DE19700289A1 - Innenspannvorrichtung zum gegenseitigen Ausrichten und Spannen der miteinander zu verschweißenden Enden eines Rohrpaares - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Innenspannvorrichtung zum gegen­ seitigen Ausrichten und Spannen der miteinander zu verbinden­ den Enden eines Rohrpaares, insbesondere zur Verbindung von zwei geraden Rohren oder eines geraden Rohres und eines Rohr­ formteiles oder von zwei Rohrformteilen miteinander, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für die Vorfertigung von Rohrverbindungen gibt es bereits Spannvorrichtungen, die die miteinander zu verschweißenden Enden eines Rohrpaares zentrieren, spannen und runden (Firmendruckschrift, Schweißtechnik Nord GmbH, 22 885 Barsbüt­ tel-Stemwarde, "Der Panther informiert", Geräteprogramm "Panther" und "Panther Junior"). Dieses Geräteprogramm ver­ bessert unter anderem mit seinen Innenspannvorrichtungen an­ dere bekannte Spannvorrichtungen, wie sie beispielsweise in der Druckschrift G 85 07 558.8 oder der G 90 05 893.3 be­ schrieben sind. Letztere können eine ggf. vorliegende Ovali­ tät der miteinander zu verbindenden Rohrenden nicht hinrei­ chend beseitigen und darüber hinaus eine befriedigende Koa­ xialität der Rohrenden nicht in jedem Falle sicherstellen.

Bei der Rohrleitungsmontage verwendet man zum Ausrichten und Spannen der miteinander zu verschweißenden Enden eines Rohr­ paares auch sogenannte teilbare Schweißzangen oder teilbare, geschlossene Kassettenschweißköpfe. Kassettenschweißköpfe sind allerdings nicht in der Lage, die miteinander zu verbin­ denden Rohrenden mit jener Qualität auszurichten und zu span­ nen, wie dies mit Geräten des vorgenannten "Panther-Pro­ grammes" möglich ist. Dies resultiert aus der Tatsache, daß letztere, die den Wirkmechanismus keil- oder kegelförmig gestalteter Spannmittel nutzen, dadurch relativ große Spann-, Justier- und Fügekräfte bereitstellen können. Die geschlosse­ nen Kassettenschweißköpfe haben außerdem den Nachteil, daß sie thermisch sehr hoch belastet sind und dadurch eine Reihe von Nachteilen bei ihrer Handhabung und in Bezug auf die Güte der Schweißnaht mit sich bringen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Innenspann­ vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der insbesondere bei der Rohrleitungsmontage ein koaxiales Aus­ richten der miteinander zu verschweißenden Enden eines Rohr­ paares und deren rundes und sicheres Spannen möglich ist, die leicht und in größtmögliche axiale Tiefe in die miteinander zu verbindenden Rohrteile einführbar und die darüber hinaus bogengängig ist bis zu Krümmungsradien R = 1,5 D (D = Rohr­ nenndurchmesser).

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalen des Anspruchs 1 ge­ löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Innenspannvorrichtung sind Gegenstand der untergeordneten Ansprüche.

Die vorgeschlagene Innenspannvorrichtung ist, bis auf die Versorgungsleitungen für die Energiezufuhr der Stellantriebe und die Zufuhr des Formiergases, ein gegenüber der Umgebung freibewegliches Spannsystem, welches insbesondere zur Ausfüh­ rung seiner Spannbewegungen keinerlei Abstützung gegenüber seiner Umgebung bedarf, wie dies beispielsweise bei sogenann­ ten fliegenden Doppelspannzangendornen mit und ohne Ein- und Ausrückvorrichtung der Fall ist. Das koaxiale Ausrichten der Enden des miteinander zu verbindenden Rohrpaares wird dadurch erreicht, daß ein Haltekörper eine Grundform aufweist, die axialsymmetrisch ist und deren Längsachse mit der Rohrachse zusammenfällt oder diese wenigstens teilweise tangiert, und daß er zwei Gruppen von als Spannbacken ausgebildete Spann­ glieder aufweist, die jeweils um die Längsachse ringförmig verteilt angeordnet sind, und zwar jeweils auf einer Versor­ gungs- und einer Frontseite der Innenspannvorrichtung. Die hinreichend großen Spannkräfte, die u. a. die Ovalität der miteinander zu verbindenden Rohrenden wirksam beseitigen, werden durch keil- oder kegelförmige Gleitflächen erreicht, die einer jeden Gruppe von Spannbacken zugeordnet sind und die von dem jeweiligen längsseitigen Ende des Haltekörpers, in radialer Richtung gesehen, einen von innen nach außen auf­ steigenden Verlauf aufweisen. Darüber hinaus ist jede Gruppe von Spannbacken gegenüber dem Haltekörper verschieblich und in beiden axialen Richtungen jeweils eigenständig von einem im Haltekörper angeordneten Stellantrieb angetrieben. Rundes und sicheres Spannen wird dadurch erreicht, daß die Präzisi­ on, mit der der Haltekörper und die in ihm integrierten Keil- oder Kegelflächen gefertigt werden können, durch die Spann­ backenführung auf die miteinander zu verbindenden Rohrenden unmittelbar übertragen wird. Sicheres Spannen wird in diesem Zusammenhang außerdem dadurch sichergestellt, daß die Bewe­ gung der Spannbacken einer jeden Seite der Innenspannvorrich­ tung (Versorgungs- und Frontseite) in beiden Richtungen ge­ trennt voneinander ansteuerbar ist. Ursächlich verantwortlich für die Spannbewegung jedes Spannbackenkranzes ist der diesem zugeordnete Stellantrieb.

