DE1527769C

DE1527769C - Device for welding a metal strip to a pipe

Info

Publication number: DE1527769C
Authority: DE
Inventors: Edmond Thonon les Bains Pignal (Frankreich)
Original assignee: Societe des Fabrications BIRAGHI ENTREPOSE, Paris
Publication date: 1972-04-06

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verschweißen eines Metallbandes mit einem Rohr, auf das das Band hochkant sch rau bengangförmig aufgewickelt wird unter Drehung des Rohres, wobei das Metallband tangential zur höchsten axialen Mantellinie des Rohres zugeführt und mit seiner unteren Kante an das Rohr gepreßt wird.The invention relates to a device for welding a metal strip to a Tube on which the tape is screwed upright is wound up while rotating the tube, the metal band being tangential to the highest axial The surface line of the pipe is fed and pressed against the pipe with its lower edge.

Eine solche Vorrichtung ist aus der britischen Patentschrift 933 848 bekanntgeworden. Sie arbeitet mit Hochfrequenzschweißung. Dies bedeutet zunächst einen baulichen Aufwand, weil eine Hochfrequenzeinrichtung verhältnismäßig teuer ist. Der thermische Aufwand ist außerdem bei einer Hochfrequenzheizung groß, weil man das gesamte Rohr und das Band erhitzen muß, obschon nur die jeweilige Schweißstelle der Erhitzung bedarf. Außerdem entsteht bei der Hochfrequenzverschweißung keine zuverlässige Schweißnaht.Such a device is known from British patent specification 933,848. she works with high frequency welding. This means first of all a structural effort, because a high-frequency device is relatively expensive. The thermal expenditure is also in the case of high-frequency heating great because you have to heat the entire tube and tape, even though only the respective one Welding point that needs to be heated. In addition, there is no high-frequency welding reliable weld seam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Gattung zu schaffen, die ohne den baulichen und thermischen Aufwand einer Hochfrequenz-Schweißeinrichtung arbeitet und die darüber hinaus eine bessere Schweißnaht bietet, d. h. eine durchgreifendere Verschweißung des Bandes mit dem Rohr erzielt.The invention is based on the object of providing a device of the type described at the beginning create that without the structural and thermal effort of a high-frequency welding device works and which also offers a better weld seam, d. H. a more thorough welding of the tape achieved with the pipe.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen metallzufuhrlosen Schweißbrenner, der in der senkrechten, sich durch das Band erstreckenden Ebene angeordnet ist, wobei sich die Spitze des durch den Brenner erzeugten Lichtbogens unmittelbar am Berührungspunkt des Bandes und des Rohres befindet. Der metallzufuhrlose Schweißbrenner bedingt gegenüber einer Hochfrequenz-Schweißeinrichtung praktisch keinen nennenswerten Aufwand. Weil der Schweißbrenner in der senkrechten, sich durch das Band erstreckenden Ebene angeordnet ist, wird eine feste, zusammenhängende und gleichmäßig zum Band angeordnete Schweißnaht erzeugt.This object is achieved according to the invention by a metal-fed welding torch which is used in the perpendicular plane extending through the tape, with the tip of the through the arc generated by the torch is located directly at the point of contact between the strip and the tube. The welding torch without a metal feed is necessary compared to a high-frequency welding device practically no significant effort. Because the welding torch is in the vertical, through the Band extending plane is arranged, becomes a solid, coherent and evenly to the band arranged weld seam generated.

