Einrichtung zur Herstellung elektrisch geschweisster Rohre ans einem Metallband. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herstellung von Rohren aus einem Me tallband durch Runden des Bandes quer zu seiner Längsrichtung, Schliessen der Naht des so gebildeten Schlitzrohres durch elektrische Widerstandsschweissung der Bandränder und Kalibrieren sowie Geraderichten des Rohres.
Während die Herstellung dickwandiger, stumpf geschweisster Rohre in grossen Längen mittelst der Widerstandsschweissung keiner lei besondere Schwierigkeiten bietet, liegen die Verhältnisse bei dünnwandigen Rohren; welche unter Verwendung einer innern Ge genelektrode geschweisst werden müssen, wesentlich anders.
Die Erfahrungen haben gezeigt, dass der Verschleiss solcher Innenelektroden, selbst wenn sie aus Sonderlegierungen bestehen, wie sie für die elektrische Widerstandsschweissung in den Handel gebracht werden, sehr gross ist.
Um diesen Verschleiss der Innenelektrode zu reduzieren, sind an Stelle feststehender, stabförmiger Einlagen Rollen als Innenelek- troden eingebaut worden. Doch sind diese Rollen, selbst wenn aus Sonderlegierung be stehend, meistens schon nach wenigen Metern geschweissten Rohres stark angegriffen, so dass sie ausgewechselt werden müssen, was zu Betriebsstörungen Anlass gibt, also eine ra tionelle Fabrikation längerer Rohre nicht durchführbar ist.
Der Verschleiss- dieser innern Rollenelek trode ist um so ,grösser, je kleiner ihr Durch messer gehalten werden muss. Dieser ist von der Lichtareite des zu schweissenden Rohres abhängig. Bei Rohren unter zirka 2" Licht weite nimmt der Verschleiss der Rollen ausser ordentlich stark zu, selbst wenn für reich liche Wasserkühlung gesorgt wird. Die Masse der Rollen wird zu klein und die Wärme kann nicht rasch genug abgeleitet werden.
Ganz kleine Rohrdurchmesser sind mit innern Rollenelektroden überhaupt nicht mehr schweissbar, weil der Querschnitt für den Stromdurchgang bei den erforderlichen kleinen Lagerzapfendurehmessern zu gering wird.
Eine weitere Schwierigkeit bildete stets die Schmierung dieser Rollenlager im Innern des zu schweissenden Rohres, weil die zur Verfügung stehenden Hohlräume für die Wasserkühlung benötigt werden und weil die Schmiermittel durch das sich erhitzende Was ser aufgelöst werden, sich mit dem Wasser vermengen und dadurch die Qualität der Schweissnaht stark. beeinträchtigt werden kann.
Zur Vermeidung dieser Nachteile besitzt; die Einrichtung gemäss der Erfindung ein Zieheisen zum Halten des Schlitzrohres, fer ner eine ortsfest angeordnete, in das Zieh eisen reichende Rollenelektrode und eine mit einer Rohrziehbank verbundene stabförmige Innenelektrode, an deren Ende Kalibrier- und Geraderichtwerkzeuge befestigt sind, so dass unter Festhalten des geschweissten Rohres durch Zurückziehen der Innenelektrode und der Kalibrier- und Geraderichtwerkzeuge die Fertigstellung des Rohres bewirkt werden kann.
Beiliegende Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsge genstandes, wobei Fig. 1 eine Seitenansicht, Fig. 2 eine Oberansicht, Fig. 3 einen senkrechten Längsschnitt, Fig. 4 einen Querschnitt nach A-B der Fig. 3: und Fig. 5 eine Einzelheit darstellen,.
Fig. 3 und 4 sind in grösserem Massstabe gezeigt.
Der Werkzeugträger 1, der aus einem Gusskörper aus Kupfer oder einer den elek trischen Strom gut leitenden Legierung be steht, ist auf die ebenfalls stromführende Aufspannplatte 2, welche unmittelbar mit dem Schweisstransformer verbunden ist, auf geschraubt und dient zur Aufnahme des Flansches 5, welcher seinerseits zur Befesti gung des Zieheisens 3 dient.
