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Die
Erfindung betrifft eine Heftvorrichtung gemäß dem Ober0begriff des Anspruchs
1 zur koaxialen Fixierung von zwei Rohrstücken während des Zusammenheftens der
beiden Rohrstücke.
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Es
ist unter anderem auf dem Gebiet der Reinstmedientechnik bekannt,
Rohrstücke
unter Verwendung eines Orbitalschweißkopfes zusammenzuschweißen, wobei
der Orbitalschweißkopf
eine Schweißelektrode
automatisch entlang der ringförmigen
Fügestelle
zwischen den zu verschweißenden Rohren
führt und
dadurch eine ringförmige
Schweißnaht
erzeugt. Hierbei bewirkt die von dem Orbitalschweißkopf geführte Schweißnadel einen
asymmetrischen Wärmeeintrag
an der Fügestelle
mit entsprechenden thermisch bedingten mechanischen Spannungen.
Die zu verschweißenden
Rohrstücke
müssen
deshalb vor Beginn des Schweißvorgangs
zusammengeheftet werden, um zu verhindern, dass sich die Rohrstücke während des
Schweißvorgangs aufgrund
des asymmetrischen Wärmeeintrags
und der damit verbundenen mechanischen Spannungen verziehen.
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Zum
Zusammenheften der zu verschweißenden
Rohrstücke
werden diese üblicherweise
zunächst
koaxial fixiert und anschließend
mittels mehrerer Schweißpunkte
zusammengeheftet, wobei die Schweißpunkte beim anschließenden Verschweißen durch
den Orbitalschweißkopf
trotz des asymmetrischen Wärmeeintrags
ein Verziehen der Rohrstücke verhindern.
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Die
koaxiale Fixierung der zu verschweißenden Rohrstücke beim
Zusammenheften erfolgt bisher bei kleineren Rohrdurchmessern durch
sogenannte Prismen und bei größeren Rohrdurchmessern durch Schraubzwingen
mit angeschraubten Blechwinkeln, in denen die zusammenzuheftenden
Rohrstücke
mittels der Schraubzwingen fest geklemmt werden.
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Nachteilig
an diesen bekannten Heftvorrichtungen mit Prismen bzw. Schraubzwingen
mit angeschraubten Blechwinkeln ist die Tatsache, dass die ringförmige Fügestelle
zwischen den zusammenzuheftenden Rohrstücken nur einseitig zugänglich ist, so
dass die zu heftenden Rohrstücke
nicht in einem Zug umlaufend geheftet werden können. Vielmehr müssen die
zu heftenden Rohrstücke
bei den bekannten Heftvorrichtungen mehrfach gelöst und gedreht werden, um über den
gesamten Umfang der ringförmigen
Fügestelle
verteilte Schweißpunkte
anbringen zu können.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Heftvorrichtung
zu schaffen, die zwei zu heftende Rohrstücke koaxial fixiert und ein
umlaufendes Heften ermöglicht,
ohne dass die Rohrstücke
in der Heftvorrichtung gelöst
und um ihre Längsachse gedreht
werden müssen.
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Diese
Aufgabe wird, ausgehend von den vorstehend beschriebenen bekannten
Heftvorrichtungen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
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Die
Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, dass die ringförmige Fügestelle
zwischen den zu heftenden Rohrstücken
an mehreren Heftstellen von außen
frei zugänglich
ist, wobei die frei zugänglichen
Heftstellen über
den gesamten Umfang der ringförmigen
Fügestelle
verteilt angeordnet sind. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Heftvorrichtung
vier Heftstellen aufweisen, die vorzugsweise gleichmäßig über den
Umfang der ringförmigen
Fügestelle
verteilt angeordnet sind.