Aus der französischen Patentschrift 993 849 ist es zwar bekanntgeworden, einen metallzufuhrlosen Schweißbrenner zu verwenden. Hier findet das Verschweißen des Bandes mit dem Rohr aber nur an einzelnen Punkten statt. Der Erfindungsgegenstand wird durch diese Druckschrift nicht nahegelegt, da die Flamme des Brenners dort in einen Raum seitlich des Bandes hineinreicht, wodurch eine einseitige Schweißverbindung entsteht, die an Fesitgkeit der erfindungsgemäßen Schweißverbindung unterlegen ist. Überdies kann die französische Patentschrift 993 849 keine brauchbare Lehre zum technischen Handeln in Richtung auf die Erfindung geben, weil das Vorgehen darin unzureichend erläutert ist.From French patent specification 993 849 it is known to have a metal feedless Use welding torch. Here, however, the band is only welded to the pipe individual points instead. The subject matter of the invention is not suggested by this publication because the flame of the burner extends into a space on the side of the belt, creating a one-sided Welded connection arises, which is inferior to the welded connection according to the invention in terms of strength is. In addition, the French patent specification 993 849 cannot provide any useful teaching on technical Give action in the direction of the invention because the procedure is insufficiently explained therein.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung des Erfindungsgegenslandes und zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Vorrichtung, und zwar in einem Fall, wo das Verschweißen mittels einer Elektrode, stattfindet.The drawing serves to explain the contradiction of the invention and shows an exemplary embodiment of the device in one Case where welding takes place by means of an electrode.

F i g. 1 zeigt das zu bildende Rippenrohr und die Lage der das Verschweißen vornehmenden Elektrode;F i g. Fig. 1 shows the finned tube to be formed and the location of the welding electrode;

Fig. 2 ist ein Querschnitt hierzu und zeigt die relative Lage des Rohres, des Bandes, der das Band andrückenden Mittel und der Elektrode;Fig. 2 is a cross section of this and shows the relative position of the tube, the tape, the tape pressing means and the electrode;

F i g. 3 ist ein Schnitt in größerem Maßstab, welcher ein Stück der Rohrwand zeigt sowie zwei Windungen des Bandes und wie diese angeschweißt sind;F i g. Figure 3 is an enlarged section showing a piece of the pipe wall and two turns of the tape and how they are welded;

Fig. 4 ist ein ähnlicher Schnitt eines nach einem bekannten Verfahren angeschweißten Bandes;Fig. 4 is a similar section of a band welded by a known method;

F i g. 5 zeigt ein profiliertes Band allein;
F i g. 6 zeigt in einem größeren Maßstab eine Elektrode und ihren Halter;F i g. Figure 5 shows a profiled band alone;
F i g. Figure 6 shows, on a larger scale, an electrode and its holder;

F i g. 7 ist eine Ansicht einer die erwähnten Einzelteile benutzenden Maschine.F i g. Figure 7 is a view of a machine employing the aforementioned components.

Entsprechend der Ansicht der Fig. 1 soll ein Rohr 1 erstellt werden, das umwickelt ist von dünnen Rippen 2, die gebildet sind durch ein schraubenförmig um das Rohr gewickeltes Band, das mit seinerAccording to the view of FIG. 1, a Tube 1 are created, which is wrapped by thin ribs 2, which are formed by a helical tape wrapped around the pipe that connects to his

ίο Kante am Rohr anliegt und damit verschweißt ist. Das Verschweißen findet mittels einer Elektrode 3 statt, die in der Bandebene liegt und auf die Stelle 4 hin gerichtet ist, wo das Band (das an dieser Stelle auf der Zeichnung unterbrochen ist) tangential an das Rohr angedrückt wird.ίο the edge rests on the pipe and is welded to it. The welding takes place by means of an electrode 3, which lies in the plane of the strip and at point 4 is directed towards where the band (which is interrupted at this point on the drawing) tangentially the pipe is pressed on.

Die Fig. 2 zeigt im Schnitt das Rohr 1, um welches die Bandwendel 2 liegt, die durch Winden des Bandes 2' um das Rohr gebildet wird. Die Pfeile 5 und 6 deuten die Drehrichtung des in Drehung ver-Fig. 2 shows in section the pipe 1, around which the tape helix 2 lies, which is formed by winding the tape 2 'around the tube. The arrows 5 and 6 indicate the direction of rotation of the

zo setzten Rohres 1 an bzw. die Bewegungsrichtung des tangential gegen das Rohr geführten Bandes 2.zo put tube 1 on or the direction of movement of the belt tangentially guided against the pipe 2.

