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Titel: Vorrichtung zum Zusammenschweißen von Rohren
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zusammenschweißen von
Rohren an ihren Stirnrändern, mit einem Tragrahmen und längs- und querverschieblichen
Stütz-und Antriebsrollen zum Ausrichten, Gegeneinanderschieben und Drehen der Rohre
beim Schweißen, mit einer in eines der Rohre einfahrbaren Innenschweißvorrichtung
und mit einer mit dem Tragrahmen fest verbundenen Außenschweißvorrichtung.
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HiRr den Transport von Gasen und Flüssigkeiten über weite Strecken
werden Rohrleitungen, sogenannte Pipelines", benutzt, die in Rohrgräben verlegt
sind und aus vielen einzelnen Rohrschüssen bestehen, welche an ihren Stirnrändern
zusammengeschweißt sind. Da die Rohre im Graben nur von Hand zusammengeschweißt
werden können und die
Handsohweißung schwierig ist und die Gefahr
vieler Fehlstellen in sich birgt, werden Vorrichtungen der eingangs näher erläuterten
Art eingesetzt, mit denen Jeweils zwei Rohrschüsse an ihren Stirnrändern automatisch
im Unterpulvers ohweißverfahren zusansengeschweißt werden können.
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Es iiuß dann nur noch jede zweite Naht von Hand geschweißt werden.
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Die bekannte E1nrichtung ist stationär und wird nur von Zeit zu Zeit
abgebaut und an einer anderen Stelle wieder aufgebaut. Die miteinander zu verschweißenden
Rohre müssen also Jeweils zur Schweißvorrichtung gebracht und von dort über weite
Strecken zur Verlegestelle transportiert werden, was sehr aufwendig ist und wozu
geländegängige Spezialfahrzeuge erforderlich sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine
Vorrichtung zu schaffen, mit der Jeweils mindestens zwei Rohre unmittelbar am Ort
ihrer Verlegung an ihren Stirnrändern zusammengeschweißt und denn sogleich an Ort
und Stelle im vorbereiteten Rohrgraben verlegt werden können.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöste daß der Tragrahmen
kardanisch auf einem Fahrwerk gelagert und mit verstellbaren Stützvorrichtungen
versehen ist, mit denen der Rahmen gegenüber da Boden und/oder gegenüber dem Fahrwerk
abstützbar ist.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die automatische Schweißvorrichtung
entsprechend dem Baufortschritt der Pipeline neben dem Rohrgraben entlangfahren
und dort die Rohre an ihren Stirnrändern zusaaenschweißen kann, die dann sofort
im Rohrgraben abgelegt werden können. Die einzelnen Rohrschüsse müssen dann nicht
erst zur Jointer-
Anlage gefahren werden, sondern kennen gleich
zum Verlege-Ort transportiert und dort neben dem Rohrgraben abgelegt werden, wo
sie dann Jeweils paarweise von der am Rohrgraben entlangfahrenden Jointer-Anlage
zusammengeschweißt und anschlieend sofort neben der Jointer-Anlage in den Rohrgraben
abgesenkt werden.
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Damit die fahrbare Schweißvorrichtung (Jointervorrichtung) auch in
unwegsamem Gelände neben dem Rohrgraben entlangfahren und der Tragrahmen für den
Schweißvorgang genau horizontal einjustiert werden kann, ist das Fahrwerk zweckmäßig
ein Gleiskettenfahrwerk, auf dem der Tragrahmen mit zwei in seiner Längsrichtung
im Abstand voneinander angeordneten Konsolen und einem in diesen in der Rahmenlängsachse
schwenkbaren Kardanträger gelagert ist, der seinerseits um die Querachse des Rahmens
in die sei schwenkbar gelagert ist.