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Es
ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass nur zwei, drei
oder auch mehr als vier über
den Umfang verteilt angeordnete Heftstellen von außen frei
zugänglich
sind. Vorzugsweise sind jedoch mindestens zwei der frei zugänglichen
Heftstellen bei der erfindungsgemäßen Heftvorrichtung einander
gegenüberliegend
angeordnet.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist zur Fixierung der beiden Rohrstücke eine Spannhülse vorgesehen,
welche die beiden Rohrstücke über ihren
gesamten Umfang oder zumindest einen Großteil davon führt. In
diesem Ausführungsbeispiel
besteht also zwischen den zu heftenden Rohrstücken und der Spannhülse ein
ringförmig
umlaufender Berührungskontakt,
wohingegen sich der Berührungskontakt
bei der eingangs beschriebenen bekannten Heftvorrichtung mit Blechwinkeln
zur Fixierung der Rohrstücke
nur über
einen Bruchteil des gesamten Umfangs erstreckt. Der umlaufende Berührungskontakt
zwischen der Spannhülse
und den zu heftenden Rohrstücken
verhindert vorteilhaft, dass beim Zusammenheften ein seitlicher Rohrversatz
auftritt. Dies lässt
sich bei der eingangs beschriebenen bekannten Heftvorrichtung mit
Blechwinkeln zur koaxialen Fixierung der Rohrstücke nur durch ein wiederholtes
zeitaufwendiges Umsetzen der Heftvorrichtung relativ zu den zu heftenden
Rohrstücken
erreichen, was sehr viel Geschick und Geduld voraussetzt.
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Bei
einer derartigen Spannhülse
zur koaxialen Fixierung der zu heftenden Rohrstücke wird die freie Zugänglichkeit
an den Heftstellen vorzugsweise durch Aussparungen in der Spannhülse erreicht,
die im Bereich der ringförmigen
Fügestelle
zwischen den zu heftenden Rohren angeordnet sind. Die Aussparungen
in der Spannhülse
sind vorzugsweise schlitzförmig
und liegen über
der ringförmigen
Fügestelle zwischen
den zu heftenden Rohrsstücken,
wobei die Breite der Aussparungen vorzugsweise größer ist
als die Ausdehnung eines Schweißpunktes,
damit der Schweißvorgang
beim Zusammenheften durch den Rand der Aussparung nicht behindert
wird.
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Vorzugsweise
weist die Spannhülse
zur getrennten Fixierung der beiden Rohrstücke zwei Spannbacken auf, die
vorzugsweise unabhängig voneinander
gespannt werden können,
wobei die Verspannung beispielsweise durch herkömmliche Schraubklemmen erfolgen
kann. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Spannhülse mit
zwei getrennten Spannbacken ist die wesentlich einfachere Handhabung,
da zunächst
eines der zu heftenden Rohrstücke
so in die Heftvorrichtung eingespannt werden kann, dass die ringförmige Fügestelle
im Bereich der Aussparung liegt und dadurch frei zugänglich ist.
Das andere Rohrstück
muss dann nur noch auf Stoß in
die Heftvorrichtung eingelegt und festgespannt werden.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Heftvorrichtung
sieht zur Führung
eines Schweißkopfs
beim Zusammenheften der beiden Rohrstücke eine Führung vor, wodurch Handhabungsfehler
weitgehend vermieden werden. Die Führung für den Schweißkopf kann
beispielsweise eine Fehlpositionierung bzw. eine Fehlausrichtung
in axialer Richtung, in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung
verhindern. Vorzugsweise besteht die Führung für den Schweißkopf aus
einer umlaufenden Ringnut, in die der Schweißkopf einführbar ist, wobei der Schweißkopf von
den Nutflanken der Ringnut axial geführt wird, so dass eine axiale
Fehlpositionierung des Schweißkopfes
beim Zusammenheften der Rohrstücke
zuverlässig
verhindert wird. Die Ringnut für
die Führung
des Schweißkopfes
kann beispielsweise durch die beiden Spannbacken der Spannhülse gebildet
werden.
