DE1615183C3 - Vorrichtung zum Innenschweißen von Rohren - Google Patents

Description

Gegenstand des Hauptpatents 1615184 ist eine Vorrichtung für das Lichtbogenschweißen von Stumpfstößen an nicht drehbaren Rohren mit einer teilbaren, die Rohre umgreifenden Spanneinrichtung und mit einem in der Spanneinrichtung konzentrisch zur Rohrachse drehbar gelagerten, teilbaren Antriebsring, der von einem ortsfesten Motor angetrieben wird und einen Schweißkopf trägt. Damit diese Vorrichtung zur Verwendung von abschmelzenden Elektroden geeignet ist, weist sie einen zweiten teilbaren, von einem eigenen ortsfesten Motor angetriebenen Antriebsring auf, der in der Spanneinrichtung konzentrisch zur Rohrachse gelagert ist und der auf das Schweißdrahtvorschubgetriebe, das von dem ersten Antriebsring getragen wird, wirkt, und dessen relative Drehgeschwindigkeit im Verhältnis zu dem ersten Antriebsring die Drahtvorschubgeschwindigkeit bestimmt.

Die Schweißvorrichtung nach dem Hauptpatent ist nicht ohne weiteres auf das Schweißen von Rohr-Innenrundnähten anwendbar, sondern muß zu diesem Zweck abgewandelt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Abwandlung der Vorrichtung nach dem Hauptpatent anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wie beim Gegenstand des Hauptpatens sind auch bei der hier vorliegenden Abwandlung zwei umlaufende konzentrische Antriebsringe vorgesehen, von denen einer jedoch rohrförmig verlängert ist und den Schweißdraht in das Innere eines der zu verschweißenden Rohre führt. Die Antriebsringe brauchen nicht teilbar zu sein, da sie das Rohr nicht umfassen müssen, sondern vor seiner Stirnseite angeordnet sind. Vorzugsweise trägt dafür das Getriebegehäuse an der Austrittsseite für den Schweißkopf eine im Durchmesser verstellbare Spannvorrichtung nach Art eines Dreibackenfutters für eine Drehbank.

Die Erfindung ist besonders zur Anwendung beim Innenschweißen von Rohren in Rohrböden, Flanschen od. dgl. vorgesehen und soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an einem für diese Anwendung ausgebildeten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine vollständige Schweißvorrichtung;

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine modifizierte Ausführungsform eines Schweißkopfes in einer Schweißvorrichtung nach Fig. 1.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung besitzt einen Schweißkopf, dessen Körper 2 im Querschnitt kreisförmig ist Der Schweißkopfkörper 2 ist im Durchmesser abgestuft, wobei der Vorderteil 2a einen kleineren Durchmesser als der hintere Teil aufweist. Ferner besitzt der Schweißkopfkörper 2 eine Mittelscheibe 2b, die denselben Durchmesser hat wie der hintere Abschnitt, sowie eine im Durchmesser größere, hintere Scheibe 2c. Diese drei Teile bestehen aus Metall, beispielsweise aus einer Kupferlegierung oder Aluminiumbronze, und sind mittels nicht gezeigter Schrauben elektrisch leitend miteinander verbunden.

An dem vorderen Ende des Schweißkopfkörpers 2 ist ein ebenfalls metallisches Führungsrohr 4 befestigt, das sich parallel zur Mittellinie des Schweißkopfkörpers erstreckt, gegenüber dieser Mittellinie jedoch versetzt ist. Das Führungsrohr ist in einem hitzebeständigen Isoliermantelrohr 6 angeordnet, das vorzugsweise aus geschmolzenem Aluminiumoxyd oder Elektrokorund besteht, zu dem Schweißkopfkörper koaxial angeordnet ist und dessen Vorderteil 2a umgibt, an dem er befestigt ist. Das von dem Schweißkopfkörper 2 entfernte, vordere Ende des Führungsrohrs 4 ist um 90° gekrümmt und mündet radial zu einer Öffnung 8 hin, die sich am Ende des Mantels in dessen Wand befindet.

