Verfahren zum Vorbereiten von zu verbindenden Rohren und Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein- Verfahren zum Vor bereiten von zu verbindenden Rohren, wie solche bei der Verbindung einer Metallrohrleitung mit einer Zweigleitung durch Schweissen notwendig sind, sowie auf eine Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens.
Sofern diese Arbeiten ausserhalb einer gut ein gerichteten Werkstatt auf einem Bauplatz durch geführt werden, boten solche Arbeiten bisher grosse Schwierigkeiten, vor allem beim sogenannten Aus satteln der Enden der Zweigleitungen.
Das besondere Profil der Rohrenden, mit wel chem das Anliegen derselben an der Wandung der Hauptleitung und um eine in dieselbe vorher schon angebrachte Durchbrechung gewährleistet werden soll, hängt nämlich jeweils vom Durchmesser der beiden Leitungen und vom Winkel, den diese mit einander einschliessen, ab.
Zur Zeit wird das Verbinden von Metallrohren an Bauplätzen, selbst von geübten Fachleuten, recht eigentlich durch Versuche bewerkstelligt, was freilich mit dem wiederholten Anpassen des Profils des Zweigleitungsendes bzw. der Durchbrechung ver bunden ist und vielfach noch dazu führt, dass die Schweissstäbe zum Ausfüllen von Spalten benutzt werden. Solche Rohrverbindungen sind dann minder wertig und für Hochdruckleitungen ungeeignet.
Zweck der Erfindung ist nun, eine einfache und tragbare Einrichtung zu schaffen, mit welcher die Rohrenden und/oder die Durchbrechungen der Rohrwandungen schnell und genau profiliert werden können, und zwar auf einem Bauplatz selber, also ohne an die Werkstatt gebunden zu sein, wobei die formgerecht vorbereiteten Teile, wenn nötig, mit Hilfe der Einrichtung verschweisst werden können.
Erfindungsgemäss zeichnet sich das Verfahren zum Vorbereiten von zu verbindenden Rohren da- durch aus, dass jedes Rohr längs der Durchdringungs linie der beiden Rohre durch die relative Drehung zwischen einem Werkzeug und dem Rohr profiliert wird, wobei gleichzeitig zwischen dem Werkzeug und dem Rohr eine relative Längsbewegung erzeugt wird.
Die Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens weist ein Profilierwerkzeug auf. Vorzugsweise kann die Einrichtung ein durch eine Steuerkurve bewegtes Nachfolgeglied aufweisen, wobei die Form der Steuer kurve dem Winkel zwischen den zu verbindenden Rohren entsprechend gewählt ist. Die Steuerkurve kann rotieren oder stillstehen, je nachdem, ob das Nachfolgeglied fest angeordnet bzw. um einen festen Punkt bewegbar geführt oder aber um die Achse der zu bearbeitenden Rohrleitung drehbar gelagert ist.
Die zu profilierende Rohrleitung kann mit Hilfe eines Futters gleichzeitig mit der Steuerkurve ge dreht werden, welche z. B. mit dem Futter gleich achsig angeordnet ist und ein gleitendes oder schwenkbares Nachfolgeglied betätigt, durch welches wiederum das Profilierwerkzeug in der gewünschten Weise bewegt wird.
Anderseits kann die Steuerkurve koaxial inner halb einer verhältnismässig weiten zu profilierenden Rohrleitung angeordnet werden, wobei das Schneid- werkzeug um die gleiche Achse gedreht werden kann und dabei mittels des der Steuerkurve folgenden Nachfolgegliedes zugleich in der Axialrichtung be wegt wird.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 ein erstes Beispiel in Ansicht mit teil weisem Schnitt, Fig.2 die Einrichtung von der Seite gesehen, mit teilweisem Schnitt, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1, Fig. 4 in der Darstellungsart der Fig. 1 ein zwei tes Beispiel zur Verwendung innerhalb der Rohr leitung, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4, Fig. 6 eine modifizierte Einrichtung zur Her stellung von profilierten Durchbrechungen in die Rohrwandung in Ansicht, Fig. 7 die Einrichtung nach der Fig. 6, jedoch in Draufsicht.
