WO1998012441A1 - Verbundrohr als walzenrohr - Google Patents

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WO1998012441A1
WO1998012441A1 PCT/EP1997/005140 EP9705140W WO9812441A1 WO 1998012441 A1 WO1998012441 A1 WO 1998012441A1 EP 9705140 W EP9705140 W EP 9705140W WO 9812441 A1 WO9812441 A1 WO 9812441A1
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WO
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composite pipe
gap
pipe according
tube
elements
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Application number
PCT/EP1997/005140
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Udo Schmalfuss
Original Assignee
Intus Maschinen Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intus Maschinen Gmbh filed Critical Intus Maschinen Gmbh
Priority to AU47756/97A priority Critical patent/AU4775697A/en
Publication of WO1998012441A1 publication Critical patent/WO1998012441A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00—Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor

Definitions

  • the present invention relates to a composite tube, in particular a roller tube, comprising an outer tube and at least one inner tube, which are arranged coaxially to one another and at least one gap is formed between them
  • the machine component roller is widespread and installed in almost all machines. It is supported on both sides. If the roller is driven, the drive is external. This drive consists of a motor, clutch and often a gear
  • This roller must be controlled together with other functional components. This applies to the start-up phase when the machine is switched on and for the operating state, but also for clocked operation.
  • roller tubes are predominantly made of metallic materials. These are steel and aluminum. Chemical materials are used for certain applications. Carbon fibers and glass fibers, in conjunction with synthetic resins, are processed into commercially available pipes. Rollers are made from them.
  • the present invention has for its object to provide a composite tube, especially roller tube, which the above. Disadvantages eliminated and with which a universal use is possible.
  • optimization, in particular of a roller tube, with a large reduction in its mass should be made possible.
  • the controllability is to be improved in short time intervals in order to reduce the control expenditure and the use of energy.
  • the dimensional stability should also be maintained or improved when the mass is reduced and the speeds are increased, and vibrations are reduced.
  • At least one element is inserted in the gap.
  • a roller tube fulfills several tasks. Each of these tasks must be re-evaluated in every application. Dead weight, external loads, bearing clearances, surface stress, looping material and transmission of torques are only keywords for extensive considerations, assessments and material decisions.
  • roller made of steel material covers this entire spectrum of possibilities. In terms of construction, it is designed as a full steel tube or cast component. With the industrial use of aluminum, rollers were also made from this material. That was not enough. The task was tackled again with chemical materials and composite materials made from fibers and synthetic resins were developed. This path is that of using high-quality raw materials. In aircraft and vehicle construction, which has always had special requirements regarding the weight of the components, consistent developments have led to products that combine density with excellent stability. The considerations according to the invention went in this direction.
  • a light, dimensionally stable roller tube is a composite construction, even under load. Bore and roller outer surface have a function. Both surfaces therefore require a closed surface. In the simplest case, they are a tube that can be thin-walled. A construction is required between the inner and outer tube, which must correspond to the range of applications outlined at the beginning. Ultimately, this construction also brings the stability and mass savings that are required according to the task.
  • Figures 2b and 2c show the honeycomb structure of a lightweight board. Cover sheets with a thickness of less than 1 mm and honeycomb sheets with a thickness of less than 0.1 mm, glued together create a floatable component.
  • Figures 2b, 2c and 15 identify the cover plate, the honeycomb plates and the base plate. The components are glued together. ⁇
  • Figure 1 outlines the basic idea of the task solver. insert a supporting structure between two concentrically held pipes.
  • Figure 1 marks the Aussemo. the inner tube and the supporting structure to be defined
  • Figure 14 shows the mental development with e.ne r ⁇ ⁇ intermediate tube between the inner tube and outer tube für fürkonstru-- functions.
  • the position of the intermediate pipe is not in the arithmetic middle between the inner and outer pipe.
  • Design reasons and corresponding experiment * - determined the position of the intermediate pipe.
  • honeycomb structure can now be inserted as a supporting structure.
  • the honeycombs are advantageously inserted and processed running parallel to the axis (FIG. 2a).
  • extruded bars with a thin wall are shaped like a hexagon. These rods have to be adapted to the various cavities that result from different possible applications. In addition, they can be used with different roller diameters.
  • the hexagonal hollow bars have a low weight and are comparatively as stable as the hexagonal profiles made of thin light metal foils " ⁇ n the lightweight building boards. The elasticity allows the profiles to be deformed radially inwards and to be adjusted accordingly.
  • hexagonal plastic profiles are also radially deformable and have to be wrapped around the inner tube. The coil is then covered with the outer tube.
  • the axially or radially inserted hexagonal hollow profiles are glued together.
  • the profiles support each other under load and are loaded as a system, which explains the stiffness of these structures.
  • Figure 2a shows two concentric rows of hexagonal hollow sections, which are shown with a single line because of the small wall thickness. Three or more rows of this hexagonal hollow bar must also be arranged
  • FIGS. 3 and 5 Another variant is the insertion of various concentric rings in the space between the inner tube and the outer tube. This is shown in FIGS. 3 and 5.
  • the fixing options in FIGS. 9a, 9b, 10a, 10b, 11a and 11b are security against axial displacement of the inner tube against the outer tube .
  • This method of spacing a large part of the cavity between the inner tube and the outer tube is kept weightless.
  • the load capacity of the connection can be adjusted via the hardness of the rings used
  • a corresponding number of balls can also be used in the intermediate space, taking into account the axial fixing according to FIGS. 9a, 9b, 10a, 10b, 11a and 11b.
