DE1652813B2 - Vorrichtung zum ausrichten und verschweissen von rohrleitungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten und Verschweißen von Rohrleitungen mit einer innerhalb der Rohrleitung befindlichen Klemm-Vorrichtung mit radial nach außen wirkenden, über den Umfang verteilten Klemmbacken, die in entspanntem Zustand der Klemmbacken in Längsrichtung, vorzugsweise selbsttätig, verfall ^ar ist.

Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen zum Ausrichten zweier Rohrstücke gegeneinander bzw. zu deren Verschweißung bekannt.

Bei einer Zusammenbauvorrichtung zum Ausrichten von Rohrschüssen vor deren Verschweißung sind mehrere Klemmbacken vorgesehen, die mittig unter der zu verschweißenden Nahtstelle angreifen und über einen hydraulisch betätigten Konus nach außen gedrückt werden (Patentschrift 38 618 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin). Diese Anordnung besitzt auch einen Wagen, mittels welchem sie an der Innenfläche des Rohrabschnittes entlanggezogen werden kann. Diese Vorrichtung eignet sich jedoch nur für von außen aufzutragende Umfangsschweißnähte.

Bei einer weiteren Zentrier- und Ausrichtungsaii' Ordnung greift eine Vielzahl von Zentrierbolzen beiderseits der Naht im Inneren des Rohrs an (USA.-Patent 2 830 551). Eine Verschweißung der beiden Rohrenden ist jedoch auch hier lediglich von außen vorgesehen und möglich.

Es sind auch Schweißvorrichtungen bekannt, die die Durchführung einer Innenverschweißung von Rohren gestatten (USA.-PateM 3 009 048). Bei einer derartigen Vorrichtung ist eine selbsttätig fortbewegbare Klemnianordnung mit Zentrierbolzen zur Festlegung der Schweißvorrichtung vorgesehen. Die Schweißung erfolgt hier an der tiefsten Stelle des Rohres, wobei das Rohr zur Auftragung der Schweißnaht gedreht wird. Diese Anordnung ist nicht nur wegen der erforderlichen Rohrdrehung äußerst aufwendig und umständlich in der Handhabung, sondern sie versagt völlig, wenn das Rohr keine exakt runde Form besitzt.

Schließlich ist noch eine Schweißvorrichtung bekannt, bei der der Schweißbrenner bei ruhendem Rohr innen längs der Schweißnaht geführt wird (USA.-Patent 3 207 408). Diese Anordnung ibt lediglich für dünne und kurze Rohrabschnitte mit relativ dicken Wandstärken geeignet, da einerseits die Führung sich über die ganze Rohrlänge erstreckt und andererseits bei einer Übertragung von größeren Kräften durch die drei vorhandenen Zentrierbolzen das Ende des Robrabschnittes aus der erforderlichen runden Form herausgebracht wird. Für unrunde Rohrenden versagt die Vorrichtung.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, zu verschweißende Rohre, deren Enden unter Umständen verformt sind, so daß sie nicht mehr die Kreisform besitzen, auf diese Form zurückzubringen, sie von innen her bündig zu halten und eine Innenverschweißung durchzuführen.

Zur Lösung dieser Aufgabe greifen, wie an sich bei Innenklemmvorrichtungen für das Verschweißen von Rohren bekannt, die Klemmbacken zu beiden Seiten der Naht an, wobei sie zwischen sich eine Führung aufweisen, an der entlang ein Schweißgerät, wie an sich bei einer über die ganze in das Rohr hineinreichende Länge geführten Scb'veißeinrichtung bekannt entlang der Schweißnaht durch einen Antrieb bewegbar ist.

Nach der Erfindung kann der Schweißkopf vor einem beweglichen Ring getragen werden und vor diesem Tragring lösbar sein. Es können auch mehren Schweißköpfe unabhängig voneinander bewegbai sein.

Beispielsweise Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden unter Bezugnahme auf di< Zeichnungen im folgenden beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der in eint Rohrleitung eingeführten erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht teilweise in Längsschnitt,

Fig. 3 eine Queransicht einer Schweißeinrichtunj bei Verwendung selbständig angetriebener und von einander unabhängiger Schweißaggregate,

F i g. 4 eine teilweise Schnittansicht gemäß Linii 4-4 in Fi g. 3.

F i g. 5 eine teilweise Schnittansicht gemäß Lini 5-5 in vergrößertem Maßstab,

F i g. 6 eine abgewandelte Ausführungsform de kombinierten Klemm- und Schweißvorrichtung, be der die Versorgungsleitungen zum Zuführen voi elektrischer Energie, Gas usw. durch die Achse de Klemmeinrichtung geführt sind,

Fig. 7 einen teilweisen Querschnitt des in Fig. 1 dargestellten Mechanismus,

F i g. 8 einen teilweisen Längsschnitt durch ein weitere Ausführungsform der Klemm- und Schweiß einrichtung.

