DE3113370A1

DE3113370A1 - Einrichtung und verfahren fuer die verwendung beim zusammenschweissen zweier bauteile

Info

Publication number: DE3113370A1
Application number: DE3113370A
Authority: DE
Inventors: Timothy C. 77581 Pearland Tex. Dearman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-04-17
Filing date: 1981-04-02
Publication date: 1982-04-29
Also published as: AU6964381A; GB2074068A; BE888465A; CA1161668A; AU540624B2; IT1189013B; US4356615A; JPS56165596A; FR2484307B1; ES8207454A1; BR8102334A; ES501284A0; IT8121268A0; NL8101801A; GB2074068B; FR2484307A1

Description

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LM 4970

Einrichtung und Verfahren für die Verwendung beim Zusammenschweißen zweier Bauteile

Die Erfindung betr Lfft eine Einrichtung sowie ein Verfahren für die /erwendung beim Zusammenschweißen zweier Bauteile, und insbesondere für die Verwendung beim Zusammenpassen zweier mit ihren Enden gegeneinander oder teleskopartig angeordneter Rohrabschnitte vor dem Schweif; ^n. Die Einrichtung ist dabei außerdem auch für ein Ar aassen eines Endabschlusses an einem Ende eines im ν 2sentliehen zylindrischen Behälters für ein anschließen" es Verschweißen des Endabschlusses am Behält -r ausgebildet.

Beim Verschweißen von Rohrabschnitten mit großen Durchmessern miteinander ist es äußerst schwierig, die Rohrabschnitte in dan richtigen Positionen mit ihren Enden zueinander auszurichten, so daß sie richtig miteinander vorschweißt werden können. Die Schwierigkeit wird in solchen Fällen noch verstärkt, in denen die Formgebungen der einander benachbarten Enden zweier Abschnitte nicht genau übereinstimmen oder wobei das Ende des einen Abschnittes teleskopartig relativ zum Ende des benachbarten Abschnittes anzuordnen ist. Noch größere Schwierigkeiten treten in jenen Fällen auf, in denen ein konkav-kovexer Endabschluß an ein Ende eines im wesentlichen zylindrischen Behälters an '.uschweißen ist.

Durch die erfindun rsgemäße Einrichtung (und das zugehörige Verfahren sollen die genannten Schwierigkeiten auf ein Minimum herabgesetzt werden, die

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sich beim Zusammenpasi en und Zusammenschweißen von Bauteilen der genannten Art ergeben, und es sollen auf diese Weise insbesondere die vor dem Schweißen erforderlichen Arbeiten stark vereinfacht werden, um die Zeit zum Durchführen einer Schweißung auf ein Mindestmaß herabzusetzen, und es soll auch die Möglichkeit zur Erzielung minderwertiger Schwei ßungen deutlich herabgesetzt werden.

Die Erfindung geht dabei aus von einer Einrichtung für die Verwendurg beim Zusammenschweißen eines ersten Bauteiles, der ein freies Ende von im wesentlichen zylindrischer Form aufweist, mit einem zweiten Bauteil, der ein im wesentlichen zylinderförmiges freies Ende besitzt, das dem freien Ende des ersten Bauteiles gegenüberliegt und sich in dessen Nähe befindet, enthaltend eine erste Klemmvorrichtung zum'Festklemmen des einen Bauteiles nahe seines Endes sowie eine mit /bstand von dsr ersten Klemmvorrichtung angeordnet e zweite Klemmvorrichtung zum Festklemmen des ai deren Bauteiles nahe seines freien Endes.

Erfindungsgnmäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Herbeiführung einer Relativbewegung der ersten Klemmvorrichtung und der zweiten Klemm*·, vorrichtung gegeneinander eine Antriebseinrichtung vorgesehen ist.

Um gemäß der Erfindung zwei Bauteile zusammenzuschweißen, wird de - eine Bauteil in einer festen Position auf einer Halterung festgelegt und von einer Klemmvorrichtung nahe des Endes umgeben, das

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anzuschweißen ist, wobei die Klemmvorrichtung eine radiale Druckkraft auf den Bauteil ausübt, um die Form des Endes in eine zylindrische oder im wesentlichen zylindrische Formgebung zu bringen. Der zweite Bauteil wird in eine Position nahe des Endes des ersten Bauteiles gebracht, wobei die beiden benachbarten Enden dieser beiden Bauteile sich einander gegenüberliegen. Eir, 2 zweite Klemmvorrichtung umgibt den zweiten Bauieil iahe des Endes, das anzuschweißen ist, und übt eine rc liale Kraft auf diesen zweiten Bauteil aus, um sein Ende in eine angepaßte Formgebung im Hinblick auf das Ende des ersten Bauteiles zu verformen.

Wenn die beiden Bauteile mit ihren Enden aneinandergeschweißt werden sollen, dann wird das Ende des zweiten Bauteiles so geformt, daß es mit dem gegenüberliegenden Ende des anderen Bauteiles übereinstimmt. Falls der zwoite Bauteil teleskopartig innerhalb des ersten Bauteiles anzuordnen ist, dann besitzt der zweite Bau -eil zunächst einen nominellen Außendurchmesser, de - im wesentlichen mit dem Innendurchmesser des ersten Bauteiles übereinstimmt. In diesem Falle wenden die die Bauteile umgebenden Klemmvorrichtungen eine radiale Druckkraft auf die zugehörigen Bauteile an, um deren Formen aufeinander abzustimmen und es dem zweiten Bauteil zu ermöglichen, daß er teleskopartig in den ersten Bauteil geschoben wird.

Eine Umformung bzw. Anpassung der Enden benachbarter Bauteile macht es gewöhnlich erforderlich, daß die Bauteile quar verschoben oder gekippt (oder auch

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beides) werden, um die gegenüberliegenden Enden für das Schweißen richtig zusammenzuordnen. Nach diesem richtigen Zusammenordnen der gegenüberliegenden .Enden benötigen die Bauteile ferner eine Bewegung aufeinander zu, insbesondere wenn ein Bauteil teleskopartig in den anderen geschoben werden soll. Die erfindungsgemäß konstruierte Einrichtung (und auch das entsprechende Verfahren) ermöglicht es, daß all diese Erfordernisse erfüllt werden.

