(57)【要約】  板成形機を用いて多層管(5)を製造する方法であって、多層管(5)に組み合わせられるべき,少なくとも１つが１以上の載せられた要素(1a,1b)からなる材料層(1)を含む各材料層(1,2)を重ね合わせ、次いで、載せられた材料層の要素(1a,1b)の側縁と隣接する材料層(2)との間に第１の結合(3a,3b)を夫々作り、このように形成された多層材料を管(5)に成形し、この成形の際、上記載せられた材料層(1a,1b)の要素(1a,1b)の自由に相対移動できる側縁(4a,4b)は、内側管(1a,1b)と外側管(2)の周長の差によって、変形の進展程度に応じて自由に相対移動でき、上記載せられた材料層(1a.1b)の要素(1a,1b)の相対移動できる側縁(4a,4b)は、変形が所定程度に進展すると、互いに当接し、次いで、上記多層管(5)は、板成形機によって最終段階まで成形され、この最終成形中、上記載せられた材料層(1a,1b)の要素(1a,1b)の側縁(4a,4b)は、最早,自由に相対移動できず、これによって、内側管の役割を果たすべき各材料層(1a,1b)が、外側管の役割を果たすべき材料層(2)に圧力ばめによって押し付けられる。
2012529993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板成形機を用いて多層管(5)を製造する方法であって、
多層管(5)に組み合わせられるべき,少なくとも１つが１以上の載せられた要素(1a,1b)からなる材料層(1)を含む各材料層(1,2)を重ね合わせ、
次いで、載せられた材料層の要素(1a,1b)の側縁と隣接する材料層(2)との間に第１の結合(3a,3b)を夫々作り、
このように形成された多層材料を管(5)に成形し、この成形の際、上記載せられた材料層(1a,1b)の要素(1a,1b)の自由に相対移動できる側縁(4a,4b)は、内側管(1a,1b)と外側管(2)の周長の差によって、変形の進展程度に応じて自由に相対移動でき、
上記載せられた材料層(1a,1b)の要素(1a,1b)の相対移動できる側縁(4a,4b)は、変形が所定程度に進展すると、互いに当接し、
次いで、上記多層管(5)は、板成形機によって最終段階まで成形され、この最終成形中、上記載せられた材料層(1a,1b)の要素(1a,1b)の側縁(4a,4b)は、最早,自由に相対移動できず、これによって、内側管の役割を果たすべき各材料層(1a,1b)が、外側管の役割を果たすべき材料層(2)に圧力ばめによって押し付けられることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、多層材料の管への成形は、それまで自由に相対移動していた載せられた材料層(1a,1b)の要素(1a,1b)の側縁(4a,4b)が互いに当接するまで変形が進展したとき、成形すべき管は、内側層と外側層が重ね合った総ての箇所で既に湾曲させられているように行われることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、上記材料層(1,1a,1b,2)間の結合は、載せられた材料層(1,1a,1b)の長手方向または横方向の縁に略沿い,あるいはこれらの方向に平行な線に略沿い、かつ、将来の管長手方向継手(8)に沿い,あるいはこれと平行に互いに接合することによって作られることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法において、内側管の役割を果たすべき材料層(1,1a,1b)は、完成した多層管(5)の断面において部分円をなすことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の方法において、内側管の役割を果たし,完成した多層管(5)の断面において部分円をなす材料層(1,1a,1b)は、多層管の裾に条溝を形成することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の方法において、載せられた材料層の要素の互いに当接する側縁(4a,4b)の間に、溶接であるのが好ましい結合が行われることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の方法において、上記多層管(5)は、管継手(8)に夫々沿う外側管(2)の溶接(7)と内側管(1,1a,1b)の肉盛り溶接(9)によって密封されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の方法において、上記材料層(1,1a,1b,2)は、上記多層管(5)の前面で結合されていることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の方法において、多層管(5)として２重管が作られることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１つに記載の方法において、材料層(1,2)または材料層(1)の要素(1a,1b