專利名稱：用金屬包層包裹塑料管的方法
技術領域：
本發明涉及一種用金屬包層包裹塑料管的方法，其中，在塑料管周圍置一金屬帶，所述的金屬帶包括向它的一側彎曲的縱邊緣，當該金屬帶置于塑料管周圍時，該兩縱邊緣鄰接，并大體平行于塑料管的縱軸線延伸，被焊接在一起。
為了生產塑料一金屬復合管，其中，要求在塑料管周圍非強制地模制一金屬帶，在用金屬帶包裹了塑料內管之后，另一塑料管從外面被擠壓到上面。這樣的復合管由于有塑料管的柔性，并由于金屬中間層的存在就象金屬管一樣具有良好的防滲透能力，故兼有純塑料管和金屬管的優點。
制造塑料一金屬復合管的方法例如從DE 20 45 973 A1，DE 2923 544 C2，DE 32 5 869 A1，DE 43 10 272 A1和EP 0 639 411A1可以了解到。
用金屬帶包裹一塑料管的問題是，金屬帶被置于塑料管的周圍后金屬帶縱向邊緣的連接。在這方面大都是將金屬帶的縱邊焊接，問題是由于焊接而有損壞塑料管的危險。
根據現有技術，已知被置于塑料管周圍的金屬帶的縱邊互相重疊，并焊在一起，由上述的DE 29 23 544 C2可知將鄰接的縱向金屬帶的邊緣焊接在一起。但這要求相當精確的過程控制和導向兩個金屬帶和金屬帶的鄰接縱邊。
在上述的DE 20 45 973 A1和DE 32 35 869 A1中建議，為從一金屬帶生產金屬管向金屬帶的一側彎曲金屬帶的縱邊，然后把如此模制的金屬帶成形一管子，被彎曲的縱邊彼此鄰接，在這狀態下，縱邊的自由端被焊接在一起，被焊接的接縫只在縱邊的自由端區域延伸。在縱邊的其余區域，特別是向金屬帶中部過度的地方，它們彼此不連接。這意味著焊縫不是延伸在縱邊的整個高度上。由縱邊和焊后仍舊殘留的部分組成的徑向突起被向下折疊。在該區域，因為金屬帶也是通過重疊縱向邊被模制成金屬管的，金屬帶包括一個不需要的加厚的不規則的截面。
而且在DE 43 10 272 A1和EP 0 639 411 A1介紹的方法中，被置于內塑料管周圍的金屬帶具有被彼此焊接的向外突起的帶邊。
本發明的目的是提供一種用金屬包層包裹塑料管的方法，其中，不要求對被焊在一起的金屬帶彎曲縱邊的縱縫進行焊后處理。
為了達到所述目的，本發明提出了一個用上述種類的金屬包層包裹塑料管的方法，其中，被彎曲的縱邊和焊接的能量如下選擇，使在縱邊上被焊在一起的金屬帶在縱邊區域構成一外表面，該外表面基本位于其余金屬帶的外圓周表面上。
根據本發明，提供了一定方式的相互配合的‘焊接體積’和焊接能。應注意到，通過焊接被彎曲的縱邊一方面彼此連接，另一方面，由彎曲縱邊形成的徑向突起被‘焊’下。該焊接的體積由縱邊的高度和厚度，即金屬帶的厚度確定。被引入到焊縫的能取決于由焊接裝置放出的能和焊接裝置和金屬帶之間的相對運動速度。因此，每一單位前進路線的焊能必須依據焊接的體積這樣來選擇，使得在焊后縱邊被焊下到其余金屬帶的外圓周表面上，這意味著，盡管有金屬帶的彎曲縱邊，而在焊后沒有顯著的金屬包層的外突起。
利用本發明的方法可以減小金屬帶的厚度，金屬帶通常是鋁制的，用于生產目前的塑料金屬復合管的鋁帶的厚度減至大約一半。由于直立的縱邊，獲得足夠大的鄰接面，并且當實際之中可能發生的，從復合管的長度看在金屬帶的縱邊具有徑向波浪錯位時，該鄰接面也是足夠大的。一方面，金屬帶的縱邊對于形成焊縫的根部(指向內部的焊蠶狀突起)提供了足夠大的材料體積，該焊縫不向內突起太大，雖然足夠顯著并在焊后僅有小的鄰近金屬帶的雙邊缺口；在另一方面，如此小材料體積，沒有顯著大的徑向突起。當焊接時，整個的縱邊材料被熔化用以形成縱焊縫，并因此產生金屬帶中部的側端部的緊密連接。而且，直到進行焊接過程，彎曲縱邊一直具有可更好地導向金屬帶的優點。