Die Konstruktion und Verfahrensweise gemäß der vorliegenden Erfindung \v3rden im folgenden mit ihren Vorteilen anhand eini jer in der Zeichnung veranschaulichter Ausführu lgsbeispiele näher beschrieben.

Es zeigen

Fig.1 eine teilweise Seitenansicht der Einrichtung, die zwei zum Teil abgebrochene Rohrlängen in Positionen abstützt, in denen die Längen zusemengeschweißt werden sollen;

Fig.2 eine Querscnnittsansicht entlang der Linie 2-2 in Fig.1;

Fig.3 eine im vergrößerten Maßstab dargestellte,

teils in der Ansicht, teils im Schnitt veranschaulichte Teil-Ansicht der in Fig.1 gezeigten Einrichtung (gesehen in Richtung der pfeile 3-3);

Fig.4 eine Teil-Aufsicht in Richtung der Pfeile 4-4 in Fig.:;

Fig.5 ein> Schnittansicht entlang der Linie

5-5 in Fig.3;

Fig.6 eine vergrößerte Schnittansicht entlang g der Ginio 6-6 in Fig.2;

Fig.7 eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 in Fig.6;

Fig.8 eine Ansicht entlang der Linie 8-8 in

Fig.5;

Fig.9 eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 in Fig.2;

Fig.10 eine ähnliche Schnittansicht wie Fig.9/

jedo -h ζ r Veranschaulichung der Einrieb lung in einer justierten Position;

OQ Fig.11 eine Ansicht entlang der Linie 11-11 in

Fig 10;

Fig.12 eine vergoßerte Schnittansicht entlang der Linie 12-12 in Fig.2;

Fig.13 eine vercrößerte Seitenansicht (zum Teil

im ; chnitt) eines Tragelements, das einen Teil der Klemmvorrichtung bildet;

OQ Fig.14 eine Aufsicht auf das Tragelement/ ent-

sprachenc der Blickrichtung der Pfeile 14-14 in Pig.13;

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Fig.15 eine ähnliche Ansicht wie Fig.13, jedoch

zur Veranschaulichung einer Anbringung für das Tragelement;

Fig.16 eine Seitanansicht der in Fig.15 gezeigten E.nri^htung in Richtung der Pfeile 16-16

Fig.17 eine -ergrößerte Schnittansicht entlang der L .nie 17-17 in Fig.2;

Fig.18 eine Schema-Ansicht (teilweise als Endansic.it, teilweise als Schnittansicht) zur V iranschaulichung der Klemmvorrichtung in auieinardergezogenem Zustand;

Fig.19 eine gleicl·artige Ansicht wie Fig.18,

jedoch zur Veranschaulichung der Klemmvorrichtung in ihrem Klemmzustand;

Fig.20 eine gleichartige Ansicht wie Fig.19,

jedoci zur Darstellung der Klemmvorrichtung in geöffnetem Zustand;

Fig.21 eine Seitenansicht (im verkleinerten Maßstab) zur Veranschaulichung der Einrichtung ;it einer Modifikation der in Fig.12 gezei jten Ausführungsform;

Fig.22 eine Schnittansicht eines Teiles der in

Fig.21 gezeigten Einrichtung;

Fig.23 eine Schnittansicht entlang der Linie

23-23 in Fig.22;

Fig.24 eine ueilansicht (im vergrößerten Maßstab) de* in den Fig.21 bis 23 gezeig

ten Einrichtung in justierter Stellung.

Die erfindungsgemäß konstruierte Einrichtung ist für den Zweck ausge bildet, das Zusammenpassen und Schweißen zweier Ba iteile zu erleichtern, z.B. von zwei mit großem Durchmesser versehenen Rohrabschnitten oder eines zylindrischen Behälters (oder · Kessels) und eines Endabschlusses. Die Einrichtung enthält eine feste I'alterung für einen der zusammen-

^g zuschweißenden Baut 'ile sowie eine ringförmige Klemmvorrichtung, die se angepaßt und ausgebildet ist, daß sie den Bautei3 in der Nähe des Endes umgibt und festklemmt, da.·; mit dem zweiten Bauteil zusammenzuschweißen ist. D .e Einrichtung enthält außerdem eine zweite ringförmige Klemmvorrichtung, die für ein Umfassen des zv.'eiten Bauteiles angepaßt ist, der an den ersten iauteil angeschweißt werden soll, wobei die beiden Klemmvorrichtungen mit so ausreichendem Abstand voneinander angeordnet sind, daß

O₅ die gegenüberliegenden Enden dieser zusammenzuschweißenden Bauteile sich in einer freiliegenden Position zwischen d;n beiden Klemmvorrichtungen befinden. Die den zweiten Bauteil umfassende Klemmvorrichtung kann rc-lativ zu anderen Klemmvorrich-

g₀ tungen justiert bzw. eingestellt werden, so daß der zweite Bau eil relativ zum ersten Bauteil verschoben werden kann, zwecks Ausrichtung der beiden

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zusammenzuschweißenden Bauteile, und das Einstellen der justierbaren Klemmvorrichtung wird durch Justiereinrichtungen herbeigeführt, die von der festen Klemmvorrichtung getragen werden. Nach dem Ausrichten der beiden zusammenzuschweißenden Bauteile können die Klemmvorrichtungen relativ zueinander in einer Richtunj bewegt werden, um die gegenüberliegenden Enden ler Bauteile aufeinander zu in eine Schweißposition su bewegen, in der die beiden Bauteile verschweißt werden können. Die beiden Bauteile können zusammengeschweißt werden, indem sie aneinanderstoßen oder, falls gewünscht, indem sie teleskopartig ineinander geschoben wurden. Nach dem Schweißvorgang werden die Klemm -orr chtungen gelöst und die zusammengeschweißten Bau eil- werden entfernt oder umgesetzt für eine nachfol jende Verwendung der Einrichtung bei einem anderen Scaweißvorgang.

