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Schweißapparat zum Innenschweißen von zusammenstoßenden Rohren Die
Erfindung bezieht sich auf einen Schweißapparat zum Innenschweißen von zusammenstoßenden
Rohren.
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Ein bekannter Schweißapparat für diesen Zweck weist ein Rahmenwerk
auf, welches in dem Rohr lösbar befestigt werden kann und in welchem das eigentliche
Schweißaggregat in einer zur Rohrachse senkrechten Ebene drehbar gelagert ist, damit
die unter Drehung der Rohre stattfindende Schweißung stets an dem untersten Punkt
der zu verbindenden Rohre stattfindet.
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Der bekannte Schweißapparat muß vor dem Zu-@ammenschieben der Rohre
in dem einen Rohrende befestigt und ausgerichtet werden, und eine Korrektur der
Einstellung ist nach dem Zusammenschieben der Rohre nicht mehr möglich. Nun ist
es aber beim Zusammenschweißen von schweren, dicken Rohren, für welche der bekannte
Apparat bestimmt ist, kaum zu vermeiden, daß beim Zusammenschieben stärkere Stöße
auftreten. Unter diesen Umständen ist keine Gewähr dafür gegeben, daß die Einstellung
des bekannten Schweißapparates beim Auftreten solcher Stöße erhalten bleibt, und
es besteht auch keine Möglichkeit, eine solche Abweichung nachträglich zu korrigieren.
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Des weiteren wird bei dem bekannten Schweißapparat die im wesentlichen
vertikale Lage der Schweißelektrode nur durch die Schwerkraft aufrechterhalten.
Es besteht somit die Gefahr, daß die Schweißelektrode beispielsweise durch Schwankungen
der Lagerreibung, durch eine Änderung der Geschwindigkeit, mit der die Rohre gedreht
werden, oder durch Erschütterungen der zu verschweißenden Rohre od. dgl. in Schwingung
versetzt wird, wodurch die Oualität der zustande kommenden Schweißung leiden bann.
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Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, einen Schweißapparat der
eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Lage der Schweißelektrode gegenüber
dem Rohrstoß auch nach dem Zusammenschieben der Rohre korrigiert werden kann und
bei dem die Elektrode zwangläufig in solcher Weise führbar ist, daß sich das der
Schweißung benachbarte Elektrodenende ohne Durchführung von Schwingungen stets an
dem untersten Punkt der zu verbindenden Rohre befindet.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Rahmenwerk in
dem Rohr fahrbar und mit Einrichtungen versehen ist, die seine Arretierung gegenüber
dem Rohr bewirken, daß das Schweißaggregat gegen das Rahmenwerk in Achsrichtung
und radial verschiebbar ist und daß Einrichtungen zum Drehen und zum axialen Verschieben
des Aggregates gegenüber dem Rahmenwerk vorgesehen sind. Beim Schweißen mit dem
erfindungsgemäßen Schweißapparat werden sowohl die Rohre für sich als auch das Schweißaggregat
gegenüber dem sich mit den Rohren drehenden Rahmenwerk in Drehung versetzt, und
es wird dadurch die Schweißstelle ohne die Gefahr eines Pendelns der Schweißelektrode
stets am untersten Punkt der Rohre gehalten. Dadurch, daß das Rahmenwerk in dem
Rohr fahrbar und mit Einrichtungen versehen ist, die seine Arretierung gegenüber
dem Rohr bewirken, ist es nicht notwendig, eine Einstellung des Schweißapparates
vor dem Zusammenschieben der Rohre vorzunehmen, die dann durch die Stöße beim Zusammenschieben
wieder verändert werden kann. Infolge der Verschiebbarkeit des Schweißaggregates
gegen das Rahmenwerk in radialer Richtung wird das Einfahren des Rahmenwerkes in
das Rohr wesentlich erleichtert, und die axiale Verschiebbarkeit des Schweißaggregates
gegenüber dem Rahmenwerk gestattet sowohl eine Feineinstellung der Schweißelektrode
gegenüber der zu legenden Schweißnaht in axialer Richtung nach dem Arretieren des
Rahmenwerkes in dem Rohr als auch korrigierende Veränderungen dieser Einstellung
während des Schweißens.
