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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung einer Dichtfläche einer Armatur, umfassend mindestens ein Bearbeitungswerkzeug, welches an einem Übertragungsarm gelagert ist.
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Sowohl aus der
DE 198 37 218 A1 als auch aus der
EP 1 617 971 B1 ist eine Vorrichtung der Eingangs genannten Art bekannt. Das Bearbeitungswerkzeug ist ein an dem Übertragungsarm gelagerter Schleifkopf mit mehreren drehbar angetriebenen Schleifscheiben. Diese Vorrichtung ist in allgemein bekannter Weise insbesondere vorteilhaft einsetzbar für die flächige schleifende Bearbeitung von Dichtflächen von Ventilen, insbesondere von Schieberventilen. Hierfür wird der Übertragungsarm mit dem Schleifkopf über einen für den Schieber vorgesehenen Zugangsstutzen in die Armatur eingetaucht, so dass die Bearbeitung auch bei in einer Gesamtarmatur eingebautem Schiebergehäuse möglich ist.
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Mit der flächigen schleifenden Bearbeitung werden Dichtflächen, die aufgrund einer Beschädigung oder durch Abnutzung ihrer Funktion nicht mehr in befriedigender Weise erfüllen, nachbearbeitet. Da beim Schleifvorgang Material abgetragen wird, hat die schleifende Nachbearbeitung zur Folge, dass sich der Abstand zwischen den Dichtflächen hierdurch erhöht. Bei keilförmigen Schiebern kann dies bis zu einem gewissen Maße durch eine veränderte Schließstellung des Keiles ausgeglichen werden. Im Falle einer Schließplatte und zueinander parallelen Dichtflächen im Schiebergehäuse hingegen kann durch eine Material abtragende Nachbehandlung die Dichtigkeit nicht erhöht werden.
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Der hier betroffenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die ein alternatives Reparaturverfahren für undichte Dichtflächen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausbildungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
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Mit einem Drehwerkzeug kann im Vergleich zum Schleifwerkzeug ein wesentlich erhöhter Materialabtrag bewirkt werden. Somit ist es mit der Drehbearbeitung möglich, einen die schadhafte Dichtfläche aufweisenden Abschnitt des Ventils zunächst vollständig zu entfernen und dabei im Ventilmaterial eine Auftragsfläche zu erzeugen, auf die anschließend in einem separaten Arbeitsgang neues Material zur Herstellung eines erneuerten und gegenüber dem ursprünglichen Abschnitt verlängerten Abschnitts aufgebracht wird. Nach dem Auftrag des Neumaterials kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung der erneuerte Abschnitt auf das gewünschte Maß abgedreht und dabei gleichzeitig eine neue Dichtfläche erzeugt werden. Die neue Dichtfläche kann anschließend noch einer Schleifbearbeitung, z. B. zum Abrunden von Kanten am Rande der Dichtfläche unterzogen werden. Hierzu kann es vorteilhaft sein, die erfindungsgemäße Vorrichtung so auszubilden, dass anstelle des Drehwerkzeugs eine hochtourige Schleifvorrichtung am Übertragungsarm, z. B. im selben Werkzeugträger, eingesetzt wird. Die Schleifvorrichtung kann ebenso wie das Drehwerkzeug um die Werkzeug-Schwenkachse schwenkend bewegt werden, um mit einem Schleifstein die Kanten zu bearbeiten. Die Energiezufuhr für den Antrieb der Schleifvorrichtung kann durch den Zugangsstutzen der zu bearbeitenden Armatur erfolgen, z. B. über elektrische Kabel.
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Diese Vorgehensweise ermöglicht insbesondere die Reparatur bereits stark abgearbeiteter Dichtflächen, deren Dichtigkeit durch eine einfache Schleifbearbeitung nicht mehr gewährleistet werden kann.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zum Einsatz an eingebauten Ventilen vorgesehen. Ein aufwändiger Ausbau und Einbau sowie eine Bearbeitung auf einer gesonderten Bearbeitungseinheit sind somit nicht notwendig. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in strahlenbelasteten Bereichen von Kernkraftwerken.
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Neben Schieberventilen ist auch die entsprechende Bearbeitung anderer Ventilarten, z. B. solche wie Rückschlagklappen, denkbar.
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Für die drehende Bearbeitung ist eine radiale Zustellung des Drehwerkzeuges vorteilhaft. Hierdurch wird eine sehr schmale Bauweise der Vorrichtung erleichtert.
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Die Abstützeinheit ist eine vom Übertragungsarm separate Einheit, die zuerst in das zu bearbeitende Ventil eingebaut wird. Erst anschließend wird der Übertragungsarm eingeführt. Der Übertragungsarm kann dabei zur Anpassung an unterschiedliche Orientierungen der Dichtflächen unter einem Winkel von 0° bis 7° zur Längsachse des Zugangsstutzens in die Armatur eingesetzt werden.