)として、板,好ましくは金属板,特に好ましくは鋼板が用いられることを特徴する方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の方法において、上記材料層(1,2)の少なくとも１つの結合(3a,3b,4a,4b)は、溶接で行われることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の方法において、この方法は、連続的方法として設計され、組み合わされるべき材料層(1,1a,1b,2)またはその要素(1a,1b)は、巻かれた条片から夫々解かれ、次いで連続的に重ね合わせられ、好ましくは溶接によって連続的に結合され、続く管形成工程も、連続的に重ね合わされた材料層からスリット管(5)を形成する成形ラインが板成形機として用いられて、連続的に行われることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の方法において、板成形機として曲げローラが用いられることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の方法において、板成形機としてＵＯ(Ｅ)-プレス/ダイ装置(13,14,15)が用いられることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の方法において、板成形機としてＪＣＯ-プレス/ダイ装置が用いられることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層管を製造するために最適化された製造方法に関する。多層管は、腐食や摩耗に対する要求が高い場合に主として用いられる。
【背景技術】
【０００２】
耐腐食性の圧力容器や導管は、多層管を用いることによって、対応する材料を用いた嵩張ったものよりも安価に製造することができる。これは、薄い耐腐食性の内側層(例えば,耐錆鋼および耐酸鋼)と高強度で耐圧性の外側層(例えば,細粒鋼)との役割分担によって達成される。これによって、鋼の消費は全体として著しく低減でき、残る鋼の消費の大部分は、安価な材料に置き換えることができる。
【０００３】
耐摩耗性の導管は、単独では管に加工することが非常に難しいか加工することができない材料(例えば,高硬度の高張力鋼)を内側層として組み込むので、所定の品質等級の多層管(例えば.機械的結合をもつ：上記参照)によって初めて可能になる。
【０００４】
他の材料の組み合わせは、材料の組み合わせ可能性が原理的に問題となる夫々の加工技術のみによって制限されることを除いて、多種多様に可能である。
【０００５】
管の外殻の組立は、
−全面的な金属学的結合(これは、出発半製品としてクラッド板を必要とする)と、
−内側管と外側管、好ましくは内側板と外側板の純機械的な結合(例えば,摩擦結合)および内側板と外側板の板縁における溶接に区別される。
【０００６】
層間に金属学的結合をもつ例えば金属板,好ましくは鋼板からなる多層管では、出発半製品として２つの異なる(鋼)材料からなるクラッド結合板が用いられる。
【０００７】
従来技術によるこの方法の欠点は、１つは出発半製品,従って最終製品の費用が高いこと、もう１つはこの出発半製品の生産能力が世界的に非常に低くて、自由に使えるに十分な量がないことである。更に、このように加工できる材料の量が限られている。特定の耐摩耗鋼は、炭素の含有率が高いため溶接できないか,できても溶接が劣悪なので、内側層に用いることができない。
【０００８】
機械的な結合をもつ多層管では、出発半製品として多数,好ましくは２つの完成管が用いられる。製造方法は、２つの管を例に挙げて述べると次のとおりである(層数が更に多い場合は、それに応じて理解されたい)。
−組み合わされるべき２つの材料から、外側管の降伏点が内側管の降伏点よりも高くなり、かつ、両者がぴったり合うように２つの完成管を作り、両者を摩擦なしで互いに嵌合させる。
−例えば,拡張ラムまたは流体圧力により,互いに嵌合した管が外側管を取り囲む打ち型にプレスされる機械的な拡張によって、外側管の弾性的拡張下で内側管が外側管に押し付けられる。拡張力を除去した後、外側管は、より大きいスプリングバックによって内側管の周りに圧力ばめされる。
−最後に、両材料は、端面で溶接される。
【０００９】
従来技術によるこの方法の欠点は、そうでなければ内側管との圧力ばめで生じ,それ故必要な外側管の弾性的なスプリングバックが欠落するので、外側管が内側管よりも高い降伏点を持たねばならないことである。このことは、耐摩耗性の導管の内側層に優先的に特に有利な例えば特に高張力鋼などの高強度材料は、高い,または非常に高い降伏点を有するので、この製造方法に適していないから、特に不利である。
【００１０】
一方、WO 2006/066814 A1に開示された更なる方法があり、この方法は、上記欠点を有さず、曲げローラによる材料層間の機械的結合をもつ多層管の製造に役立つものである。この方法では、
−多層管に組み合わされる各材料層を重ね合わせ、