Der Schweißkopfkörper 2 ist von zwei axialen Bohrungen 10 und 12 durchsetzt. Die Bohrung 10 liegt koaxial zu dem Führungsrohr 4. Die Bohrung 12 mündet am vorderen Ende des Schweißkopfkörpers 2 in den Mantel 6. Der durchmessergrößere Abschnitt des Vorderteils 2a des Schweißkörpers ist von einer Hülse 14 aus Isoliermaterial umgeben, die an dem Obergang zwischen den beiden durchmesserverschiedenen Abschnitten radial einwärts vorsteht und das Mantelrohr 6 berührt, so daß kein leitender Teil freiliegt. Das hintere Ende der Hülse 14 liegt axial an einem Ring 16 aus Isoliermaterial an, der die Mittelscheibe 2b des Schweißkopfkörpers satt passend umgibt und dieselbe Axialabmessung hat wie diese Scheibe. Der Außendurchmesser des Ringes 16 ist gleich dem Außendurchmesser der hinteren Scheibe 2c des Schweißkopfkörpers, die an einer Stirnfläche des Ringes anliegt. Die Scheibe 2c ist ebenfalls von einem Mantel 18 aus Isoliermaterial umgeben. An der hinteren Stirnfläche der Scheibe 2c ist eine Kreisscheibe 20 aus Isoliermaterial befestigt, die Bohrungen 22 und 24 besitzt, die mit den Bohrungen 10 bzw. 12 des Schweißkopfkörpers fluchten. Somit ist der ganze leitende Schweißkopfkörper 2 vollständig mit Isoliermaterial umschlossen.

An der hinteren oder äußeren Fläche der Isolierscheibe 20 sind zwei axial angeordnete Arme 26 befestigt, die mit Lagern für die Aufnahme von zwei parallelen Wellen 28 versehen sind, von denen in F i g. 1 nur eine sichtbar ist, und die sich quer zur Achse der Vorrichtung erstrecken und je eine Drahtvorschubrolle 30 tragen. An der Außenfläche der Isolierscheibe ist ferner ein Anschlußstück für eine Gaszuleitung befestigt, das durch eine die Scheibe 20 durchsetzende Bohrung 24 mit der Bohrung 12 verbunden ist Die durch die Rollen 30 bestimmte Bahn für den Drahtvorschub fluchtet axial mit der ersten den Schweißkopfkörper 2 durchsetzenden Bohrung 10. Die Isolierscheibe 20 trägt eine sich düsenförmig erweiternde Führung 36, die in die erste, die Scheibe 20 durchsetzende Bohrung 22 führt. Der eine der Arme 26 hat eine weitere, düsenförmige Führung 36, die vor den Rollen 30 angeordnet ist, sich von ihnen weg erweitert und den Draht zwischen die Rollen führt Eine Welle 40 ist an der Vorrichtung mittels eines Arms 42 befestigt, der sich axial von der Welle 40 weg erstreckt und an der Außenseite der Isolierscheibe 20 befestigt ist. Auf der Welle 40 ist eine Rolle 38 mit Schweißdraht drehbar gelagert. An der Außenfläche der Isolierscheibe 20 ist ferner eine Durchführung 34 für eine elektrische Zuleitung befestigt. Diese Durchführung durchsetzt die Isolierscheibe und ist in die hintere Scheibe 2c des Schweißkopfkörpers eingeschraubt und ebenfalls von Isoliermaterial

ίο umschlossen.

Der Schweißkopfkörper ist von zwei mit ihm koaxialen Antriebsringen 44, 46 umgeben, die durchmessergleich und in geringem Axialabstand voneinander angeordnet sind. Der erste Ring 44 weist eine sich axial erstreckende Hülse 48 auf, die auf die Isolierhülse aufgeschoben ist, die den durchmessergrößeren Abschnitt des Vorderteils des Schweißkopfkörpers umgibt. Der Isolierring 16 ist mit mehreren Schrauben 50 an der Stirnfläche dieser Hülle angeschraubt. Die Schraubenlöeher in dem Ringkörper sind ausgesenkt, so daß die Schrauben die hintere Scheibe 2c des leitenden Schweißkopfkörpers nicht berühren. Dieser erste Antriebsring ist somit derart mit dem Schweißkopfkörper verbunden, daß bei einer Drehbewegung des Ringes der Schweißkopfkörper und alle von ihm getragenen Einrichtungen ebenfalls gedreht werden.

Der zweite Antriebsring 46 ist auf der Rückseite des ersten Antriebsringes 44 angeordnet und mit einer axialen Hülse 52 versehen, die sich bis knapp vor die Wellen 28 erstreckt, welche die Drahtvorschubrollen 30 tragen. Die Stirnfläche dieser Hülse ist mit Triebzähnen ausgebildet, die mit einem Ritzel 54 kämmen, das an einer der Wellen 28 befestigt ist.

Die beiden Antriebsringe sind von einem Gehäuse 56 umschlossen, das zwei Schneckenräder 58 trägt, die mit dem gezahnten Umfang je eines der Antriebsringe kämmen. Für die beiden Schneckenräder ist je ein Getriebe 60 vorgesehen, von denen wenigstens eines in seiner Drehzahl verstellbar ist.

