PS 30 67 707 eine Einrichtung zum Herstellen von mehrschichtigen Drehkörpern, bei welcher zwei weiche Blechbänder nach entsprechender Verformung gleichzeitig aufgewickelt werden, wobei das erste, wellenför­ mig profilierte Band die untere Schicht und das weniger gebogene, zweite Band die ebene Oberschicht bildet. Die be­ kannte Einrichtung weist in üblicher Weise zwei Hauptvorrich­ tungen auf, nämlich ein Andrückwerk und ein Spannwerk. Das Andrückwerk ist um 90 am Umfang versetzt vom tangentialen Anlagepunkt des aufgewundenen Streifens angeordnet. Es dient dem genauen Eindrücken der profilierten Bänder in die ent­ sprechend profilierten Schablonen-Unterlagen. Das Spannwerk weist mehrere nebeneinander angeordnete Rollenpaare auf, wobei mindestens ein Rollenpaar eine punktförmige Profilie­ rung des Stahlbandes erzeugt (konvexe und konkave Rollen). Die Rollen dienen zur Verformung des Streifens in einr dem tonnenförmig herzustellenden Körper angepaßten Form. Ein besonders hoher Anpreßdruck der Schichten aufeinander wird durch diese bekannte Einrichtung nicht erzeugt, da die Band­ schichten im wesentlichen parallel aufeinandergesetzt werden. Ein axiales Verschieben der übereinander liegenden Schichten, d. h. der Profilschicht und der glatten Oberschicht ist nicht ausreichend vermieden. Zudem ist die Einrichtung relativ komplex gestaltet.

Der Erfindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde, die bekannte Einrichtung so auszugestalten, daß ein dichtes Aufwickeln des Streifens möglich ist, unter Erzeugung von Reibungskräften zwischen den in Berührung kommenden Oberflächen der einander übedeckenden Windungen und Schichten der Mehrschichtenwan­ dung des Körpers, zugleich in einfacher Weise eine axiale Festigkeit des Körpers sicherstellend.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das gelöst, was im Kennzeichen des Anspruches erfaßt ist.

Diese Ausgestaltung der Einrichtung ermöglicht die Vermeidung der Aufbiegung der Stahlstreifenränder zur Außenseite, wo­ durch eine dichtere Aufwicklung der Stahlstreifenschichten erzielt wird.

Durch Steigerung der Qualität der Aufwicklung der Stahl­ streifen zu Körpern der Hochdruckgefäße wird eine gleichmäßi­ gere Belastung der Schichten des Stahlstreifens in den Kör­ pern von Hochdruckgefäßen bei deren Betrieb unter dem Ein­ griff des Innendrucks im Gefäß erreicht. In diesem Zusammen­ hang wird eine Herabsetzung der Stärke der Körperwandung des Hochdruckgefäßes und eine Einsparung an Metall ermöglicht.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Gesamtseitenansicht der erfindungsgemäßen Ein­ richtung zum Aufwickeln von Körpern von Hochdruck­ gefäßen,

Fig. 2 eine Gesamtdraufsicht der erfindungsgemäßen Einrich­ tung zum Aufwickeln von Körpern von Hochdruckgefäßen,

Fig. 3 zwei im Bewegungssinne des aufzuwickelnden Stahl­ streifens stehende, erfindungsgemäße Walzen im Spann­ werk zum Aufspannen des aufzuwickelnden Stahlstrei­ fens in Seitenansicht,

Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Andrückwerk in der Einrichtung während des Aufwickelns des Stahlstreifens in einer Ansicht von unten auf der Seite der Erzeugenden des zylindrischen Körpers eines Hochdruckgefäßes.

Die erfindungsgemäße Einrichtung weist Drehvorrichtungen 2 für den Gefäßkörper sowie ein Portal 3 auf, an dem ein Rahmen 4, ein am Unterteil des Rahmens 4 befestigtes Andrück­ werk 5 und ein Spannwerk 6 zum Spannen des aufzuwickelnden Stahlstreifens montiert sind.

Die Einrichtung weist zudem eine Plattform 7 auf, die an einer ortsfesten Unterlage 8 unter Ermöglichung einer Ver­ schwenkung um die Vertikalachse befestigt ist. Auf dieser Plattform 7 werden das Spannwerk 6 zum Spannen des Stahl­ streifens und des Stahlstreifenwickels 9 angeordnet, der in einem Abroller 10 sitzt.

