DE2455934A1

DE2455934A1 - Stuetz- und ausrichtanordnung, insbesondere fuer rohrverschweissungen

Info

Publication number: DE2455934A1
Application number: DE19742455934
Authority: DE
Inventors: Raymond Paul Griffiths
Original assignee: WELDING CONTROLS Ltd
Current assignee: WELDING CONTROLS Ltd
Priority date: 1973-11-27
Filing date: 1974-11-26
Publication date: 1975-05-28
Also published as: GB1426788A; US3960311A; IT1024919B; JPS5085539A; FR2252164B1; FR2252164A1; NL7415368A

Description

WELDIlTG CONTROLS LIMITED, Moulton Park Industrial Estate, Northampton, England

Stütz- und Ausrichtanordnung, insbesondere für Rohrverschweißungen

Die Erfindung betrifft eine Stütz- und Ausrichtanordnung, die beim Schweißen, insbesondere für Rohr-Verschweißungen Anwendung findet. Günstig wäre eine solche in Rohre einführbare Stützanordnung, welche vor allen Dingen für das Ausrichten von aneinanderstossenden Rohrenden für ein Verschweißen geeignet sein sollte.

Werden Rohre miteinander verschweißt, so ist es wünschenswert, daß ihre aneinander anstossenden Enden so genau wie möglich ausgerichtet werden. Bekannte außen gelagerte Ausrichteinrichtungen können bei der Zugänglichkeit zur verschweißenden Verbindungs- oder Schweißstelle stören, wenn sie zu nahe dem Stoß angeordnet sind; sie sind daher

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!Angeeignet, um für eine steife Ausrichtung nahe am Stoß zu sorgen.

Gleichzeitig besteht bei bestimmten Schweißformen das Bedürfnis nach einem Stützteil auf der Seite des Metalls, die derjenigen gegenüberliegt, auf der die Schweißung aufgebracht wird und die als Wärmesenke dient und den 3?luß des Schweißmetalls regelt.

Günstig wären auf der Innenseite anbringbare Einrichtungen, um aneinanderstossende Rohrenden auszurichten und auch als Stiitzteil zu wirken, wenn die Enden miteinander verschweißt werden.

Die erfindungsgemäße Stütz- und Ausrichtanordnung, insbesondere für Rohrverschweißungen, zeichnet sich überraschend aus durch eine Stützringanordnung mit einem segmentierten Stützring, der in die lichte Weite eines Rohres paßt bzw. greift; ein Paar von Nabenausbildungen, die im wesentlichen auf der Achse des Rings angeordnet sind; durch axial sich erstreckende Betätigungseinrichtungen, die mit den Nabenelementen verbunden sind, um für eine relative Axialbewegung der Nabenelemente zu sorgen; und durch radial und axial sich erstreckende Verbindungseinrichtungen, die jedes Nabenelement mit dem Ring verbinden, derart, daß die relative Axialbewegung der ITabenelemente für eine radiale Expansion oder Kontraktion des Ringes sorgt.

Die Betätigungseinrichtungen können zweckmäßig aus einer mit einer Nabe verbundenen Stange und einem

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koaxial gLeitverschieblich die Stange umgebenden Rohr, welches mit der anderen Nabe verbunden ist, bestehen.

Mach einer alternativen Ausführungsform kann die Betätigungseinrichtung aus einer hydraulischen oder pneumatischen Kolben- und Zylinderanordnung, die zwischen den Nabenelementen angeordnet ist, bestehen, wobei Druck für das Betätigen des Kolbens von einer äußeren Quelle durch einen mit dem Zylinder verbundenen Schlauch angelegt wird. Wird ein flexibler Schlauch verwendet, so kann die Stützringanordnung um Biegungen o.der Krümmungen in einem Rohr entweder mittels eines Durchzugsseils oder mittels des Schlauchs selbst geführt werden.

Vorzugsweise können die Verbindungseinrichtungen zwischen den Nabenelementen und dem segmentierten Ring eine Vielzahl von federnden Elementen umfassen, welche zusammen in einem nicht-gespannten Zustand sich an die Gestalt eines Konus anpassen und konvergieren sowie in dem Nabenelement enden und an der Basis des Konus in einer Ringnut in der entsprechenden Seite des segmentierten Rings angeordnet sein.

Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen:

Pig. 1 einen Axiälschnitt durch eine Stützringanordnung an der Grenzfläche von zwei gegeneinander stοssenden Rohrenden zeigt;

Pig. 2 zeigt im Axialschnitt eine alternative Aus-

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führungsform der Anordnung, welche unabhängig bezüglich äußerer Betätigungseinrichtungen ist;

Pig. 3 zeigt eine Ansicht längs der Achse des konischen Elements der in Pig. 2 gezeigten Anordnung;

Pig. 4 ist eine Ansicht längs der Achse von

Segmenten des Stützrings der Anordnung nach Pig. 2;

Pig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform eines konischen Elements;

Pig. 6 zeigt Stützringsegmente entsprechend dem konischen Element der Pig. 5»

Pig. 7 zeigt einen Axialschnitt durch die Segmente der Pig. 6; und

Pig. 8 zeigt schematisch, wie eine Kolben- und

Zylinderanordnung in eine Stützringanordnung eingebaut werden kann.

