DE2752526C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ver­ hinderung des Luftzutritts zu einer Schweißstelle zur Vermeidung von Oxiden, mit einem aufblasbaren Hohlkörper.

Beim Schweißen von rostfreiem Stahl und den meisten anderen Legierungen darf die Schweißstelle während des eigentlichen Schweißvorganges nicht mit Luft oder irgendeiner anderen Form von Sauerstoff in Berührung kommen. Andernfalls oxidiert das Metall an der Schweißstelle und es kommt zu mikroskopischen Haarrißbildungen, welche zwangsläufig eine unzureichende Güte der Schweißnaht bedingen.

Es kommt nun häufig vor, daß eine Abzweigleitung oder ein Abzweigrohr mit einer bestehenden Sammelleitung oder einem Hauptrohr erst nach dessen anderweitig erfolgtem Anschluß verbunden weden müssen. Bisher war es zur Schweißverbindung zwischen Abzweigleitung und Sammelrohr erforderlich, das gesamte Sammelrohr zu reinigen, wozu eine große Menge an Inertgas und außerdem ein erheblicher Zeitaufwand erforder­ lich waren, um eine restlose Beseitigung sämtlicher ver­ unreinigender Fremdkörper aus dem Sammelrohr zu gewährleisten.

Als Stand der Technik, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, ist eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt (GB-PS 14 04 467). Diese bekannte Konstruktion setzt einen weiteren Hohlkörper im Abstand vom ersten Hohlkörper ein, wobei zwischen beiden Hohl­ körpern ein Raum entsteht, welcher schweißtechnischer Bearbeitung zugänglich ist. Nachteilig ist bei dieser bekannten Konstruktion, daß die beiden Hohlkörper seitlich in ein Rohr eingeführt werden müssen, so daß hierzu ein entsprechender Freiraum zur Verfügung stehen muß. Die gesamte Handhabung dieser bekannten Vorrichtung ist damit umständlich und bezüglich ihres Anwendungsge­ bietes erheblich eingeschränkt.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Er­ findung darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einen vergrößerten Anwendungs­ bereich besitzt und in wesentlich kürzerer Zeit eine vollständige Säuberung der Schweißstelle gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen rohrförmigen Körper, mit welchem ein elastisches, spreiz­ bares Element verbunden ist, durch dessen Umfangskante die die Schweißstelle umgebende Werkstückfläche beauf­ schlagbar ist, wobei im Inneren des schweißbaren Elements der aufblasbare Hohlkörper angeordnet ist, unter dessen Druck das spreizbare Element nach außen unter Bildung einer geschlossenen Zone um die Schweißstelle aufweitbar ist.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die umständliche Handhabung entfällt, d. h. die erfindungsgemäße Vorrichtung kann seitlich in ein Rohr eingeführt werden, wobei das spreizbare Element eine Art Schutzschirm bildet. Zur Spreizung dieses Elements dient der Hohlkörper.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich um eine Schweißstelle eine geschlossene Zone erzeugen, in welche sich Inertgas einführen läßt, so daß der Ver­ brauch an Inertgas nur einen Bruchteil des bisher erforderlichen Volumens ausmacht und eine vollständige Reinigung innerhalb wesentlich kürzerer Zeit möglich ist.

Insgesamt eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Durchführung der zum Anschluß eines Abzweigrohres an ein Haupt- oder Sammelrohr erforderlichen Schweißarbeiten. Zu diesem Zweck braucht die Vorrichtung mit dem zusammen­ gefalteten spreizbaren Element lediglich durch den mit der Anschlußöffnung im Sammelrohr ausgerichteten An­ schlußstutzen in das Sammelrohr eingeführt zu werden.

Das spreizbare Element wird dann durch Aufblasen des Hohlkörpers aufgespreizt und anschließend leicht zurück­ gezogen, bis seine Umfangskante die die Anschlußöffnung umgebende Innenfläche des Sammelrohrs beaufschlagt, so daß die geschlossene Zone auf der Innenseite der Schweißstelle entsteht.