Feuerfeste Führungsrollen 7 und Andrückrollen 8 erfüllen die Aufgabe, erstere das Band derart zu führen, daß es aufrecht gehalten wird, d. h. das RohrFireproof guide rollers 7 and pressure rollers 8 perform the task of the former to the tape cause it to be held upright, d. H. the pipe

as lediglich mit seiner Kante berührt und eine bestimmte Richtung beibehält, und die zweiten dazu, das Band unter Druck auf das Rohr zu wickeln. Die Richtung soll eine derartige sein, daß die Ebene, in welchen sich das Band fortbewegt, mit der Richtung der Rohrachse einen Winkel von etwa 90° bildet, welcher Winkel von der Steigung der Bandwendel abhängt. Der Druck soll so bemessen sein, daß man das bestmögliche Resultat erhält, weswegen es zweckmäßig ist, die Andrückrollen 8 dem Druck eines regelbaren Fluidums oder anderer regelbarer Mittel auszusetzen.as only touches with its edge and a certain Direction, and the second to wind the tape under pressure on the pipe. The direction shall be such that the plane in which the tape advances coincides with the direction of the pipe axis forms an angle of about 90 °, which angle depends on the pitch of the ribbon helix. The pressure should be measured so that you get the best possible result, which is why it is useful is to expose the pressure rollers 8 to the pressure of a controllable fluid or other controllable means.

Im Winkel, welchen die Kante 2" des Bandes 2At the angle which the edge 2 "of the tape 2

mit der Rohroberfläche bildet, wird die Elektrode 3 festgehalten, wovon bereits gesagt wurde, sie liege in der Ebene des Bandes.forms with the pipe surface, the electrode 3 is held, which has already been said to be lying in the plane of the belt.

Liegen Rohr und Elektrode unter Spannung, so entsteht bei 9, wo das Band 2 das Rohr 1 erreicht, ein Lichtbogen, welcher zugleich das Schmelzen der Bandkante und des benachbarten Teiles der Rohroberfläche verursacht. Im Rohr bildet die Elektrode eine Furche, in welche die Rollen 7 und 8 das Band hineindrücken. Das Band wird somit regelmäßig bei 10 mit dem Rohr verschweißt (F i g. 3). Der Schnitt der F i g. 3 zeigt an einem größeren Maßstab, daß diese Verschweißung vollkommen und symmetrisch ist, weil sie beiderseitig der Kante des Bandes 2 einen gleichgroßen Wulst erzeugt und eine innige Verbindung mit dem Rohr bildet. Dies ist der oben beschriebenen besonderen Lage der Elektrode zuzuführen. If the tube and the electrode are under tension, the result is at 9, where the band 2 reaches the tube 1, an arc, which at the same time melts the strip edge and the adjacent part of the pipe surface caused. In the tube, the electrode forms a groove in which the rollers 7 and 8 the tape push in. The band is thus regularly welded to the pipe at 10 (FIG. 3). The cut the F i g. 3 shows on a larger scale that this weld is perfect and symmetrical, because it creates a bulge of the same size on both sides of the edge of the band 2 and creates an intimate connection forms with the pipe. This is to be applied to the special position of the electrode described above.

Bis jetzt hat man eine solche Verschweißung z. B. gemäß der französischen Patentschrift 993 849 in der Weise vorgenommen, daß man die Elektrode schräg neben dem Fuß des Bandes hielt, d. h. gegenüber einer Bandseite. Es ergab sich dann die im Schnitt der F i g. 4 dargestellte Schweißung. Sie scheint eine gute Verbindung zwischen Band 2 und Rohr I zu bilden, jedoch nur einseitig bei U, während bei 12 ein Lösen des Bandes eintreten kann. Die Verschweißung betrifft oft nur den dritten Teil der Banddicke, die zwei anderen Drittel liegen bloß am Rohr an, sind aber nicht verschweißt, d. h. sie bilden einen Spalt, welcher der Korrosion freien Zutritt läßt. Das L-förmige Profil der Schweißnaht kann in diesem FallUntil now one has such a welding z. B. according to French patent specification 993 849 in the Done by holding the electrode at an angle next to the foot of the tape; H. opposite to one hinge side. The section in FIG. 4 weld shown. She seems one to form a good connection between band 2 and tube I, but only on one side at U, while at 12 loosening of the tape can occur. The welding often only affects the third part of the tape thickness, the other two thirds just lie against the pipe, but are not welded, d. H. they make one Gap which allows corrosion free access. The L-shaped profile of the weld seam can in this case

einem engen Zusammenliegen der benachbarten Bänder im Wege stehen.stand in the way of the adjacent ligaments lying close together.

