DE29605743U1 - Spannstück für miteinander zu verschweißende Rohrabschnitte - Google Patents

Description

G 96

Beschreibung

Philipp Becker 53639 Königswinter

Spannstück für miteinander zu verschweißende Rohrabschnitte

Die Neuerung bezieht sich auf ein Spannstück für stumpf miteinander zu verschweißende Rohrabschnitte, das in die Rohrabschnitte einsetzbar ist, insbesondere beim Verschweißen von Stahlrohren und Edelstahlrohren unter Schutzgas.

Bei Rohrleitungen aus Edelstahl insbesondere mit Durchmessern ab 10 0 mm und mit dünnen Wandstärken, beispielsweise von ab 2 mm, ergibt sich das Problem, daß die stumpf miteinander zu verschweißenden Rohrabschnitte auf Grund der geringen Wandstärke eiförmig verformt sind und zentriert werden müssen. Des weiteren ist es erforderlich, die Schweißnaht unter 5 Schutzgas herzustellen, um das Ausbilden von ferritischen Gefügeänderungen im Bereich der Schweißnähte am Rohr zu vermeiden bzw. zu verringern, da diese der Schweißnaht benachtbarten Bereiche der Rohre korrosionsanfällige Schwachstellen bilden, die die Lebensdauer der Rohrleitung 0 erheblich beeinträchtigen.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannstück zum Verschweißen von Rohren, insbesonderen Stahlrohren, unter Schutzgas zu schaffen, das sowohl die Zentrierung der miteinander zu verbindenden Rohrabschnitte übernimmt, als auch zugleich die Kühlung der Schweißnaht ermöglicht und des weiteren den Aufbau einer Schutzgasatmosphäre auf beiden Seiten des Rohrabschnittes ermöglicht, so daß die Ausbildung

von Gefügeänderungen in den Rohrabschnitten unterbunden bzw. auf ein geringstmögliches Maß reduziert werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einem Spannstück gemäß der Neuerung dadurch gelöst, daß es einen hydraulisch oder pneumatisch aufblasbaren Kühlringträger aufweist, der auf seiner an der Rohrinnenwand zum Anliegen kommenden Mantelfläche zumindest bereichsweise mit einen Ring bildenen Kühlsegmenten bestückt ist und die Kühlsegmente von mittels eines Heiz- oder Kühlmediums beaufschlagbaren Kanälen durchzogen sind.

Die neuerungsgemäße Vorrichtung ermöglicht mit Hilfe des aufblasbaren Kühlringträgers, die beiden miteinander zu verbindenden Rohrabschnitte einzuspannen und zu zentrieren, wobei der Kühlringträger neben einer Spann- und Zentrierfunktion zusätzlich durch die bereichsweise Ausbildung mittels einer umlaufenden kühlbaren Mantelfläche im Bereich der Schweißnaht während des Schweißens sofort die Wärme abführen kann.

Für größere Durchmesser von miteinander zu verschweißenden Rohrabschnitten ab 200 mm und mehr wird das Spannstück bevorzugt gemäß den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 12 weitergebildet.

Für kleinere Durchmesser der miteinander zu verschweißenden Rohrabschnitte, insbesondere unter 200 mm, wie zum Beispiel im Bereich von 80 bis 100 mm, wird das Spannstück bevorzugt gemäß den Merkmalen der Ansprüche 2, 7, 8, 9, 10, 13 bis 16 weitergebildet.

Das größere Spannstück enthält bevorzugt zwei mittels Preßluft oder hydraulisch aufblasbare Spannringe und einen zwischen den Spannringen angeordneten mittels Preßluft aufblasbaren Kühlringträger, wobei der Kühlringträger auf seiner an der Rohrinnenwandung zum Anliegen kommenden Mantelfläche mit Kühlsegmenten bestückt ist, und die Kühlsegmente von mit einem

Heiz- oder Kühlmedium beaufschlagbaren Kanälen durchzogen sind.

Hierbei sind die Spannringe und der Kühlringträger jeweils nach Art eines Rades aus einer Felge und einem Reifen gebildet. Spannringe und Kühlringträger sind starr miteinander verbunden, bevorzugt mittels ringförmiger Verbindungsflansche im Bereich der Felgen.

