DE2232452C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten, Fixieren und Aufschweißen von Flanschen und Ringen auf den Enden von Rohrschüssen unterschiedlicher Nennweite und Maßhaltigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten, Fixieren und Aufschweißen von gegenüber dem Rohrdurchmesser mit grober Toleranz dimensionierten Flanschen und Ringen auf den Enden von Rohrschüssen unterschiedlicher Nennweite und Maßhaltigkeit und solchen mit gegebenenfalls leicht gekrümmter Rohrachse sowie Vorrichtungen zur Ausfuhrung des Verfahrens.

Neben dem handwerklichen Auf- und Vorschweißen von Flanschen und Ringen an den Enden von Rohren unter Anwendung von Lehren, Winkeln und ähnlichen Hilfsmitteln sind zur serienmäßigen Herstellung von vorgefertigten Rohrschüssen für Leitungssysteme auch Zentrier- und Hilfsgeräte üblich, die ein rationelleres Ausführen der Vorbereitungsarbeiten an den Rohrenden und das nachfolgende Schweißen von ringförmigen Nähten ermöglichen. Hierbei werden mindestens die Mittelachsen der Rohrenden und der Flansche bzw. Ringe in Übereinstimmung gebracht, sofern nicht eine nur durch spanabhebende Bearbeitung der Rohrmantelfläche erzielbare enge Maßtoleranz zwischen Rohr und Flansch angewendet wird. — Die Rohrschüsse werden meist mit zwei Flanschen versehen und es ist aus fertigungstechnischen Gründen erwünscht, beide Flanschen möglichst gleichzeitig mit dem Rohr _zu zentrieren, zu heften und zu verschweißen.

Die derzeit üblichen Zentrierspannköpfe für die Rohrenden sind mit fixierter, horizontaler Achse ausgeführt. Einer der beiden Zentrierspannköpfc ist im allgemeinen für unterschiedlich lange Rohrschüsse verschiebbar eingerichtet. Die zwischen solchen Zentrierköpfen eingespannten Rohre werden meist an einem Zentrierkopfende für die nachfolgenden Arbeiten um die Achse gedreht. Es müssen daher auch die Mittelachsen der Zentrierspannköpfe genau fluchtend ausgerichtet liegen.

Bei größeren Rohrlängen muß der Rohrschuß mindestens einmal über seine gesamte Länge hinweg abgestützt werden. Da aber die für weniger kostspielige Leitungssysteme sowie die für Reparaturarbeiten zu verarbeitenden Rohrrohlinge nach Durchmesser und lichter Weite keine exakte Maßhaltigkeit aufweisen und andererseits nie exakt gerade gerichtet sind, ist eine genaue Einstellung der Mittelunterstützung der Rohrschüsse zwischen den Zentrierspannköpfen sehr kompliziert. Man versucht daher, die Rohre nur mit den Spannköpfen zu halten, so daß diese einschließlich ihrer Bettung sehr schwer und auch genau gearbeitet sein müssen. Ein derartig hoher Aufwand an Vorrichtungen ist beim Aufbau von Leitungssystemen zu geringen Kosten nicht vertretbar.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln und eine zugehörige Vorrichtung zu schaffen, die das Ausrichten, Fixieren und Auf- bzw. Vorschweißen von Flanschen und Ringen mit reichlichem Spiel gegenüber dem unbearbeiteten Außendurchmesser von Rohren unterschiedlicher Nennweite und Maßhaltigkeit sowie von Rohren mit gegebenenfalls leicht gekrümmter Rohrachse bei geringen Lohn- und Gerätekosten auszuführen gestattet.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die im mittleren Längenbereich in etwa horizontaler Lage auf Rollen gestützten Rohrschüsse an den freien Enden von gegenüber der Horizontalen pendelnd bzw. wippend gelagerten Spann- und Zentriermitteln zunächst an der Mantelfläche fixiert, danach die lose aufgeschobenen Flanschen bzw. Ringe durch horizontal gegen die Stirnflächen des Rohrschusses gefahrenen Zentrierkegel zentriert, anschließend bei noch angefahrenem Zentrierkegel durch Heftschweißung mit den freien Rohrenden verbunden und sodann bei zurückgezogenem Zentrierkegel und gelösten Spannmitteln unter Rotation des Rohrschusses vollständig verschweißt werden.

Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zeichnet sich aus durch einen gegenüber einer festen, horizontalen Grundplatte pendelnd bzw. wippend

gelagerten Rahmen für jedes Rohrende, an dem als Spannnmittel etwa senkrecht zur Rohrachse bewegbare Klemmbacken in einem Lenkerviereck gelagert sind, mit dem ein in horizontaler Richtung verschiebbarer Zentrierkonus verbunden ist,sowie durch eine inabhän- s gig von der fixierten Mantelfläche des Rohres wirkende, in horizontaler Richtung verschiebbare Haltevorrichtung für den vorzuschweißenden Mansch bzw. Ring. — Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Rahmen mit dem Lenkervieieek und dem Zentrierkonus gegenüber eier festen Grundplatte entweder um eine horizontale, senkrecht zum Rohr verlaufende Achse wippend oder aber punktförmig allseitig beweglich gelagert.

Die besonderen Vorteile des Verfahrens sind darin zu sehen, daß das Rohr beim Zentrieren der auf- bzw. vorzuschweißenden Flanschen auf den Rollen der Stützvoi richtung liegen bleibt, wobei mindestens ein Rollenpaar antreibbar ist, um den Rohrscliuß zur Ausführung der Rundschweißnähte bzw. zum Ansehleifen von Dichtflächen an den Flanschen zu drehen. Die Rohrschüsse werden also nicht von den zentrierenden Spannköpfen getragen, und es ist nicht nötig, beide Spannköpfe in der Achsrichtung fluchtend zu justieren. Die pendelnd oder wippend gelagerten zentrierenden Spannköpfe stellen sich vielmehr mit ihrer Mittelachse selbsttätig auf die über die Rohrschußlänge hinweg gegebenenfalls leicht gebogene Rohrachse ein. Eine Zentrierung des Flansches oder eines Ringes erfolgt vorzugsweise nach dem unbearbeiteten Außendurchmesser des Rohres. Nach der Erfindung ist eine sehr genaue senkrechte Einstellung der Flanschstirnflächcn zur Achse der Rohrenden auch dann möglich, wenn die Rohrschüsse mit untereinander stark abweichenden Maßen vorliegen bzw. sogenannte Maßausreißer zu verarbeiten sind. Aufgrund des einfachen Aufbaues eines zentrierenden Spannkopfes können auch beide Köpfe auf einer Grundplatte verschiebbar gelagert sein, um sich sehr unterschiedlichen Rohrschußlängen bequem anpassen zu können. ^₀

In den Zeichnungen ist schematisch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens wiedergegeben und der Vorgang des Zentrierens von Flanschen oder Ringen auf den Rohrenden ist daran nachfolgend näher beschrieben.

Das Rohr 1 liegt gemäß F i g. 1 und 2 auf den Rollen 2 einer gegebenenfalls heb- und senkbar ausgeführten Stützvorrichtung. Ein Paar der Rollen 2 ist zeitweise antreibbar, um den Rohrschuß um seine Achse zu drehen. Jeder zentrierende Spannkopf besteht aus einem Rahmen 8a, Sb, der gegenüber der in waagrechter Lage fixierten und gegebenenfalls horizontal in Richtung der Rohrachse verschiebbaren Grundplatte 10 beweglich gelagert ist. Diese bewegliche Lagerung erfolgt entweder um eine senkrecht zur Achse des Rohres 1 verlaufende Kippkante, z. B. eine prismatische Kante oder eine Walze 9', die eine wippende Bewegung ergibt, oder um einen Fixpunkt 9 unterhalb der Rohrachse, der zur Erzeugung einer allseitig pendelnden Bewegung als Kugelgelenk ausgeführt ist. Zur nachgiebigen Fesselung des Rahmens 8a, Sb gegenüber der Grundplatte 10 können mehrere Federn vorgesehen sein. (Fi g. 1).