Alle diese Unannehmlichkeiten werden durch das erfindungsgemäße Vorgehen verhindert. Das benutzte Metallband hat meistens eine konstante Breite mit zwei geradlinigen Kanten. Das Metallband kann vorbehandelt werden. Man kann es z. B. derart profilieren, daß die auf das Rohr kommende Kante abgerundet ist oder auch dreieckig. Der Vorteil liegt in einem schnelleren Schmelzen des Mittelteiles, welcher sich mit dem Rohr sofort verschweißt, ohne zu große Seitengrate zu bilden.All of these inconveniences are prevented by the procedure of the invention. That used Metal tape usually has a constant width with two straight edges. The metal band can be pretreated. You can z. B. profile so that the edge coming onto the pipe is rounded or triangular. The advantage lies in the faster melting of the middle part, which immediately welded to the pipe without forming too large side ridges.

Die Leitrollen 7 können ferner dem Profil des Bandfußes so angepaßt sein, daß sie das geschmolzene Metall sozusagen profilieren. Man kann selbstverständlich aber auch ein profiliertes Band benutzen, z. B. wie in F i g. 5 dargestellt, mit einem gezahnten Rand 13 und einem geradlinigen Rand 14, mit welchem das Verschweißen mit dem Rohr 1 stattfindet. The guide rollers 7 can also have the profile of the Band foot be adapted so that they profile the molten metal, so to speak. Of course you can but also use a profiled band, e.g. B. as in FIG. 5 shown with a toothed Edge 13 and a straight edge 14 with which the welding to the pipe 1 takes place.

Nun soll gezeigt werden, wie man die Elektrode im Laufe des Arbeitsvorganges festhält: Es handelt sich im beschriebenen Fall um einen Wolframstab 15 (s. F i g. 6), welcher mit Hilfe eines verschraubten Teiles 16 in einem Halter vor- oder zurückgeschoben werden kann. Dieser mehrteilige Halter besteht unter anderem aus einer Hülse 17, in welche der Teil 16 eingeschraubt ist. Im mittleren Abschnitt dieses Halters, in welchem sich eine thermisch isolierte Hülse 18 befindet, wird der Wolframstab 15 durch ein Rohrstück 19 geführt, in welchen ein inertes Gas durch eine seitliche Öffnung 19' der Wand der Hülse 17 unter Druck eingeführt wird. Das Gas geht die Elektrode entlang bis zur Nase 20 und entweicht dort um die Elektrodenspitze herum, gebildet von einem Diffusor 21. Die umgebende Luft wird somit daran gehindert, das die Schweißung vornehmende Metall zu oxydieren.Now it should be shown how to hold the electrode in the course of the work process: It acts in the case described is a tungsten rod 15 (see Fig. 6), which is screwed with the help of a Part 16 can be pushed forward or back in a holder. This multi-part holder consists of among other things from a sleeve 17 into which the part 16 is screwed. In the middle section of this holder, in which a thermally insulated sleeve 18 is located, the tungsten rod 15 is through a Pipe section 19 out, in which an inert gas through a side opening 19 'of the wall of the sleeve 17 is introduced under pressure. The gas goes along the electrode to the nose 20 and escapes there around the electrode tip, formed by a diffuser 21. The surrounding air is thus attached to it prevented from oxidizing the metal making the weld.

