DE2544723B2

DE2544723B2 - Vorrichtung für das Lichtbogenschweißen von Stumpfstößen an nichtdrehbaren Rohren

Info

Publication number: DE2544723B2
Application number: DE2544723A
Authority: DE
Inventors: Stanley Washington Tyne And Wear Beetham; Thomas Bentham Monkseaton Hemsley; Leslie Whitley Bay Henderson
Original assignee: NORTHERN ENGINEERING INDUSTRIES Ltd NEWCASTLE UPON TYNE (VER KOENIGREICH)
Current assignee: NORTHERN ENGINEERING INDUSTRIES Ltd NEWCASTLE UPON TYNE (VER KOENIGREICH)
Priority date: 1975-09-09
Filing date: 1975-10-07
Publication date: 1980-03-20
Also published as: DE2544723A1; US4009360A; GB1500787A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Es sind Bahn-Schweißapparate bekannt für:

a) Stumpfschweißen von Rohren mit dem WIG· Schweißverfahren ohne Zusatzwerkstoff (US-PS 27 21 248,30 35 147, 32 30 340,32 38 347,33 95 262, 35 34 199,36 49 799 und37 80 254);
b) Stumpfschweißen von Rohren mit dem WIG-Sehweißverfahren unter Schweißdrahtzuführung (US-PS 34 09 752 und US-PS 37 80 254).

Dabei ist immer ein Schweißapparat offenbart, der eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweist:

a) Der Raumbedarf radial bezüglich der zu verschweißenden Rohre ist größer als der Durchmesser der Rohre;

b) Das Gehäuse muß geöffnet werden, um das Einlegen der zu verschweißenden Rohre zu gestatten; die Gesamtabmessungen der Öffnung radial bezüglich des Rohres ist mehrmals so groß wie der Durchmesser der Rohre, wenn das Gehäuse geöffnet ist;

c) Eignung nur für sehr kleine Rohrdurchmesser;

d) Möglichkeit, nur Schweißungen ohne Schweißzusatzdraht oder ohne jegliche Drahtzufuhr auszuführen.

Keines der Beispiele der oben erwähnten früheren Lösungsvorschläge eines Bahn-Schweißapparates zeigt eine Vorrichtung zur zwangsläufigen Drahtzuführung in die Schweißzone mit einem Mechanismus, der in radialer Richtung nur einen sehr kleinen Raum zwischen den zu verschweißenden Rohren benötigt, beispielsweise einen Zwischenraum so, daß der Rohrabstand

JO ungefähr so klein wie 25 mm für Rohre mit einem Außendurchmesser von ungefähr 95 mm oder ungefähr so klein wie 44 mm für Rohre mit einem Außendurchmesser von ca. 38 mm sein kann.

Keines der Beispiele nach dem Stand der Technik ist

J¹J für eine Kesselrohrschweißung zur Herstellung von Dampfkesselaufbauten und zur Reparatur beschädigter Kessehohrteile geeignet. In beiden Fällen machen es die eng benachbarten Rohre unumgänglich, daß der Schweißapparat sehr kleine Abmessungen hat und an

■»ο einer Seite der Rohre angebracht werden kann, ohne einen aufklappbaren Kopf zur Öffnung zu benötigen, der den erforderlichen Zwischenraum vergrößern würde. Die Drahtzuführung für das WIG- und MIG-Schweißverfahren ist für die Kesselrohrschwei-Bung wichtig, besonders bei Anwendungen im Kernkraftbereich.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Behebung der oben geschilderten Nachteile des Standes der Technik eine Vorrichtung für das Lichtbogenschweißen von

ίο Stumpfstößen von nicht drehbaren Rohren, hierin auch Bahn-Sichweißvorrichtung bezeichnet, zu schaffen, der eine Schweißung auch von dicht beieinander stehenden Rohren ermöglicht und eine einfache Drahtzuführung zur Schweißzone erlaubt.

Vt Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der in Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art dadurch gelöst, daß die beiden Antriebsringe koaxial zur Rohrachse nebeneinander angeordnet sind.

Weitere vorteilhafte Merkmale sind den Patentansprüchen 2 bis 7 zu entnehmen.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen erlauben ein Schweißen auch von dicht nebeneinander stehenden, nicht drehbaren Rohren, da mit dem vorliegenden

H5 Aufbau kein bewegliches Teil so weit herausragt, daß es mit der benachbarten Rohrleitung kollidieren kann. Diese Eignung der Vorrichtung wird im wesentlichen durch die Anordnung der Antriebsteile entlang der

Rohrachse erreicht

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform der Schweißvorrichtung,

Fig.2 und 3 Ansichten der Schweißvorrichtung gemäß der PfeikichtungA und Sin F i g. 1,

Fig.4 und 5 sind Schnitte entlang der Linien IV-IV von Fig.5 und V-V von Fig.4, wobei Fig.4 einen vertikalen Teilschnitt uagefähr in der Ebene, die durch die Linie IV-IV in F i g. 1 bezeichnet ist, darstellt,

