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Vorrichtung zum Schweißen. von Schraubennahtrohren Beim Schweißen
von Rohren begnügt man sich häufig nicht mit einer einzigen, außen oder innen gelegten
Schweißnaht, sondern sieht zwei versetzt arbeitende Schweißköpfe vor, durch die
aufeinanderfolgend eine Innen- und eine Außennaht gelegt wird, wobei die äußere
die erste oder die zweite Naht sein kann.
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Wird mittels Lichtbogen geschweißt, so ist es meist nicht zu vermeiden,
daß beim Legen der ersten Schweißnaht, deren Tiefe sich etwa bis zur Mitte der Rohrwand
erstreckt, Schlackeneinschlüsse in den Teil des Materials hineinwandern, der zwar
erhitzt, aber erst beim Legen der zweiten Naht der eigentlichen Schweißung unterworfen
wird. Diese Einschlüsse bleiben in dem Material, wenn die zweite Naht gelegt wird,
und setzen Gleichförmigkeit und Festigkeit der Schweißung herab. Man kann den Bereich
des Materials, in dem dieses durch solche Einschlüsse geschwächt ist, durch Schneiden
einer Nut mit Hilfe eines zwischen den beiden Schweißköpfen arbeitenden Werkzeugs
entfernen. Dann aber wirkt der Lichtbogen unmittelbar auf die bereits gelegte Schweißnaht;
es besteht dann Gefahr, daß beim Legen der zweiten Naht vor allem dann in der ersten
Naht Durchbrände entstehen, wenn im Rohr noch Wärmespannungen wirksam sind. Man
kann es daher im allgemeinen nicht wagen, den durch Schlackeneinschlüsse verdorbenen
Teil des Materials in der angegebenen Weise herauszuschneiden.
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Die Erfindung löst das damit gestellte Problem durch die Kombination
der bereits erläuterten Schneidvorrichtung mit einem Wärmeableiter, der in beim
Schweißen von Schraubennahtrohren bekannter Weise beim Legen der zweiten Naht gegenüber
dem Schweißkopf an der bereits gelegten Naht anliegt. Dadurch wird der ersten Naht
so viel Wärme entzogen, daß der Lichtbogen beim Legen der zweiten Naht nicht die
erste Naht auf eine Temperatur bringt, bei der Durchbrände befürchtet werden müssen.
Zugleich stützt der Wärmeableiter das Rohr in der Umgebung der zweiten Schweißstelle
mechanisch ab und @,erhindert Verformungen des Rohrs, die wegen der durch die Schneidvorrichtung
verminderten Wand-5tärke sonst möglich wären.
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Die beim Schweißen von Schraubennahtrohren bekannten Wärmeableiter
in Form von hohlen, von einem Kühlmittel durchflossenen Kupferbacken erfüllen ihren
Zweck nur, wenn sie über eine relativ große Fläche satt am Rohr anliegen. Diese
Voraussetzung ist aber meist nicht gegeben. Denn selbst dann, wenn man den vorstehenden
Teil der zuerst gelegten Schweißnaht vor dem Legen der zweiten Naht durch einen
Schaber entfernt, bleibt die Rohrfläche immer noch .so ungleichförmig, daß sie mit
einer festen Backe nur mehr oder weniger Kanten- oder Pünktberührüng haben würde.
Dem hilft die Erfindung dadurch ab, daß sie die als Wärmeableiter bekannte starre
Backe durch ein Kissen aus einem Geflecht oder Gewebe aus gut wärmeleitendem Metall
ersetzt, das sich an die gelegte Naht und ihre Umgebung anschmiegt, wie ungleichförmig
die Oberfläche auch immer sein mag. Dadurch ist es möglich, trotz der ungünstigen
Beschaffenheit der Oberfläche verhältnismäßig große Wärmemengen abzuleiten. In das
Geflecht oder Gewebe, aus dem das Kissen besteht, kann Asbest oder ein anderer Stoff
mit ähnlichen Eigenschaften eingeflochten sein.
