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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Schweissen von Kunststoffrohren grossen Durchmessers, wobei die im Rohrinnern angeordnete Schweissvorrichtung - die Rohrenden (11, 12) mittels Klemmwirkung im Rohr auf eine gemeinsame Achse (1) ausrichtet, -die Rohrenden (11, 12) auf einen zum Abdrehenzweckmäsigen Abstand zusammenzieht, - die Rohrenden (11, 12) durch Abdrehen für die Schweissung vorbereitet werden, - die Rohrenden 12) durch einen vom Rohrinnern her operierenden Spiegel aufgeheizt werden, - die noch warmen Rohrenden zwecks Verschweissung mittels der Schweissvorrichtung zusammengezogen werden, - die Schweissvorrichtung nach Erkalten der Schweiss-Stelle die Klemmwirkung aufhebt und darnach entweder aus dem Rohr ausgefahren oder das Rohr selbst abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet,
dass vorgängig zu diesen Operationen -mindestens eine Leitung (50, 51) im Rohrinnern zur Durchleitung eines Mediums während diesen Operationen eingeführt wird, -welche Leitung (50, 51) nach Beendigung der Operationen wieder entfernt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (50) ein Rohr oder ein Schlauch ist und durch die Rohrachse (2) geführt wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrenden (11, 12) durch einen Spiegel aufgeheizt werden, der nicht vom Rohrinnern her, sondern von aussen operiert wird.
4. Schweissvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, mit einer Klemmvorrichtung zum Halten der Rohrenden, einer Abdrehvorrichtung für die Rohrenden, einer Heizvorrichtung für die Rohrenden, einer Pressvorrichtung zum Zusammenpressen derselben, dadurch gekennzeichnet, dass mit ihr alle Operationen vom Rohrinnern aus ausführbar sind.
5. Schweissvorrichtung nach Patentanspruch4, mit einer Längsachse (2), auf welcher auswechselbare Stützelemente (3, 4, 5, 6) abgestützt sind, wobei die gerade Längsachse (2) gegen eine abgekröpfte Achse (2, 7) auswechselbar ist, wobei ferner auf der Achse (2, 7) eine Abdrehvorrichtung (8) oder ein Schweiss Spiegel (9) abstützbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (2, 7) durchgängig hohl ist zwecks Durchführung einer Leitung (50).
6. Schweissvorrichtung nach Patentanspruch4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Elemente (3 bis 9) hydraulisch betätigbar ist.
7. Schweissvorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschlussvorrichtung (40) gegen den Luftzug im Rohr vorgesehen ist.
8.Schweissvorrichtung nach Patentanspruch7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussvorrichtung (40) thermo statisch steuerbar ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schweissen von Kunststoffrohren grossen Durchmessers, bei im Rohrinnern angeordneter Schweissvorrichtung, insbeson dere die Durchleitung von Abwasser im Rohrinnern während den Schweissoperationen.
Es ist bekannt, kleine und grosse Kunststoffrohre stumpf zusammenzuschweissen.
Bei Rohren grossen Durchmessers, das heisst über 160 mm, haben bekannte Verfahren folgende Nachteile: - die Vorrichtung weist ein grosses Gewicht auf, - sie kann deshalb nur mittels Hebezeug benutzt werden, -das Operieren der Abdrehvorrichtung und des Heizspiegels kann nur mit Hebezeug erfolgen, - das Wegziehen des fertiggeschweissten Rohres benötigt ebenfalls Hebezeug.
-Auf Baustellen. insbesondere im Graben, können Gehrungsschweissungen nicht ausgeführt werden, da die notwendige Lagerung oder Führung zu aufwendig wäre.
- Die Umleitung von Abwasser ist meist zeitraubend und sehr kostspielig.
