-
Vorrichtung zum Verschweißen miteinander fluchtender Rohre Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen miteinander
fluchtender Rohre, mit anderen Worten zum Stumpfschweißen, und auf die nach diesem
Verfahren hergestellte Schweißverbindung.
-
Die Erfindung eignet sich insbesondere zur selbsttätigen und gegebenenfalls
ferngeregelten Verschweißung fluchtender stehender Rohre, wie sie unter anderem
in Kernreaktoren Verwendung finden, obgleich die Erfindung auch zum Schweißen liegender,
z. B. Öl- oder Gasleitungen bildender Rohre Anwendung finden kann.
-
Bei Wiederherstellungsarbeit an stark radioaktiven Rohren homogener
Kernreaktoren wurde bisher das Schweißen in einer Argonatmosphäre angewandt, bei
dem eine Spule mit Schweißdraht um die Rohre herumbewegt und die Bogenlänge elektronisch
geregelt wird. Die erforderliche Apparatur ist umfangreich, was oft zu Schwierigkeiten
Anlaß gibt.
-
Gemäß der Erfindung ist nun eine solche Vorrichtung zum Verschweißen
miteinander fluchtender Rohre unter Verwendung einer winkelig zum Rohrradius einstellbaren,
in einem um die Rohrachse drehbaren Halter aufgenommenen Schweißelektrode, der während
der Drehung elektrischer Strom zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander
fluchtenden Rohre in Klauen gehalten sind und mittels Kontaktelektroden verschweißt
werden und ein Schlitten vorgesehen ist, der längs einer Führung von einer Feder
od. dgl. in Richtung auf das Werkstück zu gezogen wird, wobei die Führung mit einer
drehbaren Scheibe verbunden ist, die den Elektrodenhalter trägt und mit einer radialen
Aussparung versehen ist, derart, daß diese Scheibe mit Zubehör in einer Richtung
quer zur Mittellinie der zu verschweißenden Rohre auf ; diese aufgeschoben werden
kann.
-
Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei diesem Verfahren einwandfreie
ringsum laufende Schweißverbindungen mittels einer Schweißvorrichtung herstellbar
sind, die verhältnismäßig einfach und , von beschränktem Umfang ist. Drahtspulen,
Zusatzdrähte und Gaszufuhr können fortfallen.
-
Infolge des tiefen und festen Kelches von Kontaktelektroden kann während
der Schweißung kein Kurzschluß auftreten. Eine Kontaktelektrode weist eine halbleitende
Umhüllung auf, die durch Zusatz von Eisenpulver erhalten ist (s. »The Welding Journal«
25, 313 s-320 s, Mai 194.6). Infolge der halbleitenden Umhüllung zündet der Lichtbogen
selbsttätig beim Einschalten des Stromes.
-
Die Länge der Kontaktelektrode läßt sich auf die für eine ringsum
laufende Naht erforderliche Länge beschränken. Man kann auch mit zwei halben Elektroden
arbeiten. In diesem Fall wird der Halbmesser des Drehkreises der Vorrichtung noch
kleiner.
-
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung, die besonders
wichtig zum Verschweißen stehender Rohre ist, wird nach einer ersten ringsum laufenden
Schweißraupe über diese Raupe eine zweite ringsum laufende Raupe gelegt; so läßt
sich eine Naht sehr gut füllen.
-
Die Erfindung wird mit Hilfe einer Schweißvorrichtung verwirklicht.
Diese wird vorzugsweise durch Ein-Schaltung eines Motors zum Drehen eines Halters
mit mindestens einem Schweißstab und des Schweißstromes fernbetätigt, während die
Vorrichtung nach dem Legen mindestens einer ringsum laufenden Schweißraupe selbsttätig
ausgeschaltet wird.
-
Die Schweißvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung
ist im wesentlichen durch einen drehbaren Halter gekennzeichnet, der so ausgebildet
ist, daß er mindestens eine Schweißelektrode gegen eine ringsum laufende Naht zu
halten und um diese herumzubewegen vermag, während ihm elektrischer Strom zugeführt
werden kann.
-
Weitere wichtige Merkmale dieser Schweißvorrichtung, wie eine Vorrichtung
zum Bewegen des Elektrodenh.alters in der Längsrichtung des Werkstückes, eine Vorrichtung
zum Regeln des Winkels zwischen der Elektrode und dem Werkstück während des
Schweißvorganges
und eine derartige Bauart der Schweißvorrichtung, daß diese leicht senkrecht zu
den Rohren um diese herumgebracht werden kann, werden nachstehend an Hand des .dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
-
Im Gegensatz zum Argonschweißverfahren kann bei dem neuen Verfahren
auch unter Wasser geschweißt werden.
-
Wenn in der Weise nach -der Erfindung Rohre aus nichtrostendem Stahl
geschweißt werden, verwendet man eine Kontaktelektrode mit einer derartigen Zusammensetzung,
daß sie beim Schmelzen im Lichtbogen ein Schweißmetall liefert, das nahezu die gleiche
Zusammensetzung wie die Rohre aufweist.