Um eine Schutzgasatmosphäre während des Verschweißens der beiden auf dem Spannstück aufgespannten Rohrabschnitte miteinander zu ermöglichen, wird in Weiterbildung der neuerungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, diese an ihren äußeren Stirnseiten im Bereich der Felgen mittels je einer Verbindungsplatte zu verstärken und abzuschotten. Das in die Rohrenden zweier Rohrabschnitte eingesetzte Spannstück bildet dann zusammen mit der Rohrwandung einen zwischen den Spannringen und Kühlringträger abgeschotteten Raum, in den neuerungsgemäß über eine Anschlußleitung ein Schutzgas, Formiergas während des Schweißens einleitbar ist, so daß auch an der Innenseite der Rohrwandung während des Verschweißens der Sauerstoff durch das Schutzgas verdrängt ist, wobei das Schutzgas durch die zu verschweißende Stoßfuge der Rohrabschnitte austreten kann, und eine Gefügeveränderung unterbunden wird. Das Schweißen der Schweißnaht von der Außenseite der Rohrabschnitte erfolgt sowieso unter Schutzgas, so daß auch außenseitig der Rohrwandungen das Ausbilden von Gefügeänderungen unterbunden werden kann.

0 Vorteilhafte Weiterbildungen der neuerungsgemäßen Vorrichtung sind den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche entnehmbar.

Durch Einsatz von aufblasbaren Spannringen und Kühlringträger, die nach Art von Reifen aufgebaut sind, ist es möglich, nach Aufschieben der Rohrabschnitte die Spannringe und den Kühlringträger einzeln aufzublasen, da sie je über eine Anschlußleitung mit Preßluft oder hydraulisch, zum Beispiel

mit Hydrauliköl oder flüssigen Polymeren beaufschlagbar sind. Die Anschlüsse für die Preßluftleitungen sind vorzugsweise im Bereich der Felgen an jedem der Ringe angebracht. Bei integraler Bauweise wird nur der Kühlringträger aufgeblasen. 5

Auf den Mantelflächen der Spannringe sind umlaufend bevorzugt elastische zusammendrückbare Schichten, insbesondere aus Moosgummi aufgebracht, so daß beim Aufblasen der Ringe diese sich satt an die Rohrinnenwandung der Rohrabschnitte anlegen können und gleichzeitig die Rohrabschnitte wieder in eine zentrierte kreisrunde Form bringen.

Um eine ausreichende Abkühlung bzw. Temperierung der Schweißnaht zu ermöglichen, ist der mittlere Bereich des Spannstückes als temperierbarer Bereich und Auflagebereich für den Schweißnahtbereich der Rohrabschnitte ausgebildet, wobei umlaufend auf seiner Mantelfläche Kühlsegmente, insbesondere aus Kupfer, aufgebracht sind. Die Kühlsegmente sind vorzugsweise achsparallel nebeneinander angeordnet. Um eine möglichst dichte Belegung der Mantelfläche zu erzielen, sind die Kühlsegmente radial mit leicht keilförmig verlaufendem Querschnitt ausgebildet. Zwischen den keilförmigen Kühlsegmenten verbleibe noch Spalte. Für die Einbringung des Heiz- oder Kühlmediums ist vorgesehen, die Kühlsegmente mit tangential und senkrecht zur Ringachse des Kühlringträgers verlaufenden Kanälen auszubilden, beispielsweise Kanäle mit Langlochbohrungen, die zugleich die Möglichkeit belassen, daß die Kühlsegmente bei Erwärmung sich ausdehnen können. Für einen umlaufenden Mediumkreislauf ist vorgesehen, in diese 0 Kanäle in den Kühlsegmenten Rohrleitungen einzulegen, die ringsum verlaufen und die mit einem Anschluß zur Zufuhr von Kühlmedium, vorzugsweise Wasser oder einem Heizmedium, wie Thermoöl von zum Beispiel 2 00 bis 3 00⁰C, und einem Auslaß für die Ableitung des Mediums versehen sind.

Bevorzugt werden alle Funktionsleitungen für die Zufuhr von Preßluft oder Hydrauliköl, von Formiergas und die Zu- und Abfuhr von Heiz- oder Kühlmedium auf einer Stirnseite des

Spannstückes im Bereich der stirnseitigen Verbindungsplatte zugeführt.

Um eine weitere Stabilisierung des Spannstückes zu erreichen, ist vorgesehen, die Spannringe und den Kühlringträger im Bereich der Felgen mittels umlaufender ringförmiger Flansche zu verbinden, wobei in diesen Flanschen dann Durchbrechungen für den Durchlaß von Formiergas und von Funktionsleitungen ausgebildet sind.

Um ein Beschädigen und Abrieb der Mantelflächen der Spannringe des Spannstückes beim Aufziehen der Rohrabschnitte zu vermeiden, ist des weiteren vorgesehen, an den Stirnseiten des Spannstückes krallenartige Führungshaken anzuordnen, die so bemessen sind, daß die Rohrabschnitte auf diese insbesondere federnd ausgebildeten krallenartigen Führungshaken aufgeschoben werden können, und erst dann über das Spannstück gezogen werden.