Auf der Vorderfläche des Gehäuses 56 sind zwei Zapfen 62 angeordnet, auf denen je ein Arm 64 schwenkbar gelagert ist, der an seinem anderen Ende ein nach vorn vorstehendes Spannglied 66 trägt. Jedes Spannglied 66 ist an dem ihm zugeordneten Arm abnehmbar befestigt. Der Außendurchmesser der Spannglieder ist so gewählt, daß er dem Innendurchmesser der in den Rohrboden einzuschweißenden Rohre im wesentlichen entspricht.
Zum Gebrauch der Vorrichtung wird das Mantelrohr 6 durch das Loch in dem Rohrboden bis zu der Berührungsstelle zwischen dem Rohrboden oder Flansch und dem einzuschweißenden Rohr eingeführt. Die Spannglieder 66 werden in zwei andere Löcher des Rohrbodens eingesetzt. Entsprechend der Dicke des Rohrbodens ist die Länge der Spannglieder so gewählt, daß nach dem Einführen der Spannglieder in die Löcher des Rohrbodens bis in eine Stellung, in der ein verdickter Anschlagteil 66a eine weitere Einführung verhindert, die Spitze des Führungsrohrs 4 bzw. das Schweißmundstück gegenüber der Berührungslinie zwischen dem Rohr und dem Rohrboden liegt. Die Spannglieder dienen somit sowohl zum Festlegen der Axialstellung des Schweißmundstücks als auch zum Festlegen der Vorrichtung an dem Rohrboden während

ivi des Schweißvorganges.

Wenn sich das Schweißmundstück in der richtigen Stellung in dem Rohr befindet, wird der Schweißstrom eingeschaltet und mit der Gaszufuhr begonnen.

Da der Antriebsring 44 den Antriebsring 46 trägt, findet keine relative Winkelbewegung zwischen dem Ritzel 54 und der Verzahnung der Hülse 52 des zweiten Antriebsringes 46 statt, wenn die beiden Ringe mit derselben Winkelgeschwindigkeit gedreht werden. Daher dreht sich die angetriebene Drahtvorschubrolle nicht und es wird kein Draht vorgeschoben, doch dreht sich das Schweißmundstück in dem Rohr. Wenn jedoch eine Relativdrehung zwischen den beiden Antriebsringen 44 und 46 erfolgt, wird das Ritzel 54 gedreht, so daß der Draht vorgeschoben wird, und zwar von der Rolle 38 durch die Führungen 34 und 36 in die erste Bohrung 10 und von dort durch das Führungsrohr 4, aus dem er durch die Öffnung 8 in der Mantelwand austritt, worauf der Draht auf der Berührungslinie zwischen Rohr und Rohrboden auftrifft. Durch die zweite Bohrung 12 des Schweißkopfkörpers wird das Gas in das Mantelrohr 6 eingeleitet, so daß das Schweißmetall während des Schweißvorganges von einem Gasstrom umgeben ist. Der Strom wird von dem leitenden Schweißkopfkörper 2 an den Schweißdraht abgegeben, der die Wandungen der ersten Bohrung 10 und des Führungsrohrs 4 berührt. Bei der Metallichtbogen-Schutzgasschweißung pulsiert dieser Strom in an sich bekannter Weise, so daß Kügelchen des Schweißdrahtes auf die Oberfläche des einzuschweißenden Rohres geschleudert werden. Mit dieser Vorrichtung kann eine saubere, feste Schweißnaht erzeugt werden.

F i g. 2 zeigt das vordere Ende einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung, die der vorstehend beschriebenen in vielen Punkten ähnelt, jedoch zum Schutzgasschweißen mit nichtabschmelzender Elektrode und abschmelzendem Zusatzdraht geeignet ist. Die allgemeine Form und Anordnung des Schweißkopfkörpers 70, die Anordnung einer Drahtrolle an diesem Schweißkopfkörper und der Antrieb zum Drehen des Schweißkopfkörpers und zum Vorschub des Drahtes von der Rolle entsprechend der vorstehenden Beschreibung und brauchen nicht weiter erläutert zu werden.
Das Führungsrohr 72 für den Schweißdraht ist jedoch