Gleichmäßiges und symmetrisches Spannen der miteinander zu verbindenden Enden des Rohrpaares wird dadurch sicherge­ stellt, daß die Gleitflächen der einen Seite zu den auf der anderen Seite vorgesehenen, bezogen auf eine zur Längsachse des Haltekörpers senkrecht stehende Querschnittsebene, symme­ trisch angeordnet sind.

Koaxiales Ausrichten und gleichförmiges Spannen werden da­ durch begünstigt, daß die Gleitflächen einer jeden Seite der Innenspannvorrichtung radialsymmetrisch zueinander angeordnet sind. Kreisförmiges Spannen wird darüber hinaus in besonderer Weise dadurch sichergestellt, daß von den Gleitflächen einer jeden Seite der Innenspannvorrichtung jeweils zwei diametral einander gegenüber liegen.

Einwandfreies und störungsfreies Spannen und Entspannen der Innenspannvorrichtung sowie hohe Betriebssicherheit werden weiterhin dadurch erreicht, daß sich die Stellbewegung des jeweiligen Stellantriebes über eine formschlüssige Mitnahme­ verbindung auf die jeweils zugeordnete Gruppe von Spannbacken überträgt. Durch die vorgeschlagenen vorteilhaften Ausgestal­ tungen im einzelnen, aber insbesondere durch ihre Kombination miteinander, werden das angestrebte radial- und axialsymme­ trische Spannen der miteinander zu verschweißenden Enden ei­ nes Rohrpaares sichergestellt.

Zum Zwecke der zwangsweisen axialen und gleichzeitig radialen Führung der Spannbacken auf den keil- oder kegelförmigen Gleitflächen werden Schwalbenschwanz- oder T-Nuten vorgese­ hen, über die die Kräfte beim Spannen und Entspannen der In­ nenspannvorrichtung sicher zu beherrschen sind.

Als Stellantrieb für die jeweilige Gruppe von Spannbacken wird bevorzugt ein druckmittelbetätigter, zweiseitig beauf­ schlagbarer Kolbenantrieb vorgesehen. Dieser robuste und be­ triebssichere Antrieb überträgt die druckmittelgesteuerte Vortriebsbewegung jedes Kolbens über den vorgesehenen Form­ schluß, der sowohl eine axiale als auch radiale Relativbewe­ gung zwischen dem Haltekörper einerseits und den Spannbacken andererseits zuläßt, auf die zugeordnete Gruppe von Spannbak­ ken einer jeden Seite des Haltekörpers. Als Druckmittel kommt ein kompressibles Medium, beispielsweise Druckluft, oder ein inkompressibles Medium, beispielsweise Hydrauliköl oder auch Wasser, in Frage. Beaufschlagung in axialer Richtung von der jeweiligen Stirnseite der Innenspannvorrichtung (Versorgungs- oder Frontseite) nach innen ergibt, nunmehr in radialer Rich­ tung gesehen, die von innen nach außen gerichtete Spannbewe­ gung. Die jeweilige entgegengesetzte Beaufschlagung, axial von innen nach außen, führt dann, in radialer Richtung gese­ hen, zum zwangsweisen Vollzug der Entspannbewegung von außen nach innen.

