DE1170892B - Rohrkantenabstuetzung in einer Einrichtung zum Herstellen von Rohren mit schraubenfoermig verlaufender UEberlappt-Schweissnaht - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: B 21 c

Deutsche KL: 7b-9/01

Nummer: 1170 892

Aktenzeichen: M 41587 I b / 7 b

Anmeldetag: 21. Mai 1959

Auslegetag: 27. Mai 1964

Zum Schweißen von Rohren mit einer schraubenförmig verlaufenden Überlappt-Schweißnaht ist es bereits bekannt, das zur Bildung des Rohres dienende Metallband unter Führung seiner Hinterkante in eine Wickelbüchse einlaufen zu lassen und im Bereich der Wickelbüchse eine Druckrolle anzuordnen, die mit einer äußeren Druckrolle zusammenarbeitet, um die zu verschweißenden Ränder des Metallbandes zusammenzupressen. Es ist auch bereits bekannt, innerhalb der Wickelbüchse einen feststehenden Wickeldorn anzuordnen und an diesem die das Rohr an der Schweißstelle von innen her gegenüber dem Schweißdruck abstützende Stüzrolle so zu lagern, daß ihre Drehebene mit der Nahtsteigung übereinstimmt.

Durch die Erfindung soll eine Einrichtung dieser Art so weiter ausgebildet werden, daß sie das Schweißen der Rohre unter weitgehender Verstellmöglichkeit und Gleichhaltung der Überlappungsbreite sowie unter einwandfreier Führung und Abstützung der Kanten des Rohres gewährleistet. Mit Hilfe der Erfindung ist es auf einfache Weise möglich, nun auch die Hinterkante des Rohres an der Schweißstelle einwandfrei axial zu fixieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Einrichtung der als bekannt erwähnten Art mit einem feststehenden Wickeldorn und einer inneren Stützrolle aus und besteht darin, daß eine in Auslaufrichtung des Rohres unmittelbar hinter der Stützrolle und in gleicher Ebene mit ihr verlaufende Schrägfläche des Wickeldorns mit einer Ausnehmung für die Aufnahme eines in Rohrachsrichtung einstellbaren Anschlagstückes für die der Schweißstelle zulaufende Hinterkante des Rohres versehen ist.

Demgegenüber ist die Anordnung von Bandkantenanschlägen bei Einrichtungen ähnlicher Art allgemein bekannt. Dort sind diese Anschläge durch mehrere über den inneren Umfang der Wickelbüchse verteilt angeordnete Führungsrollen gebildet, die einzeln für sich mittels Schrauben meist an der Wickelbüchse befestigt sind, ohne daß eine Möglichkeit besteht, die Lage dieser Führungsrollen etwa zur Änderung des Überlappungsmaßes der Schweißränder zu ändern. Selbst wenn aber eine solche Möglichkeit geschaffen würde, so müßten die Führungsrollen hierzu einzeln verstellt werden.

Demgegenüber ist bei der Einrichtung gemäß der Erfindung ein durch ein einziges Anschlagstück gebildeter Bandkantenanschlag in einer Randausnehmung des mit einer vorderen Schrägfläche versehenen Wickeldornes in einfacher Weise einstellbar angeordnet, wobei das Wesentliche noch darin besteht, daß bei der Erfindung der Anschlag für die Rohrhinter-Rohrkantenabstützung in einer Einrichtung
zum Herstellen von Rohren mit schraubenförmig
verlaufender Überlappt-Schweißnaht

Anmelder:

American Machine & Foundry Company,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Paap, Dipl.-Ing. H. Mitscherlich
und Dipl.-Ing. K. Gunschmann, Patentanwälte,
München 22, Mariannenplatz 4

Als Erfinder benannt:

Jack Morris, Monsey, N.Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 5. Mai 1959 (811 214) - -

kante vorgesehen ist; es ist hierdurch die Überlappungsbreite genau einzustellen und gleichzuhalten, da ja außerdem gemäß Gattungsbegriff die Hinterkante des einlaufenden Bandes abgestützt ist. Bei einer in dieser Weise ausgebildeten Einrichtung kann zum Schweißen der Rohre mit schraubenförmiger Uberlappungsnaht durch entsprechende Einstellung des Anschlagstückes bei Gewährleistung einer sicheren Führung des Metallbandes die gegenseitige Lage der sich überdeckenden Bandkanten und damit das Überlappungsmaß leicht entsprechend den jeweiligen Erfordernissen geändert werden.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiel dargestellten Ausführungsform näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der Einrichtung, zum Teil im Schnitt,

