專利名稱：制造小直徑厚壁管的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造縱向接縫焊接管的方法，其中，一個金屬帶連續(xù)地從一個貯存卷軸抽出，然后在其縱向邊緣進行整修并逐漸制成帶縫管，同時，在由成形滾筒構成的第一級成形段中，首先僅僅對金屬帶的邊緣區(qū)施以生產(chǎn)管子的彎曲作用，然后，對該帶縫管作縱向接縫焊接，并且該焊接管用一個在焊接位置后面的、夾持著的輸出裝置運送使之通過完工設備。
就借助光波導體作信息傳遞而言，一種光波導體電纜已是公知的，該電纜由一個縱向接縫焊接的，并卷曲的金屬管組成，在其中設置有光波導體。這種電纜幾乎可以制造成任意長度。在DE-OS2743260中的這種電纜用于水下敷設是不適宜的，因為該卷曲外殼在原則上是不能承受大于100巴的壓力的。
為了借助光波導體進行跨海洋的信息傳遞，一種新的電纜型式是必要的，在這種情況下，一方面將這種敏感的光波導體保護起來以防止壓力和振蕩，并且在具有很大的距離的情況下進行跨接，由于這種在光脈沖中所轉(zhuǎn)換成的信息因阻尼而衰減，就有必要在一定的距離上設置放大器，以更新光脈沖。這種放大器必須供給電流。為了勝任這一任務，提供了一種由導體性能好的金屬如銅或鋁構成的厚壁管。這種厚壁管一方面保護光波導體使之免受外部的、在大海深處可能達到1000巴(bar)的壓力，另一方面通過大的橫截面積和用電驅(qū)動放大器的可能性，而不會發(fā)生該管橫截面以不允許的方式發(fā)熱，并由此使光波導體受損害。
為了能抵御高的壓力，圍繞光波導體的管子必須具有一個確定的直徑與壁厚比。這種管子只能用一種焊接方法來制造，其中，該光波導體在焊接前直接置入管子。由于特別高的壓力載荷，人們從比較小的管徑出發(fā)，特別是數(shù)公里的巨大長度要求為一個整體以避免在電纜上有拼結點。出于上述的原因，建議該管的外徑在5和10毫米之間，而相應的壁厚為0.2至1.0毫米。具有這種規(guī)格的管子給連續(xù)生產(chǎn)帶來了很大的困難。與在薄壁管時出現(xiàn)的、必須由拉出裝置施加的力相比，這個作用力是相當高的。首先，該金屬帶通過一種有機的溶劑加以清洗，接著，在它的帶子邊緣處進行修整，因此，該管直徑就可以精確地調(diào)整，并在焊接時帶子的邊緣沒有氧化物。此后，該帶子就在數(shù)級成形工序中制成帶縫管。容易想象的是，不僅用于整邊而且用于管子成形所施加的力在厚壁管的情況下明顯大于薄壁管的情況。
在一個管子同時具有小的直徑的情況下，該管子的橫截面是不足以將這樣高的作用力進行傳遞的。其結果是造成管子撕裂。所導致的困難還有，由于較小的直徑，在焊接時會在整個范圍內(nèi)發(fā)熱，以致使管子在焊接點上明顯失去了抗拉強度。
因為對于很大的壁厚需要高的電流強度來焊接，所以在極限的情況下，管子的整個橫截面上都加熱到赤紅。通過這強烈的加熱，處于管子內(nèi)部的光波導體也被牽連受熱。
由此，作為本發(fā)明的任務是基于確定一種方法、帶有小直徑的厚壁管是可以以連續(xù)的工作方式，通過把一個金屬帶成形為帶縫管，并隨后焊接縱向縫隙，對此毫無問題地進行生產(chǎn)。特別是能夠生產(chǎn)具有小于15毫米直徑的而壁厚大于0.3毫米的管子。應當避免由于焊接的熱量對在必要時所置于管內(nèi)的電氣或光學的導體所造成的損害。