An der ortsfesten Unterlage 8 sind Kufen 11 vorgesehen, in welchen Druckrollen 12 angeordnet sind, die zum Ausgleichen der Spannkräfte beim Spannen des aufzuwickelnden Stahlstrei­ fens 13 dienen.

Die ortsfeste Unterlage 8 ist mit Buchsen 14 ausgestattet, die ein Verstellen der Unterlage 8 entlang von Stützen 15 ermöglichen.

Das Spannwerk 6 des aufzuwickelnden Stahlstreifens 13 enthält eine Gruppe von zylindrischen Walzen 16, die mit Hilfe von Hydraulikzylindern 17 zusammengedrückt werden und ein im Bewegungssinne des aufzuwickelnden Stahlstreifens 13 zuletzt stehendes Paar von Walzen 18, 19 (Fig. 1). Die untere Walze 19 (Fig. 3) besitzt eine konvexe, ballige Gestalt, während die obere Walze 18 eine entsprechend konkave Form aufweist. Der Krümmungsradius der konkaven und konvexen Ober­ fläche der genannten Walzen 18, 19, die der Oberfläche des aufzuwickelnden Stahlstreifens 13 zugekehrt wird, ergibt sich aus der Stärke und den mechanischen Eigen­ schaften des aufzuwickelnden Stahlstreifens 13, sowie aus der Größe der plastischen Verformung, die zum Ausglei­ chen der Aufkantung an den Rändern des Stahlstreifens 13 bei dessen Aufwickeln an dem Körper 1 eines Hoch­ druckgefäßes hinter dem Andrückwerk 5 vorzunehmen ist.

Das Andrückwerk 5 (Fig. 4) schließt in Gabeln 21 montier­ te Rollen 20 ein. Die Schäfte 22 der Gabeln 21 sind un­ ter Ermöglichung einer Drehung um ihre Achsen im Träger 23 eingebaut. Der Träger 23 besitzt die Möglichkeit einer vertikalen Verstellung im Rahmen 4 und steht mit den An­ drückzylindern 24 in Verbindung. Die Schäfte 22 der Ga­ bel 21 weisen herausragende Stäbe 25 auf, die mit einer gemeinsamen Leiste 26 verbunden sind.

Die Rollen 20 sind in ihren Gabeln 21 jeweils in einem dem 10- bis 50fachen der Stärke des aufzuwickelnden Stahlstrei­ fens 13 entsprechenden Zwischenabstand voneinander (Fig. 1) montiert und auf der Erzeugenden des Körpers 1 des Hochdruckgefäßes über die ganze Breite des aufzu­ wickelnden Stahlstreifes 13 verteilt.

Das Portal 3 weist auf Schienen 28 stehende Räder 27 auf.

Der Rahmen 4 ist am Portal 3 verstellbar längs des Körpers 1 des Hochdruckge­ fäßes, auf einer Traverse 29 montiert.

Die Druckrollen 12 sind in ähnlich wie die Gabeln 21 ausgeführten Gabeln 30 montiert. Die Gabeln 30 sind am Träger 31 befestigt, der am Rahmen 32 befestigt ist. An diesem Rahmen 32 sind zum Herandrücken der Druck­ rollen 12 an den Körper 1 des aufzuwickelnden Gefäßes Hydraulikzylinder 33 befestigt. Der Rahmen 32 ist in Kufen 11 der ortsfesten Unterlage 8 befestigt, die die Belastung der Druckrollen 12 auf das Portal 3 über­ trägt.

Die Einrichtung zum mehrfach-wendelförmigen Aufwickeln von Stahlband zu Mehrlagen­ rohren, die als Hochdruckgefäße verwendet werden, arbeitet wie folgt:
Der Körper 1 (Fig. 1) eines Hochdruckgefäßes wird in der Drehvorrichtung 2 befestigt. Hiernach wird der Anfang des Stahlstreifens 13 von dem Wickel 9 abgewickelt und unter dem Aufwicklungswinkel α abgeschnitten. Der Stahl­ streifen 13 wird zwischen den Walzen 16 des Spannwerkes 6 des aufzuwickelnden Stahlstreifens hindurchgezogen. Dabei stehen die Hydraulikzylinder 17 noch nicht unter Druck. Daher werden alle oberen Walzen 16 auf einen bestimmten Ab­ stand über die unteren Walzen 16 hochgehoben.

Die Plattform 7 wird entsprechend dem Aufwicklungswinkel α (Fig. 2) ausgerichtet.

In dem Andrückwerk 5 wird der Druck in den Hydraulikzylin­ dern 24 abgeschaltet, wodurch die Rollen 20 hoch­ gehoben zum Stehen kommen.