F i g. 2 den Wickeldorn mit abgezogener Wickelbüchse in schaubildlicher Ansicht,

F i g. 3 eine Teilansicht der Einrichtung in etwas größerer schaubildlicher Darstellung,

F i g. 4 das einstellbare Anschlagstück für sich ebenfalls in schaubildlicher Ansicht,

F i g. 5 eine Einzeldarstellung der an der Schweißstelle angeordneten Einrichtungsteile in Ansicht mit dem Metallband im Schnitt,

F i g. 6 eine Einzeldarstellung gemäß F i g. 5 im Längsschnitt,

409 597/164

F i g. 7 einen Längsschnitt, der zeigt, wie die eine Kante des Metallbandes die hintere Kante des bereits gebildeten Rohrteiles unter Vermittlung des Anschlagstückes überlappt,

F i g. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 der F i g. 7,

F i g. 9 eine Stirnansicht mit einem Schnitt durch die sich überlappenden Bandkanten und dem die Lage dieser Kanten bestimmenden Teil des Anschlagstückes,

Fig. 10 eine schaubildliche Ansicht der gesamten Einrichtung.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Einrichtung nach F i g. 1 bis 3 und 10 mit einem Tragfuß 10 versehen, der auf dem Gestell 11 befestigt ist. Der Tragfuß nimmt den insgesamt mit 12 bezeichneten Wickelkopf auf und ist zu diesem Zweck mit einer Öffnung versehen, in die ein zylinderartiger Abschnitt 14 eines Wickeldornes 15 eingesetzt ist. An dem einen Ende des zylindrischen Abschnittes 14 ist ein Flansch 16 angeordnet, der mit einem Ende des Tragfußes 10 verschraubt ist. Der Wickeldorn 15 weist ferner einen Abschnitt 17 auf, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige des zylindrischen Abschnittes 14 und sich in der Auslaufrichtung des Rohres erstreckt. Dieser Abschnitt des Wickeldornes ist an seinem freien Ende so abgeschrägt, daß er eine ovale Fläche 19 aufweist, deren Ebene parallel zur Vorschubrichtung des das Rohr bildenden Metallbandes verläuft. Zwischen dem zylindrischen Abschnitt 14 des Wickeldornes und dessen Abschnitt 17 ist ein Ausschnitt 20 angebracht, der durch eine schräg verlaufende Fläche 21 begrenzt wird.

Der Wickelkopf 12 weist ferner eine Wickelbüchse 22 auf, die den Abschnitt 17 des Domes 15 umgibt und an der ein Flansch 24 angebracht ist, der so mit dem Tragfuß 10 verschraubt ist, daß die Wickelbüchse in überall gleichem radialem Abstand von dem Abschnitt 17 des Doms gehalten wird und das zu dem Rohr zu verschweißende Metallband ungehindert zwischen diesen Teilen hindurchlaufen kann. Damit das Metallband in den Zwischenraum zwischen dem Wickeldom und der Wickelbüchse eingeführt werden kann, ist die Wickelbüchse mit einem Schlitz 25 versehen, der in der Nähe des Ausschnittes 20 des zylindrischen Domabschnittes 14 angebracht ist. Die Wickelbüchse und der Wickeldom sind beide feststehend angeordnet.

Wenn bei der in dieser Weise ausgebildeten Einrichtung ein zur Herstellung eines Rohres dienendes Metallband in dem Wickelkopf 12 unter einem dem Steigungswinkel der schraubenlinigen Schweißnaht des Rohres entsprechenden Winkel durch den Schlitz 25 der Wickelbüchse eingeführt und vorgeschoben wird, so wird es schraubenlinienförmig aufgewickelt, wobei die Hinterkante des zulaufenden Metallbandes durch die schräg verlaufende Fläche 21 des Ausschnitts 20 geführt wird. Wenn das Band eine vollständige Windung gebildet hat, stellt es ein Rohr mit schraubenlinienförmigen Kanten dar, dessen Hinterkante 26 sich der Vorderkante 27 des zugeführten Metallbandes nähert. Das Metallband kann der Einrichtung durch Vorschubwalzen23 (Fig. 10) zugeführt werden, die zweckmäßig mit Federmitteln 28 ausgerüstet sind, damit das Band zwischen den Vorschubwalzen gleiten kann, wenn die Vorschubgeschwindigkeit zu hoch ist; ferner ist eine allseitig geschlossene Bandführung 29 vorgesehen, die eine obere Platte 30 und eine untere Platte 31 (Fig. 3) umfaßt, zwischen denen das Metallband durchläuft. Den Vorschubwalzen 23 wird die benötigte Antriebsenergie von einer Welle 32 aus zugeführt. Die Führung 29 für das Metallband ist auf zwei einander gegenüberstehenden Säulenteilen 33 angeordnet, von denen in Fig. 3 nur einer gezeigt ist; der vordere Teil der unteren Platte 31 ist mit einer Aussparung versehen, in die ein nichtmetallisches isolierendes Verlängerungsstück 34 eingesetzt ist, durch das das

ίο Metallband möglichst nahe an der Schweißstelle w unterstützt wird.