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Damit der Tragrahmen beii Schweißen der Rohre unabhängig von der Stellung
des Fahrwerks einen sicheren Halt gewinnt, sind Stützarme worgesehen, die mit ihrem
einen Ende sa Tragrahmen schwenkbar gelagert sind und an ihrem anderen Ende auf
dem Boden abstützbare und an den Stützarien beweglich gelagerte Stützplatten tragen
und die mit am Tragrahmen befestigten Schwenkvorrichtungen verschwenkbar sind. Mit
diesen Stützarmen, die zweckmäßig eine große Länge von mehreren Metern haben, ist
eine sichere Ab-Stützung des langen Tragrahmens möglich, der ja mindestens zwei
Rohrschüsse aufnehmen muß, die eine Länge von etwa 25 m haben können.
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Als Schwenkvorrichtungen können Zabzistangen- oder Spindeltriebe verwendet
worden. Besonders zweckmäßig ist es Jedoch, wenn die Schwenkvorrichtungen Stir die
Stützarme hydraulische Teleskopzylinder sind, die in der Nähe der
freien
Enden der Stützarme an diesen befestigt sind. Die Teleskopzylinder bilden dann zusammen
mit dem Tragrahmen und den Stützarmen Dreieckstragwerke, welche eine besonders wirksame
Abstützung und Aussteifung des Tragrahmens an ihren über das Fahrwerk hinausstehenden
Enden zur Folge haben.
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Zum Ausrichten des Tragrahmens für den Schweißvorgang ist das Fahrwerk
gegenüber dem Tragrahmen insbesondere an seinen vorderen und hinteren Enden mit
hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten abgestützt. Diese Kolben-Zylinder-Einheiten
dienen auch zum Ausbalancieren des langen Tragrahmens, wenn die Vorrichtung neben
dem Rohrgraben entlang über unebenes Gelände fährt.
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Auf dem Tragrahmen ist zweckmäßig ein schwenkbarer Führerstand für
den Fahrbetrieb angeordnet, der sich beim Fahren über dem Tragrahmen befindet und
seitlich ausgeschwenkt werden kann, damit er den auf dem Tragrahmen zu plazierenden
Rohren nicht im Wege ist.
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Um den Tragrahmen beim Fahren der Vorrichtung so kurz wie möglich
zu halten, ist das eine Ende des Tragrahmens, auf dem die Innenschweißvorrichtung
gelagert ist, einfahrbar oder einschwenkbar ausgebildet.
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Um bei dünneren Rohren bis etwa 1000 mm Durchmesser nicht nur zwei,
sondern auch drei Rohrschüsse auf der gleichen Vorrichtung aneinanderschweißen zu
können, kann ein Verlängerungsholm für den Tragrahmen vorgesehen sein, der mit diesem
durch Steckbolzen verbindbar und mit hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten auf
dem Boden abstützbar ist und der mit Stützrollen für das zu verschweißende Rohr
verseilen ist.
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Weitere Merkmale und Vorteil. d.r Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und den Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
an eine Beispiel näher erläutert ist. 1. zeigt: Fig. 1 eine Vorrichtung nach der
Erfindung zul Verschweißen von Rohren an ihren Stirnrändern in einer Seitenansicht,
Fig. 2 den Gegenstand der Fig. n in einer Draufsicht und Fig. 3 den Gegenstand der
Fig. 2 in eine Querschnitt nach Linie II-II.
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In den Zeichnungen ist mit 1Q eine Vorrichtung zum Verschweißen von
Rohren en ihren Stirnrändern bezeichnet, die auch "Jointer-Anlage" genannt wird.
Die Vorrichtung bestcht aus einem in wesentlichen U-förmigen, langgestreckten Tragrahmen
11, auf dem Stützrollen 12 und 13 sowie Antriebsrollen 14 für die an ihren Stirnrändern
15 und 16 miteinander zu verschweißenden Rohre 17 und 18 angeordnet sind. Die Stützrollen
12 und 13 sowie die antriebsrollen 14 sind paarweise auf Rollenböoken 19 in Je einem
Sattel 20 quer zur Längsachse 21 des Tragrahmens 11 verschiebbar gelagert, so daß
sie den unterschiedlichen Rohrdurchmessern angepaßt werden können.
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Außerdem ist es möglich, die beiden Rohrschüsse 17 und 18 in ihrer
Längsachse genau miteinander fluohtend auszurichten. Die Antriebsrollen 14 werden
von Antriebsmotoren 22 synchron und gleichsinnig angetrieben, so daß sie die durch
Heftnähte an ihren Stirnrändern 15 und 16 miteinander verbundenen Rohre 17 und 18
beim automatischen Schweißen um ihre Längsachse drchend antreiben.