Die in den Fig.1 und 2 offenbarte Ausführungsform enthält eine fei te Halterungsbasis 1, die auf einem Boden 2 oder eii em anderen Aufbau montiert ist. Auf der Basis 1 befestigt ist eine Vielzahl von Paaren mit Abstand voneinander gehalterter Rollen 3, die eine Art Gestell bilden für einen mit großem Durchmesser (bis zu etwa 1,80 m und mehr) versehenen rohrförmigen, iru tallisehen Rohrabschnitt oder Behälter 4 von im we* entlichen zylindrischer Form, der ein freies Ende 5 aufweist. Der Bauteil 4 wird auf dem durch die R· Ilen 5 gebildeten Gestell placiert, so daß das frei* Ende 5 sich über die Halterungsbasis 1 hinaus < rstreckt, wie es am besten aus Fig.1 zu ersehen ist.

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Unterhalb des freien Endes 5 des Bauteiles 4 befinden sich zwei Halterungsbasen 6, die auf je einer Seite einer vertikalen Ebene angeordnet sind, die durch die Längsachse des Bauteiles 4 hindurchgeht.

Jede Halterungsbasis 6 besitzt ein Paar von mit Abstand und parallel zueinander angeordneten Ausnehmungen 7, in denen gleitbeweglich ein Arm 8 aufgenommen ist. Jeder Arm ist hin- und herbewegbar mit Hilfe eines Hydraulikzylinders 9 {siehe Fig.18 und 19). Am freien Ende jedes Armes 8 befindet sich ein aufrechtstehender Hydraulikzylinder 10, der einen aus- und einziehbaren Halterungsfuß (Halterungsplatte) 11 besitzt. Die Halterungsfüße 11 bilden eine trennbare Halterung bzw. Abstützung für die Klemmvorrichtung, die im folgenden beschrieben wird.

Die erfindungsgomäße Klemmeinrichtung wird im allgemeinen durch da:; Bezugszeichen 12 angegeben und enthält ein Paar ringförmiger Klemmeinheiten bzw. Klemmvorrichtung 13 und 14, die im wesentlichen parallel zueinander und mit Abstand voneinander angeordnet sind. Jede Klemmvorrichtung ist gleichartig ausgebildet und enthält eine Vielzahl von bogenförmigen Segmenten 16, 17, 18 und 19. Jedes Segment besitzt ein Paar paralleler Schienen 20 und 21, die durch Abstandshalter 22 miteinander verbunden sind. Das Segment 16 ist schwenkbeweglich am benachbarten Segment 17 angeordnet (Schwenkachse 23), während das Segment 17 trennbar an dem Segment 18 durch ösen-' artige Ansätze 24 befestigt ist, die an den Schie- .

nen 20 und 21 befestigt sind und öffnungen aufweisen,

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die mit Öffnungen in Platten des Segmentes 18 ausgerichtet werden können, um entfernbare Zapfen 25 aufzunehmen. Das Segiient 18 ist schwenkbeweglich (Schwenkachse 26) am Segment 19 angeordnet.

Die gegenüberliegenden Enden der Segmente 16 und 19 jeder Klemmvorrichtung sind durch Zungen 27 zusammengekuppelt, die an einem Ende des Segments 16 (bei 28) schwenkbar find und das Segment 19 flankieren. An den Zunger 27 ist ein Halterungsbügel 29 befestigt, an dem ein Hydraulikzylinder 30 montiert ist, dessei Kolbenstange 31 bei 32 schwenkbar an einem Halterungsbügel 33 angeordnet ist, der seinerseits an den Zungen 27 befestigt ist. Die Zusammenordnung ist derart, daß, wenn der Zylinder 30 zurückgezogen ist, die zugehörige Klemmvorrichtung 13 oder 14 einenin radialer Richtung auseinandergezogenen Zustand einnimmt, wie er in den Fig.3 und 18 gezeigt ist, und, wenn der Zylinder 30 sich iⁿ seiner auseinandergezogenen Stellung befindet, die zugehörige Klemmvorrichtung eine radial zusammengezogene bzw. zusammengedrückten Zustand einnimmt, wie er in den Fig.2 und 19 dargestellt ist.

Jede Klemmvorrichtung 13 und 14 ist mit einer Anzahl von einstellbare! Preßvorrichtungen 34 versehen. Jede Preßvorrich ung enthält eine Spindel oder Schraube 35, die sich durch einen mit einer Gewindebohrung versehen m Abstandshalter 22 erstreckt. Die Schraube 35 Desitzt einen Kopf 36 an ihrem radial äußeren Ende sowie einen glatten Halsansatz

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in der Nähe seines radial inneren Endes, an den eine Vergrößerung 38 befestigt ist (siehe Fig.13). Rittlings auf der Schraube 35 sind zwei Platten 39 angeordnet, die durch Schlitze 40 im Abstandshalter 22 hindurchgehen. Die armartigen Platten 39 sind an ihrem radial äußeren Ende durch Zapfen 41 und an ihrem radial inneren Ende durch eine Platte oder einen Steg 42 miteinander verbunden. Parallel und mit Abstand zum Steg 42 ist eine Trennwand 43 angeordnet, in der eine öffnung 44 vorgesehen ist, die den Halsansatz 37 der Schraube drehbeweglich aufnirimt. Der Abstand zwischen dem Steg 42 und der Trennwand 43 ist groß genug, um die Vergrößerung 38 aufzunehmen. Die Anordnung ist derart, daß eine Drehbewegung der Schraube 35 in einer Richtung eine Bewegung des Steges 42 nach radial einwärts der zugehörigen Klemmvorrichtung und eine Drehbewegurg der Schraube in der entgegengesetzten Richtung < ine Bewegung des Steges nach radial auswärts bewirkt.

