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BESCHREIBUNG
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Die vorliegende b4rfindun6r bezieht sich auf Widerstandsstumpf schweißmaschinen,
die sowohl unter Feldbedingun gen, beispielsweise beim Verlegen von Hauptrohrleitungen,
als auch unter stationären Bedingungen, d.h. zum Zusarnirienschweißen von Rohren
relativ großen Durchmessers, eingesetzt werden können-.
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Die bekannten Maschinen zum Widerstandsstumpfschweißen von Rohren
lassen sich in drei Gruppen unterteilen: 1) Außenschweiaaschinen, deren sämtliche
Vorrichtungen, darunter auch Schweißtransformatoren, außerhalb der zu verschweißenden
rohre angeordnet werden; 2. Innenrohrschweißmaschinen, deren sämtliche Vorrichtungen,
darunter auch Schweißtransformatoren, sich innerhalb der zu verschweißenden Rohre
befinden; 3. kombinierte Schweißmaschinen, in denen Zentrier- und Stauchvorrichtungen
innerhalb und Schweißtransformator und Stromzuführungen auberhalb der zu verschweißenden
Rohre angeordnet werden.
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Der Sinsatzz von Außenschweißmaschinen ist zum Verschweißen von Rohren
relativ kleinen Durchmessers zweckmäßig.
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Die Außenschweißmaschinen zum Verschweißen von Großrohren sind sperrig
und schwer, und der Schweißstoß ist in diesen SchuBißmaschinen zwecks Sichtkontrolle
schwer zugänglich.
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Die Innenrohrschweißmaschinen eignen sich besonders gut zum Verschweißen
von Großrohren sowohl unter Feld- als auch unter stationären Bedingungen, wenn sich
die Schweißmaschine beim Verlegen von Hauptrohrleitungen von einem Stoß zu dem anderen
bewegt.
Die Abmessungen der Innenrohrschweißmaschinen die sind durch Rohrmaße beschränkt,
was einen hohen Stand an konstruktiver Gestaltung und Fertigung voraussetzt, insbesondere,
was die bauliche Gestaltung des Schweißtransformators und der Stromzuführungen betrifft.
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Die kombinierten Schweißmaschinen eignen sich zum Ver-Schweißen von
Rohren mittleren Durchmessers (820 bis 1020 mm) unter stationären Bedingungen. Durch
die Anordnung der Vorrichtungen sowohl innerhalb ale auch außerhalb des Rohres wird
der Zugang zu diesensowie zum Schweißstoß erschwert. Diese Sohweißmaschinen sind
ziemlich sperrig.
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Daraus ergibt sich, dsu sich Innenrohr-2chweibmaschinen zum Widerstandsstumpfschweißen
von Großrohren besonders gut eignen.
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Bs ist eine Widerstandsstumpfschweißmaschine für Rohre (US-PS 3164718)
bekannt, welche innerhalb der zu verschweißenden Rohre angeordnet wird und ein tragendes
Längselement enthält, an welchem eine in Axialrichtung verschiebbare und eine feste
Spannvorrichtung mit Spannschuhen befestigt sind, die mit dem Schweißtransformator
durch eine Stromzuführung verbunden sind.
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in der bekasmten Schweißmaschine wird der Ringschweiß transformator
an einem der Zylinder der Spannvorrichtung abseits des unter dem Schweißstoß befindlichen
Teils der Schweißmaschine angeordnet. Die Stromzuführung vom Schweißtransformator
an die Spannsciuhe erfolgt über biegsame Schienen. Die Spann--schuhe sind entlang
einer Kreislinie gleichmäßig verteilt und von der Masse der Schweißmaschine getrennt.
