DE1652813C - 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 Klemmvorrichtung mit radial nach außen wirkenden, über den Umfang verteilten Klemmbacken, die in entspanntem Zustand der Klemmbacken in Längsrichtung, vorzugsweise selbsttätig, verfahrbar ist.

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

Bei einer Zusammenbauvornciiiung zum Ausrichten von Rohrschüssen vor deren Verschweißung sind mehrere Klemmbacken vorgesehen, die mittig unter :so der zu verschweißenden Nahtstelle angreifen und über ciiii-n 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 welehern sie an der Innenfläche des Rohrabschnittes ent- !anggezogen werden kann. Diese Vorrichtung eignet· isich jedoch nur für von außen aufzutragende Umfangsschweißnähte.

Bei einer weiteren Zentrier- und Ausrichtungsan- So 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.-Patent 3 009 048). Bei einer derartigen Vorrichtung ist eine selbsttätig fortbewegbare Klemmanordnung 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 Schweißvornchtung bekannt bei der der Schweißbrenner bei ruhendem Pohr' innen längs der Schweißnaht geführt wird (USA -Patent 3 207 408). Diese Anordnung ist lediglich für dünne und kurze Rohrabschnitte mit relativ dicken Wandstärken geeignet, da einerseits die Führung sich über die ganze Rohvlänge erstreckt und andererseits bei einer Übertragung von größeren Kratten durch die drei vorhandenen Zentnerbolzen das Ende des Rohrabschnittes aus der erforderlichen runden Fo-m herausgebracht wird. Für unrunde Rohrenden MVsugt die Vorrichtung.

Du Aufgabe der Erfindung hegt dann, zu verschweißende Rohre, deren i;nden unter Umständ.-n verformt sind, so oaß sie nicht mehr die Kreisform besitzen, auf diese Form zurückzubringen, sie von innen her bündig zu halten und eine Innenvers-hweißung durchzuführen. ...

Zur Lösun: dieser Aufgabe greifen, wie an sich bei Innenklemrmortichtungen 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 Schweißeinrichtung bekannt, entlang der Schweißnaht durch einen Antrieb bewegbar ist.

Nach der Erfindung kann der Schweißkopf von einem beweglichen Ring getragen werden und von diesem Tragring lösbar sein. Es können auch mehrere Schweißköpfe unabhängig voneinander bewegbar

Beispielsweise Ausführungen der erfindungsgemäßen Vornchtung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im folgenden beschrieben. Es zeigt

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

Fig. 2 eine schematische Ansicht teilweise im

Längsschnitt,

F i g. 3 eine Queransicht einer Schweißeinrichtung bei Verwendung selbständig angetriebener und voneinander unabhängiger Schweißaggregate,

Fig. 4 eine teilweise Schnittansicht gemäß Linie 4-4 in Fig. 3,

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

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

Fig. 7 einen teilweisen Querschnitt des in Fig. 6 dargestellten Mechanismus,

F i g. 8 einen teilweisen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Klemm- und Schweißeinrichtung.

In Fig. 1 ist eine teilweise: installierte Rohrleitung

15 dargestellt, an der ein weiterer Rohrabsehnitt 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 Klemmbac'-.en 22 dient dazu, das anliegende Ende des festzuschweißenden neuen Rohrabschnitts 17 festzuklemmen. Die beiden Klemmbackenreihen 21, 22 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 üblichen 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. i nur eins 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 Versorgungsleitung^ können den Schweißköpfen durch ein hohles Zuführungsrohr 35 zugeführt werden; das Versorgungskabel ist bei 36 dargestellt. Die Kabel-Schlauch-Anordnung verläuft durch ein zentral angeorii.ietes Führungsorgan 37, das von gebogenen Rippen 38 an der Vorderseite der Klemm.orrichtung 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, \.enn 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 sollen; 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 Drehrichtungen 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 steht. In Fig. 3 sind zwei Schweißköpfe 32 si nt! at, und zwar einer an der Überseite und einer an der I 'nterseite. Hin 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 Winkclbcreich von 90° bewegt werde;.· 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 enthält mehrere Stütz- und Führungsräder 50, 51 und 52, von denen zumindest einige angetrieben sind. Ein druckluftbetriebener Antriebsmotor 55 liefert die notwendige Zugkraft.

Wie in F i g. 2 dargestellt, enthält die Gelenkkupplung 70 zwischen der Zuganordnung 49 und der Klemmvorrichtung 20 einen ausdehnungsfähigen Ansatz 73 in Form eines in einem pneumatischen ZyI in-

der 75 untergebrachten Kolbens 74, wobei hinter dem Kolben eine kräftige Druckfeder angeordnet ist. Der Zylinder wird normalerweise eng gegen zwei Anschläge 78 gehalten, so daß eine weitere Gelenkkupplung 79 keine Neigung ausführen kann, sofern nicht

Druckluft durch das Einlaßventil 77 zugeführt wird. Indem die Klemmvorrichtung von der Zuganordhung weggedrückt wird, kann die Klemmvorrichtung oder die Zuganordnung ein kurzes Stück bewegt werden, je nachdem welche dr beiden Einrichtungen festge

klemmt ist. Dieses trägt >·"»mit dazu bei, die Anordnung fur den Schweißprozeß in die richtige Flucht stellung zu bringen.

