DE2837380C2 - Vorrichtung zum Schweißen von Selektionen eines Faltenbalgs - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schweißen von Sek'ionen eines Faltenbalgs längs deren Stirnränder mittels Kreisringnähten. Insbesondere geht es um das Schweißen von großformatigen dünnwandigen Faltenbalgsektionen während ihrer Drehung um die eigene Längsachse. Es soll auf diese Weise die Herstellung von Faltenbälgen beliebiger Länge oder auch das Anschweißen von Übergangsstücken, Böden und Flanschen an den Faltenbalg möglich sein.

Eine Vorrichtung zum Schweißen von Faltenbalgsektionen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 umris-

M senen Art ist aus dem SU-Erfinderschein 4 39 365 bekannt. Diese besitzt einen Tragkörper mit einer Achse 7ur Aufnahme der Faltenbalgsektionen, einem Mechanismus zum Fixieren und Andrücken der Stirnränder der zu schweißenden Faltenbalgsektionen sowie einem Antrieb zum Drehen des Schweißstücks. Der Fixier- und Andrückmechanismus besitzt einen gemeinsamen Antrieb für die Andrückeinheiten, die aus einzelnen Elementen ausgeführt sind und die zu schweißenden Faltenbalgsektionen am gesamten Umfang des Stumpfstoßes fixieren.

Diese bekannte Vorrichtung gewährleistet nur die Fixierung von Faltenbalgsektionen mit einem Durchmesse von 94 mm und einer Wanddicke von 0,1 mm. Die Schweißung von Faltenbalgsektionen mit einem Durchmesser über 100 mm und dickeren Wänden ist nicht möglich.

Außerdem hat die bekannte Spannvorrichtung einen geschlossenen Arbeitsraum, der die Fertigung von lan-

gen Faltenbälgen einschränkt- oder aber eine Spannvorrichtung mit übermäßig großen Abmessungen voraussetzt

Eine andere bekannte Vorrichtung der gattungsgemäß vorausgesetzten Art ist eine Anlage zum Schweißen von großformatigen Erzeugnissen vom Typ der Mantelschüsse, deren Gestell einen Antrieb zur Drehung des Schweißstücks und eine Einrichtung zum Andrücken der Süsnränder des Schweißstücks aufweist, welche in Form von zwei Planscheiben ausgeführt ist, von denen die eine in einem feststehenden Auflager angeordnet und mit dem Drehantrieb verbunden ist, während die zweite in einem beweglichen Auflager angeordnet ist. Die Vorrichtung hat einen Druckluftzylinder, der mit dem beweglichen Auflager zusammenwirkt, wobei ein Ständer vorhanden is'_H der einen auf einem waagerechten Träger verschiebbaren Schweißbrenner trägt

In dieser Vorrichtung werden die Faltenbalgsektionen während ihrer Drehung verschweißt Sie sind dabei zwischen der drehangetriebenen und der drehantreibbaren Planscheibe eingespannt, wobei ein V-fsatz der Schweißränder in bezug aufeinander oder deren Schiefstellung an den Schweißstellen oder aber manchmal zugleich beides möglich ist.

Außerdem kommt der verschweißte Faltenbalgabschnitt auskragend in bezug auf die zu schweißenden Sektionen des Faltenbalgs zu liegen, was zu unerwünschten Spannungen an der Schweißstelle führt welche die Schweißnahtqualität vermindern.

Die bekannten Vorrichtungen gewährleisten kein hochwertiges Schweißen von Kreisringnähten an dünnwandigen großformatigen Faltenbalgsektionen, da ein dichtes Andrücken am gesamten Umfang der Schweißkanten nicht gewährleistet ist. Dabei ist zu bedenken, daß ein Spalt von auch nur Hundertsteln eines Millimeters die Wärmeableitung stark verschlechtert und zum Durchbrennen führt Darüber hinaus gewährleisten die bekannten Vorrichtungen kein genaues Zentrieren am Außendurchmesser der Schweißränder und keine genaue Lage der Stumpfstoßebene und folglich der Schweißnahtebene senkrecht zur Längeachse des Schweißstücks. Dies verschlechtert ebenfalls die Schweißgüte, und es wird notwendig, zusätzliche Mittel zur Steuerung und Kontrolle der gegenseitigen Lage von Schweißkopf und Schweißnaht zu verwenden, was wiederum die Konstruktion der Vorrichtung komplizierter macht.