從導致產生既不向內也不向外有較大突起的焊縫的焊接能和焊接體積的創造性的配合方面，可見到根據本發明方法的決定性的優點。沒有大的突起的優點是已然完成的內管在焊縫區沒有或僅有一個可以忽略的截面變形。僅有小的向外突起決不會妨礙外管塑料層的施加，外管因此也是在360度的截面上均一的。
在可節省金屬帶的縱縫的機械修整中可看出根據本發明的方法的主要優點。這一點也適用于金屬包層本身，因為被置于塑料管周圍并焊接的金屬帶不要求任何的再校準或減少直徑。其原因特別可從這點見到，即，由于金屬帶有彎曲的縱邊，因為該突起縱邊，焊接裝置與塑料內管可有更大的距離，金屬帶在焊縫區離塑料內管比，例如，重疊縱邊或鄰接縱邊的情況時，更靠近內塑料管。因此，當焊接縱邊時對內管的熱影響減少。因此，即使在焊縫區金屬帶可能離內管相當近。通過在焊接隨后的金屬帶的冷卻，金屬帶收縮，進一步提高了塑料管與金屬帶之間的接合。
最好焊接能與焊接體積是這樣設定，使焊縫具有一個在它外面的適當小的平突起，它從金屬帶中間部分形成的(圓柱)外表面的(假想的)延伸線上稍突起(最好為金屬帶厚度的1/10-1/5)。最好，焊接的根部具有兩個突起，這兩個突起確定它們的一個凹部。在它的最深的部位，該凹部大約位于金屬帶內部分內圓周表面的延伸上。在它側面的兩個突起向內大約突起金屬帶的厚度的1/5。
另外，使焊接能和焊接體積相互這樣配合，在焊縫外面出現一個平整部分，焊根部具有一相對于焊縫的突起。
如上所述，金屬帶的縱邊被向一側彎曲。金屬帶的中部在兩個縱邊之間延伸。兩個金屬帶縱邊被折疊的角度可以選擇為不相同，兩個角度之合約是180度。如果兩個角度相等，即每個為90度，當金屬帶圍住塑料管時，該縱邊徑向突起。
本發明的可取的發展是提供了通過形成平滑的金屬帶而形成突起縱邊。為此目的金屬帶被通過至少一個模制臺。這個模制臺包括至少兩個被支撐的模制輥，使得模制輥圍繞平行的旋轉軸可旋轉，并具有彼此相對的圓周表面。要被變形的金屬帶引入到在這兩個模制輥的圓周或模制面之間的間隙中，以使以前未變形的金屬帶具有彎曲的縱邊。
金屬帶的變形可在連續運轉中連續實現(利用上述的模制臺)，或者間斷地通過將金屬帶的長度段送入一個模制工具，分段地使它們實現變形。
為產生縱邊，起初使金屬帶有階梯的縱側面是可取的。這個階梯最好形成為這樣，金屬帶的截面的在其截面上的中部和縱側之間具有Z形輪廓。在中部的每側上，金屬帶的中部具有與相鄰的一個彎角的從中部突起的角部，從這角部又伸出一個邊部，該邊部基本平行于金屬帶的中部。這意味著，從截面看，金屬帶包括取決于金屬帶的方向的一升起的或低下的凹陷中部，在其兩側由突起的L形突緣限定，該突緣包括角部，與它相鄰的是平行于中部并彼此面對相離的邊部。這樣可生產的角部可以非常短，即，在金屬帶的中部和邊部之間的高度錯位可選擇得很小。通過變形程序后的修整程序，該邊部從角部分開。因此，模制的金屬帶被精整，正好由中部和它兩側的相鄰角部組成，該角部構成用來焊接金屬帶相互鄰接的彎曲縱邊。