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Die Stützrollen 13 für das Rohr 18 sind nicht nur querverschieblich,
sondern
auch mit ihren Stützböchen 19 in Längsrichtung der Längsachse 21 des Tragrahmens
verschiebbar. Zu diese Zucke sind die Stützböcke 19 auf dc Sattel 20 längsverschieblich
gelagert und an die Kolbenstange 23 des Kolbens eines doppeltwirkenden hydraulischen
Zylinders 24 angeschlossen. Das Rohr 18 kann dann auf den Stützrollen 13 ruhend
in Richtung des Pfeiles 25 gegen das bereits in Stellung gebrachte Rohr 17 so weit
herangefahren werden, daß sein Stirnrand 16 gegen den Stirnrand 15 des Rohres 17
stôt Auf de in Fig. 1 rechten Ende 26 des Trangrahmens 11, das über den äußeren
Stirnrand 27 des Rohres 18 hinausragt, ist die Innenschweißverrichtung 28 angeordnet,
die auf eine Fahrwerk 29 befestigt irt, das ins Innere des Rehres 18 bis zu den
Stirnrändern 15 und 16 hineinfahren kann, wo die Schweißnaht hergestellt werden
soll. Man erkennt aus Fig. 1, daß das rechte Ende 26 des Tragrahmens 11 aus zwei
Gelenkstücken 26a und 26b besteht, die jeweils um 90° in die in strichierten Linien
dargestellte Lage hochgeschwenkt werden können, wenn die Vorrichtung in der weiter
unten noch beschriebenen Weise weitertransportiert werden soll.
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Et in der Mitte des Tragrahmens 11 ist die Außenschweißvorrifchtung
30 angeordnet. Die Außenschweißvorrichtung 30 besteht aus einer CO2-Schutzgasschweißeinrichtung
zum Heften der Stirnränder 15 und 16 der Rohre 17 und 18 und aus einer Unterpulver-Außenschweißeinrichtung
und ist in den Zeichnungen nur schematisch dargestellt. Die Außenschweißvorrichtung
30 rird ron eine Träger 31 getragen, der an einer Tragsäule 32 höhenverstellbar
befestigt ist, die seitlich noben dem Tragrahmen 11 an diesem befestigt ist (Fig.
3). Seitlich neben dem Tragrahmen 11 und mit dessen Oberseite 33 fluchtend sind
auf
beiden Seiten Laufroste 34 as Tragrahmen befestigt, die seitlich
durch Geländer 35 gesichert sind. Außerdem trägt der Tragrahmen 11 an einem Schwenkarm
36 einen Führerstand 37 mit eine vergluten Führerhaus, du sich normalerweise aberhalb
des Tragrahmens befindet, jedoch seitlich neben den Tragrahmen 11 ausgeschwenkt
werden kann.
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wie insbesondere aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht, ist der Tragrahmen
11 in seiner Gesamtheit auf einem Gleiskettenfahrwek 38 kardanisch gelagert. Auf
der Fahrwerkplattform 39 des Fahrwerks 38 befinden sich zwei in Läng@richtung des
Fahrwerks im Abstand voneinander angeordnete Konsolen 40, zwischen denen ein Kardanträger
41 um eine in der Längsmittelebene 42 der vorrichtung angeordnete Achse 43 schwenkbar
gelagert ist. Der Kardanträger 41 ist seinerseits mit Schwenkzapfen 44 um eine senkrecht
zur Längsmittelebene 42 verlaufende Qurachse 45 in den Seitenholmen 46 des Tragrahmens
11 schwenkbar gelagert.
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Zum Schwenken und Ausrichten des Tragrahmens 11 gegenüber dem Fahrwerk
38 sind hydraulisch betätigbare Kolben-Zylinder-Einheiten 47 und 48 vorgesehen.