F i g. 6 eine Seitenansicht einer zweiten Ausbildungsform,

F i g. 7 eine Stirnansicht der in F i g. 6 gezeigten Ausbildungsform,

Fig.8 eine Stirnansicht einer dritten Ausbildungsform,

Fig.9 und 10 eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausbildungsform der SchweiBvorrichtung in -o zwei verschiedenen Betriebszuständen,

Fig. 11 eine dreidimensionale Ansicht der zweiten AusführungsfonPi in Schweißposition, die aus Übersichtlichkeitsgründen Bauteile losgelöst von der eigentlichen Schweißvorrichiung zeigt, -'^

Fig. 12 eine Stirnansicht der Schweißvorrichtung nach Fig. 11 in Schweißposition zwischen zwei benachbarten Rohren und

Fig. 13 eine Seitenansicht der in Fig. 11 und 12 gezeigten Schießvorrichtung in der Ansicht gemäß J0 Linie XIII-XIM von Fig. 12.

Die Fig. 1,2 und 3 zeigen eine tragbare Schweißvorrichtung, die zu Kreisbahn-Schweißungen zwischen den Rohrleitungen mit dem WIG-Schweißverfahren unter Schweißdrahtzuführung an Ort und Stelle, insbesondere Jj direkt im Betrieb, vorgesehen ist.

Die Rohre, die gewöhnlich im Betrieb geschweißt werden müssen, haben einen Durchmesser von 3,81 cm und die n&<:\ folgend beschriebene Schweißvorrichtung ist vor altern zur Schweißung solcher Rohranlagen ·»' bestimmt, bei denen der kürzeste Abstand der benachbarten Rohrleitungen nur 3,81 cm beträgt. Das bedeutet, <Jaß die Längsachsen dieser Rohrleitungen 7,62 cm vc'ieinander entfernt sind.

Fig.3 ieigt eine solche Anordnung, in der die -^ SchweiBvorrichtung in einer Anordnung zur Schweißung der Rohrleitung Tt gezeigt ist, und zwqr im Beisein dC\- Rohrleitungen T2, 73 und 74, die von der Rohrleitung ti nur um einen Durchmesser entfernt sind. w

Für ein*- zweckmäßige Uiid erfolgreiche Schweißung unter solchen Umständen muß die Schweißvorrichtung von nur einer Seite her angebracht werden können und es muß bei einer Schweißung weiterhin notwendig sein, daß kein bewegliches Teil über einen Radius hinausgeht, "^ der durch den nächstliegenden Punkt der benachbarten Rohrleitung bestimmt wird, d. h. alle beweglichen Teile müssen sich innerhalb eines Radius bewegen, der dem 1'Machen Außendurchmesser der Rohrleitung entspricht.

Die nachfolgend beschriebene Schweißvorrichtung erfüllt diese Bedingung, obwohl sie auch für andere Anwendungen geeignet ist.

Die Schweißvorrichtung besteht aus folgenden Teilen: Erstes und zweites Zahnradgehäuse 10, 12; *>^r> Spannbügelteil 14; Gas· srschluß und Schleifring 16; Schweißkopf 18; und Motorstellglied 20. Die Schweißvorrichtung hat zwei Handgriffe 22.

Das erste Zahnradgehäuse 10 besitzt zwei Druckluftmotoren 24,26, die jede mit zwei Reduziergetriebestufen (nicht gezeigt) verbunden sind, wobei jedes aus einer Getriebeschnecke und einem Schneckenrad besteht.

Die Ausgangswellen der beiden letzten Reduktionsgetriebestufen sind ausgerichtet und verlaufen parallel zur Rohrleitung 7Ί.

Zweites Getriebegehäuse 12: Die letzte, durch den Druckluftmotor 24 angetriebene Ausgangswelle ist über eine Kupplung (nicht gezeigt), die über einen Handgriff 28 betätigbar ist, und ein Getriebe (nicht gezeichnet) mit einem zentralen Zahnrad 30 einer ersten Gruppierung von fünf ineinander eingreifenden Zahnrädern (F i g. 5) verbunden.

Die Ausgangswelle, die durch den Motor 26 angetrieben wird, ist durch ein Getriebe (nicht gezeigt) mit einem zentralen Zahnrad 31 (F i g. 4) einer zweiten Gruppierung von fünf ineinander eingreifenden Zahnrädern (nicht gezeigt) verbunden.

Die zwei Stirnzahnräder 32, 34 der ersten Gruppierung der Zahnräder greifen in eine äußere Verzahnung 36 auf einem Antriebsring (Fig.4 und 5), der als C-förmiger Zahnkranz ausgebildet ist. Der Antriebsring 38 hat auch eine Innenverzahnung 39.

Die zwei Gruppierungen der Zahnräder sind auf Wellen montiert, die in einem Gehäuse 40 gelagert sind, das auch im allgemeinen C-Form besitzt und in dem der Antriebsring 38 angebracht ist. Die beiden Zahnräder am Ende der zweiten Gruppierung der fünf Zahnräder greifen in die äußere Verzahnung 42 auf dem anderen Antriebsring 44 (F i g. 4) ein, der ebenso als C-förmiger Zahnkranz im Gehäuse 40 angebracht ist und gegen den Antriebsring 38 steht.