Mit den bekannten Vorrichtungen ist die Herstellung einer hochwertigen Schweißnaht beim Schweißen von dünnwandigen großformatigen Faltenbalgsektionen, insbesondere von Faltenbälgen und Faltenbalgbaugruppen aus nichtrostendem Stahl mit einer Wanddicke von 0,1 bis 0,3 mm und einem Durchmesser von 200 bis 800 mm, nicht möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Schwierigkeiten zu beheben und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine gute Schweißnahtqualität, insbesondere bei der Herstellung von großen dünnwandigen Faltenbälgen, zu erzielen gestattet, wobei die Konstruktion der Vorrichtung und ihr Betrieb einfach bleiben sollen.

Ausgehend von der oberbegrifflich vorausgesetzten Ausbildung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Diese gewährleisten eine genaue Positionierung der Schweißränder der zu verschweißenden Faltenbalgsektionen sowie eine wirksame Wärmeabfuhr von der Schweißstelle.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Erfindungsvorschlags sind in den Unteransprüchen angegeben. Sp gewährleisten die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 eine eventuelle Schrägstellungen zuverlässig ausgleichende Andrückung der Schweißränder aneinander.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet die Herstellung einer hochwertigen Schweißnaht beim Stumpfschweißen der Sektionen von dünnwandigen

ίο Faltenbälgen, und zwar wegen der zuverlässigen Zentrierung mit Hilfe des auseinanderschiebbaren Bügels und des dichten und gleichmäßigen Andrückens der Schweißränder. Die Gefahr des Durchbrennens ist infolge einer besseren Wärmeableitung über dje Vor-Sprünge der Federringe, die in die Wellentäler der Faltenbalgsektionen greifen, völlig beseitigt Schiefstellungen in der Stoßebene der zu schweißenden Faltenbalgsektionen in bezug auf deren Längsachse sind auch infolge des Andrückens derselben mit Hilfe der symmetrisch angeordneten Druckluftzylind." und dank der zuverlässigen Fixierung des SchwciSkcpfcs ausgeschlossen. Zusätzliche Maßnahmen zur Steuerung und Kontrolle der gegenseitigen Lage von Brenner und Schweißnaht sind entbehrlich.

Die Erfindung wird nachstehend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Schweißen von Sektionen eines Faltenbalgs in Seitenansicht;

F i g. 2 die Einzelheit A der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung in vergrößertem Maßstab;
F i g. 3 den Längsschnitt nach Linie I1I-III der F i g. 2; Fig.4 den Querschnitt nach Linie IV-IV der Fig.2; F i g. 5 die Einzelheit B der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung in vergrößertem Maßstab;

F i g. 6 den Längsschnitt nach Linie VI-VI der F i g. 5; F i g. 7 den Querschnitt nach Linie VII-VII der Fig. 1; F i g. 8 schematisch die Anordnung zweier Pawe von Druckluftzylindern in einer ersten Variante;

F i g. 9 schematisch die Anordnung zweier Paare von Dr-ickluftzylindern in einer zweiten Variante;

Fig. 10 schematisch die Anordnung von drei Druckluftzylindern.

Die Vorrichtung besteht aus einem Gestell 1, welches ein feststehendes Auflager 2 mit einer drehangetriebenen Planscheibe 3 und ein bewegliches Auflager 6 mit einer drehantreibbaren Planscheibe 5 trägt. Die drehangetriebene Planscheibe 2 ist sowohl mit einem Drehantrieb 4 als auch der drehantreibbaren Planscheibe 5 kinematisch verbunden. Das bewegliche Auflager 6 ist mittels wenigstens zweier Druckluftzylinder 7 verschieblich. Ein Ständer 8 (F i g. 7) trägt einen Schweißbren.'.ar 9.

Die kinematische Verbindung zwischen den Planscheiben 3 und 5 \ϊι zustandegebracht mittels Zahnrädern 10 und 11, deren jedes an einer der Planscheiben 3 und 5 befestigt ist und mit Ritzeln 12 und 13 kämmen, die auf einer Welle 14 sitzen, welche am Gestell 1 gelagert ist.

eo Die drehangetriebene Planscheibe 3 trägt eins Fassung 15 und die drehantreibbare Planscheibe tine Fassung 16, die mittels einer Beilage 17 (Fig.3) aus elasti· schem Material, beispielsweise aus Gummi, abgefedert ist.