Für Rohrabschnitte mit kleineren Durchmessern insbesondere unter 200 mm muß das Spannstück eine kompakte Bauweise aufweisen. Gemäß der Neuerung wird vorgeschlagen, den Kühlringträger als Rohrabschnitt aus einem elastischen aufblasbaren Werkstoff, wie natürlichem oder synthetischem Kautschuk, Gummi oder dergleichen auszubilden, und zwar in einer solchen Breite, daß nur im mittleren Bereich seiner Mantelfläche die Kühlsegmente aufgebracht sind. Die Kühlsegmente sind aus Metall und damit einem festen Material, das zugleich eine Führungs- und Zentrieraufgabe neben der 0 Kühlung oder Temperierung übernehmen kann. Zu den beiden Seiten der Kühlsegmente sind dann in den überstehenden Bereichen die Spannringe bevorzugt aus dem gleichen Werkstoff wie der Kühlringtrager aufgebracht und bilden mit dem Kühlringträger eine Einheit. Kühlringträger und Spannstück werden dann gleichzeitig aufgeblasen, wobei hier nur ein Anschluß für ein Aufblasmedium vorhanden sein muß. Die Spannringe und der Kühlringträger bilden ein rohrförmiges Bauteil, das an seinen stirnseitigen Enden mittels starrer

Verbindungsplatten aus Metal verschlossen und stabilisiert ist. Eine weitere Verbesserung der Stabilität kann dadurch vorgesehen sein, daß mindestens eine Verbindungsstange zwischen den stirnseitigen Verbindungsplatten vorgesehen wird, die an den Verbindungsplatten beispielsweise angeschweißt ist. Zur weiteren Führung des rohrförmigen elastischen aufblasbaren Kühlringträgers können an den stirnseitigen Verbindungsplatten nach innen vorstehende ringförmige Bunde vorgesehen sein, an denen der Kühlringtrager anliegt. Das Aufblasen des integralen Spannstückes für Rohrabschnitte kleinerer Durchmesser erfolgt erst nach dem, Aufschieben und Positionieren der beiden miteinander zu verschweißenden Rohrabschnitte auf das Spannstück.

Um auch eine Schutzgasatmosphäre auf der Innenseite der Rohrabschnitte beim Verschweißen zu erhalten, ist vorgesehen, eine Anschlußleitung für Schutzgas von einer stirnseitigen Verbindungsplatte des Spannstückes durch einen Spannring bis zu den zwischen den Kühlsegmenten verbliebenen Spalten zu führen. Über diese Anschlußleitung kann dann Schutzgas nach dem Aufspannen der Rohrabschnitte auf das Spannstück zugeführt werden, das durch die zwischen den Kühlsegmenten vorhandenen Spalte zur Rohrinnenwandung und bis zur Stoßfuge durchdringt und auf diese Weise Luft und Sauerstoff hinausspült.

Die Neuerung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Spannstückes mit 0 zwei aufzuschiebenden Rohrabschnitten für große

Rohrdurchmesser

Fig. 2 das Spannstück nach Fig. 1 mit einem

aufgeschobenen Rohrabschnitt 35

Fig. 3 das Spannstück nach Fig. 1 und 2 mit beiden

aufgeschobenen Rohrabschnitten in der zu

verschweißenden Stellung

Fig. 4 das Detail eines Kühlsegmentes für den

Kühlringträger in perspektivischer Ansicht

Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Anordnung nach Fig. 3 mit schematisierter konstruktiver Ausbildung des Spannstückes

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein Spannstück für kleine Rohrdurchmesser.

Das Spannstück 3 nach Fig. 1 umfaßt zwei einzelne Spannringe 30, 31, die starr mit einem dazwischen angeordneten Kühlringträger 32 verbunden sind. Die Spannringe 30, 31 und der Kühlringträger 32 sind aufblasbar. Der Kühlringträger ist auf seiner Mantelfläche ringsumlaufend mit achsparallel nebeneinander angeordneten Kühlsegmenten 320 bestückt. An den Stirnseiten des Spannstückes sind krallenartig vorstehende federnde Führungshaken 4, 5 angebracht. Die Führungshaken 4, 5 0 sind aus Metall und sind im Bereich, in dem sie mit der Rohrinnenwandung der aufzuschiebenden Rohrabschnitte la, Ib in Kontakt kommen, leicht gebogen ausgeführt, so daß eine Berührung nur im abgerundeten Bereich erfolgt. Das Spannstück ist an einer Stirnseite zusätzlich mit einer Buchse 15 ausgestattet, durch welche in das Innere des Spannstückes die Versorgungsleitungen bzw. Funktionsleitungen für Preßluft 6, 7, 8, Heiz- oder Kühlmedium Einlaß und Auslaß 9, 9a sowie Formiergas Einlaß 10 in das Innere geführt sind.

