用于制造金属板制管状绝热元件的方法和装置与流程

本发明涉及用于制造金属板制管状绝热元件的方法和装置，该金属板制管状绝热元件在下文中也被称为管子或套管。这类元件(它们典型为圆柱体的形状并且长度约为1000或1250mm，通常也称作“区段”)用于载热流体管道的隔热。它们由打孔的矩形板坯料构成，而该板坯料随后被弯拱，沿母线(génératrice，生成线)保持敞开，以便能够围绕待进行绝热的管道侧向插入。随后借助于例如装配螺栓，将两个相对的纵向边缘彼此接合。进一步地，这些绝热元件的轴向端部被成形为使得这些元件能够通过嵌合而组装在一起。沿直线进行装配的基本原理是使用凸线脚和凹线脚的嵌合，无论是在竖直位置还是水平位置安装，该嵌合都能够确保良好的不透水性和足够的刚性。

然而，绝热元件的嵌合可以使用各种技术实现，在图1至图4中显示了其一些例子，这些图示出了已装配的管件，每个管子1都由滚轧的板坯料构成，板坯料通过纵向边缘18、19的接合而闭合。图1描绘了利用凸出的外围线脚11朝向管子1的较小直径端12的嵌合，而当该较小直径端被嵌合至另一管子的相对的圆柱形端部13内时，线脚构成止挡件。图2示出了类似的嵌合系统，其中取代前一实例中的“圆锥形状”使用了缩颈14，该缩颈通过在管子的整个外圆周上分布的轴向波纹的形成而获得。图3描绘了一种边缘到边缘类型的嵌合，一端包括恰好形成在管子的边缘的凹入线脚15，而在形成在另一端上的凸出线脚16的边缘插入到该凹入线脚中。图4描绘了一种搭接类型的嵌合，其中一端包括缩颈14、波纹以及位于缩颈的边界处的凹入线脚15，而管子的另一端插至该缩颈上并且还包括凸出线脚16，凸出线脚的边缘插入到该凹入线脚中。

在每种情况下，朝向元件的轴向端部形成的线脚或者波纹造成板的整个厚度的变形，而板还需保持平滑并且在这些变形的端部区域之间没有变形。

用于制造这些管子的板的材料很大程度上取决于应用。这些材料可能具体为铝、彩涂钢(acier prépeint，预涂钢)、不锈钢或者电镀钢，板的厚度通常在0.4到1mm之间变化。

背景技术：

目前而言，从成卷供应的板制造绝热元件包括以下系列步骤：

A)将坯料切割并定尺寸(宽度为1000-1250mm，长度＝直径*π+用于重叠部分的过长)，

B)对坯料进行打孔以形成螺栓孔，以用于闭合管子，

C)纵向加工线脚，以形成同样用于闭合目的的一个或两个线脚，

D)使用滚轧机将侧壁滚轧或者弯拱至要求的直径，以获得套管，

E)用螺栓预组装套管，以实现充足的刚性，

F)使端部成形为例如具有上文中描述的形状，以允许端对端地将管子装配。使用边缘成形机器实现端部的成形。

G)移除螺栓，以允许将套管一个嵌合在另一个中，特别地为了减小运输过程中的体积。

使端部成形的操作非常重要并且必须由专业人士非常细心地进行，线脚的深度以及结果的可重复性是重要的，以便确保接下来绝热元件之间的均一组装以及装配。

具体从EP1518616、EP1724033、EP1213063中得知了专用于该成形的机器，其称为边缘成形机。然而，整体而言，线脚成形操作很大程度上还是手工的并且涉及大量操作，这引起操作人员的身体疲劳。同样地，在边缘成形机上的操作的可重复性取决于操作人员，线脚深度的精度特别与操作人员的手艺有关。

此外，用于生产凸形侧和凹形侧的滚轧和线脚加工操作引起圆柱形元件的变形，其中一侧滚轧不足并且另一侧滚轧过度，而绝热元件最终变形。

如果使用了很难加工的板(例如厚板，例如厚度高达1mm的inox 316型不锈钢)，则这些问题会进一步增加，其会要求比铝制薄板更大的力。为了滚轧操作以及尤其是线脚加工操作而施加的机械力必须足以达到期望的变形。因此，可能有必要在边缘成形机上执行若干道次，同时修改边缘成形机在每个道次之间的设置，以实现期望的线脚高度或深度。