Im Antriebsring 44 sind in Kugellagern 48 gelagerte Wellen 46, die eine Kette aus fünf ineinander in Eingriff stehenden Zahnrädern 50,52,53,54 und 55 tragen.

Die sich am Ende der Kette befindenden Zahnräder 50 und 55 kämmen mit der Innenverzahnung 39 des Antriebsrings 38.

D^e beiden Gruppierungen der fünf Zahnräder sind so angebracht, daß in jedem Fall ein Endzahnrad in Eingriff kommt bevor das andere Endzahnrad außer Eingriff mit dem zugeordneten Antriebsring gerät, so daß die Kontinuität des Antriebs gesichert '.st, trotz der Seitenöffnung jedes Antriebsrings.

Die Kette der fünf Zahnräder 50 bis 55 sichert die Kontinuität des Antriebs in ähnlicher Weise für das Zahnrad 54 bei relativer Drehung der Antriebsringe 38, 44 ungeachtet ihrer relativen Winkelstellung und trotz der öffnungen in ihi en Seiten.

Das Zahnrad 54 ist mit einer Welle (nicht gezeig.) verbunden, die sich durch den Gasverschluß und den Sdileifringteil 16 parallel zur Achse der Rohrleitung Ti zum Schweißkopf 18, der unten beschrieben wird, erstreckt.

Das Spannbügelteil ist im allgemeinen U-förmig und suf einer Seite offen, um das Einlegen der Rohrleitung T\ zu gestatten. D-;r eigentliche Bügel besteht aus drei selbstzentriprenden Klauen, von denen eine bei 60 (Fig. 1) gezeigt ist, das pneumatisch durch ein Ventil, das durch einen Hebel 62 gesteuert wird, b<:dienbar ist.

In Abänderungen kann der Bügel so, wie in den F i g. 6,7 und 8 gezeigt, ausgebildet sein.

In einer weiteren Ausgestaltung (Fi g. 6 und 7) weist der Bügel eine V-förmige Backe 150 auf, die an einem Körper 151 der Schweißvorrichtung fixiert ist und eine bewegliche Klemme 152, die radial aus einer Stange 154 herausragt. Die Stange 154 ragt durch den Körper 151

und hat ein Endstück mit Schraubenprofil IS6, auf welchem eine Mutter 158 sitzt. Die Mutter 158 hat Handgriffe 160. Ein weiterer Handgriff 162 ragt aus dem Bund 164, der sich nicht relativ zur Stange 156 drehen kann, aber durch den die Stange 154 in Längsrichtung bewegbar ist.

Die Bügel können durch Herausschrauben der Mutter 158 freigelegt werden und die Stange 154 ist in Längsrichtung bewegbar.

Der Handgriff 162 kann um 90° gedreht werden, um die Klemme 152 in die Position zu bringen, die in F i g. 6 angegeben ist, so daß die Schweißvorrichtung von einer Rohrgruppe abgenommen werden kann und die Klemme 152 nun zwischen zwei benachbarten Rohren hindurchgeschoben und von den Rohren abgenommen (oder an sie angebracht) werden kann unier der Berücksich;igung, daß der Bügel an einer Seite offen ist. wenn die Klemme 152 sich in der herausgedrehten Lage befindet.

In einer anderen Ausführungsform, die in F i g. 8 gezeigt ist, ist eine Stange 254 durch Luftdruck betäiigbar. Die Stange 254 hat zwei Druckkolben 256, 258, die mit ihr verbunden sind. Die Luft kann in die Kammern 260, 262 geleitet werden, um eine Feststellkraft zu erzeugen, sowie in den Raum 264, um den Bügel wieder zu lösen.

Die Stange 254 und die bewegliche Klemme 266 kann beispielsweise durch eine pneumatische Drehkolbenvorrichtung in 268 oder durch einen Aufbau, der mit einem Ritzel auf der Stange 254 in Eingriff steht, gedreht werden und über eine pneumatische Kolben- und Zylindervorrichtung betätigbar sein.

Vorzugsweise können Lauflager (nicht gezeichnet) zwischen der Stange 254 und den Kolben 256, 258 vorgesehen werden, so daß sich die Kolben nicht mit der Stange drehen könnt n.

Das Gasverschluß- und Schleifringteil 16 ist ebenfalls im allgemeinen U-förmig und sichert die Zufuhr von inertem Gas und Schweißstrom zum Schweißkopf von einer ortsfesten Vorratsleitung 64 (F i g. 1 und 2).

Das Gas wird von der Leitung 64 durch ein Rohr 66 zum Gasverschlußaufbau geführt und von dort strömt es durch ein Rohr 68, welches Bestandteil des Schweißkopfes 18 ist.