0 Das Spannstück 3 dient dazu, die miteinander zu verschweißenden Rohrabschnitte la, Ib aufzuspannen, zu zentrieren, während des Schweißens zu kühlen bzw. zu temperieren und zugleich für eine Beaufschlagung mit Schutzgas auf der Rohrinnenwandung unter Verdrängung des Luftsauerstoffs zu ermöglichen. Das Spannstück 3 gemäß Fig. 1 bis 5 ist besonders für große Rohre aus Edelstahl mit dünnen Wandungen und großen Durchmessern über 200 mm, wie 500 mm und mehr, geeignet.

Die Montage der Rohrabschnitte erfolgt nacheinander. In der Fig. 2 ist schematisch dargestellt, wie der erste Rohrabschnitt la auf das Spannstück über die Führungshaken 4, den Spannring 30 bis nahe zur Mitte auf den Kühlringträger aufgezogen wird. In dieser Position wird dann der Spannring 3 durch Aufblasen mittels Preßluft über die Leitung 6 aufgeblasen und dicht an die Innenwandung des Rohrabschnittes la angepreßt. Hierbei wird der Rohrabschnitt la beispielsweise mit einem Außendurchmesser von 500 mm und einer Wandstärke von 3 mm zentriert, wieder in die kreisrunde Form überführt und fest eingespannt. Für einen Rohrabschnitt von 500 mm ist beispielsweise ein Aufblasdruck von ca. 3 bar für den Spannring 3 0 erforderlich. Danach wird, wie aus der Fig. 3 ersichtlich, der zweite Rohrabschnitt Ib über die Führungshaken 5 und den Spannring 31 bis auf den Kühlringträger 32 aufgeschoben unter Belassung des erforderlichen Schweißspaltes 2a. Die Größe des Schweißspaltes 2a richtet sich nach der herzustellenden Schweißnaht, beispielsweise einer Wurzelnaht, hierbei ist der Schweißspalt größer, oder einer I-Naht, hierbei ist der Schweißspalt sehr klein. Nach dem Aufschieben des Rohrstückes Ib wird wiederum der zweite Spannring 31 mittels Preßluftzufuhr über die Leitung 8 aufgeblasen, bis er dicht an der Rohrinnenwandung des Rohrabschnittes Ib abdichtend anliegt und diesen zentriert und in die runde Form überführt. Wenn diese Positionen erreicht sind und die beiden Rohrabschnitte la, Ib zentriert und gespannt auf dem Spannstück 3 fixiert sind und der Schweißspalt 2a festgelegt ist, kann die Schweißnaht gelegt 0 werden.

In der Fig. 4 ist der Aufbau des Kühlringträgers 3 2 mit der ausgebildeten Kühlmantelfläche im Detail dargestellt. Auf der Mantelfläche des Kühlringträgers, einem Reifen 13, ist eine Silikonschicht 11 durchgängig als Zwischenschicht aufgebracht. Auf dieser Silikonschicht 11 sind die Kühlsegmente 320 achsparallel zur Ringachse X, siehe Fig. 1, umlaufend dicht an dicht aufgebracht. Die Kühlelemente sind beispielsweise aus

Kupfer gefertigt. Um eine möglichst dichte und nahezu spaltfreie Oberfläche zu erhalten, sind die Kühlelemente mit ihren Seitenflächen 324, 325 in radialer Richtung R eingezogen, so daß ein trapezförmiger Querschnitt zur Mitte hin verjüngend am Kühlelement 320 ausgebildet ist. Die Kühlsegmente 320 sind in tangentialer Richtung T mit durchgehenden Kanälen 3 21 ausgebildet, insbesondere je nach Größe mit 4, 5 oder 6 Kanälen 321, die auch Langlochform aufweisen können. Für einen geschlossenen Kreislauf mit Zu- und Ableitung sind durch die Kanäle 321 Rohrleitungen 322 gezogen, die die einzelnen Kühlsegmente in Umfangsrichtung miteinander verbinden. An einer Stelle erfolgt dann die Zufuhr des Heiz- oder Kühlmediums, zum Beispiel Wasser, über eine Einlaßöffnung, die alle Rohrleitungen 322 erfaßt und an einer gegenüberliegenden Stelle erfolgt dann der Abzug des erwärmten Kühlwassers in entsprechender Weise.

Die Kanäle 321 sind bevorzugt größer als die Rohrleitungen im Querschnitt, so daß auch die Möglichkeit thermischer Ausdehnung verbleibt.

Die Anschlüsse für die Zufuhr des Mediums sind bevorzugt an den Stirnseiten der Kühlsegmente vorgesehen.