具體地說，修整裝置是一帶旋轉刀或旋轉切割刃邊的切割工具，該工具在角部外表面上接合，將直接與角部相鄰的邊部切掉。兩角部的外表面是處于互相離開面對的角部表面。與此相對，兩角部內表面彼此面向。在修整過程中，金屬帶在中部和角部被一支座支撐住。最好這個支座是一個相對的輥，它的旋轉軸平行于切割輥的旋轉刀的軸延伸。在它的軸的每個端部，該相對的輥包括一個臺階。每個臺階直徑減小，該直徑的減小被選擇成與金屬帶的角部高度相等，即，等于金屬帶中部和邊部的錯位，錯位的軸向伸長等于角部金屬帶的厚度，即為金屬帶的厚度。
用上述方法，即，生產帶升起的或凹下的中部，和與中部有錯位的邊部的帶臺階的金屬帶，以及隨后通過切掉該邊部修整金屬帶，能夠制造帶極短突起縱邊的金屬帶。金屬帶的變形可作為連續操作連續地實現，或者不連續間斷地實現。金屬帶也可在深拉拔操作中模制。
根據上述方法生產的被包裹的塑料內管可以作為生產塑料一金屬一塑料復合管的中間產品用。在該塑料內管包層之后，形成塑料外管的另一塑料層被敷在該包層上。可在塑料內管和金屬包層中間以及金屬包層和塑料外管中間涂敷上另外的作為粘結劑的塑料層。因為焊縫在焊后未經機械后處理已然是平的，其外輪廓與中部金屬帶外圓表面大體接近，隨后的為粘結和生產外管而附加塑料層均無問題，總是可生產緊密的層，而無需在縱焊縫區加過多的塑料。這意味著外層可以真正做的相當薄，這些層即使如此薄，在縱焊縫區也具有一足夠的尺寸，即厚度。
參照附圖，下文將對本發明詳細說明
圖1是多層復合管生產裝置側視圖；圖2是根據圖1生產多層復合管要求的金屬帶的模制和修整裝置側視圖；圖3-5是圖2的III-III，IV-IV和V-V面上的金屬帶截面圖；圖6-8是圖1的VI-VI，VII-VII和VIII-VIII面上的內管剖視圖，金屬帶被置于周圍或靠近它，圖7還示出在焊接臺上將金屬帶保持在相互鄰接的突起縱邊的狀態中的模制工具；圖9是與圖8中IX圈起來的部分相應的焊縫放大圖，可看到焊縫根部形狀和外面的平整突起；及圖10和11是模制和修整裝置沿圖2的X-X和XI-XI的一對模制輥和一對修整輥的剖視圖。
圖1示意地示出生產多層復合管12的裝置10，該復合管包括一塑料內管14，一塑料內管14的金屬包層16和一個附加在金屬包層16外的外塑料管18。金屬包層16使用在一個模制和修整裝置22上形成了突起縱邊的金屬帶20。圖2示意地示出這個模制和修整裝置22的側視圖。裝置22每個臺的進一步細節可見圖10和11，下文會對圖10和11作說明。
為生產復合管12，通過下述已知方式操作裝置10。首先，通過一個擠壓機24將塑料內管14擠壓出來。通過另一個擠壓機26將作為粘結劑的一塑料層27從外面貼到內管14上。在擠壓機的下游，從側面下面或上面供給(鋁)金屬帶20，該金屬帶通過輥模制臺28由外面被置于內管14的周圍。金屬帶20的供給速度被選擇的與內管14擠壓的速度同步。由圖6可見，金屬帶20包括一中部30，在它的縱側面設有突起的縱邊32。通過輥模制臺28，金屬帶20被引入與內管14接合并這樣被置于它的周圍，使90度突起的縱邊32形成相互頂接。這樣頂接的縱邊32基本上沿內管14徑向突起，并在焊接臺34被焊接在一起。下面將參照圖7-9詳細說明這個焊接過程，在縱縫焊接后(金屬帶20的相互接觸的縱邊32分別在內管14和復合管12的軸向延伸)，作為粘結劑38的另一塑料層由一擠壓機36涂在金屬包層16上。由另一擠壓機40把塑料外管18的塑料層擠壓到粘結層38上。由已知的措施，粘結層27和38被活化，內外管的塑料層被交聯。在此不作詳述。