Im einzelnen nicht gezeigte Elemente, welche jedoch die Halterungen 28 von Fig. I umfassen, wer

den dazu verwendet, um die vorderen und hinteren Klemmbackenreihen 21 und 22 dicht gegeneinander zudrücken, um die sich gegenüberliegenden Rohrenden in genaue und stramme Ausrichtungsstellung zu bringen und in dieser Stellung zu halten.

In Fig. 3 bis 5 ist eine teilweise anders gestaltet.· Ausführung dargestellt, bei der unabhängige, selbstangetriebene Schweißeinrichtungen, von denen jedo 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 einen Schweißkopf auf, dem Gas über die Leitung 586 und Schweißstrom über die Leitung 587 zugeführt werden kann. Die Schweißdrahtelektrode 550 wird durch Zuführungsrollen 511 und 512 zugeführt, von denen mindestens eine einegeriffelte Fläche 513 aufweist und von denen eine über das Kegelradgetriebe 514« und 514 b von einem Motor 515 angetrieben wird. Hin 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 Zahreingriff steht. Beide Seiten der Ringspur 500 weisen Laufnuten 521 auf. mit deren V-förmigen Kanten Laufräder 522 zusammenwirken, die dazu dienen, dps Laufrad in der richtigen Stellung zu halten, damit eine genaue kreisförmige Bewegung gewährleistet ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 sind die Klemmbacken als Schemel 91 mit je einem Rollen-SS paar ausgebildet. Sie bestehen aus einer Platte 410 die an einem Stößel 411 derart befestigt ist, daß eir geringfügiges Hin- und Herbewegen möglich ist, wobei jede Rolle 412 auf einer Achse 413 frei rotierer kann. Der Betätigungsmechanismus von allgemeir bekannter Art ist derart, daß die Klemmbacke!¹ gleichzeitig um den gleichen Radialabstand nacl außen bewegt werden.

Ein Ring 420, der die Schweißköpfc trägt, ist ii einer solchen Stellung montiert, daß er in einer Orhi

talbcwcgung in einem Kreis entlang der Schweißfugi und parallel dazu bewegbar ist. Dieser Ring 420 is' mit einer Innenverzahnung 421 versehen, welche mii den Zähnen 422 eines Umlaufzahnrades 423 in I in

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 Wcllc-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 entgegengesetzten 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 DrchrichUingcn, 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 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 Rahmcnelement 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 Ümfanges der SchwciUung 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 Leitungsabschnittc 452, 453 angeschlossenen (nicht dargestellten) Schweißköpfen.

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

Fig. 8 zeigt eine Ausführung, mittels der die zwei Klcmmbackcnreihcn zwangläufig und kontrollierbar die Rohrabschnittsenden in eine genaue, dicht gegeneinander anliegende Gegenüberstellung bringen.

Das hierbei verwendete zweiteilige Gehäuse 610 weist an jedem Teil ein Stirnelemcnt 611, 612 auf; diese Stirnclcmcntc 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, währcnd der sich an der fertiggestellten Rohrleitung 15 abstützende Teil der Klemmvorrichtung von dem Zylinder 613 getragen ist. An dem der fertiggestellten Rohrleitung 15 zugeordneten Stirnclement 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 bctätigbarcr Kolben 623 für die Relativbewegung der Stirnelemente 611

ao und 612 befestigt ist. Das begrenzt nachgiebige Anschlußstück 615 zwischen dem Gchüusc 610 und dem Stirnelemcnt 612 ermöglicht eine begrenzte Bewegung, so daß nach dem Abstützen der Klemmvorrichtung an der installierten Rohrleitung 15 mittels der

ersten Reihe <>*1 der Klemmbacken die zweite Reihe 643 der Klemmbacken betätigt wird, um sodann die beiden Reihen 641 und 643 der Klemmbacken gcgcneinanderzuziehen, so daß die Roiirabschnittc in dichte Anlagestellung gegeneinander gezogen wer-

den.

Der dem fertigen Rohrteil zugeordnete Zylinder 613 trägt mittels radialer Arme 630 einen ringförmigen Führungsring 640, in dem die bewegbare·! 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 uni-

kehrbaren Motor angetrieben, um die Schwcißagiin gate in beiden Richtungen an der Innenseite des Umfanges der Rohrverbindungsstclle entlang zu 'icwi gen. Die Mittel 651, 671 zur Betätigung der K,,,nmbacken sowie die Führungen 673, 674 sind von übli-

eher Bauart.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

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 piner über die ganze in das Rohr hineinreichende Länge gef.ii'rten 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 Ansp:uch2, 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, ICO, 104) unabhängig voneinander bewegbar sind.