  • These balls are commodities. They reduce the weight for the space construction again compared to a closed ring with a corresponding circular cross-section, Figure 6
  • rods are inserted axially. They only fulfill the purpose according to the invention if they are very light, that is to say they are possibly hollow. The cavity is filled in part or in full rolls (see FIGS. 7a to 7d). 9
  • the composite pipe can be formed from sheet metal with a small thickness, FIGS. 13a and 13b.
  • the required longitudinal weld seam on the inner jacket and outer jacket is housed in a bead. This eliminates the need to rework the weld seam to the outside diameter and in the hole.
  • Beading is incorporated to improve the stability of the sheet metal jacket on the inside and outside.
  • these beads are suitable as a form-fitting take-in of built-in and built-up parts.
  • the shape and number of these beads can be selected and follows a constructive decision.
  • the option with extremely thin sheets and a foamed cavity is the solution that completely fulfills the requirement of the task.
  • the density for this solution is less than 1.
  • FIG. 1 shows a tube according to the invention as a composite tube with an outer and inner tube
  • FIG. 2a shows a partial cross section through the composite pipe according to the invention in accordance with FIG. 1 with an axially inserted honeycomb structure
  • Figure 2b is a partially broken plan view of a composite pipe with a radially inserted honeycomb structure
  • Figure 2c shows a partial cross section through the composite pipe with inserted honeycomb structure ge ass Figure 2b along line IIc-IIc;
  • Figure 3 is a perspective, partially broken view of the composite pipe according to Figure 1, with elastic rings inserted;
  • Figure 4 is a perspective view of a partially broken composite pipe according to Figure 1 with a plurality of inserted elastic balls;
  • FIG. 6 shows a perspective, partially broken open view with a plurality of axially spaced, radially arranged, elastic balls
  • FIGS. 7a to 7d are perspective, partially u ⁇ rgebrccne ⁇ views of the composite pipe according to Figure 1 in the "used in ⁇ xia direction elements;
  • FIG. 8 shows a perspective, partially broken open view of the composite pipe according to FIG. 1 with a spiral-shaped element
  • FIGS. 9a and 9b show a partial cross section through the composite pipe according to FIG. 1 with inner recesses in the outer pipe and elements inserted between them;
  • FIGS. 10a and 10b further partial cross sections through the composite pipe with outer depressions on the inner pipe according to FIGS. 9a and 9b;
  • FIGS. 11a and 11b further partial cross sections of the composite pipe with corresponding depressions in the inner and outer pipes;
  • FIG. 12 shows a cross section through a further composite pipe with beads
  • FIGS 13a and 13b cross sections through two possible beads from Figure 12;
  • FIG. 14 shows a perspective view of a further composite pipe with a multilayer structure
  • a composite pipe R has an outer pipe 1 and an inner pipe 2.
  • the inner tube 2 is inserted coaxially into the outer tube 1.
  • a gap 3 is formed between the outer tube 1 and the inner tube 2. //
  • an element 4 is inserted into the gap 3.
  • This element as shown in FIG. 2a, is used as the honeycomb structure 8 and gap 3 and forms a connecting tube R, here ⁇ : die
  • Honeycomb structure 8.1 axially inserted into the gap 3 and creates a connection between an inner surface 5 of the outer tube 1 and an outer surface 6 of the inner tube 2.
  • the honeycomb structure 8.1 can be pressed into the gap 3 or firmly connected to the surfaces 5, 6 by means of adhesives. Welding is also possible.
  • This honeycomb structure 8.1 inserted axially into the gap 3 is particularly suitable for flowing through the composite pipe R ⁇ and in particular the gap 3 by means of a medium z. This is particularly advantageous for heating or cooling the outer and inner tubes 1, 2
  • FIG. 2 c shows a schematic partial cross section of the honeycomb structure 8.2 in the gap 3 between the outer and inner tubes 1, 2.
  • FIG. 3 shows another composite pipe R 3 , in the gap 3 of which two elements 4.1 are inserted.
  • the two elements 4.1 are preferably drawn or pressed as elastic rings, prestressed into the gap 3. These can be anywhere in the gap. also your I. - inner tube 2 must be arranged.
  • the peculiarity of the preloaded ten elastic rings is that through a corresponding selection of material with a corresponding selectable.
  • the properties of the composite pipe can be influenced.
  • a composite pipe can be optimized accordingly for loads, for example during rolling. The contact forces, speeds, vibration behavior and the like are taken into account when designing such a composite pipe.
  • a selection of corresponding elements 4.1 determine the properties of the composite pipe.
  • FIG. 4 Another composite pipe R4 is shown in FIG. 4, a large number of elements 4.2 being inserted in the gap 3.
  • these are designed as balls, in particular as elastic balls. These are also prestressed and pressed into the gap 3. They are distributed over the circumference in the radial and / or axial direction in the gap 3. These can also be inserted in a spherical or partially spherical alignment, possibly as rings.
  • the properties of the composite pipe R4 can be influenced by the corresponding number of balls, choice of material, preload and size of the individual elements. E.g. balls of different materials can also be inserted into the gap 3 at different locations. A flow is guaranteed.
  • a composite pipe R5 is shown, in the gap 3 of which the elements 4.3 are inserted as cylinder-like rubber elements or the like.
  • the properties of the composite pipe R5 can also be influenced here by selecting the appropriate material, width or distance of individual rubber elements from one another.
  • the elements 4.2 are arranged radially in the gap 3 at very specific locations and form a further composite pipe Rg.
  • the individual elements 4.2 and balls lie in the gap 3 in a radial plane and form a circular ring. They are spaced apart from one another, the spacing being freely selectable. Thereby, reference is made to influence the property of the composite tube also Rg each other by ent ⁇ speaking biasing force and the preset tolerance range of the balls.