Zur Abschirmung der Innenseite der Schweißstelle wird dann in diese Zone Inertgas eingeleitet. Ist die Schweiß­ arbeitet beendet, so wird das zusammenfaltbare spreizbare Element durch Entleerung des Hohlkörpers zusammengefaltet und durch die Öffnung und den angeschweißten Stutzen herausgezogen. Damit wird verhindert, daß im Sammel­ rohr verunreinigende Rückstände zurückbleiben.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung, teilweise im Schnitt und mit teilweise weggebrochenen Partien einer perspektivischen Darstellung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die in Fig. 1 darge­ stellte Anordnung;

Fig. 3 einen Längsschnit durch das zusammengefaltete Element und den entleerten Ballon der Vorrichtung gemäß der Erfindung nach Fig. 1 und 2.

Fig. 1 und 2 zeigen einen Anschlußstutzen 12 für ein Abzweig­ rohr, der bereits die Stellung einnimmt, in der er mit einem Haupt- oder Sammelrohr 10 verschweißt werden soll. Bei dem hier dargestellten Anschlußstutzen handelt es sich um eine an dem Sammelrohr anzuschweißende Muffe, in welche das Abzweig­ rohr nach erfolgter Schweißverbindung eingeführt wird. An sei­ nem mit dem Sammelrohr zu verbindenden kegelförmigen Ende 20 weist der Stutzen 12 einen Durchtrittskanal 14 mit einem der Durchtrittsöffnung 16 in der Wandung des Sammelrohrs 10 in etwa entsprechendem Durchmesser auf. An dieses kegelförmige Ende 20 schließt sich nach außen ein Abschnitt 18 mit größe­ rem Durchmesser zur Aufnahme des anzuschließenden Abzweigrohrs an. Die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich für Sammel­ rohre aller Größenordnungen oberhalb eines Durchmessers von ca. 1,25 cm, sowie für Abzweigrohre al­ ler Formen und Größen oberhalb dieser Abmessungen.

Um nun den Anschlußstutzen 12 am Sammelrohr 10 anzuschweißen, muß die Innenseite des Sammelrohres gereinigt werden, wenn es sich um rostfreien Stahl oder eine andere Legierung handelt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung gestattet nun die Bildung einer geschlossenen Zone innerhalb des Sammelrohrs 10, deren Volumen nur einen kleinen Bruchteil des gesamten Rohres beträgt, so daß folglich nur ein Bruchteil der bisher erforder­ lichen Gasmenge zur Reinigung ausreicht, was sich in geringe­ ren Gaskosten niederschlägt und einen wesentlich geringeren Zeitaufwand für die vor der Schweißarbeit durchzuführende Rei­ nigung erfordert.

Diese geschlossene Zone läßt sich mit Hilfe einer Vorrichtung 22 herstellen, welche im wesentlichen aus einem langgestreckten, rohrförmigen Körper 24 besteht, der mit einem spreizbaren, konusförmigen Element 26 aus ela­ stischem Material verbunden ist.

Zur praktischen Anwendung der Vorrichtung 22 wird der langgestreckte Körper 24 und das zusammengefaltete, konus­ förmige Element 26 durch den Durchtrittskanal 14 des Anschluß­ stutzens 12 und die Öffnung 16 in das Sammelrohr 10 eingeführt. Das Element 26 wird dann aufgespreizt und leicht zurückgezo­ gen, bis seine äußere Umfangskante gegen die Innenfläche des Sammelrohres anliegt, so daß sich um die Schweißstelle an der Öffnung 16 eine geschlossene Zone 27 bildet. In diese Zone wird durch den rohrförmigen Körper 24 Inertgas eingeleitet. Nach er­ folgter Verschweißung des Stutzens 12 mit der Wandung des Sam­ melrohres 10 in bekannter Weise wird das Element 26 um den rohr­ förmigen Körper 24 zusammengefaltet und durch den nunmehr an­ geschweißten Stutzen herausgezogen.