Die F i g. 9 unJ 10 zeigen in perspektivischer Ansicht einen Gasverschlußaufbau, durch den das Gas zum Kopf vom festen Aufbau her geführt wird. Ein ortsfester Verteilungskopf 300, der eine öffnung an einer Seite aufweist, besitzt einen Verschlußmantel 302, gegen den ein Schleifschuh J04 dreht. Der Schleifschuh 304 hat an seiner Oberfläche ein Nockenprofil 306, gegen das ein rollenförmiger Nockenstößel 308 läuft, der auf einem Arm 310 gelagert ist Der Arm 310 ist in seinem Mittelteil an einem festen Gelenkzapfen 312 drehbar gelagert und besitzt an seinem anderen Ende einen gezahnten Endbogen 314, der mit einem Zahnrad 316 in Eingriff steht

Das Zahnrad 316 ist auf einer Welle 318 gelagert, die mit einem drehbaren Ventilteil 320 in einem Ventilgehäuse 322 verbunden ist An zwei Ausgänge des Ventilgehäuses schließen zwei Durchlaufkanäle 324 und 326 an. Die Durchlaufkanäle 324 und 326 weisen öffnungen 328 und 330 jeweilig im Verschlußmante! 302 auf. Das Ventilgehäuse 322 besitzt einen Einlaß für inertes Schutzgas (nicht gezeichnet).

Eine Einlauföffnung 350 führt zu zwei Durchflußkanäien 352, 354, die jeweilig im Verschiußmantel 302 öffnungen 356 und 358 haben. Die öffnung 350 ist mit

einer Vorratsleitung für inertes Schutzgas (nicht gezeichnet) verbunden.

Der Schleifschuh 304 hat in seinem Mantel zwei gleichgerichtete gewölbte Kollektoröffnungen 360, 362. Die Ausgänge der öffnungen 360 und 362 führen über Rückschlagventile 364 und 366 jeweils zu den Auslaßkanälen 368 und 370, die schließlich in einem gemeinsamen Kanal 372 zum Schweißbrenner führen.

Das Nockenprofil 306 ist zur Steuerung des Ventils 320 zur richtigen Zeit in bezug auf die Bewegung der zwei gebogenen Kollektoroffnungcn 360 und ih2 mich dem Spalt im Verteilcrkopf 300 vorgesehen.

Das inerte Schutzgas wird beständig zu den K m,:len 352 und 354 geführt.

Wenn der Schleifschuh 304 in F ig. 4 und IO beispielsweise im Uhrzeigersinn gedreht wird, im die in F i g. 9 gezeigte Position so. daß das Schutzgas durch das Ventil 320 und den DurchfluUkanal 326 in die Öffnung 362 und daher durch das Ventil 366 und die Durchflußkanäle 368 und 372 zum Schweißbrenner fließt.

Die öffnung 360 legt gerade die öffnung 356 frei und das Ventil 320 sperrt die Schutzgaszufuhr vom Durchfiußkanal 324 ab. Das Schutzgas strömt in die öffnung 360 und wenn die öffnung 360 über den Spalt im Verteilerkopf 300 streicht, verhindert das Schutzgas aus det öffnung 356 den Lufteintritt in die öffnung 360. Schließlich erreicht die öffnung 360 die Lage, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, wenn das Schutzgas sowohl von der öffnung 358 als auch von der Öffnung 356 der Öffnung 360 zugeführt wird.

Nachdem diese Position verlassen wird, fließt das Schutzgas beständig von der Öffnung 358 in die öffnung 360. In der Position, wie sie in Fig. 10 dargestellt wird. schaltet das Ventil 320 um. so daß das Schutzgas durch den Durchflußkanal 324 in die öffnung 362 und s<-· dein Schweißbrenner durch den Durchflußkanal 368 zugeführt wird. Das Ventil 320 hat dabei den Durchflußkanal 326 abgesperrt.

Die Fig. 9 und IO beinhalten lediglich schematische Darstellungen. Die Kanäle 368, 370 und 372 befinden sich im drehbaren Aufsatz, an dem der Schweißkopf befestigt ist, und sie werden in der Praxis durch Öffnungen in einer Reihe von Einzelbauteilen (nicht gezeigt) gebildet, die zusammen den drehbaren Aufbau ausmachen. Der drehbare Aufbau besteht aus einem Schleifringaufbau, durch den der Schweißstrom von der Anschlußleitung 64 (Fig. I und 2) zum Schweißkopf geführt wird.

Der Schweißkopf 18 ist im allgemeinen auch U-förmig ausgebildet und besteht aus einem U-förmigen Block 70 aus Polytetrafluorethylen, der durch das Gasverschhiß- und Schleifringteil 16 zur Drehung um die Achse der Rohrleitung Ti mit dem Antriebsring 44 im zweiten Getriebegehäuse 12 verbunden ist

Ein Schweißbrenner 72 ist auf dem Block 70 angebracht und empfängt den Schweißstrom vom Schleifringteil 16 über ein Kabel 74. Ein Drahtzufuhrmechanismus ist ebenfalls auf dem Block 70 angebracht und besteht aus einer Vorschubtriebrolle 76, die durch Kegelräder 78 und 80 angetrieben wird und mit einer mit Rillen versehenen Walze 82 zusammenwirkt Das Zahnrad 78 ist durch die oberr bezeichnete Welle mit dem Getrieberad- 54 des zweiten Getriebegehäuses verbunden.