5 Die aufblasbaren Teile 13 der Spannringe 30, 31 und des Kühlringträgers 32 sind aus elastischen für die Autoreifen bekannten Materialien, wie natürlicher oder synthetischer Gummi, Kautschuk oder dergleichen hergestellt.

0 In der Fig. 5 ist die konstruktive Ausführung des Spannstückes im Einsatz nach Fig. 3 im Längsschnitt dargestellt. Jeder Spannring 30, 31 ist als Rad mit einem Reifen 13 und einer Felge 12 ausgebildet, ebenso der Kühlringträger 32 mit einem Reifen 13 und einer Felge 12. Die Spannringe 30, 31 sind auf ihrer Mantelfläche mit einer elastischen kompressiblen Schicht 14 belegt, beispielsweise einer Moosgummischicht. Der Kühlringträger ist auf seiner Mantelfläche mit Kühlsegmenten 320, wie in Fig. 4 erläutert, unter Zwischenlage einer

Silikonschicht 11 belegt. Die Spannringe 30, 31 und der Kühlringträger 32 sind über ringförmige Verbindungsflansche 21, 22 im Bereich der Felgen nahe den Reifen 13 fest und starr miteinander zu einer Einheit verbunden. Die Ringachse und damit Achse des Spannstückes ist mit X bezeichnet. Zur weiteren Stabilisierung und Abschottung des Innenraumes zwischen den Spannringen und dem Kühlringträger sind an den äußeren Stirnseiten der Spannringe Verbindungsplatten 20 bzw. 23 an den Felgen 12 befestigt, beispielsweise angeschweißt.

Das in die Rohrabschnitte la, Ib eingesetzte Spannstück schottet nun einen Innenraum innerhalb des Spannstückes nach außen durch die Verbindungsplatten 20, 23 und die Rohrwandungen der Rohrabschnitte la, Ib dicht ab. Zum Aufblasen zum Beispiel mittels Preßluft sind die Felgen 12 der Spannringe 30, 31 und des Kühlringträgers 32 mit je einer Anschlußöffnung 121, 123, 122 für eine Preßluftleitung 6, 8, 7 ausgerüstet. Diese Anschlußleitungen für die Preßluft werden durch eine Stirnseite des Spannstückes, und zwar hier die mit der Verbindungsplatte 23 abgeschlossene Stirnseite, herausgeführt. An der Verbindungsplatte 23 ist außenseitig eine Führungsbuchse 15 befestigt, durch welche die Versorgungsleitungen gebündelt geführt sind. Die Versorgungsleitungen, die hier nicht näher dargestellt werden, sind so lang, daß sie aus dem Rohrabschnitt Ib herausragen und dann an entsprechende Energiequellen, wie Druckluft, Wasser, Gas, anschließbar sind. Zum Herausführen der Versorgungsleitungen aus dem Inneren des Spannstückes sind die Felgenstege 12a des Kühlringträgers 32 und des Spannringes 31 mit Durchbrechungen 124 und 125 ausgebildet.

Der Kühlmantel aus den KühlSegmenten 32 0 des Kühlringträgers 3 2 wird über die Leitungen 9 mit Kühlmedium versorgt, das über die Einlaßöffnung 322 in ein Kühlsegment eingeführt wird und über eine Abflußleitung 9a, die aus einem weiteren Kühlsegment herausführt, wieder abgeführt. Auch diese Leitungen 9, 9a werden durch das Spannstück und die stirnseitige Verbindungsplatte 23 wieder herausgeführt bzw. eingeführt.

Wie bereits eingangs ausgeführt, wird nach dem Aufschieben des ersten Rohrstückes la der Spannring 30 mittels Preßluft, beispielsweise 3 bar, aufgeblasen, so daß er mit seiner Moosgummischicht 14 dicht an der Rohrinnenwandung anliegt. Danach wird das zweite Rohrstück Ib aufgeschoben unter Belassung des Schweißspaltes 2a etwa mittig auf dem Kühlringträger 32. Danach wird der Spannring 31 ebenfalls mit einem Druck von 3 bar aufgeblasen, bis die Anordnung steht. Danach erst wird der Kühlringtrager 32 durch Beaufschlagung mit Druckluft bis zu 10 bar gespannt, so daß die Kühlsegmente 320 dicht an der Rohrinnenwandung beider Rohrabschnitte la, Ib anliegen und durch die starren Kühlsegmente eine exakte Ausrundung der Rohrabschnitte erfolgt.