Der langgestreckte, rohrförmige Körper 24 der Vor­ richtung 22 besteht aus mehreren Teilen. Er umschließt ein mittiges Rohr 28 mit einem äußeren Gewindeende 30, an welches eine von einer Druckgasquelle kommende Zuführleitung anschließ­ bar ist. In dieser Leitung kann ein Rückschlagventil eingebaut sein, um zu verhindern, daß das unter Druck stehende Gas durch das Rohr zurückströmt.

Das Rohr 28 erstreckt sich durch ein Verbindungsstück 32, welches mit einem Endnippel 34 durch den Durchtrittskanal 14 des Stutzens 12 in das Sammelrohr 10 hin­ einragt und mit einem sich nach außen weitenden Abschnitt 36 in dem äußeren Stutzenabschnitt sitzt. Dieser sich nach außen erweiternde Abschnitt 36 des Verbindungsstücks 32 ist in Seg­ mente unterteilt und weist ein Innengewinde 38 auf, in welches das Gewindeende 40 einer Muffenhülse 42 aufnehmbar ist.

Unter dem Druck der eingeführten und einzuschraubenden Muffenhülse 42 spreizt sich das Ende 36 des Verbindungsstücks 32 auf und gelangt in mechanischen Eingriff mit dem Stutzen 12. An der Muffenhülse 42 kann der Schweißer den Stutzen 12 in dieser Stellung festhalten und an das Sammelrohr vorheften. Die Be­ festigung der Muffenhülse 42 über das Verbindungsstück 32 am Stutzen 12 erfolgt vor Einführung des Elements 26 in das Sam­ melrohr 10, so daß das Rohr 28 mit dem daran befestigten konus­ förmigen Element 26 getrennt gehandhabt und eingeschoben werden kann. Die Muffenhülse 42 weist eine mittige Längsbohrung 44 auf, durch welche sich das Rohr 28 erstreckt. Im mittleren Ab­ schnitt der Bohrung 44 mündet ein Zuführkanal 46 eines an der Muffenhülse vorgesehenen Nippels 48 ein, der mit einem Innen­ gewinde 50 zum Anschluß einer Inertgas-Zuleitung versehen ist. Dieses Gas umströmt das Rohr 28 in der Bohrung 44 und gelangt durch das Verbindungsstück 32 in die geschlossene Zone 27.

Die Muffenhülse 42 ist an ihrem äußeren Ende mit einem Innen­ gewinde 52 zur Aufnahme des Gewindeendes 54 einer Klemmhülse 56 ausgebildet. Dieses Ende 54 der Klemmhülse ist geschlitzt bzw. in Segmente unterteilt und wird beim Einschrauben in die Muffenhülse 42 durch deren Gewindeende 52 zusammengedrückt. Dadurch ergibt sich eine feste Verspannung der Klemmhülse 56 gegen das Rohr 28, so daß diese beiden Teile nicht mehr gegen­ einander beweglich sind, sobald das Element 26 gespreizt und in seine richtige Lage im Sammelrohr gebracht wurde, ehe das Inertgas in die Ebene 27 eingelassen wird. Ein O-Ring 58 dient als Abdichtung zwischen dem äußeren Ende der Muffenhülse 42 und der Klemmhülse 46.

Am inneren Ende des Rohres 28 ist ein aufblasbarer Hohlkörper 60 in Form eines Ballons mittels eines Drahtes 62 oder der­ gleichen befestigt. Der aufblasbare Hohlkörper 60 besteht vorzugsweise aus dickem Gummi; sobald er aufgeblasen wird, spreizt er das Ele­ ment 26 nach außen in die in Fig. 1 und 2 gezeigten Stellungen. Vorzugsweise ist der Ballon mit Längsfalten versehen, die ihm eine gewisse Steifigkeit verleihen und in welche sich noch zu beschreibende Federdrähte bei entleertem, zusammengefaltetem Ballon einlagern können.