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Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von Figuren beschrieben. Es zeigen
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1 bis 3: die erfindungsgemäße Vorrichtung eingebaut in einem zu bearbeitenden Ventil in drei Seitenansichten,
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4: die eingebaute Vorrichtung gemäß 1 bis 3 in Aufsicht,
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5: die eingebaute Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung,
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6: die Vorrichtung ohne Ventil in perspektivischer Ansicht und
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7: die eingebaute Vorrichtung gemäß 1–3 im Querschnitt.
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In den 1 bis 5 sowie 7 ist ein Ventil 1 mit einem ersten Rohranschluss 2 und einem zweiten Rohranschluss 3 sowie einem Zugangsstutzen 4 dargestellt. Der Zugangsstutzen 4 trägt beim zusammengebauten vollständigen Ventil 1 einen verschiebbaren, hier nicht dargestellten Dichtkeil, der sich über Führungsleisten 30 (7) geführt auf Dichtflächen 31 pressen lässt, um den Durchfluss durch das Ventil 1 zu verhindern und somit das Ventil 1 zu schließen. Diese Dichtflächen 31 bedürfen regelmäßig einer Überprüfung der Dichtigkeit sowie im Bedarfsfalle einer Bearbeitung, um die Dichtheit des Ventils 1 sicherzustellen. Sind die Dichtflächen 31 soweit beschädigt, dass ein Schleifprozess nicht mehr ausreicht, müssen die Dichtflächen 31 erneuert werden.
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Für die Bearbeitung werden der Dichtkeil und die hier ebenfalls nicht dargestellte zur Bewegung des Dichtkeils notwendige Vorrichtung vom Zugangsstutzen 4 entfernt. Auf einen Flansch 5 des Zugangsstutzens 4 wird dann eine Drehbearbeitungsvorrichtung 6 mittels einer Einspanneinheit 7 aufgespannt.
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Die Drehbearbeitungsvorrichtung 6 umfasst einen Übertragungsarm 8 mit einem oberen Endgehäuse 9 und einem unteren Endstück 10. Des untere Endstück 10 weist eine hier nicht im Einzelnen erkennbare Fixiereinrichtung auf, mit der der Übertragungsarm 8 für die Bearbeitung an einer Abstützeinheit 11 lösbar fixiert wird. Die lösbare Verbindung könnte z. B. über eine Schwalbenschwanzverbindung erfolgen.
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Am oberen Endgehäuse 9 ist ein Antriebsmotor 12 vorgesehen. Über ein im oberen Endgehäuse 9 und den Übertragungsarm 8 durchlaufendes und im unteren Endstück 10 endendes, hier nicht dargestelltes Getriebe kann mittels des Antriebsmotors 12 ein Werkzeugträger 13 in eine um eine Schwenkachse 35 schwenkende Bewegung versetzt werden. Die Schwenkachse 35 ist senkrecht zur Längsachse des Übertragungsarms 8.
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Über den Werkzeugträger 13 wird ein Drehwerkzeug 14 um die Schwenkachse 35 schwenkend angetrieben. Das Drehwerkzeug 14 wirkt auf ein die Dichtfläche 31 tragendes inneres Endstück 33 des Rohranschlusses 3 und entfernt auf diese Weise das Endstück 33 und damit die Dichtfläche 31 (siehe 7). Die Bearbeitung erfolgt dabei von einer Innenfläche 32 des Rohranschlusses 3 ausgehend mit zunehmender radialer Zustellung nach außen. Für das Abtragen des Endstücks 33 kann die Drehbearbeitung in mehreren Etappen mit unterschiedlichen axialen Positionen des Werkzeugträgers 13 durchgeführt werden.
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Nach vollständigem Abtrag wird die hier dargestellte Drehbearbeitungsvorrichtung 6 wieder aus dem Ventil 1 entfernt und in einem hier nicht dargestellten Arbeitsgang, z. B. durch Schweißen, neues Material für das Endstück 33 und damit für die Dichtfläche 31 aufgetragen. Das neue Material wird anschließend mittels der erneut eingesetzten Drehbearbeitungsvorrichtung 6 zur Erzeugung der Dichtflächen 31 plangedreht, die schließlich durch flächiges Schleifen mit einer weiteren, die bekannten Schleifscheiben aufweisenden Bearbeitungsvorrichtung einer Endbearbeitung durch flächiges Schleifen unterzogen werden.
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Es kann zusätzlich vorgesehen werden, die Kanten der Dichtfläche abzurunden, um scharfe Kanten zu vermeiden. Hierfür kann die von der Drehbearbeitungsvorrichtung 6 das Drehwerkzeug 14 abgenommen und durch eine hier nicht dargestellte hochtourige Schleifvorrichtung, z. B. mit einem Schleifstein, ersetzt werden. In einer Schwenkbewegung wird der hochtourig rotierende Schleifstein an den Kanten der Dichtfläche vorbeigeführt, um diese abzurunden oder zu entschärfen.