−重ね合わされた多層材料を曲げローラにより多層管に成形し、曲げローラにおける管成形の最終段階で、内側管としての役割を果たすべき各材料層を、外側層としての役割を果たすべき各材料層に圧力ばめで押し付ける。
【００１１】
この方法によって、ローラや爆接でクラッドされた半製品を要さず、層間の摩擦ばめによる機械的結合をもつ従来技術による多層管の製造に必然的に伴う制限も受けない。
【００１２】
ローラや爆接でクラッドされた半製品の使用は、次のようにして避けられる。即ち、まず、複数の材料層の間に,例えば溶接継手などで第１の接合が作られ、次いで、内側管の役割を果たすべき各材料層が、曲げローラでの管成形中に変形が所定程度進行した後に材料層間に更に加えられるべき結合によって、外側管の役割を果たすべき各材料層に圧力ばめで押し付けられて、各外側管が摩擦嵌合で保持され、しかも多層管が要らず、従って上記拡張による製法で述べた欠点が生じることもない。
【００１３】
しかし、この方法は、曲げローラでの管成形中に変形が所定程度進行した後に、材料層間に更に結合を作る必要があり、この結合は通常溶接で行われるという製造技術上の欠点がある。上記結合を作るには、その箇所で両材料層を接合するため、管成形を中断する必要がある。そのためには、まだ完成していない管を曲げローラから取り外して結合を作る,つまり通常溶接継手を作らなければならない。これに代えて、曲げローラ内で溶接をすることもできるが、その場合でもやはり管成形の中断が必要である。そして、未完成の管(スリット管とも呼ぶ)を曲げローラに再びセットして、仕上げ工程を更に実行する。このような方法は、極めて時間がかかため、製造コスト上著しく不利になる。
【００１４】
しかし、WO 2006/066814 A1は、もう１つの方法も開示する。この方法では、
−多層管に組み合わされるべき各材料層は、重ね合わされ、外側管の役割を果たすべき各材料層は、例えば,その両長手方向縁に沿ってまたはこれと平行に好ましくは溶接された各当接縁を有する基板をなし、この基板上の材料層は、上記当接縁の間に固定されずに載置されており、
−このように形成された多層材料は、曲げローラによって多層管に成形され、その際、内側管の役割を果たすべき各材料層は、上記当接縁の間にクランプされ、曲げローラにおける管成形の最終段階で、外側管の役割を果たすべき材料層に圧力ばめで押し付けられる。
【００１５】
このWO 2006/066814 A1の方法によれば、各内側層として例えば,特に高張力の鋼などの材料が用いられ、この材料は、全く溶接できないか,溶接が非常に難しい。また、内側管の役割を果たすべき各材料層は、曲げローラにおける管成形中に、既に外側管の役割を果たすべき材料層に圧力ばめで押し付けられて摩擦ばめで保持され、しかも、作られるべき例えば溶接継手などの結合を必要としない。従って、時間と費用のかかる曲げローラにおける管形成工程の中断は、ここでは不要である。しかし、この製造方法は、管内周の一部が、各基板,即ち各外側材料層に設けられた当接縁で構成されているので、耐食性や耐摩耗性などの管内側層の有利な効果が奏されない結果となる。この欠点は、内側層と外側層との溶接を避けようとするこの方法では、当接縁の材料と内側層の材料の溶接は正に問題外であるから、上記領域(管内周の一部)を肉盛溶接することで簡単に解決できるものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
そこで、本発明の課題は、WO 2006/066814 A1の従来技術から出発して、材料層を結合するための管成形工程の中断も、材料層のこの部分の補充追加加工も必要としない多層管の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題は、本発明による板成形機を用いた多層管の製造方法によって解決され、この製造方法では、
−多層管に組み合わせられるべき,少なくとも１つが１以上の載せられた要素からなる材料層を含む各材料層を重ね合わせ、
−次いで、載せられた材料層の要素の側縁と隣接する材料層との間に第１の結合を夫々作り、
−このように形成された多層材料を管に成形し、この成形の際、上記載せられた材料層の要素の自由に相対移動できる側縁は、内側管と外側管の周長の差によって、変形の進展程度に応じて自由に相対移動でき、
−上記載せられた材料層の要素の相対移動できる側縁は、変形が所定程度に進展すると、互いに当接し、
−次いで、上記多層管は、板成形機によって最終段階まで成形され、この最終成形中、上記載せられた材料層の側縁は、最早,自由に相対移動できず、これによって、内側管の役割を果たすべき各材料層が、外側管の役割を果たすべき材料層に圧力ばめによって押し付けられる。
【００１８】