Durch Einsatz des neuerungsgemäßen Spannstückes ist es nicht notwendig, die Rohrabschnitte la, Ib vorzuheften im Bereich der Schweißnähte. Dies bedeutet zugleich, daß Gefügeänderungen, die an Vorheftsteilen durch Schweißen stets entstehen, vermieden werden, d.h. solche ferritischen Gefügeänderungen, die korrosionsanfällige Schwachstellen bilden, werden bereits von vornherein vermieden. Damit kann die Lebensdauer der Rohre erheblich erhöht werden. Durch das Aufspannen der Rohrabschnitte la, Ib mittels der Spannringe 30, 31 entfällt jegliche Heftung der Rohrabschnitte. Die Spannringe 30, 31 haben nur Abdichtfunktion. Sie sind in ihrem Außendurchmesser beim Einschieben kleiner als der Rohrinnendurchmesser und werden erst danach mittels Druckluft so weit aufgeblasen, bis sie satt und dicht an der Rohrinnenwandung anliegen.

Vor dem Beginn des Legens der Schweißnaht in den Schweißspalt 2a wird ein Schutzgas, wie Formiergas, in den Innenraum des Spannstückes 3 eingeführt, und zwar über die Leitung 10 und die Öffnung 10a in der Verbindungsplatte 23. Der Innenraum des 5 Spannstückes wird durch die stirnseitigen Verbindungsplatten 20, 23 nach außen abgeschottet, sowie durch die Rohrwandungen der Rohrabschnitte la, Ib. In den die Spannringe und den Kühlringträger verbindenden ringförmigen Flanschen 21, 22 sind

Durchbrechungen 24, 25, 26, 27 nicht nur für die Durchführung von Versorgungsleitungen, sondern auch für den Durchlaß des Schutzgases ausgebildet. Das durch die Öffnung 10a in den Innenraum des Spannstückes einströmende Schutzgas, das unter Druck eingegeben wird, baut einen Druck auf und vertreibt hierbei die Luft und den Sauerstoff aus dem Innenraum. Es ist notwendig, daß der Rest Sauerstoff im Bereich der zu legenden Schweißnaht so gering wie möglich ist, um eine Verzunderung des Stahles der Rohrabschnitte neben der Schweißnaht zu vermeiden, d.h. eine ferritische Gefügeumbildung zu vermeiden bzw. so gering wie möglich zu halten. Es ist möglich, ein Meßgerät anzuschließen, um den Rest Sauerstoffgehalt innerhalb des Spannstückes zu messen, wobei die neuerungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, den Rest Sauerstoffgehalt nicht nur unter den gewünschten Gehalt von 70 ppm zu drücken, sondern noch niedriger zu machen. Auf diese Weise ist es möglich, mit dem neuerungsgemäßen Spannstück optimal zu schweißen. Die in den Schweißspalt 2a zu legende Schweißnaht wird von außen unter Schutzgas gelegt und gleichzeitig ist auch auf der Innenseite im Rohrinneren ein Schutzgas im Bereich des Spannstückes vorhanden.

Das Spannstück nach Fig. 6 umfaßt einen Kühlringtrager 32 mit rohrförmiger Gestalt, beispielsweise aus Gummi hergestellt und damit elastisch und aufblasbar ausgebildet. Der Kühlringträger 32 weist auf seinem mittleren Bereich auf der Mantelfläche auf einer Zwischenschicht 11, aus Silikon aufgebracht, Kühlsegmente 320 aus Kupfer auf. Die Kühlsegmente sind wie bei Fig. 4 beschrieben ausgebildet. Beidseitig der überstehenden Bereiche des Kühlringträgers 32 sind neben den Kühlsegmenten 320 zwei äußerere Spannringe 30, 31 und auf den Kühlringträger 32 haftfest aufgebracht, beispielsweise durch Anvulkanisation. Die Spannringe sind ebenfalls aus elastischem Material, beispielsweise Gummi, wie der Kühlringträger hergestellt. Die Spannringe 30, 31 bilden zusammen mit dem Kühlringträger 32 und den Kühlsegmenten 320 ein integriertes Bauteil. Zur Stabilisierung dieses Bauteiles sind stirnseitig die Verbindungsplatten 20, 23 vorgesehen, die über eine

Verbindungsstange 28 fest miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsstange 28 zentrisch angeordnet und mit den Verbindungsplatten 20, 23 beispielsweise verschweißt ist. Zusätzlich weisen die metallischen Verbindungsplatten 20, nach innen gerichtete vorstehende Bünde 29a, 29b auf, die ebenfalls angeschweißt sind und an denen der Kühlringtrager innenseitig anliegt und beispielsweise durch Anvulkanisation befestigt ist. Auf diese Weise ist ein kompaktes Spannstück nach Art einer Garnrolle gebildet. Der Außendurchmesser der Verbindungsplatten 20, 23 ist jedoch kleiner als der Außendurchmesser der Spannringe 30, 31, auch im nichtaufgeblasenen Zustand, so daß ein Spalt S verbleibt, damit beim Aufziehen der Rohrenden la, Ib auf das Spannstück keine Beschädigungen stattfinden. Der Spalt S sollte wenigstens 3 bis 4 mm betragen. Bevorzugt sind alle das Spannstück bildenden metallischen Teile aus Edelstahl hergestellt. Die Anschlußleitung für das Heiz- oder Kühlmedium 9 mit Einlaß und Auslaß ist durch eine stirnseitige Verbindungsplatte 23 im Bereich des Spannringes 31 zu dem 0 Einlaß 323 der Kühlsegmente zum Anschluß an die Rohrleitungen 322 geführt.