  • the arrangement of the balls or elements 4.2 are partially or fully filled. These can also be arranged radially spaced from one another. Radial individual gaps then arise between the adjacent elements 4.2.
  • FIG. 7a Another embodiment of a further composite pipe 7a shows a R7.
  • Elements 4.3 are arranged in the axial direction in the gap 3 between the outer and inner tubes 1, 2. These can either be designed as a solid rod or as a tube. In both cases, the composite pipe R7 can be flowed through, for example, in order to cool or heat this composite pipe R7.
  • the elements 4.3 are designed as round materials arranged axially in the gap 3. These can also be of an Elatian nature.
  • FIGS. 7c and 7d show further exemplary embodiments of composite pipes ⁇ and shown.
  • the special feature of these composite pipes is that the elements 4.3 used there, which can be designed as a solid or as a hollow profile, are arranged axially spaced apart from one another between the inner pipe 2 and the outer pipe 3. This considerably lightens the weight of the R7 C and R73 composite pipes, which in turn causes special vibration properties. / V
  • Ge ass Figure 8 is m the gap 3 of a composite o .re c - p another element 4.4 spirally inserted l ⁇ es c ⁇ element 4 4 is preferably elastic and lassi jic au- "pre-stressed in the gap 3 r _ "" the height of the spiral can be changed in order to additionally influence the properties of the composite pipe R 8.
  • a flow through the gap 3 in the axial direction is possible here.
  • the elements 4 /, 4.3 are additionally centered or stored or held on the inner surface 5 of the outer tube 1 via corresponding depressions 7.1, 7.2.
  • the depressions 7.1, 7.2 correspond essentially to the outer contour of the Elements 4.2 and 4.3.
  • a corresponding fixed-loose bearing is formed here, the inner tube 2 being axially slightly movable with respect to the elements 4.2, 4.3 or with respect to the outer tube 1.
  • FIGS. 10a and 10b show a further fixed-floating bearing, the depressions 7.3 being provided on the outer surface 6 of the inner tube 2.
  • 11a and 11b is also possible, as is shown in FIGS. 11a and 11b.
  • Corresponding depressions 7 1 to 7 4 are provided in the inner surface 5 and the outer surface 6 of the outer and inner tubes 1, 2 intended. These are arranged opposite each other and center the elements 4.2 in the gap 3. With a suitable preload, these elements 4.2 and 4 3 also act as a seal.
  • corresponding profiles 9.1 and 9 2 can be provided both in the outer tube and in the inner tube 1, 2.
  • These can be rectangular or arched. They serve to profile a roller or to locate and center the elements 4.1 to -i .4 i gap 3.
  • a plurality of inner tubes 2 are inserted into the outer tube 1.
  • Elements 4.5 are inserted in column 3 between the individual tubes.
  • these are produced as tubes made of any materials. Plastic, metal or other composite materials can be used to produce a corresponding composite pipe R.
  • the individual elements 4.5 and any number of inner tubes can be used as connections in the outer tube J coaxially.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundrohr, insbesondere Walzenrohr, aus einem Aussenrohr (1) und zumindest einem Innenrohr (2), welche koaxial zueinander angeordnet sind und dazwischen zumindest ein Spalt (3) gebildet ist. Dabei ist in den Spalt (3) wenigstens ein Element (4.1 bis 4.5) eingesetzt.

Description

Verbundrohr als Walzenrohr
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundrohr, insbesondere Walzenrohr, aus einem Aussenrohr und zumindest einem Innenrohr, welche koaxial zueinander angeordnet sind und dazwischen zumindest ein Spalt gebildet ist
Das Maschmenbauteil Walze ist weit verbreitet und m nahezu allen Maschinen eingebaut. Es ist an beiden Seiten gela gert Ist die Walze angetrieben, so ist der Antrieb exterr angeordnet Dieser Antrieb besteht regelmassig aus Motor, Kupplung und häufig einem Getriebe
Zusammen mit anderen Funktionsbaute len muss diese Walze geregelt werden. Das trifft zu für die Anlaufphase beim Einschalten der Maschine und für den Betriebszustand, aber auch für getakteten Betrieb.
BESTATIGUNGSKOPIE In jedem dieser Betriebszustände muss di-~ Walze mit dei gesamten Masse der bewegten Teile des Antriebsscrangef-: beschleunigt, geregelt und gebremst werden. Dabei spielt die Masse der Walze eine wesentliche Rolle. Walzenrohre sind überwiegend aus metallischen Werkstoffen hergestellt . Das sind Stahl und Aluminium. Für bestimmte Anwendungen werden Chemiewerkstoffe verwendet. Kohlefasern und Glasfasern, in Verbindung mit Kunstharzen werden zu handelsüb- liehen Rohren verarbeitet. Aus ihnen werden Walzen gefertigt .
Für die Wahl des Walzenwerkstoffes und die Dimensionen eines Walzenrohres sind die von aussen einwirkenden Kräfte, wie u.a. Anpresskräfte, Bahnzug, Funktionskräf e, zu berücksichtigen. In vielen Fällen wird allein aus unkritischer Selbstverständlichkeit auf Stahl zurückgegriffen, obwohl damit Nachteile verbunden sind, die das Preis-Leistungsverhältnis als Wertgrösse über die Gebrauchsdauer negativ beeinflussen.
Betrachet man eine zu schwere Stahlwalze, dann verlangt das höhere Eigengewicht, die grössere Masse ein ständigen grösseren an Energie- und Regelaufwand. Häufig anlaufende Maschinen erreichen dann infolge der Massenträgheit entweder nicht die geforderte Taktzeit oder der Aufwand an Energie wird erhöht.
