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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden eines Wulstes an
einem Muffenrohrende nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden eines
Wulstes an einem Muffenrohrende und insbesondere ein Verfahren zum
Ausbilden eines Wulstes um den Außenumfang eines Endbereichs
eines Muffenrohrendes eines Eisenguss- bzw. Gusseisenrohres (cast
iron pipe) herum.
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Als
eine Art von Rohrverbindung ist eine Aufschiebe-Rohrverbindung bekannt.
Die Aufschiebe-Rohrverbindung ist so angeordnet, dass ein Muffenende
und ein Muffenrohrende verbunden werden können, wobei zuerst ein Dichtmaterial
um den Innenumfang des Muffenendes herum angeordnet wird und dann
das Muffenrohrende unter Zusammenpressen des Dichtmaterials in das
Muffenende eingeschoben wird. Eine Aufschiebe-Rohrverbindung, die eine
Verbindungtrennung verhindern soll, wurde kürzlich vorgeschlagen.
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In
solch einer Aufschiebe-Rohrverbindung gelangt ein um den Außenumfang
des Endbereichs des Muffenrohrendes eines Gusseisenrohres herum ausgebildeter
Wulst in Eingriff mit einem Sicherungsring, der an dem Innenumfang
eines Muffenendes aufgenommen ist, um eine Trennung der Verbindung zu
vermeiden. Sobald der Wulst um den Endbereich des Muffenrohrendes
herum ausgebildet ist, wird eine kreisförmige Nut um den Außenumfang
des Endbereichs des Muffenrohrendes herum ausgebildet, wobei in
dieser Nut ein die Trennung verhindernder Ring sicher befestigt
wird. Der Ring ist aus Stahl, hochbeanspruchbarem Gusseisen, wie
z. B. Kugelgraphitgusseisen oder ähnlichem hergestellt.
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Bei
einem bekannten Wulst wird ein Ring, der einen Schlitz an dessen
Umfang aufweist, auf herkömmliche
Weise in einer an der Außenfläche eines
Muffenrohrendes ausgebildeten Nut angebracht und dann durch Schweißen gesichert.
Dieser bekannte Stand der Technik weist das Problem auf, daß die Wulstausbildung
aufwendig ist, da die Außenfläche eines
Muffenrohrendes mit einer Nut ausgebildet werden muss.
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Aus
der gattungsbildenden
US
4,116,478 A ist bereits ein Verfahren zum Ausbilden eines
Wulstes um den Außenumfang
eines Muffenrohrendes herum bekannt, das an einem Ende eines Rohres ausgebildet
ist. Zur konkreten Ausbildung des Wulstes ist hier vorgesehen, auf
das Rohrende einen Ring aufzusetzen, der gemäß der Ausführungsform der
1 dieser Druckschrift mittels zweier,
einander in Querschnitt durch den Ring gesehen gegenüberliegender
Flachnähte
auf das Rohr aufgeschweißt
ist. Das Vorsehen derartiger zweier Flachnähte ist verfahrenstechnisch
gesehen relativ aufwendig und erfordert einen hohen Bearbeitungsaufwand.
Um den Bearbeitungsaufwand zu reduzieren, beschreibt diese Druckschrift
ferner als Alternative auch die Möglichkeit, lediglich eine der
beiden Schweißnähte vorzusehen,
was jedoch bezüglich
der Festigkeit der Schweißverbindung
wiederum von Nachteil ist.
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Weiter
ist aus der
3 der
DE 1 817 319 ein Ring bekannt,
der eine Vielzahl von in Radialrichtung voneinander beabstandeten,
den Ring vollständig
durchgreifenden Aussparungen aufweist, in die Schweißraupen
eingebracht werden können.
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Weiter
ist aus der
US 3,941,410 eine
abgedichtete, vibrationsresistente sowie nicht trennbare Rohrverbindung
bekannt, der relativ aufwendig mit Setzschrauben und Dichtelementen
aufgebaut ist.
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Demgegenüber ist
es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu
stellen, mit dem ein Wulst um den Außenumfang eines Muffenrohrendes
herum auf einfache und funktionssichere Weise ausgebildet werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind
Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß Anspruch
1 wird auf das Muffenrohrende ein Ring aufgesetzt, der eine einen
Boden aufweisende Umfangsnut aufweist, wobei der Boden der Nut und
die Oberfläche
des Muffenrohrendes beim Eingießen
von geschmolzenem Metall in die Nut miteinander verschmolzen werden,
um eine umlaufende, funktionssichere und feste Verbindung zwischen dem
Ring und dem Muffenrohrende zu schaffen.