In F i g. 1 ist eine teilweise installierte Rohrleitun

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15 dargestellt, an der ein weiterer Rohrabschnitt 17 angeschweißt werden soll, Innerhalb der Rohrleitung befindet sich eine Klemmvorrichtung 20 von teilweise üblicher Bauart, Sie enthält einen Satz hinterer Klemmbacken 21, die durch eine Spreizeinrichtung bekannter Art, etwa einen Hebelmechanismus, radial nach außen wirken. Die vordere Reihe der Klemmbacken 22 dient dazu, das anliegende Ende des festzuschweißenden neuen Rohrabschnitts 17 festzuklemmen. Die beiden Klemmbackenreihen 21, 22 ίο sind, wie es bereits bekannt ist, getrennt voneinander betätigbar. Die beiden Reihen der über den Umfang verteilten Klemmbacken werden von einer Halterung 28 getragen und sind über diese Halterung in begrenztem Umfang relativ aufeinander mittels der übliehen Hebel 115 und Stößel 116 (Fig. 2) zu- und voneinander weg bewegbar.

Die Klemmvorrichtung 20 weist zusätzlich einen Stirnring 30 auf, der mehrere Schweißaggregate 32 trägt., von denen in Fig. 1 nur ei^s dargestellt ist. Der Ring 30 ist in der Lage umzulaufen, um die Schweißaggregate entlang der Innenseite der zu schweißenden Naht zu bewegen. Elektrischer Strom, Gas und andere erforderliche Versorgungsleitungen können den Schweißköpfen durch ein hohles Zuführungsrohr 35 zugeführt werden; das Versorgungskabel ist bei 36 dargestellt. Die Kabel-Schlauch-Anordnung verläuft durch ein zentral angeordnetes Führungsorgan 37, das von gebogenen Rippen 38 an der Vorderseite der Klemmvorrichtung 20 getragen wird, so daß die Kabel- und Schlauchleitungen zu den einzelnen Schweißköpfen hingeführt werden können. Wie dargestellt, sind außerdem Einrichtungen in Form einer Rolle 39 und einer Rückholfeder 40 vorgesehen, um das Kabel gespannt zu halten, einen eventuellen Durchgang zu straffen und ein Verwickeln mit den übrigen Teilen zu verhindern, wenn die Schweißaggregate entlang des Umfanges der zu schweißenden Naht bewegt werden. Die Klemmvorrichtung 20 ist auf mehreren Rädern 45 gelagert, so daß sie an der Innenseite der Rohrleitung bewegt werden kann, wenn neue Schweißnähte oder Rohrabschnitte angefügt werden so/lcn; das Rad ist an einer geeigneten Halterung 46 befestigt, die an einem Teil des Rahmens 47 angebracht ist.

Der Ring 30. der die Schweißköpfe 32 trägt, wird nach beiden Dreiirichtungen durch einen Schweißkopfantriebsmotor 120 (Fig. 2) über eine Antriebswelle 122 angetrieben, die ein Stirnrad 123 trägt, das mit Zähnen am Innenumfang des Rings 30 in Eingriff 5./ steht. In Fig. 3 sind zwei Schweißköpfe 32 sichtbar, und zwar einer an der Oberseite und einer an der Unterseite. Ein Führungsorgan oder eine Führungsstange 140. welche an dem Ring 30 befestigt ist, bewahrt das Kabel 36 davor, in den Antriebsmechanismus verwickelt zu werden, während eine Führungsstange 141 ein Gegenführungsorgan und gleichzeitig ein Gleitauflager für das Kabel bildet. Auf diese Weise kann das Kabel dem Schweißkopf bei seiner kreisförmigen Bewegung z. B. über einen Winkelbereich von 90° oder mehr nach beiden Richtungen folgen. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Schweißköpfe etwas mehr als über einen Winkelbereich von 90° bewegt werden können, um eine ausreichende Überlappung der aneinander angrenzenden Schweißnahtabschnitte zu erhalten.

Hinter der Klemmvorrichtung ist eine Zuganordnung 49 mittels der Kupplung 70 angehängt, um die Vorrichtung in der Rohrleitung zu bewegen. Sie ent hält mehrere Stütz- und Führungsräder 50, 51 un 52, von denen zumindest einige angetrieben sind. Ei: druckluftbetriebener Antriebsmotor 55 liefert di notwendige Zugkraft,

Wie in Fig. 2 dargestellt, enthält die Gelenkkupp lung 70 zwischen der Zuganordnung 49 und de Klemmvorrichtung 20 einen ausdehnungsfälligen An satz 73 in Form eines in einem pneumatischen Zylin der 75 untergebrachten Kolbens 74, wobei hinte dem Kolben eine kräftige Druckfeder angeordnet ist Der Zylinder wird normalerweise eng gegen zwei An schlage 78 gehalten, so daß eine weitere Gelenkkupp lung 79 keine Neigung ausführen kann, sofern nich Druckluft durch das Einlaßventil 77 zugeführt wird Indem die Klemmvorrichtung von der Zuganordnunj weggedrückt wird, kann die Klemmvorrichtung odei die Zuganordnung ein k.;zes Stück bewegt werden je nachdem welche der beiden Einrichtungen festgeklemmt ist. Dieses trägt somit dazu bei, die Anordnung für den Schweißprozeß in die richtige Fluchtstellung zu bringen.