Die zu hohen eingesetzten Kräfte haben erhöhte Durchbiegung als Folge. Diese führt zu dem Wert, welcher das Mass für die kritische Drehzahl einer Walze ist .
Durch die Massenreduktion nimmt die Durchbiegung ab, was zu einer Erhöhung der kritischen Drehzahl führt. Das ist auch das Ziel . Aber auch Walzen aus Aluminium und Cnemiewerksuoffen smα m vielen Fallen zu schwer und für die volle Leistung nicht geeignet Grosse Lagerabstände in Verbindung mit hohem Eigengewicht und hohen Umfanggeschwindigkeiten fuhren ιr> Betriebsbereiche mit Biegeschwingungen und Resonanzerscheinungen Restunwuchten verschlechtern die Laufeigenschaf en
Ausgehend von der Tatsache, dass bei geringerer Masse der Anteil der zu erwartenden Unwucht ebenfalls geringer ist bei gleicher Geometrie zweier Walzen, so ist zu erwarten, dass auch die Durchbiegung infolge Eigengewicht geringer sein wird Insgesamt sind bessere Laufeigenschaften zu erwarten Hersteller der Walzen aus Chemiewerkstoffen argumentieren mit eben diesen Eigenschaften ihrer Leichtlauf- walzen. Das ist korrekt Betragt doch das Eigengesicht ca 1 kg/dm3 weniger als Aluminium Das Fehlen einer Leicht- baualternative mit noch besserer Eigendampfung hat unoko- nomische Folgen. Das sind reduzierter Einsatz der Chemiewerkstoffe und der Preis. Auch der Umgang in den Werkstat- ten mit modernen Chemiewerkstoffen ist mit Zurückhaltung zu charakterisieren. Klassische Maschinenbauverbindungen und die klassische Materialbearbeitung sind ungeeignet bei Einsatz von CFK Neue Methoden der Teileverbindung, der Dreh- momentubertragung sind gefragt und allgemein auch nur m speziellen Fachbereichen der Lehranstalten Lehrinhalt
Ein ökologischer Gesichtspunkt ist zu berücksichtigen. Das Herstellen moderner Chemiefaser; - das sind CFK, Kevlar, Aramid etc. und die weitere Verarbeitung beansprucht hohe Energiemengen, ist technisch aufwendig, das Bearbeiten mit normalen Bearbeitungsmaschinen und Werkzeugen sehr problematisch. Diese Fasern haben ihre eigene Gefährlichkeit Es darf davon ausgegangen werden, dass die physiologische Wirkung der Faserpartikel und der Materialstaube dieser Werk- Stoffe in ihrer Langzeitwirkung noch nicht hinreichend bekannt ist. Dazu sind sie noch zu kurz im Einsatz. Es se erinnert an Asbest . Eine einfachere Technik und bekannte: Werkstoffe st cir. praktikabler Weg, echte Alternativen zu entwickeln, wenr. sie in geeigneter Weise zu einem Verbund zu.sammengcfi-.hr" werden, der ein akzeptables Raumgewichl mir technisch brauchbaren Daten und Eigenschaften verbinde .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbundrohr, insbesondere Walzenrohr zu schaffen, welches die o.g. Nachteile beseitigt und mit welchem ein uni verseller Einsatz möglich ist. Zudem soll ein Optimieren, insbesondere eines Walzenrohres bei grosser Reduktion seiner Masse ermöglicht werden. Es soll die Regelbarkeit in kurzen Zeitintervallen zum Reduzieren regeltechnischen Aufwandes und des Engergieeinsatzes verbessert werden. Auch soll die Formstabilität bei Reduktion der Masse und Erhöhung von Drehzahlen sowie Abbau von Schwingungen beibehalten oder verbessert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass in den Spalt wenig- stens ein Element eingesetzt ist .
Ein Walzenrohr erfüllt mehrere Aufgaben. Jede dieser Aufgaben ist in jedem Anwendungsfall erneut zu bewerten. Eigengewicht, äussere Lasten, Lagerabstände, Oberflächenbean spruchung, u gschlingendes Material und Übertragen von Drehmomenten sind nur Stichworte für umfangreiche Betrachtungen, Bewertungen und Sachentscheide .
Dieses gesamte Spektrum an Möglichkeiten deckt die Walze aus Stahlwerkstoff ab. Konstruktiv ist sie gestaltet als volles Stahlrohr oder gegossenes Bauteil. Mit dem industriellen Einsatz des Aluminiums wurden auch Walzen aus diesem Material hergestellt . Das reichte noch nicht aus . Mit Chemiewerkstoffen ging man die Aufgabe erneut an und ent- wickelte Verbundmaterialien aus Fasern und Kunstharzen. Dieser Weg ist der des Einsatzes hochwertiger Ausgangs- werkstoffe . Im Flugzeug- und Fahrzeugbau, der schon immer besonder Anforderungen an das Eigengewicht der Bauteile scellt , führten konsequente Entwicklungen zu Produkten, die Raumge- wichte mit ausgezeichneter Stabilität verbinden. In diese Richtung gingen die erfindungsgemässen Überlegungen.
Danach ist ein leichtes formstabiles Walzenrohr, auch unter Last in jedem Fall eine Verbundkonstruktion. Bohrung und Walzenaussenflache erfüllen eine Funktion. Beide Flächen bedürfen deshalb einer geschlossenen Oberfläche. Sie sind im einfachsten Fall ein Rohr, das dünnwandig sein kann. Zwischen innerem und äusserem Rohr ist eine Konstruktion erforderlich, die entsprechend dem eingangs stichwortartig skizzierten Anwendungsspektrum entsprechen muss. Diese Konstruktion bringt letztlich auch die Stabilität und Einsparung an Masse, die gemass Aufgabenstellung verlangt ist.