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Die
Verschmelzung von sowohl dem Boden der Umfangsnut als auch der Oberfläche des
Muffenrohrendes macht es möglich,
den Ring und das Muffenrohrende ohne aufwendige Arbeiten schnell
und einfach zu verbinden.
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Im
Falle, dass das Rohr und der Ring aus Gusseisen hergestellt sind,
wird vorzugsweise MIG-Schweißen
in einem Helium enthaltenden Gas unter Verwendung eines Nickel enthaltenden
Materials verwendet, um sowohl den Boden der Umfangsnut als auch
die Oberfläche
des Muffenrohrendes zu verschmelzen, da das Schweißen einen
tiefen Schweißeinbrand
ermöglicht.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung ist ein Streifen eines Ringmaterials
um den Außenumfang
des Muffenrohrendes gewickelt, um einen um das Muffenrohrende herum
angeordneten Ring auszubilden.
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Dies
schließt
die Notwendigkeit aufwendiger Arbeiten aus, wie z. B. das Auswählen eines
Rings mit einem Durchmesser entsprechend dem Außendurchmesser eines Muffenrohrendes,
der so bemessen ist, dass der Ring über das Muffenrohrende geschoben
werden kann. Zusätzlich
ist es nicht notwendig, eine Vielzahl derartiger Ringe mit unterschiedlichen
Durch messern bereitzuhalten, da das Ringmaterial entsprechend der
vorliegenden Erfindung, das nicht in der Form eines Rings sondern
eines Streifens vorliegt, nur um das Rohr gewickelt und nicht fest
auf das Rohr aufgesetzt werden muss.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung presst eine Walze mit einem Paar von
hervorspringenden Rändern
den Ring gegen die Außenfläche des
Muffenrohrendes und ermöglicht
somit einem hervorspringenden Rand in Kontakt mit sowohl der Stirnfläche des
Muffenrohrendes als auch einer Stirnfläche des Rings zu kommen sowie
dem anderen hervorspringenden Rand mit dem Ring in Eingriff zu kommen.
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Somit
kann der Ring mit dem Muffenrohrende verschweißt werden, während die
Walze den Ring in Radialrichtung des Rohres anpresst, wobei das Rohr
und der Ring durch die Walze in Richtung der Rohrachse ausgerichtet
wird. Der andere hervorspringende Rand passt vorzugsweise in die
Umfangsnut des Rings.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben
und näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
die ein Verfahren zum Ausbilden eines Wulstes an einem Muffenrohrende
darstellt,
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2 eine
Rohrverbindung zum Vermeiden einer Verbindungstrennung die ein Gußeisenrohr verwendet,
das an dessen Muffenrohrende einen durch das Verfahren gemäß 1 ausgebildeten Wulst
aufweist,
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3 eine
perspektivische Ansicht entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, die ein Verfahren zum Ausbilden eines
Wulstes an einem Muffenrohrende darstellt,
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4 eine
Vorderansicht des in der 3 dargestellten Teils,
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5 eine
Vorderansicht entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
die ein Verfahren zum Ausbilden eines Wulstes an einem Muffenrohrende
darstellt,
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6 eine
Querschnittsansicht des in der 5 dargestellten
Teils, und
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7 ein
Längsschnitt
des in der 6 dargestellten Teils, bei dem
das Verschweißen
eines Rings und eines glatten Muffenrohrendes beendet ist.
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In 2 ist
ein Muffenende 2 an einem Ende eines Gußrohres 1 ausgebildet,
um mit einem anderen verbunden zu werden, und eine kreisförmige Dichtungsgummipackung 4 in
einer die Dichtungspackung aufnehmenden Nut 3 um den Innenumfang des
Muffenendes 2 herum angeordnet. Ein Sicherungsring 6,
der an dessen Umfang einen Schlitz aufweist, ist in einer den Sicherungsring
aufnehmenden Nut 5 eingebracht, die in einem Bereich des
Gußeisenrohres 1 ausgebildet
ist, der weiter innen liegt als die die Dichtungspackung aufnehmende
Nut 3. Ein Gummihaltering 7 ist zwischen dem Außenumfang des
Sicherungsrings 6 und dem Innenumfang der den Sicherungsring
aufnehmenden Nut 5 gebracht, um den Sicherungsring 6 in
einer ausgerichteten Position zu halten. Der Gummihaltering 7 ist
z. B. mit dem Außenumfang
des Sicherungsrings 6 verklebt.