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Der erfindungsgemäße Schweißapparat eignet sich insbesondere für Rohre,
deren Innendurchmesser zu klein ist, um eine Innenschweißung von Hand zu gestatten,
die
aber andererseits so groß und so dick sind, daß eine außen angelegte Naht allein
nicht genügen würde. Der erfindungsgemäße Schweißapparat gestattet das Anlegen einer
Innennaht mit einem Höchstmaß an Genauigkeit und Gleichmäßigkeit.
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Eine beispielsweise Ausführung der Erfindung zeigt die Zeichnung.
In der Zeichnung ist Fig. 1 eine Seitenansicht der Erfindung in Schweißstellung
in einem Rohr, wobei das Rohr zwecks einer bequemeren Darstellung weggebrochen und
im Schnitt gezeigt ist, Fig.2 eine Draufsicht auf die in Schweißstellung in dem
Rohr gezeigte Erfindung, wobei das Rohr für eine bequemere Darstellung abgebrochen
und im Schnitt dargestellt ist, Fig. 3 ein `Vertikalschnitt entlang der Linie 3-3
der Fig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen, Fig. 4 ein Vertikalschnitt entlang der
Linie 4-4 der Fig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen, Fig. 5 ein Vertikalschnitt
entlang der Linie 5-5 der Fig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen, Fig.6 ein teilweiser
Vertikalschnitt entlang der Linie 6-6 der Fig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen,
Fig. 7 ein Vertikalschnitt entlang der Linie 7-7 der Fig. 1 in Richtung der Pfeile
gesehen, Fig. 8 ein Vertikalschnitt entlang der Linie 8-8 der Fig. 1 in Richtung
der Pfeile gesehen, Fig. 9 ein Vertikalschnitt entlang der Linie 9-9 der Fig. 1
in Richtung der Pfeile gesehen, Fig. 10 ein vergrößerter teilweiser Vertikalschnitt
entlang der Linie 10-10 der Fig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen, Fig.11 eine vergrößerte
teilweise Draufsicht auf die Schweißstabeinstellvorrichtung, Fig. 12 eine teilweise
Seitenansicht der in Fig. 11 dargestellten Anordnung und Fig. 13 ein teilweiser
vertikaler Querschnitt entlang der Linie 13-13 der Fig. 12 in Richtung der Pfeile
gesehen.
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In der Zeichnung sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Das Bezugszeichen 20 bezeichnet allgemein einen erfindungsgemäßen Schweißapparat.
Der Schweißapparat 20 dient dazu, eine innere Schweißnaht an einer Stoßsteile 21
zwischen aneinanderstoßenden Enden von Rohren 22, 23 anzulegen. Der Schweißapparat
20 weist einen sich in Längsrichtung erstreckenden zylindrischen Rahmen 24 auf.
Der Rahmen 24 ist mit drei im gleichmäßigen Abstand angeordneten, sich radial erstreckenden,
im allgemeinen rechteckigen Trägern 25 versehen. An einem hohlen Balken 26 ist ein
sich radial nach innen erstreckender rechteckiger Stutzen 27 befestigt, der teleskopartig
über den obersten Träger 25 geschoben ist. Zwei Bolzen 28 sichern den Stutzen 27
auf dem Träger 25.
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Nahe dem Ende eines jeden unteren Trägers 25 ist ein hohler Balken
29 angeordnet, wobei jeder Balken mit einem rechteckigen Stutzen 30 ausgestattet
ist, der teleskopartig über den jeweiligen Träger 25 geschoben und an diesem durch
Bolzen 31 befestigt ist. An jedem Ende der hohlen Balken 29 erstreckt sich eine
Tragrolle 32 durch einen in dem Balken ausgebildeten Schlitz 33. Alle Rollen 32
sind auf Federn 34 federnd gelagert, die (s. Fig. 10) jeweils mit einem die Rollen
umgebenden Joch 35 in Berührung stehen.
