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Title:
METHOD FOR PRODUCING METAL TUBE MEMBRANES FOR DIAPHRAGM SEALS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/120049
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing tube membranes (RM1, RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RM8, RM9) for diaphragm seals, by means of which tube membranes (RM1, RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RM8, RM9) having different membrane shapes can be produced according to requirements, which membranes have high corrosion resistance and are easy to clean. According to the method, for each tube membrane (RM1, RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RM8, RM9) to be produced, a hollow cylindrical, metal tube (9) is provided, and each tube membrane (RM1, RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RM8, RM9) is produced from the relevant tube (9), wherein the tube (9) is formed by internal high pressure forming such that it has a membrane shape specified for the relevant tube membrane (RM1, RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RM8, RM9).

Inventors:
BECHER RAIMUND (DE)
KLÖFER PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/080824
Publication Date:
June 18, 2020
Filing Date:
November 11, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ENDRESS HAUSER SE CO KG (DE)
International Classes:
B21D26/033; B21D15/10; B21D17/00; B21D26/047; G01L9/00; G01L19/00; G01L19/06
Foreign References:
JPS5138905Y11976-09-24
EP0629846A11994-12-21
EP1466680A12004-10-13
US3463011A1969-08-26
DE3713105A11987-10-22
DE20313930U12003-11-13
Attorney, Agent or Firm:
ANDRES, Angelika (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von einer oder mehreren metallischen Rohrmembranen (RMi , RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) für Druckmittler, bei dem

für jede herzustellende Rohrmembran (RM1 , RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe,

RMg) jeweils ein hohlzylindrisches, metallisches Rohr (9) bereitgestellt wird, und

die jeweilige Rohrmembran (RM1 , RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) aus dem jeweiligen Rohr (9) gefertigt wird, in dem das Rohr (9) durch Innenhochdruckumformung derart umgeformt wird, dass es eine für die jeweilige Rohrmembran (RM1, RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) vorgegebene Membranform aufweist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , bei dem

die Innenhochdruckumformung jeweils in einem einzigen Umformprozess oder in zwei oder mehr aufeinander folgenden Umformprozessen durchgeführt wird,

wobei das umzuformende Rohr (9) bei jedem Umformprozess in einen in einem formgebenden Werkzeug (1 1 ) eingeschlossenen Hohlraum eingesetzt wird und dessen Rohrinnenraum mit einem dessen Umformung bewirkenden Innendruck (pmu) beaufschlagt wird, und

wobei der Hohlraum außenseitlich allseitig durch eine Begrenzung (17) begrenzt ist, deren Formgebung der in dem jeweiligen Umformprozess zu erzielenden Außengeometrie des umgeformten Rohrs (9) entspricht, wobei die in dem einzigen oder die in dem letzten Umformprozess zu erzielende Außengeometrie der vorgegebenen Membranform entspricht.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die Begrenzung (17) jeweils durch innere Mantelflächen von in das Werkzeug (1 1 ) eingesetzten, austauschbaren Einsätzen (15, 27) gebildet ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, bei dem die bereitgestellten Rohre (9)

a) mindestens ein Rohr (9) aus Edelstahl, aus Tantal oder aus einem eine

Nickelbasislegierung umfassenden Werkstoff umfassen,

b) einen Rohraußendurchmesser von 10 mm bis 90 mm aufweisen, und/oder

c) eine Rohwandstärke von 0,05 mm bis 0,1 mm aufweisen

5. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, bei dem

mindestens eine der Rohrmembranen (RM1 , RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe,

RMg) im Anschluss an die Innenhochdruckumformung spannungsarmgeglüht wird, mindestens eines der umzuformenden Rohre (9) in zwei oder mehr aufeinander folgenden Umformprozessen umgeformt wird und nach mindestens einem dieser

Umformprozesse, auf den ein weiterer Umformprozess folgt, weichgeglüht wird, bei der Durchführung mindestens einer der Innenhochdruckumformungen mindestens ein Umformprozess durchgeführt wird, bei dem das umzuformende Rohr (9) vor dem Umformprozess auf eine Umformtemperatur aufgeheizt und/oder während des

Umformprozesses auf der Umformtemperatur gehalten wird, und/oder

aus zwei oder mehr formgleichen Rohren (9) Rohrmembranen (RMi, RM2, RM3, RIVU, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) mit unterschiedlichen vorgegebenen Membranformen gefertigt werden.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, bei dem

die Rohre (9) in Form von einer oder mehreren Rohr-Gruppen derart bereitgestellt werden, dass jede Rohr-Gruppe zwei oder mehr formgleiche Rohre (9) umfasst und die Rohre (9) verschiedener Rohr-Gruppen verschiedene Formen aufweisen, und

aus den Rohren (9) einer jeden Rohr-Gruppe jeweils Rohrmembranen (RM1, RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) mit unterschiedlichen für die jeweilige Rohr-Gruppe vorgegebenen Membranformen gefertigt werden.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 6, bei dem

mindestens eine Rohrmembran (RM1) erzeugt wird, indem das jeweilige Rohr (9) derart umgeformt wird, dass die daraus erzeugte Rohrmembran (RM1) als hohlzylindrische Rohrmembranen (RM1) ausgebildet ist, die einen durch die vorgegebene Membranform vorgegebenen Außendurchmesser aufweist,

wobei der Außendurchmesser größer als ein Rohraußendurchmesser des Rohrs (9) und kleiner gleich einem von dem Rohraußendurchmesser, der Wandstärke und dem

Rohrwerkstoff des Rohrs (9) abhängigen Maximaldurchmesser und/oder kleiner gleich einem 1 ,7-fachen des Rohraußendurchmessers ist.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem aus zwei oder mehr formgleichen Rohren (9) jeweils holzylindrische Rohrmembranen (RM1) gefertigt werden, die unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen

9. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 8, bei dem mindestens eine Rohrmembran (RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) erzeugt wird, indem das jeweilige Rohr (9) derart umgeformt wird, dass die dadurch erhaltene Rohrmembran (RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) zwei voneinander beabstandet angeordnete, jeweils koaxial zur

Längsachse der Rohrmembran (RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) angeordnete, ringförmige Sicken (21 ) aufweist.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 9, bei dem

mindestens eine Rohrmembran (RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) erzeugt wird, indem das jeweilige Rohr (9) derart umgeformt wird, dass die daraus erzeugte Rohrmembran (RIVh, RM3, RIVU, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) zwei im Wesentlichen hohlzylindrische Endbereiche (23) umfasst, zwischen denen einen ein mittlerer

Membranbereich (25, 31 , 33, 35, 37, 39, 41 , 43) angeordnet ist, und

diese Rohrmembranen (RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) mindestens eine Rohrmembran (RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7) umfassen, die

a) zwei voneinander beabstandet angeordnete, jeweils koaxial zur Längsachse der Rohrmembran (RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) angeordnete, ringförmige Sicken (21 ) aufweist, wobei die Sicken (21 ) zwischen den beiden Endbereichen (23) angeordnet sind und der mittlere Membranbereich (25, 31 , 33, 35, 37, 39, 41 , 43) zwischen den beiden Sicken (21 ) angeordnet ist, und/oder

b) deren mittlerer Membranbereich (25, 31 , 33, 35, 37, 39, 41 , 43):

b1 ) hohlzylindrisch ist,

b2) eine Querschnittsfläche aufweist, die in parallel zu dessen Längsachse verlaufender Richtung variiert,

b3) einen Außendurchmesser aufweist, der ausgehend von den gegenüberliegenden Enden des mittleren Membranbereich (31 ) in parallel zu dessen Längsachse in Richtung dessen Mitte verlaufender Richtung abnimmt, der ausgehend von den gegenüberliegenden Enden des mittleren Membranbereich (33) in parallel zu dessen Längsachse in Richtung dessen Mitte verlaufender Richtung ansteigt, oder der in parallel zur Längsachse des mittleren Membranbereichs (35) verlaufender Richtung wellenförmig variiert,

b4) mindestens eine eine Belastbarkeit der Rohrmembran (RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) mit thermomechanischen Spannungen und/oder eine Stabilität der Rohrmembran (RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) zumindest abschnittweise erhöhende Ausbuchtung (44, 45, 47, 49, 51 , 53) aufweist,

b5) parallel zueinander und koaxial zur Längsachse des mittleren Membranbereichs (35) angeordnete, zu einem Ring geschlossene Ausbuchtungen (44) aufweist,

b6) parallel zur Längsachse dieses Membranbereichs (37, 39) verlaufende

Ausbuchtungen (45, 47), parallel zur Längsachse dieses Membranbereichs (37, 39) verlaufende, spiegelsymmetrisch zur Längsachse angeordnete und/oder gleichmäßig über den Umfang des mittleren Membranbereichs (37, 39) verteilt angeordnete Ausbuchtungen (45, 47), parallel zur Längsachse dieses Membranbereichs (37) verlaufende

Ausbuchtungen (45) mit trapezförmiger Querschnittsfläche oder parallel zur Längsachse dieses Membranbereichs (39) verlaufende Ausbuchtungen (47) mit

ellipsensegmentförmiger Querschnittsfläche aufweist, oder

b7) eine oder mehrere spiralförmige oder spiralsegmentförmige Ausbuchtungen (49, 51 , 53) aufweist.