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Ein
Wulst 10 ist um den Außenumfang
des Endbereichs eines Muffenrohrendes 9 eines anderen Gußeisenrohres 8 herum
ausgebildet, so daß der Wulst
mit dem Sicherungsring 6 in Eingriff gelangt, wenn er weit
in das Muffenende über
den Sicherungsring 6 hinaus eingeschoben und dann zurückgezogen
wird. Eine konische Fläche 11 ist
um den Außenumfang
des Endes des den Wulst 10 aufweisenden Muffenrohrendes 9 herum
ausgebildet, so daß die
Fläche 11 das
Muffenrohrende 9 führt,
wenn es in das Muffenende 2, das die Dichtungsanordnung 4 und
den Sicherungsring 6 aufweist, eingesetzt wird.
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Nachfolgend
wird ein Verfahren zum Ausbilden des Wulstes 10 an dem
Außenumfang
des Endes des glatten Muffenrohrendes 9 beschrieben.
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Wie
in der 1(a) dargestellt, wird ein
Ring 13 mittels eines Preßsitzes über den Außenumfang des Muffenrohrendes 9 des
Gußeisenrohres 8 geschoben.
Der Ring 13 weist einen gußeisernen, zylindrischen Aufbau
auf, dessen Querschnitt rechteckig ist. Um den Außenumfang
des Rings 13 herum ist eine Umfangsnut 14 ausgebildet.
Die Umfangsnut 14 ist so angeordnet, daß die Wandstärke des
Bodens 15 so dünn
wie möglich
ist. Die Umfangsnut 14 ist weiter so ausgebildet, daß ein Teil 16 des
Rings 13, der am Ende des Muffenrohrendes 9 liegt,
länger
ist als ein Teil 17 des Rings, d. h. ein Teil ausschließlich des
Teils 16 und der Umfangsnut 14. An dem Ende des
Muffenrohrendes 9 ist eine konische Oberfläche 18 ausgebildet,
die den Ring 13 führt,
wenn er mittels eines Preßsitzes
auf das Rohr 8 aufgeschoben wird.
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Wie
in der 1(b) dargestellt, wird, wenn der
Ring 13 einmal mittels dem Preßsitz so aufgeschoben ist,
daß die
Stirnfläche 19 des
Rings 13 mit der Stirnfläche 20 des Muffenrohrendes 9 bündig ist, ein
geschmolzenes Metall durch MIG-Schweißen in die Umfangsnut 14 gegossen,
wobei ein Draht mit einem hohen Gehalt an Nickel verwendet wird,
während
das Rohr 8 um dessen Achse gedreht wird. Das MIG-Schweißen wird
in einem Helium enthaltenden Gas durchgeführt. Dann tritt Verschmelzung
mit tiefem Einbrand ein, so daß sowohl
der Boden 15 der Umfangsnut 14 als auch die Oberfläche des
Muffenrohrendes 9 verschmelzen. Beispielsweise wird Ar 80% – He 20%
Gas vorzugsweise als das Helium enthaltende Gas verwendet.
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1(c) zeigt den fertiggestellten Endbereich
des Muffenrohrendes. Bezugszeichen 22 bezeichnet eine darin
ausgebildete Schweißnaht.
Da die Verschmelzung, wie oben beschrieben, tief in das Rohr 8 eindringt,
wird ausreichende Schweißfestigkeit
ohne das Auftrennen des Bodens 15 der Umfangsnut 14 erhalten.
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Um
die Außenfläche des
Rings 13 zu glätten wird
ein Nahtüberstand 23 der
Schweißnaht 22,
der nach außen
von dem Ring 13 hervorsteht, beseitigt bzw. abgeschliffen.
Schließlich
werden das Muffenrohrende 9 und der Ring 13 konisch
gemacht, um die konische Fläche 11 auszubilden.
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Der
vorstehende in 1 gezeigte Aufbau wird vorzugsweise
bei einem Rohr 8 verwendet, das einen relativ kleinen Durchmesser
aufweist.
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Die 3 und 4 zeigen
ein anderes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das vorzugsweise bei solch einem Rohr
Verwendung findet, das einen größeren Durchmesser
aufweist als das in 1 dargestellte Rohr. In den 3 und 4 bezeichnet
ein Bezugszeichen 26 einen ringbildenden Materialstreifen
mit dem gleichen Querschnitt wie der Ring 13 in den 1 und 2.
Wie in der 3 dargestellt, kann der ringbildende
Materialstreifen 26 um die Außenfläche des Endbereichs eines Muffenrohrendes 9 eines
Rohres 8 gewickelt werden.
