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Vorrichtung zur Ausführung kreisförmiger Schweißungen Die Erfindung
bezieht sich auf Kreisschweißvorrichtungen zum Einschweißen von Rohren in Platten
von Wärmeaustauschern mit einem kardanisch in einem Rahmen gelagerten Brenner, dessen
'hinteres Ende auf kreisförmiger Bahn antreibbar ist.
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Bei Kreisschweißarbeiten, z. B. beim Anschweißen von Rohren an Rohrverbindungsplatten
oder -kopfteile in Wärmeaustauschern, wurde der Schweißvorgang von Hand ausgeführt,
wobei indessen die Güte der hergestellten Schweißungen von der Geschicklichkeit
und Ausdauer des Schweißers abhängig war. Frühere Versuche, kreisförmige Schweißung
en mechanisch durch das Rotieren eines Brenners um ein Rohr herum herzustellen,
verliefen nicht völlig zufriedenstellend, da der Motorantrieb und die Anordnung
zur Erzielung einer kreisförmigen Führung in Verbindung mit den Vorkehrungen zur
radialen Einstellung eine verhältnismäßig schwere und umständliche Vorrichtung zur
Folge hatten, ,die nur unter Schwierigkeiten von einer zur anderen Schweißstelle
zu transportieren war und oft nicht einmal in dem verfügbar Raum eingesetzt werden
konnte. Im Zusammenhang mit einer Vorrichtung mit einem über eine Schweißnaht hin-
und herbewegten Brenner ist es beispielsweise bekannt, den Brenner mittels einer
gelenkig gelagerten Halterung zu befestigen und dien vorstehenden oberen Endteil
des Brenners an einen Exzenterantrieb anzulenken, der eine exzentrisch an eine motorgetriebene
Scheibe angelenkte Pleuelstange aufweist.
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Das Ziel der Erfindung ist daher insbesondere die Verwirklichung einer
Kreisschneidvorrichttung, mit welcher dieser Mangel überwunden wird und die außerdem
gewisse Eigenschaften besitzt, die sich aus den folgenden Überlegungen ergeben:
Rohrverbindungsplatten oder -kopfteile sind im allgemeinen dicker als die Rohre
selbst. Um nun ein Verbrennen der dünnen Rohre zu verhindern sowie um dem Kopfteil
größerer Leitfähigkeit entsprechend mehr Hitze zuzuführen, ist es erwünscht, die
Elektrode in einem Winkel zum Rohrmittelpunkt anzuordnen, etwa derart, daß bei Rotation
eine konische Bahn beschrieben wird. Außerdem sollte, um auch solche Rohre zu schweißen,
die in der Nähe von Rändern oder Ecken angeordnet sind, die Kreisschweißvorrichtung
auf einer Seite frei von seitlichen Vorsprüngen sein, damit die Maschine auch nahe
einem Rand oder einer Ecke gebraucht werden kann. Da viele Rohrverbindungsplatten
oder -kopfstücke vertikal angeordnet sind, ist es ferner erwünscht, .daß sich die
Vorrichtung in einer Stellung verwenden läßt, in der sich die Elektrode um eine
horizontale Achse dreht. Schließlich soll die Maschine ein geringes Gewicht besitzen,
gedrungen und bequem transportierbar sein, so d!aß sie von der Bedienungsperson
mühelos gehalten und gehandhabt werden kann.
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Die vorstehend aufgeführten Ziele werden nach der Erfindung dadurch
erreicht, daß das hintere Ende des Brenners mit einer Triebstange exzentrisch in
eine Öffnung eines quer zum Brenner angeordneten Drehteiles eingreift, d;as von
einer von Hand spannbaren SchraubenfedeT über eine Zahnstange und ein Ritzel antrebbar
ist, und die Ausdehnung der Schraubenfeder durch eine hydraulische Kolbenbremse
nach Freigabe einer Sperrklinke gebremst ist.
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Die Anordnung wird dabei vorteilhafterweise so getroffen, daß die
Triebstange in die Öffnung eines zur Änderung der Exzentrizität dreheinstellbaren
Doppelexzenters greift.
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Die miteinander zusammenwirkenden Teile sind auf einem tragbaren Rahmen
angeordnet, welcher nach der Erfindung eine Grundplatte mi,t einem Schlitz zur einstellbaren
Aufnahme von Befestigungsbuchsen an dem zu schweißenden Werkstück aufweist.
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Nach der Erfindung kann ferner ein Auslösehebel vorgesehen sein, der
vor dem Ein- oder Ausdrücken der Sperrklinke den Schweißstrom aus- oder einschaltet.
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Der Rahmen ist mit einem Handgriff versehen, der vorteilhafterweise
hohl ausgebildet ist, so d'aß er die Zuleitungen für den Schweißstrom und eventuell
auch solche für Schutzgas und Kühlflüssigkeit aufnehmen kann.