1 1. Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem aus zwei oder mehr formgleichen Rohren (9) Rohrmembranen (RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) gefertigt werden, deren Membranformen sich durch die Formgebung der Ausbuchtungen (44, 45, 47, 49, 51 , 53), die Formgebung von deren mittleren Membranbereich (25, 31 , 33, 35, 37, 39, 41 , 43), die Formgebung der Sicken (21 ) und/oder die Außendurchmesser von deren Endbereichen (23) unterscheiden.

12. Mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 1 1 hergestellte Rohrmembran (RM1, RM2, RMe, RM4, RM5, RM6, RM7, RM8, RMg).

13. Rohrmembran (RIVh, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) gemäß Anspruch 12, mit zwei im Wesentlichen hohlzylindrischen Endbereichen (23) und einem zwischen den Endbereichen (23) angeordneten mittleren Membranbereich (25, 31 , 33, 35, 37, 39, 41 , 43),

a) wobei die Rohrmembran (RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) zwei voneinander beabstandet angeordnete, jeweils koaxial zur Längsachse der Rohrmembran (RM2) angeordnete, ringförmige Sicken (21 ) aufweist, wobei die Sicken (21 ) zwischen den beiden Endbereichen (23) angeordnet sind und der mittlere Membranbereich (25, 31 , 33, 35, 37, 39, 41 , 43) zwischen den beiden Sicken (21 ) angeordnet ist, und/oder

b) wobei der mittlere Membranbereich (25, 31 , 33, 35, 37, 39, 41 , 43) der Rohrmembran (RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RM8, RMg):

b1 ) hohlzylindrisch ist,

b2) eine Querschnittsfläche aufweist, die in parallel zu dessen Längsachse verlaufender Richtung variiert,

b3) einen Außendurchmesser aufweist, der ausgehend von den gegenüberliegenden Enden des mittleren Membranbereich (31 ) in parallel zu dessen Längsachse in Richtung dessen Mitte verlaufender Richtung abnimmt, der ausgehend von den gegenüberliegenden Enden des mittleren Membranbereich (33) in parallel zu dessen Längsachse in Richtung dessen Mitte verlaufender Richtung ansteigt, oder der in parallel zur Längsachse des mittleren Membranbereichs (35) verlaufender Richtung wellenförmig variiert,

b4) mindestens eine eine Belastbarkeit der Rohrmembran (RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) mit thermomechanischen Spannungen und/oder eine Stabilität der Rohrmembran (RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg) zumindest abschnittweise erhöhende Ausbuchtung (44, 45, 47, 49, 51 , 53) aufweist,

b5) parallel zueinander und koaxial zur Längsachse des mittleren Membranbereichs (35) angeordnete, zu einem Ring geschlossene Ausbuchtungen (44) aufweist,

b6) parallel zur Längsachse des mittleren Membranbereichs (37, 39) verlaufende Ausbuchtungen (45, 47), parallel zur Längsachse des mittleren Membranbereichs (37, 39) verlaufende, spiegelsymmetrisch zur Längsachse angeordnete und/oder gleichmäßig über den Umfang des mittleren Membranbereichs (37, 39) verteilt angeordnete Ausbuchtungen (45, 47), parallel zur Längsachse des mittleren Membranbereichs (37) verlaufende Ausbuchtungen (45) mit trapezförmiger Querschnittsfläche oder parallel zur Längsachse des mittleren Membranbereichs (39) verlaufende Ausbuchtungen (47) mit

ellipsensegmentförmiger Querschnittsfläche aufweist, oder b7) eine oder mehrere spiralförmige oder spiralsegmentförmige Ausbuchtungen (49, 51 , 53) aufweist.

14. Rohrmembran (RMs, RMe, RMg) gemäß Anspruch 12 bis 13,

die zwei im Wesentlichen hohlzylindrische Endbereiche (23) und einen zwischen den Endbereichen (23) angeordneten mittleren Membranbereich (35, 41 , 43) umfasst, wobei der mittlere Membranbereich (41 , 43) mindestens eine spiralförmige oder

spiralsegmentförmige Ausbuchtung (49, 51 , 53) umfasst, die unter einem Steigungswinkel von 50° bis 70° verläuft, die in parallel zur Längsachse der Rohrmembran (RMe, RMg) verlaufender Richtung eine Ausbuchtungsbreite (B) von 2 mm bis 4 mm aufweist, und/oder die in senkrecht zur Längsachse der Rohrmembran (RMe, RMg) verlaufender Richtung eine Ausbuchtungstiefe (T) von 0,2 mm bis 0,8 mm aufweist, oder

der mittlere Membranbereich (35) parallel zueinander und koaxial zur Längsachse des mittleren Membranbereichs (35) angeordnete, zu einem Ring geschlossene

Ausbuchtungen (44) aufweist, die in parallel zur Längsachse der Rohrmembran (RMs) verlaufender Richtung eine Ausbuchtungsbreite (B) von

2 mm bis 4 mm aufweisen, und/oder in senkrecht zur Längsachse der Rohrmembran (RMs) verlaufender Richtung eine Ausbuchtungstiefe (T) von

0,2 mm bis 0,8 mm aufweisen.

15. Druckmittler mit einer Rohrmembran (RMi, RM2, RM3, RM4, RMs, RM6, RM7, RMe, RMg) gemäß Anspruch 12 bis 14, der

einen Membranträger (29) umfasst, in den die Rohrmembran (RM1, RM2, RM3, RM4, RMs, RM6, RM7) derart eingesetzt und mit dem Membranträger (29) verbunden ist, dass deren Innenseite mit einem Druck (p) beaufschlagbar ist,

der eine im Membranträger (29) unter der Rohrmembran (RM1, RM2, RM3, RM4, RMs, RMe, RM7, RMe, RMg) eingeschlossene Druckempfangskammer (5) umfasst, und

der eine an die Druckempfangskammer (5) angeschlossene Druckübertragungsleitung (7) umfasst.

Description:
Verfahren zur Herstellung von metallischen Rohrmembranen für Druckmittler

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Rohrmembranen für Druckmittler, sowie mindestens eine mit diesem Verfahren hergestellte Rohrmembran und mindestens einen eine dieser Rohrmembranen umfassenden Druckmittler.

Rohrmembranen sind im Wesentlichen rohrförmig und werden in Druckmittlern zur Übertragung von Drücken eingesetzt.

Fig. 1 zeigt als ein Anwendungsbeispiel einen als Rohrdruckmittler ausgebildeten

Druckmittler mit einer hohlzylindrischen Rohrmembran 1.

Derartige Rohrdruckmittler sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie umfassen ein in eine Rohrleitung einsetzbares Rohrsegment 3, in dem die Rohrmembran 1 derart angeordnet ist, dass im Rohrsegment 3 unter der Rohrmembran 1 eine

Druckempfangskammer 5 eingeschlossen ist. An die Druckempfangskammer 5 ist eine hydraulische Druckübertragungsleitung 7 angeschlossen, über die ein von einem im Rohrsegment 3 durch die Rohrmembran 1 hindurch strömenden Prozessmedium auf eine Innenseite der Rohrmembran 1 ausgeübter Druck p an einen Zielort übertragbar ist.

Damit das Rohrsegment eines Rohrdruckmittler in eine bestehende Rohrleitung eingesetzt werden kann, muss es einen an den Durchmesser der Rohrleitung angepassten

Durchmesser aufweisen. Entsprechend müssen auch die darin eingesetzten

Rohrmembranen einen entsprechend angepassten Membrandurchmesser aufweisen. Folglich wird zur Herstellung dieser Druckmittler eine entsprechend große Vielzahl von Rohrmembranen unterschiedlicher Durchmesser benötigt.