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Zur Vorbereitung des Drehvorganges wird zunächst die Abstützeinheit 11 im Rohranschluss 2 in das Ventil 1 eingebaut. Die Abstützeinheit 11 ist im vorliegenden Beispiel sternförmig mit 6 Armen aufgebaut. Drei der Arme weisen flache Anlageelemente 15 auf, die auf die Dichtfläche 31 des Rohranschlusses 2 gelegt werden. Mit an den anderen Armen angeordneten drei Druckstiften 16a und 16b klemmt sich die Abstützeinheit 11 an der Rohrinnenfläche 34 des Rohranschlusses 2 fest. Die Druckstifte 16a sind entlang der zugehörigen Arme der Abstützeinheit 11 in ihrer radialen Position veränderbar, so dass auch unterschiedliche Rohrdurchmesser bedient werden können, und werden vor dem Einsetzen der Abstützeinheit 11 fixiert. Druckstift 16b ist über eine Spanneinheit elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch verfahrbar. Die Spanneinheit ist im Spanneinheit-Gehäuse 17 angeordnet. Zum Einsetzen der Abschnittseinheit 11 wird diese zunächst mit den vor dem Einsetzen festgelegten Druckstiften 16a gegen die Rohrinnenwand 34 des Rohranschlusses 2 angelegt. Anschließend erst wird der am Motorgehäuse 17 angeordnete Druckstift 16b für die Klemmung ausgefahren.
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Nachdem die Abstützeinheit 11 im Rohranschluss 2 angeordnet ist, wird der Übertragungsarm 8 mitsamt dem Werkzeugträger 13 eingeführt und mit der Abstützeinheit 11 – z. B. über eine hier nicht dargestellte Schwalbenschwanzverbindung – verbunden.
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Der Übertragungsarm 8 wird mittels der Einspanneinheit 7 auf dem Flansch 5 des Zugangsstutzens 4 fixiert. Im vorliegenden Beispiel ist hierfür ein erster Spannrahmen 18 vorgesehen, welcher mittels fixierbarer Spannstifte 19 an der Innenfläche des Zugangsstutzens 4 festgelegt wird. Der erste Spannrahmen 18 weist zwei Führungsstifte 20 auf, die in Langlöcher 21 eines zweiten Spannrahmens 22 hineinragen.
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Der Übertragungsarm 8 ist mittels eines ihn umschließenden Kragenelements 23 über Schwenkachsen 24 am zweiten Spannrahmen 22 gehalten. Um die Schwenkachse 24 ist der zweite Spannrahmen 22 relativ zum Übertragungsarm 8 schwenkbar. Aufgrund dieser Schwenkbarkeit zusammen mit den Langlöchern 21 im zweiten Spannrahmen 22 ist der Übertragungsarm 8 auch relativ zum Zugangsstutzen 4 schwenkbar. 2 und 7 zeigen den Übertragungsarm 8 in einer zur Vertikalen leichten geneigten Lage. Durch diese Neigung wird der Übertragungsarm 8 und damit auch die Orientierung des Werkzeugträgers 13 an die Neigung der zu bearbeitenden Dichtfläche 31 angepasst. In Schieberventilen sind die abdichtenden hier nicht dargestellten Schieber oftmals keilförmig, wobei die Dichtflächen 31 – wie in 7 gezeigt – standardmäßig eine Neigung von 3° in Bezug auf die zur Durchflussrichtung senkrechte Ebene aufweisen. Die Einspannrichtung 7 weist deshalb einen entsprechenden Anschlag für den Übertragungsarm 8 auf.
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Über hier nicht dargestellte Zustellungsmittel kann das Drehwerkzeug 14 relativ zum Werkzeugträger 13 während der Bearbeitung in seiner radialen Position zugestellt werden. Der Werkzeugträger 13 selbst ist in Längsrichtung der Schwenkachse 35 relativ zum unteren Endstück 10 des Übertragungsarmes 8 veränderbar. Die Verstellung der Werkzeugträgerposition kann motorgetrieben oder manuell erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventil
- 2
- erster Rohranschluss
- 3
- zweiter Rohranschluss
- 4
- Zugangsstutzen
- 5
- Flansch
- 6
- Drehbearbeitungsvorrichtung
- 7
- Einspanneinheit
- 8
- Übertragungsarm
- 9
- oberes Endgehäuse
- 10
- unteres Endstück des Übertragungsarms
- 11
- Abstützeinheit
- 12
- Antriebsmotor
- 13
- Werkzeugträger
- 14
- Drehwerkzeug
- 15
- Anlageelement
- 16
- Druckstift
- 17
- Spanneinheit-Gehäuse für Druckstift
- 18
- erster Spannrahmen
- 19
- Spannstift
- 20
- Führungsstift
- 21
- Langloch
- 22
- zweiter Spannrahmen
- 23
- Kragenelement
- 24
- Schwenkachse
- 30
- Führungsleiste
- 31
- Dichtfläche
- 32
- Rohrinnenfläche
- 33
- Rohrendstück
- 34
- Rohrinnenfläche
- 35
- Schwenkachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19837218 A1 [0002]
- EP 1617971 B1 [0002]