Die Einrichtung gemäss den Fig. 1-3 dient dem Profilieren von Rohrenden, wobei das zu profilie rende Rohr in einem Futter 10 um eine horizontale Axe drehbar eingespannt ist.
Das Futter weist einen rohrförmigen Körper 11 auf, dessen Enden in Busseisernen Ringen 12 ge halten sind. Die Ringe 12 sind an ihrem Umfang in einem rohrförmigen Gehäuse 13 gelagert, welches im oberen Teil eines kastenartigen Gestells 14 ge halten ist.
An den Enden der Ringe 12 sind Flansche 15 vorgesehen, welche mit dem Gehäuse 13 zusammen wirken und dabei eine axiale Bewegung der Futter einheit ermöglichen, indem die Flansche die Dreh zapfen 16 dreier im Umfangssinne verteilten Segmentbacken 17 aufnehmen.
Durch im Umfangssinne verteilte kreisbogen förmige und dabei gleichachsige Schlitze 19 eines jeden Flansches 15 erstrecken sich von innen nach aussen Schrauben 18, welche in Gewindelöcher eines Ringflansches 20 eingreifen, welcher den betreffenden Backensatz verdeckt. Zwischen den Schraubenköpfen bzw. den Flanschen 15 sind Schraubenfedern oder Federringe 21 eingelegt, so dass die Ringflansche 20 die Backensätze gegen die Flansche 15 andrücken.
Am Umfang der Flansche 15 ist jeweils eine Hülse 22 vorgesehen, in welcher sich ein loser Schlüssel 23 befindet, welcher ein Ritzel 24 trägt, das - wenn der Schlüssel in die Hülse eingesteckt ist - mit einem Zahnkranz 25 des anliegenden Ring flansches 20 kämmt. Durch Drehung des betreffenden Schlüssels 23 kann jeder Ringflansch 20 relativ zum anliegenden Flansch 15 verdreht werden. Da durch können die Backen 17, welche je mit einem Mitnehmer 26 in Schlitze 27 der Ringflansche 20 eingreifen, geschwenkt werden, um das Ende dies zu bearbeitenden Rohres in zentrischer Lage zum Körper 11 zu ergreifen.
Einer der Zahnkränze 25 besitzt radiale Zähne und der anliegende Flansch 15 trägt eine Hülse 28, deren Stirnseite als Steuerkurve 29 ausgebildet ist. Diese Steuerkurve 29 steht mit einer Nachfolgerolle 30 in Wirkungsverbindung, welche am Ende eines bei 32 an der Seite des Gestelles 14 angelenkten Armes 31 drehbar gelagert ist.
An der einen Seitenwand des Gestelles 14 ist eine vertikale V-Nut 33 eingestochen, welche unter der Wirkung einer an der anderen Seitenwand angeord- neten Rippe 34 einem Glied 35 als Führung wirkt. Das Glied 35 bildet die Rückwand eines Kastens 36, welcher mit Lagern 37 für eine parallel zur Achse des Futters verschiebbar geführte Stange 38 aus gerüstet ist.
Der sich innerhalb des Kastens 36 befindende Abschnitt der Stange 38 trägt einen radialen Mit nehmer 39, welcher normalerweise an einer geraden Seitenfläche 40 des Hebels 31 aufruht, und zwar unter der Wirkung einer Druckfeder 41, welche zwischen einem der Lager 37 und einer Kappe 42 eingesetzt ist, welche Kappe ihrerseits am Ende der Stange 38 lösbar befestigt ist.
Am entgegengesetzten Ende der Stange ist eine Säule 43 angebracht, welche einen einstellbaren Hal ter 44 für einen Schneidbrenner 45 trägt, wobei letzterer gegen das obere Ende des eingespannten Rohres gerichtet ist, mit Vorteil unter einem Winkel von etwa 45' .