Um flexibel auf einen ständig wechselnden Bedarf an Rohrmembranen unterschiedlicher Durchmesser reagieren zu können, wird bei der Herstellung dieser Rohrmembranen heute üblicher Weise derart Verfahren, dass aus einem Blech oder einer Folie aus dem Werkstoff der Rohrmembran ein den Abmessungen der Rohrmembran entsprechender Zuschnitt angefertigt wird, aus dem dann ein Hohlzylinder geformt wird, wobei die in der

hohlzylindrischen Form aneinander angrenzenden Längskanten des Zuschnitts durch eine in Längsrichtung verlaufende Schweißnaht miteinander verbunden werden.

Hierdurch können auf sehr aufwendige Weise Rohrmembranen mit sehr unterschiedlichen Durchmessern erzeugt werden.

Nachteilig ist jedoch, dass die im Druckmittler mit dem Prozessmedium in Kontakt kommende Schweißnaht die Korrosionsbeständigkeit dieser Rohrmembranen reduziert. Außerdem erschwert die Schweißnaht die Reinigung des Druckmittlers. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass mit diesem Verfahren nur im Wesentlichen hohlzylindrische Rohrmembranen hergestellt werden können.

Zur Reinigung von Rohrmembranen von Druckmittlern werden heute üblicher unter dem englischen Begriff Cleaning-in-Place (CIP) bekannte Reinigungsverfahren eingesetzt, bei denen die Rohrmembran im Druckmittler mit einer unter einer hohen Temperatur stehenden Reinigungsflüssigkeit, wie z.B. Wasser oder einer ein Reinigungsmittel enthaltenden Flüssigkeit, gespült wird. Darüber hinaus ist es in einigen Anwendungen wünschenswert, die Rohrmembran durch z.B. durch heißen Dampf, wie z.B. Wasserdampf, zu sterilisieren.

Bei einer solchen Reinigung und/oder Sterilisation wird die mit dem Rohrsegment verbundene Rohrmembran jedoch unter Umständen vergleichsweise großen Temperaturen und/oder vergleichsweise großen Temperatursprüngen ausgesetzt. Dabei führen unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten von Rohrmembran und

Rohrsegment zu thermomechanischen Spannungen. Darüber hinaus entstehen

thermomechanische Spannungen auch dadurch, dass sich die Temperatur des mit der Rohrmembran verbundenen Rohrsegments aufgrund dessen im Vergleich zur Masse der Rohrmembran deutlich größeren Masse deutlich langsamer an sprunghafte

Temperaturänderungen anpasst, als die Temperatur der Rohrmembran. Beide Effekte führen dazu, dass vergleichsweise große Kräfte auf die in Regel nur eine vergleichsweise geringe Wandstärke aufweisenden Rohrmembranen ausgeübt werden. Übersteigen diese Kräfte einen für die jeweilige Rohrmembran vorgegebenen Grenzwert, so besteht die Gefahr, dass in die Rohrmembran Spannungen eingebracht werden, die deren

Druckübertragungseigenschaften dauerhaft verändern. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass die Rohrmembran plastisch verformt oder nachhaltig beschädigt wird. Im schlimmsten Fall kann die Rohrmembran, z.B. durch sich in der Rohrmembran ausbildende Risse, sogar zerstört werden.

Diesen Problemen kann z.B. dadurch begegnet werden, dass Rohrmembranen mit größerer Wandstärke eingesetzt werden. Das führt jedoch zu einer geringeren

Druckempfindlichkeit von deren Druckübertragungseigenschaften. Alternativ kann sowohl der Temperaturbereich, in dem die Rohrmembran eingesetzt werden darf, als auch die Größe der Temperatursprünge, denen sie ausgesetzt werden darf, begrenzt wird. Das führt jedoch zu Einschränkungen hinsichtlich der einsetzbaren Reinigungsverfahren.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Rohrmembranen anzugeben, mit dem bedarfsabhängig Rohrmembranen unterschiedlicher Membranform herstellbar sind, die eine höhere Korrosionsbeständigkeit aufweisen und gut zu reinigen sind. Hierzu umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von einer oder mehreren metallischen Rohrmembranen für Druckmittler, bei dem

für jede herzustellende Rohrmembran jeweils ein hohlzylindrisches, metallisches Rohr bereitgestellt wird, und

die jeweilige Rohrmembran aus dem Rohr gefertigt wird, in dem das Rohr durch Innenhochdruckumformung derart umgeformt wird, dass es eine für die jeweilige

Rohrmembran vorgegebene Membranform aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet gegenüber dem zu zuvor beschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren den Vorteil, dass die damit hergestellten Rohrmembranen keine Schweißnaht aufweisen. Das bietet den Vorteil, dass die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rohrmembranen eine höhere Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Darüber hinaus sind sie widerstandfähiger gegenüber durch die jeweilige Rohrmembran hindurch strömenden, abrasiven Medien und weisen eine glatte Innenfläche auf, die entsprechend gut gereinigt werden kann.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Membranform für jede zu fertigende

Rohrmembran individuell vorgegeben werden kann. Das bietet den Vorteil, dass

Rohrmembranen mit einer vergleichsweise großen Anzahl unterschiedlicher

Membranformen zeitnah und bedarfsgerecht gefertigt werden können. Dabei können aus baugleichen bereitgestellten Rohren Rohrmembranen mit unterschiedlichen

Membranformen erzeugt werden. Letzteres bietet den Vorteil, dass sich hierdurch die mit der Bereitstellung der Rohre verbundenen Lagerhaltungskosten reduzieren.

Gemäß einer Ausgestaltung wird derart verfahren, dass

die Innenhochdruckumformung jeweils in einem einzigen Umformprozess oder in zwei oder mehr aufeinander folgenden Umformprozessen durchgeführt wird,

wobei das umzuformende Rohr bei jedem Umformprozess in einen in einem

formgebenden Werkzeug eingeschlossenen Hohlraum eingesetzt wird und dessen Rohrinnenraum mit einem dessen Umformung bewirkenden Innendruck beaufschlagt wird, und

wobei der Hohlraum außenseitlich allseitig durch eine Begrenzung begrenzt ist, deren Formgebung der in dem jeweiligen Umformprozess zu erzielenden Außengeometrie des umgeformten Rohrs entspricht, wobei die in dem einzigen oder die in dem letzten

Umformprozess zu erzielende Außengeometrie der vorgegebenen Membranform entspricht.

Gemäß einer Ausgestaltung der letztgenannten Ausgestaltung ist die Begrenzung jeweils durch innere Mantelflächen von in das Werkzeug eingesetzten, austauschbaren Einsätzen gebildet. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen sehen vor, dass die bereitgestellten Rohre a) mindestens ein Rohr aus Edelstahl, aus Tantal oder aus einem eine

Nickelbasislegierung umfassenden Werkstoff umfassen,

b) einen Rohraußendurchmesser von 10 mm bis 90 mm aufweisen, und/oder

c) eine Rohwandstärke von 0,05 mm bis 0, 1 mm aufweisen

Weitere Ausgestaltungen sehen vor, dass

mindestens eine der Rohrmembranen im Anschluss an die Innenhochdruckumformung spannungsarmgeglüht wird,

mindestens eines der umzuformenden Rohre in zwei oder mehr aufeinander folgenden Umformprozessen umgeformt wird und nach mindestens einem dieser Umformprozesse, auf den ein weiterer Umformprozess folgt, weichgeglüht wird,

bei der Durchführung mindestens einer der Innenhochdruckumformungen mindestens ein Umformprozess durchgeführt wird, bei dem das umzuformende Rohr vor dem

Umformprozess auf eine Umformtemperatur aufgeheizt und/oder während des

Umformprozesses auf der Umformtemperatur gehalten wird, und/oder

aus zwei oder mehr formgleichen Rohren Rohrmembranen mit unterschiedlichen vorgegebenen Membranformen gefertigt werden.

Eine erste Weiterbildung umfasst ein Verfahren, bei dem

die Rohre in Form von einer oder mehreren Rohr-Gruppen derart bereitgestellt werden, dass jede Rohr-Gruppe zwei oder mehr formgleiche Rohre umfasst und die Rohre verschiedener Rohr-Gruppen verschiedene Formen aufweisen, und

aus den Rohren einer jeden Rohr-Gruppe jeweils Rohrmembranen mit

unterschiedlichen für die jeweilige Rohr-Gruppe vorgegebenen Membranformen gefertigt werden.