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Eine Welle 36, auf der die Rolle 32 drehbar gelagert ist, greift durch
in den Seiten der hohlen Balken 29 ausgebildete Schlitze 37 hindurch. Ein jedes
Ende eines jeden hohlen Balkens 29 ist mit Bolzen 38 versehen, die mit dem Rohr
in Berührung treten. Die Bolzen 38 sind radial einstellbar, damit der rohrförmige
Rahmen 24 in bezug auf das Rohr 22 zentriert werden kann.
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Der hohle Balken 26 ist an jedem Ende mit einem ausfahrbaren hydraulischen
Druckkolben 39 versehen, der die Aufgabe hat, die Stäbe 29 nach unten zu drücken
und die Federn 34 zusammenzupressen, bis die Bolzen 38 in der zentrierten Stellung
des Rahmens 24 in Berührung mit dem Rohr 22 treten.
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Die vorderen Enden der Balken 26, 29 sind durch einen Ring 40 verbunden,
der durch Bolzen 41 lösbar an ihnen befestigt ist. Die hinteren Enden der Balken
26, 29 sind durch einen Ring 42 verbunden, der mittels Bolzen 43 an den Balken befestigt
ist. Der Ring 42 weist aus einem noch anzugebenden Grund einen oberen verbreiterten
Teil 44 und einen unteren verbreiterten Teil 45 auf.
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Zwischen Tragarmen 47 sind zwei Trag- und Antriebsräder 46 montiert.
Die Tragarme 47 sind mittels Bolzen 48 parallel zueinander mit gegenseitigem Abstand
an gegenüberliegenden Seiten des unteren verbreiterten Teils 45 angebracht. Die
Räder 46 verlaufen parallel zueinander und sind mit gegenseitigem Abstand auf einer
Welle 49 angeordnet. Mit der Welle 49 ist zwischen den Rädern 46 ein Antriebsmotor
50 antriebsmäßig verbunden. Die Räder 46 treten mit dem Rohr 22 in Berührung und
dienen dazu, den Schweißapparat 20 in Längsrichtung des Rohres 22 zu verfahren.
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Nahe dem oberen verbreiterten Teil 44 des Ringe, 42 ist ein Rad 51
angeordnet, welches auf zwei Tragarmen 52 drehbar gelagert ist, die mittels Bolzen
53 an dem oberen verbreiterten Teil 44 befestigt sind. Das Rad 51 tritt mit dem
Rohr 22 an einem den Rädern 46 diametral gegenüberliegenden Punkt in Berührung und
unterstützt die Halterung des Schweißapparates 20, wenn dieser in das Rohr 22 hineingefahren
und aus diesem herausgefahren wird.
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In dem rohrförmigen Rahmen 24 ist eine langgestreckte Hohlwelle 54
konzentrisch angeordnet und auf Lagern 55, 56, die sich an den entgegengesetzten
Enden des rohrförmigen Rahmens 24 befinden, drehbar gelagert. Die Hohlwelle 54 erstreckt
sich nach hinten über den rohrförmigen Rahmen 24 hinaus und weist ein Zahnrad 57
auf, das starr mit Abstand vom hinteren Ende des rohrförmigen Rahmens 24 an ihr
befestigt ist. An dem Rohrförmigen Rahmen 24 sind zwei im Abstand befindliche parallele
Arme 58 befestigt, welche sich von diesem aus nach hinten erstrecken. Gegenüber
den Armen 58 ist an dem rohrförmigen Rahmen 24 ein Arm 59 starr befestigt, der sich
parallel zu den Armen 58 nach hinten erstreckt.