Eine mit einem Kurbelgriff 47 versehene und in einer Konsole 48 an der Endwand des Gestelles 14 montierte Betätigungsspindel 48, deren Achse zur Futterachse parallel ist, trägt ein Ritzel 49, das über ein in der genannten Konsole gelagertes Vor gelege 50 mit dem Zahnkranz 25 Betrieblich ver bunden ist.
Wird der Griff 47 gedreht, so dreht sich also das Futter 10 mit einer langsamen Drehgeschwindig keit, und die Steuerkurve 29 versetzt über den Schwingarm 31 und den Mitnehmer 39 die feder belastete Stange 38 in eine Hin- und Herbewegung, deren Amplitude von der wirksamen Länge des Hebels 31 abhängig ist. Diese wirksame Länge hängt vom Angriffspunkt des Mitnehmers 39 am Hebel ab. Die Säule 43 am anderen Ende der Stange 38 er teilt beim beschriebenen Vorgang dem Schneidbren ner 45 eine entsprechende, bezüglich des eingespann ten Rohres längsgerichtete Hin- und Herbewegung.
Die wirksame Länge des Hebels 31 und die resultierende axiale Bewegung der Stange 38 kann durch Heben oder Senken des Kastens 36 relativ zum Gestell 14 eingestellt werden.
Dies erfolgt mit Hilfe einer vertikalen Stell schraube 51, welche mittels Lager 52 am Gestell an gebracht und mit einem Drehknopf 53 ausgerüstet ist. Durch Drehung des Knopfes 53 verschiebt sich eine auf die Schraube 51 aufgesetzte Mutter 54 längs einer Führungsnute 55 des Gestelles. Ein Mitnehmer 56 der Mutter greift in ein Loch 57 am Kasten rücken 35 ein. Die Steuerkurve 29 ist derart aus gebildet, dass der Schneidbrenner 45 am dicksten im Futter 10 noch einspannbaren Rohr das korrekte Profil ausschneidet, wenn der Kasten 36 sich in seiner höchstmöglichen Lage befindet, d. h. wenn der Mitnehmer am freien Ende des Armes 31 an greift.
Das unter diesen Umständen am Ende eines Rohrstückes geschnittene Profil gestattet das Ver binden dieses Rohres mit einer Hauptleitung vom gleichen Durchmesser. Für das Verbinden von dün neren Zweigleitungen mit einer dickeren Haupt- leitung ist ein Profil mit kleinerer Amplitude er forderlich, was durch Verstellen des Kastens 36 in Richtung auf das Gelenk 32 des Hebels erreicht wird.
Für das Erleichtern des Einstellens des Kastens 36 entsprechend dem Durchmesserverhältnis der zu verbindenden Rohre ist es vorteilhaft, die obere Kante des Kastens als Zeiger an einer skalarierten Platte 58 zu benützen, welche Platte an der Seite des Gestelles 14 zwischen letzterem und dem Kasten rücken 35 gehalten ist.
Die Vorderseite dieser Platte, deren oberer Teil in der Fig. 1 ersichtlich ist, weist eine Anzahl ver tikaler Teilungskolonnen auf, welche den verschie denen Rohrdurchmessern entsprechen, wobei die Kolonnen schneidende Linien 59 die Einstellhöhe für den Kasten angeben, wenn ein Rohr profiliert und dessen Durchmesser an den betreffenden Linien ablesbar ist.
Um die Einrichtung zum Planschneiden von Rohrenden benutzen zu können, kann der die Steuer kurve und das Nachfolgeglied enthaltende Kopier mechanismus zeitweise ausser Betrieb gesetzt werden, indem der normalerweise über die Stange 38 und den Mitnehmer 39 federbelastete Hebel 31 entlastet wird. Dies erfolgt mittels eines Winkelhebels 60, wel cher an der Unterseite des Kastens 36 angelenkt ist. An einem mit einer Handhabe 61 versehenen Hebel arm wirkt das Gewicht einer schwenkbar gelagerten Klinke 62 derart, dass der andere Hebelarm gegen den Mitnehmer 39 gehalten wird. Sobald nun die Handhabe 61 nach unten gedrückt wird, blockiert die Klinke 62 den Hebel 61, welcher dabei den Minehmer 39 vom Hebel 31 abhebt.