本発明のこの方法では、板成形機,つまり曲げローラにおける管成形工程の中断は、次のようにして回避される。即ち、後に内側層を構成すべき少なくとも２つの要素は、先ず第１に,即ち管形成工程の前に、後に外側層を構成すべき材料層と側縁で結合,つまり通常溶接される。例えば曲げローラなどにおける管形成工程の際、上記要素の自由縁は、内側管と外側管の曲げ半径(または同じことを意味する周長)の差によって、互いに近づくように移動してやがて当接する。この時点で、管に向かっての板の湾曲は既に始まっているので、互いに当接している層の側縁は、離反せずに当接状態を保つから、平滑に形成されているのが前提の上記側縁は、変形が進むにつれて強くなる力を内側層の材料に作用させ、この力によって内側層は外側層に押し付けられる。本発明の方法は、最初まだ自由に相対移動していた内側層の板の側縁が互いに当接した後は、成形されつつある管の内側層と外側層が重なり合っている箇所で既に湾曲している状態を確保するように構成されていることに注意を払われたい。即ち、成形されつつある管は、内側層と外側層が重なり合っている箇所で最終的半径(つまり,無限大の半径でなく)を有するのである。このことは、例えば管体の大部分について、好ましくは内側層の要素の移動できる側縁が互いに当接する前に管が十分湾曲することによって達成され、それは、例えば,内側層の要素の適切な寸法や位置決めによって生じさせることができる。このことは、好ましくは縁領域,つまり後に閉ざされるべき管の長手方向継手に近い領域においても、管に成形されるべき材料層を予め湾曲させることによって(可能なら追加的に)達成できる。
【００１９】
このようにして、予め備えられた管内側の材料の全面的な内側材料層を形成する,例えば,材料層の更なる溶接などのために成形工程を中断する必要はなくなる。
【００２０】
本発明による多層管の製造方法は、次の特徴をもつのが好ましい。即ち、材料層間の第１の結合を、載せられた材料層の長手方向または横方向の縁に略沿って,あるいはこれらの方向に平行な将来の管長手方向継手に略沿って互いに接合することによって作る。載せられた要素は、長手方向縁が下にある材料層の長手方向縁と平行になるが、必ずしもそうでなくてもよい。また、載せられた要素は、長手方向縁が下にある材料層の長手方向縁と直交することもある。しかし、下にある材料層との結合は、常に将来の管長手方向継手に沿って,あるいはこれと平行に行われる。
【００２１】
これに関連して、本明細書で縁または線(好ましくは仮想縁)に沿った結合と記載されている場合、縁または線の全体, 縁または線の切片, 縁または線上の個々の点(例えば,点溶接など),縁または線上の好ましくは両端の点である２つの点, または縁または線上の単一の点のいずれであれ、縁または線に沿う各種の接合を意味するということに言及しておく。
【００２２】
また、内側管の役割を果たすべき材料層は、完成した多層管の断面で部分円をなすようにできるが、これは、後に管内側層を構成すべき載せられた材料層の要素によって、後に外側層を構成すべき材料層の表面を部分的に覆うことで達成されるが、内側管の材料層の自由縁は、管成形工程の進展によって互いに当接して、内側層が外側層に押し付けられる場合もある点に留意されなければならない。
【００２３】
この場合、内側管の役割を果たし,完成した多層管の断面で部分円をなす材料層は、好ましくは多層管の裾に条溝を形成する。
【００２４】
スリット管の完成後,つまり例えば曲げローラにおける本質的な管成形工程の終了後、特に当接縁を密閉するため、材料層間や載せられた材料層の要素の互いに当接した縁の更なる結合,好ましくは溶接が行われる。しかし、そのために本質的な成形工程を中断する必要はない。このステップは、反対に、本質的な管成形工程の終了後に行われる。また、更なる内側材料層の条片を加工する必要もない。むしろ、単に溶接するだけで十分である。例えば,内側層の耐摩耗性を高めることだけが必要な場合など当接縁の完全な密封が重要でない場合、密封のための溶接を止めることもできる。
【００２５】
内側層を外側層に押し付ける力については、引用により本願の内容に含まれる既にWO 2006/066814 A1で知られ、次の意味をもつ記号を用いた幾何学的,物理的関係を参照されたい。
ＤＡ：外側管の外直径(mm)
ＳＡ：外側管の板厚(mm)
ＳＩ：内側管の板厚(mm)
σＩ：内側管の降伏点(N/mm2)
Ｚs：アプセット許容率(%)
Ｅ：ヤング率(N/mm2)
【００２６】
載せられた材料層(後の内側層)の寸法および載せられた材料層と隣接する材料層(通常後の外側層を構成する材料層)の位置は、WO 2006/066814 A1で既述の関係に対応して選択しなければならない。
【００２７】
外側管の中立軸の長さＬnfaは、次式で示される。
Ｌnfa＝(ＤＡ−ＳＡ)・π
【００２８】
内側管の中立軸の長さＬnfiは、次式で示される。
Ｌnfi＝(ＤＡ−２・ＳＡ−ＳＩ)・π
【００２９】
管の変形度100％における載せられた材料層(後の内側層)の要素の自由な板縁の変位Ｌfvは、次式で示される。
Ｌfv＝Ｌnfa−Ｌnfi
【００３０】
内側管が降伏点に達したときのアプセット度(歪み)εStは、次式で示される。
εSt＝σＩ/Ｅ
【００３１】
そして、内側管が降伏点に達したときのアプセット長さＬstは、次式で示される。
Ｌst＝εSt・Ｌnfi・(Ｚs＋１)
【００３２】