另一缺点在于，在所需的各种操作过程中并且特别是在滚轧机中进行若干连续道次的情况下，存在套管或者管子的表面受损的风险。在有涂层的钢坯的情况下，此类损坏不仅造成美观问题，还有造成后续腐蚀的风险。

还有一个缺点在于，这一制造方法要求在进行端部的成形之前使用螺栓连接进行预组装，并且还要求在成形后移除用于预组装边缘的螺栓并且拆开这些边缘，以便以一个嵌合在另一个内的方式对套管进行包装以用于其运输。除了由这些操作导致的时间损失以外，这些操作还增加了损坏绝热元件的表面的风险。

US3858785和US3921883还公开了用于制造管件的方法，所述管件包括外围的凸部或者波纹，其中在对板进行弯拱以形成管件之前，将所述凸部形成在所述板上。然而，这些管件是旨在用于热交换器的焊接管件，并且或是如US3858785中的那样，凸部形成在一个或两个表面上，但是一个表面上的凸部对于另一表面没有任何作用；或是如US3921883中的那样，在管件的整个长度上连续地产生波纹。这些管件除了旨在用于热交换器这个事实以外，完全没有与根据本发明的绝热管件相同的特征和功能性，赋予这些管件的凸部完全没有显示与本发明所涉及的绝热元件相同的问题，并且特别地，US3858785和US3921883的制造方法不能生产如下管状元件：所述管状元件只有端部被成形以获得外围线脚或者波纹，而位于这些端部之间的部分均匀地保持平滑，并且除了为使其成管状而对板进行弯拱所导致的变形外，没有其它变形。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述问题，并且具体提出了一种方法和一种机器，使得滚轧操作和线脚加工在单一操作中自动进行，以获得展现出高水平恒定的结果，并且因此实现对所制造部件的质量改进。其目的也在于减少制造绝热元件和调整机器设置所需的操作和时间。进一步的目的在于消除滚轧过度和滚轧不足的效果。

考虑到这些目标，本发明提供了一种用于制造金属板制管状绝热元件的方法，该元件由弯拱板的坯料构成，其两个相对的纵向边缘沿着纵向的连接线彼此接合，该元件在元件的外周上包括仅在元件的至少一个轴向端部附近形成在板上的外周凸部，所述轴向端部由与纵向边缘正交的坯料边缘构成，该凸部在板的整个厚度上对其产生影响。

根据本发明，该方法的特征在于所述凸部在进给过程中形成于坯料的边缘上(该边缘随后将构成绝热元件的轴向端部)，板坯料保持平坦，并且被促使在平行于该边缘的方向上在两个成形辊之间进给，然后通过与成形辊之一配合的弯拱辊进行包含所述凸部的坯料的弯拱，以在坯料进给期间使凸部成形后立即在坯料离开成形辊之间的间隙时在单个道次中对坯料进行弯拱。

根据现有技术，在绝热元件已经通过其纵向边缘的滚轧和预组装被赋予了其圆柱形的形状后，进行绝热元件的端部的成形，由此导致上文中提及的问题。而与此相反，根据本发明，首先在保持平坦的坯料的边缘上进行期望的成形，然后在坯料进给过程中在凸部成形后立即在单个道次中进行滚轧或者弯拱。

通过使坯料在两个成形辊之间通过而进行凸部的成形，并且由与成形辊之一配合的弯拱辊进行弯拱，以在坯料离开成形辊之间的间隙时立即对坯料进行弯拱。该设置一方面允许使用仅一个附加辊进行弯拱操作。另一方面，考虑到同时在坯料的两侧上通过轧辊端部的与此相适应的形状进行成形，这使得也可以在通过成形辊形成的线脚仍然与成形辊接触并且由成形辊(坯料部分地在弯拱作用下缠绕于所述成形辊上)引导且支撑时进行弯拱。

根据一种优选的设置，在至少两个成形步骤中形成外周凸部，所述至少两个步骤包括在板进给过程中依次执行的粗加工步骤和精加工步骤，每个步骤都由成套的两个成形辊实施。该设置使得在至少两个步骤中产生凸部成为可能，从而在每个步骤中在坯料的边缘引起更小的变形，并且因此在坯料的材料中产生更小的残余应力。对于避免所形成的管子的整体变形从而获得更规则的轮廓、消除过度滚轧并且最终使得分别在管子的相对端部上产生的凸线脚和凹线脚上具有相同的直径，残余应力的该减小是有利的。因此，实际上在边缘成形的同时进行弯拱，这避免了或者至少限制了管子变形的风险，例如上述滚轧过度和滚轧不足的缺陷。