Die Klemmvorrichtungen 13 und 14 sind gesondert und unabhängig voneinander vorgesehen; es ist jedoch eine Anzahl von Antriebseinrichtungen vorhanden und mit Abstand in ümfangsrichtung der Klemmvorrichtungen voneinander angeordnet, um den Abstand zwischen den Vorrichtungen durch eine Relativbewegung der beiden Vorrichtungen aufeinander zu und voneinander weg zu justieren. In der Ausführungsform gemäß den Fig.1 und 12 enthält jede Antriebseinrichtung ein Paar hydraulischer Antriebszylinder 46 und 47, die von der Klemmvorrichtung 13 getragen werden. Der

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Antriebszylinder 46 besitzt eine Kolbenstange 48, die sich durch oine Führung 49 zwischen den Schienen 20 und 21 erstreckt. Das freie Ende der Kolbenstange 48 ist b ii 50 schwenkbeweglich mit einem Tauchkolben ode ■ Stößel 41 verbunden, der in einem Führungsgehäuse 52 aufgenommen ist, das an der Schiene 20 befestigt ist. Das freie Ende des Stößels 51 ist .-ine Platte 53, an der ein Paar Rollensätze 54 montiert ist, die der Klemmvorrichtung 14 gegenübe:liegen. Der Antriebszylinder 47 besitzt eine Kolbenstange 55, die in einer Führung 56 aufgenommen und deren freies Ende mit einer Zugkraft übertragenden Kette 57 verbunden ist, durch die die Klemmvo -rieh ungen 13 und 14 aneinandergekuppelt sind.

Wenn der Antriebszylinder 46 auseinandergezogen ist (in Fig.12 gezeigt), dann ist der Abstand zwischen den Klemmvorrichtungen 13 und 14 am größten, wobei dieser ma::imale Abstand durch die Ketten 57 begrenzt wird. We: η die Antriebszylinder 46 und 47 eingezogen werden, dann wird die Klemmvorrichtung 14 über die Ketten 57 in Richtung auf die Klemmvorrichtung 13 >ewegt.

Eine modifizierte Auaführungsform der Antriebseinrichtung zum Herbeiführen einer Bewegung der Klemmvorrichtungen aufeinander zu und voneinander weg ist in den Fig.21 bis 24 veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform ist eine Anzahl von in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordneten Antriebseinrichtungen 60 vorgesehen, die je einen Bügel 61

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enthalten, der an der Klemmvorrichtung 13 befestigt und an dem - bei 62 - ein Arm 63 schwenkbeweglich angeordnet ist, in dem sich eine Kammer 64 befindet. In der Kammer ist ein Zylinder 65 aufgenommen, in dem sich ein Hy Iraulikzylinder 66 befindet. Der Hydraulikzylindsr 06 ist schwenkbeweglich an der Endwand 67 des Zylinders 65 angeordnet, und die Kolbenstange 68 des Hidraulikzylinders ist an der inneren Endwand 69 der Kammer 64 angelenkt. Der Zylinder ist daher innerhalb der Kammer 64 hin- und herbewegbar.

Der Zylinder 6 5 besitzt zwei mit Abstand voneinander angeordnete Ansätze 70, die sich durch einen

ι 15 Schlitz 71 in der Wand der Kammer 64 erstrecken;

der Abstand zwischen den beiden Ansätzen 70 ist derart, daß diese r.-.ttlings auf der Klemmvorrich-

j tung 14 angeordnet werden können. Ein Ausziehen und

< Einziehen des Hydraulikzylinders 66 bewirkt daher

■ 20 eine Hin- und Herbewegung der Ansätze 70 und in-

folgedessen eine Bewegung der Klemmvorrichtung

j in Richtung auf die Klemmvorrichtung 13 oder von

j dieser hinweg.

: 25 Es wird vorgezogen, daß der Arm 63 der Antriebs

einrichtung 60 in ein Antriebsverhältnis mit der Klemmvorrichtung 14 und aus diesem Antriebsverhält-

ί nis heraus bewegbar ist. Dementsprechend ist ein

! Hydraulikzylinder 72 mit seinem einen Ende - wiederum

30 durch einen Schwenkzapfen 73 - am Bügel 61 angelenkt und besitzt eine Kolbenstange 74, die bei : an einem ösenartigen Ansatz 76 angelenkt ist, der

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am Arm 63 befestigt ist. Durch ein Ausziehen des Hydraulikzylinders 72 wird der Arm 63 in eine Position bewegt, in der die Antriebsansätze 70 sich gabelig (rittlings) über der Klemmvorrichtung 14 befinden, wie es in den Fig.21 und 22 dargestellt ist, während ein Einziehen der Hydraulikzylinder 72 eine Schwenkbewegung des Armes 63 und seiner zugehörigen Teile im Uhrzeigersinn in eine Position bewirken, die in Fig.24 dargestellt ist.. Die Einrichtung enthält außerdem eine Verschiebeeinrichtung 78, um Realtivbeuegunjen der Klemmvorrichtungen 13 und 14 in ihren eigen m Ebenen, d.h. in Querrichtung zur Längsachse d ;s Bauteiles 4 herbeizuführen. Die Verschiebeeinrichtung 78 umfaßt vier identische Einheiten, die gleichförmig und mit Abstand in Umfangsrichtung der KIe unvorrichtungen angeordnet sind. Jede Verschiebeeinheit 78 enthält einen Körper 79 (siehe insbesonder2 Fig.6), der an der radial äußeren Seite der KIe unvorrichtung 13 angeschweißt ist. Jeder Körpei ist im wesentlichen aus zwei mit Abstand voneinander und parallel zueinander angeordneten Platten 80 zusammengesetzt, die so lang sind, daß sie si.-h über die Klemmvorrichtung 14 hinauserstrecken, wenn letztere sich in ihrem maximalen Abstand vor der Klemmvorrichtung 13 befindet. Jeder Körper 79 tnthält einen Steg 81, der an die Schienen 20 und 11 der Klemmvorrichtung 13 angeschweißt ist. An den Steg 81 ist eine Verlängerung 82 angeschweißt, in der Nähe von dessen freiem Ende sich eine Pießvorrichtung 83 (ähnlich den Preßvorrichtunger 34) befindet, die an ihrem radial inneren Ende einen plattenartigen Fuß 84

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aufweist, der so aus rebildet ist, daß er mit Druck gegen den Bauteil 4 relagert werden kann.