最大の押圧力が達成される載せられた材料層の要素の板縁が互いに当接する際の変形の進展Ｆforは、(0から1の間の数値で)次式,百分率で次々式で夫々示される。
Ｆfor＝１−Ｌst/Ｌfv
Ｆfor＝(１−Ｌst/Ｌfv)・100
【００３３】
上式を下記の記号を用いて解けば、
ＤＡ：外側管の外直径(mm)
ＳＡ：外側管の板厚(mm)
ＳＩ：内側管の板厚(mm)
σＩ：内側管の降伏点(N/mm2)
Ｚs：アプセット許容率(%)
Ｅ：ヤング率(N/mm2)
最大の押圧力が達成される載せられた材料層の要素の板縁が互いに当接する際の変形の進展Ｆforは、次式で表される。
2012529993.tif 000003
【００３４】
上記アプセット許容率は、少なくとも１つの材料層の結合の固定における製造誤差を考慮しており、内側管の外側管に対する所望の押し付け力が達成されるように上記製造誤差を補償する。
【００３５】
実際は、内側の材料層から完全な内側管を形成し,かつ,２つの重ね合わせた要素において本発明による方法で到達可能な最大の押圧力を得たい場合、後に内側層となる載せられた要素を、後に外側層となる材料層の長手方向縁に沿ってまず溶接し、この(後に内側層となる)要素の寸法と形状を、この要素の自由縁の間に管成形工程の進展で閉じる隙間が空き、互いに当接した上記自由縁が、将来の内側層の材料の降伏点が達せられるように更に遂行されるべき管成形工程によって押圧され合うように選択する。
【００３６】
本発明の方法による多層管の製造において、多層管は、管継手に沿って外側管を溶接し,内側管を肉盛り溶接することによって密閉して、多層管の管体を完成するのが好ましい。
【００３７】
材料層は、例えば,金属学的に完全には結合していない材料層の間に水分が侵入することを防ぐため、管の前面において結合することができる。
【００３８】
本発明の方法の好ましい適用例は、本発明による２層管の製造を開示するが、本発明は、これに限らず、基本的に３層,４層,それ以上の層の多層管を製造することができる。
【００３９】
本発明の特に好ましい実施形態は、材料層または材料層の要素として板,好ましくは金属板,特に好ましくは鋼板を用いる。
【００４０】
本発明の多層管の製造方法では、材料層の少なくとも１つの接合は、好ましくは溶接で行われ、これは、上記金属板,好ましくは上記鋼板に適している。
【００４１】
板成形機として、例えば３ローラ円曲げ機械などの曲げローラが適するが、従来技術で公知のＵＯＥ(Ｕ形,Ｏ形,拡張)管形成法(Hiersig Heinz M., Lexikon Maschinenbau, Heidelberg 1997, S. 704f 見出し語”Leangsnaht−Grossrohrherstellung” 参照)または所謂ＪＣＯ管成形法で用いられるプレス/ダイ装置も適している。本発明の方法では、材料の組み合わせによっては、各内側層材料の外側層材料に対する降伏点の関係で両材料層相互の押し付けが非常に悪化するような場合、拡張の最終段階を断念しなければならないことが考慮されるべきである。
【００４２】
ＪＣＯ管成形法では、板をプレスのブレードによってまず横向きＪの形に、次いで横向きＣの形に形成する。ＵＯＥ法の場合などでは、更にＯの形に形成される。
【００４３】
本発明の方法での実際の管形成は、材料層間の更なる結合を作るために中断されてはならないので、今や連続的製造方法として行われ、この製造方法では、組み合わされるべき材料層またはその要素は、巻かれた条片から夫々解かれ、次いで連続的に重ね合わせられ、好ましくは溶接によって連続的に結合される。その際、続く管形成工程でも、連続的に重ね合わされた材料層からスリット管を形成する成形ラインが、板成形機として役立つ。管成形のこの種の成形ラインは、例えば,US 3327383に開示されているように従来技術で公知であり、引用により本願の内容に含まれる。
【００４４】
次に、本発明を添付の図面を参照しつつ実施形態に基づいて説明するが、この実施形態は本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、多層管に組み合わされるべき重ね合わされた材料層の遠近法による平面図である。
【図２】図２は、本発明の製造方法の途中、つまり多層の材料層が板成形機によって管に成形される際に、載せられた２つの要素の縁が、まだ自由に相対移動できる製造ステップにおける前端面から見た遠近法による未完成多層管の図である。
【図３】図３は、本発明の製造方法の途中、つまり多層の材料層が板成形機によって管に成形される際に、載せられた２つの要素の縁が、変形が所定程度進展した後に互いに当接する製造ステップにおける前端面から見た遠近法による未完成多層管の図である。
【図４】図４は、内側層と外側層をもつ完成した多層管の遠近法による断面図である。
【図５】図５は、内側層と外側層をもつ多層管の溶接継手領域における遠近法による詳細断面図である。
【図６】図６は、本発明による連続的な管成形工程の原理図であり、この工程では、組み合わされるべき各材料層またはその要素が、巻かれた条片(コイルとも呼ばれる)から夫々解かれた後、連続的に重ね合わされる。