此外，使坯料边缘变形所需的力更小，由此使得能够使用较低刚性的机器，因此机器不那么庞大并且不那么昂贵。已经注意到在单个道次中对端部的脚线加工引起材料的衰弱以及表面状态的非常明显的劣化。在两个道次中进行加工很大程度上减小或者完全消除了该现象。

该方法的显著优势在于它完美地适合于即使具有显著厚度和刚性的应用。

根据本发明的方法允许实施此前使用的成形，其中外周凸部包括凹陷的或者凸出的外周线脚或者是缩颈或者波纹。

本发明还提出了一种用于制造这种金属板制管状绝热元件的装置，其特征在于该装置在与待生产的绝热元件的轴线垂直的进给方向上依次包括：

-驱动单元，其用于在进给方向上运输平坦的坯料，

-成形辊单元，其包括用于在坯料的边缘上形成凸部的成形滚轮，以及

-弯拱单元，其紧接着成形辊单元位于其下游，用于对包括所述凸部的坯料进行弯拱，该弯拱单元包括横切于进给方向可动的弯拱辊以及用于调整弯拱辊相对于成形辊的位置的调整机构。

优选地，成形辊单元在进给方向上依次包括一组粗加工轧辊和一组精加工轧辊。考虑到施加的用于滚轧操作且尤其是线脚加工操作的机械力必须足以实现期望的变形这个事实，使用至少两组依次起作用的成形辊是有利的，这使得减小坯料的塑性变形所需的力成为可能，并且因此使得降低机器的功率和刚性成为可能，而不会损害线脚和成品管子的质量。

需要注意的是，机器可以例如在220伏特的电压(单相)下工作并且可以安装在可定向的脚轮上。因此，机器能够在车间四处移动并且插入任何插座中，并且能够容易地在现场使用。

根据另一优选的设置，成形滚轮可拆卸地连接至成形辊的端部。同样地，成形辊的端部支撑在安装在滑架上的轴承中，所述滑架是可横向移动的以能够释放轧辊的端部从而实现成形滚轮的可互换性，和/或能够使用不同长度的轧辊。这些设置使得可以根据待实现的成形而容易地更换滚轮，并且也可以更换轧辊以使其长度适应于坯料的宽度。因此，该装置容易且快速地适应于不同的板宽度。

鉴于上述内容，本领域技术人员会理解在此描述的方法和装置受益于强大的通用性，因为它们能用于许多宽度和厚度以及类型不同的材料。

根据又一的设置，弯拱辊布置在弯拱支架上，所述弯拱支架横切于进给方向在撤回位置与弯拱位置之间可移动，在所述弯拱位置中，弯拱辊进入坯料进给平面的水平上，以便与位于进给方向最下游的一组成形辊中的一个成形辊配合，从而对坯料进行弯拱。因此能够非常容易地进行弯拱设置的调整并因此使其适应于待制造的管子直径。

附图说明

通过下面参照附图进行图示的方式而给出的机器及其使用的有利实施方式的详细描述，本发明的其它细节和特征将显露出来，在附图中：

图1至图4已经在前文中进行过说明，示出了在已知的绝热元件的端部进行的线脚加工和成形的各种实施方式；

图5是机器的整体图，它是从滚轧的管子卸料侧看过去的立体图；

图6是机器的横截面图；

图7是局部正视图，示出了处于使用位置中的成形辊；

图8是以俯视视角示出的对应于图7的视图；

图9是局部正视图，示出了位于成形滚轮更换位置中的成形辊；

图10是以俯视视角示出的对应于图9的视图。

具体实施方式

图5中示出的根据本发明的机器包括基底2以及框架3，该基底安装在脚轮上并且设置有容纳成形滚轮的箱子20，该框架确保机器的刚性并且布置在基底2上。

该机器进一步包括：

-进料台4，其支撑在框架3上，

-驱动单元5，

-成形辊单元6，

-弯拱单元7。

驱动单元5包括一组机动化的夹送轧辊51，其用于夹持放置在进料台4上的坯料并且在进给方向(根据箭头F所示)上朝着成形辊单元6驱动坯料。

成形辊单元6包括两组成形辊：一组61粗加工轧辊61a、61b以及一组62精加工轧辊62a、62b。所有这些轧辊都是机动化的。每个成形辊都包括圆柱形中心轧辊63，中心轧辊的端部安装(连接以进行旋转)在驱动半轴64上，所述驱动半轴也在靠近圆柱形轧辊的端部处支承成形滚轮65a、65b、66a、66b。对于每个轧辊，半轴、成形滚轮和圆柱形轧辊都可拆卸地连接以进行旋转。