Die beiden vertikalen Rahmenteile Sb sind zur Bildung eines geradeführenden Gleitlagers als Hohlrahmen ausgeführt und nehmen in ihren Führungsbahnen die auf- und abwärts bewegbaren Gleitschuhe 3a, 3b je einpr oberen und unteren Klemmbacke 3 auf, in die prismatische Ausschnitte bzw. Rollen eingearbeitet sind. Diese prismatischen Ausschnitte der K lemnibacken 3 sind so bemessen, daß damit Rohre kleineren und größeren Durchmessers ohne zeitraubende Auswechselung angefahren und festgelegt werden können (siehe Fig. 3). Mit den Klemmbacken 3 bzw. ihren Gleitschuhen 3a, 36 sind über im Bereiche der Rohrenden weit nach oben und unten ausladende Jochstückpaare 4a, 4b die Lenkervierecke 5a, 5b verbunden. Diese Lenkervierecke bilden zusammen mit einem längs Mantellinien für zwei Führungszapfen geschlitzten Zylinder 6 die Parallelführung für den Lagerzapfen la eines Zentrierkonus 7. Im schematischen Aufriß der Vorrichtung gemäß F i g. 1 ist in gestrichelten Linien lediglich das obere Jochstückpaar 4;; in ausgelenkter, schräger Lage dargestellt, das die Lenkervierecke 5 a, 5b mitbewegt, während auf die Darstellung der entsprechenden, ausgelenkten Position der unteren Jochstückpaare Ab der Einfachheit halber verzichtet wurde. Aus tier Lenkergeometrie ergibt sich, daß der Zylinder 6 zur Führung des Zentrierkonus 7, unabhängig von der Auf- und Abwärtsbewegung der Gleitschuhe 3a und 3b für die Führungsbacken .1 stets auf die Rohrachse ausgerichtet ist.

Der vorzuschweißende Flansch 11 läßt sich in der äußersten, rechten Endlage des Zentrierkonus 7 ungehindert auf das Rohrende lose auflegen und wird in dieser Lage zunächst von einer Haltevorrichtung 12 getragen. Hierzu besitzt die Haltevorrichtung 12 beispielsweise einen oder mehrere Zapfen, die in die vorgebohrten Löcher des Flansches eingreifen. In P i g. 1 ist erkennbar, daß die Bohrung des Flansches 11, bzw. eines vorzuschweißenden Ringes mit reichlichem Spiel gegenüber dem Rohraußendurchmesser bemessen ist. Wird dann mittels der Haltevorrichtung bei lose gegen das stirnseitige Ende des Rohres angefahrenen Zentrierkonus eine Parallelverschiebung des Flansches 11 ausgeführt, so erfolgt seine Zentrierung ausschließlich auf dem Zentrierkonus 7. Diese Position ist in gestrichelter Linie in Fig. 1 dargestellt und läßt erkennen, daß dabei das Spiel der Flanschbohrung gegenüber dem Rohraußendurchmesser gleichmäßig verteilt wird.

Aus dem oben beschriebenen Aufbau der Vorrichtung ergibt sich folgende Ausführung des Verfahrens zum Zentrieren und anschließenden Vorschweißen von Flanschen oder Flanschringen·.

Der an den stirnseitigen Enden vorzuschweißende nicht vorgearbeitete Rohrschuß 1 wird in seinem mittleren Bereich auf die durch die Rollen 2 gestützte Unterlage gelegt und die Zentriervorrichtung durch Verschieben der Grundplatte 10 über die Rohrenden geschoben. Die Klemmbacken 3 sind hierbei auseinandergefahren, d. h. von der Mantelfläche des Rohres weit abgehoben. Ist der Flansch 11 aufgeschoben, werden die Klemmbacken 3 an die Außenfläche des Rohrschusses beliebigen Durchmessers herangefahren. Hierdurch stellt sich die Geradeführung für den Zentrierkonus 7 selbsttätig ein. Durch das Anlegen des Zentrierkonus 7 wird der gegen das stirnseitige Rohrende mit Hilfe der Halterung 12 achsparallel herangeführte Flansch 11 nicht nur gegenüber der Außenfläche des unbearbeiteten Rohrschusses zentriert, sondern auch seine senkrechte Lage gegenüber der Rohrachse justiert, wobei eine Krümmung dieser Rohrachse über die gesamte Rohrschußlänge hinweg unberücksichtigt bleibt. Die nach oben und unten weil ausladenden Jochstücke 4a und 4öder Lenkerverbindung ermöglichen es, zunächst