Ein
Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt Fig. l eine perspektivische Ansicht einer Seite der Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auf .einer Ro'hrverbindungsplatte oder
-kopfteil zum Anschweißen eines Rohres an diesen Teil, Fig.2 eine perspektivische
Ansicht der anderen Seite der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, Fig. 3 einen vertikalen
Schnitt durch die Vorrichtung, welcher den hydraulischen Zylinder und den Federantrieb
veranschaulicht, Fig. 4 einen Aufriß des Zahnstangen- und Ritzelsystems zum Antrieb
des Kegelgetriebes, Fig. 5 einen horizontalen Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig.
3, Fig. 6 einen horizontalen Schnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 4, Fig. 7 einen
horizontalen Schnitt längs der Linie 7-7 der Fi:g. 3, Fing. 8 einen senkrechten
Schnitt längs der Linie 8-8 der Fig. 6 und Fig. 9 einen Aufriß zur anderen Seite
der Darstellung in Fig. B.
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Die in den Zeichnungen veranschaulichte Vorrichtung weist einen bequem
tragbaren Rahmen F auf, auf ,velchem die miteinander zusammenwirkenden Teile angeordnet
sind, welche den Brenner T tragen und ihm die gewünschte Bewegung erteilen. Der
Rahmen F ist mit einem Handgriff D versehen und ferner mit einstellbar angebrachten
Zapfen ausgerüstet, die in benachbarte Rohre B oder Löcher für diese im Kopfteil
oder Werkstück W eintreten, um die Vorrichtung mit Bezug auf das zu schweißende
Rohr zu zentrieren. Befindet sich der Kopfteil in einer vertikalen Stellung, wird
der Handgriff dazu verwendet, den Brenner T in einer im allgemeinen horizontalen
Lage zu halten.
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Der Brenner T ist in einer kardanischen Einhängvorrichtung C angebracht.
Der Brenner erhält seine Bewegung von einer einstellbaren exzentrischen Vorrichtung
E, welche durch das Getriebe G und eine Zahnstange mittels einer Feder oder anderen
Kraftquelle S angetrieben wird:, wobei ein hydraulischer Zylinder H die Geschwindigkeit
steuert. Ein einstellbares Ventil h in diesem Zylinder regelt die Drehgeschwindigkeit
des Brenners (Fig. 3, 6).
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Der Rahmen F weist ferner eine Grundplatte 10 auf, die zur Aufnahme
von Bolzen 12 zum einstellbaren Anordnen der Zapfen P geschlitzt ist. Wie in Fig.
3 gezeigt, besitzen die Balzen 12 mit ihnen verbundene Buchsen 13 größeren Durchmessers,
um die Grundplatte 10 im Abstand vom Werkstück W zu halten. Außerdem weist der Rahmen
F einen in Fig. 7 veranschaulichten Puffer 14 auf, der mit dem Zylinder H verbunden
ist und :ein Gewinde besitzt zur Aufnahme einer hohlen. Schraube 16, die einen vergrößerten
geriffelten Kopf 17 aufweist.
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Die Einhängvorrichtu.ng C besitzt ein Joch 18 mit einem Zapfen 20,
der drehbar in der Bohrung des Bolzens 16 gelagert ist, und zwar auf einer Achse
parallel zur Grundplatte 10. In dem Joch 18 ist überdies ein Block 22 gelenkig gelagert
und weist zur Aufnahme des Brenners T eine Aussparung auf, der mit Hilfe einer Bolzenplatte
24 in diese Fassung eingeklemmt wird. Bewegliche Leitungen 23, 25 und 27, welche
durch den Handgriff D führen, dienen der Zuführung von inertem Gas, Schweißstrom
:und Kühlflüssigkeit zum Brenner T.
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Die in Fig.3 veranschaulichte exzentrische Vorrichtung E weist ein
Kegelgetriebe 28 auf, das in einer Platte 26 des Rahmens F parallel zur Grundplatte
10 drehbar gelagert ist und eine exzentrische Bohrung zur Aufnahme einer drehbar
einstellbaren Buchse 30 besitzt. Letztere hat eine exzentrische Öffnung zur Aufnahme
einer Triebstange 32, die starr mit dem Brenner T verbunden ist.
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Das in Fig. 5 gezeigte Getriebe G weist ein mit dem Antriebszahnrad
28 zusammenwirkendes Kegelrad' 36 auf, dessen Welle 38 in einer mit der Platte 26
und dem Zylinder H verbundenen Platte 37 drehbar gelagert ist und das außerdem eine
mit dem Zylinder H verbundene parallele Platte 39 besitzt. Zwischen den Platten
37 und 39 trägt die Welle 38 verkeilt mit ihr ein Ritzel 40, das mit der Zahnstange
R kämmt.