Eine zweite Weiterbildung umfasst ein Verfahren, bei dem

mindestens eine Rohrmembran erzeugt wird, indem das jeweilige Rohr derart umgeformt wird, dass die daraus erzeugte Rohrmembran als hohlzylindrische

Rohrmembranen ausgebildet ist, die einen durch die vorgegebene Membranform vorgegebenen Außendurchmesser aufweist,

wobei der Außendurchmesser größer als ein Rohraußendurchmesser des Rohrs und kleiner gleich einem von dem Rohraußendurchmesser, der Wandstärke und dem

Rohrwerkstoff des Rohrs abhängigen Maximaldurchmesser und/oder kleiner gleich einem 1 ,7-fachen des Rohraußendurchmessers ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung besteht darin, dass aus zwei oder mehr formgleichen Rohren jeweils holzylindrische Rohrmembranen gefertigt werden, die unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen Eine dritte Weiterbildung umfasst ein Verfahren, bei dem mindestens eine Rohrmembran erzeugt wird, indem das jeweilige Rohr derart umgeformt wird, dass die dadurch erhaltene Rohrmembran zwei voneinander beabstandet angeordnete, jeweils koaxial zur Längsachse der Rohrmembran angeordnete, ringförmige Sicken aufweist.

Weitere Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sehen vor, dass

mindestens eine Rohrmembran erzeugt wird, indem das jeweilige Rohr derart umgeformt wird, dass die daraus erzeugte Rohrmembran zwei im Wesentlichen hohlzylindrische Endbereiche umfasst, zwischen denen einen ein mittlerer

Membranbereich angeordnet ist, und

diese Rohrmembranen mindestens eine Rohrmembran umfassen, die

a) zwei voneinander beabstandet angeordnete, jeweils koaxial zur Längsachse der Rohrmembran angeordnete, ringförmige Sicken aufweist, wobei die Sicken zwischen den beiden Endbereichen angeordnet sind und der mittlere Membranbereich zwischen den beiden Sicken angeordnet ist, und/oder

b) deren mittlerer Membranbereich:

b1 ) hohlzylindrisch ist,

b2) eine Querschnittsfläche aufweist, die in parallel zu dessen Längsachse verlaufender Richtung variiert,

b3) einen Außendurchmesser aufweist, der ausgehend von den gegenüberliegenden Enden des mittleren Membranbereich in parallel zu dessen Längsachse in Richtung dessen Mitte verlaufender Richtung abnimmt, der ausgehend von den gegenüberliegenden Enden des mittleren Membranbereich in parallel zu dessen Längsachse in Richtung dessen Mitte verlaufender Richtung ansteigt, oder der in parallel zur Längsachse des mittleren Membranbereichs verlaufender Richtung wellenförmig variiert,

b4) mindestens eine eine Belastbarkeit der Rohrmembran mit thermomechanischen Spannungen und/oder eine Stabilität der Rohrmembran zumindest abschnittweise erhöhende Ausbuchtung aufweist,

b5) parallel zueinander und koaxial zur Längsachse des mittleren Membranbereichs angeordnete, zu einem Ring geschlossene Ausbuchtungen aufweist,

b6) parallel zur Längsachse des mittleren Membranbereichs verlaufende

Ausbuchtungen, parallel zur Längsachse des mittleren Membranbereichs verlaufende, spiegelsymmetrisch zur Längsachse angeordnete und/oder gleichmäßig über den Umfang des mittleren Membranbereichs verteilt angeordnete Ausbuchtungen, parallel zur

Längsachse des mittleren Membranbereichs verlaufende Ausbuchtungen mit

trapezförmiger Querschnittsfläche oder parallel zur Längsachse des mittleren

Membranbereichs verlaufende Ausbuchtungen mit ellipsensegmentförmiger

Querschnittsfläche aufweist, oder

b7) eine oder mehrere spiralförmige oder spiralsegmentförmige Ausbuchtungen aufweist. Eine bevorzugte Ausgestaltung der letztgenannten Weiterbildungen besteht darin, dass aus zwei oder mehr formgleichen Rohren Rohrmembranen gefertigt werden, deren Membranformen sich durch die Formgebung der Ausbuchtungen, die Formgebung von deren mittleren Membranbereich, die Formgebung der Sicken und/oder die

Außendurchmesser von deren Endbereichen unterscheiden.

Des Weiteren umfasst die Erfindung mindestens eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Rohrmembran.

Weiterbildungen erfindungsgemäßer Rohrmembranen zeichnen sich dadurch aus, dass mindestens einer dieser Rohrmembranen,

zwei im Wesentlichen hohlzylindrischen Endbereiche und einem zwischen den

Endbereichen angeordneten mittleren Membranbereich aufweist,

a) wobei die Rohrmembran zwei voneinander beabstandet angeordnete, jeweils koaxial zur Längsachse der Rohrmembran angeordnete, ringförmige Sicken aufweist, wobei die Sicken zwischen den beiden Endbereichen angeordnet sind und der mittlere

Membranbereich zwischen den beiden Sicken angeordnet ist, und/oder

b) wobei der mittlere Membranbereich der Rohrmembran:

b1 ) hohlzylindrisch ist,

b2) eine Querschnittsfläche aufweist, die in parallel zu dessen Längsachse verlaufender Richtung variiert,

b3) einen Außendurchmesser aufweist, der ausgehend von den gegenüberliegenden Enden des mittleren Membranbereich in parallel zu dessen Längsachse in Richtung dessen Mitte verlaufender Richtung abnimmt, der ausgehend von den gegenüberliegenden Enden des mittleren Membranbereich in parallel zu dessen Längsachse in Richtung dessen Mitte verlaufender Richtung ansteigt, oder der in parallel zur Längsachse des mittleren Membranbereichs verlaufender Richtung wellenförmig variiert,

b4) mindestens eine eine Belastbarkeit der Rohrmembran mit thermomechanischen Spannungen und/oder eine Stabilität der Rohrmembran zumindest abschnittweise erhöhende Ausbuchtung aufweist,

b5) parallel zueinander und koaxial zur Längsachse des mittleren Membranbereichs angeordnete, zu einem Ring geschlossene Ausbuchtungen aufweist,

b6) parallel zur Längsachse des mittleren Membranbereichs verlaufende

Ausbuchtungen, parallel zur Längsachse des mittleren Membranbereichs verlaufende, spiegelsymmetrisch zur Längsachse angeordnete und/oder gleichmäßig über den Umfang des mittleren Membranbereichs verteilt angeordnete Ausbuchtungen, parallel zur

Längsachse des mittleren Membranbereichs verlaufende Ausbuchtungen mit

trapezförmiger Querschnittsfläche oder parallel zur Längsachse des mittleren

Membranbereichs verlaufende Ausbuchtungen mit ellipsensegmentförmiger

Querschnittsfläche aufweist, oder b7) eine oder mehrere spiralförmige oder spiralsegmentförmige Ausbuchtungen aufweist.

Eine weitere Weiterbildung umfasst eine erfindungsgemäße Rohrmembran,

die zwei im Wesentlichen hohlzylindrische Endbereiche und einen zwischen den

Endbereichen angeordneten mittleren Membranbereich umfasst, wobei

der mittlere Membranbereich mindestens eine spiralförmige oder spiralsegmentförmige Ausbuchtung umfasst, die unter einem Steigungswinkel von 50° bis 70° verläuft, die in parallel zur Längsachse der Rohrmembran verlaufender Richtung eine Ausbuchtungsbreite von 2 mm bis 4 mm aufweist, und/oder die in senkrecht zur Längsachse der Rohrmembran verlaufender Richtung eine Ausbuchtungstiefe von 0, 2 mm bis 0,8 mm aufweist, oder der mittlere Membranbereich parallel zueinander und koaxial zur Längsachse des mittleren Membranbereichs angeordnete, zu einem Ring geschlossene Ausbuchtungen aufweist, die in parallel zur Längsachse der Rohrmembran verlaufender Richtung eine Ausbuchtungsbreite von 2 mm bis 4 mm aufweisen, und/oder in senkrecht zur Längsachse der Rohrmembran verlaufender Richtung eine Ausbuchtungstiefe von 0, 2 mm bis 0,8 mm aufweisen.