【図７】図７は、ＵＯ(Ｅ)-プレス/ダイ装置により板成形がされた本発明の方法の出発状態を示す図である。
【図８】図８は、対応する形に形成されたラムを下方へ駆動して、材料層を一緒に(図示しない)ダイに押し込む(図示しない)プレスによって'Ｕ'形を成形する成形ステップを示す図である。
【図９】図９は、半円に形成された２つのラムを成形すべき管体に対して上,下に駆動して、材料層を一緒に断面で見て円形に成形する(図示しない)プレスによって'Ｏ'形,つまりスリット管を成形する成形ステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１は、多層管に組み合わされるべき重ね合わされた材料層１a,１b,２の遠近法による平面図であり、材料層の１つ,つまり後に多層管の内側層となるべき載せられた材料層１a,１bは、管の長手方向に載せられた好ましくは板である２つの要素１a,１bからなり、この要素は、本発明の方法の最初にその長手方向縁３a,３bに沿って、後に多層管の外側層となるべき隣接する材料層３a,３bに好ましくは溶接継手によって最初に結合される。
【００４７】
図２は、本発明の製造方法の途中、つまり多層の材料層が、例えば曲げロールなどの板成形機(板成形機自体,従って曲げローラは、フェードアウトされて図示されていない)によって管５に成形される際に、隣接する材料層２に未だ連結されていない２つの要素１a,１bの縁４a,４bが、内側管１,１a,１bと外側管２の曲げ半径の相違により,変形の進展に伴って相対移動できる製造ステップにおける前端面から見た遠近法による未完成多層管の図である。２つの材料層１,１a,１bと２の間の第１の結合は、形成されつつある内側管１,１a,１bの長手方向縁に沿って延在し,管成形工程の前に例えば溶接などで作られた縁３a,３bによって既に生じている。材料層１,１a,１bと２の間の第１の結合３a,３bの領域では、上記２つの要素は、上記第１の結合によって相対移動できず、固定状態のままである。上記管は、図面の上側領域(つまり,未だ開いている管スリットに沿って延びる領域)で特に内側層１,１a,１bと外側層２が重なり合う領域において既に丸められている(ここでの半径は無限大ではない)ことに留意すべきである。
【００４８】
図３は、本発明の製造方法の途中、つまり多層の材料層が板成形機によって管に成形される際に、載せられた２つの要素１a,１bの相対移動できる隣接縁４a,４bが、変形が所定程度進展した後に互いに当接する製造ステップにおける前端面から見た遠近法による未完成多層管の図である。これに続いて、多層管５は、(図示しない)板成形機によって最後まで変形させられ、この最終変形の際、材料層は、互いに当接する縁４a,４bによって最早相対移動できず、従って、内側管としての役割を果たすべき各材料層１,１a,１bは、外側管としての役割を果たすべき各材料層２に圧力ばめで押し付けられる。この場合も、既に図２で述べたように、管は、図面の上側領域(つまり,未だ開いている管スリットに沿って延びる領域)で特に内側層１,１a,１bと外側層２が重なり合う領域において既に丸められている(ここでの半径は無限大ではない)ことに留意すべきである。この情況は、遠近法による図３では良く認識できない可能性があるので、明確化のためここで説明を行った。
【００４９】
図４は、(内側管,内側導管,内側板などとも呼ばれる)内側層１,１a,１bと(外側管,外側導管,基板とも呼ばれる)外側層２をもつ完成した多層管５の遠近法による断面図である。多層管５は、外側管２の管継手８に沿う溶接７と内側管１,１a,１bの肉盛り溶接９によって密封される。本来の管形成工程の前に既に作られた層１,１a,１bと層２の間の第１の結合３a,３bは、概略だけで示され、両内側層の要素１a,１bの初めは自由な両縁４a,４bの当接縁が、示されている。
【００５０】
図５は、内側層１a,１bと外側層２をもつ図４の多層管の両溶接継手３a,３b,７,９の領域における遠近法による詳細断面図である。
【００５１】
図６は、本発明による連続的な管成形を示しており、この管形成では、組み合わされるべき各材料層１a,１b,２またはその要素が、(コイルとも呼ばれる)巻かれた条片で存在し、このコイルから夫々解かれた後、連続的に重ね合わされる。その後、重ね合わされた層の外縁の連続的溶接が、例えば,レーザ,回転シーム溶接機,スポット溶接機などの各溶接機１０を用いて行われる。アーク溶接を用いることも考えられる。続く管成形工程は、成形ラインを用いて再び連続的に行われる。この成形ラインは、連続的に重ね合わされ,外縁で溶接された材料層１a,１b,２から、輪郭ローラ６を用いてスリット管５を成形し、板成形機の役割を果たす。管形成のためのこの種の成形ラインは、例えばUS 3327383 に開示されているように公知の従来技術である(注：ここに見られる遠近法による成形ラインの側面図では、輪郭ローラは、描写簡略化のため円筒形で示されている。これに対して、図の下部に断面で示した形成ラインの各ステーションでは、輪郭ローラ６は正確に示されている)。