ίο am vorderen Ende des Schweißkopfkörpers 70 koaxial zu dem Schweißkopfkörper 70 und dem Isoliermantel 74 angeordnet und durch eine aus Isolierkeramik bestehende Außenhülse 76 von dem leitenden Schweißkopfkörper 70 elektrisch isoliert. Das Mantelrohr hat an seinem vorderen Ende eine öffnung 78, zu der hin das Führungsrohr 72 gekrümmt ist. Von der entgegengesetzten Seite des Mantelrohrs ragt eine Wolframelektrode 80 in diese Öffnung vor, die an einem leitenden Stab 82 mit Hilfe einer Klemmschraube 84 befestigt ist, wobei der Stab mit dem Schweißkopfkörper in elektrischem Kontakt steht. Der Stab 82 hat in seinem hinteren Bereich eine axiale Bohrung 86, die mit dem Gaskanal 12 des Schweißkopfkörpers in Verbindung steht. Durch Querkanäle 88 kann das Gas aus der Bohrung durch das Mantelrohr zu der öffnung 78 gelangen. Zwischen den Enden des Mantelrohres ist das Führungsrohr durch ein Stützorgan 90 abgestützt.

Zum Gebrauch wird die Vorrichtung ebenso wie die vorher beschriebene in Stellung gebracht und betrieben.

Der einzige Unterschied besteht in dem angewendeten Schweißverfahren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Abwandlung einer Vorrichtung für das Lichtbogenschweißen von Stumpfstößen an nichtdrehbaren •Rohren mit einer an den Rohren angreifenden Spanneinrichtung, mit einem an der Spanneinrichtung konzentrisch zur Rohrachse drehbar gelagerten ersten Antriebsring, der von einem ortsfesten Motor angetrieben wird und einen Schweißkopf trägt, mit einem zweiten, von einem eigenen ortsfesten Motor angetriebenen Antriebsring, der in der Spanneinrichtung konzentrisch zur Rohrachse gelagert ist und auf ein vom ersten Antriebsring getragenes Schweißdraht-Vorschubgetriebe einwirkt und dessen relative Drehgeschwindigkeit im Verhältnis zu dem ersten Antriebsring die Drahtvorschubgeschwindigkeit bestimmt, nach Patent 16 15 184, zum Schweißen von Innen-Rundnähten, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antriebsring (44) zu einem Führungsrohr (4) verlängert ist, das an seinem freien Ende abgewinkelt ist und in seinem Inneren (10) den Schweißdraht der Schweißstelle zuführt.

2. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (2) einen elektrisch leitenden Schweißkopfkörper besitzt, von dessen einem Ende das Führungsrohr vorsteht, daß die Drahtaustrittsöffnung von dem Schweißkopfkörper entfernt ist und daß der Schweißkopfkörper (2) und das Führungsrohr (4) je einen hitzebeständigen, elektrisch isolierenden Außenmantel (6) aufweisen.

3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtvorschubeinrichtung (34) ein Rollenpaar (30) besitzt, daß auf dem Schweißkopfkörper (2) montiert ist.

4. Schweißvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Stirnfläche des zweiten Antriebsringes (46) an einem Rad (54) zum Drehantrieb desselben angreift, das auf einer Welle (28) angeordnet ist, die eine der beiden Vorschubrollen (30) trägt.

5. Schweißvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung (40,42) für eine Drahttrommel (38) an dem Schweißkopf (2) befestigt ist und von ihm rückwärts vorsteht.

6. Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Zuführung eines das Führungsrohr (4) durchströmenden oder entlang dem Führungsrohr strömenden Schutzgases, das durch eine Bohrung in dem Schweißkopfkörper austritt.

7. Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Führungsrohr (4) mit einem Drahtvorschubteil (30,34) in Verbindung steht, das gegenüber der Achse eines Mantelrohres (6) zur einen Seite hin versetzt ist, und daß das Führungsrohr an seinem vorderen Ende eine Öffnung für den Draht aufweist, wobei diese Öffnung zu der von dem Drahtvorschubteil des Führungsrohres entfernten Seite des w) Mantelrohrs (6) hin offen ist.

8. Schweißvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Führungsrohr von einem äußeren Isoliermantelrohr (6) umgeben ist, das eine zur Schweißstelle führende Gasleitung «·"> bildet, und daß der Drahtvorschubteil im Innern des Mantels zur einen Seite hin versetzt ist.

9. Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Spanneinrichtung (66) mit mehreren stöpselartigen Elementen, die in Rohre oder Flanschlöcher einsetzbar sind.

10. Schweißvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die stöpselartigen Elemente einen Absatz (66a) aufweisen, der jeweils die Tiefe der Einführung der Vorrichtung in das einzuschweißende Rohr begrenzt.

11. Schweißvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die stöpselartigen Elemente auf Armen (64) montiert sind, die zur Veränderung der Stellung der stöpselartigen Elemente unabhängig voneinander quer zu der Rohrachse verstellbar sind.