Für diese Konstruktion gibt es verschiedene Möglichkeiten, sie auszuführen. Es sind dies:
- Einfügen einer metallischen Wabenstruktur
- Einfügen elastischer Bauteile, die ständig verspannt sind
- Ausschäumen mit technischen Schäumen (Chemiewerkstoffe)
Mit dieser Gruppierung ist nicht ausgeschlossen, dass Lösungen entstehen, die sowohl der einen als auch anderen Gruppe zugeordnet werden können.
Die Figuren 2b und 2c zeigen die Wabenstruktur einer Leichtbauplatte. Deckbleche unter 1 mm Dicke und Wabenbleche mit weniger 0,1 mm Dicke, miteinander verklebt schaffen ein schwimmtähiges Bauteil. Die Figuren 2b, 2c und 15 kennzeichnen das Deckblech, die Wabenbleche und das Basisblech. Die Bauteile sind miteinander verklebt. έ
Figur 1 skizziert den Grundgedanken der Aufgabenloεur--. zwischen zwei konzentrisch gehaltenen Rohi en eine Tragjt struktion einzufügen. Figur 1 kennzeichnet das Aussemo . das Innenrohr und die zu definierende Tragkonstruktion
Figur 14 zeigt die gedankliche Weiterentwicklung mit e.ner~ι Zwischenrohr zwischen Innenrohr, Zwischenschichtkonstru-- tionen und Aussenrohr. Die Lage des Zwischenrohres ist nicht in der rechnerischen Mitte zwischen Innen- unα Aussenrohr. Konstruktive Grunde und entsprechende Versuch*- bestimmten die Lage des Zwischenrohres.
Als Tragkonstruktion ist nun eine Wabenkonstruktion einfügbar. Dabei sind die Waben achsparallel verlaufend vorteilhaft einzufügen und zu verarbeiten (Figur 2a) Entgegen der Leichtbauplattenkonstruktion sind strangge- presste Stäbe mit dünner Wand als Sechseck geformt, eingefügt. Diese Stäbe sind den verschiedenen Hohlräumen anzu- passen, die sich aus verschiedenen möglichen Anwendungen ergeben. Ausserdem sind sie einsetzbai bei verschiedenen Durchmessern der Walzen. Die Sechskanthohlstabe besitzen ein geringes Gewicht und sind vergleichsweise ebenso stabil wie die Sechskantproflle aus dünnen Leicht etallfolien "■ n den Leichtbauplatten. Die Elastizität ermöglicht es, wegen der radialen Anordnung der Profile diese nach innen zu verformen und diese anzupassen.
Diese Sechskantkunststoffproflle sind auch radial verform- bar und sind um das Innenrohr herumzuwickeln Der Wickel wird dann mit dem Aussenrohr abgedeckt . Die axial oder radial eingefügten Sechskant -Hohlprofile sind miteinander verklebt. Unter Last stützen sich die Profile gegenseitig und sind belastet als System, das erklart die Steifigkeit dieser Stukturen. Figur 2a zeigt zwei konzentrische Reihen αer bechskant Hohlprofile, die wegen der geringen Wanddicke mit einem Einzelstrich dargestellt sind. Es sind auch drei oder mehr Reihen dieser Sechskant -Hohlstabe anzuordnen
Eine weitere Variante ist das Einschieben verschiedener konzentrischer Ringe m den Raum zwischen Innenrohi und Aussenrohr Dargestellt ist dies m den Figuren 3 und 5 Sicherheit gegen axiales Verschieben des Innenrohres gegen das Aussenrohr sind die Fixiermoglichkeiten der Figuren 9a, 9b, 10a, 10b, 11a und 11b. Bei dieser Methode des Abstandhaltens ist ein grosser Teil des Hohlraumes zwischen Innen rohi und Aussenrohr gewichtslos gehalten Über die Harte der eingesetzten Ringe kann die Tragfähigkeit der Verbindung angepasst werden
Anstelle geschlossener Ringe kann m den Zwischenraum untei Berücksichtigung des axialen Fixierens nach den Figuren 9a, 9b, 10a, 10b, 11a und 11b auch eine entsprechende Anzahl Kugeln eingesetzt werden. Diese Kugeln sind Handelsware Sie reduzieren das Gewicht für die Zwischenraumkonstruktion noch einmal gegenüber einem geschlossenen Ring mit entsprechendem kreisrunden Querschnitt, Figur 6
Es ist auch möglich, den gesamten Hohlraum mit Kugeln auszufüllen, Figur 4. Vorteilhaft erfolgt das mit Elastomerkugeln .
Zum Abrunden der Möglichkeiten sind axial Stabe eingefugt Sie erfüllen nur den erfmdungsgemassen Zweck, wenn sie sehr leicht sind, also evtl hohl sind Wahlweise ist der Hohlraum teil- oder vollrollig ausgefüllt (siehe Figuren 7a bis 7d) . 9
Als eine letzte Möglichkeit ist das Einfügen emei Schnur in den Zwischenraum zwischen Innenrohr und Aussenroh- möglich (siehe Figur 8) . Ähnlich einem Gewinde, mit wählba rer Steigung, wählbarer Härte für das Material kann eine angepasste Tragfähigkeit bei reduziertem Gesamtgewicht ei - zielt werden. Auch das entspricht einer Lösung der gestellten Aufgabe .