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Benachbart dem Rahmen 24 ist auf einem starr an dem Rahmen 24 befestigten
Tragarm 61 ein :Motor 60 angebracht. Der Motor 60 hat eine Welle 62, die sich von
ihm aus seitlich erstreckt und, wie am besten den F ig. 1 und 7 zu entnehmen, in
den Armen 58 drehbar gelagert ist.
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Zwischen den Armen 58 ist an der Welle 62 ein Schneckentrieb 63 starr
befestigt, der mit dem Zahnrad 57 kämmt. Senkrecht zu der Achse des rohrförmigen
Rahmens 24 ist an den hinteren Enden der Arme 58 und 59 eine Scheibe 64 starr angebracht.
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Eine zylindrische Nabe 65 umgibt das hintere Ende der rohrförmigen
Welle 54 und ist mittels eines Keils 66 auf ihr aufgekeilt, so daß sich die Nabe
65 mit der rohrförmigen Welle 54 dreht. Eine flanschförmige Scheibe 67 besteht mit
der Nabe 65 aus einem Stück und ist nahe der Scheibe 64 angeordnet.
Die
Scheibe 64 ist mit mehreren konzentrischen Kontaktringen 68 versehen, die an deren
Hinterfläche angeordnet sind, und die Scheibe 67 weist mehrere federbelastete Kontaktstifte
69 auf, die an ihrer Vorderfläche mit unterschiedlichen Abständen vom Mittelpunkt
der Scheibe 67 angeordnet sind, so daß sie mit den konzentrischen Kontaktringen
68 einzeln in Berührung stehen.
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Ein langgestreckter U-Träger 70 ist an seinem vorderen Ende an der
Flanschscheibe 67 befestigt und durch eine Befestigungslasche 71 mit der Nabe 65
verbunden.
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Auf einer sich horizontal erstreckenden, von dem U-Träger 70 getragenen
Welle 73, die hinter dem Ring 42 angeordnet ist, ist eine Haspel 72 drehbar gelagert.
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Am hinteren Ende des U-Trägers 70 ist eine versetzte Klammer 74 befestigt
und sichert das vordere Ende eines Schleppgriffes 75 am U-Träger 70 in Ausfluchtung
mit der Achsmitte der Ringe 40, 42.
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Am vorderen Ende der rohrförmigen Welle 54 ist benachbart dem rohrförmigen
Rahmen 24 ein im allgemeinen rechteckiger Block 76 befestigt. Der Block 76 weist
mehrere sich in Längsrichtung erstreckende Bohrungen 77 auf, welche zueinander parallel
verlaufende, imAbstand befindlicheFührungsstifte 78 aufnehmen. Am vorderen Ende
der Stifte 78 ist eine aufrecht stehende Montageplatte 79 starr befestigt, wobei
sie sich im Abstand vom Block 76 befindet.
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Der Block 76 weist nahe seiner Hinterkante eine abstehende Öse 80
auf, und die Montageplatte 79 ist mit einer abstehenden Öse 81 versehen, die mit
der Öse 80 fluchtet. Durch die Öse 81 ist eine sich in Längsrichtung erstreckende
horizontale Welle 82 hindurchgeschraubt und mittels Schultern 83, die mit den gegenüberliegenden
Seiten der Öse 80 in Berührung stehen, in der Öse 80 drehbar gelagert. Die Welle
82 weist an ihrem vorderen Ende ein Handrad 84 auf. Die Montageplatte 79 ist mit
oberen und unteren Paaren sich nach vorn erstreckender Ösen 85 versehen, welche
vor der Montageplatte 79 zwei sich vertikal erstreckende, im Abstand befindliche
parallele Führungsstäbe 86 tragen.