An dem dem Rohr abgewandten Ende des aufblasbaren Hohlkörpers 60 ist ein Ver­ bindungsstück 64 aufvulkanisiert oder anderweitig befestigt.

Diese Verbindungsstück 64 schließt einen Formeinsatz 66 aus Metall ein, in welchem ein Gewinde zur Aufnahme einer Rändel­ schraube 68 ausgebildet ist, so daß sich das konusförmige Ele­ ment 26 über das Verbindungsstück 64 mit dem aufblasbaren Hohlkörper 60 ver­ binden läßt. Das Element 26 besteht aus einem kegelförmigen Schirm 70, aus gewirktem Material oder einem Gewebe, das den hohen Temperaturen in der Größenordnung von ca. 150°C, denen es im Verlauf der Schweißarbeit ausgesetzt ist, standzuhalten ver­ mag.

Außerdem gehören zum Element 26 eine Anzahl von Feder­ drähten 72, welche in einem Haltering 74 stecken und sich in unbelasteter Stellung längs des aufblasbaren Hohlkörpers 60 und des Rohrs 28 erstrecken, wie Fig. 3 zeigt. Die Drähte 72 sind an ihren En­ den durch Silberlötung in Bohrungen im Ring 74 befestigt. Der Ring 74 und das Mittelstück des Schirms 70 werden zwischen dem Kopf der Schraube 68 und dem Verbindungsstück 64 eingeklemmt und auf diese Weise fest mit dem dem Rohr 28 abgewandten Ende des aufblasbaren Hohlkörpers 60 verbunden.

An ihren äußeren Enden sind die Federdrähte 72 über Ösen 76 mit dem Schirm 70 verbunden, und da sie beim Aufblasen des Ballons auseinanderstreben, ziehen sie den Schirm 70 nach außen mit. Vorzugsweise enden die Federdrähte 72 kurz oberhalb der Randkante des Schirms 70, um eine Anlage der Randkante des Schirms 70 an der Innenfläche des Sammelrohrs zu gewährleisten. Bei Sammelrohren mit großem Durchmesser beaufschlagt der kreis­ förmig aufgespannte, bzw. aufgespreizte Schirm 70 über seine gesamte Umfangskante die Innenfläche der Rohrwandung. Für Sam­ melrohre mit kleinerem Durchmesser ist eine besondere Ausbil­ dung der Umfangskante des Schirms in Anpassung an die Innen­ fläche der Rohrwandung vorteilhaft.

Zu diesem Zweck läßt sich die Umfangskante des Schirms 70 ellipsenförmig ausbilden, so daß er sich z. T. durch die Öff­ nung 16 horizontal nach außen erstreckt und sich dadurch den Konturen des Sammelrohres besser anschmiegt. Eine völlig gas­ dichte Anlage zwischen dem Element 26 und der Sammelrohrwandung ist nicht unbedingt erforderlich, da eine leichte Undichtigkeit die Schweißung nicht beeinträchtigt, sondern höchstens einen geringfügig höheren Gasverbrauch zur Folge hat.

Nachstehend wird die praktische Be­ dienung der Vorrichtung 22 beschrieben:

Der konusförmige Schirm 70 und der Haltering 74 werden über das Verbindungsstück 64 mit dem am Rohr 28 befestigten aufblasbaren Hohlkörper 60 verbunden. Dann wird in das in den Anschlußstutzen einge­ führte Verbindungsstück 32 das Ende 40 der Muffenhülse 42 eingeschraubt. Diese Anordnung wird dann durch den Stutzen 12 und die Öffnung 16 in das Sammelrohr eingeschoben, wobei das Verbindungsstück 32 in festen Eingriff mit dem Stutzen ge­ langt.