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Ein
Paar von Walzen 27 und 28, deren Achsen parallel
sind mit der des Rohres 8, sind entlang der Außenfläche des
Rohres 8 angeordnet und erstrecken sich von der Stirnfläche 20 des
Muffenrohrendes 9 des Rohres 8 weg. Die Walzen 27 und 28 sind
entlang des Umfangs des Rohres 8 voneinander beabstandet.
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Die
Walzen 27 und 28 umfassen Haltewellen 27a und 28a,
Teile mit großem
Durchmesser 27b und 28b, die an einem Ende der
Haltewellen 27a und 28a ausgebildet sind, und
Teile mit kleinem Durchmesser 27c und 28c, die
an dem anderen Ende der Haltewellen 27a und 28a ausgebildet
sind. Die Haltewellen 27a und 28a pressen den
ringbildenden Materialstreifen 26 gegen das Muffenrohrende 9 in
dessen Radialrichtung. Die Teile mit großem Durchmesser 27b und 28b sind
in Kontakt mit der Stirnfläche 20 des
Muffenrohrendes 9 und einer Stirnfläche 19 des ringbildenden
Materialstreifens 26. Die Länge der Haltewellen 27a und 28a entspricht
der Breite des ringbildenden Materialstreifens 26. Somit
können
die Teile mit kleinem Durchmesser 27c und 28c in
Kontakt mit der gegenüberliegenden
Stirnfläche
des ringbildenden Materialstreifens 26 kommen. Dies ermöglicht dem
ringbildenden Materialstreifen 26 so bezüglich des
Rohres 8 angeordnet zu sein, daß die Stirnfläche 19 des
Streifens 26 bündig
ist mit der Stirnfläche 20 des
Muffenrohrendes 9.
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Ein
MIG-Schweißbrenner 30 ist
zwischen den Walzen 27 und 28 entlang des Umfangs
des Muffenrohrendes 9 angeordnet und auf die Umfangsnut 14 gerichtet.
Der Brenner 30 ermöglicht
die Metallanlagerung in der Umfangsnut 14.
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Um
den Wulst 10 um den Außenumfang
des Endes des glatten Muffenrohrendes 9 herum auszubilden,
wird die Schweißnaht 22 durch
Verwendung des Brenners 30 in der Umfangsnut 14 ausgebildet, während das
Rohr 8 langsam um dessen Achse in eine Richtung A gedreht
wird, wobei der ringbildende Materialstreifen 26, wie oben
beschrieben, durch die Walzen 27 und 28 in Radialrichtung
gegen das Rohr 8 gepreßt
und in Längsrichtung
ausgerichtet wird.
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Der
obige Arbeitsschritt bewirkt, daß der ringbildende Materialstreifen 26 sicher
um das Muffenrohrende 9 gewickelt werden kann. Während des Arbeitsschrittes
drehen sich die Walzen 27 und 28 sobald sich das
Rohr 8 dreht, wobei der ringbildende Materialstreifen 26 gegen
das Rohr 8 gepreßt
wird. Der ringbildende Materialstreifen 26 wird während des
Schweißens
auf eine Länge
entsprechend dem Umfang des Muffenrohrendes 9 abgeschnitten,
da die Länge
entsprechend dem Umfang des Muffenrohrendes 9 für das Herumwickeln
um das Muffenrohrende 9 benötigt wird.
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Durch
MIG-Schweißen
wird geschmolzenes Metall in die Umfangsnut 14 gegossen,
wobei der Brenner 30 und ein Draht mit einem hohen Gehalt
an Nickel verwendet werden, um eine Schweißnaht 22 auszubilden.
Das Durchführen
des Schweißens
in einem Helium enthaltenden Gas ermöglicht der Schmelze einen tiefen
Einbrand, wodurch der Boden 15 der Umfangsnut 14 und
die Oberfläche
des Muffenrohrendes 9 verschmolzen werden, so daß der ringbildende
Materialstreifen 26 sicher mit der Oberfläche des
Muffenrohrendes 9 verschweißt wird.
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Dann
wird ein Nahtüberstand 23 der Schweißnaht 22 beseitigt
und wie in 1 dargestellt eine konische
Fläche 11 ausgebildet.
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Die 5 bis 7 zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das vorzugsweise bei einem solchen Rohr
Anwendung findet, das einen größeren Durchmesser
als das in der 1 verwendete Rohr hat.