Die beschriebene Riegelvorrichtung wirkt sich beim Beginn des Profilschneidens ebenfalls vorteil haft aus, da sie ermöglicht, das Rohrende ausserhalb des Profils abzubrennen, wobei durch allmähliches Entlasten der Handhabe 61 die Kopiervorrichtung in Betrieb gesetzt und das zu schneidende Profil erzeugt wird. Das Risiko des Verbrennens des Metalles ist bei diesem Vorgang vollkommen ausgeschaltet.
Die dargestellte Steuerkurve 29 erzeugt pro Um drehung zwei vollständige Hin- und Herbewegungen des Werkzeugträgers. Es ist jedoch zu 'betonen, dass, wenn erwünscht auch eine solche Steuerkurve ver wendet werden kann, welche - entsprechend dem Antriebsgetriebe - zweimal so schnell dreht, als das Rohr und nur eine Erhöhung aufweist. Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Variante ist für solche Fälle gedacht, in denen das zu bearbeitende Rohr zufolge seines grossen Durchmessers kaum oder nur schwierig in Drehung versetzt werden könnte, wobei freilich die Handhabung einer ausserhalb des Rohres wirkenden Einrichtung ebenfalls mit Schwierigkeiten verbunden wäre.
Bei dieser Variante ist ein Tragkörper 70 vor handen, welcher innerhalb des Endabschnittes des zu bearbeitenden Rohres befestigt wird und einen zylindrischen Teil 71 mit drei im Umfangssinne verteilten radialen Führungsschlitzen 72 aufweist. In die Schlitze 72 sind Innenklemmbacken 73 ein gesetzt, welche an einer ihrer Seitenkanten jeweils eine Ausnehmung aufweisen, in welche eine Spiral rippe 74 einer in. Teil 71 gleichachsig gelagerten Scheibe 75 eingreift.
Die Scheibe 75 weist einen Zahnkranz 76 auf, welcher mit einem Ritzel 77 kämmt, das im Teil 71 gelagert und von der Aussenseite desselben in Dre hung versetzbar ist. Durch Drehen des Ritzels 77 wird auch die Scheibe 75 in Drehung versetzt, wobei die Spiralrippe 74 die Innenklemmbacken 73 zum Anliegen an der Rohrwandung bringt, derart, dass der Teil 71 mit dem Rohr gleichachsig gehalten wird.
An der Vorderseite des Teiles 71 und gleichachsig mit diesem ist eine Steuerkurve 78 angeordnet sowie ein, Lager 79, in welchem eine mit dem Teil 71 gleichachsige Welle 80 drehbar gelagert ist. An dieser ist eine Konsole 81 befestigt, welche einen Hebel 82 trägt. Am Hebel 82 ist eine Rolle 83 angeordnet, welche mit der Steuerkurve 78 zusammenwirkt.
Neben der Konsole 81 trägt die Welle 80 einen sich radial erstreckenden Werkzeugträger 84, welcher an der Welle nicht drehbar, dafür aber längsver schiebbar gelagert ist. Am Werkzeugträger 84 ist mittels eines Klemmstückes 85 der Schneidbrenner 86 befestigt. Mittels eines Steges 87 ist an der Nabe des Werkzeugträgers 84 eine Kulisse 88 befestigt, welche sich zur Bewegungsebene des Hebels 82 parallel erstreckt. Eine in der Kulisse 88 ver- und feststellbar gehaltene Rolle 90 wird unter der Wir kung einer auf die Welle 80 aufgesetzten Feder 89 gegen den Hebel 82 gedrückt.