Hiernach wird das abgeschnittene Ende des Stahlstreifens 13 am Kreisumfang des Stirnendes des zylindrischen Teils des Körpers 1 angeschweißt.

Danach kann Druck in die Zylinder 17 und 24 gegeben werden. Der Stahlstreifen 13 wird in dem Spannwerk 6 zum Spannen des Stahlstreifens 13 fest eingeklemmt und zu der Erzeugenden des zylindrischen Teils des Körpers 1 des Hochdruckgefäßes mittels der fünf Rollen 20 gleichzeitig angedrückt.

Dann werden die Rollen 20 (Fig. 1) mit Hilfe der an den Stäben 25 und entsprechend an den Gabeln 21 eingreifenden Leiste 26 entsprechend dem Aufwicklungswinkel α (Fig. 2) ausgerichtet.

Dadurch wird eine nachfolgende Abwälzung der Rollen 20 an der Oberfläche des Körpers 1 längs der während des Aufwickelns des Stahlstreifens 13 entstehenden wendelförmigen Linie erreicht.

Nach Beendigung der erwähnten Vorbereitungstätigkeit be­ ginnt der Vorgang des Aufwickelns des Stahlstreifens 13. Dazu werden die Drehvorrichtung 2 (Fig. 1) und das Portal 3 gleichzeitig in Betrieb gesetzt.

Das Portal 3 bewegt sich längs des Körpers 1 des Hoch­ druckgefäßes mit einer Geschwindigkeit, durch welche es während einer Umdrehung des Körpers 1 einen der Aufwicklungsgangstrecke (Wendelhöhe) des Stahlstreifens 13 entsprechenden Abstand hinter sich läßt. Die Überein­ stimmung der Bewegungen besorgt eine in den Zeichnungen nicht wiedergegebene Steuerungsanlage.

Während der Drehung des Körpers 1 des Hochdruckgefäßes wird an diesem der Stahlstreifen 13 längs einer Wendel aufgewickelt.

Am Austritt des Stahlstreifens 13 aus dem Spannwerk 6 weist dieser in seinem Querschnitt eine dem Profil der Walzen 18 und 19 entsprechende Konvexität auf. Der Krüm­ mungsradius R (Fig. 4) dieser Walzen 18 und 19 wird der­ art gewählt, daß die Querverformung des Stahlstreifens 13 bei dessen Abbiegen hinter dem Andrückwerk 5 im Laufe des Aufwickelns ausgeglichen wird. Dieser Radius R hängt auch mit der Stärke des Stahlstreifens 13 zusammen. Je stärker der Stahlstreifen 13 ist, desto größer muß der Krümmungs­ radius R der Walzen 18, 19 gewählt werden.

Der Krümmungsradius der Walzen 18, 19 wird auch mit Rück­ sicht darauf gewählt, daß die Oberflächenschichten des Stahlstreifens 13 in Querrichtung einer plastischen Ver­ formung im Bereich 0,3 bis 2% ausgesetzt werden. In die­ sem Zusammenhang wird der Krümmungsradius der Walzen 18, 19 im Bereich von 80 bis 250 Stärken des aufzuwickelnden Stahlstreifens 13 gewählt. Durch so ausgeführte Walzen 18, 19 wird das Nachaußenbiegen der Ränder des Stahlstreifens 13 im Verlaufe des Aufwickelns vermieden und demzufolge eine Erhöhung der Dichtheit des Aufwickelns des Stahlstreifens 13 be­ günstigt.

Im Verlaufe des Aufwickelungsvorganges des Stahlstreifens 13 (Fig. 1) wird dieser an dessen Berührungsstelle mit dem Körper 1 des Hochdruckgefäßes durch die Rollen 20 an den Körper 1 über die gesamte Breite angedrückt. Die Rollen 20 werden unter dem Aufwicklungswinkel α des Stahl­ streifens 13 zurückgehalten und wälzen sich entlang einer Wendel ab, so daß sie sich längs der oberen Erzeugenden des Hochdruckgefäßes verschieben. In diesem Zusammenhang erreicht die genannte Verschiebung der Rollen während einer Umdrehung des Körpers 1 des Hochdruckgefäßes die Größe des Aufwicklungsschrittes. Die Andrückkraft für den Stahl­ streifen 13 erzeugen die Hydraulikzylinder 24. Diese wird derart gewählt, daß ein dichtes Andrücken des Stahl­ streifens 13 an den Körper 1 des Hochdruckgefäßes erreicht und ein Ausrichten eventueller geringer Unebenheiten am Stahlstreifen 13 erreicht wird.