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Wie
in der 5 gezeigt, ist ein Metallring 32 elastisch über den
Außenumfang
eines Muffenrohrendes 9 geschoben. Der einen Schlitz an
dessen Umfang aufweisende Ring 32 weist einen umfangsseitig
verjüngten
Teil 33, der zum Ende des Muffenrohrendes 9 hin
zunehmend kleiner im Durchmesser wird, und eine Außenfläche 34 auf,
die parallel zur Achse des Muffenrohrendes 9 ist. Eine
Umfangsnut 14 mit einem rechteckigen Quer schnitt ist um
die Außenfläche 34 herum
ausgebildet. Ein Bezugszeichen 15 bezeichnet den Boden
der Nut 14.
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Der
Ring 32 wird durch eine Positionierwalze 36 gegen
die Außenfläche des
Muffenrohrendes 9 gepresst. Die Positionierwalze 36 umfasst
einen hervorspringenden Rand 37, der so angeordnet ist,
dass dessen Seitenfläche 38 in
Kontakt mit der Stirnfläche 20 des
Muffenrohrendes 9 gelangt. Die Positionierwalze 36 umfasst
auch einen Walzenteil 39, der in Kontakt mit der Außenfläche 34 des
Rings 32 gelangt. Ein kreisförmiger Vorsprung 40,
der einen rechteckigen Querschnitt und eine Randstruktur aufweist,
ist an dem Walzenteil 39 ausgebildet, um in die Umfangsnut 14 des
Rings 32 zu passen.
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Im
einzelnen ist der kreisförmige
Vorsprung 40 etwas weniger breit ausgebildet als die Umfangsnut 14.
Somit sind, wenn der kreisförmige
Vorsprung 40 in die Umfangsnut 14 passt, wobei
die Seite 38 des hervorspringenden Randes 37 der
Positionierwalze 36 in Kontakt mit der Stirnfläche 20 des
Muffenrohrendes 9 ist, das Muffenrohrende 9 und
der Ring 32 nicht in der Lage sich relativ zueinander in Richtung
der Achse des Gusseisenrohres 8 zu bewegen, so dass der
Ring 32 bezüglich
des Muffenrohrendes 9 in dieser Richtung ausgerichtet ist.
Der kreisförmige
Vorsprung 40 ist so ausgebildet, dass dessen Umfang nicht
in Kontakt mit dem Boden 15 der Nut 14 gelangt.
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Die
Positionierwalze 36 umfasst auch einen verjüngten Teil 41,
der in Kontakt mit dem verjüngten Teil 33 des
Ringes 32 steht. Der verjüngte Teil 41 und der
hervorspringende Rand 37 sind durch eine Welle 42 miteinander
verbunden. Die Welle 42 umfasst solch einen Durchmesser,
dass sie nicht mit der Außenfläche des
Muffenrohrendes 9 in Kontakt gelangt.
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Somit
passt, wenn die Positionierwalze 36 auf den Ring 32 drückt, wie
dies in der 5 dargestellt ist, der kreisförmige Vorsprung 40 in
die Umfangsnut 14 in dem Ring 32, wobei die Seitenfläche 38 des
hervorspringenden Randes 37 der Positionierwalze 36 in
Kontakt mit der Stirnfläche 20 des Muffenrohrendes 9 steht.
Dann presst die Walze 36 den Ring 32, der bezüglich des
Muffenrohrendes 9 in dessen Achsrichtung angeordnet ist,
gegen die Außenfläche des
Muffenrohrendes 9, um zu verhindern, daß der Ring 32 von
der Außenfläche des
Muffenrohrendes 9 getrennt wird.
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Wie
dies in der 6 dargestellt ist, werden der
Boden 15 der Nut 14 und die Oberfläche des
Muffenrohrendes 9 durch das Eingießen von geschmolzenem Metall 45 unmittelbar
hinter dem Walzenteil 39 der Positionierwalze 36 in
die Umfangsnut 14, während
das Muffenrohrende 9 langsam um dessen Achse gedreht wird,
verschmolzen. Dies bewirkt, daß der
Ring 32 um dessen Umfang herum verschweißt wird,
wenn er in der Achsrichtung des Muffenrohrendes 9 angeordnet
und in Kontakt mit der Außenfläche des
Muffenrohrendes 9 ist, wie dies in den 5 und 6 gezeigt
ist. Ein Bezugszeichen 22 bezeichnet eine Schweißnaht.
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Da
die Schweißnaht 22 einen
Nahtüberstand 23 aufweist,
der nach außen
von dem Ring 32 wegsteht, wie dies in den 6 und 7 gezeigt
ist, wird der Nahtüberstand 23 beseitigt,
um die Außenfläche 34 des
Ringes 32 zu glätten.
Schließlich
wird das Muffenrohrende 9 entsprechend dem verjüngten Teil 33 des
Rings 32 konisch gemacht, um die konische Fläche 11 auszubilden.