Des Weiteren umfasst die Erfindung einen Druckmittler mit einer erfindungsgemäßen Rohrmembran, der

einen Membranträger umfasst, in den die Rohrmembran derart eingesetzt und mit dem Membranträger verbunden ist, dass deren Innenseite mit einem Druck beaufschlagbar ist, der eine im Membranträger unter der Rohrmembran eingeschlossene

Druckempfangskammer umfasst, und

der eine an die Druckempfangskammer angeschlossene Druckübertragungsleitung umfasst.

Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen neun Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Um Elemente mit zum Teil sehr unterschiedlichen Abmessungen darstellen zu können, wurde ein nicht immer

maßstabsgetreue Darstellung gewählt.

Fig. 1 zeigt: einen Rohrdruckmittler mit einer hohlzylindrischen Rohrmembran,

Fig. 2 zeigt: ein Werkzeug mit Einsätzen zur Herstellung zylindrischer Rohrmembranen; Fig. 3 zeigt: das Werkzeug von Fig. 1 mit Einsätzen zur Herstellung von Sicken

aufweisenden Rohrmembranen;

Fig. 4 zeigt: einen Druckmittler mit einer zwei Sicken aufweisenden Rohrmembran; Fig. 5 zeigt: einen Längsschnitt einer Rohrmembran mit einem nach innen gewölbten mittleren Membranbereich; Fig. 6 zeigt: einen Längsschnitt einer Rohrmembran mit einem nach außen gewölbten mittleren Membranbereich;

Fig. 7 zeigt: einen Längsschnitt einer Rohrmembran mit einem mittleren Membranbereich mit in Längsrichtung wellenförmig variierendem Außendurchmesser;

Fig. 8 zeigt: einen Längsschnitt einer in Längsrichtung verlaufende Ausbuchtungen aufweisenden Rohrmembran;

Fig. 9 zeigt: einen Querschnitt einer im Querschnitt trapezförmige Ausbuchtungen

aufweisenden Rohrmembran;

Fig. 10 zeigt: einen Querschnitt einer im Querschnitt ellipsensegmentförmige

Ausbuchtungen aufweisenden Rohrmembran;

Fig. 1 1 zeigt: eine Ansicht einer Rohrmembran mit einer spiralförmigen Ausbuchtung; und Fig. 12 zeigt: eine Ansicht einer Rohrmembran mit zwei spiralförmigen Ausbuchtungen.

Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung von einer oder mehreren metallischen Rohrmembranen RMi, RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg, sowie mindestens eine mit diesem Verfahren hergestellte Rohrmembran RM 1 , RM 2 , RM 3 , RM 4 , RM 5 , RM 6 , RM 7, RMe, RMg und mindestens einen jeweils eine dieser Rohrmembranen RM 1 , RM 2 , RM 3 ,

RM 4 , RM 5 , RM 6 , RM 7, RMe, RMg umfassenden Druckmittler.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass für jede mit diesem Verfahren herzustellende Rohrmembran RM1, RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg jeweils ein hohlzylindrisches, metallisches Rohr 9 bereitgestellt wird und die jeweilige Rohrmembran RM 1 , RM 2 , RM 3 , RM 4 , RM 5 , RM 6 , RM 7, RMe, RMg aus dem jeweiligen Rohr 9 gefertigt wird, in dem das Rohr 9 durch Innenhochdruckumformung derart umgeformt wird, dass es eine für die jeweilige Rohrmembran RM1, RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg vorgegebene Membranform aufweist.

Das Innenhochdruckumformen ist ein auch unter der häufig synonym verwendeten Bezeichnung Hydroforming bekanntes Umformverfahren, bei dem ein metallischer Hohlkörper in einem geschlossenen, formgebenden Werkzeug mittels eines zur Bewirkung der Umformung im Hohlkörper aufgebauten Innendrucks umgeformt wird.

Bei der Innenhochdruckumformung wird jeweils ein Umformprozess durchgeführt, bei dem das Rohr 9 in ein formgebendes Werkzeug eingesetzt und in dem Werkzeug umgeformt wird. Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines zur Erzeugung von Rohrmembranen RM1, RM2, RM3, RM 4 , RM 5 , RM 6 , RM 7, RMe, RMg einsetzbaren Werkzeugs 1 1. Das Werkzeug 1 1 umfasst zwei über eine lösbare druckdichte Verbindung miteinander verbundene Halbschalen 13, in die jeweils ein formgebender Einsatz 15 eingesetzt ist. Die Einsätze 15 sind vorzugsweise als auswechselbare Einsätze 15 ausgebildet. Sie weisen jeweils eine innere Mantelfläche auf, die einen im Werkzeug 1 1 eingeschlossenen Hohlraum außenseitlich begrenzt. Diese Mantelflächen bilden zusammen eine außenseitliche allseitige Begrenzung 17 des Hohlraums, deren Formgebung in Abhängigkeit von einer Formgebung einer äußeren Mantelfläche der vorgegebenen Membranform vorgegeben wird.

Zur Durchführung des Umformprozesses wird das hohlzylindrische, metallische Rohr 9 derart in das Werkzeug 1 1 einsetzt, dass es außenseitlich allseitig von der außenseitlich allseitigen Begrenzung 17 des Hohlraums umgeben ist. Anschließend wird der Hohlraum druckdicht verschlossen und ein Rohrinnenraum des Rohrs 9 mit einem Innendruck pmu beaufschlagt. Dabei kann z.B. derart Verfahren werden, dass der Rohrinnenraum über einen oder mehrere Anschlüsse 19 des Werkzeugs 1 1 mit einem Fluid, wie z.B. einem Öl oder einer Wasser-Öl Emulsion, derart befüllt wird, dass das Fluid im Rohrinnenraum unter dem Innendruck pmu steht. Hierzu kann das Werkzeug 1 1 z.B. eine in Fig. 2 schematisch durch Pfeile dargestellte Vorrichtung 20, wie z.B. eine mindestens einen Kolben oder einen Verdichter umfassende Vorrichtung 20, umfassen, mittels der das Fluid im Rohrinnenraum verdichtet wird. Durch den Innendruck pmu wird das Rohr 9 derart nach außen expandiert, dass dessen äußere Mantelfläche die durch die Begrenzung 17 des Hohlraums vorgegebene Formgebung annimmt.

Fig. 2 ist zur Veranschaulichung sowohl das als Ausgangsform gestrichelt dargestellte hohlzylindrische Rohr 9, als auch die durch Expansion dieses Rohres 9 in der in Fig. 2 durch Pfeile angezeigten Richtung erhaltene Rohrmembran RMi dargestellt. Die hier als Beispiel dargestellte Rohrmembran RMi ist hohlzylindrisch und weist einen der vorgegebenen Membranform entsprechenden Außendurchmesser auf.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die damit hergestellten Rohrmembranen RMi, RM 2 , RM 3 , RM 4 , RM 5 , RM 6 , RM 7, RMe, RMg weisen die zuvor bereits genannten Vorteile auf.

Wie bereits erwähnt, wird zur Erzeugung jeder Rohrmembran RMi, RM2, RM3, RM4, RM5, RM 6 , RM 7, RMe, RMg jeweils ein hohlzylindrisches, metallisches Rohr 9 verwendet. Dabei umfassen die hierfür bereitgestellten Rohre 9 vorzugsweise mindestens ein Rohr 9 aus Edelstahl, mindestens ein Rohr 9 aus Tantal und/oder mindestens ein Rohr 9 aus einem eine Nickelbasislegierung umfassenden Werkstoff, wie z.B. einem unter dem Markenname Hastelloy bekannten Werkstoff. Alternativ oder zusätzlich hierzu weisen die Rohre 9 vorzugsweise einen Rohraußendurchmesser von 10 mm bis 90 mm und/oder einer Rohwandstärke von 0,05 mm bis 0,1 mm auf. Zur Innenhochdruckumformung dieser Rohre 9 eignet sich z.B. ein Innendruck pmu in der Größenordnung von 100 bar bis 500 bar.

Die Innenhochdruckumformung eines jeden zur Erzeugung einer der Rohrmembranen RMi, RM2, RM3, RM4, RM5, RMe, RM7, RMe, RMg eingesetzten Rohrs 9 erfolgt jeweils in einem einzigen Umformprozess oder in zwei oder mehr nacheinander ausgeführten Umformprozessen.