Ähnlich den ebenen Leichtbauplatten kann das Verbundrohr aus Blech mit geringer Dicke geformt werden, Figur 13a und 13b. Die erforderliche Längsschweissnaht am Innenmantel und Aussenmantel ist in einer Sicke untergebracht. Damit entfällt das Nacharbeiten der Schweissnaht zum Aussendurch messer und in der Bohrung. Zum Verbessern der Stabilität des Blechmantels innen und aussen sind Sicken eingearbeitet. Sinnvoll gestaltet, sind diese Sicken als fomschlüs- sige Mitnahme eingebauter und aufgebauter Teile geeignet . Die Form und die Anzahl dieser Sicken ist wählbar und folgt konstruktiver Entscheidung. Die Möglichkeit mit extrem dünnen Blechen und einem ausgeschäumten Hohlraum ist jedoch die Lösung, die die Forderung der Aufgabe vollständig erfüllt . Das Raumgewicht bewegt sich für diese Lösung unter 1.
Diese Lösung hat auch eine ökologisch sinnvolle Komponente. Beim Ausschäumen mit Polystyrol ist ein Zusatz von bis zu 40% Recyclingmaterial möglich. Das ist vernünftig und preiswert . Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Eri ndunc ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugte: Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; dies-. zeigen in
Figur 1 ein erfindungsgemässes Rohr als Verbundrohr mit einem Aussen- und Innenrohr;
Figur 2a einen Teilquerschnitt durch das erfindungsgemässe Verbundrohr gemass Figur 1 mit axial eingesetzter Wabenstruktur;
Figur 2b eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf ein Verbundrohr mit radial eingesetzter Wabenstruktur;
Figur 2c einen Teilquerschnitt durch das Verbundrohr mit eingesetzter Wabenstruktur ge ass Figur 2b entlang Linie IIc-IIc;
Figur 3 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Ansicht auf das Verbundrohr gemass Figur 1, mit eingesetzten elastischen Ringen;
Figur 4 eine perspektivische Ansicht auf ein teilweise aufgebrochenes Verbundrohr gemass Figur 1 mit einer Vielzahl von eingesetzten elastischen Kugeln;
Figur 5 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene An- sieht des Verbundrohres gemä'ss Figur 1 mit eingesetzten Dämpfungselementen;
Figur 6 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Ansicht mit einer Mehrzahl von axial zueinander beabstan- deten, radial angeordneten, elastischen Kugeln; Figuren 7a bis 7d perspektivische, teilweise uαrgebrccneι Ansichten des Verbundrohres gemass Figur 1 im" in Λxia richtung eingesetzten Elementen;
Figur 8 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Ansicht des Verbundrohres ge ass Figur 1 mit einem spiralfόi - mig eingesetzten Element;
Figuren 9a und 9b einen Teilquerschnitt durch das Verbundrohr gemass Figur 1 mit inneren Vertiefungen im äusseren Rohr und dazwischen eingesetzten Elementen;
Figuren 10a und 10b weitere Teilquerschnitte durch das Ver- bundrohr mit äusseren Vertiefungen auf dem Innenrohr ge ass den Figuren 9a und 9b;
Figuren 11a und 11b weitere Teilquerschnitte des Verbundrohres mit entsprechenden Vertiefungen im Innen- und Aus- senrohr ;
Figur 12 einen Querschnitt durch ein weiteres Verbundrohr mit Sicken;
Figuren 13a und 13b Querschnitte durch zwei mögliche Sicken aus Figur 12 ;
Figur 14 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Verbundrohres mit mehrschichtigem Aufbau;
Gemass Figur 1 weist ein Verbundrohr R ein Aussenrohr 1 und ein Innenrohr 2 auf. Dabei ist das Innenrohr 2 in das Aussenrohr 1 koaxial eingeschoben. Zwischen dem Aussenrohr 1 und dem Innenrohr 2 entsteht ein Spalt 3. //
Damit das erfmdungsgemasse Verbundroh- k entsteht, wird -- den Spalt 3 ein Element 4 eingesetzt Dieses Element - ι c wie m Figur 2a dargestellt, als Wabenstruktur 8 i _r αe: Spalt 3 eingesetzt und bildet ein Verbunαrohr R-, Hier ιε: die Wabenstruktur 8.1 axial m den Spalt 3 eingesetzt una stellt eine Verbindung zwischen einer inneren Oberflache 5 des Aussenrohres 1 und einer äusseren Oberflache 6 des Innenrohres 2 her. Dabei kann die Wabenstruktur 8.1 m den Spalt 3 emgepresst sein oder mittels Klebstoffen fest mit den Oberflächen 5, 6 verbunden sein. Ein Verschweissen ist auch möglich. Diese axial in den Spalt 3 eingesetzte Wabenstruktur 8.1 ist besonders geeignet, um das Verbundrohr R^ und insbesondere den Spalt 3 mittels eines Mediums z... durchströmen. Dies ist zum Aufheizen oder Kühlen der Aus- sen- und Innenrohre 1, 2 besonders vorteilhaft
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll jedoch aucn liegen, dass noch weitere Innenrohre mit Dampfungselementen in das Innenrohr 2 eingesetzt sein können, wie dies m Figur 14 dargestellt ist.
In einem weiteren Ausfuhrungεbeispiel der vorliegenden Erfindung ge ass Figur 2 ist in den Spalt 3 eine weitere Wabenstruktur 8.2 radial eingesetzt Zwar kann der Spalt 3 nicht durchströmt werden, jedoch können besonders hohe radiale Kräfte von dem Verbundrohr R2 aufgenommen werden Zudem wird die Torsions- und Biegesteiflgkeit bei reduzier tem Gewicht erhöht. Figur 2c zeigt einen schematischen Teilquerschnitt der Wabenstruktur 8.2 im Spalt 3 zwischen Aussen- und Innenrohr 1, 2.