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Während des Betriebe beginnt das Absohmelzen der Rohre
nicht
gleich an deren gesamter Stirnseite. Zunäohst werden die Rohrabsohnitte abgeschmolzen,
die besonders nah zueinander liegen, da Rohre sowohl am Umfang als auch an der Stirn
fläche keine ideale Form aufweisen. Beim weiteren Absohmelzen der Stirnseiten kommen
die Rohre an der gesamten Stirnfläche in Berührung. Aus diesem Grunde ist in der
Abschmelzanfangsperiode nicht der ganze Transformator belastet, sondern nur der
Teil der Transformatorwicklungen, die am nächsten zu der Abschmelzzone liegen, so
daß die Transformatorenergie nur teilweise benutzt und die Dauer der Abschmelzanfangsperiode
verlängert wird. Durch eine längere Abschmelzanfangsperiode wird die gesamte Schweißdauer
vergröBert, was der weitere' Erhöhung der Schwe ißmnschinenle ist ung Grenzen setzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrwlderm standsstumpfschweimaschine
zu entwickeln, die innerhalb der zu verschweißenden Rohre angeordnet wird, in welcher
durch eine neue Ausführung der tromzuführung die Schweißleistung und BetriebszuverläEsigkeit
vergröbern werden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einer Rohrwiderstandsstumpfschweißmaschine,
die innerhalb der zu verschweißenden Rohre angeordnet wird und ein tragendes Längselement
enthält, an welchem eine verschiebbare und eine feste Spannvorricfltung für Rohre
mit an den L3chweiBtransformator über eine Stromzuführung angeschlossenen Spannschuhen
befestigt sind, die Stromzuführung erfindungsgemäß als zwei fluchtende und elektrisch
voneinander isolierte Rohre ausgeführt ist, die im Ringspalt zwischen dem tragenden
Längselement und der festen Spannvorrichtung angeordnet merden.
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Diese Ausführung der Stromzuführung zeichnet sich durch die bauliche
Einfachheit us'D wodurch die Zuverlässigkeit der Rohrwiderstandsstumpfschweißmaschine
erhöht wird Mit dieser Stromzuführung läßt sich der Energieaufwand des Schweißtransformators
verringern und die Dauer der Abschmelzanfangsperiode verkürzen, wodurch die Leistung
der Rohrwiderstandsstumpfschweißmaschine erhöht wird.
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Es ist zweckmäßig, die elektrische Verbindung zwischen jeder rohr£örmigen
Stromzuführung und den Spann - :chuhen mittels biegsamer Überbrückungskabel herzustellen,
wodurch der elektrische kontakt bei Radialverschiebung der Spannschuhe zwecks Spannens
der Rohre vor dem Schweißen sowie deren Freigabe nach dem Schweißen erhalten bleibt.
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert0 In den zugehörigen Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße
Rohrwiderstandsstumpfschweißmaschine in Längsschnitt und Fig. 2 einen Schnitt nach
der Linie II-II in Fig. 1.
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Die Rohrwiderstandsstumpfschweißmaschine 1 (Fig.1 und 2) wird während
des Betriebs innerhalb der zu verschweißenden Rohre 2 angeordnet und enthält ein
tragendes Längselement 3, dessen Längsachse mit der Achse der zu verschweißenden
Rohre 2 zusammenfällt. Am tragenden Längselement 3 sind gleichachsig mit diesen
ein Ringschweißtransformator 4 angeordnet sowie zwei Spaiinvorrichtungen 5 und 6
zum Spannen der zu verschweißenden Rohre befestigt, die mit Einzelhydraulikantrieben
7 versehen sind, wobei die Spannvorrichtung 5 in Axialriohtung fest und die Spannvorrichtung
6 in Axialrichtung verschiebbar
ausgeführt ist.
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Am tragenden Längselement 3 ist gleichachsig mit diesem eine Abschmelz-
und iz>tauchvorrichtung 8 mit einem Sinzelhydraulikantrieb 9 Defestist, die mit
der in Axialrichtung verschiebbaren Spannvorrichtung 6 bewegbar verbunden ist.
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Die Schweißmaschine kann innerhalb des Rohres auf einer Schweißeinem
katze 10 gefahren werden, die Rollen 11 aufweist, welche von entsprechenden Antrieb
(in Zeichnung nicht gezeigt) angetrieben werden.