這一任務將通過下列技術特征的組合加以解決。
a.該金屬帶具有一個15到80毫米間的寬度和一個0.2到2.5毫米間的厚度，同時，寬度對壁厚的比值處于15到50之間。
b.該金屬帶在焊接位置之前的驅(qū)動是可調(diào)節(jié)的。
c.該管子在焊接位置區(qū)域內(nèi)加以冷卻，同時，在焊接位置后面的管子有至少60%的管的園周面積與冷卻劑接觸。
通過對其寬度而言是極限壁厚的金屬帶的驅(qū)動，在焊接位置前所施加的作用力的大部分已經(jīng)在焊接位置前被承受或者被平衡。
由于該管子在焊接位置的區(qū)域內(nèi)強烈地冷卻，所施加的焊接能量而加熱的管壁區(qū)域就僅僅局限于焊縫上。有利的情況是，至少管子的園周表面的80%被冷卻了。該焊縫不允許直接用冷卻劑來冷卻，因為存在著形成焊接缺陷的危險，例如在焊縫中形成氣泡。這種冷卻可以使用噴灑管子，或者將管子導入并穿過一個水浴會有特別的優(yōu)點。還有，兩種冷卻方式的組合也是可行的。
為了在焊接位置之前不必要設置一個附加的驅(qū)動裝置，按本發(fā)明的一個特別有利的結構方案是在整邊的同時驅(qū)動該金屬帶。因為上述的滾輪剪切機被采用來整邊，這種滾輪剪切機的驅(qū)動是特別容易實現(xiàn)的。其中，可以驅(qū)動滾輪剪切機的僅僅一個滾輪或者兩個滾輪。
只有在厚壁的金屬帶的情況下才絕對地需要在將金屬帶加工成管子的過程中首先在金屬帶的邊緣區(qū)域成形，以此來保證要焊接的金屬帶的正端面之平行度。為了這種成形，人們可根據(jù)所要達到的目的選用成形滾輪。
在本發(fā)明的續(xù)導結構中，已經(jīng)證明，至少驅(qū)動一個成形滾輪是有意義的。為了提高該設備的功效，在該管子焊接之后再次拉伸是有利的，這就是說，使其直徑變小一些。在一個相同的管子直徑與壁厚比的情況下，可以從一個較大的帶寬開始。
本發(fā)明同樣涉及一個實施該方法的設備。這樣一種公知的設備包括一個用于金屬帶的輸出裝置，一個整邊機構，一個由多個成形階段組成的、將金屬帶加工成管子的成形設備，一個將帶縫管施以焊接的焊接裝置，以及一個夾持在已焊管上的輸出裝置。在這種裝置中，按本發(fā)明的整邊裝置由一個滾輪剪切機構成，同時，至少一個滾輪是用可調(diào)節(jié)的直流電機驅(qū)動的。另外，至少第一級成形機構是一個滾輪刀具，其中至少一個滾輪是用一個調(diào)節(jié)好的直流電機驅(qū)動的。在焊接位置之后可直接安置一個冷卻劑容器，該管子可從中貫穿通過，同時，冷卻劑按如下設置即該冷卻劑要至少包圍管子園周的60%。
為了適應不同規(guī)格的管子，該冷卻劑容器是可根據(jù)需要作高度調(diào)節(jié)的。
冷卻劑容器具有一個蓋子，同時在蓋子上安置一個用于抽吸泵的連接件。依此，就可在冷卻劑上方的汽體腔中產(chǎn)生一個低壓力，這樣，就可避免冷卻劑汽體直接到達在冷卻劑容器前面所設置的焊接位置。在焊接位置和輸出裝置之間，最好在冷卻劑容器和輸出裝置之間安置一個拉環(huán)，如前所述，它可減少管子的直徑。
具有特別優(yōu)點的是，該焊接裝置是一個置有至少兩個電極的鎢-惰性氣體-焊接裝置。由于采用多個電極，焊接電流可以分布在一個較長的焊縫上。