Bei der Benutzung der Einrichtung wird der Tragkörper 70 im Rohr in der besagten Weise montiert, der Schneidbrenner 86 wird unter einer geeigneten Neigung zu und in entsprechendem Ab stand von der Wandung des Rohres angebracht, worauf die Welle 80 z. B. mittels des Handrades 91 in Drehung versetzt wird. Dabei wird die Konsole 81 und der Werkzeugträger 84 mitgenommen und das Rohrende wird vor den Klemmbacken 73 zu geschnitten.
Das Profil hängt - wie erwähnt - vom Druckmesserverhältnis der zu verbindenden Leitun gen bzw. von der Stellung der Rolle 94 in der vor- teilhaft mit einer Skala (nicht gezeigt) versehenen Kulisse 88 ab.
Selbstverständlich könnte der fest stehende Teil der Einrichtung in anderer Weise als beschrieben im Rohr festgemacht werden; beispiels weise könnten die Klemmbacken anstatt radial ver schiebbar geführt, jeweils an einem Führungs- parallelogramm angeordnet sein, wobei ein Lenker eines jeden Parallelogrammes an einer axial beweg lichen Hülse angelenkt werden müsste.
Wenn erwünscht, kann die beschriebene Ein richtung auch so modifiziert sein, dass die Steuer kurve und das Nachfolgeglied auf der dem Werk zeugträger abgekehrten Seite des Tragkörpers 70 angeordnet sind. Ferner kann der Schneidbrenner 86 an einem abgekröpften Werkzeugträger befestigt und dabei gegen die Aussenseite der Rohrwandung ge richtet sein.
Das genaue Profilieren der Durchbrechung der Hauptleitung an der Anschlussstelle einer Zweig leitung wird heute als weniger wichtig beachtet als das Passen des Rohrendes der Zweigleitung und die hierdurch erzielbare Qualität der Schweissver bindung derselben mit der Hauptleitung. Es ist je doch klar, dass die Strömungsverhältnisse in beiden Richtungen entscheidend besser sind, wenn auch die Durchbrechung genau geformt ist und etwaige vor stehende Ränder keine Wirbel verursachen.
Die Variante der Einrichtung, welche zum Her stellen der besagten Durchbrechungen geeignet ist, wurde in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Sie weist einen schalenförmigen Stützteil 100 auf, welcher z. B. mit tels einer Kette 101 aussen am Rohr befestigt wer den kann. Am Stützteil 100 ist eine Säule 102 an gebracht, welche sich radial erstreckt, wenn die Einrichtung in der Gebrauchslage montiert ist.
Auf der Säule, welche auch einen nicht kreis förmigen Querschnitt aufweisen kann und im vor liegenden Fall mit einer Keilnut 103 versehen ist, ist eine banjoförmige Konsole 104 verschiebbar, jedoch nicht drehbar geführt. Die Konsole 104 weist einen ringförmigen Teil 105 auf, welche sich in einer zur Säule 102 senkrechten Ebene erstreckt, wobei ein Durchmesser des Ringteiles 105 zur Rohrachse parallel ist und die Säulenachse schneidet.
Der Ringteil 105 besitzt eine radial nach innen offene Ringnut 106, welche den Rand einer Scheibe 107 aufnimmt. Die Scheibe 107 weist einen radialen Schlitz 108 auf, in welchem ver- und feststellbar ein Halter 109 für einen Schneidbrenner 110 ange bracht ist.
Längs des Schlitzes 108 ist eine nicht gezeigte Skala vorgesehen, so dass der Schneidbrenner leicht entsprechend dem Durchmesser einer gewünschten Kreisbewegung einstellbar ist. Diese Bewegung wird ausgeführt, wenn die Scheibe 107 in dem Ringteil 105 gedreht wird. Der erwähnte Durchmesser hängt selbstverständlich vom Rohrdurchmesser ab. An der Aussenseite der Scheibe 107 befindet sich eine Steuer kurve 111, die mit der Nachlaufrolle 112 zusammen wirkt, welche am einen Ende eines bei 114 auf der Konsole 104 angelenkten Kipphebels 113 gelagert ist. Das andere Ende des Kipphebels 113 ist mit in Abständen angeordneten Löchern 115 versehen, in welche einstellweise eine Schraube 116 eingreifen kann.