Der Schweißbrenner 72 ist transversal zur Achse der Rohrleitung Ti mittels einer Laufrolle 84 mit einer anliegenden Nocke 86,. die auf einem mit dem Hauptteil

der Schweißvorrichtung fest verbundenen Arm 88 montiert ist, verschiebbar. Das Laufrad 84 wird durch einen Arm 90 gehalten, der mit einem Kupplungsmechanismus 92 verbunden ist, wodurch die Verschiebung der Laufrolle 84 durch die Nocke 86 den Schweißbrenner um die Mitte des Kegelrades 78 schwenkt, um die Naiitpusbildung am Ende der Schweißlage zu steuern.

Der Block 70 enthält auch eine Spule für den Schweißdraht (nicht gezeichnet), die gänzlich innerhalb des herausragcnden Bereiches des Blocks liegt. Der Schweißdraht wird durch die Rollen 76 und 82 von der Spule abgezogen und der Schweißzone in der Nähe der Spitze der Schweißelektrode zugeführt.

Das Moiorstcllglied 20 besteht aus drei Stellknöpfen zur Regelung der beiden Druckluftmotoren 24 und 26. Hin Stellknopf I 20 ist ein An- und Ausschalleknopf. Die Stellknöpfe 122 und 124 sind Vorwärts/Riickwärtsregelglieder jeweils Tür die Motoren 24 und 26, wöbet der Knopf 122 zur Steuerung der Schweißdrahtgeschwindigkeit und Knopf 124 zur Steuerung der Geschwindigkeit des Schweißkopfumlaufes dient.

Die Geschwindigkeiten der Motoren 24 und 26 sind voneinander unabhängig einstellbar, und zwar über eine Steuerung der l.uftzuströmraie durch Zuströmregulatoren, die jeweils durch Stellknöpfe 126 und 128 bedient werden.

Arbeitsweise

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, liegt der ganze drcnbare Teil der Schweißvorrichtung innerhalb eines zylindrischen Mantels mit einem Radius, der l'/2mal so groß wie der Durchmesser der Rohrleitung Ti ist. Die Schweißvorrichtung kann auf der Rohrleitung T\ von einer Seite angebracht und mit der Rohrleitung und mit einem Bügel zur Rohrleitung verschlossen werden.

Der Gas- und Schweißstrom wird einem festen Punkt auf dem Schweißgerät und dann über den Gasverschluß- und Schleifringteil dem Schweißkopf zugeführt.

Die Geschwindigkeit, mit der der Schweißdraht der Schweißzone zugeführt wird, ist unabhängig von der Geschwindigkeit einstellbar, ν ν der der Schweißbrenner die Rohrleitung TX umkreist. Wenn die Geschwindigkeiten der Motoren 24 und 26 gleich sind, drehen sich die Antriebsringe 38 und 44 mit gleicher Geschwindigkeit und das Getrieberad 54 dreht sich nicht um seinen eigenen Mittelpunkt: dann drehen sich auch die Drahtzufuhrrollen 76 und 82 nicht um ihre Achsen.

Wenn die Geschwindigkeit des Motors 24 durch den Stellknopf 122 verändert wird, entsteht ein Unterschied in der Drehgeschwindigkeit der Antriebsringe 38, 44 und das Getrieberad 54 dreht sich um seinen Mittelpunkt, wie auch die Rollen 76 und 82. Der Schweißdraht wird dann mit einer Geschwindigkeit zur Schweißzone gegeben, die unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Schweißkopfes um die Rohrleitung Ti, die durch Stellung des Knopfes 124 gewählt wird, eingestellt werden kann.

Diese Art der Geschwindigkeitseinstellung der Drahtzufuhr ist sehr wesentlich und der oben beschriebene Mechanismus ist für die beschriebene Schweißvorrichtung sehr vorteilhaft, da die Einsparung eines Drahtzufuhrmotors auf dem Schweißkopf und die Einsparung anderer sperriger Drahtzufuhrmechanismen es ermöglicht, einen sehr kompakten Schweißkopf herzustellen.

Die Geschwindigkeit der Schweißdrahtzufuhr kann allmählich eingestellt werden. Dies ist während bestimmter Schweißabschnitte sehr wichtig, so z. B.

gegen das Ende der Schweißlage zu. Die Schweißvorrichtung kann auch automatisch über einen programmierten Führungsregler gesteuert werden.

Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung einer tragbaren Schweißvorrichtung begrenzt, sondern kann auch stationär verwendet werden. In diesem Fall ist das Bügelteil auf einem auf dem Boden stehenden Aufbau angebracht. Das BUgelteil muß dann so angesehen werden, als ob es den auf dem Boden stehenden Aufbau

ίο einschließt, auf dem ebenso die Antriebsringe angebracht sind. Line solche Schweißvorrichtung kann zur Herstellung von Rohrwänden verwendet werden. In einer Schweißvorrichtung dieser Art können die drehbaren Teile, einschließlich der Antriebsringe und des Schweißkopfes, auf dem Spannbügelteil montiert sein, so daß sie relativ zum Biigelteil transversal zur Rohrleitung verschiebbar sind.