Im einzelnen nicht gezeigte Elemente, welche jedoch die Halterungen 28 von F i g. 1 umfassen, werden dazu verwendet, um die vorderen und hinteren Klemmbackenreihen 21 und 22 dicht gegeneinanderzudrücken, um die sich gegenüberliegenden Rohrenden in genaue und stramme Alisrichtungsstellung zu bringen und in dieser Stellung zu halten.

In F i g. 3 bis 5 ist eine teilweise anders gestaltete Ausführung dargestellt, bei der unabhängige, selbstangetriebene Schweißeinrichtungen, von denen jede ein eigenes Laufwerk aufweist, so gestaltet sind, daß sie sich in einer Führungsbahn bewegen, die an der Halterung 28 der Klemmbacken 21, 22 angeordnet sind. Jede dieser Schweißeinrichtungen weist einer. Schweißkopf auf, dem Gas über die Leitung 586 und Schweißstrom über die Leitung 587 zugeführt werden kann. Die Schweißdrahteiektrode 510 wird durch Zuführungsrollen 511 und 512 zugeführt, von denen mindestens eine eine geriffelte Fläche 513 aufweist und von denen eine über das Kegelradgetriebe 514 α und 514 b von einem Motor 515 angetrieben wird. Ein geeigneter Motor 516 treibt über Zahnräder 517, 518 ein Antriebsrad 519 an, das mit einer Zahnstange 520 innerhalb des der Halterung 28 zugeordneten Ringes 500 in Zahneingriff steht. Beide Seiten der Ringspur 500 weisen Laufnuten 521 auf, mit deren V-förmigen Kanten Laufräder 522 zusammenwirken, die dazu dienen, das Laufrad in der richtigen Stellung zu halten, damit eine genaue kreisförmige Eewegung gewährleistet ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 sind dij Klemmbacken als Schemel 91 mit je einem Rollenpaar ausg.bildet. Sie bestehen aus einer Platte 410, die an einem Stößel 411 derart befestigt ist, daß ein geringfügiges Hin- und Herbewegen möglich ist, wobei jede Rolle 412 auf einer Aohse 413 frei rotieren kann. Der Betätigungsmechanismus von allgemein bekannter Art ist derart, daß die Klemmbacken gleichzeitig am den gleichen Radialabstand nach außen bewegt werden.

Ein Ring 420, der die Schweißköpfe trägt, ist in einer solchen Stellung montiert, daß er in einer Orbitalbewegung in einem Kreis entlang der Schweißfuge und parallel dazu bewegbar ist. Dieser Ring 420 ist mit einer Innenverzahnung 421 versehen, welche mit den Zähnen 422 eines Umlaufzahnrades 423 in Ein-

griff steht, das durch einen Schwinghebel 424 angetrieben wird.

Wie in Fig. 7 dargestellt ist, wird der Schwinghebel 424, an dem das Zahnrad 423 befestigt ist, von einer drehbaren Welle 425 getragen, welche ihrerseits innerhalb einer Hohlwelle 426 angeordnet ist. Die letztere ist innerhalb geeigneter Rahmenteile, die im folgenden noch beschrieben werden, gelagert und kann in begrenztem Umfang eine Drehbewegung ausführen. An dem dem Schwinghebel 424 entgegenge- setzten Ende der Hohlwelle 425 ist ein Getriebe 427 bis 429 angeordnet, das von einem Zahnrad 430 angetrieben wird, welches auf der Welle 431 eines elektrischen Umkehrmotors 432 sitzt. Bei dieser Anordnung kann der Schwinghebel 424 in jeder der beiden i$ Drehrichtungen, so wie es erforderlich ist, angetrieben werden, um den Zahnring 420 in Uhrzeigerrichtung oder Gegenuhrzeigerrichtung anzutreiben. An der Hohlwelle 426. die normalerweise stationär ist, ist ein Sonnenrad 435 befestigt. Durch die Bewegung ao des Schwinghebels 424 wird dadurch der Ring zwangläufig auf einer Kreisbahn um das Sonnenrad 435 bewegt. Die Hohlwelle 426 weist innerhalb einen an ihr befestigten Arm 437 auf, der mittels eines Bolzens 439 verstellbar an einem feststehenden Rahmen- *$ element 440 befestigt ist. Durch Verstellen der Stellung des Armes 437 kann auf diese Weise das Sonnenrad 435 um seine Achse verstellt werden, um die Bewegung der Schweißköpfe an den bevorzugten Punkten entlang des Umfanges der Schweißung zu beginnen und zu beenden.