Es ist Ziel dieser Erfindung, diese Nachteile zu beheben und weitere Vorteile zu offerieren. Dies wird dadurch erreicht, dass alle Operationen vom Rohrinnern her ausgeführt werden, wobei vorgängig zu diesen Operationen - mindestens eine Leitung im Rohrinnern zur Durchführung eines Mediums während diesen Operationen eingeführt wird, - welche Leitung nach Beendigung der Operationen wieder entfernt wird.
Die Steuerung der einzelnen Operationen erfolgt von aussen.
Nachstehend ist anhand von Zeichnungen ein erfindungsgemässes Beispiel näher erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Schweissvorrichtung,
Fig. 2 einen Längsschnitt mit der Abdrehvorrichtung,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Schweissvorrichtung, mit dem Schweiss-Spiegel,
Fig. 4 einen Längsschnitt mit dem Schweiss-Spiegel in Arbeitsstellung,
Fig. 5 einen Querschnitt mit zurückgezogenem Schweiss Spiegel,
Fig. 6 einen Längsschnitt mit zurückgezogenem Schweiss Spiegel,
Fig. 7 einen Querschnitt, mit zurückgezogenen Spannelementen,
Fig. 8 einen Längsschnitt, mit zurückgezogenen Spannelementen.
Fig. 9 zeigt einen Querschnitt der Schweissvorrichtung mit Einzelheiten,
Fig. 10 einen Längsschnitt durch zwei Spannelemente mit Einzelheiten,
Fig. 11 einen Längsschnitt durch die Anordnung der Abdrehvorrichtung und dem eingezogenen Schweiss-Spiegel,
Fig. 12 eine Achse zur Abstützung einer Fräsvorrichtung und eines Spiegels für die Verbindung von Rohren im Winkel,
Fig. 13 eine Fräsvorrichtung für Rohrenden.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Schweissvorrichtung mit der Längsachse 1,2 und den Stützelementen 3. Die Stützelemente 3 sind hydraulisch aus- und einfahrbar. Sie dienen zum Ausrichten der zu verbindenden Rohre 15.
16, sowie zum Festhalten derselben.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Schweissvorrichtung, mit den Rohren 15, 16, den Stützelementen 3, 4, 5, 6 und der Abdrehvorrichtung 8, welche sich auf der Achse 2 abstützt. Die Stützelemente 3 bis 6 sind einzeln vom zugehörigen Achsrohr abnehmbar.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 4 mit dem Schweiss-Spiegel 9, welcher aus 4 Segmenten besteht.
Im Längsschnitt nach Fig. 4 ist der Schweiss-Spiegel 9 in Schweiss-Stellung dargestellt.
Fig. 5 zeigt schematisch die zurückgezogenen Segmente des Schweiss-Spiegels 9, in Fig. 6 im Längsschnitt. Zwei Segmentpaare neigen in der Darstellung nach links und zwei nach rechts.
Fig. 6 zeigt die Rohre 15, 16 in auseinander gefahrenem Zustand zum Einziehen des Spiegels 9. In der nächsten Operation werden die Rohre hydraulisch zusammengepresst um die erhitzten Rohr-Ränder zusammenzuschweissen.
Fig. 8 zeigt die Schweiss-Wulst 17 welche, sofern gewünscht, innen mittels der Abdrehvorrichtung 8 abgedreht werden kann.
Dies verringert die Turbulenz der in den Rohren zu transportie
renden Flüssigkeit.
Nach Beendigung der Schweissung werden die Stützelemente 3-6 eingezogen wobei aber die federnd darin gelagerten Rollen 18 an der Rohr-Innenfläche anliegen bleiben. Die Vorrichtung kann ausgefahren werden oder aber das Rohr selbst wird weiter gezogen bis zur nächsten Schweiss-Stelle.