Sowohl der Befestigungsflansch 5 wie auch das Zieheisen 3 können aus Kupfer bezw. Bronze, das heisst in einer den elek- trischen Strom gut leitenden Legierung aus geführt sein.
Der Rundungskanal 4 dient zum Umfor men des glatten Bandes 7 in die Rohrform. Das Ende dieses Rundungskanals 4 ist eben falls im Zieheisen 3 gelagert.
Das zu schweissende Band 7 ist in Ring form auf einem Gestell 1.7 gelagert. auf wel ehem es sich leicht abrollen kann. Das Band läuft !!her die Führungsrolle 36 in den Run dungskanal 4 und von dort durch das Zieh eisen 3, innerhalb welchem es verschweisst wird.
Der Rundungskanal 4 ist: mit einer Ein.- laufführung 6 und zwei weiteren Bandfüh rungen 8 und 8' versehen. In dem Zieheisen 3 laufen die beiden Kanten des Bandes 7 Übereinander. Sie werden alsdann in diesem Zustand elektrisch verschweisst.
Am Rundungskanal 4 ist ein Hebel 9 be festigt, welcher zum Regulieren der Naht dient, damit diese genau unter der äussern Elektrodenrolle 14 läuft.
Im Innern des zu verschweissenden Rohres 12 befindet sich die Innenelektrode 13, wel che bei kleineren Rohrdurchmessern aus einer vollen Kupferstange und bei grösseren Rohr durchmessern aus starkwandigem Kupferrohr bestehen kann. Diese Innenelektrode kann zwecks Erzielung grosser Rohrlängen aus mehreren aneinandergereihten Kupferstangen bezw. Kupferrohren zusammengesetzt sein.
Die Innenelektrode kann also einen äussern Durchmesser haben, der, je nach Rohrgrösse, 0,5 bis 1.5 mm kleiner ist, als die Lichtweite des zu schweissenden Rohres. Dies hat dann zur Folge, dass das geschweisste Rohr locker auf der Innenelektrode sitzt und diese sich nach erfolgtem Schweissen mühelos und auch bei sehr grossen Rohrlängen aus dem ge schweissten Rohr zurückziehen lässt.
Die äussere Rollenelektrode 14 wird mit dem für die elektrische Widerstands schweissung erforderlichen, elastischen Auf- lagedrtzek gegen die überlappte Naht des Rohres 12 gepresst. Der Druck der Elektro- denrolle 14 wird von der Innenelektrode 13 aufgenommen, welche ihrerseits im Zieheisen 3 gelagert ist. Dieses Zieheisen kann, wenn nötig, durch einen Support 10 unterstützt werden.
Zur Erzielung einer absolut dichten und festen Schweissnaht ist ein beträchtlicher Rol lendruck erforderlich. Durch diesen Druck unter grosser Hitze dehnt sich das Material unter der Schweissrolle so, dass die überlappte Naht nicht die doppelte Wandstärke des Rohres aufweist, sondern nur etwa eine Ver dickung von 5,0 biss 8,0% der übrigen Rohr wandung aufweist.
Das fertig geschweisste Rohr 12 und die Innenelektrode 13 werden beim Auslauf aus dem Zieheisen 3 von einem Support 11 ge tragen. Dieser dient zur Entlastung des Zieh eisens 3, so dass die Reibung des geschweissten Rohres im Zieheisen 3 und damit dessen früh zeitiger Verschleiss vermindert wird.
Sowohl der Zieheisensupport 10 wie auch der Rohrsupport 11 können stromführend sein.
Der Schweissstrom wird der Innenelek trode mittels der Aufspannplatte 2, des Sup ports 116 und,des Gleitschuhes 15 zugeführt. Dieser Gleitschuh 15 gleitet auf der Innen elektrode 13. An Stelle des Gleitschuhes 15 kann auch eine Kontaktrolle verwendet wer den, die sich auf der Innenelektrode 13 ab rollt. Der Gleitschuh ist vorzuziehen wegen der grösseren Auflagefläche und demzufolge besseren,Stromzuführung.