Nahe des anderen End s der Verschiebeeinrichtung bzw. Verschiebeeinheit 78 sind die Platten 80 mit Aussparungen 85 an ihrer Unterseite versehen; die Aussparungen sind langer als die Breite der Klemmvorrichtung 14 und liegen über dieser Klemmvorrichtung. Zwischen und a 1 den Platten 80 ist ein Zylinder 87 befestigt, in lerhalb dem ein Ende eines Hydraulikzylinders 88 befestigt ist. Der Hydraulikzylinder enthält eine Kolbenstange 89, die mit einer hin- und herbewegbaren Hülse 90 gekuppelt ist, die im Zylinder 87 aufgenommen ist. Das freie Ende der Hülse 90 i.5t - bei 91 - an einem Lagerelement oder Puffer 92 angelenkt, das bzw. der auf der Klemmvorrichtung 14 lagert. Der Puffer 92 und seine zugehörigen Teile sind in radialer Richtung mit Hilfe des Hydraulikzylinders 88 hin- und herbewegbar.

An jede der beiden unteren Verschiebeeinrichtungen 78 ist ein Paar Halterungsstützen 93 angepaßt, die trennbar mit den Halterungsfüßen 11 (Teil der Basen 6) in Eingriff stehen und von diesen abgestützt werden.

Die bis hier beschriebene Einrichtung ist speziell ausgebildet für die Verwendung beim Anpassen und Zusammenschweißen eines im wesentlichen zylindrischen Rohrabschnittes 94 an bzw. mit dem Rohrabschnitt 4. De r Vorgang des Zue ammenschweißens der beiden Bau-

teile 4 und 94 sei vor allem unter Bezugnahme auf die Fig.1, 2, 18 und 19 beschrieben.

Zu Beginn der Arbei ten wird sich die Einrichtung in dem in Fig.18 gezeigten Zustand befinden, falls die Klemmvorrichtung 13 und 14 in ihrem radial aus-

sie einandergezogenen Zustand sind und werden von der rahraenartigen Basis 6 über die Stützen 93 getragen. Der Abstand zwischen den Klemmvorrichtungn 13 und

^O 14 befindet sich ir seiner Maximalstellung. Der Rohrabschnitt 4 wird von den Rollen 3 getragen und ist so angeordnet, daß sein freies Ende 5 sich etwa auf halbem Wege zwischen den Klemmvorrichtungen 13 und 14 befindet. Dia Preßvorrichtungen 34, die mit der Klemmvorrichtung 13 verbunden sind, werden so justiert, daß jeder Steg 42 sich radial'einwärts mit demselben Abstand von der Klemmvorrichtung erstreckt; dieser Abstand entspricht dem, der erforderlich ist, um jeden Steg mit Druck gegen den Rohrabschnitt 4 lagern zu können, wenn die Klemmvorrichtung 13 in radialer Richtung zusEinmengezogen bzw. zusammengedrückt wird. Der Hydreulikkolben 30, der mit der Klemmvorrichtung 13 verbunden ist, kann dann betätigt werden, um die Klemmvorrichtung zu schließen oder zusammenzuziehen, wodurch jede Preßvorrichtung 34 sich mit Druck gegen den Rohrabschnitt 4 lagern kann, und zwar an dessen freiem Ende 5.

Während des radialen ZusammenZiehens der Klemmvorrichtung 13 werden die Preßvorrichtungen 34 eine solche Kraft auf den Rohrabschnitt 4 ausüben, um die Form des freien Endes 5 neu bzw. umzuformen.

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Das heißt, falls das freie Ende 5 des Rohrabschnittes 4 oval oder in einer anderen Weise nicht-zylindrisch ist, wie es oft der ?all ist, die Form des freien Endes 5 wird in eine solche umgeformt, die von den Realtivstellungen der von der Klemmvorrichtung 13 getragenen Preßvorrichtungen 34 diktiert wird.

Nach dem Festklemmen des Rohrabschnittes 4 kann der andere Bauteil (Rohrabschnitt 94) durch eine geeignete, nicht dargestel'te Einrichtung (z.B. Montagebock, Kran oder dgl ) bewegt werden, um das eine Ende dieses Bauteiles 94 in die radial auseinandergezogene Klemmvorrichtung 14 einzuführen. Falls der Bauteil 94 mit seinem Ende stumpf gegen den Bauteil 4 ge-

ist,

schweißt werden sol3, wie es oft der Fall dann werden die beiden einar der gegenüberliegenden Enden der Bauteile 4 und 94 normalerweise mit einer Fase versehen und mit einem kurzen Abstand voneinander angeordnet. Um das Vorsehen eines Spaltes zwischen den einander gegenüberliegenden Enden der zusammenzuschweißenden Baute ile zu erleichtern, kann die Klemmvorrichtung 14 mit einer Anzahl (z.B. mit drei) Abstandsvorrichtungen 98 versehen sein, von denen eine in den Fig.2 u'd 17 dargestellt ist. Jede Ab-Standsvorrichtung e ithält einen Bügel 99 mit einem Schlitz 100, in deir. eine Schiene 21 der Klemmvor~ richtung 14 aufgenommen und darin durch eine Stellschraube 101 festgehalten ist. In dem Bügel 99 ist ein Stößel 102 gleitbeweglich aufgenommen, der in einem sich verjüngenden Blatt bzw. in einer sich verjüngenden Klinge 101 endet, das bzw. die zwischen die beiden einander gegenüberliegenden Enden der

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Bauteile 4 und 94 gedrückt werden kann, um auf diese Weise dazwischen einen Spalt zu schaffen.