Das Leitungssystem 442, 443, 445. 446, 452. 453 dient der Zufuhr von Schutzgas und des über das Kabel 444 geleiteten Schweißstromes zu den an die Leitungsabschnitte 452, 453 angeschlossenen (nicht dar- gestellten) Schweißköpfen.

Die zur axialen Abstützung dienenden Rahmenelemente 460 und 461 sind so angeordnet, daß die sie bei 463 und 464 durchsetzenden Arme 445 und 446 um etwas mehr als einen Winkelbereich von 180° verschwenkt werden können. Hierzu bestehen diese Arme aus flexiblem Material, etwa einem mit geflochtenem Draht ummantelten Schlauch.

F i g. 8 zeigt eine Ausführung, mittels der die zwei Klemmbackenreihen zwangläufig und kontrollierbar die Rohrabschnittsenden in eine genaue, dicht gegeneinander anliegende Gegenüberstellung bringen.

Das hierbei verwendete zweiteilige Gehäuse 610 weist an jedem Teil ein Stirnelement 611, 612 auf; diese Stirnelemente ihrerseits sind an koaxialen, zusammenwirkenden Zylindern 613, 614 befestigt und auf diese Art relativ zueinander beweglich. Der Zylinder 613 trägt den Teil der Klemmvorrichtung für den neu anzuschweißenden Rohrabschnitt 17. während der sich an der fertiggestellten Rohrleitung 15 abstützende Teil der Klemmvorrichtung von dem Zylinder 613 getragen ist. An dem der fertiggestellten Rohrleitung 15 zugeordneten Stirnelement 611 ist koaxial eine Kolbenstange 620 befestigt, welche abdichtend durch einen Zylinderdeckel 622 hindurch in den Hubraum des dem anzuschweißenden Rohrabschnitt 17 zugeordneten Zylinders 613 geführt und an die ein pneumatisch oder hydraulisch betätigbarer Kolben 623 für die Relativbewegung der Stirnelemente 611 und 612 befestigt ist. Das begrenzt nachgiebige Anschlußstück 615 zwischen d«m Gehäuse 610 und dem Stirnelerrccnt 612 ermöglicht eine begrenzte Bewegung, so di»ß nach dem Abstützen der Klemmvorrichtung an der installierten Rohrleitung 15 mittels der ersten Reihe 641 der Klemmbacken die zweite Reihe 643 der Klemmbacken betätigt wird, um sodann die beiden Reihen 641 und 643 der Klemmbacken gegeneinanderzuziehen. so daß die Rohrabschnitte in dichte Anlagestellung gegeneinander gezogen werden.

Der dem fertigen Rohrteil zugeordnete Zylinder 613 trägt mittels radialer Arme 630 einen ringförmigen Führungsring 640. in dem die bewegbaren Schweißeinrichtungen gelagert und während ihrer Kreisbewegung geführt sind. Der Ring 640 ist mit überkragenden Flanschen 641' und 642 versehen, um Führungs- und Zugrollen 644 und 646 aufzunehmen. Die Zugrollen 646 werden über geeignete Getriebeeinrichtungen von einem in seiner Drehrichtung umkehrbaren Motor angetrieben, um die Schweißaggregate in beiden Richtungen an der Innenseite des Umfanges der Rohrverbindungsstelle entlang zu bewegen. Die Mittel 651, 671 zur Betätigung der Klemmbacken sowie die Führungen 673, 674 sind von üblicher Bauart.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentanspruchs:

1. Vorrichtung zum Ausrichten und Verschweißen von Rohrleitungen mit einer innerhalb der Rohrleitung befindlichen Klemmvorrichtung mit radial nach außen wirkenden, über den Umfang verteilten Klemmbacken, die in entspanntem Zustand der Klemmbacken in Längsrichtung vorzugsweise selbsttätig verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bei Innenklemmvorrichtungen für das Verschweißen von Rohren bekannt, die Klemmbacken (21, 22) zu beiden Seiten der Naht angreifen, wobei sie zwischen sich eine Führung (140) aufweisen, an der entlang ein Schweißgerät, wie an sich bei einer über die ganze in das Rohr hineinreichende Länge geführten Schweißeinrichtung bekannt, entlang der Schweißnaht durch einen Antrieb (120) bewegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (32) von einem beweglichen Ring (30) getragen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (32) von seinem Tragring (30) lösbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich beim Schweißen an Rohren von außen her bekannt, mehrere Schweißköpfe (101, 102, 103, 104) unabhängig voneinander bewegbar sinti.