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An den gegenüberliegenden Enden des tragenden Längselementea 3 sind
zwei Stützscheiben 12 und 13 starr befestigt und drei ringförmige Hülsen 15, 16
und 17 längs des L zementes 3 auf Stützrollen 14 gelagert, wobei zwei (15 und 16)
von diesen Hülsen den Spaunvorrichtungen 5 und 6 und eine zugeordnet ist.
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(17) der Abschmelz- und Stauchvorrichtung 8 Aus Fig. 1 ist ersichtlich,
daß die Stützscheibe 12 hinter dem Schweißtransformator 4 und der Hülse 15 angeordnet
ist, d.h.
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der Schweißtransformator 4 an der von der Stoßstelle der Rohre 2 entfernten
Seite der in Axialrichtung festen Spannvorrichtung 5 befestigt ist. Die ringförmige
Hülse 17 der Abschmelz-- und Stauchvorrichtung d ist neben der zweiten Stützscheibe
13 angeordnet urid mit dieser mittels des Einzelhydraulikantriebs 9 verbunden. Die
Hülse 16 der in Axialrichtung verschiebbaren Spannvorrichtung ö ist zwischen der
Hülse 17 und der Stobutelle der Rohre angeordnet und mit der Hülse 17 mittels des
Einzelhydraulikantriebs 7 zur Verschiebung der Hülse 16 am tragenden Längselement
3 verbunden.
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Die in Axialrichtung verschebbare Spannvorrichtung 5 und das tragende
Länselen,ent 3 sind derart ausgeführt, daß zwisohen
ihnen ein in
Zeichnungen deutlich dargestellter Ringepalt entsteht, in dem die ringförmige Hülse
15 keinen unmittelbaren Kontakt mit dem tragenden Längselement 3 hat.
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entlang Die Sps mvorrichtung 5 enthält Spannhebel 18, die einer um
die Achse des tragenden Längselementes 3 beschriebenen Kreislinie gleichmäßig verteilt
sind. Das eine Ende 19 jedes Spannhebels 18 ist an der Stützscheibe 121 in Radialrichtung
schwenkbar gelenkig (Pos. 20) befestigt und das andere Hebelende 21 ist mit denkt
Ende des betreffenden Spreazhebels 23 gelenkig verbunden (Pos. 22). Die gegenüberliegenden
Enden der Spreizhebel 23 sind mit dem zur Stoßstelle der Rohre am nächsten liegenden
Abschnitt 25 der Hülse 15 gelenkig verbunden (Pos. 24). An den Enden 21 der Spannhebel
ld sind Spann schuhe 26 befestigt, die an die entsprechenden Anschlüsse des Sohweißtransformators
4 mittels einer Eitromzuführung angeschlossen sind, welche nachstehend beschrieben
wird.
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Die in Axialrichtung verschiebbare Spannvorrichtung 6 ist baulich
analog dazu gestaltet und unterscheidet sich bloß dadurch, daß jeder ihrer Spannhebel
27 an einem Ende 28 mit der Hülse 17 der Abschmelz- und Stauchvorrichtung 9 gelenkig
verbunden ist (Pos. 29). Das andere Ende 30 des Spannhebels 27 ist mit dem Ende
des betreffenden Spreizhebels 32 gelenkig verbunden (Pos. 31). Die gegenüberliegenden
Enden der Spreizhebel 32 sind mit dem zur Stoßstelle der rohre am nächsten liegenden
Abschnitt 34 der Hülse 16 gelenkig verbunden (Pos. 33). An den Enden 30 der Spannhebel
27 sind Spann schuhe 35 befestigt, die an die entsprechenden (andere als die chleifschuhe
26) Anschlüsse des Schweißstransformators 4 mittels einer Stromzuführung angeschlossen
sind, welche nachstehend beschrieben wird.