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Ein aus Geflecht oder Gewebe bestehendes Kissen, das unter Druck am
Rohr anliegt, unterliegt schneller Abnutzung und müßte also verhältnismäßig häufig
ersetzt werden. Diesem Mangel kann abgeholfen werden, indem man. das Kissen als
umlaufenden Körper ausbildet, der durch Reibung vom Rohr mitgenommen wird. In der
einfachsten Ausführungsform bildet dann das Kissen einen Belag auf dem Umfang einer
im Rohrinnern drehbaren Rolle. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
besteht dagegen das hissen aus einem endlosen Band, das durch mindestens drei Rollen
in Anlage am Rohr gehalten wird. Dadurch kann bei Vermeidung aller Reibung zwischen
Kissen und Rohr ständig eine große Berührungsfläche aufrechterhalten werden. Diese
Fläche kann durch Vermehrung der Rollen, über die das endlose Band läuft,. nahezu
beliebig vergrößert werden.
In der Zeichnung isl .eri'-_Aüsfiihrungsbeispiel
der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt.
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Fig. 1 einen Schnitt durch das Rohr unter einem Winkel zur Rohrachse,
der gleich der Steigung der .Seliräubenlinie `ist. Alle wesentlichen Teile der Vorrichtung
erscheinen- in Blickrichtung des Pfeils I in Fig: 3-; Fig. 2 -einen. Schnitt nach
der Linie A-B in Fig. 1, Fig.3 einen Grundriß-und Fig. 4 einen Seitenriß der Vorrichtung,
Fig. 5 eine zweite - Ausführungsform der wärmeableitenden Stützvorrichtung, Fig.
6 .einen Schnitt- nach der Linie -C-D in Fig. 5 und Fig. 7 einen Schnitt nach-der
Linie E-F in Fig. 5. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die
erste Schweißnaht von innen und die zweite von außen gelegt ist. Der die Innennaht
legende Schweißkopf ist nicht dargestellt. Das gezeichnete Rohr ist daher -als bereits
von innen geschweißt anzusehen.
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Zum Legen der Außennaht dient ein Schweißkopf 1 mit Schweißelektrode
2, der außerhalb des Rohrs 3 angeordnet ist. Dem Schweißkopf 1 ist eine Schneidvorrichtung
vorgeschaltet.,'-"deren - Einzelheiten aus Fig. 1 und 2 hervorgehen. Sie besteht
aus einem .Schlitten 4, der radial zur -Rohrachse in einer Führung 5 verstellbar
ist. Auf` ihm sind zwei Scheibenmesser 6 drehbar gelagert, die gemäß Fig.
2 beiderseits der Schweißnaht in die Rohrwand schneiden. Auf dem Schlitten 4 ist
ferner ein Schneidstahl 7 befestigt, der das zwischen den beiden Einschnitten befindliche
Material heraushebt. Dadurch -entsteht gegenüber -der bereits gelegten inneren Schweißnaht
-8 außen eine Nut, die sich in ihrer Tiefe -ungefähr bis zur Naht 8
erstreckt.
Dadurch wird derjenige Teil des Materials, in dem beim Legen der--Innennaht Schlackeneinschlüsse
und andere Fremdkörper entstanden sein können, entfernt.
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Zwischen der Schneidvorrichtung fi, 7 und 'dem Schweißkopf
1 befindet sich ein Schaber 10; der in bekannter Weise den beim Legen
der ersten Schweißnaht an der Innenfläche des Rohrs entstandenen Grat entfernt:
Dem Schweißkopf 1 gegenüber liegt an der Innenfläche des Rohrs mit ihrem Unifang
eine Rolle 11 an, deren Zweck einerseits darin besteht, die beim Legen der-
Außennaht entstehende Wärme abzuführen, so daß die Innennaht 8 keine unzulässig
hohe Temperatur annimmt, und das Rohr im Bereich der Wirksamkeit des zweiten Schweißkopfes
mechanisch abzustützen.