Fig. 9 zeigt weitere Einzelheiten mit der Achse 1, auf welcher sich drei Stützelemente 3 abstützen. Diese sind in Führungen 23 mit quadratischem Querschnitt geführt. Zwischen dem Zylinder 19, dem Kolben 20 und der Führung 22 ist eine kräftige Feder 21 angeordnet, welche die Rollen 18 radial wegdrückt. Im Winkel zwischen zwei Stützelementen 3 ist der Motorantrieb 24, der Keilriemen 25 und die Scheibe 26 für den Antrieb der Abdrehvorrichtung 8 zu erkennen. Etwas grösser ist diese in Fig. 11 dargestellt.
Fig. 10 zeigt im Längsschnitt die rechte Hälfte der Schweissvorrichtung mit den Spannelementen 5, 6, auf den Rohren 28, 28' trennbar voneinander abgestützt. Diese gleiten wiederum auf dem Rohr 29, auf welchem auch die Schubkolben 30, 30' lösbar abgestützt sind.
Zusammen mit der nicht dargestellten linken Hälfte der Schweissvorrichtung können derart folgende Operationen ausgeführt werden: Einführen der Leitung 50, Ausrichten der Rohre 11, 12 auf eine gemeinsame Achse, gegebenenfalls auf eine gekröpfte Achse, in-Stellung-bringen zum Abdrehen, Aufheizen mit dem Spiegel 9, Zusammenziehen zum Schweissen, Erkalten lassen, Entspannen der Spannelemente 3-6, Ausfahren der Schweissvorrichtung, Entfernen der Leitung 50, 51. Im weiteren sind Rollen 18 sichtbar, welche die Bewegung der Schweissvorrichtung in den Kunststoffrohren 15, 16 erleichtern. Dabei werden die Stützelemente 5,6 aus ihrer Press-Stellungzurückgezogen (Fig. 7, 8).
Fig. 11 zeigt den Antriebsmotor 24, den Keilriemen 25, die Scheibe 26, welche die Abdrehvorrichtung antreibt. Die Schneidstähle 33, 34 sind in Radialrichtung zwecks Vorschub verstellbar und können auch gänzlich eingezogen werden um die Rohrenden von 15, 16 für den Schweissvorgang frei zu geben.
Der Schweissspiegel 9 ist in zurückgezogener Stellung gezeigt. Er kann senkrecht gestellt werden und in die Schweiss-Stellung ausgefahren werden. Bei 35 ist der Bodenzug zu erkennen, mit welchem diese Bewegung ausgeführt wird.
Mit der Vorrichtung können auch Rohre in Gehrung zusammengeschweisst werden. Dazu wird die gerade Achse 2 durch eine gekröpfte Achse 7 (Fig. 12) ersetzt. Sie besteht aus einem Rohr 70, 71 einem Ring 73 und einem Rohrstück 74, welches der Fräsvorrichtung 36 (Fig. 13) als Lager 74 dient. Die Fräsvorrichtung ist lösbar am Lager 74 befestigt. Die Achse 7 ist inwendig durchgehend offen zwecks Aufnahme der Leitung 50 welche der Durchführung von Abwasser dient. Die Fräsvorrichtung nach Fig. 13 weist einen Arm 37 auf, in welchem der Antriebsmotor 38 verstellbar gelagert ist. Dieser treibt das Sägeblatt 39 an, welches das Rohrende 11 genau abschneidet. Um das gegenüberliegende Rohrende 12 (nicht dargestellt) abzuschneiden, wird der Antriebsmotor 38 samt Sägeblatt 39 aus der Lagerung 37 herausgezogen und um 1800 gedreht wieder eingeführt.
Der Vorschub für die Fräsoperation kann, mindestens bei grossen Rohren, von Hand erfolgen. Es kann vorteilhaft sein die Zugluft im Kunststoffrohr zu beherrschen. Dies um die engen Erwärmungs- und Abkühlungs-Toleranzen der Schweiss-Stelle besser einzuhalten. Zu diesem Zweck ist eine Blechscheibe 40, welche fast den ganzen Rohrquerschnitt schliesst vorgesehen (Fig. 10). Der Luftzutritt könnte auch mittels Jalousien thermostatisch gesteuert werden (nicht dargestellt).