本發(fā)明的方法是可以特別有利方式應用于生產(chǎn)帶有金屬外殼的光學電纜，在金屬殼內(nèi)安置著敏感的光波導體。在此，直徑與壁厚的比值在5和30之間?？墒褂靡环N導電性能好的金屬如銅、鋁以及它們的合金作為原材料。
本發(fā)明將借助于附

圖1-6中的圖描繪的實施例作詳細闡述。
附圖1表明一個可實施本發(fā)明方法的裝置側(cè)視圖。
一條鋁帶2，例如25毫米寬和壁厚1.1毫米從一個供帶輪1上拉出。帶2在一個帶子清洗器3中除油和洗凈。接著，在一個整邊裝置4中將帶子的邊緣作剪切，使之達到帶子寬度為21毫米。依此保證了該帶縫管的直徑總是相等的。由此，將無氧化物的表面提供給焊接裝置。在整邊裝置4的后面，帶子2在具有數(shù)級工序的成形裝置5中加工成一個帶縫管6。第一級成形裝置7是一個滾輪刀具(如以后要描述的)，與此對應，后面的成形機構是錐形的管件，而后安置的是一些環(huán)。在第一級成形裝置7之前要將光波導體8置入還敞開的帶縫管中。
在成形裝置5的后面置有焊接裝置9，它是一個按照目的所要求的鎢-惰性氣體-焊接裝置。
焊接好的管子10在焊接裝置之后可直接輸入到一個水容器11中，并在那里冷卻。在冷卻之后，該管子10可從一個拉伸環(huán)12中通過，拉伸環(huán)使得焊后管子10的外徑減小。作為輸出裝置，根據(jù)需要置有一個所謂的彈簧卡頭輸出器13，它由數(shù)個將管10夾住而后又松開的彈簧卡頭副組成，它們被固定在一個循環(huán)驅(qū)動的鏈上。然后完工的產(chǎn)品可以卷繞在一個貯存卷軸14上。這樣一種裝置，除了冷卻裝置以外是公知的。在該公知的實施結構中，鋁帶2以及焊接后的管子僅僅通過由彈簧卡頭輸出器13施加的力而拉過該設備。
在具有厚壁的和一個小直徑管子的情況下，這種裝置沒有決定性的改變是不能使用的，因為在厚壁帶時的變形力是如此之大，以致于這樣限定的管子的小橫截面不足以傳遞在焊接位置9前所施加的力。該管子就會被撕裂。
本發(fā)明的裝置與公知的不同點在于，該整邊裝置4以及第一級成形裝置7是被驅(qū)動的。由此，在焊接位置9前對金屬帶2給予一個予推力，它承受了作用力的大部分。另外，該冷卻裝置11應考慮到，不要把管子的整個截面被輸入的焊接電流加熱，而是這種加熱要限制在焊縫區(qū)。
附圖2至5表明本發(fā)明的變型結構。
在圖2中用側(cè)視圖描繪了整邊裝置4，它由兩個滾輪15和16構成，從它們之間穿過鋁帶2，滾輪15具有兩個切削刃17和18，它們將邊條19和20從帶2上剪下，而邊條以公知的方式卷繞起來。滾輪16在其一側(cè)置有一個曲形皮帶盤21。通過齒形皮帶盤21和齒形皮帶22，該滾輪16由一個調(diào)好的直流電機23所驅(qū)動。圖3表明整邊裝置4在金屬帶運行方向上的一個視圖。圖4表明在帶2方向看去的第一級成形機構7。這個成形階段由一個校準滾輪24以及兩個支承滾輪25和26組成。該校準滾輪24，在橫截面上看，在其端部置有彎曲的區(qū)域27和28，它們的彎曲半徑與焊接管10的彎曲半徑幾乎一致。支承滾輪25和26的外殼表面相應地制成彎曲的。在校準滾輪24的園周表面中部的一個凹槽24a使之有可能將光波導體8在成形裝置5之前置入。在金屬帶2通過第一級成形機構的過程中，校準滾輪24和支承滾輪25、26使金屬帶2的邊緣區(qū)域29和30給出所希望的彎曲度。在焊接時，金屬帶2的剪切平面處于互相平行的狀態(tài)，亦即在它們的整個平面上互相接觸。在極限厚度的金屬帶的情況下，這種理想的狀態(tài)是不能實現(xiàn)的。那么，人們就湊合使用在整邊裝置之后該邊棱以未描繪出來的方式作斜切。