Die Kolben-Zylinder-Einheiten 47 sind mit ihrem einen Inde 47a am Fahrwerksrahmen
39 und mit ihrem anderen Ende 47b in Stützböcken 50 am Tragrahmen 11 gelenkig gelagert
und dienen zum Vorschwenken des Tragrahmens 11 gegenüber dem Fahrwerk 38 um die
Querachse 45. Die Kolben-Zylinder-Einbeiten 48 sind paarweise jeweils am vorderen
Ende 51 und ei hinteren Ende 52 des Fahrwerks 38 angeerdnet und ebenso wie die Kolben-zylinder-Einheiten
47 mit beiden inden allseits gelenkig einerseits as Fahrwerksrahmen 39 und andererseits
am Tragrahmen 11 gelagert. Die Kolben-Zylinder-Einheiten 48 dienen zum
Kippen
des Tragrahmens 11 gegenüber dc Fahrwerk 38 um seine Längsachse 43.
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In der Mähe der beiden Enden 51 und 52 des Fahrwerks 38 Sind auf beiden
Seiten des Tragrahmens 11 Stützarme 54 angeordnet, die sehr lang sind und die mit
ihrc eine 55 an einem Längsholm 46 des Tragrahmens 11 schwenkbar gelagert sind und
die an ihrem anderen Ende 56 Stützplatten 57 tragen. Die Stützplatten 57 haben eine
verhältnismäßig große Stützfläche 58 von etwa 1 m² und sind an den Stützarmen 54
zweckmäßig mit Kugelgelenken 59 gelag so daß sie sich auf dz Boden 60 in jeder Beliebigen
Lage abstützen können. In der Nähe der freien Enden 56 der Stützerme 54 ist jeweils
das untere Ende 61 eines hydraulischen Teleskopzylinders 62 gelenkig befestigt,
dessen anderes Ende 63 in einem Stützbook 64 schwenkbar gelagert ist, der sich auf
dc Tragrahmen 11 befindet.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Die in den Zeichnungen
dargestellte Jointer-Anlage 10 fährt mit ihre Fahrwerk 38 auf dz Boden 60 an einem
Rohrgraben entlang, in dem eine REhrleitung verlegt werden soll und neben dz die
einzelnen, aneinanderzuschweißenden Rohrstücke verlegt sind. Im Fahrzustand der
Schweißverrichtung 10 sind die Stützarme 54 und die Gelenkstücke 26a und 26b des
Endes 26 des Tragrahmens 11 hochgeschwenkt und befinden sich in ihrer in strichierten
Linien dargestellten Lage. Die Innenschweißverrichtung 28 ist zusammen mit ihrer
Fahrvorrichtung abgenommen oder an einer anderen Stelle auf dem Tragrahmen 11 untergebracht.
Der Führerstand 37 befindet sich über dz Tragrehmen 11.
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Wenn dan Fahrwerk 38 im unwegsamen Gelände über eine Kuppe fährt und
eines der Enden des Tragrahmens 11 auf dem Boden 60 aufzustoßen droht, kann mit
den Kolben-Zylinder-Einheiten 47 der Tragrahmen 11 um die Querachse des Fahrzeuges
verschwenkt und ein Anstoßen verhindert werden.
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Wenn die Schweißvorrichtung 10 neben zwei an ihren Stirnenden 15 und
16 miteinander zu verschweißenden Rohren angekommen ist und das Fahrwerk 38 etwa
die in den Fig. 1 und 3 in strichierten Linien dargestellte Lage auf unebenem Boden
einnimmt, wird zunächst der Tragrahmen 11 mit Hilfe der hydraulischen Kolben- Zylinder-Einheiten
47 und 48 gegenüber dem Fahrwerk 38 so ausgerichtet, daß er eine genau horizontale
Lage einnimmt. Danach werden die Stützarme 54 mit Hilfe der Teleskopzylinder 62
niedergeschwenkt, so daß sie ihre in strichierten Linien dargestellte Lage einnehmen
und die Stützplatten 57 fest auf dem Boden 60 aufliegen. Danach wird zunächst das
Rohr 17 mit einem hier nicht näher dargestellten Hebezeug auf die Schwd ßvorrichtung
gehoben und auf den Stützrollen 12 und den Antriebsrollen 14 so abgelegt, daß sich
sein zu verschweißender Stirnrand 15 genau in der Schweißebene 65 befindet. Die
Stützrollen 12 und die Antriebsrollen 14 wurden vorher in ihrem seitlichen Abstand
dem Durchmesser des Rohres 17 angepaßt. Durch Verschieben dieser Stütz- und Antriebsrollen
in Querrichtung kann nun das Rohr 17 in seiner Höhe und Flucht noch genau ausgerichtet
werden.