-
Die Erfindung ist jedoch auch bei der Schweißung von Rohren aus anderem
Stahlanwendbar.
-
In der Zeichnung ist Fig. 1 ein längs der Linie 1-I der Fig.2 geführter
Längsschnitt durch. einen Teil der Vorrichtung, Fig. 2 teilweise eine Ansicht und
teilweise ein längs der Linie II-II der Fig. 1 geführter Schnitt, Fig. 3 ein längs
der Linie III-III der Fig. 1 geführter Schnitt, Fig. 4 der gleiche Schnitt wie Fig.
3, jetzt jedoch mit einer anderen Lage der Elektrode in bezug auf das Werkstück,
Fig. 5 ein längs der- Linie V-V der Fig. 2 geführter Schnitt, Fig. 6 ein längs der
Linie VI-VI der Fig. 2 geführter Schnitt, Fig. 7 ein längs der Linie VII-VII der
Fig.1 geführter Schnitt, Fig. 8 ein längs der Linie VIII-VIII der Fig. 2 geführter
Schnitt, Fig. 9 ein Schnitt durch eine Schweißverbindung nach der Erfindung.
-
Ein bügelförmiges Gestell 1 trägt an den Enden seiner Schenkel 1 a
und 1 b (Fig. 2) Vorrichtungen zum Halten der an der Stelle 4 (Fig. 1) zu verschweißenden
Rohre 2 und 3. Eine derartige Vorrichtung ist in Fig. 8 dargestellt.
-
Sie hat zwei zentrierende Klauen 5 und 6, die an Zahnstangen 7 und
8 befestigt sind, die durch Ritzel 9 und 10 angetrieben werden, die durch auf ihren
Wellen 16 und 17 sitzenden Schneckenräder 11 und 12 antreibbar sind, in die Schnecken
13 und 14 auf der mittels eines Handgriffes 15 drehbaren Welle greifen.
-
Die Teile 7 bis 14 und 16 und 17 sind im Gestell 1 gelagert. Die Klauen
5 und 6 werden längs einer Führung 18 geführt.
-
Am Gestehende 1 b befindet sich eine gleiche Klemm-und Zentriervorrichtung.
-
Die Länge der Klauen 5 und 6 ist derartig, daß die Rohre an der Stelle
4 genau und fest in bezug aufeinander angeordnet werden können.
-
Platten 19 und 20 sind am Gestell 1 befestigt
(Fig. 2). Die obere Platte 19 trägt ein Gehäuse 21, in dem Rollen 22 abgestützt
sind. Das Gehäuse 21 ist durch Füße 23 auf der unteren Platte 20 abgestützt (s.
auch Fig. 1).
-
Die Rollen 22 bilden eine Führung für eine Drehscheibe 24, die an
ihrem Umfang mit einer V-Nut versehen ist, in die die doppelkegelförmigen Rollen
22 eingreifen (s. auch Fig. 5).
-
Die Scheibe 24 und das Gehäuse 21 sind mit einer radialen Spalte oder
Aussparung 25 versehen, so daß sie sich leicht von der Seite um die zu verschweißenden
Rohre aufschieben lassen (s. Fig. 5). Die Drehscheibe 24 ist mit ihrer Unterseite;
z. B. durch Schrauben 26, mit einer Scheibe 27 verbunden, die gleichfalls mit einer
radialen - Aussparung 28 (s. auch Fig. 6) versehen ist und die am Umfang einen Zahnkranz
29 aufweist, in den Ritzel 30 und 31 eingreifen, die durch Zwischenräder 32 und
33 miteinander verbunden sind. Die Ritzel 30 und 31 liegen in einem solchen Abstand,
daß die Aussparung 28 beim Antrieb nicht störend wirkt, so daß die Scheibe 27 und
somit die Scheibe 24 mit gleichförmiger Geschwindigkeit drehbar sind.
-
Das Ritzel 31 sitzt auf einer Welle 34 (s. Fig. 1 und 6), die ein
Kettenrad 35 trägt, das über eine Kette 36 von einem Kettenrad 37 auf der Welle
38 eines Elektromotors 39 angetrieben wird (Fig. 2).
-
Mit 40 ist ein Schleifring bezeichnet (s. auch Fig. 7), der wiederum
eine radiale Aussparung 41 aufweist und mit Stromzuführungsbürsten 42 und 43 zusammenarbeitet,
die in einem solchen Abstand angeordnet sind, daß dem Ring 40 trotz des Vorhandenseins
der Aussparung 41 bei Drehung stets Strom zugeführt wird. Die Bürsten 42 und 43
befinden sich an einem Bürstenhalter 44; der durch Stifte 45 (Fig. 2) an der Platte
20 befestigt ist. Auch kann eine einzige breite Bürste Anwendung finden.
-
Der Schleifring 40 ist z. B. durch ein Kabel mit der Schraube 46 (Fig.
1) verbunden, die der Kontaktelektrode 47 Strom zuführen kann, die an einem Ende
am Schlitten 48 aus Isoliermaterial befestigt ist; zwischen Rollen 49 und 50 geführt
wird und durch eine auf den Schlitten 48 einwirkende Zugfeder 51 gegen die zu schweißenden
Rohre an der Stelle 4 gezogen werden kann (s. Fig.1).