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In das Rohr 3 ragt ein Träger 12 hinein, an dem ein Zapfen 13 angeschweißt
ist; um diesen sind zwei Arme 14 und 15 mit Büchsen 16 und 17 schwenkbar. Die Arme
14 und 15 werden durch einen Ring 18 auf Abstand gehalten. Sie bilden das Mittel
zur Halterung des Schabers 10 und der Rolle 11; diese sind unter Zwischenschaltung
von -Isolierkörpern 19, 20 und (nicht gezeichneten) Bolzen, die durch Langlöcher
21, 22 ragen, mittels Trägern 23,. 24 an den Armen 14, 15 befestigt. Die Langlöcher
21, 22 gestatten es, den Schaber 10 und die Rolle 11 genau zur Schweißnaht 8 und
zum Schweißkopf 1 auszurichten. Die Rolle 11 ist, wie aus Fig. 3 hervorgeht, gegen
die Rohrachse um einen Winkel geneigt, der der Steigung der Schraubenlinie entspricht.
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- Die Rolle 11 hat am Umfang- eine trapezförmige Ringnut, die zur
Aufnahme" eines Reifens 25 aus Kupfergeflecht dient, der mit Asbestwatte gefüllt
sein kann. Dieser Reifen stellt ein nachgiebiges Kissen dar, das-an,der Innenseite
des Rohrs unter Druck anliegt. Zur Erzeugung des Drucks dient gemäß Fig. 4 eine
Schraubenfeder 26, die auf ein Schulterstück 28 am- Arm-15 wirkt und sich gegen
ein Widerlager 30 an einem festen Arm 31 abstützt. In entsprechender Weise wird
der Druck, mit dem der Schaber 10 gegen die Innenfläche des Rohrs wirkt, durch eine
Schraubenfeder 27 erzeugt, die gegen ein Schulterstück 29 am Arm 14 einwirkt und
sich gleichfalls gegen das Widerlager 30 des Arms 31 stützt.
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Hauptzweck des aus Kupfergeflecht bestehenden Reifens 25 auf der Rolle
11 ist, wie eingangs dargelegt, die Ableitung von Wärme. Durch den Druck der Feder
26 entsteht an der Stelle,--an der der Belag an der Innenfläche des Rohrs anliegt,
Flächenberührung über einen erheblichen Bereich.
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Die Rolle-11 mit Belag 25 stellt die einfachste Ausführungsform des
Wärmeableiters dar. Eine Ausführung, mit der erheblich größere Wärmemengen abgeführt-
werden können, ist in den Fig. 5 bis 7 dargestellt, Auf einer Platte 33, die ähnlich
wie die Achse der Rölle 11 gelagert sein kann, sind- fünf Zapfen 34, 35, 36, 37
und 38 befestigt. Auf den Zapfen 34 und 36 sind Scheiben 39 und 40 drehbar, während
der Zapfen 35 das Mittel zur drehbaren Lagerung von Scheiben 41 darstellt. Zwischen
diesen Scheiben liegen Abstandshülsen 42. Eine durch Splinte 44 gesicherte Platte
43 hält die umlaufenden Scheiben in ihrer Lage. Auf den Zapfen 37 und 38 sind zwischen
Laschen 45 und 46 und einem daran angeschweißten Zwischenstück 47 Rollen 50 und
51 drehbar gelagert-, von denen die Rolle 51 radial verstellbar ist. Zu diesem Zweck
ist der Bolzen 38 in den Laschen 45, 46 in Langlöchern 52 radial verschiebbar und
in der jeweils gewählten Lage durch eine Mutter 49 mit Sicherungsring 48 feststellbar.
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Auf den Scheiben 40 und 41 zwischen den Scheiben 39 und auf
den Rollen 50, 51 läuft ein endloses Band 32 aus Kupfergeflecht mit eingewobenem
Asbest. Dieses Band wird in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise durch die Scheiben
40 und 41 mit Druck gegen das Röhr 3 gepreßt und liegt an dem Rohr
mit großer Fläche an, ist also in der Lage, eine entsprechend große Wärmemenge abzuführen.-