Obwohl die Einrichtung verwendet werden kann, um Bauteile stumpf aneinanderzuschweißen, kann sie auch dazu benutzt werden, um solche Bauteile in einem Teleskop-Verhältnis zusammenzuschweißen, wie es am besten aus Fig.6 zu sehen ist. Falls die Durchmesser der beiden Bauteile 4 und 94 zu Anfang derart sind, daß ein Baute:il glatt in den anderen paßt, dann erfordert das Ineinanderschieben der Bauteile eine enge Gleichförmigkeit der Formgebungen von den einander gegenüberliegenden Enden der Bauteile. Dies kann herbeigeführt werden, indem die Enden der Bauteile umgefornt werden, wie es vorher beschrieben worden ist; falls aber der nominelle Außendurchmesser des Bauteiles 94 anfangs mit dem Innendurchmesser des Bauteiles 4 übereinstimmt, dann sollten die Preßvorrichtungen 34, die mit der Klemmvorrichtung 14 verbunden sind, so justiert werden, daß sie in radialer Richtung nach einwärts über die Preßvorrichtungen 34 der Klemmvorrichtung 13 um einen Abstand t (Fig.8) herausragen, der etwas größer ist als die Dicke t¹ (Fig. 6) der Wand des Bauteiles 4. Alternativ kann jede Preßvorrichtung 34 der Klemmvorrichtung 14 mit einem angepaßten Unterlag- oder Teilstück 42a (Fig.6) versehen sein.

Nach dem Einstellen (Einjustieren) der Preßvor-3Q richtungen 34 von der Klemmvorrichtung 14 kann der Hydraulikzylinder 30, der damit verbunden ist, betätigt werden, um die Klemmvorrichtung zusammenzu-

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ziehen, wodurch ein ' radiale Zusammenpreßkraft auf den Bauteil 94 ausgeübt wird, um die Form seines freien Endes neu oder umzuformen.

Ein Umformen der Fo rmen von einander gegenüberliegenden Enden der Bauteile 4 und 94 führt gewöhnlich zu einer N:cht-Ausrichtung der Längsachsen solcher Bauteile an ihren einander gegenüberliegenden Enden, so daß dadurch eine Relativeinstellung der beiden Bauteile in Querrichtung ihrer Längsachsen notwendig wird. Eine solche Quereinstellung kanu herbeigeführt werden durch ein Wegziehen der Halterungsfüße 11 aus den in Fig.18 gezeigten Stallungen in die in Fig.19 gezeigten Stellungen, worauf ein radiales Zusammen" ziehen der Klemmvorrichtung 14 folgt, während der Bauteil 94 weiterhin auf seinem Kran oder Montagebock abgestützt wird. Die Klemmvorrichtung 14 und das freie Ende des Bauteiles 94 können sich daher iⁿ Querrichtunj der Längsachse des Bauteiles 4 bewegen. Eine .solche Querbewegung wird durch Betätigung einer entsprechend ausgewählten Einrichtung der Verschiebee.inrichtungen 78 (als Justiereinrichtungen) herbeigeführt, und zwar über die entsprechenden Hydraulikzylinder 88, so daß die eine Kraft anwenden* en Stützen 93 sich radial einwärts oder auswärts bewegen können. Es ist so zu verstehen, daß die ustierenden Verscheibeeinrichtungen 78 individuell betätigbar sind, um präzise Einstellungen der zu erzielenden Relativstellungen der Bauteile 4 ι nd 94 zu ermöglichen.

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Bei der Betätigung der justierenden Verschiebeeinrichtungen 78 in der Weise, daß die Radialstellungen der entsprechendem Stützen 93 verändert werden, ist es wichtig, daß die Einrichtungen 78 nicht um ihre Verbindung mit cer Klemmvorrichtung 13 kippen. Dies ist der Grund, caß die Preßvorrichtungen 83 vorgesehen sind und vor einer Betätigung der Verschiebeeinricht mgen 78 sollten die Füße 84 der Preßvorrichtung<:n 83 so einjustiert werden, daß sie gegen den Bauteil 4 lagern.

Nach der Querjustierung der Klemmvorrichtung 14 und des Bauteiles 94 können die einander gegenüberliegenden Enden der Bauteile 4 und 94 nicht stets in parallelen Ebenen liegen. Dieser Zustand kann durch eine Betätigung der Antriebszylinder 46 und 47 korrigiert werden, um ein Kippen der Klemmvorrichtung 14 relativ zur Klemmvorrichtung 13 herbeizuführen, bis die einander gegenüberliegenden Enden der Bauteile in parallelen Ebenen liegen'. Während solcher Kippbewegungc -n kann die Klemmvorrichtung 14 relativ zu den Stützen 93 gleiten.

Nach den oben angefül rten Einstellungen können alle AntriebszylLndei 46 und 47 gleichzeitig betätigt werden, vv )durch die Kupplungsketten 57 in der Lage sind, dLe Klemmvorrichtung 14 in Richtung auf die Klemmvorrichtung 13 zu ziehen. Die Klemmvorrichtung 14 kann νiederum relativ zu den ' Stützen 93 gleiten.

Da die Klemmvorrichtung 14 den Bauteil 94 kräftig zusammenklemmt, wird das freie Ende des letzteren teleskopartig in den Bauteil 4 hineingeschoben werden, wie es in Fig.6 gezeigt ist. Nach dem Ineinanderschleben der beiden Bauteile können sie zusammengeschweißt werden.

Nach dem Ineinanderschieben der Bauteile 4 und 94 wird ein ausreichender Zwischenraum zwischen den -^o Klemmvorrichtungen 13 und 14 vorhanden sein, um das Zusammenschweißen der Bauteile ohne Beeinträchtigung durch die Klemmvorrichtung zu ermöglichen.

Wenn die in den Fig.21 bis 24 gezeigte Einrichtung anstelle der Antriebszylinder 46 und 47 und ihrer ■ zugeordneten Teile verwendet wird, dann werden dieselben Ergebnisse er::ie3t. Wird die Antriebseinrichtung 60 benutzt, dann wird der Arm 63 in seiner inaktiven Stellung (in Fig.24 gezeigt) solange gehalten, bis die Klemmvorrichtung 14 am Bauteil 94 angebracht ist, woraufhin der Hydraulikzylinder 72 ausgefahren wird, um den Arm 63 in eine Position zu schwenken, in der die Klemmvorrichtung 14 zwischen den Antriebsansätzen 10 aufgenommen ist. Danach können die Hydraulikzylinder 66 der verschiedenen Antriebseinrichtungen 60 unabhängig voneinander betätigt werden, jlit. c:.t 71 emiavorrich-i-'.-.cg 14 ζυ kippen

^{Ebenen a}^"ordnen, woraufhin wen

Klemmvorrichtung 13

. f*« *»encn zuordnen, woraufhin «„. Hydraul_{ikzylinder 66 gleich2eltig zurückge} ^lle

werden, „, _die Kle^orrx.htung ,4 in Richtung _auf O- K_{lefflmTOrrichtung} ,3 _{zu bewegen; wobei aiese}

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Bewegung durch eine Bewegung des Bauteiles 94 begleitet wird.