-
Der Schlitten 48 wird auf Stangen 52 und 53 geführt, deren Enden durch
Endstücke 54 und 55 verbunden sind. Die Stange 53 ist an einem Block 56 befestigt,
der um Zapfen 57 und 58 drehbar zwischen Scheiben 59 und 60 angebracht ist, die
wiederum mit radialen Aussparungen versehen sind.
-
Die Scheiben 59 und 60 sind mit Rohren 61 und 62 (Fig. 1) verbunden,
die zusammen mit den Scheiben 59 und 60 und dem Block 56 axial verschiebbar längs
Stiften 63 und 64 geführt sind, deren untere Enden in der Drehscheibe 27 befestigt
sind.
-
Zwischen Flanschen 65 und 66 an den freien Enden der Stifte 63 und
64 und Schultern 67 und 68 befinden sich in den Rohren 61 und 62 Druckfedern 69
und 70.
-
Ein gabelförmiger, um einen festen Drehpunkt 71 drehbarer Hebel
72 trägt an den Enden seiner Arme Rollen 73 und 74 (Fig.1). Das untere Ende
des Hebels 72 (s. Fig. 2) läuft mit einer Rolle 75 gegen eine Nockenscheibe 76 (s.
auch Fig. 5) auf der Welle 77, die über Räder 78, 79, 80 und 81 von der Welle 34
angetrieben wird, wobei das übersetzungsverhältnis zwischen der Welle 34 und der
Welle 77 2: 1 beträgt. Die Räder 79 und 80 befinden sich auf der Zwischenwelle 82.
-
Auf der Welle 77 sitzt noch eine Scheibe 83 mit einem Stift 84, der
einen (Mikro-)Schalter 85 betätigen kann, nachdem die Nockenscheibe 76 eine volle
Umdrehung ausgeführt hat.
-
Wenn während einer Hälfte einer Umdrehung der Nockenscheibe 76 die
Rolle 75 auf dem hohen Teil der Nockenscheibe 76 läuft (Fig. 5), hebt der Hebel
72
mit den Rollen 73 und 74 die Scheiben 60 und 59, den Block 53 und somit
den Schlitten 48 mit der Elektrode 47 ein wenig an. Dann kann über eine bereits
hergestellte Schweißraupe (86 in Fig. 9), die während
des Laufes
der Rolle 75 auf dem niedrigen Teil der Nockenscheibe 76 hergestellt ist, wobei
die Scheibe 27 mit allem, was in Drehrichtung mit ihr verbunden ist, und somit auch
mit dem Elektrodenhalter, eine volle Umdrehung ausführt (infolge des übersetzungsverhältnisses
2: 1), während der nächsten vollen Umdrehung der Scheibe 27 eine zweite Schweißraupe
87 gelegt werden.
-
Die Rollen 73 und 74 heben die Scheiben 60 und 59 mit dem zwischenliegenden
Block 56 gegen die Wirkung der Federn 69 und 70 an (Fig. 2).
-
Auf dem Zapfen 58 am Block 56 sitzt ein Ritzel 88 (s. auch Fig. 3
und 4). Dieses kämmt mit einem Ritzel 89, auf dessen Welle ein Hebel 90 befestigt
ist, der mit einer Rolle 81 auf einer mit einer radialen Aussparung 92 versehenen
Nockenscheibe 93 läuft. Diese Scheibe 93 ist durch Stifte 94 am Gestellteil
1 a befestigt. Die Scheibe 93 ist vorzugsweise gegen Scheiben mit einem anderen
Nockenprofil austauschbar. Das Profil der Scheibe 93 steuert bzw. programmiert über
den Hebel 90 und die Ritzel 89 und 88 die Drehung des Blockes 56 und somit über
Stangen 52 und 53 der Elektrode 47 in bezug auf das Werkstück. Fig. 4 zeigt z. B.
eine Lage der Schweißelektrode 47, in der diese nicht mehr senkrecht zur Wand der
zu verschweißenden Rohre, sondern unter einem derartigen Winkel zu ihnen steht,
daß; wenn die Elektrode 47 in Richtung des Pfeiles p (Fig. 4) um das Rohr 2, 3 herumgedreht
wird, die Schweißelektrode eine Aufstauwirkung auf das geschmolzene Schweißmetall
ausübt und dieses gegen die Schwerkraft wenigstens besser in der richtigen Lage
hält. Dies ist insbesondere beim Schweißen liegender Rohre nützlich.
-
Die Welle 95 des Ritzels 89 ist in der Scheibe 59 gelagert.
-
Wie bereits aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, werden bei
diesem Ausführungsbeispiel die Scheibe 27 und somit die Schweißelektrode 47 zunächst
zum Legen einer ersten ringsum laufenden Schweißraupe eine volle Umdrehung gedreht.
Dann wird die Elektrode von der Nockenscheibe 76 etwas angehoben und wird eine zweite
ringsum laufende Schweißraupe gelegt. Dann schaltet der durch den Stift 84 betätigte
Schalter 85 die Vorrichtung aus.