Bei jedem Umformprozess wird der in dem in Fig. 2 dargestellten Werkzeug 1 1 eingeschlossene Hohlraum jeweils durch eine zylindrische Begrenzung 17 begrenzt, deren Formgebung der in dem jeweiligen Umformprozess zu erzielenden Außengeometrie des umgeformten Rohrs 9 entspricht, wobei die in dem einzigen oder die in dem letzten Umformprozess zu erzielende Formgebung der vorgegebenen Membranform entspricht. Dabei bietet das zuvor beschriebene Werkzeug 1 1 den Vorteil, dass zur Erzeugung von Rohrmembranen RMi , RM2, RM3, RM4, RM5, RM 6 , RM7 , RMe, RMg unterschiedlicher Membranformen jeweils entsprechend geformte Einsätze 15 einsetzbar sind, die bei jedem Wechsel der zu erzeugenden vorgegebenen Membranform, sowie ggfs natürlich auch zwischen aufeinander folgenden Umform prozessen ausgetauscht werden.

Optional wird bei der Erzeugung mindestens einer der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Rohrmembranen RM1 , RM2, RM 3 , RM4, RM 5 , RM 6 , RM 7, RMe, RMg derart verfahren, dass die jeweilige Rohrmembran RM1 , RM2, RM 3 , RM4, RM 5 , RM 6 , RM 7, RMe, RMg im Anschluss an die Innenhochdruckumformung spannungsarmgeglüht wird.

Das Spannungsarmglühen bietet den Vorteil, dass durch die Innenhochdruckumformung insgesamt in der jeweiligen Rohrmembran RM1 , RM2, RM 3 , RM4, RM 5 , RM 6 , RM 7 entstandene Spannungen reduziert werden.

Alternativ oder zusätzlich hierzu kann bei der Erzeugung mindestens einer der

Rohrmembranen RM1 , RM2, RM3, RM4, RM5, RM 6 , RM7 , RMe, RMg derart verfahren werden, dass das umzuformende Rohr 9 in zwei oder mehr aufeinander folgenden Umformprozessen umgeformt wird und nach mindestens einem dieser Umformprozesse, auf den ein weiterer Umformprozess folgt, weichgeglüht wird. Das Weichglühen des umgeformten Rohrs zwischen zwei aufeinander folgenden Umformprozessen bietet den Vorteil, dass durch einen oder mehrere vorausgehende Umformprozesse verursachte Versprödungen des umgeformten Rohrs reduziert werden. Das erleichtert die weitere Umformung in dem nachfolgenden Umformprozess und vergrößert das Spektrum der auf diese Weise herstellbaren Membranformen.

Sowohl beim Spannungsarmglühen, als auch beim Weichglühen wird die jeweilige Rohrmembran RM1 , RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg bzw. das umgeformte Rohr jeweils über einen ersten Zeitraum hinweg auf eine Verfahrenstemperatur erwärmt, über einen zweiten Zeitraum hinweg auf dieser Temperatur gehalten und über einen dritten Zeitraum hinweg wieder abgekühlt. Dabei wird zum Spannungsarmglühen vorzugsweise eine Verfahrenstemperatur von kleiner gleich 650°C oder eine Verfahrenstemperatur im Bereich von 550°C bis 650°C angesetzt. Zum Weichglühen wird vorzugsweise eine Verfahrenstemperatur von kleiner gleich 750°C oder eine Verfahrenstemperatur im Bereich von 650°C bis 750°C angesetzt.

Sowohl das Weichglühen des umgeformten Rohrs zwischen zwei aufeinander folgenden Umform prozessen, als auch das Spannungsarmglühen der Rohrmembran RMi, RM 2 , RM 3 , RM 4 , RM 5 , RM 6 , RM 7, RMe, RMg verbessert die Druckübertragungseigenschaften der jeweiligen Rohrmembran RM 1 , RM 2 , RM 3 , RM 4 , RM 5 , RM 6 , RM 7, RMe, RMg und verringert die Temperaturabhängigkeit der Druckübertragungseigenschaften der jeweiligen

Rohrmembran RM1, RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg.

Alternativ oder zusätzlich wird zur Durchführung der Innenhochdruckumformung oder mindestens eines im Rahmen der Innenhochdruckumformung durchgeführten

Umformprozesses vorzugsweise ein temperiertes Innhochdruckumformungsverfahren eingesetzt Ein solches Verfahren ist z.B. in einer Veröffentlichung des Instituts für

Werkzeugmaschinen und Umformtechnik der Fraunhofer Gesellschaft aus dem Jahr 2013 mit dem Titel:“Temperierte Innenhochdruck-Umformung von Edelstahl-Rohren“ beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird das umzuformende Rohr 9 vor dem

Umformprozess, z.B. unmittelbar vor dem Einsetzen in das Werkzeug 1 1 , auf eine

Umformtemperatur aufgeheizt und/oder während des Umformprozesses auf einer

Umformtemperatur gehalten. Dabei wird vorzugsweise eine Umformtemperatur von mehreren Hundert Grad, z.B. eine Umformtemperatur von 550°C bis 850°C, angesetzt.

Optional wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise derart Verfahren, dass aus zwei oder mehr formgleichen Rohren 9 Rohrmembranen RM1, RM2, RM3, RM4, RM5, RMe, RM 7, RMe, RMg mit unterschiedlichen vorgegebenen Membranformen gefertigt werden. Dabei können die formgleichen Rohre 9 aus dem gleichen Werkstoff bestehen oder auch formgleiche Rohre 9 aus unterschiedlichen Werkstoffen umfassen.

Bei dieser Verfahrensvariante werden die Rohre 9 vorzugsweise in Form von einer oder mehreren Rohr-Gruppen derart bereitgestellt, dass jede Rohr-Gruppe zwei oder mehr formgleiche, hohlzylindrische Rohre 9 umfasst und die Rohre 9 verschiedener Rohr- Gruppen verschiedene Formen aufweisen. In dem Fall werden die Rohre 9 dieser Rohr- Gruppen vorzugsweise derart verwendet, dass aus den Rohren 9 einer jeden Rohr-Gruppe jeweils Rohrmembranen RM1, RM2, RM3, RM4, RM5, RM6, RM7, RMe, RMg mit einem Spektrum an unterschiedlichen für die jeweilige Rohr-Gruppe vorgegebenen

Membranformen gefertigt werden.

Optional wird mindestens eine Rohrmembran RM1 erzeugt, indem das jeweilige Rohr 9 derart umgeformt wird, dass die daraus erzeugte Rohrmembran RM1 als hohlzylindrische Rohrmembranen RM1 ausgebildet ist, die einen durch die vorgegebene Membranform vorgegebenen Außendurchmesser aufweist. Dabei wird vorzugsweise derart verfahren, dass aus zwei oder mehr formgleichen Rohren 9 hohlzylindrische Rohrmembranen RMi gefertigt werden, die unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen. Hierdurch sind mittels Rohren 9 einer einzigen Rohr-Gruppe bereits holzylindrische Rohrmembranen RMi herstellbar, deren Außendurchmesser größer als der Rohraußendurchmesser der Rohre 9 dieser Rohr-Gruppe und kleiner gleich einem von dem Rohraußendurchmesser, der Wandstärke und dem Werkstoff des jeweiligen Rohrs 9 abhängigen Maximaldurchmesser sind. Hierüber sind Maximaldurchmesser erzielbar, die kleiner gleich einem 1 ,7-fachen des Rohraußendurchmessers der Rohre 9 der jeweiligen Rohr-Gruppe sind.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass bereits eine sehr geringe Anzahl von Rohre 9 unterschiedlicher Rohraußendurchmesser umfassenden Rohr-Gruppen ausreicht, um Rohrmembranen RMi zu fertigen, deren Außendurchmesser einen sehr großen

Durchmesserbereich abdecken. Das bietet den Vorteil, dass alle diese Rohrmembranen RMi zeitnah und bedarfsgerecht produziert werden können, wobei hierbei für die

Bereitstellung der Rohre 9 aufgrund der geringen Anzahl der benötigten Rohr-Gruppen nur vergleichsweise geringe Lagerhaltungskosten anfallen.

Alternativ oder zusätzlich hierzu wird durch Innenhochdruckumformung mindestens eine Rohrmembran RM2 erzeugt, indem das jeweilige Rohr 9 derart umgeformt wird, dass die dadurch erhaltene Rohrmembran RM2 zwei voneinander beabstandet angeordnete, jeweils koaxial zur Längsachse der Rohrmembran RM2 angeordnete, ringförmige Sicken 21 aufweist. Die beiden Sicken 21 sind vorzugsweise derart angeordnet, dass die

Rohrmembran RM2 zwei einander gegenüberliegende hohlzylindrische Endbereiche 23 aufweist, zwischen denen ein zwischen den beiden Sicken 21 angeordneter mittlerer Membranbereich 25 angeordnet ist. Diese Membranform bietet den Vorteil, dass die Endbereiche 23 zur Befestigung der Rohrmembran RM2 am Einsatzort zur Verfügung stehen und die Rohrmembranen RM2 aufgrund der Sicken 21 eine höhere mechanische Stabilität aufweisen und Temperaturwechseln besser standhalten.