Die Stromzuführungen durch das Zieh eisen 3 und die Supporte 10 und 11 sind also nur sekundäre Stromzuführungen, die nur zu sammen mit der Stromzuführung durch den Gleitkontakt 15 verwendbar sind. Würde der Strom zur Innenelektrode 13 nur durch das Zieheisen 3 und die Supporte 10 und 11 zu geführt, so würde dies nicht genügen. In die sem Falle müsste der Strom durch das zu schweissende Rohr hindurch zur Innenelek trode 13 gebracht werden.
Da das zu schweissende Rohr 12 aus einem schlechten Leiter bestehen kann und zudem der Durch messer der Innenelektrode etwas kleiner ist als die Lichtweite des fertig geschweissten Rohres, so wäre der Stromdurchgang nur durch die Teile 3, 10 und 11 ungenügend und die Folge wäre, dass sich Brandstellen in der Rohrwandung des zu schweissenden Rohres 12 bilden könnten und die Schweissung selbst an der Naht ungleichmässig und ungenügend würde, wobei sich auch das Zieheisen und die Innenelektrode zu stark erhitzen würden.
Dagegen kann, wenn der Querschnitt der Innenelektrode genügend gross ist, der Strom nur durch die Innenelektrode 13 der Schweiss stelle zugeführt werden. In diesem Falle können das Zieheisen 3 und die Supporte 10 und 11 gegen das zu schweissende Rohr iso liert ausgeführt werden.
Je breiter das zu rundende Band 7 ist, desto länger muss auch der Rundungskanal .4 ausgeführt werden und desto grösser kann auch die Auflagefläche des Gleitkontaktes 15 auf der Innenelektrode 13 sein. Bei grösseren Rohrdurchmessern kann der Gleitkontakt 15 etwas weiter von der Elektrodenrolle 14 mon tiert werden, bei kleineren Rohrdurchmessern mit kleinem Querschnitt der Innenelektrode 13 wird man den Gleitkontakt dagegen so nahe wie möglich an die Elektroden-rolle 14 heranbringen.
Beim Schweissen läuft die Innenelektrode 13-zusammen mit dem geschweissten Rohr 12 unter der Elektrodenrolle 14 hindurch. Wenn ein Stück des Rohres 12 fertig geschweisst ist, wird die Innenelektrode 13 wieder in die Aus gangsstellung zurückgezogen. Damit sich nun diese Innenelektrode 13 mühelos, also ohne zuviel Reibung, aus dem geschweissten Rohr 12 herausziehen lässt, ist die Innenelektrode mit einem etwas kleineren Durchmesser her gestellt, so dass das geschweisste Rohr 12 locker auf der Innenelektrode 13 sitzt.
Die Erfahrungen haben gezeigt, dass der Verschleiss solcher mitlaufender Innenelektro den äusserst gering ist, und dass mit einem solchen Kupferrohr bezw. einer solchen Kup ferstange viele tausende Meter Rohr ge- sohweisst werden können.
Es ist @dies darauf zurückzuführen, dass die Wärmeableitung sehr gut ist und dass beim Schweissen immer von neuem eine noch kalte bezw. nur mässig vorgewärmte neue Partie der Innenelektrode unter die Schweissstelle gelangt.
Es genügt sogar, dass für diese Innenelek troden handelsübliche Kupferrohre bezw. Stangen aus Rundkupfer verwendet werden, was bedeutet, dass keine kostspieligen Sonder legierungen oder gar Elektroden aus Wolf ram erforderlich sind.
Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, wird die überlappte Naht des Rohres vom Ziell eisen 3 zusammengehalten, während die Schweissung erfolgt. Die Elektrodenrolle 1.4 greift durch einen Schlitz des Zieheisens 3 hindurch und presst auf die überlappte Naht des Rohres 12. Da der Durchmesser der Innenelektrode etwas kleiner ist, als die Lichtweite des fertig geschweissten Rohres 12, so wird die Naht etwas einwärts gedrückt, wie aus Fig. 4 ersichtlich, wodurch das Rohr etwas unrund wird und sich beiderseits der Naht kleine Wülste bilden können.