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Darüber hinaus
weist die erfindungsgemäße Heftvorrichtung
vorzugsweise einen Abstandshalter für den Schweißkopf auf,
um eine Beschädigung
der Schweißnadel
oder Schweißnadeleinschlüsse an der Schweißstelle
beim Zusammenheften zu verhindern. Der Abstandshalter stellt vorzugsweise
sicher, dass der Schweißkopf
nur bis zu einem vorgegebenen Minimalabstand an die ringförmige Fügestelle
herangeführt
werden kann, wobei der vorgegebene Minimalabstand im Wesentlichen
der freien Länge
der Schweißnadel
entspricht und dadurch deren Beschädigung verhindert. Ein derartiger
Abstandshalter kann beispielsweise aus der Umrandung der Aussparungen
bestehen, wobei die Wandungsdicke der Heftvorrichtung im Bereich
der Aussparungen den minimalen Abstand zwischen dem Schweißkopf und der
ringförmigen
Fügestelle
vorgibt. Vorzugsweise ermöglicht
der Abstandshalter also, dass der Schweißkopf direkt auf die Aussparungen
aufsetzbar ist, ohne die Schweißnadel
zu beschädigen.
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In
einer Variante der Erfindung ist darüber hinaus ein Windschutz für die ringförmige Fügestelle vorgesehen,
was insbesondere beim Schutzgasschweißen vorteilhaft ist, da insbesondere
beim Heften im Freien ein Schutzgasspülkegel durch Zugluft gestört werden
kann. Ein derartiger Windschutz für die ringförmige Fügestelle kann beispielsweise
aus einer umlaufenden Ringnut an der Fügestelle bestehen, an deren
Boden sich die Heftstellen befinden, wobei die Nutflanken der Ringnut
den Windschutz bilden. Beispielsweise können die beiderseits der ringförmigen Fügestelle
radial abstehenden Spannbacken der Spannhülse den Windschutz bilden,
jedoch sind auch andere Anordnungen des Windschutzes möglich. Bei
einer umlaufenden Ringnut als Windschutz für die ringförmige Fügestelle kann in der Ringnut
eine quer verlaufende Axialrippe vorgesehen sein, wodurch der Windschutz
weiter verbessert wird. Bei mehreren in Umfangsrichtung verteilt
angeordneten Aussparungen ist vorzugsweise jeweils zwischen zwei
benachbarten Aussparungen jeweils eine Axialrippe angeordnet, um
eine optimalen Windschutz zu erreichen.
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Andere
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten
Ausführungsbeispiels der
Erfindung anhand der Figuren näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Heftvorrichtung sowie
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2 eine
Vorderansicht der Heftvorrichtung aus 1
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Die
Zeichnungen zeigen eine Heftvorrichtung 1, die in der Reinstmedientechnik
eingesetzt werden kann, um zwei zu verschweißende Rohrstücke 2.1, 2.2 vor
dem Zusammenschweißen
mittels eines Orbitalschweißkopfes
zusammen zu heften, damit der asymmetrische Wärmeeintrag beim Orbitalschweißen und
die damit verbundenen mechanischen Spannungen nicht zu einem Verziehen
der Rohrstücke 2.1, 2.2 führen.
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Die
beiden Rohrstücke 2.1, 2.2 bestehen hierbei
aus einem hochwertigen Material, wie beispielsweise Edelstahl, um
Korrosion zu vermeiden, was insbesondere bei einem Einsatz in der
Reinstmedientechnik wichtig ist.
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Die
Heftvorrichtung 1 weist zur Koaxialfixierung der beiden
zu heftenden Rohrstücke 2.1, 2.2 eine
Spannhülse 3 auf,
wobei der Innendurchmesser der Spannhülse 3 an den Außendurchmesser
der zu heftenden Rohrstücke 2.1, 2.2 angepasst
ist.
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An
einer Seite der Spannhülse 3 sind
mittels zweier Gelenke 4 zwei Spannbacken 5.1, 5.2 angelenkt,
wobei die beiden Spann backen 5.1, 5.2 auf der dem
Gelenk 4 gegenüber
liegenden Seite der Spannhülse 3 durch
zwei Spannschrauben 6.1, 6.2 festgeklemmt werden
können.
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Zum
Zusammenheften der beiden Rohrstücke 2.1, 2.2 werden
also zunächst
die beiden Spannschrauben 6.1, 6.2 gelöst und die
Spannbacken 5.1, 5.2 aufgeklappt.
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Anschließend wird
das Rohrstück 2.1 so
in die Spannbacke 3 eingelegt, dass die Stirnfläche des Rohrstücks 2.1 exakt
mittig zwischen den beiden Spannbacken 5.1, 5.2 liegt.