Fig. 3 zeigt hierzu das in Fig. 2 dargestellte Werkzeug 1 1 , in das zur Herstellung der die zuvor beschriebenen Sicken 21 aufweisenden Rohrmembranen RM2 anstelle der in Fig. 2 dargestellten Einsätze 15 Einsätze 27 eingesetzt sind, die der Membranform der die Sicken 21 aufweisenden Rohrmembran RM2 entsprechende den Hohlraum begrenzenden Mantelflächen aufweisen.

Fig. 4 zeigt einen Druckmittler, der einen Membranträger 29 umfasst, in dem die hier zwei einander gegenüberliegende hohlzylindrische Endbereiche 23 und den zwischen den beiden Sicken 21 angeordneten mittleren Membranbereich 25 aufweisenden

Rohrmembran RM2 einsetzt ist. Genau wie der in Fig. 1 dargestellte Druckmittler umfasst auch dieser Druckmittler die unter der Rohrmembran RM2 im Membranträger 29 eingeschlossene Druckempfangskammer 5 und die an die Druckempfangskammer 5 angeschlossene Druckübertragungsleitung 7, über die der auf die Innenseite der

Rohrmembran RM2 einwirkende Druck p an einen Zielort übertragbar ist. Hierzu ist die Rohrmembran RIVh auch hier derart in den Membranträger 29 eingesetzt und mit dem Membranträger 29 verbunden, dass deren Innenseite mit dem vom Druckmittler an den Zielort zu übertragenden Druck p beaufschlagbar ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Sicken 21 zu den mit dem Membranträger 29 verbundenen Endbereichen 23 der

Rohrmembran RM2 benachbart angeordnet. Damit befinden sie sich in einem Bereich, in dem bei Temperaturänderungen oder Temperatursprüngen besonders große

thermomechanische Spannungen auftreten. Dort bieten sie den Vorteil, dass in diesem Bereich auftretende Spannungsmaxima durch eine elastische Verformung der Sicken 21 abgebaut werden können.

Bei den in Fig. 3 und 4 dargestellten Beispielen ist der mittlere Membranbereich 25 der Rohrmembran RM2 hohlzylindrisch. Alternativ kann er aber auch eine andere durch Innenhochdruckumformung erzeugbare Form aufweisen.

Optional wird auch hier vorzugsweise derart verfahren, dass aus zwei oder mehr formgleichen Rohren 9 jeweils Sicken 21 aufweisende Rohrmembranen RM2 gefertigt werden, deren Membranformen sich durch die Formgebung der Sicken 21 , die

Außendurchmesser der Endbereiche 23 und/oder den Außendurchmesser des mittleren hohlzylindrischen Membranbereichs 25 oder die Form des mittleren Membranbereichs unterscheiden.

Alternativ oder zusätzlich hierzu wird durch Innenhochdruckumformung mindestens eine Rohrmembran RM3, RM4, RM5 erzeugt, indem das jeweilige Rohr 9 derart umgeformt wird, dass die daraus erzeugte Rohrmembran RM3, RM4, RM5 zwei im Wesentlichen hohlzylindrische Endbereiche 23 umfasst, zwischen denen ein mittlerer Membranbereich 31 , 33, 35 angeordnet ist, dessen Querschnittsfläche in parallel zu dessen Längsachse verlaufender Richtung variiert. Optional ist dieser mittlere Membranbereich 31 , 33, 35 rotationssymmetrisch zur Längsachse der jeweiligen Rohrmembran RM3, RM4, RM5 ausgebildet.

Fig. 5 zeigt als ein Beispiel eine Rohrmembran RM3, bei der ein Außendurchmesser des mittleren Membranbereichs 31 ausgehend von den gegenüberliegenden Enden des mittleren Membranbereich 39 in parallel zu dessen Längsachse in Richtung dessen Mitte verlaufender Richtung abnimmt.

Fig. 6 zeigt als ein weiteres Beispiel eine Rohrmembran RM4, bei der ein

Außendurchmesser des mittleren Membranbereichs 33 ausgehend von den gegenüberliegenden Enden des mittleren Membranbereich 33 in parallel zu dessen Längsachse in Richtung dessen Mitte verlaufender Richtung ansteigt.

Diese Ausführungsformen bieten den Vorteil, dass über den Anstieg oder den Abfall der Querschnittsfläche die Druckempfindlichkeit der Rohrmembran RM3, RM4 einstellbar ist. Dabei bezeichnet die Druckempfindlichkeit eine Abhängigkeit einer Auslenkung der Rohrmembran RM3, RM4 von dem im Druckmittler auf deren Innenseite einwirkenden Druck p.

Alternativ oder zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wird das erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise durch eine dementsprechende Vorgabe mindestens einer Membranform gezielt dazu eingesetzt, in Druckmittlern eingesetzte oder einsetzbare Rohrmembranen herzustellen, die in einem größeren Temperaturbereich eingesetzt werden können und/oder zumindest kurzzeitig größeren Temperatursprüngen ausgesetzt werden dürfen, als aus dem Stand der Technik bekannte Rohrmembranen, ohne dass die Rohrmembran hierdurch nachhaltig beschädigt, z.B. plastisch verformt, wird oder sich deren Druckübertragungseigenschaften nachhaltig verändern. Hierzu eignen sich insb. zur Aufnahme bzw. zum Abbau thermomechanischer Spannungen geeignete und/oder die Stabilität der Rohrmembran zumindest abschnittweise erhöhende

Membranformen.

Fig. 7 zeigt als ein Beispiel hierzu einen Längsschnitt einer durch

Innenhochdruckumformung erzeugten oder erzeugbaren Rohrmembran RM5, bei der der Außendurchmesser des zwischen den beiden Endbereichen 23 angeordneten, mittleren Membranbereich 35 in parallel zu dessen Längsachse verlaufender Richtung wellenförmig variiert.

Eine derzeit besonders bevorzugte Ausführungsform besteht darin, durch

Innenhochdruckumformung mindestens eine Rohrmembran RM 5 , RM 6 , RM 7 , RMe, RMg zu erzeugen, indem das jeweilige Rohr 9 derart umgeformt wird, dass die dadurch erhaltene Rohrmembran RM 5 , RM 6 , RM 7 , RMe, RMg zwei im Wesentlichen hohlzylindrische

Endbereiche 23 umfasst, zwischen denen ein mittlerer Membranbereich 35, 37, 39, 41 , 43 angeordnet ist, der mindestens eine die Belastbarkeit der Rohrmembran RM5 , RM 6, RM7 , RMe, RMg mit thermomechanischen Spannungen und/oder die Stabilität der Rohrmembran RM 5, RM 6, RM 7, RMe, RMg zumindest abschnittweise erhöhende Ausbuchtung 44, 45, 47, 49, 51 , 53 aufweist. Rohrmembranen RM 5 , RM 6 , RM 7 , RMe, RMg dieser Art können Ausbuchtungen 44, 35, 37 unterschiedlicher Anzahl und/oder unterschiedlicher Form aufweisen. So kann die Membranform der in Fig. 7 dargestellten Rohrmembran RMs, z.B. derart vorgegeben sein, dass der mittlere Membranbereich 35 mehrere parallel zueinander und koaxial zu dessen Längsachse angeordnete, zu einem Ring geschlossene Ausbuchtungen 44 aufweist.

Fig. 8 zeigt als ein weiteres Beispiel einen Längsschnitt einer Rohrmembran RM 6 , RM7 , deren mittlerer Membranbereich 37, 39 sich in Längsrichtung parallel zur Längsachse der Rohrmembran RM 6 , RM7 erstreckende Ausbuchtungen 45, 47 aufweist. Diese

Ausbuchtungen 45, 47 können unterschiedliche Querschnittsgeometrien aufweisen. Fig. 9 zeigt hierzu ein Beispiel eines Querschnitts der in Fig. 8 im Längsschnitt dargestellten Rohrmembran RM 6 , bei dem die Ausbuchtungen 45 jeweils eine trapezförmige

Querschnittsfläche aufweisen. Fig. 10 zeigt ein weiteres Beispiel eines Querschnitts der in Fig. 8 im Längsschnitt dargestellten Rohrmembran RM7, bei dem die Ausbuchtungen 47 eine ellipsensegmentförmige Querschnittsfläche aufweisen.