Wenn sich die Vorderkante des zugeführten Metallbandes und die Hinterkante 26 des entstehenden Rohres der Schweißstelle w nahem, werden sie auf die Schweißtemperatur erhitzt; dies geschieht vorzugsweise durch Zuführung hochfrequenter elektrischer Energie. Zu diesem Zweck greifen die Elektroden 35 und 36 gleitend an den sich ihnen nähernden Kanten 27 bzw. 26 an, wie aus F i g. 3, 5 und 9

ao ersichtlich ist. Die Elektroden 35 und 36 können z. B. in geeigneter Weise an Haltern 37 bzw. 39 aus Metall befestigt sein; diese Halter sind durch ein dazwischen angeordnetes Isolierstück 40 gegeneinander isoliert. Die Elektrodenhalter sind an die Klemmen einer Quelle für hochfrequenten Wechselstrom angeschlossen, dessen Frequenz vorzugsweise im Bereich von 100 bis 500 kHz liegt. Bei einem Strom mit so hoher Frequenz erstreckt sich der die Elektroden miteinander verbindende Stromweg des geringsten mögliehen Widerstandes längs der sich einander nähernden Kanten 26 und 27, d. h., er verläuft von der einen Elektrode über diese Kanten zu der anderen Elektrode über die Schweißstelle w.

Ab hier folgt die Beschreibung der Erfindung:

Die Hinterkante 26 der zuletzt gebildeten Windung des Rohrs und die Vorderkante 27 des zugeführten Streifens werden derart zusammengeführt, daß sie sich in der Schweißzone überlappen. Um dies zu erreichen, ist gemäß F i g. 4 und 8 ein Anschlagstück 41 vorgesehen. Dieses Anschlagstück ist vorzugsweise mit dem Wickeldorn verschraubt, der zu diesem Zweck mit einer Ausnehmung 42 versehen ist. Das Anschlagstück 41 ist gegenüber dem Wickeldom entweder von der Außenseite oder von der Innenseite her, z. B. mit Hilfe einer Stellschraube 44 einstellbar. Es besitzt eine gekrümmte Außenfläche 45, deren Kante mit der Vorschubrichtung des Metallbandes einen Winkel bildet, der gleich dem Steigungswinkel der schraubenlinigen Schweißnaht des Rohres ist, so daß die Fläche 45 gleitend an der Hinterkante 26 der zuletzt ausgebildeten Windung des Rohrs angreift, um deren natürlicher Tendenz entgegenzuwirken, sich in Richtung auf den zugeführten Streifen zurückzuziehen und sich wieder zu einer flachen Spirale auseinanderzudrehen.

An oder kurz hinter der Schweißstelle w werden die sich überlappenden Kanten des Metallbandes durch einander gegenüberstehende Druckrollen 46 und 47 (Fig. 6) fest aufeinandergedrückt. Die Druckrollen 46 und 47 sind so gelagert, daß sie sich in einer zu der ovalen Fläche 19 des Dorns parallelen Ebene drehen können. Die äußere oder obere Druckrolle 46 wird durch die äußere Welle 49 angetrieben, während der Antrieb der inneren bzw. unteren Druckrolle 47 durch eine innenliegende Welle 50 erfolgt, die sich rechtwinklig zu der schrägen Fläche 19 des Dorns durch den Dorn hindurch erstreckt, und zwar unter dem Steigungswinkel gegen-

über der Achse des Wickeldornes. Wie am besten aus Fig. 3, 5 und 6 ersichtlich ist, geht die innenliegende Welle 50 nicht durch den geometrischen Mittelpunkt der schrägen Fläche 19 hindurch, sondern erstreckt sich exzentrisch durch diese Fläche in der Nähe ihrer oberen Begrenzung, so daß auf die innere Welle die Druckrolle 47 aufgesetzt werden kann, deren Durchmesser ebenso groß ist wie der kleine Durchmesser der ovalen Fläche 19 oder kleiner als dieser Durchmesser.