Die ertindungsgemäue SchweiBvorrichiung isi auch zur Schweißung nicht horizontal gerichteter Rohrleitungen verwendbar, so z. B. zur Schweißung von sich vertikal erstreckenden Rohrleitungen.

Die Druckluftmotoren können in anderen Ausführungsforinen durch elektrische oder hydraulische Motoren ersetzt werden. Die Schweißvorrichtung ist auch für die Schwcißung von Stangen oder anderen ähnlichen langgestreckten Werkstücken anwendbar, wobei der Ausdruck »Rohrleitung« stellvertretend für alle ähnlichen Werkstücke gilt.

Die Schweißvorrichtung gemäß der Erfindung ist

jo nicht auf das WIG-Schweißverfahren begrenzt, sondern ist allgemein auch da anwendbar, wo das Erfordernis der Schweißdrahtzufühning besteht. Z. B. ist die Schweißvorrichtung auch für das MIG-Schweißverfahren anwendbar.

j5 Die F i g. 11 zeigt zwei Rohre 510 und 512, die in der Schweißzone 514 stumpf verschweißt werden sollen. Beispielsweise sollen die Außendurchmesser der Rohre 510 und 512 jeweils 95.3 mm und die Rohrstärke 6 mm betragen. Die Schweißvorrichtung enthält ein Gehäuse 520 mit zwei Antriebsmotoren 522 und 524, die von der unteren Seite des Gehäuses 520 herausragen, wobei das Gehäuse zwei aufwärts gerichtete parallele Glieder 526 und 528 besitzt, die zwischen sich eine Öffnung 529 bilden, die ein Einlegen der Rohre 510 und 512 in das Gehäuse gestatten.

Das Gehäuse schließt teilweise einen Bügel ein, der eine fest angebrachte Klemme (nicht gezeichnet), die an die Unterseite des Rohres 512 greift, und zwei bewegliche Klauen aufweist, von denen die an die obere Flanke des Rohres 512 greifende Klaue 530 gezeigt ist. Die andere bewegliche Klaue hält die gegenüberliegende obere Flanke des Rohres 512.

Das Gehäuse weist innere Führungsflächen (Fig. 13) auf, die zwei drehbpre Antriebsringe 532 und 534 führen, von denen jede eine U-förmige Öffnung aufweist, um das Einlegen des Rohres 512 in das Teil zu ermöglichen. Die U-förmigen Öffnungen sind durchgehend und allgemein mit 536 bezeichnet Ein WIG-Schweißbrenner 540 ist auf einem Aufbau 542 montiert, der mit dem Antriebsring 532 befestigt ist Der Schweißdraht 544 wird durch den Drahtzufuhrmechanismus (Fig. 12) durch eine Führung 546 von einer Vorratshaspel 548, die ebenfalls auf dem Antriebsring 532 angebracht ist, zugeführt

Der Schweißstrom wird durch zwei Gleit-Kontaktbügel 550 zugeführt, von denen einer in F i g. 11 gezeigt ist, die mit der Oberfläche einer leitenden Platte 552 in Verbindung stehen, die Ober ein Distanzstück 555 am

Antriebsring 532 befestigt ist. Der Strom wird von der Platte 552 zum Brenner 540 geleitet. Inertes Schutzgas, wie z. B. Argon, wird von einem Trommelventil zum Brenner 540 geleitet. Das Ventil 554 wird in zeitlicher Abhängigkeit von der Drehung des Brenners 540 über eine Außenfläche 556 am Antriebsring 532 betätigt.

Der Motor 522 treibt den Antriebsring 534 und der Motor 524 treibt den Antriebsring 532 über Zahnräder an, wie im folgenden beschrieben wird. Das Gehäuse 520 und die Antriebsringe 532 und 534 sind auf dem Bügel angeordnet, wenn er zur Halterung um das Rohr 512 greift.

Die Schweißvorrichtung enthält auch ein Brückenteil 560, das aus zwei Teilen besteht, einem Gehäuse 562 und einem Deckel 564. Das Brückenteil 560 weist zwei entgegengesetzt verlaufende kürzere Arme 566 auf, die so ausgebildet sind, daß sie in die entsprechenden Nuten 5b8 der beiden Glieder 52b und 528 von Gehäuse 520 passen. Das Brückenteil 560 weist auch zwei entgegengesetzt zueinander verlaufende längere Arme 570 oberhalb und parallel zu den Armen 566 auf, die so ausgebildet sind, daß sie über die Schultern 572 auf den Gliedern 526 und 528 greifen.