In Figur 3 ist ein weiteres Verbundrohr R3 dargestellt, in dessen Spalt 3 zwei Elemente 4.1 eingesetzt sind. Die beiden Elemente 4.1 sind hier bevorzugt als elastische Ringe, vorgespannt in den Spalt 3 eingezogen bzw. emgepresst . Diese können an beliebigen Stellen im Spalt .-. aui dein I. - nenrohr 2 angeordnet sein. Die Besonderheit der vorgespanr. ten elastischen Ringe ist, dass durch eine entsprecnendf Auswahl an Material bei einer entsprechenden wählbarer. Vor Spannkraft und ggf. durch Anordnen von mehreren Elementen 4.1 im Spalt 3, Einfluss auf die Eigenschaften des Verbundrohres genommen werden kann. Ein Verbundrohr kann entsprechend auf Belastungen, bspw. beim Walzen, optimiert werden. Die Anpresskräfte, Drehzahlen, Schwingungsverhalten und dgl. werden bei der Auslegung eines derartigen Verbundrohres berücksichtigt. Eine Auswahl von entsprechenden Elementen 4.1 bestimmen die Eigenschaften des Verbundrohres.
Ein weiteres Verbundrohr R4 ist in Figur 4 dargestellt, wobei in den Spalt 3 eine Vielzahl von Elementen 4.2 eingesetzt sind. Diese sind im bevorzugten Ausführungsbeispiel als Kugeln, insbesondere als elastische Kugeln ausgebildet. Diese werden ebenso vorgespannt in den Spalt 3 eingepresst. Sie sind über den Umfang in Radial- und/oder Axialrichtung im Spalt 3 verteilt. Diese können auch voll- oder teilkugelig fluchtend ggf. als Ringe eingebracht sein.
Auch hier lässt sich über die entsprechende Anzahl der Ku geln, Auswahl des Materials, Vorspannkraft und Grosse der einzelnen Elemente, Einfluss auf die Eigenschaften des Verbundrohres R4 nehmen. Bspw. können auch Kugeln unterschiedlicher Materialien an unterschiedlichen Orten in den Spalt 3 eingesetzt sein. Ein Durchströmen ist so gewährleistet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemass Figur 5 ist ein Verbundrohr R5 dargestellt, in dessen Spalt 3 die Elemente 4.3 als zylinderartige Gummielemente od. dgl. eingesetzt sind. Hier kann auch über eine Auswahl des entsprechenden Materials, Breite oder Abstand einzelner Gum iele- mente zueinander, Einfluss auf die Eigenschaften des Verbundrohres R5 genommen werden. Nach Figur 6 sind die die Elemente 4.2 im Spalt 3 an ganz bestimmten Stellen radial angeordnet und bilden ein weiteres Verbundrohr Rg . Die einzelnen Elemente 4.2 bzv.. Kugeln liegen im Spalt 3 in einer radialen Ebene und bilde einen Kreisring. Sie sind zueinander beabstandet, wobei der Abstand frei wählbar ist. Dadurch wird ebenfalls durch ent¬ sprechende Vorspannkraft und den frei wählbaren Abstand der Kugeln zueinander, Einfluss auf die Eigenschaft des Verbundrohres Rg genommen. Die Anordnung der Kugeln bzw. Ele- mente 4.2 sind teilweise oder voll gefüllt. Diese können auch radial beabstandet zueinander angeordnet sein. Zwischen den benachbarten Elementen 4.2 entstehen dann radial einzelne Lücken.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines weiteren Verbundrohres R7a zeigt Figur 7a. In den Spalt 3 zwischen Aussen- und Innenrohr 1, 2 sind in axialer Richtung Elemente 4.3 angeordnet. Diese können entweder als Vollstab oder als Rohr ausgebildet sein. In beiden Fällen kann das Verbundrohr R7 bspw. von einem Medium durchströmt werden, um dieses Verbundrohr R7 zu kühlen oder zu erwärmen. Nach Figur 7b sind die Elemente 4.3 als axial im Spalt 3 angeordnete Rundmaterialien ausgebildet. Diese können auch elatischer Natur sein. Auch hier ist daran gedacht, die Elemente 4.3 teil- weise oder als Vollmaterial auszubilden.
In den Figuren 7c und 7d sind weitere Ausführungsbeispiele von Verbundrohren η und
Figure imgf000015_0001
aufgezeigt. Die Besonderheit dieser Verbundrohre ist, dass die dort eingesetzten Elemen- te 4.3, welche als Voll- oder als Hohlprofil ausgebildet sein können, zueinander beabstandet axial zwischen dem Innenrohr 2 und dem Aussenrohr 3 angeordnet sind. Hierdurch wird das Gewicht der Verbundrohre R7C und R73 erheblich erleichtert, was wiederum besondere Schwingungseigenschaf- ten bewirkt. /V
Ge ass Figur 8 ist m den Spalt 3 eines Verbund o .rec - p ein weiteres Element 4.4 spiralförmig eingesetzt lιesc< Element 4 4 ist bevorzugt elastisch und lassi jic au-" vorgespannt in den Spalt 3 einsetzen Dabei kann ein-. dnr_"" hohe der Spirale verändert werden, um zusätzlich Einfluss auf die Eigenschaften des Verbundrohres R8 zu nehmen Auen hier ist ein Durchströmen des Spaltes 3 in axialer Richtung möglich.