Steuerung:
Die hydraulischen Antriebsorgane befinden sich in der Regel im zu verbindenden Rohr, während die Steuerkabel durch das Rohr nach aussen geführt sind bis zu den Steuerorganen, welche bei der Stoss-Stelle der Rohre durch den Arbeiter bedienbar sind. Die Bedienung ist also ähnlich wie bei einem ferngesteuerten Kran.
Handelt es sich aber um sehr lange Rohre, wie sie etwa in Gewässer verlegt werden, kann eine drahtlose Steuerung vorteilhaft sein.
Mit Schweiss-Spiegel wird die Heizvorrichtung für die Rohrränder bezeichnet. Die Bezeichnung Abdrehvorrichtung bezieht sich auf die Bearbeitung der Rohrränder, sei es Abdrehen, Abstechen oder Absägen.
Da die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens eine Leistungsführung innerhalb des Kunststoffrohres erlaubt, sind beide sehr geeignet zur Sanierung, auch relining genannt, alter Rohre im Erdbereich, mit minimaler Freilegung der Rohre.
Die Leitung 50,51 erlaubt die Umleitung von Medien, welche die Sanierungsarbeiten, insbesondere die Schweissarbeiten, stören würden. Diese Umleitung wird von Fachleuten auch Wasserhaltung genannt, obwohl auch andere Stoffe als Wasser umgeleitet werden.
Selbstredend kann man auch eine Schweissvorrichtung verwenden, welche nur zwei Spannvorrichtungen 3 und 6 aufweist, anstelle der vier Spannvorrichtungen 3-6. Dies mag bei guter Lagerung der Rohre 15, 16 genügen.
Im weiteren kann man auch anstelle der gekröpften Achse gemäss Fig. 12 eine solche verwenden, welche in gewissen Grenzen sich stufenlos im Winkel verstellen lässt. Die Lagerung wäre in diesem Fall, etwas aufwendiger, eine Kugelkalotte.
Beim Sanieren von alten Rohren im Erdbereich wirft die Wasserhaltung oft erhebliche technische Probleme auf, z. B. bei Unterführung wichtiger Strassen, bei Strassenkreuzungen oder unter Gebäuden. Dies führt zu hohen Kosten.
Abgesehen von der Zeitersparnis weist die Erfindung eine hohe Wirtschaftlichkeit auf. Beispielsweise kann durch ihre Anwendung pro 100 m Rohrsanierung ca. Fr. 6600.- und zusätzlich für die Wasserhaltung ca. Fr. 150000.- gespart werden.
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PATENT CLAIMS
1. A method for welding plastic pipes of large diameter, the welding device arranged inside the pipe - aligning the pipe ends (11, 12) by means of a clamping action in the pipe on a common axis (1), - the pipe ends (11, 12) at a distance suitable for twisting pulls together, - the pipe ends (11, 12) are prepared for welding by unscrewing, - the pipe ends 12) are heated by a mirror operating from the inside of the pipe, - the still warm pipe ends are pulled together for welding by means of the welding device, - the welding device Cooling of the welding point removes the clamping effect and then either extends out of the pipe or the pipe itself is pulled off, characterized in that
that prior to these operations, at least one line (50, 51) is inserted inside the tube for the passage of a medium during these operations, - which line (50, 51) is removed again after the operations have ended.
2. The method according to claim 1, characterized in that the line (50) is a tube or a hose and is guided through the tube axis (2).
3. The method according to claim 1, characterized in that the tube ends (11, 12) are heated by a mirror which is not operated from the inside of the tube, but from the outside.
4. Welding device for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, with a clamping device for holding the pipe ends, a twisting device for the pipe ends, a heating device for the pipe ends, a pressing device for pressing the same, characterized in that with it all operations from Pipe interior are executable.