Zwischen den Planscheiben 3 und 5 ist ein auseinanderschiebbarer Bügel 18 auf dem Gestell 1 angeordnet, der sich in zusammengefahrener Arbeitsstellung an geschlitzten Federringen 20 und 21 abstützt, wobei er die

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Ränder der zu schweißenden Sektionen des Faltenbalges 19 an deren Außendurchmesser zentriert.

Die Federringe 20,21 sind von den Fassungen 15 und 16 getragen und sind mittels Schlössern 22 zusammenziehbar. Sie haben nach innen weisende Vorsprünge 23. die in das jeweils an den Schweißstoß grenzende letzte Wellental 24 der zu schweißenden Sektionen des Faltenbalges 19 greifen. Dies verbessert die Wärmeableitung während der Schweißung.

Am Gestell 1 sind verstellbare Anschläge 25 (Fig.5 und 6) eingebaut, die die (in den Zeichnungen nach links erfolgende) Schließbewegung des beweglichen Auflagers 6 begrenzen. Sie sind als Stäbe 26 ausgebildet, weiche durch Federn 27 vom beweglichen Auflager 6 abgedrückt werden. Jeder der Stäbe 26 hat eine durchgehende Querbohrung 28 zum Durchtritt einer Leiste 29, die einen Längsverschiebungsantrieb 30 aufweist. Die Leiste 29 hat Schrägflächen 31, die mit entsprechenden Schragflärhen Xi der WänHp der Bohrungen 2R >n den Stäben 26 zusammenwirken. Die Leiste 29 und die Stäbe 26 sind in gestellfesten Führungen 33 untergebracht.

Die Anschläge 25 wirken mit dem beweglichen Auflager 6 zusammen und fixieren dessen Lage so, daß zwischen den Stirnflächen der geschlitzten Federringe 20 und 21 ein Spalt H verbleibt, welcher seinerseits die Ränder der Faltenbalgsektionen in einer zu deren Zentrierung erforderlichen Lage hält.

Zur Verschiebung des beweglichen Auflagers 6 mit der getriebenen Planscheibe 5 dienen zwei oder mehr Druckluftzylinder 7. die symmetrisch in bezug auf die Längsachse der Anlage angeordnet und an Kragstützen 34 des Gestells 1 gelenkig befestigt sind. Die Kolbenstangen 35 der Druckluftzylinder 7 greifen am beweglichen Auflager 6 an.

Der Ständer 8 mit dem Schweißbrenner 9 befindet sich in Axialrichtung auf gleicher Höhe wie der auseinanderschiebbare Bügel 18. Er trägt einen Druckluftzylinder 36 mit einer beidseits herausragenden Kolbenstange 37. An deren einem Ende 38 ist der Schweißbrenner 9 und an dem anderen Ende 39 eine Vorrichtung 40 zur Fixierung des Brenners 9 in der zur Schweißung erforderlichen Lage befestigt.

Die Vorrichtung 40 zur Fixierung des Brenners 9 ist eine Platte 41, die eine Führungssäule 42 trägt, welche mit einer Bohrung zusammenwirkt, die in einem am Gehäuse des Druckluftzylinders 36 starr befestigten Kragstück 43 ausgeführt ist. Eine solche Fixierung des Brenners 9 verhindert dessen Verdrehung in bezug auf die Horizontalachse des Druckluftzylinders 36.

Auf dem Gestell 1 ist hinter dem beweglichen Auflager 6 in Richtung des Fertigungsablaufs eine Einrichtung 44 zur Aufnahme der verschweißten Sektionen des Faltenbalges 19 vorgesehen, nämlich Rollen 45, die parallel zur Längsachse 0 der Vorrichtung auf einem Kreisbogen liegen. Die Oberflächen der Rollen 45 sind mit Polytetrafluorethylen beschichtet

In einer anderen Ausführung kann die Vorrichtung zusätzliche Druckluftzylinder 46 (Fig.8) besitzen, die symmetrisch in bezug auf die Vertikalebene 47 und die Horizontalebene 48 angeordnet sind. Die Druckluftzy- βο linder 7 und 46 können auch wie in F i g. 9 gezeigt angeordnet sein. Die Vorrichtung kann auch mit drei Druckluftzylindern 49 (F i g. 10) bestückt sein, die auf gleichem Radius rund in gleichem Abstand 1 voneinander liegen, und zwar symmetrisch in bezue auf die Vertikalebene 47.