因為在厚壁帶的情況下，邊緣區(qū)域29和30的成形為具有小的彎曲半徑需要巨大的力，校準滾輪24可通過一個調(diào)好的直流電機31作規(guī)則的驅(qū)動。電機23和31的調(diào)節(jié)可通過彈簧卡頭輸出器的驅(qū)動速度來實現(xiàn)。通過一個精確調(diào)節(jié)就可實現(xiàn)在被驅(qū)動滾輪15刃24與金屬帶2之間不發(fā)生相對運動。
圖5表明了焊接裝置9以及后置的冷卻裝置11。作為焊接裝置，采用了具有特別優(yōu)點的、帶有三個依次安裝的電極9a、9b和9c的鎢-惰性氣體-焊接燃咀。這樣一種電極結構將用于大壁厚焊接所需要的高電流強度分配到三個電極上，以便形成一個縱向的熔池。焊好的管子10然后到達一個水容器中，該容器設置一個新鮮水進口管33和一個加熱冷卻水的溢流管34。通過溢流管34流動的冷卻水進入到一個另外的冷卻容器35中，水從該容器35按照溫度排回容器32或通過溢流管26排走。在容器的蓋板上置有一個管接頭37，其上接有一個未描繪出來的泵，它在容器32中的冷卻劑的上方產(chǎn)生一個輕度的低壓。由此就可以避免從入口38處來的水蒸汽進入到電極9a、9b和9c的區(qū)域中。
對于管子10的冷卻來說重要的是，使管子盡可能大的園周范圍與冷卻水接觸，同時必須注意，該焊縫與冷卻水不可接觸。為了對冷卻水的水準面有一個精確的調(diào)節(jié)，該容器32的高度是可調(diào)的。抉擇的方案也可以是將溢流管34構成為可調(diào)高度的。
此外重要的是，該水容器32要盡可能的靠近電極9c安裝，依此，該管10在電極9a-9c區(qū)域中就可以理想地加以冷卻。水的位置是如此調(diào)節(jié)的，即最好是管子10的至少80%的園周表面被冷卻水包圍。
圖6表明一種具有縱向焊縫40的厚壁管39構成的電氣導體。該管子39由鋁制成，并且其直徑為8毫米及壁厚為0.8毫米。在管子39內(nèi)部，置有數(shù)根光波導體41，在所示實施例的情況中，該導體依次安置在一個薄片42上。許多這樣的薄片是彼此重疊安置的，同時，這個結構圍繞其縱向軸作扭轉(zhuǎn)，以使光波導體在受熱或冷卻時能夠自由伸展或收縮。對于這個實施例來說，本發(fā)明的方法是有巨大優(yōu)點的，因為光波導體41的一種過度加熱是不必擔心的。在這個實施結構中，該管子39除了力學性能的要求外，如高的抗壓強度和高的抗拉強度，還有供給用于光脈沖放大器的電流。
在管子39上還可以用未描繪出的方式敷設一層加固層和塑料外殼。
在一種同軸電纜的情況下，該管39起到內(nèi)導體的作用，并能夠用一種塑料層和另外一種金屬外導體包圍起來。
所描述的電纜可以生產(chǎn)幾乎無限的長度。且具有這樣的抗拉強度即沒有多大困難就可以鋪設。
權利要求