In einer ersten Ausführungsform ist für das Entspannen der Innenspannvorrichtung jedem der beiden Kolben ein separater Druckmittelraum zugeordnet, wobei die beiden Druckmittelräume unabhängig voneinander, entweder gleichzeitig oder nacheinan­ der, angesteuert werden. Durch jeweils getrenntes Ansteuern der vorhandenen Druckmittelräume ist daher zunächst das Span­ nen einer Seite und danach oder gleichzeitig auch der anderen Seite des Rohrpaares möglich. In gleicher Weise erfolgt dann das Entspannen, wobei die Reihenfolge beliebig gewählt werden kann.

In einer zweiten Ausführungsform ist die Trennung der beiden Druckmittelräume zum Entspannen der Innenspannvorrichtung aufgehoben und die Druckmittelbeaufschlagung der beiden Kol­ ben für die jeweilige Stellbewegung zum Entspannen jeder der beiden Gruppen von Spannbacken erfolgt aus einem gemeinsamen Druckmittelraum.

Von ihrem Aufbau her gesehen ist die Innenspannvorrichtung geeignet, sehr große Spannkräfte zu generieren, diese Spann­ kräfte auch punktsymmetrisch in alle Richtungen zu transpo­ nieren und unter diesen Spannkräften formstabil zu bleiben. Da das bei der Rohrleitungsmontage insbesondere auf Baustel­ len bereitgestellte Druckmittel, beispielsweise Preßluft, in seinem maximalen Betriebsdruck durch die Betriebsbedingungen der üblicherweise zum Einsatz kommenden Kompressoren begrenzt ist, stellt es eine limitierende Größe hinsichtlich der Er­ reichung sehr großer Spannkräfte dar, die insbesondere dann gefordert werden, wenn es auch gilt, Ovalitäten der miteinan­ der zu verschweißenden Enden eines Rohrpaares zu beseitigen.

Zur Erreichung sehr großer Spannkräfte wird in diesem Zusam­ menhang vorgeschlagen, das Druckmittel aus einem der Innen­ spannvorrichtung vorgeschalteten Druckverstärker bereit zu­ stellen.

Für große und größte Rohrnennweiten bietet die vorgeschlagene Vorrichtung die räumlichen Voraussetzungen, den Stellantrieb für die jeweilige Gruppe von Spannbacken als elektromotori­ schen oder elektromagnetischen Antrieb auszuführen. In diesem Falle reduzieren sich die Versorgungsleitungen für den Stell­ antrieb auf jene elektrischen Leitungen, die für seine An­ steuerung und seine Wirkrichtungsumkehr notwendig sind.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, die Ausbringung von For­ miergas an die Schweißnaht über eine große Anzahl von Aus­ trittsöffnungen vorzusehen, die im Umfangsbereich des Halte­ körpers zwischen den beiden Gruppen von Spannbacken verteilt angeordnet sind. Durch diese Anordnung der Austrittsöffnungen wird das Volumen des Raumes für das Formiergas im Bereich der Schweißnaht eng begrenzt und das Formiergas wird, unmittelbar dort, wo es erforderlich ist, ausgebracht und bereitgestellt.

Das leichte Einführen der Innenspannvorrichtung in Rohrsyste­ me bei größtmöglicher axialer Tiefe wird durch die äußerst kompakte und extrem kurz bauende Bauweise der vorgeschlagenen Innenspannvorrichtung erreicht, die, würde man ihre äußere Kontur flächenformig umhüllen, eine eiförmige oder eine ähn­ liche Form aufwiese. Dabei kann es sich um Rotationskörper handeln, die durch Rotation um die Symmetrieachse einer er­ zeugenden Fläche, beispielsweise einer ellipsen- oder korbbo­ genförmigen Fläche, gebildet werden. Durch die äußere Formge­ bung in Verbindung mit Kugelrollen, die über den Umfang an exponierter Stelle verteilt sind, ist eine Verkantungsmög­ lichkeit und damit eine diesbezügliche Verkantungsgefahr aus­ geschlossen. Die mögliche axiale Tiefe ist allein begrenzt durch die Länge der zur Verfügung stehenden Transportstange oder eines Zugseiles, mit der bzw. mit dem die Innenspannvor­ richtung verbindbar ist, und der Länge der vorhandenen Ver­ sorgungsschläuche für Druckmittel und Formiergas. In jedem Falle ist ein Einführen der Innenspannvorrichtung über eine Länge, die den üblichen Standardrohrlängen entspricht, ohne weiteres und leicht möglich.