Nach Pig. 1 sind konische Elemente 1 und 2 koaxial zu und auf gegenüberliegenden Seiten eines segmentierten Stützrings 3 angeordnet. Eine Spindel oder Stange 4 ist mit einem Gewindeende in die Nabe des Elementes eingeschraubt (1); ein zur Spindel 4 koaxiales Rohr 5 ist auf die Nabe des Elementes 2 mittels entsprechender Gewinde geschraubt. Die konischen Elemente 1 und 2 sind mit radialen Schlitzen versehen und bilden eine Vielzahl federnder Elemente, welche

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in Ringnuten auf entsprechenden Seiten des segmentierten Rings 3 angeordnet sind.

Der segmentierte Ring 5 ist an der Grenzfläche von zwei aneinanderstossenden Rohrenden 6 und 7 angeordnet und, wenn die Stange 4 relativ zum Rohr 5_f welches dazu dient, eine Drehung der Stützringanordnung zu verhindern, gedreht wird» wird der _mit Gewinde versehene Endteil weiter in die Nabe des Elementes 1 eingeschraubt und sorgt dafür, daß die Naben jedes Elementes zusammengezogen werden. Der Durchmesser der weiteren Enden der konischen Elemente 1 und 2 wird hierdurch vergrößert und der segmentierte Ring expandiert und klemmt sich gegen die Bohrungen der Rohrenden 6 und 7.

Der Stützring hält nicht nur die Rohrenden 6 und 7 in konzentrischer Ausrichtung für den Schweißvorgang; der Stützring sorgt auch für eine wirksame Wärmesenke, um ein bleibendes und einwandfreies Eindringen der Schweißung zu erreichen. Nach dem Schweißvorgang wird die Spindel 4 relativ zum Rohr 5 gedreht, um den Stützring von der "Rohrbohrung" frei zu geben. Die Anordnung wird herausgezogen.

Die konischen Elemente bestehen vorzugsweise aus Vergütungsstahl; andere wärmebeständige Materialien lassen sich aber auch einsetzen. Die Stützringsegmente können in Präzisionsguß / oder einer Kupferlegierung hergestellt sein; alternative Materialien einschließlich keramischen können aber verwendet werden. Der Stützring läßt sich leicht ersetzen, wenn er verschlissen oder beschädigt ist und kann zusammen mit entsprechenden aus rostfreiem. Stahl

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konischen Elementen so ausgebildet sein, daß er
an jede beliebige Rohrgröße angepaßt werden kann.

Pig. 2 zeigt eine modifizierte Ausfiihrungsform nach
der Erfindung, bei der die konischen Elemente 8 und 9 sowie der Stützring 10 zusammen mit einer Be&tigungsstange oder -spindel 11 eine unabhängige Einheit
bilden. Getrennt sind eine Stange 12 und ein Rohr 13» die zusammenwirken, vorgesehen, um die Stange 11 relativ zu den konischen Elementen zu drehen. Die Stange 11
liegt gegen die Nabe 13 des Elementes mit einem Ringflansch 14 an und ist mit einem Zapfen 15 versehen, der in einen Schlitz 16 greift, der am Ende der Stange 12 ausgebildet ist. Am Rohr 13 ist eine Schraube 17 in
einem G-ewindeloch vorgesehen, um in ein entsprechendes loch 18 in der Nabe 13 einzugreifen, wodurch eine Drehung der konischen Elemente verhindert werden soll.

Kombinationen von Stangen und Rohren beliebiger Länge können zur Verwendung mit der unabhängigen Anordnung
gewählt werden.

Weiterhin ist eine Scheibe 19 einstellbar auf dem Rohr 13 gelagert und dient durch Eingriff mit einem freien Ende eines zu schweißenden Rohres dazu, den Stützring genau in die gewünschten Lage für das Schweißen zu bringen. Stangen 20 und 21 sind auf der Stange 12 und bzw. Rohr vorgesehen, um für deren Relativdrehung zu sorgen.

Die !"ig. 3 und 4 sind Axialansichten des konischen Elementes 8 bzw. der Stützringsegmente 23.

Der Stützring 10 ist aus 12 solcher Segmente 23 gebildet,

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von denen ein jedes mit ineinandergreifenden lippen und Ausnehmungen 25 versehen ist. Diese dienen dazu, das Schweißmetall daran zu hindern, in das Innere der Anordnung zu fließen und verhindern seine Entfernung von den im Schweißvorgang begriffenen Rohren. Weiterhin sind die Lippen 24 und Ausnehmungen 25 mit flächen mit Winkel 26 versehen, die dazu "beitragen, jegliches Schweißmetall von den Segmenten 23 zu trennen, wenn der Stützring nach der Verwendung kontrahiert wird. Wie in Pig. 2 dargestellt, ist der Stützring 10 ebenfalls mit einer Umfangsnut 27 versehen, die einen Aufbau einer Raupe aus Schweißmetall auf der Innenseite der Schweißung ermöglicht. ■

Um die Stützringsegmente 23 gleichmäßig verteilt zu halten, ist jedes Segment mit einer Bohrung 28 (Pig. 4) versehen, die so ausgebildet ist, daß sie einen Stift (Pig. 2) aufnimmt. Der Umfang jedes konischen Elementes ist mit einer entsprechenden Anzahl von Schlitzen 30 (Fig. 3), in welche die Stifte greifen, versehen.