Das Folgende gehört nicht mehr zur Erfindung:

Die Wellen 49 und 50 können mit einer hier nicht gezeigten gemeinsamen Antriebseinrichtung verbunden sein und sind gemäß F i g. 1 auf dem Gestell 11 in Lagern 51 und 52 gelagert, wobei die Welle 49 zweckmäßig ein Kardangelenk 54 umfaßt.

Um das geschweißte Rohr laufend von dem Wickeldorn abzuführen, kann gemäß F i g. 5 bis 7 ein Stopfenteil 55 angeordnet sein, der auf seiner Innenseite bei 56 eine Aussparung aufweist, damit genügend Raum für die untere Druckrolle 47 vorhanden ist; der Stopfenteil 55 bildet praktisch eine Verlängerung des Dornkörpers 17, die sich über die ovale Fläche 19 hinaus erstreckt, wobei die nach innen weisende Fläche des Stopfenteils zu der schrägen Fläche 19 passend ausgebildet ist.

Die Druckrollen 46, 47 können durch die Bedienungsperson oder automatisch entlastet werden, wenn der Schweißstrom ausbleibt. Zu diesem Zweck kann entsprechend F i g. 1 ein Tragstück 56 angeordnet sein, das einen verstellbaren Schlitten 57 sowie eine hydraulische Kolben- und Zylindervorrrichtung 59 zum Steuern der Bewegung eines weiteren Schlittens 60 trägt. Die obere Welle 49 für die Druckrolle 46 ist nahe der letzteren in dem verstellbaren Schlitten 57 gelagert. Praktisch werden die Druckrollen 46 und 47 gegeneinander mit Hilfe einer Schraube 61 verstellt, wobei ein Mikrometeranschlag 62 so eingestellt wird, daß die Druckrollen den gewünschten Druck auf die Schweißnaht aufbringen. Der hydraulische Zylinder der Vorrichtung 59 ist doppeltwirkend ausgebildet, d. h., es kann ihm über die Leitung 64 ein Druckmittel am einen oder anderen Ende zugeführt werden; die Steuerung des Druckmittels erfolgt durch ein Dreiwegeventil 65, das es ermöglicht, das Druckmittel von der Zuführungsleitung 64 aus je nach der Stellung eines Elektromagneten 66 dem einen oder anderen Ende des hydraulischen Zylinders zuzuführen; der Anker des Elektromagneten 66 ist mit dem Ventil durch einen Hebel 67 verbunden. Wenn der Elektromagnet unter Strom gesetzt wird, wird der hydraulische Zylinder so betätigt, daß der Schlitten 60 in eine Stellung gebracht wird, in der seine Bewegung durch die vorher eingestellte Mikrometerschraube 62 unterbrochen wird, so daß auf die Rolle 46 der gewünschte Druck

ίο zur Bildung der Schweißnaht aufgebracht wird. Wenn die Zufuhr von elektrischer Energie plötzlich unterbrochen wird, betätigt der Elektromagnet 66 das Ventil 65, so daß der hydraulische Druck den hydraulisch betätigten Schlitten 60 sofort nach oben bewegt, damit das Metallband ungehindert zwischen den Druckrollen hindurchlaufen kann.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zum Herstellen von Rohren mit

   ao schraubenförmig verlaufender Überlappt-Schweißnaht aus beim Einlaufen an seiner Hinterkante geführtem Metallband, mit einer Wickelbüchse und einem in ihr feststehend angeordneten Wickeldorn, an dem eine das Rohr an der Schweißstelle abstützende innere Stützrolle so gelagert ist, daß ihre Drehebene mit der Nahtsteigung übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Auslauf richtung des Rohres unmittelbar hinter der Stützrolle (47) und in gleicher Ebene mit ihr verlaufende Schrägfläche (19) des Wickeldornes (15) mit einer Ausnehmung (42) für die Aufnahme eines in Rohrachsrichtung einstellbaren Anschlagstückes (41) für die der Schweißstelle zulaufende Hinterkante des Rohres versehen ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 920 485, 885 239,
   881 489, 826 916;

   französische Patentschriften Nr. 1146 971,
   1 023 904;

   britische Patentschriften Nr. 791 046, 681 337,
   264 620, 473 800;

   USA.-Patentschriften Nr. 2 873 353, 2 862469, 2549032, 2156337, 1967728, 1923284, 1918137, 1875560, 1868039, 1832059, 1583212;
   australische Patentschrift Nr. 110 210.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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