Es vereinfacht den Anschluß der Versorgungsleitungen für An­ triebsenergie und Formiergas und erhöht die Betriebssicher­ heit, wenn die Versorgungsleitungen, wie dies vorgeschlagen wird, an ein Schlauchsammelstück am versorgungsseitigen Ende der Innenspannvorrichtung angeschlossen sind und wenn diese Versorgungsleitungen gemeinsam in einem zugentlasteten Schutzschlauch fortgeführt werden.

Bei der vorgeschlagenen Innenspannvorrichtung handelt es sich um ein insbesondere im rauhen Montagebetrieb hoch beanspruch­ tes Spannsystem, bei welchem die notwendige Betriebssicher­ heit und hohe Verfügbarkeit sowie hinreichende Verschleißfe­ stigkeit dadurch sichergestellt werden, daß der Haltekörper und die Stellantriebe aus hochfestem Stahl oder, wegen Ge­ wichtsreduzierung, aus Aluminium und die Spannbacken aus Bronze oder Materialien mit vergleichbaren Gleiteigenschaften oder, ebenfalls aus Gründen der Gewichtsreduzierung, aus Ti­ tan ausgeführt sind.

Durch die besondere Formgebung der Innenspannvorrichtung ist ein Einführen derselben in Rohrbögen, die auch größer als 90 Grad sein können, ohne weiteres gegeben. Der Rohrleitungsver­ lauf kann auch wechselweise gekrümmt sein, wobei die Positio­ nierung der Innenspannvorrichtung an Wendepunkten der bogen­ förmigen Kontur ohne weiteres möglich ist.

Ausführungsbeispiele der vorgeschlagenen Innenspannvorrich­ tung gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Meridianschnitt durch die vorgeschlagene Innenspannvorrichtung entsprechend einem in den Fig. 2 und 2a gekennzeichneten Schnittverlauf A-B;

Fig. 2 eine Ansicht des Haltekörpers der Innenspannvor­ richtung gemäß Fig. 1 von der Versorgungsseite V;

Fig. 2a eine Ansicht des Haltekörpers der Innenspannvor­ richtung gemäß Fig. 1 von der der Versorgungsseite gegenüberliegenden Frontseite D und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der vorgeschlagenen Innenspannvorrichtung im sog. Halbschnitt, wobei im oberen Teil der Darstellung der Meridianschnitt und im unteren die Ansicht der Innenspannvorrichtung dargestellt sind.

Eine Innenspannvorrichtung 1 (Fig. 1) weist in ihrem Innen­ bereich ein Haltekörper 2 auf, welcher aus einem topfförmigen Gehäusekörper 2a und einem diesen verschließenden Deckel 2b besteht. In einer zylindrischen Ausnehmung 2c des Gehäusekör­ pers 2a finden ein erster und einer zweiter Verstellkolben 5 bzw. 8 derart dichtend Aufnahme, daß diese zwischen sich ei­ nen dritten Druckmittelraum III bilden, und daß der erste Verstellkolben 5 andererseits zwischen sich und dem Deckel 2b einen ersten Druckmittelraum I und der zweite Verstellkolben 8 zwischen sich und der stirnseitigen Begrenzung des Gehäuse­ körpers 2a einen zweiten Druckmittelraum II bilden. Der erste Verstellkolben 5 ist mit einer ersten Verbindungsstange 4 fest verbunden, wobei diese zentrisch durch den Deckel 2b nach außen geführt und dort fest mit einer Traverse 3 ver­ bunden ist. Der zweite Kolben 8 ist in gleicher Weise mit ei­ ner zweiten Verbindungsstange 7 fest verbunden, die über die stirnseitige Begrenzung des Gehäusekörpers 2a zentrisch nach außen geführt und dort mit einer zweiten Traverse 6 eine fe­ ste Verbindung aufweist.