Das Brückenteil 560 kann mit dem Gehäuse 520 zusammengebaut werden, um die öffnung zwischen den Gliedern 526 und 528 zu überbrücken, indem die Arme 566 in die Nuten 568 und die Arme 570 über die Schultern 572 am Gehäuse 520 greifen. Das Brückenteil wird in dieser Lage durch zwei Drehriegel 574 gehalten, die um ihre Achsen parallel zur Drehachse der Antriebsringe 532 und 534 drehbar sind, so daß sie die Nut 568 überdecken.

Das Brückenteil 560 weist zusätzliche Innen-Führungsflächen (Fig. 11) auf, die zum Hauptgehäuse komplementär angeordnet sind und in denen die Zusatztriebteile 582 und 584 zur Drehung mit den jeweiligen Antriebsringen 532 und 534 geführt sind. Wenn das Brückenteil 560 so angeordnet ist, passen die Zusatztriebteile 582 und 584 in die jeweiligen Segmentöffnungen der Antriebsringe 532 und 534, so daß vollkommen ringförmige Antriebsringe einen ständigen Antrieb, wie unten beschrieben, erlauben.

Das Zusatztriebteil 582 besteht aus zwei Teilen 586 und 588. Das Teil 588 hat eine Rippe 590, die in eine Rille 592 des Gehäuses 562 eingreift, so daß eine optimale Führung des Zusatztriebteiles gewährleistet ist und auch der Zusammenbau des Brückenteils 560 (und der Zusatztriebteile, die darin gehalten werden) mit dem Gehäuse 520 erleichtert wird.

Die Antriebsringe 532 und 534 sind von ähnlicher Querschnittsform wie die Zusatztriebteile, deshalb wurden diese Details der Einfachheit halber nicht gezeigt

F i g. 12 zeigt das Rohr 510 in eng benachbarter Lage zu den parallelen Rohren 600 und 602, die von gleicher Größe und gleichweit vom Rohr 510 entfernt sind, z. B. 276 mm von den Mittelpunkten, d. h, daß zwischen ihren naheliegesten Punkten eine Distanz von 32,7 mm liegt Die Gesamtabmessung der Schweißvorrichtung entlang der Linie der Rohrmittelpunkte beträgt 177,8 mm; es ist somit nur ein kleiner Zwischenraum zwischen der Schweißvorrichtung und den benachbarten Rohren an jeder Seite vorhanden, wie es in der Zeichnung gezeigt wird.

Fig. 12 zeigt weiter einen Hebel 650, dessen eines Ende 652 als Nockenstößel ausgebildet ist der mit der Nockenoberfläche des Teiles 532 zusammenwirkt, und dessen anderes Ende als Stößel 656 des Ventiles 554 dient.

Fig. 13 zeigt den Ausgangsantrieb von Motor 524 über ein Kegelrad 700, das mit einem Kegelrad 702 in Eingriff üteht, welches über eine Welle 706 ein Stirnrad 704 antreibt. Das Stirnrad 704 greift in die Außenverzahnung des Antriebsrings 532 ein.

Der Antrieb vom Motor 522 auf den Antriebsring 534 geschieht in ähnlicher Weise über Zahnräder (nicht gezeichnet).

ίο Der Drahtzufuhrmechanismus, der auf dem Antriebsring 532 angebracht ist, weist durch Zahnräder zueinander gekuppelte Triebrollen 710 und 712 sowie jeweilig Druckrollen 714 und 716 auf. Die Triebrolle 712 ist mit einer Triebwelle 718 gekoppelt, auf der ein Stirnrad 720 sitzt, das in die Innenverzahnung der> Antriebsringes 534 eingreift. Die Zahnräder 704 und 720 greifen entsprechend jeweilig in die Außen- und innenverzahnung der Zusatztricbteiie 5S2 und 584 ein.

Arbeitsweise

Das Brückenteil 560 und die Zusatztriebteile 582 und 584 werden vom Gehäuse 520 abgenommen und das Gehäuse auf das Rohr 512 aufgebracht und darauf festgeklemmt, nachdem das Rohrende korrekt in die Laufbahn des Schweißbrenners 540 gelegt worden ist. Das Brückenteil 560 und die Zusatztriebteile 582 und 584 werden dann so in Stellung gebracht, daß das Brückenteil 560 auf dem Gehäuse 520 liegen kann und die Zusatztriebteile in die jeweiligen öffnungen der Antriebsringe 532 und 534 weisen, um die Verzahnung auf 360° zu ergänzen. Die Klemmen 574 werden in den in Fig. Il und 12 gezeichneten Lagen festgeklemmt. Das Rohr SlO wird so, wie in F i g. 11 gezeigt, in Stellung gebracht.

'5 Die Antriebsmotoren "»22 und 524 drehen dann den Schweißbrennerum die Röhren. Beide Motoren wirken auf die Antriebsringe 532 und 534 mit der gleichen Geschwindigkeit und zwar im gleichen Drehsinn, so daß keine differierende Bewegung auftritt, die eine Drehung

•Ό des Stirnrades 720 hervorruft. In diesem Zu:'.and wird dem Brenner kein Draht zugeführt. Beispielsweise kann eine Wurzel-Schweißlage durch das WIG-Verfahren aufgebracht werden (d. h. ohne Zusatzdraht).