如上面所述，金屬帶被這樣置于內管周圍，使得它的中間部分30在內管14和粘結層27的外表面上整個面鄰接，并且縱邊32的內表面42(圖6)相互接觸，在此狀態下(圖6)該縱邊是彼此面向的，當金屬帶拉直時構成外表面。借助于相應的模制或模制保持輥44，在縱邊32被焊接時，金屬帶被保持在這個狀態。每前進單位路程由焊接臺34發出的焊接能以及由縱邊提供的材料量(焊接體積)是這樣選擇，在焊接以前存在的縱邊32的徑向突起在焊接后不再存在，即，焊縫46的外輪廓接近于金屬帶20其余區域的金屬包層16的外輪廓。圖9示出一個放大比例的通過焊縫的截面。在此可以見到，焊縫46在其外部稍有一突起50，基本與金屬包層16或金屬帶20的外圓表面是吻合的。在圖9中，在焊縫46的突起50區域以虛線加上了圓周表面48。在焊縫46內可看到根部包括在焊縫兩側的兩個內突起52和一個中間的凹陷53。根部的內突起52向金屬帶20中部32的過度具有小的缺口54，它的深度以及內突起52和凹陷53決定于焊接體積和焊接能。因此，通過選擇焊接能和焊接體積(金屬帶20的厚度和縱邊32的高度)，金屬帶可在它的縱邊32處這樣焊接在一起，使得焊縫46包括一個與金屬包層16的外輪廓相配的外輪廓，帶有向金屬帶機械可靠地過度，不必在焊縫46上或金屬包層16本身上進行任何機械修磨，同時根部的形成足夠地顯著，這對于降低生產成本具有決定性的效果，因為一方面，方法的步驟或處理的步驟可節省，另一方面因為金屬包層可靠地焊接在一起的可能性，可以使用較薄的金屬帶。
下面就圖2-5和圖10，11說明生產帶彎曲縱邊的金屬帶的方法。從在卷58上繞(見圖2)的扁平寬金屬帶56開始模制金屬帶20。在輥模制臺60，金屬帶56被給予圖4所示的截面輪廓。輥模制臺60包括兩個模制輥62和64，它們包括互補的圓周表面并從兩側(上下)與金屬帶56接合。通過向被支撐成可繞平行軸轉動的兩個模制輥62，63之間的間隙引入金屬帶56，金屬帶被壓緊并因此被模制，使它獲得圖4的截面。模制輥62包括一幾乎在整個軸向長度上延伸的凹部66，并在軸端具有臺階狀升起的部分68，而模制輥64的圓周表面設有一圓周升起部70和兩個直徑縮小的有臺階的軸端。在金屬56縱側面上扁平的中間部分74的兩側具有相鄰的L形的突緣76是金屬帶56的輪廓或截面的特征。每個L形的突緣76包括一個連接中間部分74并由它大體直角突起的第一短分支78。與這短分支(也稱之為角部)相鄰有一第二較長的分支80(下文也稱之為邊部)，它與中間部74平行延伸，并相對于中間部74在高度上錯開角部的長度。
通過壓制方法這樣模制的金屬帶56被供給一個修整臺82，該臺包括從兩側與金屬帶56接合的輥84，86。如圖4所示，輥84從上面與金屬帶56接合，它包括徑向突起的圓周切割刃邊88，該刃邊被設在角部78的兩側，作用是切割L形突緣76的邊部80。上(修整)輥84包括一凹的中間圓周表面，與它的兩側相鄰的是突起的切割刃邊。下輥(相對輥)86在它的軸端有臺階90。臺階90的尺寸是這樣選擇的，使輥86接合在角部78上，并另外與L形邊緣76的較長分支80接合一段與金屬帶的尺寸相等的距離。因此，由臺階造成的表面和輥86的其余外圓表面在角部78的區域形成一個頂接的表面，以便在修整時支撐金屬帶56。在圖5中示出被切割的金屬帶的輪廓，被分開的邊部用虛線示出。金屬帶的這個輪廓與上述金屬帶20的輪廓一致，然后在本實施例中，它被從下面向塑料內管導向，并被置于塑料內管周圍，這在前面已介紹過。
權利要求