Nach dem Aneinanderschweißen der Bauteile 4 und werden die Halterungsfüße 11 in ihre vorstehenden Positionen unter die Stützen 93 zurückgeführt, und die Klemmvorrichtungen 13 und 14 werden in radialer Richtung auseinai idergefahren, um die verschweißten Bauteile freizugeben. Falls gewünscht, können die Zapfen 25 zwischen den Segmenten 17 und 18 entfernt werden, und Seilt- 104 eines nicht veranschaulichten, über Kopf angeorcneten Laufkranes können an die Klemmvorrichtungen angekuppelt werden, um diese Klemmvorrichtungen zu Öffnen, wie es in Fig.20 geil 5 zeigt ist, um das Anordnen nicht verschweißter Bauteile anstelle der verschweißten Bauteile zu erleichtern.

Eine erfindungsgemäß ]onstruierte Einrichtung kann verwendet werden beim Verschweißen von zylindrischen Bauteilen mit bei.rächt Lieh unterschiedlichen Durchmessern. Falls beispielsweise Bauteile 4 und 94 durch andere, gleichartige Bauteile mit kleinerem Durchmesser als die Bauteile 4 und 94 ersetzt werden, dann kann die Länge jeder Preßvorrichtung 24 dadurch vergrößert werdei, daß daran eine Verlängerung 95 angepaßt wird (sieha Fig.15 und 16). Jede Verlängerung trägt Seiten blatten 96, die von Stangen 97 überspannt werdnn, die zum Umfassen des Steges 42 der zugehöriger Vorrichtung 34 angepaßt sind. Verlängerungen mit unterschiedlicher Länge können vorgesehen werden, um gro^e Änderungen bei den Durch-

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messern von Rohren zu ermöglichen, bei denen die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden kann.

Die erfindungsgemäß konstruierte Einrichtung kann auch besonders gut verwendet werden beim Anschweißen von Verschlüssen oder Abschlüssen an die Enden eines Hohlkörpers, um einen Tank, Kessel oder Behälter herzustellen. Diese Eigenschaft der Konstruktion kenn am besten aus den Fig.1, 2 und 9 bis 11 ersehen werden. In den Fig.9 bis 11 ist ein Abschluß 110 gezeigt, der eine konkav-konvexe Endwand 111 besitzt, die mit einem im wesentlichen zylindrischen Rand 112 verbunden ist, der mit einem freien Ende 113 endet. Der Rand 112 steht mit den Preßvorrichtungen 34 der Klemmvorrichtung 14 in der gleichen Weise, wie '-s weiter oben beschrieben worden ist, in Eingriff, so daß die Position des freien Endes 113 sich in de¹- Nähe des freien Endes des Bauteiles 4 befindet. Die weiter oben beschriebene Justiereinrichtung, die durch die Verscheibeeinrichtung 78 gebildet ist, kann verwendet werden, um die Position des Abschlusses 10 relativ zum Bauteil 4 zu justieren. Außerdem enthält die Einrichtung eine Anzahl von Antriebsmechanismen 114, die in ümfangsrichtung mit Abstand voneinander über die Klemmvorrichtung 14 verteilt sind, um den Abschluß 110 relativ zum Bauteil 4 weiter zu justieren und um den Abschluß in ein Anlage- oder Teleskop-Verhältnis mit dem Bauteil 4 zu bewegen.

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Jeder Antriebsmechanismus 114 enthält einen Halterungsbügel 115, der an der Klemmvorrichtung 14 befestigt ist unl einen sich nach außen erstreckenden Rahmen 116 eithält. Am äußeren Ende des Rahmens ist - bei 117 (S-hwenkachse) - ein Ende eines Hydraulikzylinders 118 angelenkt, der eine Kolbenstange 119 besitzt, die durch eine Gelenkachse 120 gelenkig mit einem Winkelhebel 121 verbunden ist, der seinerseits - über Gelenkachse 122 - am HaI-terungsbügel 115 angelenkt ist. Am Winkelhebel 121 ist ein Körper 1.J3 befestigt, an dessen radial innerem Ende - bei 124 - ein Kraft anwendender Puffer 125 angelenkt ist.

Im Betrieb des Antriebsmechanismus 114 werden die Hydraulikkolben 118 so weit zurückgezogen, bis der Abschluß 110 innerhalb der Klemmvorrichtung 14 sowie nahe dem freien i;nde des Bauteiles 4 positioniert ist. Die Hydraulikko ben 118 können dann ausgefahren werden, um de, Winkelhebel 121 im Gegenuhrzeigersinn aus der ii. Fig. 9 gezeigten Stellung in die in Fig.10 veranschaulichte Position zu kippen, so daß die Puffer 125 in der Lage sind, sich leicht gegen die Endwand 111 anzulegen, um die Halterung des Abschusses 110 zu unterstützen.

Die Klemmvorrichtung 14 kann dann in radialer Richtung zusammengezogen werden, wie es weiter oben beschrieben worden ist, um den Rand 112 zusammenzuklemmen und zu verfo:men. Die Justiereinrichtungen 78 können dann wied> rum in der bereits früher beschriebenen Art und reise betätigt werden. Zur

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gleichen Zeit können jedoch die Hydraulikzylinder 118 der Ar triebsmechanismen 114 einzeln betätigt werden, um das Justieren des Abschlusses 110 in seiner Position relativ zum Bauteil 4 zu unterstützen, so daß die einander gegenüberliegenden Enden der beiden Bauteile 4 und 110 in parallelen Ebenen lie gen.