【００５２】
この図は、管成形工程を再度明瞭にするためのもので、図の上部に装置の側面視が示され、図の下部に、記入した矢印１１で示された種々のステーションの断面視,つまり送り方向１２に向かって見た図が示されている。
【００５３】
従って、２つの材料層１a,１bが上方に,材料層２が下方に共に夫々走行する。上方に条片として連続的に供給される材料層の要素１a,１bは、本発明による製造方法を実行した後に、完成すべき管の所望の内壁を形成し、かつ、管成形によって生じる押圧力により十分に強く押し付けられるのに適した幅を有する。内側に載せられるべき材料層の要素の寸法と位置決めの詳細は、この明細書の一般的部分で既に述べられているので、この部分を参照して頂きたい。下方に供給される材料層２は、後に外側層の役割を果たすので、完成されるべき管５の外周長の幅を有する。
【００５４】
両材料層１a,１b,２は、重ね合わされると、溶接機１０によって各側縁で溶接され、後の内側層の要素１a,１bは、後の外側層２と外縁で溶接される。これに対して、後の外側壁を形成する材料層２の中央には、後の管内側層の両要素１a,１bの縁が、未だ固定されない状態で載っている。
【００５５】
輪郭ローラ６(輪郭ローラの描画については上述の注を参照されたい)の装置を用いて、多層板１a,１b,２から連続的に管５を成形する続く成形ラインにおいて、縁が未だ固定されない状態で載った上記材料層の要素１a,１bは、外側管と内側管の曲げ半径の相違によって相対移動した後、それまで自由に相対移動できた板縁は、互いに当接して閉じて、内側層１となる。その後、管に向かっての変形工程は、両内側層の要素１a,１bを互いに更に押し付け合わせて、内側層１のアプセットに導き、更に成形されつつある外側層２を押圧させ、最後にスリット管５を生じさせる。このスリット管は、スリットに沿う溶接によって密封される。両内側層の要素１a,１bの当接縁は、必要に応じて、例えば,レーザを用いて未だ開いているスリットを通って互いに、または、外側の材料層２と予め溶接することができる。
【００５６】
図７は、ＵＯ(Ｅ)-プレス/ダイ装置を用いて板成形がされた本発明による方法の出発状態を示している。後に外側に位置する材料層２は下方にあり、後に内側層１を形成すべき両要素１a,１bは上方にある。上記両要素は、側縁において下方の層２に溶接され、この箇所で下方の層２と共に丸められている。場合によっては、層１a,１b,２の側縁での溶接は、側縁領域の丸めの後に行うことができる。載せられた両要素１a,１bは、中央で未だ互いに隔たっている。
【００５７】
図８は、対応する形に形成されたラム１３を下方へ駆動して、材料層１a,１b,２を一緒に(図示しない)ダイに押し込む(図示しない)プレスによって'Ｕ'形を成形する成形ステップを示している。これにより、内側に位置する材料層の要素１a,１bは、外側層２と内側層１,１a,１bの半径の相違によって相対移動する。
【００５８】
図９は、半円に形成された２つのラム１４,１５を成形すべき管体に対して上,下に駆動して、材料層１a,１b,２を一緒に断面で見て円形に成形する(図示しない)プレスによって'Ｏ'形,つまりスリット管を成形する成形ステップを示している。これにより、内側に位置する材料層の要素１a,１は、未だ自由に移動できる板縁が、互いに当接して連続した内側層１を形成するまで,外側層と内側層の半径の相違によって相対移動する。上記内側層１は、内側層の要素１a,１bの最初は自由だった縁が最早相対移動できなくなるので、更なる管の成形中に外側壁２を押圧する。
【００５９】
本発明によるこの方法は、所謂ＪＣＯ法で指定されたプレス/ダイ装置を用いて同様に行えることに言及しておく。従って、ＪＣＯ法に対応して行われるが、このＪＣＯ法は、本発明によって変更されたＵＯ(Ｅ)法と同様に２つの材料層で構成されるように変更できる。この場合も、載せられた要素１a,１bは、側縁で後に外側層を構成する材料層２に溶接され、ＪＣＯ法によってスリット管が成形される。また、これによって、最初は自由だった内側層の要素１a,１bの縁が、互いに当接して連続した内側層１が形成され、外側層と内側層の曲げ半径の相違により外側層２を押圧するという本発明の所望の効果が奏される。
【００６０】
総ての場合、即ち,本発明によって変更したＵＯ(Ｅ)法の場合も、本発明によって変更したＪＣＯ法の場合も、両内側層の要素１a,１bの最初は自由に相対移動できる当接縁が、互いに,または外側層２と当接した後に、スリット管の未だ開いているスリットを、例えば好ましくはレーザ溶接機を用いて溶接することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年4月1日(2010.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板成形機を用いて多層管(5)を製造する方法であって、
多層管(5)に組み合わせられるべき,少なくとも１つが１以上の載せられた要素(1a,1b)からなる材料層(1)を含む各材料層(1,2)を重ね合わせ、