1.一種用金屬包層包裹塑料管的方法，其中一在塑料管周圍(14)設置一金屬帶(20)，所述的金屬帶(20)包括向它的一共同側彎曲的縱邊緣(32)，當所述金屬帶(20)置于所述塑料管(14)周圍時，該所述縱邊緣彼此鄰接，并大體平行于塑料管(14)的縱軸線延伸，并被焊接在一起。一被彎曲的縱邊(32)的體積和焊接的能量如下選擇，使在焊后，在縱邊(20)上被焊在一起的金屬帶在縱縫(46)區域構成一外表面(50)，該外表面基本位于金屬包層(16)的外圓周表面(48)上。
2.根據權利要求1所術的方法，其特征在于金屬帶(20)兩縱邊(32)與中部(30)形成的角度之合約為180度。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于金屬帶(20)的縱邊(32)每個彎成90度角。
4.根據權利要求1到3中任何一個所述的方法，其特征在于焊后縱焊縫(46)的外表面(50)稍微突起。
5.根據權利要求1到4中任何一個所述的方法，其特征在于縱焊縫(46)包括在里面的兩個突起(52)，在所述兩個突起間有一凹陷(53)。
6.根據權利要求1到5中任何一個所述的方法，其特征在于具有突起縱邊(32)的金屬帶(20)是通過在一初始金屬帶(56)上縱側模制成L形突緣(76)而形成的，L形突緣(76)的第一分支(78)在每一縱側由初始金屬帶(56)的中部(74)突起，L形突緣(76)的第二分支(80)由所述第一分支平行于中部延伸，第二分支從第一分支上在初始金屬帶(56)的縱側變形后分開掉，以致第一分支(78)是所余金屬帶(20)的縱邊(32)。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于初始金屬帶(56)被導向進入至少一對輥的兩個模制輥(62，64)圓周面之間的間隙之中，而在它的兩個縱側模制L形突緣(76)，模制輥(62，64)包括互補的圓周模制表面，用以在兩側接合初始的金屬帶。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于在模制輥(62，64)的各自圓周模制表面中，一個模制輥(64)具有一圓柱升起的中間部，另一模制輥(62)具有一圓柱凹下中間部。
9.根據權利要求6或7所述的方法，其特征在于初始金屬帶(56)的L形突緣(76)的第二分支(80)的分開掉是通過一對修整輥實現的，所述一對修整輥包括一切割輥(84)和一相對輥(86)，所述切割輥(84)接合初始金屬帶(56)的中部(74)和L形突緣的第一分支(78)，所述相對輥接合中部(74)和L形突緣(76)的第一分支，以及以等于初始金屬帶(56)厚度的距離接合在L形突緣的第二分支(80)上。
全文摘要
一種直接用金屬包層包裹塑料管的方法,在塑料管周圍(14)置一金屬帶(20),所述的金屬帶(20)包括向它的一共同側彎曲的縱邊緣(32),當所述金屬帶(20)置于所述塑料管(14)周圍時,該所述縱邊緣彼此鄰接并大體平行于塑料管(14)的縱軸線延伸,并被焊接在一起。被彎曲的縱邊(32)體積和焊接的能量如下選擇,使在焊后在縱邊上(20)被焊在一起的金屬帶在縱縫(46)區域構成一外表面(50),該外表面基本位于金屬包層(16)的外圓周表面(48)上。
文檔編號B32B1/08GK1183063SQ96193538
公開日1998年5月27日 申請日期1996年4月26日 優先權日1995年4月29日
發明者埃米爾·弗里德里希 申請人:休英有限公司