Die Halterung gemäß F i g. 6 wird man tunlich in einer Spannvorrichtung festklemmen, die nach allen Richtungen hin und entlang dem Rohre verstellbar sein soll und gleichzeitig als Stromzuführung dient.The holder according to FIG. 6 you will get stuck in a jig, after all Directions to and along the pipes should be adjustable and at the same time serves as a power supply.

Ein Ausführungsbeispiel einer zweckdienlichen Maschine zeigt die F i g. 7 im Aufriß. Sie besteht aus einem langen Untergestell 22, längs welchem sich ein Obergestell 23 bewegen kann. Am einen Ende dieses Untergestelles 23 liegt ein Kasten 24, welcher verschiedene Getriebe enthält und ein Spannfutter 25 trägt. Letzteres dient dazu, das Rohr 26, das das Band 27 erhalten soll, festzuhalten und in Drehung zu versetzen. Am anderen Ende wird das Rohr gehalten und an verschiedenen Stellen durch verstellbare Stützen 28 unterstützt.One embodiment of a suitable machine is shown in FIG. 7 in elevation. she consists from a long underframe 22, along which an upper frame 23 can move. At one end this underframe 23 is a box 24 which contains various gears and a chuck 25 wears. The latter is used to hold the tube 26, which is to receive the band 27, and to rotate to move. At the other end, the pipe is held and in different places by adjustable Supports 28 supports.

Das Obergestell 23 trägt eine Konsole 29, welche die Leit- und Druckrollen 30 (entsprechend den Einzelheiten der F i g. 2) hält, sowie einen Elektrodenträger 31, und eine Spule 32 für einen (nicht dargestellten) Vorrat an Bandeisen. Das Obergestell 23 weist auch eine Bedienungstafel 33 auf.The upper frame 23 carries a console 29, which the guide and pressure rollers 30 (according to the details the F i g. 2) holds, as well as an electrode carrier 31, and a coil 32 for a (not shown) Stock of strap iron. The upper frame 23 also has an operation panel 33.

Während das Spannfutter 25 sich dreht, setzen die Getriebe des Kastens 24 eine sich der Länge des Untergestelles nach erstreckende Transportschraube oder ein anderes äquivalentes Mittel zum Verschieben des Obergestelles 23 in Richtung des Pfeiles 34 in Drehung. Dieses Verschieben wird in Abhängigkeit der Ganghöhe der Bandwendel berechnet und ist einstellbar, sei es mechanisch mittels Hebel 35, sei es elektrisch von der Tafel 33 aus. Die Lage bzw. die Neigung der Rollen 30 und des Elektrodenträgers 31 stellt man entsprechend ein.As the chuck 25 rotates, the gears of the box 24 set one the length of the Underframe after extending transport screw or other equivalent means of moving of the upper frame 23 in the direction of arrow 34 in rotation. This shifting becomes dependent the pitch of the coil is calculated and can be adjusted, be it mechanically by means of lever 35, be it electrically from panel 33. The position or the inclination of the rollers 30 and the electrode carrier 31 is set accordingly.

Da der Schweißbogen zwischen Elektrode und Rohr entsteht, müssen diese beiden Teile an die beiden Pole einer Stromquelle angeschlossen werden. Das Rohr 26 wird über einen Schleifring 36 und einen Schleifkontakt 37 des Spannfutters 25 angeschlossen. Da aber der Eigenwiderstand des Rohres die Arbeitsbedingungen im Laufe der Arbeit verändert, ist es von Vorzug, das freie Ende des Rohres gleichfalls mittels eines Spannfutters mit der Stromquelle zu verbinden.Since the welding arc is created between the electrode and the pipe, these two parts must be connected to the connected to both poles of a power source. The tube 26 is connected via a slip ring 36 and a sliding contact 37 of the chuck 25 is connected. But there is the inherent resistance of the pipe the working conditions changed in the course of the work, it is preferable to use the free end of the tube also to be connected to the power source by means of a chuck.