Um diese kleinen Längswülste zu glätten, das Rohr 12 genau zu runden und auf ein ganz genaues Mass zu kalibrieren, wird das geschweisste Rohr gleichzeitig mit dem Her ausziehen bezw. Zurückziehen der Innenelek trode 13 kalibriert.
Dieses Kalibrieren erfolgt mittelst des Ziehringes 25, welcher auf dem Verbindungs bolzen 26 gelagert ist. Der Verbindungsbolzen 26 ist in das Ende der Innenelektrode 1.3 ein geschraubt. Am andern Ende des Verbin dungsbolzen 26 befindet sich ein Rohrricht- bolzen 28 von etwas kleinerem Durchmesser als demjenigen des Zieh- und Kalibrierringes 25. Während das Ziehkaliber möglichst schmal sein soll, damit es keinen grossen Rei bungswiderstand zu überwinden hat, muss der Rohrrichtbolzen 28 eine gewisse Länge be sitzen, um ein möglichst vollkommenes Ge radeziehen des Rohres zu gewährleisten.
Mit dem Ziehkaliber 25 werden gleichzei tig etwaige von der Schweissung herrührende Spannungen im Rohr 12 ausgeglichen und die Schweissnaht geglättet.
Zwecks Schmierung des Ziehkalibers 25 ist der Rohrrichtbolzen 26 durchbohrt. Zwi- scheu Elektrodenende und Ziehkaliber 25 wird vorteilhaft ein Hohlraum 27 angebracht, welcher als Rezipient für das Schmierfett dient. Die Zuführung des Schmierfettes in den Rezipienten 27 erfolgt. durch das Ver bindungsrohr 29 und den Schmiernippel 31. Die Schmierung erfolgt mittelst einer Fett presse, wie z. B. für Automobilschmierung üblich.
Zum Erfassen des Rohrendes und Befesti gen desselben im Ziehschlitten 21 der Rohr ziehbank 20 dient die Büchse 22, welche eine zylindrische und eine leicht konische Bohrung aufweist. Nachdem das Ende des geschweiss ten Rohres in die Büchse 22 hinein geschoben ist, wird das vordere Ende des Rohres durch den einzutreibenden Bolzen 23 leicht ausge weitet und im Konus der Büchse 22 gesichert. Um dieses Hineintreiben des Bolzens 23 in die Büchse 22 bezw. das Rohrende zu er- l-ichtcrn, kann das Rohrende mittelst einer Blechschere mit einem Längsschnitt versehen werden, welcher der Länge des Konus unge fähr entspricht.
Der Bolzen 23 besitzt eine Bohrung, durch welche das Schmierrohr 29 hindurch geht, so dass ein Nachfüllen des Rezipienten 2 7 mit Schmierfett möglich ist, ohne dass die Rohrkupplung 2'-) demontiert werden muss.
An der Rohrkupplungsbüchse 22 sind seitlich zwei Griffe 24 und 24' angebracht, welche vom Ziehschlitten 21 der Rohrzieh bank 20 gezogen werden.
Wenn eine Rohrlänge geschweisst ist, wer den diese Griffe 24 und 24' von den Haken 32 und 32' am Ende der Ziehbank 20 fest gehalten, während die Innenelektrode 13 zu sammen mit dem Kaliber 25 in die Ausgangs stellung zurückgezogen werden.
Dieses Zurückziehen der Innenelektrode 13 und damit das Kalibrieren des Rohres er folgt durch das Drahtseil 34, welches einer seits am Ziehschlitten 21., anderseits, Fig. 5, am Ende der Innenelektrode 13 befestigt ist mid über Führungsrollen 35, 35I,<B>35'</B> und 35<B>'</B> läuft.