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Unterhalb der Welle 38 ist die Welle 42 drehbar in dien Platten 37
und 39 gelagert, auf welcher eine mit der Zahnstange R zusammenwirkende Sperrklinke
43 (Fig. 8) befestigt ist. Außerhalb der Platte 39 ist ferner auf der Welle 42 eine
Buchse 44 drehbar gelagert, welche einen Schlitz 45 zur Aufnahme eines Zapfens 46
auf der Welle aufweist, um eine Schlupfverbindung zu bilden. An der Buchse 44 ist
ferner ein Auslöse:griff 47 befestigt, der mittels einer Feder 48 einseitig in eine
verriegelnde Stellung gebracht wird. Auf der Buchse 44 ist überdies ein Nocken 50
angeordnet, der einen in die Leitung 25 für den Schweißstrom eingesetzten Mikroschalter
52 betätigt.
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Der in Fig. 3 dargestellte hydraulische Zylinder H ist mit einem Kolben
56 versehen, in welchem ein Nadelventil V zur Einstellung durch einen Knopf 55 eingesetzt
ist und das mit Nebenschlußöffnungen 57 versehen ist, die von einem Absperrventil
59 verschlossen sind. Der Kolben 56 besitzt eine rohrförmige Kolbenstange 58, die
oben aus dem Zylinder H herausragt und mit dem oberen Teil der Zahnstange R sowie
mit dem Stößel 62 des Knopfes 64 mittels einer Lagerstütze 60 verbunden ist. Die
Lagerstütze 60 bildet das obere- Lager für die Antriebsfeder S, durch welche sich:
der Stößel 62 hindurch erstreckt und weiter durch ein Gleitlager 66, das an der
Wandung des Zylinders H befestigt ist. Der Boden dieses Zylinders ist mit einem
federbetätigten Kolben 68 ausgerüstet, um das durch die Kolbenstange 58 verdrängte
Ölvolumen auszugleichen.
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Bei Inbetriebsetzung der Maschine zum Schweißen werden die Bolzen
12 eingestellt, um die Zapfen P entsprechend dem Abstand der Rohre Bin eine bestimmte
Lage zu bringen. Da der Abstand der Rohre B im allgemeinen klein ist, wird der Abstand
zwischen den Zapfen P vorzugsweise auf ein Vielfaches des Rohrabstandes eingestellt.
Die Einstellung des Brenners T erfolgt im Block 22, um die Elektrode im Abstand
vom Werkstück W zu halten, während das Joch 18 mit Hilfe des gerändelten Kopfes
17 so eingestellt wird, daß die Drehachse auf das zu schweißende Rohr zentriert
wird. Die Buchse 30 wird auf den genauen der Drehung entsprechend dem Rohrdurchmesser
drehbar eingestellt, wobei eine Drehung um 180° einen Bereich von Null bis zur maximalen
Größe verwirklicht. Durch Herabdrücken des Knopfes 64 wird die Feder S zusammengedrückt
und der Kalben 56 abgesenkt, wobei die darunter befindliche Flüssigkeit durch die
Öffnungen 57 nach unten strömt, so wie dies durch das Absperrventil 59 ermöglicht
wird. Die Feder 48 zwingt die Sperrklinke 43 in Eingriff mit der Zahnstange R, um
die :ganze Vorrichtung dem Einfluß der gespannten Feder zu unterwerfen.
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Beim Betrieb wird der Auslösegriff 47 niedergedrückt, wodurch der
Nocken 50 den Mikroschalter 52 zum Einschalten des Schweißstromes betätigt. Die
Buchse
44 dreht sich auf .der Welle 42, bis der Zapfen 46 das eine Ende des Schlitzes 45
berührt, um hierdurch den verlorenen Schlupf wieder aufzunehmen. Eine weitere Bewegung
des Auslösegriffes 47 dreht die Welle 42 und bringt die Sperrklinke 43 außer Zusammenwirkung
mit der Zahnstange R, wodurch die Drehung des Brenners eingeleitet wird. Die Feder
S bewegt die Zahnstange R und die Kolbenstange 58 aufwärts, um den Kolben 56 anzuheben,
wodurch die darüber befindliche Flüssigkeit gezwungen wird, wieder nach abwärts
durch das Nadelventil V zu strömen. Alsdann wird der Knopf 55 gedreht, um dieses
Ventil auf die gewünschte Schweißgeschwindigkeit einzustellen. Die sieh aufwärts
bewegende Zahnstange R treibt das Ritzel 40, die Welle 38 und das Kegelrad 36 an,
.das unter Eingriff mit dem Getriebe 28 die Triebstange 32 antreibt und auf diese
Weise den Brenner T auf einer konischen Bahn dreht, deren Scheitel durch die exzentrische
Vorrichtung E bestimmt wird.