An Stelle einer Elektrode könnte man einen Schweißbrenner mit einer Argonplasmaflamme vorsehen, welcher wie die Elektrode liegt und arbeitet. Die Elektrode bietet aber den Vorteil einer ständig möglichen Kontrolle der Arbeitsqualität. Es genügt, hierzu drei Größen zu kontrollieren, den Strom, die Spannung und die Aufwickelgeschwindigkeit.Instead of an electrode, a welding torch with an argon plasma flame could be used, which lies and works like the electrode. The electrode offers the advantage of being constantly possible control of the quality of work. It is sufficient to control three variables, the current, the Tension and winding speed.

Ein Oszilloskop kann einen jeden Defekt der Schweißung im Laufe der Arbeit oder später anzeigen. Es genügt dann, die Wichtigkeit dieses Defektes radiographisch festzustellen.An oscilloscope can show any defect in the weld in the course of work or later. It is then sufficient to determine the importance of this defect radiographically.

Das erfindungsgemäße Vorgehen bietet noch gegenüber dem üblichen Lichtbogenverschweißen den Vorzug, daß bei dem bekannten Vorgehen die kleine oder große Metallhinzugabe zum Profil der F i g. 4 und zu Unannehmlichkeiten führt, während sich erfindungsgemäß der Lichtbogen zwichen zwei Punkten bildet, einerseits dem Rohr und andererseits dem Metallband. Ersteres bildet eine Rille und das Band wird über seine ganze Dicke verschmolzen. Der Druck des Aufwindens und derjenige der Druckrollen geben Anlaß zu einer Art Schmieden dieser Teile, die sich innig miteinander verbinden.The procedure according to the invention still offers the conventional arc welding The advantage that in the known procedure the small or large addition of metal to the profile of FIG. 4th and leads to inconvenience, while according to the invention the arc is between two points forms, on the one hand the pipe and on the other hand the metal strip. The former forms a groove and the band is fused over its entire thickness. The pressure of the winding and that of the pressure rollers give Occasion for a kind of forging of these parts, which are intimately connected with each other.

Der Umstand, daß das Band unten und nicht seitlich geschweißt wird, lokalisiert das Schmelzen des Metalls in der Dicke des Bandes und vermeidet die Oxydierung seitlich ausgestoßener Metallteile. Das Hartwerden des geschmolzenen Metalls findet augenblicklich statt.The fact that the band is welded at the bottom and not the side localizes the melting of the Metal in the thickness of the strip and avoids the oxidation of laterally ejected metal parts. The Hardening of the molten metal takes place instantaneously.

Die Schweißung wird durch Gaszufuhr geschützt, die der Diffusor genau richtet. Das Gas kann Argon oder Helium sein, oder auch eine Mischung beider Gase.The weld is protected by a gas supply that the diffuser precisely directs. The gas can be argon or helium, or a mixture of both gases.

Die kleine Verdickung, die das Aufwinden des Bandes an seiner Basis bewirkt, ist endlich eine Gewähr für einen besseren Wärmeaustausch.The small thickening that causes the tape to wind up at its base is finally a guarantee for a better heat exchange.

Claims

Patent claims:

1. Device for welding a metal strip with a tube on which the strip Is wound upright in a helical manner while rotating the tube, whereby the metal band tangentially fed to the highest axial surface line of the pipe and with its lower Edge is pressed against the pipe, characterized by a metal feedless Welding torch (3) arranged in the vertical plane extending through the band (2) is, with the tip of the arc generated by the torch immediately on the Contact point (9) of the band (2 ') and the tube (1) is located.

2. Device according to claim 1, marked

net by a welding torch with a tungsten electrode.

3. Apparatus according to claim 1, characterized by one designed as a plasma torch Welding torch.

4. Apparatus according to claim 1, with a chuck for the pipe, characterized in that that this chuck (25) is connected to a conductive slip ring (36) through which it is connected to a power source.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that

indicates that the tube (26) is connected at both ends to the power source.

6. Apparatus according to claim 1 with guide rollers for the tape, characterized in that the guide rollers (7) on one of the Contact point of the metal band (2 ') and the tube (1) on approximately 90 ° extending part the pipe circumference are arranged and made of refractory material, over which with pressure pressure rollers (8) resting against the guide rollers (7) are provided.

1 sheet of drawings