Auf der äußeren Mantelfläche des Gehäusekörpers 2a, die vor­ zugsweise aus Mantelflächen zweier Kegelstümpfe gebildet wird, deren zugeordnete Kegelspitzen auf der Längsachse des Gehäusekörpers 2a liegen und voneinander abgewandt sind, sind mehrere über den Umfang, vorzugsweise gleichmäßig verteilte nutförmige Ausnehmungen 20 vorgesehen, deren jeweiliger Nut­ grund eine zur Längsachse des Gehäusekörpers 2a geneigte Flä­ che 21 bzw. 22 bildet (vgl. hierzu auch die Fig. 2 und 2a). Die keilförmig wirkenden Flächen 21 und 22 sind vorzugs­ weise als ebene Gleitflächen ausgebildet (jede andere ferti­ gungstechnisch mögliche Flächenformgebung ist jedoch eben­ falls geeignet), wobei in Richtung ihrer axialen Längser­ streckung in jeder Fläche 21, 22 eine schwalbenschwanzförmige Ausnehmung 23 bzw. 24 vorgesehen ist (alternativ ist bei­ spielsweise auch eine T-Nut zweckmäßig). Jeweils zwei der Keilflächen 21 bzw. 22 werden vorzugsweise diametral einander gegenüberliegend angeordnet, so daß sie in bezug auf die Längsachse des Gehäusekörpers 2a einen sich von dessen jewei­ ligem Ende zur Mitte hin erweiternden symmetrischen Keil bil­ den. Eine Innenspannvorrichtung 1 für den Rohrnenndurchmesser DN 100 wird beispielsweise vorzugsweise auf jeder Seite, der Versorgungsseite V und der Frontseite D, mit sechs in glei­ cher Teilung über den Umfang angeordneten Keilflächen 21 bzw. 22 versehen. Auf diesen gleiten Spannbacken 9a bzw. 9b, an deren der jeweiligen Keilfläche 21 bzw. 22 zugewandten Seite ein der schwalbenschwanzförmigen Nut 23 bzw. 24 entsprechen­ des Gegenstück ausgeformt ist.

Entsprechend der Teilung der nutförmigen Ausnehmungen 20 zur Bildung der Keilflächen 21, 22 sind in der ersten und der zweiten Traverse 3 bzw. 6 jeweils sternförmig und senkrecht zur Achse der Innenspannvorrichtung 1 orientierte Nuten vor­ gesehen, die nicht näher bezeichnet sind, in denen jeweils ein Führungsstein 10a bzw. 10b formschlüssig Aufnahme findet, und der andererseits, ebenfalls formschlüssig, in eine ent­ sprechende Ausnehmung am jeweiligen Ende der Spannbacken 9a bzw. 9b eingreift. Durch diesen formschlüssigen, radial ver­ schieblichen Eingriff zwischen den Spannbacken 9a, 9b und den Traversen 3 bzw. 6 ist jeweils eine synchronisierte Ver­ schiebebewegung aller Spannbacken 9a auf der Versorgungsseite V und aller Spannbacken 9b auf der Frontseite D der Innen­ spannvorrichtung 1 sichergestellt. Da die Keilflächen 21 und 22 in bezug auf eine zur Längsachse des Gehäusekörpers 2a senkrechte Querschnittsebene absolut symmetrisch zueinander angeordnet sind, wird durch die zwangsweise geführte Ver­ schiebebewegung der Spannbacken 9a und 9b auf der jeweils zu­ geordneten Keilfläche 21 bzw. 22 einerseits und ihrer eben­ falls zwangsweise geführten radialen Ausgleichsbewegung in Verbindung mit der jeweiligen Traverse 3 bzw. 6 die aufga­ bengemäß herausgestellte koaxiale Ausrichtbewegung der Innen­ spannvorrichtung 1 sowie rundes und sicheres Spannen im je­ weils zugeordneten Ende des miteinander zu verbindenden Rohr­ paares sichergestellt.

Die Spannbacken 9a und 9b sind an ihrer Spannseite derart konturiert, daß sie in geraden Rohrenden K1 in ihrem der Schweißnaht benachbarten Bereich an dem umhüllende Rohr an­ liegen und daß sie in gekrümmten Rohrenden K ebenfalls in ih­ rem der Schweißnaht benachbarten Bereich die umhüllende Rohr­ kontur kontaktieren.