Für den Anschluß von Schutzgas zur Beaufschlagung des Spannstückes nach dem Aufziehen auf die Rohrabschnitte mit Schutzgas ist eine Anschlußleitung 10 ebenfalls durch die stirnseitige Platte 23 im Bereich des Spannringes 31 geführt, wobei diese Leitung 10a an den Kühlsegmenten 320 im Bereich zweier aneinanderstoßender Kühlsegmente mündet, so daß eingeleitetes Schutzgas durch die Spalte zwischen den 0 Kühlsegmenten an die Rohrinnenwandung gelangen kann und von hier aus zu der Stoßfuge 2a und hier wieder austreten kann.

An der stirnseitigen Verbindungsplatte 23 des Spannstückes gemäß Fig. 6, an der die Versorgungsleitungen 9, 9a nicht dargestellt, 7 und 10 zugeführt werden, ist zusätzlich eine Buchse 15, beispielsweise als Schraubbuchse vorgesehen, in die ein Haken eindrehbar ist, mit dessen Hilfe das Spannstück

nach dem Verschweißen der Rohrenden und Ausbilden der Schweißnaht 2 aus dem Rohr herausgezogen werden kann.

Zum Verschweißen der beiden Rohrenden la, Ib miteinander werden diese auf das noch nicht aufgeblasene Spannstück 3 über die Spannringe 30, 31 und bis etwa mittig auf die Kühlsegmente 320 aufgeschoben unter Belassung der zu verschweißenden Stoßfuge 2a. Anschließend wird der Spannring durch Einführen von Druckluft beispielsweise durch die Zuleitung 7 aufgeblasen, bis er sich dicht und fest mit seinen Spannringen 30, 31 an die Rohrwandungen anlegt und die Kühlsegmente 320 ebenfalls an die Rohrwandungen innenseitig angepreßt werden. Danach kann der Anschluß an das Kühlmedium oder Heizmedium über die Leitung 9 erfolgen und das Einführen des Schutzgases durch die Leitung 10a. Der Ablauf ist dann analog wie bei Fig. 5 beschrieben.

Mit Hilfe des Kühlringträgers bzw. der Kühlsegmente und der Rohrleitungen, die durch die Kühlsegmente führen, kann der Heiz- und Kühlmediumkreislauf reguliert werden und die Temperierung kann für jeden Werkstoff optimal eingestellt werden.

Insbesondere bei Edelstahlen, je nach Zusammensetzung derselben, gibt es bei bestimmten Temperaturen, die beim Schweißen und beim Abkühlen durchlaufen werden, austenitische oder ferretische Gefügeumbildungen, die zur Schwächung des Rohres führen. Durch die schnelle optimierte Auskühlung bzw. Temperierung bei Sonderwerkstoffen mit Hilfe des 0 Kühlringtragers werden diese kritischen Temperaturen schnell durchlaufen, so daß die Austenit- oder Ferritbildung unterbunden bzw. minimiert werden kann.

Das erfindungsgemäße Gerät ist relativ leicht auf Grund des 5 Einsatzes von aufblasbaren Gummiringen. Jedes Spanngerät kann für einen größeren Durchmesserbereich eingesetzt werden, wenn unterschiedlich dicke Moosgummischichten auf die äußeren Spannringe und verschieden dicke Kühlsegmente aus Kupfer auf

den Kühlringträger aufgesetzt werden. Eine weitere Durchmesservariation ist im kleineren Bereich durch unterschiedliche Drücke zum Aufblasen der Spannringe und des Kühlringträgers möglich.
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Claims (4)

#■· G 96 Schutzansprüche

1. Spannstück für stumpf miteinander zu verschweißende Rohrabschnitte, das in die Rohrabschnitte einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß es einen hydraulisch oder pneumatisch aufblasbaren Kühlringträger (32) aufweist, der auf seiner an der Rohrinnenwand zum Anliegen kommenden Mantelfläche zumindest bereichsweise mit einen Ring bildenen Kühlsegmenten (320) bestückt ist und die Kühlsegmente (320) von mittels eines Heiz- oder Kühlmediums beaufschlagbaren Kanälen (321, 322) durchzogen sind.