Unabhängig von der Form der Querschnittsfläche sind die Ausbuchtungen 45, 47 vorzugsweise spiegelsymmetrisch zur Längsachse angeordnet und/oder gleichmäßig über den Umfang des mittleren Membranbereichs 45, 47 verteilt angeordnet.

Optional kann auch bei der Herstellung der anhand von Fig. 5 bis 7 beschriebenen Rohrmembranen RM3, RM4, RM5 derart verfahren werden, dass das jeweilige Rohr 9 zusätzlich derart umgeformt werden, dass der mittlere Membranbereich 31 , 33, 35 der dadurch erhaltenen Rohrmembran RM3, RM4, RM5 zusätzlich die anhand von Fig. 8 bis 10 beschriebenen in Längsrichtung verlaufenden, in Fig. 5 bis 7 als Option durch gestrichelte Linien angezeigten Ausbuchtungen 45, 47 aufweist. Dabei weisen die Ausbuchtungen 45, 47 in Längsrichtung einen an die Grundform des jeweiligen mittleren Membranbereichs 31 , 33, 35 angepassten Verlauf auf.

Eine derzeit besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass durch

Innenhochdruckumformung mindestens eine Rohrmembran RMe, RMg hergestellt wird, deren zwischen den beiden Endbereichen 23 angeordneter mittlerer Membranbereich 41 , 43 mindestens eine koaxial zur Längsachse der Rohrmembran RMe, RMg ausgerichtete, spiralförmige oder spiralsegmentförmige Ausbuchtung 49, 51 , 53 aufweist.

Fig. 1 1 zeigt hierzu ein Beispiel einer Ansicht einer solchen Rohrmembran RMe, deren mittlerer Membranbereich 41 eine spiralförmige, sich in dem dargestellten Beispiel im Wesentlichen über die gesamte Länge des mittleren Membranbereichs 41 erstreckende, spiralförmige Ausbuchtung 49 aufweist. Dabei weist der mittlere Membranbereich 41 eine äußere Mantelfläche auf, deren Formgebung im Wesentlichen der Formgebung einer Schraube mit einem einfachen Außengewinde entspricht. Fig. 12 zeigt ein weiteres Beispiel einer Ansicht einer solchen Rohrmembran RMg, deren mittlerer Membranbereich 43 zwei spiralförmige, sich in dem dargestellten Beispiel im Wesentlichen über die gesamte Länge des mittleren Membranbereichs 43 erstreckende Ausbuchtungen 51 , 53 aufweist. Bei diesem Beispiel sind die beiden spiralförmigen Ausbuchtungen 51 , 53 koaxial zueinander und zur Längsachse der Rohrmembran RMg angeordnet und relativ zueinander um eine Drehung von 180° um die Längsachse versetzt angeordnet. Dabei weist der mittlere Membranbereich 43 hier eine äußere Mantelfläche auf, deren Formgebung im Wesentlichen der Formgebung einer Schraube mit einem als Mehrfachgewinde ausgebildeten Außengewinde entspricht.

Spiralförmige oder spiralsegmentförmige Ausbuchtungen 49, 51 , 53 bieten den Vorteil, dass der mittlere Membranbereich 41 , 43 extrem stabil ist, und besonders gut in der Lage ist, in unterschiedliche Raumrichtungen wirkende thermomechanische Spannungen durch elastische Verformungen abzubauen.

Dabei verlaufen die spiralförmigen oder spiralsegmentförmige Ausbuchtungen 49, 51 , 53 vorzugsweise unter einem Steigungswinkel a von 50° bis 70°. Alternativ oder zusätzlich weisen diese Ausbuchtungen 49, 51 , 53 vorzugsweise in parallel zur Längsachse der jeweiligen Rohrmembran RMe, RMg verlaufender Richtung eine Ausbuchtungsbreite B von 2 mm bis 4 mm auf, und/oder in senkrecht zur Längsachse der jeweiligen Rohrmembran RMe, RMg verlaufender Richtung eine Ausbuchtungstiefe T von 0,2 mm bis 0,8 mm auf. Zur Veranschaulichung zeigt Fig. 1 1 eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 1 1 eingekreisten Ausschnitts der Rohrmembran RMe im Längsschnitt, in dem die Ausbuchtungsbreite B und die Ausbuchtungstiefe T eingezeichnet sind.

Analog weisen auch die in Fig. 7 dargestellten, koaxial zur Längsachse des mittleren Membranbereichs 35 angeordneten, zu einem Ring geschlossene Ausbuchtungen 44 vorzugsweise jeweils in parallel zur Längsachse der Rohrmembran RMs verlaufender Richtung eine maximale Ausbuchtungsbreite B von 2 mm bis 4 mm und/oder in senkrecht zur Längsachse der Rohrmembran RMs verlaufender Richtung eine Ausbuchtungstiefe T von 0,2 mm bis 0,8 mm

Optional kann das zur Herstellung einer der anhand von Fig. 5 bis 12 beschriebenen Rohrmembranen RM 3 , RM4, RMs, RM 6 , RM 7 , RMe, RMg verwendete Rohr 9 auch hier durch die Innenhochdruckumformung jeweils derart umgeformt werden, dass die dadurch erhaltene Rohrmembran RM 3 , RM4, RMs, RM 6 , RM 7 , RMe, RMg zusätzlich zu den

Ausbuchtungen 44, 45, 47, 49, 51 , 53 und/oder dem entsprechend geformten mittleren Membranbereich 31 , 33, 35, 37, 39, 41 , 43 die zuvor bereits beschriebenen, zu beiden Seiten des jeweiligen mittleren Membranbereichs 31 , 33, 35, 37, 39, 41 , 43 angeordneten Sicken 21 aufweist. Diese Sicken 21 sind in Fig. 5 bis 12 als Option durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Optional wird auch in Verbindung mit der Herstellung von die anhand von Fig. 5 bis 12 beschriebenen Membranformen aufweisenden Rohrmembranen RM3, RM4, RM5, RM 6 ,

RM 7 , RMe, RMg vorzugsweise derart verfahren, dass aus zwei oder mehr formgleichen Rohren 9 jeweils Rohrmembranen RM 3 , RM4, RM 5 , RM 6 , RM 7 , RMe, RMg gefertigt werden, deren Membranformen sich durch die Formgebung der Ausbuchtungen 44, 45, 47, 49, 51 , 53, die Formgebung von deren mittleren Membranbereich 31 , 33, 35, 37, 39, 41 , 43, die Formgebung der Sicken 21 und/oder die Außendurchmesser von deren Endbereichen 23 unterscheiden. Mit jeweils einer der zuvor beschriebenen, mit dem zuvor beschriebenen Verfahren erzeugten Rohrmembran RM1 , RM2, RM 3 , RM4, RM 5 , RM 6 , RM 7 , RMe, RMg ausgestattet Druckmittler weisen vorzugsweise den anhand von Fig. 4 beschriebenen Aufbau auf. Dabei kann in dem Membranträger 29 anstelle der in Fig. 4 dargestellten Rohrmembran RM2 alternativ natürlich auch eine der anhand der Figuren 1 und 5 bis 12 beschriebenen Rohrmembranen RM1 , RM 3 , RM4, RM 5 , RM 6 , RM 7 , RMe, RMg eingesetzt und derart druckfest mit dem Membranträger 29 verbunden sein, dass sie die darunter

eingeschlossene Druckempfangskammer 5 verschließt. Als druckfeste Verbindung eignet sich z.B. eine Lötung oder eine Schweißung.

Bezugszeichenliste Rohrmembran 29 Membranträger Rohrsegment 31 Membranbereich Druckempfangskammer 33 Membranbereich Druckübertragungsleitung 35 Membranbereich Rohr 37 Membranbereich Werkzeug 39 Membranbereich Halbschale 41 Membranbereich Einsatz 43 Membranbereich Begrenzung 44 Ausbuchtung Anschluss 45 Ausbuchtung Vorrichtung 47 Ausbuchtung Sicke 49 Ausbuchtung Endbereich 51 Ausbuchtung Membranbereich 51 Ausbuchtung Einsätze 51 Ausbuchtung