Die Abdichtung des ersten und des zweiten Verstellkolbens 5 bzw. 8 innerhalb der zylindrischen Ausnehmung 2c wird über an sich bekannte Dichtungsmittel 13 und 14 erreicht. Die Abdich­ tung der ersten und der zweiten Verbindungsstange 4 bzw. 7 erfolgt jeweils über ebenfalls an sich bekannte Dichtungsmit­ tel 15 und 16. In den Deckel 2b des Haltekörpers 2 sind Ver­ sorgungsleitungen 18 über Anschlußstücke 17 hineingeführt. Da jeder der Druckmittelräume I, II und III, unabhängig vonein­ ander, mit Druckmittel, vorzugsweise Druckluft, beaufschlag­ bar ist, sind hierfür drei Versorgungsleitungen 18 erforder­ lich. Ihre Anordnung ist aus den Fig. 2 und 2a ersicht­ lich. Ein Anschluß a ist für die Zuführung von Druckmittel für das Spannen am versorgungsseitigen Ende V der Innenspann­ vorrichtung 1 vorgesehen, ein Anschluß b dient der Zuführung von Druckmittel für das Spannen am frontseitigen Ende D und über einen Anschluß c wird der dritte Druckmittelraum III für das Entspannen am versorgungsseitigen und/oder frontseitigen Ende V bzw. D mit Druckmittel beaufschlagt. In Fig. 2a ist weiterhin ein vierter Anschluß d dargestellt, der der Zufüh­ rung von Formiergas F dient. Letzteres strömt im Bereich der Schweißnaht, hier im Bereich des größten Durchmessers des Ge­ häusekörpers 2a, aus letzterem aus (Austritt für Formiergas F, Fig. 1). Zur Weiterführung des Druckmittels, ausgehend von den Anschlüssen a bis d, dienen Kanäle, von denen in Fig. 1 beispielhaft ein Kanal 2d dargestellt ist, der der Zu­ führung des Druckmittels vom Anschluß a zum ersten Druckmit­ telraum I, der zwischen dem Deckel 2b und dem ersten Ver­ stellkolben 5 angeordnet ist, dient. Die weiteren Kanäle sind im vorliegenden Meridianschnitt (Fig. 1) nicht darstellbar. Die Fig. 2 und 2a deuten in gestrichelter Darstellung an, wie diese Kanäle 2d im Haltekörper 2a beispielhaft geführt werden können.

Der Haltekörper 2, bestehend aus Gehäusekörper 2a und Deckel 2b, wird über Verbindungsmittel 11, 12, beispielsweise Schrau­ benverbindungen, zusammengehalten (Fig. 1). Die Fig. 2 und 2a zeigen in diesem Zusammenhang drei über den Umfang gleichmäßig verteilte Durchgangsbohrungen 2e für die verwen­ deten Schraubenverbindungen 11, 12. Darüber hinaus wird die Anordnung der Ausnehmungen 20 zur Bildung der vorderen Keil­ flächen 21, die der Versorgungsseite V der Innenspannvor­ richtung 1 zugewandt sind, und der hinteren Keilflächen 22, die der Frontseite D zugewandt sind, verdeutlicht. Des weite­ ren ist auch die Anordnung und Ausgestaltung der schwalben­ schwanzförmigen Nuten 23, 24 dargestellt.

In einer zweiten Ausführungsform der Innenspannvorrichtung 1 (Fig. 3) ist ein Haltekörper 200 in einer zur Längsachse senkrecht orientierten Querschnittsebene mittig durch ein Mittelteil 200c geteilt. Dadurch entstehen beiderseits dieses Mittelteils 200c zwei separate Druckmittelräume IIIa und IIIb, die jeweils über eine Versorgungsbohrung 230 bzw. 240 mit Druckmittel beaufschlagbar sind. Diese Versorgungsbohrun­ gen 230 und 240 werden entweder an eine gemeinsame Sammelboh­ rung 250 angeschlossen, oder aber sie werden getrennt vonein­ ander jeweils über eine diesbezügliche Sammelbohrung versorgt. Die Druckmittelräume I und II für die Spannbewegung des er­ sten und des zweiten Kolbens 5 bzw. 8 verfügen jeweils über eine Versorgungsbohrung 210 bzw. 220, die ebenso wie die Ver­ sorgungsbohrungen 230 und 240 im Außenbereich des Haltekör­ pers 200, und zwar in einem versorgungsseitigen Gehäuseteil 200a und einem frontseitigen Gehäuseteil 200b, die über das Mittelteil 200c koaxial zueinander zentriert und miteinander verbunden sind, angeordnet sind. In gleicher Weise ist eine Versorgungsleitung 18a für die Ausbringung von Formiergas F in dem Haltekörper 200 weitergeführt. Im unteren Teil der Darstellung sind die Austrittsöffnungen 25 zu ersehen, die in einer großen Anzahl über den Umfang des Haltekörpers 2 bzw. 200, mit Blick auf Fig. 3, über das Mittelteil 200c, ver­ teilt angeordnet sind. Mit 19 sind beispielsweise Kugelrollen bezeichnet, die an exponierter Stelle über den Umfang der Traversen 3 und 6, vorzugsweise gleichmäßig verteilt, ange­ ordnet sind. Sie erleichtern das Einführen der Innenspannvor­ richtung 1 in das jeweilige Rohr und verhindern deren Verkan­ ten.

Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 die formschlüssige Mitnahme der Spannbacken 9a bzw. 9b durch Mitnehmer 3a bzw. 6a sicherge­ stellt, die fest, vorzugsweise stoffschlüssig, an den Traver­ sen 3 bzw 6 ausgeführt sind. Traverse und zugeordneter Mit­ nehmer 3, 3a bzw. 6, 6a bilden zweckmäßigerweise jeweils eine einstückige Einheit, durch deren Ausgestaltung im Zuge der axialen Verschiebebewegungen gleichzeitig ein formschlüssi­ ger, radial verschieblicher Eingriff mit den zugeordneten Spannbacken 9a bzw. 9b und damit jeweils eine synchronisierte Verschiebebewegung aller Spannbacken 9a auf der Versorgungs­ seite V und aller Spannbacken 9b auf der Frontseite D der In­ nenspannvorrichtung 1 erfolgt.

Die Versorgungsleitungen 18 für die Stellantriebe 3, 4, 5 bzw. 6, 7, 8 und eine Versorgungsleitung 18a für Formiergas F sind an ein Schlauchsammelstück 27 am versorungsseitigen Ende D der Innenspannvorrichtung 1 angeschlossen, wobei diese Lei­ tungen 18, 18a gemeinsam in einem zugentlasteten Schutz­ schlauch 26 an die jeweiligen nicht dargestellten Versor­ gungsquellen fortgeführt werden. Der übrige Aufbau der zwei­ ten Ausführungsform der Innenspannvorrichtung entspricht im wesentlichen jenem der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1. Gleichwirkende Teile sind in gleicher Weise bezeichnet. Eine neuerliche Erläuterung erübrigt sich daher an dieser Stelle.

Die Fig. 1 und 3 zeigen die jeweilige Innenspannvorrich­ tung 1 oberhalb ihrer Längsachse in ihrer entspannten Stel­ lung und unterhalb derselben in ihrer Spannstellung (nur Fig. 1). Darüber hinaus deuten die strichpunktierten Konturen K und K1 die Form der miteinander zu verbindenden Rohrenden im Bereich der positionierten Innenspannvorrichtung 1 an. Diese ist geeignet, auch in Rohrkonturen K mit einem Krüm­ mungsradius R = 1,5 D (D = Rohrnenndurchmesser) Aufnahme zu finden. Darüber hinaus ist selbstverständlich auch ein Span­ nen gerader Rohrenden (Kontur K1) ohne weiteres möglich.

Die Erfindung ist im Rahmen zweier bevorzugter Ausführungs­ formen beschrieben worden, doch versteht es sich, daß in der Praxis von Sachkundigen auch Ausführungsvarianten realisiert werden können, ohne den Rahmen der Erfindung und der ihr zu­ stehenden gewerblichen Schutzrechte zu verlassen. Dies be­ trifft insbesondere die verschiedenen Möglichkeiten der syn­ chronisierten Spannbackenbewegung, der Ausgestaltung der Füh­ rungsflächen für die Spannbacken, des Formschlusses zwischen Spannbacken und Keil- oder Kegelfläche einerseits und der Traversen andererseits, der Ausführung der Stellantriebe (druckmittelbeaufschlagte Kolbenantriebe, wie beispielhaft beschrieben, oder elektromotorisch betriebene Stellantriebe) und der Gasführung innerhalb des Haltekörpers 2 bzw. 200.

Claims (15)