2. Spannstück nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig des aus den Kühlsegmenten (32 0) gebildeten Ringes mittels Preßluft bis zum Anliegen an der Rohrinnenwand aufblasbae Spannringe (30, 31) angeordnet sind.

3. Spannstück nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Spannringe (3 0, 31) und der Kühlringtrager (32) jeweils aus einer Felge (12) und einem Reifen (13) gebildet sind.

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4. Spannstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannringe (3 0, 31) und der Kühlringträger (32) im Bereich der Felgen starr miteinander mittels ringförmiger Verbindungsflansche (21, 22) verbunden sind.

5. Spannstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spannring (3 0, 31) und der Kühlringträger (32) über eine Anschlußleitung (6, 8,

7) mit Preßluft beaufschlagbar ist, wobei die Anschlußlextungen an jede Felge (12) über eine Öffnung (121, 123, 122) in der Felge angeschlossen sind.

6. Spannstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannringe (30, 31) außenseitig auf ihrer Mantelfläche mit einer Schicht (14) aus Moosgummi belegt sind.

7. Spannstück nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlsegmente (320) aus Kupfer gefertigt sind.

8. Spannstück nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Kühlringträgers von achsparallel nebeneinander angeordneten KühlSegmenten (320) bedeckt ist, die radial leicht keilförmig verlaufenden Querschnitt aufweisen und wobei die Kühlsegmente mit tangential (T) und senkrecht zur Ringachse (X) verlaufenden Kanälen (321) ausgebildet sind und in die Kanäle (321) mindestens eine die Kühlsegmente (320) verbindende Rohrleitung (322) gelegt ist und die Kühlsegmente (320) mit einem Einlaß und Auslaß zum Ein- und Ausführen eines Heiz- oder Kühlmediums mittels einer Zu- und Ableitung (9,9a) in die Rohrleitung (322) versehen sind.

9. Spannstück nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannringe (30, 31) an 0 ihren äußeren Stirnseiten im Bereich der Felgen (12) mittels einer Verbindungsplatte (20, 23) verstärkt und abgeschottet sind, wobei an einer Stirnseite (23) die Anschlußlextungen (6,7,8,9,9a) für Preßluft und Heiz- oder Kühlmedium durch die Verbindungsplatte (23) geführt sind.

10. Spannstück nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß (10a) zum Beaufschlagen des Spannstückes (3) im Bereich zwischen dem

Kühlringträger (32) und den Spannringen (30, 31) mit einem Schutzgas vorgesehen ist, es einen Anschluß (10a) für eine Schutzgasleitung in einer stirnseitigen Verbindungsplatte (23) aufweist, und das Spannstück von dem Anschluß (10a) ausgehend im Inneren Durchgänge bzw. Leitungen bis zu den zwischen den Kühlsegmenten (320) gebildeten Spalten aufweist.

11. Spannstück nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die die Spannringe (3 0, 31) und den Kühlringträger (3 2) miteinander verbindenden ringförmigen Verbindungsflansche (21, 22) Durchbrechungen (24, 25, 26, 27) zum Durchleiten des Schutzgases aufweisen.

12. Spannstück nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß an den äußeren Stirnseiten der Spannringe (30, 31) krallenartige Führungshaken (4, 5) für die aufzuschiebenden Rohrabschnitte angeordnet und an den Verbindungsplatten (20, 23) befestigt sind.

13. Spannstück nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlringträger (32) als Rohrabschnitt aus einem elastischen Werkstoff, wie natürlichem oder synthetischem Kautschuk, Gummi oder dergleichen gebildet ist und auf seiner Mantelfläche im mittleren Bereich die Kühlsegmente aufgebracht sind und auf den zu beiden Seiten der Kühlsegmente überstehenden Bereichen die Spannringe (30, 31) aus einem vorzugsweise 0 gleichen Werkstoff wie der Kühlringträger aufgebracht sind, so daß Kühlringträger (32) und Spannringe (30, 31) ein rohrförmiges Spannstück bilden.

14. Spannstück nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Spannstück stirnseitig mittels an den Spannringen (3 0, 31) und den Kühlringträger (32) befestigten Verbindungsplatten (20, 23) abgeschottet ist, wobei der Außendurchmesser der

Verbindungsplatten (20, 23) kleiner als der Außendurchmesser der Spannringe im nicht aufgeblasenen Zustand ist.

15. Spannstück nach Anspruch 14 ,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsplatten (2 0, 23) miteinander mittels mindestens einer Verbindungsstange (28) verbunden sind.

16. Spannstück nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anschlußleitung (10a) für Schutzgas von einer stirnseitigen Verbindungsplatte (23) durch den Spannring (31) bis zu den Spalten zwischen den Kühlsegmenten (320) geführt ist.