Eine ähnliche Reihe von Löchern 118 weist ein auf der Säule 102 verschiebbar, jedoch nicht verdrehbar, geführter Block 117 auf, in welche wiederum eine Schraube 119 einsetzbar ist. Die beiden Schrauben 116 und 119 sind mittels einer Gelenklasche 120 miteinander verbunden.
Die in Reihen angeordneten Löcher 115, 118 können jeweils durch eine mit einer Einteilung ver sehene Nut ersetzt werden, in welcher ein Gleitstein verschiebbar und feststellbar geführt ist, wobei die Lasche 120 an den Gleitsteinen anzulenken wäre.
Bei 121 ist das freie Ende der Säule 102 mit einem Gewinde versehen, das ein Handrad 122 trägt. Dieses Handrad 122 drückt über dem Block 117 die Konsole 104 gegen die Wirkung einer um die Säule gewickelten Druckfeder nach unten.
Mit Hilfe des Handrades 122 wird der korrekte Abstand des Schneidbrenners 110 von der Leitung eingestellt, und die Schrauben 116, 119 werden je in ein ausgewähltes Lochpaar 115-118 eingesetzt. Wird nun die Scheibe 107 mit der Steuerkurve <B>111</B> auf dem Teil 105 gedreht, erzeugt der Kipphebel 113 eine vergrösserte oder verkleinerte Bewegung des letzteren, wobei der umlaufende Schneidbrenner 110 stets im gleichen Abstand zur Rohrwandung gehalten wird und dabei die der Form und Grösse nach der Zweigleitung angepasste Durchbrechung ausbrennt. Für die Herstellung von Rohrverbindungen unter einem von 90 abweichenden Winkel kann die Säule 102 am Stützteil 100 gelenkig und dadurch in ihrer Neigung zu der Rohrachse verstellbar be festigt sein.
In solchen Fällen weist die Steuerkurve eine symmetrische Form auf, wobei selbsttätige Mittel für das Verstellen des Schneidbrenners 110 in seinem Halter 109 vorhanden sind, so dass letzten Endes der korrekte Abstand des umlaufenden Brenners von der Rohrwandung erhalten bleibt.
Es versteht sich, dass in Abweichung vom be schriebenen Ausführungsbeispiel an Stelle des Schneidbrenners mechanische, auch rotierende Schneid'werkzeuge aller Art verwendet werden kön nen, und zwar unabhängig davon, ob das Werkzeug von innen oder von aussen her schneidet.
Desgleichen kann an Stelle des Schneidbrenners eine autogene oder elektrische Schweissvorrichtung eingesetzt werden, so dass das vorhergehend pro filierte Ende einer die Einrichtung tragenden Leitung mit der zweiten Leitung in der korrekten Relativlage verschweisst werden kann.
Die Bewegung der Schweissvorrichtung längs der Durchdringungslinie der Leitungen wird selbstver ständlich mittels einer Steuerkurve gesteuert, welche derjenigen entspricht, welche beim Profilieren ver wendet wurde, wobei die Schweissvorrichtung vorteil haft mit automatischem Schweissstabnachschub aus gerüstet ist.
Es ist ferner klar, dass die im Zusammenhang mit der Herstellung von T- bzw. Winkelverbin dungen beschriebene Einrichtung auch für das end- weise Verbinden von Leitungen geeignet ist, wobei die Steuerkurve durch einen einfachen Zylinder bzw. eine Scheibe ersetzt wird, wenn z. B. zwei Leitungen aneinander angesetzt werden sollen bzw. durch eine entsprechende andere Form, wenn zwei Leitungen an ihren Enden in der Form eines Krümmers ver bunden werden müssen.
Obwohl die Einrichtung in ihrer für das Ver binden von Metallrohren geeignete Ausführung ge zeigt wurde, kann sie unter Benützung von ent- sprechenden Schneid- bzw. Schweisswerkzeugen für Rohre aus anderem Material, z. B. aus Plastik oder Glas, benützt werden.