1.一種生產(chǎn)縱向接縫焊接管的方法，其中，一條金屬帶連續(xù)地從一個貯存卷軸上抽出。在其縱向邊棱上整修，然后逐漸加工成帶縫管，同時，在第一個由成形滾輪組成的成形階段中，制管的彎曲作用首先僅僅施加在金屬帶的邊緣區(qū)域，然后該帶縫管進行縱向接縫的焊接，并且焊接后的管子用一個在焊接位置后面的管子上所夾持的輸出裝置輸送使之通過完工設備，其特征在于下列特征的組合a.該金屬帶具有一個15到80毫米之間的寬度和一個0.2到2.5毫米之間的厚度，同時，寬度對壁厚的比值處于15和50之間，b.金屬帶在焊接位置前的驅(qū)動是可調(diào)的。c.該管子在焊接位置區(qū)域內(nèi)被冷卻，同時，管子在焊接位置后至少其園周表面的60%直接與冷卻劑發(fā)生接觸。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于，該帶子在整邊期間的驅(qū)動是可調(diào)節(jié)的。
3.按照權利要求1或2的方法，其特征在于，該帶子在第一個成形階段中的驅(qū)動是可調(diào)節(jié)的。
4.按照權利要求1或2的方法，其特征在于，該焊接后的管子被拉伸到一個較小的直徑。
5.按照權利要求1或其后之一的方法，其特征在于，該帶子邊緣在整邊后被切斜。
6.按照權利要求1的方法或其后之一方法的實施裝置，包括一個用于金屬帶抽出裝置，一個用于帶子的整邊裝置，一個將帶子加工成管子的、由多個成形階段組成的成形裝置。一個將帶縫管進行焊接的焊接裝置，以及一個在焊后的管上夾持著的輸出裝置，其特征在于，該整邊裝置(4)由一個滾輪剪(15、16)組成，同時，至少一個滾輪(16)是用可調(diào)節(jié)的直流電機(23)驅(qū)動的，至少第一個成形階段(7)是一個滾輪刀具(24、25、26)，其中，至少一個滾輪(24)是通過一個可調(diào)的直流電機(31)驅(qū)動的，在焊接位置(9)之后直接安置一個冷卻劑容器(11、32)，管子(10)是可以從中貫穿通過的，而且，該冷卻劑的位置如此調(diào)節(jié)即冷卻劑至少包圍管子(10)的60%的園周表面。
7.按照權利要求6的裝置，其特征在于，該冷卻劑容器(32)是可調(diào)節(jié)高度的。
8.按照權利要求6或7的裝置，其特征在于，該冷卻劑容器(32)具有一個蓋板，并在蓋板上安置一個用于抽吸泵的接頭(37)。
9.按照權利要求6或其后之一的裝置，其特征在于，在焊接位置(9)和輸出裝置(13)之間最好在冷卻劑容器(11、32)和輸出裝置(13)之間安置一個拉伸環(huán)(12)。
10.按照權利要求6或其后之一的裝置，其特征在于，該焊接裝置(9)是一個具有兩個或多個電極(9a、9b、9c)的鎢-惰性氣體-焊接裝置(WIG)。
11.按照權利要求1至5生產(chǎn)一種具有金屬套殼的光學電纜方法的應用，其中，金屬套殼的直徑與壁厚的比值在5和30之間。
12.按照權利要求11對光學電纜的應用，其中，該金屬套殼由鋁或銅以及它們暮轄鹱槌傘
全文摘要
在一種由金屬帶生產(chǎn)具有厚壁和小直徑管子的方法中，通過金屬帶連續(xù)的成型制成為管子，并且將其縱向邊緣進行焊接，由一種具有15和80毫米之間的寬度、厚度為0.2至0.5毫米之間的金屬帶開始加工，同時，其寬度與厚度的比值適合于15和50之間。該金屬帶在焊接位置之前和焊好的管子在焊接區(qū)域中被強烈地冷卻。
文檔編號G02B6/44GK1032758SQ8810602
公開日1989年5月10日 申請日期1988年10月22日 優(yōu)先權日1987年10月26日
發(fā)明者格哈德·齊馬克, 哈里·史塔斯朱斯基, 埃瓦爾德·古尼亞 申請人:電纜金屬電氣有限公司