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Dann
wird die zugehörige
Spannbacke 5.1 zugeklappt und mittels der Spannschraube 6.1 festgespannt,
wodurch das Rohrstück 2.1 in
der Heftvorrichtung 1 fixiert wird.
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Daraufhin
wird dann auch das Rohrstück 2.2 in
die Spannhülse 3 so
eingelegt, dass die Stirnfläche des
Rohrstücks 2.2 mittig
zwischen den beiden Spannbacken 5.1, 5.2 liegt,
wobei zwischen den beiden Rohrstücken 2.1, 2.2 ein
ringförmiger
Spalt 7 frei bleibt.
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Anschließend wird
dann auch die Spannbacke 5.2 zugeklappt und mittels der
Spannschraube 6.2 fest gespannt, wodurch die beiden Rohrstücke 2.1, 2.2 koaxial
zueinander fixiert werden.
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Die
Spannhülse 3 umgreift
hierbei zusammen mit den beiden Spannbacken 5.1, 5.2 die
beiden Rohrstücke 2.1, 2.2 nahezu
auf ihrem gesamten Umfang, wodurch ein seitlicher Versatz zwischen
den beiden Rohrstücken 2.1, 2.2 zuverlässig verhindert wird.
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Zwischen
den beiden Spannbacken 5.1, 5.2 weist die erfindungsgemäße Heftvorrichtung 1 eine über den
gesamten Umfang der Heftvorrichtung 1 umlaufende Ringnut 8 auf,
wobei sich am Nutboden der Ringnut 8 Aussparungen 9 befinden,
durch die der Ringspalt 7 zwischen den zu heftenden Rohrstücken 2.1, 2.2 von
außen
frei zugänglich
ist. Die Heftvorrichtung 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel vier
Aussparungen 9 auf, die über den Umfang der Ringnut 8 gleichmäßig verteilt
angeordnet sind, so dass die beiden Rohrstücke 2.1, 2.2 durch
vier Schweißpunkte
zusammengeheftet werden können.
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Die
Schweißpunkte
werden hierbei durch einen Schweißkopf 10 erzeugt,
der in die Ringnut 8 eingeführt wird, bis der Schweißkopf 10 in
der Ringnut 8 auf der Umrandung der Aussparung 9 aufsitzt,
wie in 1 gezeigt ist. In diesem Zustand liegt dann eine Schweißnadel 11 exakt
mittig und in dem erforderlichen radialen Abstand über dem
Ringspalt 7 zwischen den beiden Rohrstücken 2.1, 2.2,
um diese durch einen Schweißpunkt
zusammen zu heften.
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Die
Ringnut 8 zwischen den beiden Spannbacken 5.1, 5.2 bewirkt
hierbei eine axiale Führung des
Schweißkopfs 10,
so dass der Schweißkopf 10 in axialer
Richtung nicht mehr falsch positioniert werden kann.
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Darüber hinaus
beinhaltet die erfindungsgemäße Heftvorrichtung 1 auch
einen Abstandshalter, um zu verhindern, dass der Schweißkopf 10 in
radialer Richtung zu dicht an die zu heftenden Rohrstücke 2.1, 2.2 heran
geführt
wird, da dies zu Wolframnadeleinschlüssen oder gar zu einer Beschädigung der Schweißnadel 11 führen könnte.
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Darüber hinaus
bewirken die Nutflanken der umlaufenden Ringnut 8 auch
einen Windschutz, was insbesondere beim Heften im Freien von großer Bedeutung
ist, da der von dem Schweiß kopf 10 erzeugte
Schutzgasspülkegel
durch Zugluft gestört
werden kann.
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Die
Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel
beschränkt.
Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die
ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in
den Schutzbereich fallen.
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- 1
- Heftvorrichtung
- 2.1,
2.2
- Rohrstücke
- 3
- Spannhülse
- 4
- Gelenk
- 5.1,
5.2
- Spannbacken
- 6.1,
6.2
- Spannschrauben
- 7
- Ringspalt
- 8
- Ringnut
- 9
- Aussparungen
- 10
- Schweißkopf
- 11
- Schweißnadel