Heftschweißi.ingen des Flansches ii mit dem Rohrmantel herzustellen und sodann durch Rotieren des Rohres nach einem beliebigen gegebenenfalls selbsttätigen Schweißverfahren z. B. eine Kehlschweißnaht und am stirnseitigen Ende eine Dichtschweißnaht auszuführen _ Für eine weitergehende Ausführung des Verfahrens kann die Vorrichtung zu seiner Ausführung noch in der Weise ergänzt werden, daß z. B. der Zentrierkonus 7 an seinem Lagerzapfen Tu zeitweisi gegen Bcarbeitungsvorrichtungen austauschbar gestal tet wird, mit denen sich die stirnseitige Fläche de: Flansches 11 oder die an dieser Stelle gelegti Schweißnaht nacharbeiten läßt. Zur Ausführung diese NachbcarbciUingsvorgängc kann der Lagerzapfen 7, auch mit einer Drehbewegung herbeiführenden An triebsvorrichtung versehen sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abrichten, Fixieren und Aufschweißen von gegenüber dem Rohrdurchmesser mit reichlichem Spiel dimensionierten Flanschen und Ringen an den Enden von Rohrschüssen unterschiedlicher Nennweite und Maßhaltigkeit sowie gegebenenfalls Rc hrschüssen mit leicht gekrümmter Rohrachse, dadurch gekennzeichnet, daß die im mi tieren Längenbereich in etwa horizontaler Lage auf Rollen gestutzten Rohrschüsse beliebigen Durchmessers an den freien Enden von in der Horizantalen pendelnd bzw. wippend gelagerten Spann- und Zentriermitteln unabhängig von miteinander lluchtenden oder nichtfluchtenden Achsen der Rohrschußenden zunächst an der Mantelfläch« fixiert, danach die lose aufgeschobenen Flanschen bzw. R;nge durch horizontal gegen die Stirnflä :hen des Rohrschusses gefahrene Zentrierorgane zentriert, anschließend bei noch angefahrenem Zentrierorgan durch Heftschweißung mit den freier Rohreaden verbunden und sodann bei zurückgezogenem Zentrierkegel und gelösten Spannmitteln unier Rotation des Rohr-Schusses von seiner Roileuauflage her vollständig verschweißt werden.

2. Vorrichtung zur Auslührung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen gegenüber einer festen, horizontalen Grundplatte (10) pendelnd bzw. wippend gelagerten Rahmen (8a, 8£>) für jedes Rohrschußend:, in dem etwa senkrecht zur Rohrachse bewegbare Klemmbacken (3) geführt, die mit einem Lenkerviereck (4a, 4b\ 5a, 5b) gekoppelt sind, und daß mi dem Lenkerviereck ein in horizontaler Richtung verschiebbarer Zentrierkonus (7) verbunden ist, sowie eine in horizontaler Richtung verschiebbarer Haltevorrichtung (12) für den auf- bzw. vorzuschweiß^nden Flansch bzw. Ring (11).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (8a, Sb) mit dem Lenkviereck (4, 5) und dem Zentrierkonus (7) gegenüber der festen Grundplatte (10) um eine senkrecht zum Rohr (1) verlaufende horizontale Achse, Walze od. dgl. wippend gelagert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (8a, 8b) mit dem Lenkerviereck (4, 5) und dem Zentrierkonus (7) gegenüber der festen Grundplatte (10) um einen als Kugelgelenk ausgeführten Fixpunkt allseitig pendelnd gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierkonus (7) zeitweise gegen spanabhebende oder schleifende Werkzeuge austauschbar ist.