5. Welding device according to claim 4, with a longitudinal axis (2) on which interchangeable support elements (3, 4, 5, 6) are supported, the straight longitudinal axis (2) being interchangeable with a cranked axis (2, 7), furthermore A calibration device (8) or a welding mirror (9) can be supported on the axis (2, 7), characterized in that the longitudinal axis (2, 7) is continuously hollow for the purpose of passing a line (50).
6. Welding device according to claim 4, characterized in that at least one of the elements (3 to 9) can be actuated hydraulically.
7. Welding device according to claim 4, characterized in that a termination device (40) is provided against the draft in the tube.
8. Welding device according to claim 7, characterized in that the termination device (40) is thermally statically controllable.
The invention relates to a method and a device for welding plastic pipes of large diameter, with a welding device arranged in the pipe interior, in particular the passage of waste water in the pipe interior during the welding operations.
It is known to butt weld small and large plastic pipes together.
In the case of pipes of large diameter, that is to say over 160 mm, known methods have the following disadvantages: the device has a large weight, it can therefore only be used with a lifting device, the twisting device and the heating mirror can only be operated with a lifting device, - The pulling away of the welded pipe also requires lifting equipment.
-On construction places. miter welding cannot be carried out, particularly in the trench, since the necessary storage or guidance would be too complex.
- The diversion of wastewater is usually time-consuming and very expensive.
The aim of this invention is to remedy these disadvantages and to offer further advantages. This is achieved in that all operations are carried out from the inside of the tube, with prior to these operations - at least one line being introduced into the inside of the tube for carrying out a medium during these operations - which line is removed again after the operations have ended.
The individual operations are controlled from the outside.
An example according to the invention is explained in more detail below with reference to drawings.
They show a schematic representation
1 shows a cross section through the welding device,
2 shows a longitudinal section with the calibration device,
3 shows a cross section through the welding device with the welding mirror,
4 shows a longitudinal section with the welding mirror in the working position,
5 shows a cross section with the welding mirror withdrawn,
6 shows a longitudinal section with the welding mirror withdrawn,
7 shows a cross section with the tensioning elements retracted,
Fig. 8 is a longitudinal section, with retracted clamping elements.
9 shows a cross section of the welding device with details,
10 is a longitudinal section through two clamping elements with details,
11 shows a longitudinal section through the arrangement of the calibration device and the retracted welding mirror,
12 is an axis for supporting a milling device and a mirror for connecting pipes at an angle,
Fig. 13 is a milling device for pipe ends.
1 shows a schematic cross section through the welding device with the longitudinal axis 1, 2 and the support elements 3. The support elements 3 can be extended and retracted hydraulically. They are used to align the pipes 15 to be connected.
16, as well as to hold the same.
Fig. 2 shows a schematic cross section through the welding device, with the tubes 15, 16, the support elements 3, 4, 5, 6 and the twisting device 8, which is supported on the axis 2. The support elements 3 to 6 can be removed individually from the associated axle tube.
Fig. 3 shows a cross section along the line II-II in Fig. 4 with the welding mirror 9, which consists of 4 segments.
4 shows the welding mirror 9 in the welding position.
Fig. 5 shows schematically the retracted segments of the welding mirror 9, in Fig. 6 in longitudinal section. Two segment pairs are inclined to the left and two to the right.
6 shows the tubes 15, 16 in the extended state for pulling in the mirror 9. In the next operation, the tubes are pressed together hydraulically in order to weld the heated tube edges together.
8 shows the welding bead 17 which, if desired, can be turned off inside by means of the twisting device 8.
This reduces the turbulence in the pipes to be transported
liquid.
After the welding is finished, the support elements 3-6 are drawn in, but the resiliently mounted rollers 18 remain in contact with the inner surface of the tube. The device can be extended or the pipe itself can be pulled to the next welding point.