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Anschließend werden dann die Gelenkstütke 26a und 26b am Ende 26 des
Tragrahmens 11 heruntergeklappt, so daß sie ihre in Fig. 1 in ausgezogenen Linien
dargestellte Stellung einnehmen. Danach wird die Innenschweißvorrichtung
28
mit ihrem Fahrwerk 29 aufgesetzt.
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Anschließend wird dann das Rohr 18 auf die Schweißvorrichtung gehoben
und auf den Stützrollen 13 abgelegt. Der zu verschweißende Stirnrand 16 des Rohres
18 befindet sich dann noch in geringem Abstand vom Stirnrand 15 des Rohres 17. Durch
Querverschieben der Stützrollen 13 kann dann das Rohr 18 in der Höhe ausgerichtet
und mit dem Rohr 17 in eine Flucht gebracht werden. Anschließend wird das auf den
Stützrollen 13 liegende Rohr 18 in Richtung des Pfe+ les 25 längsverschoben, indem
die Stützrollen von den Hydraulikzylindern 24 in Axialrichtung verschoben werden.
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Anschließend wird die Außenschweißvorrichtung 30 auf die richtige
Höhe gebracht und mit ihrem Träger 31 eingeschwenkt. Jetzt oder auch schon vorher
können dann von Hand über den Rohrumfang in der vorbereiteten Nahtfuge Heftnähte
gesetzt werden. Danach werden die miteinander verbundenen Rohre durch Ingangsetzen
des Antriebes für die Antriebsrollen 14 gedreht und an den Stirnrändern 15 und 16
der Rohre 17 und 18 automatisch die Schutzgas-Wurzelnaht gelegt. Hiernach legt die
Innenschweißvorricn tung 28 automatisch die Unterpulvernaht im Inneren der Rohre
17 und 18. Daran anschließend werden von der Außenschweißvorrichtung 30 die Außennähte
aufgebaut, bis die volle Nahtdicke erreicht ist.
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Wenn Rohre mit einem Durchmesser bis zu 1000 mm aneinandergeschweißt
werden sollen, kannder Tragrahmen 11 noch mit einem hier nicht näher dargestellten
Verlängeningsholrn versehen werden, der mit dem Tragrahmen durch Steckbolzen verbunden
wird, ebenso wie dieser Stützrollen für das zu verschweißende Rohr aufweist und
mit hydraulischen
Kolben-Zylinder-Einheiten auf dem Beden 60 @bstützbar
ist.
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Nach dem Ausrichten dieses Verlängerungsholmes werden die beiden bereits
zusammengeschweißten Rohre angeheben und im Längsrichtung se weit über den Verlängerangsholm
transportiert, bis das freie Ende des einen Rohres unter dem Träger 31 des Außenschweißautematen
30 liegt. Dann wird das dritte Rohr, ebense wie verher das Rohr 18 auf die Stützrollen
13 aufgelegt und wie vorher beschrieben ausgerichtet und angeschweißt.
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Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbaispiel beschränkt, @ondarn
es ist eine Reihe von Änderungen und Ergänzungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung
zu überschreiten. Beispielsweise können zum Verstellen der Stützarme auch mechanische
Vorrichtungen, wie Zahnstangen- oder Spindeltriebe, verwendet werden. Es ist auch
möglich, anstelle des nach der Erfindung vorgeschenen, hydraulisch angetriebenen
Gleiskettenfchrworks durch Vorbrennungsmotere angstriebene Radfahrwerke vorzuschen
oder die kardanische Aufhängung des Tragrahmens am Fahrwerk etwas anders auszmbildem.