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Über die Führungsstäbe 86 ist ein im wesentlichen rechteckiger Block
87 geschoben, der zwischen den Ösen 85 in vertikaler Richtung gleitbar ist. Auf
dem Block 87 ist bei 89 ein Handhebel 88 schwenkbar gelagert, der nahe seinem hinteren
Ende mit einem Schlitz 90 versehen ist, durch den sich ein Bolzen 91 erstreckt,
der das hintere Ende des Handhebels 88 an ; der Montageplatte 79 festlegt. Auf dem
Handhebel 88 ist eine federbelastete Lasche 92 angebracht und so angeordnet, daß
sie mit dem Block 87 in Berührung tritt, um den Handhebel 88 in der in Fig. 12 gezeigten
Stellung zu verriegeln.
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Am Block 87 ist eine Zwischenplatte 93 mittels Bolzen (nicht gezeigt)
befestigt, die sich durch Bohrungen 94 in der Zwischenplatte 93 erstrecken. An der
Zwischenplatte 93 ist mittels Bolzen 96 eine Motortragplatte 95 angebracht. Die
Motortragplatte 95 erstreckt sich ein wesentliches Stück seitlich von der Zwischenplatte
93 und trägt, wie am besten aus den Fig. 1 und 2 zu ersehen, einen Steuerkasten
97. An der Motortragplatte 95 ist mittels eines Klemmringes 99 ein Elektromotor
98 befestigt.
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An dem Motor 98 ist mittels eines Befestigungsarmes 101 eine Schweißstabvorschubeinrichtung
angebracht, die allgemein mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet ist. Die Schweißstabvorschubeinrichtung
100 enthält eine Schweißstabführung 102, eine durch den Motor 98 angetriebene Antriebsrolle
103 und eine elastische Druckrolle 104, die den Schweißstab 105 gegen die Antriebsrolle
103 drückt.
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An der Schweißstabvorschubeinrichtung 100 ist ein Rohr 106 befestigt
und hängt von dieser herab. Am unteren Ende des Rohres 106 ist ein Formstück 107
angebracht, das mit einem Flußmitteleinlaßteil 108 versehen ist. An einem sich von
dem Motor 98 aus erstreckenden Tragarm 110 ist ein Flußmitteltrichter 109 anmontiert,
der eine sich von ihm aus nach unten erstreckende, mit dem Flußmitteleinlaßteil
108 des Formstücks 107 in Verbindung stehende Leitung 111 aufweist. An dem Motor
98 ist ein sich nach unten erstreckender Motortragarm 112 angebracht. Am unteren
Ende des Armes 112 befindet sich ein einstückig ausgebildeter, horizontal gebogener
Teil 113, an dem eine Motortragrolle 114 für eine vertikale Einstellung auf einer
mit Gewinde versehenen Welle 115 befestigt ist.
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Der Schweißdraht 105 ist auf der Haspel 72 aufgewickelt und erstreckt
sich durch einen flexiblen Mantel 116, welcher durch die Hohlwelle 54 hindurchgeht.
Der flexible Mantel 116 ist an seinem vorderen Ende an der Führung 102 und an seinem
hinteren Ende am U-Träger 70 verankert. Durch die rohrförmige Welle 54 erstrecken
sich Energiezuführungskabel 117 zur Lieferung von elektrischer Energie an den Motor
98, den Schweißdraht 105 und den Steuerkasten 97.
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Der Motor 60 erhält elektrische Energie von dein Steuerkasten 97 durch
die Kontaktstifte 69 und die Kontaktringe 68, so daß sich der Motor 60 in bezug
auf den Steuerkasten 97 drehen kann und dabei in elektrischem Kontakt mit dem Steuerkasten
97 bleibt.