Fig. 9 shows further details with the axis 1, on which three support elements 3 are supported. These are guided in guides 23 with a square cross section. Between the cylinder 19, the piston 20 and the guide 22 a strong spring 21 is arranged, which presses the rollers 18 radially away. The motor drive 24, the V-belt 25 and the pulley 26 for driving the twisting device 8 can be seen at an angle between two support elements 3. This is shown somewhat larger in FIG. 11.
Fig. 10 shows in longitudinal section the right half of the welding device with the clamping elements 5, 6, supported on the tubes 28, 28 'separable from each other. These in turn slide on the tube 29, on which the thrust pistons 30, 30 'are also releasably supported.
Together with the left half of the welding device, not shown, the following operations can be carried out in this way: inserting the line 50, aligning the pipes 11, 12 on a common axis, possibly on a cranked axis, to bring them into position for turning, heating up with the mirror 9, contracting for welding, cooling, relaxing the tensioning elements 3-6, extending the welding device, removing the line 50, 51. In addition, rollers 18 are visible which facilitate the movement of the welding device in the plastic pipes 15, 16. The support elements 5, 6 are withdrawn from their pressing position (FIGS. 7, 8).
11 shows the drive motor 24, the V-belt 25, the pulley 26, which drives the twisting device. The cutting steels 33, 34 are adjustable in the radial direction for the purpose of feed and can also be completely retracted in order to free the pipe ends 15, 16 for the welding process.
The welding mirror 9 is shown in the retracted position. It can be placed vertically and extended to the welding position. At 35 the ground pull can be seen with which this movement is carried out.
Miter pipes can also be welded together using the device. For this purpose, the straight axis 2 is replaced by a cranked axis 7 (FIG. 12). It consists of a tube 70, 71, a ring 73 and a tube piece 74, which serves the milling device 36 (FIG. 13) as a bearing 74. The milling device is releasably attached to the bearing 74. The axis 7 is continuously open on the inside in order to accommodate the line 50 which is used to carry out waste water. 13 has an arm 37 in which the drive motor 38 is adjustably mounted. This drives the saw blade 39, which cuts the pipe end 11 exactly. In order to cut off the opposite tube end 12 (not shown), the drive motor 38 together with the saw blade 39 is pulled out of the bearing 37 and reintroduced by 1800.
The feed for the milling operation can be done by hand, at least for large pipes. It can be advantageous to control the draft in the plastic pipe. This in order to better comply with the tight heating and cooling tolerances of the welding point. For this purpose, a sheet metal disk 40, which closes almost the entire pipe cross section, is provided (FIG. 10). The air access could also be controlled thermostatically using blinds (not shown).
Control:
The hydraulic drive elements are usually located in the pipe to be connected, while the control cables are routed through the pipe to the outside up to the control elements which can be operated by the worker at the butting point of the pipes. The operation is similar to that of a remote-controlled crane.
However, if the pipes are very long, such as those that are laid in water, wireless control can be advantageous.
The heating device for the pipe edges is referred to as a welding mirror. The term twisting device refers to the machining of the pipe edges, be it twisting, parting off or sawing off.
Since the device for carrying out the method allows performance to be carried out within the plastic pipe, both are very suitable for refurbishment, also called relining, of old pipes in the ground, with minimal exposure of the pipes.
The line 50, 51 permits the diversion of media which would disrupt the refurbishment work, in particular the welding work. This diversion is also called water drainage by experts, although substances other than water are also diverted.
Of course, you can also use a welding device that has only two clamping devices 3 and 6 instead of the four clamping devices 3-6. This may be sufficient if the pipes 15, 16 are well stored.
Furthermore, instead of the cranked axis according to FIG. 12, one can be used which can be infinitely adjusted within certain limits. In this case, the storage would be, somewhat more complex, a spherical cap.
When renovating old pipes in the ground, water drainage often poses significant technical problems, e.g. B. when underpassing important streets, at intersections or under buildings. This leads to high costs.
In addition to saving time, the invention is highly economical. For example, their use can save approx. CHF 6600 per 100 m of pipe rehabilitation and approx. CHF 150000 for water drainage.