Der Betrieb der beschriebenen Vorrichtung zum Schweißen von Faltenbalgsektionen verläuft folgenderweise:

Um die zu schweißenden Sektionen des Faltenbalges 19 zwischen den Planscheiben 3 und 5 unterzubringen, wird das bewegliche Auflager 6 mit Hilfe der Druckluftzylinder in die Endstellung zurückgezogen. Gleichzeitig wird der Brenner 9 von der Kolbenstange 37 des Druckluftzylinders 36 von der Schweißstelle zurück in die Ausgangsstellung bewegt. Die Spannschlösser 22 werden in die Offenstellung verschwenkt und die geschlitzten Federringe 20 und 21 dadurch freigegeben. Dann werden diese Ringe 20 und 21 auf die Außenfläche der Fassungen 15 und 16 aufgesetzt. Mit Hilfe des Antriebs 30 wird die Leiste 29 so verschoben, daß die Anschläge 25 die Lage einnehmen, die den Spalt H zwischen den Stirnflächen der geschlitzten Federringe ?0 und 21 gewährleistet.

Die zu schweißenden Sektionen des Faltenbalges 19 werden in die Fassungen 15 und 16 eingesetzt, und zwar SO; daß die Vorsnriinge 23 der geschlitzten Federrinee 20 und 21 in die dem Schweißstoß benachbarten Wellentäler 24 der Sektionen des Faltenbalges 19 greifen. Danach werden die Federringe 20,21 mittels der Spannschlösser 22 zusammengezogen.

Mittels der Druckluftzylinder 7 verschiebt man das bewegliche Auflager 6 bis zur Berührung mit den Anschlägen 25. Dann wird der Büge! 18 zusammengefahren und dadurch die zu schweißenden Sektionen des FaltenttfVes 19 zentriert. Hiernach wird durch den Antrieb 30 die Leiste 26 so verschoben, daß sie die Stäbe 26 freigibt und diese unter der Wirkung der Federn 27 in die Ausgangsstellung zurückkehren.

Mittels der Druckluftzylinder 7 werden die vom Bügel 18 umfaßten Ränder der zu schweißenden Sektionen des Faltenbalges 19 endgültig aneinandergedrückt. Hierbei wird die elastische Beilage 17 verformt, wobei sie ein dichtes Andrücken der Schweißkanten auf dem gesamten Umfang gewährleistet.

Danach wird der Bügel 18 wieder auseinandergeschoben. Der Schweißbrenner 9 wird vom Druckluftzylinder 36 zur Schweißstelle vorgeschoben und der Brenner durch die Vorrichtung 40 in der Arbeitsstellung fixiert.

Danach wird der Antrieb 4 zur Drehung der Planscheiben 3 und 5 zusammen mit den zu schweißenden Sektionen des Faltenbalges 19 eingeschaltet und die Schweißung ausgeführt. Während der Schweißung verbessern die Führungsvorsprünge 23 die Wärmeableitung.

Nach beendeter Schweißung werden die Spannschlösser 22 und damit die geschlitzten Federringe 20 und 21 geöffnet, wodurch die verschweißten Sektionen des Faltenbalges 19 freigegeben werden.