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Die Stromzuführung, welche die entsprechenden Anschlüsse des Schweißtransformators
4 mit den pann- .schuhen 26 und 35 verbindet, enthält zwei rohrförmive Stromzufülirungen
36 und 57, die im Spalt zwischen der in Axialrichtung festen Spanilvorrichtung 5
und dem tragenden Längselement 3 angeordnet sind. Die rohrförmigen Stromzuführungen
36 und 37 sind fluchtend angebracht und durch eine Isolierstoffzwischenlage 38 voneinander
isoliert. Die Enden der rohrförmigen Stromzuführungen sind von der einen Seite an
die entsprechenden (verschiedene) Anschlüsse des Schweißtransformators 4 angeschlossen
und von der anderen Seite mittels biegsamer Uberbrückungskabel 39 und 40 mit den
betreffenden Spann. schuhen 26 und 35 ei frisch verbunden, so daß während des Betrieb
ein Schweißstromkreis gebildet wird.
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Während des Betriebs wird die Schweißmaschine in eines der zu verschweißenden
Rohre 2 derart eingefahren, daß die Rohrstirn zwischen den Scnleifschuhen 26 und
35 zu liegen kommen.
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Zunachst wird der Hydraulikantrieb 7 der in Axialrichtung festen Spannvorrichtung
5 eingeschaltet. Von diesem Hydraulikantrieb entlang wird die Hülse 15 am tragenden
Längselement auf ihrer Stützrolle 14 zur Stobstelle bewegt.Dabei können die Hebel
23 mit der Hülse 15 nicht fortschreitend bewegt werden, da sie lediglich wn die
Achse der Gelenkverbindung 24 schwenkbar sind. Durch Schwenken wird die Lage der
Hebel 23 bezüglich des tragenden Län'-seleuentes 3 geändert und die Spannhebel 18
werden in Radialrichtung auseinandergeschoben, an die Innenwandung der Rohre 2 geführt
und drücken bei fortdauernder Verschiebung der Hülse 15 die Span@schuhe 26 an das
Rohr, wodurch das Rohr in der vorgegebenen Lage eingespannt und die Schweißmaschinenachse
mit der Rohrachse in Übereinstimmung gebracht
wird. Danach wird
das zweite Rohr auf den freigebliebenen Teil der Schweißmaschine bis zum Anschlag
gegen die Stirn fläche des ersten Rohres aufgeschoben. Das zweite Rohr wird mittels
der Spannvorrichtung 6 ähnlich wie auch das erste Rohr eingespannt.
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Nach der Einspannung des zweiten Rohres sind die beiden Rohre an ihren
Stirnenden in Berührung gebracht, wobei die Schweißmaschine in der Achse der beiden
Rohre liegt.
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Nun werden der Schweißransformator 4 und die Abschmelz-- und btauchvorriehtung
d eingeschaltet, wobei die letztere die Spanrivorrichtung 6 betätigt, so daß das
von dieser eingespannte Rohr in Richtung des anderen Rohres bewegt wird. Zu diesem
Zeitpunkt wird der Strom von den Sekundärwicklungen des Schweißtransformators 4
der Schweißstoßzone zugeführt, so daß der Stromkreis geschlossen wird, über welchen
die rohrförmigen Stromzuführungen 36 und 3?, die biegsamen Oberbrückungskabel 39
und 40 sowie die Spannschuhe 26 und 35 gespeist werden.
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Da die Stirnflächen der Rohre in der Regel rauh sind, erfolgt das
Abschmelzen an den Berührungsstellen der Rohre so lange, bis die ganze Rohrstirn
fläche abgeschmolzen ist. Nach dem Absohmelzen wird mit Hilfe der Vorrichtung d
gestaucht.
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Während des Abschmelzens funktioniert die rohrförmige tromführung
alE ein Stromsummator und -verteiler, d.h. sie dient zur Zuleitung des Stroms zum
richtigen Zeitpunkt des Abschmelzens und an die richtige Stelle des Stoßes, wodurch
das Abschmelzen beschleunigt und die Dauer der Abschmelzanfanisperiode dementsprechend
verkürzt wird.