如图7至图10所显示的，由未示出的电机驱动旋转的半轴安装在固定至上部滑架68的轴承67中，所述上部滑架在轧辊的轴向上可移动，上部滑架自身安装在沿该轴向可移动的下部滑架69上。从图5中可以看出，滑架在滑道上被引导并且可以借助于曲柄681、691移动。

当需要更换第一或第二道次的成形滚轮时，上部滑架68可以被移动，如图9和图10中的箭头F1所示地将其移开。如图9和图10中的左侧所示，上部滑架68的位移使得将半轴64相对于圆柱轧辊63分离成为可能，由此同样允许成形滚轮65、66的更换。得益于该可动结构，滚轮的更换非常迅速。

下部滑架69的位置改变使得可以将适应于所使用的板坯料的宽度(典型的为1000至1250mm)的不同长度的圆柱轧辊63布置到位并进行使用。要注意的是，如上文中所指出的，无论所涉及的坯料宽度是多少，在下部滑架上移动上部滑架的可能性使得总是能够容易地更换滚轮。

在成套的两组滚轮65a、65b；66a、66b中，其中一个滚轮65a、66a用于每组轧辊的上轧辊61a、62a，而另一滚轮65b、66b用于下轧辊61b、62b，滚轮是可互换的。根据待在管子1的端部上形成的线脚或者其它成形而选择滚轮的轮廓，并且也根据对于每组轧辊(分别为粗加工和精加工)要获得的变形而调整滚轮对。因此，典型地，对于每侧而言，都存在有安装在粗加工轧辊61端部处的半轴上的一组粗加工滚轮65a、65b，以及安装在精加工轧辊62端部处的半轴上的一组精加工滚轮66a、66b。由于所有滚轮都可互换，为机器提供了完全的使用灵活性，以便例如在坯料的一侧上并且由此在管子的一端上形成缩颈和凹线脚，并且在另一侧上并且由此在管子的另一端上形成另一更深的线脚以及更窄的缩颈。这对本领域技术人员而言构成极大的优势。

在某些情况下，特别是如果使用相对较软材料的坯料(例如铝)，能够通过安装在精加工轧辊上的单组滚轮在单个步骤中实施成形。在这种情况下，将在粗加工轧辊上安装橡胶滚轮，所述滚轮不用于使坯料变形，而仅仅参与其驱动和引导。该选项的优势在于，为了轧辊端部的轮廓的改变，可仅仅更换精加工轧辊的滚轮，这节省时间并且增加机器的使用灵活性。

参见图6，可以看出弯拱单元7包括安装在横切于进给方向可动的滑架72上的弯拱辊71以及用于调整相对于成套精加工式成形辊62可动的弯拱辊71的位置的机构73，以便能够根据期望的弯拱半径来调整弯拱辊71和上部精加工轧辊62a之间的相对位置，弯拱辊与上部精加工轧辊配合以对坯料进行弯拱。从图6中可以看出，滑架72在相对于坯料的平面倾斜的方向上是可动的，以便弯拱辊71可以被定位得与上部精加工轧辊62a(所述上部精加工轧辊也用作坯料支撑辊)尽可能的近，以用于以最小的弯拱半径进行弯拱。

从之前刚刚给出的关于机器的描述可以容易地得出机器如何运作。为了由预切割至所需尺寸的坯料生产绝热元件1，将坯料9送至进料台4上并且夹持在驱动单元5的夹送辊51之间，所述夹送辊将坯料插入粗成形辊61a、61b之间。粗成形滚轮65a、65b随即进行坯料边缘的第一变形，而当坯料随后通过精加工轧辊62a、62b之间时，由精加工轧辊66a、66b对该变形进行精加工。一旦坯料离开精加工轧辊之间的间隙，坯料就被弯拱辊71向上推，这在图6中在上部位置中由参考标号71'示出，这引起以期望的曲率对坯料9进行弯拱，所述曲率通过调整弯拱单元7的滑架的位置进行调整。当坯料已经完全被滚轧时，可从成形辊和弯拱辊的抓持中移除坯料，并且可以由操作人员或者适合的抓持机构抓住，以备使用。

根据本发明的机器可以被纳入完整的生产线中，事先确保将从由卷产生的板切割坯料且形成用于闭合管子的螺栓的孔，并且将由此制备的坯料送至进料台，随后能够完全自动化地进行绝热元件的制造。