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Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Schweißapparates wird dieser auf
den Rollen 32 und den Rädern 46, 51 innerhalb des Rohres 22 getragen. Die Druckkolben
39 sind zunächst zurückgezogen, und die Rolle 114 wird mittels der Lasche 92 auf
dem Handhebel 88 außer Berührung mit dem Rohr 22 gehalten. Dann wird der Motor 50
in Vorwärtsrichtung erregt, damit die Räder 46 den Schweißapparat 20 in dem Rohr
22 nach vorn bewegen. Beim Erreichen der in Fig. 1 gezeigten Stellung, bei der das
Rohr 106 etwa mit der Stoßstelle 21 zwischen benachbarten Rohren 22, 23 ausgefluchtet
ist, wird der Schweißapparat 20 angehalten, woraufhin die Druckkolben 39 betätigt
werden, um die Bolzen 38 mit der Innenseite des Rohres 22 in Berührung zu bringen.
Mit den gegen die Innenseite 22 pressenden Druckkolben 39 und Bolzen 38 ist der
Schweißapparat 20 gegenüber dem Rohr 22 verriegelt.
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Die Rohre 22, 23 sind auf einer Vorrichtung montiert (nicht gezeigt),
die sie mit dem in ihnen verriegelten Schweißapparat 20 um die Mittelachse dreht.
Die Hohlwelle 54 wird durch den Motor 60 stets um den gleichen Winkel gedreht wie
das Rohr 22, so daß die Hohlwelle 54 gegenüber einem äußeren Betrachter stillsteht,
während sich die Rohre 22, 23 drehen.
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Der Schweißstabvorschubmechanismus 100, der Flußmittelbehälter 109,
der Steuerkasten 97, der Block 76 und die Tragplatte 79 am vorderen Ende der Hohlwelle
54 sind an der letzteren starr befestigt und drehen sich folglich mit ihr. Der U-Träger
70, die Scheibe 67, die Haspel 72 und die Klammer 74 sind am hinteren Ende der Hohlwelle
54 befestigt und drehen sich ebenfalls mit ihr.
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Durch die Drehung des Schweißstabes 105 gegenüber dem sich drehenden
Rohr 22 wird der Berührungspunkt zwischen dem Schweißstab 105 und dem
Rohr
22 am untersten Punkt des Rohres 22 gehalten, so daß der Schweißstab 105 jederzeit
über der Schweißstelle liegt. Nach dem Anordnen des Schweißapparates 20 derart,
daß sich das Rohr 106 nahe der Stoßstelle 21 befindet, wird die Tragplatte 79 mittels
der mit Gewinde versehenen Welle 82 und dem Handrad 84 so eingestellt, daß der Schweißstab
105 bezüglicb der Schweißstelle 21 seine richtige Stellung in Längsrichtung des
Rohres 22 erhält.
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Der 'Motor 98 treibt die Antriebsrolle 103 an und bewegt den Schweißstab
105 nach unten in das Rohr 106, um das Abschmelzen des Schweißstabes 105 während
des Schweißvorganges zu kompensieren. Mittels einer Rolle 114, die die Innenseite
des Rohres 22 berührt, wird der Schweißstab 105 von der Innen-#eite des Rohres im
Abstand gehalten.
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Im Falle von Unregelmäßigkeiten der Innenseite des Rohres 22 hält
die Rolle 114 den Schweißstab 105 stets im richtigen Abstand von der Innenseite
des hohres 22.
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Der Handhebel 88 wird auch dafür benutzt, die Rolle 114 in einer Stellung
zu verriegeln, in welcher sich diese außer Berührung mit dem Rohr 22 befindet, was
der Fall ist, wenn der Schweißapparat 20 in Längsrichtung durch das Rohr 22 bewegt
wird.
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Der Steuerkasten 97 ist mit Steuereinrichtungen für die Betätigung
der 'Motoren 60, 98 und der äußeren Antriebsmotoren (nicht gezeigt) für die Rohrdrehvorrichtung
(nicht gezeigt) versehen, so daß die Bedienungsperson des Schweißapparates 20 im
Rohr 22 den Schweißvorgang vollständig in der Hand hat.
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Der Flußmittelbehälter 109 und die Leitung 111 liefern automatisch
Flußmittel an das Formstück 107, damit das Flußmittel dauernd dem Schweißpunkt zugeführt
wird.