Das Abstützen aller Rollen 20 über ihre Gabeln 21 an einem gemeinsamen Träger 23 ermöglcht das Geradebiegen und Anlegen des aufzuwickelnden Stahlstreifens 13 über seine gesamte Breite in Form einer Linie, die mit der Erzeugen­ den des zylindrischen Teils des Körpers 1 des Hochdruck­ gefäßes parallel verläuft.

Nach Beendigung des Aufwicklungsvorganges wird der Stahl­ streifen 13 unter dem Aufwicklungswinkel α abgeschnitten und längs dieser Schnittlinie am Kreisumfang des anderen Stirnendes des Körpers 1 des Hochdruckgefäßes angeschweißt.

Hiernach wird der Vorgang in der Weise wiederholt, daß jetzt das Aufwickeln der folgenden Schicht in bezug auf die vor­ hergehende in entgegengesetzter Richtung vorgenommen wird. Diese entgegengesetzte Aufwicklung wird dadurch erreicht, daß der Körper 1 des Hochdruckgefäßes in derselben Richtung weitergedreht wird, während sich das Portal 3 in der ent­ gegengesetzten Richtung bewegt.

Der Aufwicklungsvorgang der Schichten des Stahlstreifens 13 wird so lange durchgeführt, bis die Stärke der Wandung des Körpers 1 des Hochdruckgefäßes eine erforderliche Größe erreicht.

Die erfindungsgemäße Einrichtung eröffnet die Möglichkeit, die Körper von Hochdruckgefäßen mit einer erhöhten Anzahl von Schichten des Stahlstreifens herzustellen, die jeweils in ent­ gegengesetzten Richtungen unter Sicherung der erhöhten Dichtheit des Aufwickelns des Stahlstreifens, der Betriebs­ zuverlässigkeit der Hochdruckgefäße und deren Gefahr­ losigkeit während des Betriebes längs einer Wendel auf­ zuwickeln.

Durch Ausnutzung der Einrichtung wird auch eine Reduzierung des Metallbedarfs für die Körper der Hochdruck­ gefäße im bestimmten Maße ermöglicht. Die Körper der Hoch­ druckgefäße werden u. a. ohne massige Ringschweißnähte herge­ stellt. Durch einen erhöhten Grad der Mechanisierung der Herstellungsarbeiten mittels der erfindungsgemäßen Ein­ richtung kommt die Fertigung der Gefäßkörper mit weniger Arbeitsaufwand aus.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann im Maschinenbau bei der Herstellung von mehrschichtigen Hochdruckgefäßen, wie sie beispielsweise für Kolonnen bei der Ammoniaksynthese, der Harnstoff- und Methanolsynthese oder für Reaktionsgefäße der Hydrokrackung von Erdölprodukten und des Stoffaustau­ sches unter einem erhöhten Druck der Kernreaktionen, An­ wendung finden.

Claims (1)

1. Einrichtung zum mehrfach-wendelförmigen Aufwickeln von Stahl­ band zu Mehrlagerohren, die als Hochdruckgefäße verwendet werden, mit einem längs der Körperachse des Hochdruckgefäßes verstellbar montierten Rahmen, einem in Vertikalrichtung längs des Radius des Körpers des Hochdruckgefäßes am Rahmen verstellbar angeordneten Andrückwerk und einem diesem vorge­ ordneten Spannwerk mit mehreren Rollen, wobei mindestens ein Rollenpaar eine konvex/konkave Ausbildung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Andrückwerk (5) einen am Rahmen (4) befestigten Träger (23) aufweit, der eine Vielzahl von Rollen (20) trägt, die über die gesamte Breite des Stahlstreifens (13) angeordnet sind, von denen jede in einer Gabel (21) eingebaut und einen zehn bis fünfzig Stärken des Stahlstreifens (13) entsprechenden Abstand von der benachbarten Rolle (20) längs der Erzeugenden des Körpers (1) des Hochdruckgefäßes hat, daß das Spannwerk (6) zum Aufspannen des Stahlstreifens (13) eine Gruppe von Rollen (16) aufweist, von denen im Bewegungssinne des Stahl­ streifes (13) zwei zuletzt stehende Walzen (18, 19) entspre­ chend eine konvexe und eine konkave Oberfläche mit einem Krümmungsradius besitzen, der ein 80- bis 250faches der Stärke des Stahlstreifens (13) beträgt.