Bei lose mit der Muffenhülse 42 verbundener Klemmhülse 56 kann durch das Rohr 28 ein unter Druck stehendes Medium in den aufblasbaren Hohlkörper 60 eingeleitet werden, so daß sich das konus­ förmige Element 26 aufspreizt. Das Rohr 28 läßt sich dann leicht zurückziehen, um auf diese Weise die Umfangskante des Schirms 70 in Anlage an die Innenfläche des Sammelrohres zu ziehen.

Die Klemmhülse wird dann festgezogen, so daß alle Teile des langgestreckten Körpers 24 in dieser Anordnung ge­ halten werden. An den Nippel 48 der Muffenhülse 42 wird dann die Inertgas-Zuleitung angeschlossen, und in die durch das konusförmige Element 26 umschlossene Zone 27 wird das Inert­ gas eingeleitet, so daß das Ende 20 des Stutzens 12 an das Sammelrohr angeschweißt werden kann, wobei der Schweißer die Hülse 42 festhält.

Ist die Schweißarbeit beendet, wird die Druckgasleitung für den Ballon abgeschaltet, so daß die Federdrähte 72 unter dem nachlassenden Druck in ihre in Fig. 3 gezeigte Stellung zu­ sammenklappen und dabei den Schirm 70 mitnehmen. Durch teil­ weises Ausdrehen der Muffenhülse 42 aus dem Verbindungsstück 32 läßt sich die gesamte Anordnung aus der Öffnung 16 durch den Durchtrittskanal des nunmehr angeschweißten Anschlußstutzens herausziehen. Im Sammelrohr verbleiben keinerlei Rückstände, die später eine Verunreinigung verursachen könnten, wobei nur eine minimale Menge Inertgas erforderlich war.

Zum Aufblasen des Ballons läßt sich Inert­ gas verwenden. Dies hat den Vorteil, daß im Falle eines etwa­ igen Platzens eines Ballons z. B. kein Sauerstoff die zwischen dem Anschlußstutzen 12 und dem Sammelrohr herzustellende Schweiß­ naht schwächen kann. Im übrigen ist jedes Gas mit einem Druck von einigen bar zum Aufblasen des Ballons und Aufspreizen des konusförmigen Elements 26 geeignet.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Verhinderung des Luftzutritts zu einer Schweißstelle zur Vermeidung von Oxiden, mit einem aufblasbaren Hohlkörper, gekennzeichnet durch einen rohrförmigen Körper (24), mit welchem ein elastisches, spreizbares Element (26) verbunden ist, durch dessen Umfangskante die die Schweißstelle umgebende Werkstückfläche beaufschlagt ist, wobei im Inneren des spreizbaren Elements der aufblasbare Hohlkörper (60) angeordnet ist, unter dessen Druck das spreizbare Element (26) nach außen unter Bildung einer geschlossenen Zone (27) um die Schweißstelle aufweitbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch den rohrförmigen Körper (24) eine den als Ballon ausgebildeten aufblasbaren Hohlkörper (60) speisende Druckgasleitung (28) erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch den rohrförmigen Körper (24) ein Kanal (44) erstreckt, durch welchen der durch das gespreizte Element (26) umschlossenen Zone (27) Inertgas zuführbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper (24) als Druckgasleitung ein in den aufblasbaren Hohlkörper (60) mündendes mittiges Rohr (28) ein­ schließt, welches ringförmig von dem Kanal (44) umgeben ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für eine zwischen einem Abzweigrohr und einem Sammel­ rohr durchzuführenden Schweißverbindung, gekennzeichnet durch einen Schirm (70) als spreizbares Element, der an seinem Mittelstück über einen Haltering (74) und ein Verbindungsstück (64) mit dem aufblasbaren Hohl­ körper (60) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schirm (70) Faltvorrichtungen (72) vor­ gesehen sind, durch welche der Schirm bei sich ent­ leerendem, als Ballon ausgebildeten Hohlkörper (60) zusammenfaltbar ist.