Zum Anschweißen einer nächstfolgenden Sektion des Faltenbalges an die bereits miteinander verschweißten Sektionen wird der Brenner 9 zurückgeführt und das bewegliche Auflager 6 in die Ausgangsstellung verschoben. Die verschweißten Sektionen des Faltenbalges 19 werden in Fertigungsrichtung zur Einrichtung 44 zur Aufnahme der verschweißten Sektionen verschoben. Wegen der PTFE-Beschichtung der Rollen 45 der Einrichtung 44 besteht keine Gefahr einer Verformung der Sektionen des Faltenbalges 19 bei dieser Drehung und Längsverschiebung. Die Arbeitsgänge wiederholen sich in der beschriebenen Reihenfolge.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schweißen von Sektionen eines Faltenbalges mit einem Gestell, auf dem in einem feststehenden Auflager eine drehangetriebene Planscheibe und in einem beweglichen Auflager eine drehantreibbare Planscheibe gelagert sind, in denen jeweils ein Ende der zu verschweißenden Faltenbalgsektionen befestigbar ist, wobei das bewegliche Auflager mittels eines Verschiebeantriebs hin und her verschieblich ist, und mit einem in der Ebene des Schweißstoßes angeordneten, einen Schweißbrenner tragenden Ständer, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Planscheibe (3, 5) je ein geschlitzter Federring (20,21) befestigbar ist, der mit einem radial nach innen weisenden Vorsprung (23) in ein an den Schweißstoß angrenzendes Wellental (24) der jeweiligen Faltenbalgsektionen greift,

und daß zwischen den Planscheiben in der Ebene des Schweißstc-Ses ein auseinanderschiebbarer Bügel (18) vorgesehen ist, der sich in zusammengefahrener, die Schweißränder zentrierender Stellung auf die geschlitzten Federringe (20 und 21) abstützt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlitzten Federringe (20, 21) mittels je einer Fassung (15, 16) an der jeweiligen Planscheibe (3,5) gehalten sind und wenigstens eine der Fassungen (16) nachgiebig an ihrer Planscheibe (5) befestigt ist.

3. Vorrich 'ung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebig befestigte Fassung (16) unter Zwischenlegung einer -^ummielastischen Beilage (17) an ihrer Planscheibe (51 befestigt ist.

4. Vorrichtung nach einem ü-jr meheren Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, daß die Endstellung des beweglichen Auflagers (6) im Schweißbetrieb mittels verstellbarer Anschläge (25) festlegbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als verstellbare Anschläge (25) ein Paar von abgefederten Stäben (26) dienen, deren jeder eine durchgehende Querbohrung (28) zum Durchtritt einer Leiste (29) aufweist, die in gestellfesten Führungen (33) längsverschieblich ist und Schrägflächen (31) aufweist, die mit entsprechenden Schrägflächen (32) der Wände der Bohrungen (28) in den Stäben (26) zusammenwirken.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der geschlitzten Federringe (20, 21) mittels eines Spannschlosses (22) auf seiner Fassung (15, 16) aufspannbar ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kinematische Verbindung der Planscheiben (3, 5) derart, daß diese gleichsinnig und synchron umlaufen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine kinematische Verbindung der getriebenen mit der treibenden Planscheibe (5 bzw. 3) mittels an ihnen befestigter Zahnräder (10, 11). die jeweils mit Ritzeln (12, 13) zusammenwirken, welche auf einer am Gestell (1) gelagerten Welle (14) sitzen.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeantrieb des beweglichen Auflagers (6) aus einer Mehrzahl von zentralsymmetrisch

verteilten Druckluftzylindern (7) besteht

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch drei Druckluftzylinder (49), die in gleichem Abstand (r) von der Längsachse (0) der Vorrichtung angebracht sind, sich in gleichem Abstand (1) voneinander befinden und symmetrisch in bezug auf die durch diese Achse gehende Vertikalebene (47) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem oder mehu;ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißbrenner (9) am Ständer (8) mittels eines Druckluftzylinders (36) mit durchgehender Kolbenstange (37) befestigt ist, wobei am hinteren Ende (39) der Kolbenstange eine Vorrichtung (40) zur Fixierung des Schweißbrenners (9) in der Schweißlage vorgesehen ist

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Auflager (6) und die getriebene Planscheibe (5) zum Durchtritt der verschweißten Sektionen des Faltenbalgs (19) hohl ausgebildet sind und in Fertigungsrichtung hinter dem beweglichen Auflager (6) eine Einrichtung (44) zur Aufnahme der verschweißten Sektionen vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (44) zur Aufnahme der verschveißten Sektionen des Faltenbalges (19) in Form von Rollen (45) ausgeführt ist die parallel zur Längsachse (0) der Vorrichtung auf einem Kreisbogen liegen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Rollen (45) mit fluorhaltigem Kunststoff überzogen sind.