1. Innenspannvorrichtung zum gegenseitigen Ausrichten und Spannen der miteinander zu verschweißenden Enden eines Rohrpaares, insbesondere zur Verbindung von zwei geraden Rohren oder eines geraden Rohres und eines Rohrformteiles oder von zwei Rohrformteilen miteinander, mittels von ei­ nem Haltekörper axial und radial geführten Spanngliedern, wobei die Spannglieder auf keil- oder kegelförmigen Gleitflächen des Haltekörpers und über dessen Umfang ver­ teilt angeordnet sind und die Relativbewegung zwischen dem Haltekörper und den Spanngliedern durch einen Stellantrieb erfolgt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Innenspannvorrichtung (1) an der in Frage kom­ menden Spannposition freibeweglich positionierbar ist,
• - daß der Haltekörper (2; 200) eine Grundform aufweist, die axialsymmetrisch ist und deren Längsachse mit der Rohrachse zusammenfällt oder diese wenigstens tangiert,
• - daß er zwei Gruppen von als Spannbacken (9a; 9b) ausge­ bildete Spannglieder aufweist, die jeweils um die Längsachse ringförmig verteilt angeordnet sind, wobei die keil- oder kegelförmigen Gleitflächen (21; 22) einer jeden Gruppe von dem jeweiligen längsseitigen Ende des Haltekörpers (2; 200), in radialer Richtung gesehen, ei­ nen von innen nach außen aufsteigenden Verlauf aufwei­ sen, und
• - daß jede Gruppe von Spannbacken (9a; 9b) gegenüber dem Haltekörper (2; 200), in beiden axialen Richtungen je­ weils eigenständig von einem im Haltekörper (2; 200) an­ geordneten Stellantrieb (3, 4, 5; 6, 7, 8) angetrieben, verschieblich ist.

2. Innenspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gleitflächen (21) der einen Seite zu den auf der anderen Seite vorgesehenen (22), bezogen auf eine zur Längsachse des Haltekörpers (2; 200) senkrecht stehende Querschnittsebene, symmetrisch angeordnet sind.

3. Innenspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitflächen (21; 22) einer jeden Seite radialsymmetrisch zueinander angeordnet sind.

4. Innenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den Gleitflächen (21; 22) einer jeden Seite jeweils zwei diametral einander gegen­ über liegen.

5. Innenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellbewegung des jewei­ ligen Stellantriebes (3, 4, 5; 6, 7, 8) über eine formschlüs­ sige Mitnahmeverbindung auf die jeweils zugeordnete Grup­ pe von Spannbacken (9a; 9b) übertragen wird.

6. Innenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (9a; 9b) auf den jeweiligen Gleitflächen (21; 22) mittels Schwalben­ schwanz- oder T-Nuten (23) geführt sind.

7. Innenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (3, 4, 5; 6, 7, 8) für die jeweilige Gruppe von Spannbacken (9a; 9b) als druckmittelbetätigter, zweiseitig beaufschlagbarer Kolbenantrieb ausgeführt ist.

8. Innenspannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckmittelbeaufschlagung für die je­ weilige Stellbewegung zum Entspannen jeder der beiden Gruppen von Spannbacken (9a; 9b) aus einem gemeinsamen Druckmittelraum (III) erfolgt.

9. Innenspannvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel aus einem der Innen­ spannvorrichtung (1) vorgeschalteten Druckverstärker be­ reitgestellt wird.

10. Innenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb für die je­ weilige Gruppe von Spannbacken (9a; 9b) als elektromotori­ scher oder elektromagnetischer Antrieb ausgeführt ist.

11. Innenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekörper (2; 200) im Umfangsbereich zwischen den beiden Gruppen von Spannbak­ ken (9a; 9b) eine Vielzahl über den Umfang verteilt ange­ ordnete Austrittsöffnungen (25) für Formiergas aufweist.

12. Innenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Innenspannvorrich­ tung insgesamt umhüllende Fläche die Gestalt eines Rota­ tionskörpers aufweist, der durch Rotation um die Symme­ trieachse einer erzeugenden Fläche, beispielsweise einer ei-, ellipsen- oder korbbogenförmigen Fläche, gebildet wird.

13. Innenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Versorgungsleitungen (18) für die Stellantriebe (3, 4, 5; 6, 7, 8) und eine Vorsorgungslei­ tung (18a) für Formiergas (F) an ein Schlauchsammelstück (27) am versorgungsseitigen Ende (V) der Innenspannvor­ richtung (1) angeschlossen sind, und daß die Versorgungs­ leitungen (18, 18a) gemeinsam in einem zugentlasteten Schutzschlauch (26) fortgeführt werden.

14. Innenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in exponierten Oberflächenbe­ reichen der Innenspannvorrichtung (1) Kugelrollen (19) eingebettet sind.

15. Innenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekörper (2; 200) und die Stellantriebe (3, 4, 5; 6, 7, 8) aus hochfestem Stahl oder Aluminium und die Spannbacken (9a, 9b) aus Bronze oder Materialien mit vergleichbaren Gleiteigenschaften oder aus Titan ausgeführt sind.