次いで、載せられた材料層の要素(1a,1b)の側縁と隣接する材料層(2)との間に第１の結合(3a,3b)を、載せられた材料層(1,1a,1b)の長手方向または横方向の縁に沿い,あるいはこれらの方向に平行な線に略沿い、かつ、将来の管長手方向継手(8)に沿い,あるいはこれと平行に互いに接合することによって夫々作る方法において、
このように形成された多層材料を管(5)に成形し、この成形の際、上記載せられた材料層(1a,1b)の要素(1a,1b)の自由に相対移動できる側縁(4a,4b)は、内側管(1a,1b)と外側管(2)の周長の差によって、変形の進展程度に応じて自由に相対移動でき、
上記載せられた材料層(1a,1b)の要素(1a,1b)の相対移動できる側縁(4a,4b)は、変形が所定程度に進展すると、互いに当接し、
次いで、上記多層管(5)は、板成形機によって最終段階まで成形され、この最終成形中、上記載せられた材料層(1a,1b)の要素(1a,1b)の側縁(4a,4b)は、最早,自由に相対移動できず、これによって、内側管の役割を果たすべき各材料層(1a,1b)が、外側管の役割を果たすべき材料層(2)に圧力ばめによって押し付けられることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、多層材料の管への成形は、それまで自由に相対移動していた載せられた材料層(1a,1b)の要素(1a,1b)の側縁(4a,4b)が互いに当接するまで変形が進展したとき、成形すべき管は、内側層と外側層が重ね合った総ての箇所で既に湾曲させられているように行われることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、内側管の役割を果たすべき材料層(1,1a,1b)は、完成した多層管(5)の断面において部分円をなすことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法において、内側管の役割を果たし,完成した多層管(5)の断面において部分円をなす材料層(1,1a,1b)は、多層管の裾に条溝を形成することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の方法において、載せられた材料層の要素の互いに当接する側縁(4a,4b)の間に、溶接であるのが好ましい結合が行われることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の方法において、上記多層管(5)は、管継手(8)に夫々沿う外側管(2)の溶接(7)と内側管(1,1a,1b)の肉盛り溶接(9)によって密封されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の方法において、上記材料層(1,1a,1b,2)は、上記多層管(5)の前面で結合されていることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の方法において、多層管(5)として２重管が作られることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の方法において、材料層(1,2)または材料層(1)の要素(1a,1b)として、板,好ましくは金属板,特に好ましくは鋼板が用いられることを特徴する方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１つに記載の方法において、上記材料層(1,2)の少なくとも１つの結合(3a,3b,4a,4b)は、溶接で行われることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の方法において、この方法は、連続的方法として設計され、組み合わされるべき材料層(1,1a,1b,2)またはその要素(1a,1b)は、巻かれた条片から夫々解かれ、次いで連続的に重ね合わせられ、好ましくは溶接によって連続的に結合され、続く管形成工程も、連続的に重ね合わされた材料層からスリット管(5)を形成する成形ラインが板成形機として用いられて、連続的に行われることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の方法において、板成形機として曲げローラが用いられることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の方法において、板成形機としてＵＯ(Ｅ)-プレス/ダイ装置(13,14,15)が用いられることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の方法において、板成形機としてＪＣＯ-プレス/ダイ装置が用いられることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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