Bei Umlauf der Sehlittenantriebsspin- del in der einen Richtung (während des Schweissvorganges) wird der Ziehschlitten nur locker mitgenommen, um dagegen bei Umlauf der Schlittenantriebsspindel in der andern Richtung unter gleichzeitigem Kali brieren und Geraderichten des Rohres das Zu rückziehen der Innenelektrode zu bewirken. Hierdurch wird ein fortwährendes leichtes Drehen der Elektrode, und zwar ganz auto matisch, bewirkt, welches Drehen sieh aus der Verwindung des Drahtseils erklärt, die sieh nach erfolgtem Schweissen beim Zurück ziehen der Elektrode in ihre Anfangsstellung vollzieht.
Denn das Drahtseil hat unter Zug beanspruchung die Eigenschaft, sieh stets etwas um seine Achse zu drehen, und diese Drehung wird in :geringem Masse auf die Innenelektrode übertragen, so dass jede nächste Schweissstelle gegenüber der vorher gehenden leicht versetzt ist, wodurch eine gleichmässige Beanspruchung der Innenelek trode auf dem ganzen Umfang erfolgt.
Wenn die Innenelektrode zusammen mit dem Kaliber 25 und dem Ziehschlitten 21 in die Ausgangsstellung zurückgelaufen sind, was zwecks Zeitgewinn mit einer grösseren Geschwindigkeit erfolgen kann als -das Schweissen selbst, so kann das geschweisste und nunmehr auf das genaue Mass kalibrierte und gerichtete Rohr hinter dem Rohrrichtbol- zen 28 abgeschnitten werden;
doch steht nichts im Wege, nach dem Zurückziehen der Innenelektrode die Schweissung fortzusetzen, ohne das Rohr abzutrennen, was bedeutet, dass je nach der gewünschten Rohrlänge die Innenelektrode abwechselnd vorzuschieben und zurückzuziehen ist, so dass' also aufein anderfolgend abwechselnd die Schweissung des Rohres und dessen Kalibrierung und Ge raderichten bis zur Gewinnung der ganzen Rohrlänge sieh vollziehen kann. Die Rohr kupplung wird nun von dem abgeschnittenen Rohr abgenommen und am neuen Rohrende angebracht, worauf mit dem Schweissen der nächsten Rohrlänge begonnen werden kann.
Auf dieser Einrichtung können Rohre von 20 bis 40m Länge und mehr hergestellt wer den, wie sie.zum Beispiel für die Weiterver arbeitung zu Faltenrohren wünschenswert sind. Dadurch wird auch eine sehr rationelle Fabrikation von Rohren in den üblichen Fa brikationslängen von 5 bis 10 m ermöglicht; wie sie für andere Zwecke als glatte Rohre gebräuchlich sind.
Die Kühlung beim Schweissen kann in üblicher Weise erfolgen, indem die Elektro denrolle durch Wasserzuführung innen und aussen gekühlt wird. Das -Kühlwasser kann frei über das zu schweissende Rohr laufen, so dass quasi unter Wasser bezw. in einem Wasserbad geschweisst wird. Das über das Rohr hinablaufende Kühlwasser kühlt da durch indirekt gleichzeitig die Innenelek trode, so dass eine besondere Kühlung der Innenelektrode, wie dies sonst üblich, nicht nötig ist, wodurch die ganze Einrichtung wesentlich vereinfacht wird.
Die Rohre können zum Beispiel auch aus nicht rostendem Stahl, hergestellt werden, wie sie zum Beispiel zum Plattieren (Aus füttern) von Eisenrohren verwendet werden.
Anstatt runder Rohre können auch ovale oder mehrkantige Rohre hergestellt werden. In diesem Falle erhält das Zieheisen, die Innenelektrode und das Kaliber entsprechen des Profil.
Desgleichen lassen sich auch überlappt geschweisste Rohre herstellen, die aus Band mit aasgeschrägten Kanten geformt sind, so dass an der Schweissnaht keinerlei Verdickung im Vergleich zur übrigen Rohrwandung ver ursacht wird.