Sobald Schweißdraht der Schweißzone zugeführt werden soll, wird die Geschwindigkeit des Motors 522 relativ :jur Geschwindigkeit des Motors 524 so verändert, daß sich der Antriebsring 534 relativ zum Antriebsring 532 bewegt, um eine Drehung des Stirnrades 720 hervorzurufen und damit den Drahtzufuhrmechanismus anzutreiben.

Die Zusatztriebteile 582 und 584 ermöglichen, daß der Antrieb der Antriebsringe in jedem Fall durch einzelne Zahnräder (beispielsweise 704) geschieht anstatt eines dualen Getriebesystems, wie oben beschrieben. Der Antrieb des Drahtzufuhrmechanismus wird durch ein einziges Zahnrad 720 an Stelle der oben beschriebenen Zahnradkette bewirkt

Die Gesamtabmessungen der Schweißvorrichtung sind äußerst kompakt und der erforderliche Zwischenraum für die drehenden Teile zwischen den Durchmessern der zu verschweißenden Rohre ist sehr viel kleiner als die bekannten Schweißvorrichtungen.

Die Erfindung schafft also auch in diesem Falle einen Antrieb, der zu einer Drahtzuführung ohne besonders angebrachten Drahtzufuhrmotor auf dem sich drehenden Kopf der Schweißvorrichtung verwendet wird. Damit kann der Zwischenraum der Röhren minimal gehalten werden.

Statl des oben erwähnten Aufbaus der zweiten Ausführungsform mit einem Brückenteil können zur Verbindung der Zusatztriebteile zu den Antriebsringen im Rahmen der Erfindung auch beispielsweise Schrauben verwendet werden, aber der Gebrauch eines Brückenteils vermeidet die Notwendigkeit irgendeiner Verbindung zwischen den Teilen. Weiter liegt es im Rahmen des vorliegenden Erfindungsgegenstandes, für den Antrieb des Teiles 532 eine endlose Kette

vorzusehen, die mit dem Teil 532 zusammenwirkt und über Räder geführt wird, die am Gehäuse 520 gelagert sind, wobei ein Rad angetrieben wird.

Die Erfindung ist nicht auf irgendein ^Nesonderes Schweißverfahren begrenzt, sondern auch für das MIG-Schweißverfahren und andere Schweißverfahren, bei denen Schweißdraht in die Schweißzone zugeführt wird, anwendbar.

Hierzu I I Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung für das Lichtbogenschweißen von Stumpfstößen an nichtdrehbaren Rohren mit einer die Rohre umgreifenden Spanneinrichtung und mit zwei darin konzentrisch zur Rohrachse drehbar gelagerten und von je einem ortsfesten Motor angetriebenen Antriebsringen, von denen der eine einen Schweißkopf und ein Drahtvorschubgetriebe trägt, während der andere auf das Drahtvorschubgetriebe wirkt und durch seine relative Drehgeschwindigkeit im Verhältnis zu dem ersten Antriebsring die Draht-Vorschubgeschwindigkeit bestimmt — nach Hauptpatent 16 15 184 —, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antriebsringe (38, 44; 532, 534) koaxial zur Rohrachse nebeneinander angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ii&8 die beiden Antriebsringe (38,44; 532, 534} als Segmente ausgebildet sind, weiche sich wenigstens über einen Winkel von 180° erstrecken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsringe (38, 44) durch zwei Zahnräder (32, 34) angetrieben sind, die in einem derartigen Abstand voneinander angeordnet sind, daß die Segmentöffnungen in den Antriebsringen überbrückt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem der Antriebsringe (44) wenigst! "vs zwei den Drahtzufuhrmechanismus (76, 82) antreibende Zahnräder (50, 55) in einem derartigen Abstand voneinander angeordnet sind, daß sie die Segmentöffnung in dem anderen Antriebsring (38) überbrücken u,id in eine an diesem Antriebsring (38) ausgebildete Verzahnung (39) eingreifen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentöffnungen der Antriebsringe (532,534) durch ein entsprechend segmentförmiges Zusatztriebteil (582, 584) überbrückt sind, wobei die Antriebsringe durch je ein einziges Zahnrad (704) angetrieben sind, wobei auf einem Antriebsring (532) ein den Drahtzuführmechanismus (710, 712, 714, 716) antreibendes Zahnrad (720) angeordnet ist, welches in eine auf dem anderen Antriebsring (534) und in eine auf dem mit diesem Antriebsring (534) verbundenen Zusatztriebteil (584) ausgebildete Verzahnung eingreift.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein eine Öffnung (529) zum Einlegen der Rohre überbrückendes Brückenteil (560), welches auf dem Gehäuse (520) der Vorrichtung abnehmbar angeordnet ist und Führungsflächen für die Zusatztriebteile (582,584) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in das Brückenteil (560) und die Zusatztriebteile (582, 584) diese miteinander zu einem Bauteil verbindende Glieder (590) eingreifen.