Pig. 3 zeigt auch radiale Schlitze 31, welche Segmente 32 im konischen Element bilden, welche hinsichtlich der Anzahl gleich der der Stützringsegmente sind, wodurch es möglich wird, daß das konische Element axial zusammengedrückt und radial gleichzeitig nach außen gespreizt wird.

Die Pig. 5, 6 und 7 zeigen ein größeres konisches Element und Stützringsegmente zum Zusammenwirken hiermit. In

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diesem lall werden 16 Segmente verwendet und jedes Stützringsegment 33 ist mit einem Plansch 34 versehen, der sich in eine Nut 35 des konischen Elementes setet, eine alternative Einrichtung zum Positionieren der Segmente zum Stift 29 entsprechend Fig. 2.

Pig. 8 zeigt schematisch, wie eine hydraulisch oder pneumatisch betätigte Zylinder- und KollDenanordnung 36 und 37 verwendet werden kann, um die Haben der konischen Elemente alternativ zur oben beschriebenen mechanischen Betätigung, zu verschieben. Bei Verbindung mit flexiblen hydraulischen Rohrleitungen kann diese Anordnung um bzw. längs Biegungen oder Krümmungen in Rohren sich führen lassen.

Ansprüche
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Claims

Folio: 25271 ANSPRÜCHE

1. Stütz- und Ausrichtanordnung, insbesondere zum Verschweißen von Rohren, gekennzeichnet durch einen segmentierten Stützring, der in die lichte Weite eines Rohres bzw. einer "Rohrbohrung" eingeführt wird; ein Paar unter Abstand angeordneter Habenelemente, die im wesentlichen auf der Achse des Rings angeordnet sind und durch axial sich erstreckende Betätigungseinrichtungen, die mit den Nabenelementen verbunden sind, um für eine relative Axialbewegung der Nabenelemente zu sorgen; und durch _redi_ai _und axial sich erstreckende Verbindungseinrichtungen, die jedes Nabeneleaent mit dem Ring verbinden, derart, daß diese relative Axialbewegung der Nabenelemente eine radiale Expansion oder Kontraktion des Ringes hervorruft.

2. Stütz- und Ausrichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Yerbindungseinrichtungen zwischen jedem Nabenelement und dem segmentierten Ring eine Vielzahl von federnden Elementen umfassen, die in einem nicht-gespannten Zustand auf einer konischen Fläche liegen, konvergieren und im Nabenelement enden.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese federnden Elemente aus einem dünnwandigen kegelstumpfförmigen Element mit einer Vielzahl radial verlaufender Schlitze gebildet sind.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

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dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring auf jeder axial gerichteten Seite mit einer Ringnut zum Eingriff mit der zugeordneten Yerbindungseinrichtung versehen ist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring eine zylindrische Außenfläche mit ineinandergreifenden und überlappenden Lippen und Ausnehmungen auf jeder !Fläche aufweist, wobei die Seiten dieser Lippen und Ausnehmungen relativ zu dieser Fläche geneigt sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Segmenten des Stützrings gleich der Anzahl von federnden Elementen ist und daß ineinandergreifende Positioniereinrichtungen auf den federnden Elementen und den Stützringsegmenten vorgesehen sind, um die Segmente unter gleichem Abstand bezüglich der federnden Elemente zu halten.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtungen eine mit einer Nabe verbundene Stange und eine koaxiale Röhre aufweisen, die verschiebbar die Stangeumgibt und mit der anderen Nabe verbunden ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange an einem Ende mit einem in ein Gewindeloch in dieser einen Nabe greifenden Gewindeteil versehen ist.

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9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre und die andere Nabe aus einem Stück gebildet sind und daß die Stange mit einem Ringflansch, der in Eingriff mit dem äußeren Ende dieser Röhre bringbar ist, und einem Zapfen zur Positionierung mit einer äußeren Betätigungsstange mit einem entsprechenden Schlitz versehen ist, wobei die Röhre in Eingriff mit einer-äußeren Betätigungsröhre bringbar ist, derart, daß die Anordnung eine unabhängige Einheit bezüglich der äußeren Stange und Röhre bildet.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine hydraulische oder pneumatische Kolben- und Zylinderanordnung zwischen den Nabenelementen umfaßt, wobei die Druckbeaufschlagung zur Betätigung des Kolbens von einer außen vorgesehenen Quelle über einen mit dem Zylinder verbundenen Schlauch vorgesehen ist,

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