Wie in den Figuren 9a und 9b dargestellt, sind zusatzlich über entsprechende Vertiefungen 7.1, 7.2 die Elemente 4 / , 4.3 an der inneren Oberflache 5 des Aussenrohres 1 zentriert bzw. dort gelagert oder gehalten Die Vertiefunger 7.1, 7.2 entsprechen im wesentlichen der äusseren Kontur der Elemente 4.2 bzw. 4.3. Hier ist eine entsprechende Fest -Loslagerung gebildet, wobei das Innenrohr 2 gegenüber den Elementen 4.2, 4.3 bzw. gegenüber dem Aussenrohr 1 axial geringfügig bewegbar ist .
Eine weitere Fest-Loslagerung zeigen die Figuren 10a und 10b, wobei die Vertiefungen 7.3 auf der äusseren Oberflache 6 des Innenrohres 2 vorgesehen sind. Auch eine oeidseitig feste bzw. geführte Lagerung ist möglich, wie es in den Figuren 11a und 11b dargestellt ist Dabei sind in der inne- ren Oberflache 5 und der äusseren Oberflache 6 des Aussen- und Innenrohres 1, 2 entsprechende Vertiefungen 7 1 bis 7 4 vorgesehen. Diese sind gegenüberliegend angeordnet und zentrieren die Elemente 4.2 jeweils im Spalt 3 Bei geeigneter Vorspannung wirken diese Elemente 4.2 und 4 3 auch als Dichtung.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemass den Figuren 13a und 13b ist dargestellt, dass sowohl in dem Aussen- als auch m dem Innenrohr 1, 2 entsprechende Profilierungen 9.1 bzw. 9 2 vorgesehen sein können . i
Diese können rechteckartig oder gewölbt ausgebildet sein Sie dienen als Profilierung einer Walze oder auch zur Lokalisieren und Zentrieren der Elemente 4.1 bis -i .4 i Spalt 3.
In Figur 14 ist in das Aussenrohr 1 eine Mehrzahl von Innenrohren 2 eingesetzt. Jeweils zwischen den einzelnen Rohren sind in Spalte 3 Elemente 4.5 eingesetzt . Diese sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Rohre aus beliebi- gen Materialien hergestellt. Dabei können Kunstoffe, Metalle oder sonstige Verbundwerkstoffe verwendet werden, um ein entsprechendes Verbundrohr R herzustellen. Auch hier können die einzelnen Elemente 4.5 sowie eine beliebige Anzahl an Innenrohren als Verbindungen im Aussenrohr J koaxial eingesetzt sein.

Claims

liPatentansprüche
1. Verbundrohr, insbesondere Walzenrohr, aus einem Aussei, röhr (1) und zumindest einem Innenrohr (2, , welche koaxial zueinander angeordnet sind und dazwischen zumindest ein Spalt (3) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass in den Spalt (3) wenigstens ein Element (4.1 bis 4.5) eingesetzt ist.
2. Verbundrohr nach Anspruch _ , dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4.1 bis 4.5) zwischen einer inneren
Oberfläche (5) des Aussenrohres (1) und einer äusseren
Oberfläche (6) des Innenrohres (2) im Spalt (3) ha tet.
3. Verbundrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass das Element (4.1 bis 4.5) das Aussenrohr (1) mit dem Innenrohr (2) drehfest verbindet.
4. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Spalt (3) mehrere ggf. unterschiedliche Elemente (4.1 bis 4.5) nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sind.
5. Verbundrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4.1 bis 4.5) ra dial im Spalt (3) angeordnet ist.
6. Verbundrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Element (4.1 bis 4.5) axial im Spalt (3) angeordnet ist. I r
7. Verbundrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis ■_, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4 <± ) spiralförmig um die äussere Oberfläche (6) des Innenrohres (2) im Spa_. (3) angeordnet ist.
θ Verbundrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4.5) elastiscr. ausgebildet ist.
9. Verbundrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4.1 bis 4.5) als Kugel und/oder als Rundmaterial und/oder als Ringmaterial ausgebildet ist .
10. Verbundrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der inneren Oberflache (5) des Aussenrohres (1) und/oder in der äusseren Oberflache (6) des Innenrohres (2) Vertiefungen (7.1, 7.2) zum Lagern der Elemente (4.1 bis 4.5) vorgesehen sind.
11. Verbundrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (4.1 bis 4.5) m den Spalt (3) vorgespannt eingesetzt sind.
12. Verbundrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der Elemente (4.1 bis 4.5) eine Wabenstruktur (8.1, 8.2) in den Spalt (3) eingesetzt ist.
13. Verbundrohr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur (8.1, 8.2) querschnittlich axial und/oder radial m den Spalt (3) eingesetzt ist.
14. Verbundrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (4.1 bis 4.5) ggf. mittels Klebstoff fest mit der inneren Oberfläche (5) und/oder mit der äusseren Oberfläche (6) verbunden sind.
15 . Verbundrohr nach wenigstens e inem α-_ - Ansprüche _ oi s
14 , dadurch gekennzeichnet , dass aas E lement -' 4 . 3 .4_ . quellendes und/oder schäumendes Materie . . .. dem Spa i . . eingesetzt ist .
16. Verbundrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
15, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (3) mit eingesetzten Elementen (4.1 bis 4.5) axial durchstömbar ist.
17. Verbundrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
16, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussenrohr (1) und/oder das Innenrohr (2) profiliert ausgebildet sind/ist.
18. Verbundrohr nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (4.1 bis 4.5) radial oder axial im Spalt (3) zueinander beabstandet sind.
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