Wenn der Abschluß 110 in zufriedenstellender Weise gegenüber dem freien Ende des Bauteiles 4 angeordnet ist, dann werden die Hydraulikzylinder 118 der Ar briobsmechanismen 114 gleichzeitig bewegt, um den Ab ;chluß 110 in Richtung auf den Bauteil 4 zu bewejen. Bei der in Fig.9 und 10 veranschaulichten Anordnung wird der Rand 112 teleskopartig in den Bauteil 4 geschoben; es ist aber selbstverständlich auch möglich, den Rand 112 mit dem Ende 5 des Bauteiles 4 auszurichten, um diese Enden stumpf aneinanderzuschweißen.

Die obigen Erläuterungen geben lediglich ein bevorzugtes Verfahren bzw. eine bevorzugte Einrichtung gemäß der Erfindung wieder, ohne daß dadurch die Erfindung in irgendeiner Weise eingeschränkt ist.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche:

1/. Einrichtung für die Verwendung beim Zusammenschweißen ei.ies ersten Bauteiles, der ein freies Ende von im wesentlichen zylindrischer Form aufweist, mit einem zweiten Bauteil, der ein im wesentlichen zylinderförmiges freies Ende besitzt, das dem freien Ende des ersten Bauteiles gegenüberliegt und sich in dessen Nähe befindet, enthaltend e .ne erste Klemmvorrichtung zum Fastklemmen des -inen Bauteiles nahe seines Endes sowie eine m t Abstand von der ersten Klemmvorrichtung . ngeordnete zweite Klemmvorrichtung zum Festl·'lemi en des anderen Bauteiles nahe.seines freien Er des

dadurch gekeimzeichnet,

daß zwecks Ausführung einer Relativbewegung der ersten Klemmvorrichtung (13) und der zweiten Klemmvorrichtung (14) gegeneinander eine Antriebseinrichtung '47, 60, 114) vorgesehen ist.
2. Einrichtung räch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da£ von ven'.gft-2:"-r finer der Klemmvorrichtungen eine Einstellvorrichtung (34) getra- gen wird, die mit dem zugehörigen Bauteil in Eingriff bringbar ist, um die Form seines freien Endes umzuformen.
3. Einrichtung nach Ar;Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung von der einen Klemmvorrichtung getragene Druckmittelvorrichtungen sowie Mittel enthält, die die Druckmittel-

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vorrichtungen mit der anderen Klemmvorrichtung verbinden.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, d iß d Le Verbindungsmittel in der Lage sind, nur eLne Zugkraft zu übertragen.
ζ 5. Einrichtunc naci Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, c iß d .e Verbindungsmittel in der Lage sind, Zug- md )ruckkräfte zu übertragen.
ψ 6. Einrichtung nac ι Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d iß e .ne Einrichtung (78) zum Verschieben der KIe mvo richtungen in Querrichtung zueinander vo handen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (114) für eine Kippbewegung der einen Klemmvorrichtung relativ zur anderen vorgesehen ^ind.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Halterungsmittel (11) zum Abstützen der ersten und zweiten Klemmvorrichtung unabhängig von den zugehörigen Bauteilen vorhan

den sind.
9. Einrichtunc; nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Eii richtungen (8) vorgesehen sind, um d.i e Halt erungsmittel in Stützeingriff

mit den er: ten und zweiten Klemmvorrichtungen sowie aus ciesem Stützeingriff zu bewegen.

— ο —.
10. Einrichtung na-h Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß :ede Klemmvorrichtung eine Anzahl von bogenförmigen Abschnitten enthält, die zusammen einen Ring bilden.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Justiermittel vorhanden sind, die mit zwei einander benachbarten bogenförmigen Abschnitten gekuppelt und betätigbar sind, ^um den Durchmesser des genannten Ringes zu vergrößern oder zu verkleinern.

Ί3
12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da'i der eine Bauteil einen Rand (112) mit einem gegenüber dem anderen Bauteil so bemessenen Durchmesser aufweist, daß der Rand teleskopartij in den anderen Bauteil schiebbar ist, und daß die Antriebseinrichtung einen so ausreichende! Bewegungsbereich besitzt, daß der genannte Rand relativ zum anderen Bauteil teleskopartig verschiebbar ist.

ii
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Rand zunächst durch die zugehörig e Klemmvorrichtung auf einen Durchmesser zusamt enklemmbar ist, der im wesentlichen mit dem des zweiten Bauteiles übereinstimmt, wobei die zugehörige Klemmvorrichtung den Rand in .-adialer Richtung um ein genügend großes Maß zusammendrückt, so daß der Rand innerhalb des zwe ten Bauteiles aufnehmbar ist.

BAD

I OO / U
14. Ausrichtverfahre ι zum Zusammenschweißen eines Paares rohrförmi jer Bauteile an ihren Enden, dadurch gekennze .chnet, daß folgende Verfahrensschritte vo :gese ien sind:

- Die Bauteile wirden nahe beieinander mit ihren benachbarten Enden einander gegenüberliegend abgestützt,

- eine Klemmkraft wird an einem Bauteil nahe seines Endes angewandt, um letzteres in die gewählte Form zu bringen,

- am Ende des anderen Bauteiles wird eine Klemmkraft angewendet, um es unter Bezugnahme auf

die Form des gcgenüberliegenden Endes des ersten Bauteiles in eine vorbestimmte Form zu bringen, und

- unter Auirechterhaltung der Klemmkräfte auf die Bauteile werden die relativ zueinander in eine Fosition bewegt, in der die Bauteile zusammengeschweißt werden können.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Enden der Bauteile in eine solche Form verformt werden, daß die Bauteile im Ansprechen auf die Relativbewegung der Bauteile teleskopartig in die genannte Position geschoben werden.

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16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile gegeneinander und quer zueinander 1 ei ihrer Relativbewegung in die genannte Position bewegt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile relativ" zueinander bei ihrer Relativbewegung in die genannte Position gekippt werden. 10

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