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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstel-
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lung von geflanschen Rohren aus vorzugsweise innen gehärteten, z.B.
konzentrisch angeordneten Rohren unterschiedlicher Härte bestehenden Ausgangsrohren.
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Im allgemeinen werden innen gehärtete Rohre in Normallängen hergestellt,
die beispielsweise 6 m betragen können. Diese Normallängen dienen zum Aufbau von
Rohrleitungen, welche abrasives Material transportieren und mannigfaltige Transportaufgaben
erfüllen. Z.B.
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werden derartige Rohrleitungen für den hydromechanischen Transport
von Sand, Kies, Beton, Mörtel mit Hilfe von Pumpen, z.B. Betonpumpen, den pneumatischen
Transport von Baustoffen für den Untertagebetrieb, z.B. in Schächten von Bergwerken
und ähnliche Transportaufgaben benutzt. In der Regel benötigt man für solche und
ähnliche Zwecke Rohre, deren innerer Mantel eine extreme Härte als Verschleißschutz
mit.
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entsprechender Sprödigkeit aufweist, während der äußere Rohrmantel
aus Stahl geringerer Härte, aber größerer Zähigkeit besteht, um den mechanischen
Beanspruchungen Widerstand zu leisten, welchen solche Rohrleitungen ausgesetzt sind.
Im Prinzip ist es möglich, Innen- und Außenmantel eines derartigen Rohres in einem
Rohrkörper mit speziellen Härteverfahren auszubilden. Häufig benutzt man aber konzentrisch
angeordnete Rohre, wobei das Innenrohr verschleißgeschützt ist und das Außenrohr
einen zähen Mantel bildet, der das Innenrohr gegen Bruch schützt, dem es infolge
seiner Sprödigkeit einen nur geringen Widerstand entgegensetzt.
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Die Erfindung ermöglicht es, aus derartigen Normalrohren
für
besondere Zwecke benötigte kürzere Rohrlängen herzustellen und diese verkürzten
Rohrkörper mit Flanschen zu versehen, welche aufgeschweißt werden. In der Praxis
ergibt sich nämlichhäufig das Bedürfnis nach derartigen, von der Normallänge nach
unten abweichenden Rohrlängen. Beispielsweise werden solche Rohre in Betonverteilermasten
benötigt, in denen sie den unterschiedlich langen Sektionen des Verteilermastes
zugeordnet werden, welche mit Gelenken aneinander angeschlossen sind.
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Diese und andere Speziallängen werden aus Normalrohren zunächst abgelängt.
Das muß so erfolgen, daß der abgelängte Rohrkörper maßhaltig ist und bei der Ausführung
des Trennschnittes keine örtlichen überhitzungen erfährt, welche zu Gefügeänderungen,
insbesondere in dem gehärteten Rohrmantel führen können. Das gilt auch für die Anbringung
der Kehlnähte, mit denen die Rohrflansche an den Rohrenden des Rohrkörpers in einem
folgenden Arbeitsgang befestigt werden.
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Es ist außerdem wesentlich, daß der Trennschnitt absolut rechtwinklig
zur Rohrachse ausgeführt wird, weil dies die Voraussetzung für eine plane Stirnfläche
an den Rohrenden bildet. Diese muß mit der Flanschebene übereinstimmen, um im Ergebnis
eine dichte Rohrverbindung erhalten zu können. Dabei muß häufig von erheblichen
Innendrücken in der Rohr strecke ausgegangen werden.
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Es ist bekannt, aus einem Normalrohr den für das Spezialrohr benötigten
Rohrkörper mit einer Kaltkreissäge abzuschneiden. Einerseits ist es hierbei schwierig,
den Trennschnitt wie gefordert absolut rechtwinklig zur Rohrachse auszuführen, so
daß häufig die durch den
Trennschnitt gewonnenen Stirnflächen der
Rohrkörper nachbearbeitet werden müssen. Andererseits kommt es häufig beim Trennschnitt
aufgrund der großen Härte in dem zu durchschneidenden Rohrmantel zu erheblichen
Aufheizungen, welche eine unerwünschte Gefügeänderung des gehärteten Rohrmantels
im Bereich des Trennschnittes bewirkt. Diese bildet in der späteren Rohrleitung
den Ausgangspunkt von Abtragungen des Rohrmaterials, das zu vorzeitigem Verschleiß
führt, was nur das Auswechseln des betreffenden Rohres unschädlich gemacht werden
kann.
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Es entspricht ferner der üblichen Praxis bei der Herstellung von Speziallängen,
den aus der Kaltkreissäge kommenden Rohrkörper in eine Vorrichtung einzuspannen,
in der der Ringflansch zunächst mit der Rohrstirnfläche ausgerichtet und dann eingespannt
werden kann, um die Kehlnaht richtig anzusetzen. Es erweist sich als außerordentlich
zeitraubend, das Stirnende des Rohrkörpers derart mit dem Ringflansch auszurichten,
daß sich die gewünschte Planfläche ergibt. Ferner treten auch beim Schutzgasschweißen
bzw. beim Pulverschweißen leicht örtliche Überhitzungen des Rohres auf, die ihrerseits
unerwünschte Gefügeänderungen im Rohrkörper zur Folge haben.
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Die geschilderten Schwierigkeiten und Aufwände lassen sich nur mit
handwerklich qualifiziertem Personal vermeiden bzw. treiben. Das verteuert im Ergebnis
die Herstellung der Spezialrohrlängen erheblich und führt dennoch häufig zu unbefriedigenden
Ergebnissen, weil die Rohre entweder nicht maßgenau ausfallen oder Gefügeänderungen
zeigen, welche nicht toleriert werden
können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die
beschriebenen Zwecke zu schaffen, welche das Ablängen maßhaltiger Speziallängen
und die Bearbeitung solcher Rohrkörper vom Ausgangsrohr bis zum fertigen Flanschrohr
erleichtert, wobei örtliche Überhitzungen des Rohrkörpers bei der Ausführung der
beschriebenen Bearbeitungsvorgänge derart entgegengewirkt wird, daß sich gefährliche
Gefügeänderungen vermeiden lassen.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches
1. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß der Erfindung werden die für das Ablängen, Einspannen und Anschweißen
der Flansche erforderlichen Maschinen bzw. Vorrichtungen in einer Bank zusammengefaßt,
welche in einer Einspannung die Durchführung aller von diesen Maschinen bzw. Vorrichtungen
durchzuführenden Arbeitsgänge ermöglicht. Dadurch wird erreicht, daß auf wiederholtes
Ein- und Ausspannen des Rohrkörpers verzichtet werden kann und dadurch die damit
verbundenen Ausrichtungen entfallen. Erfindungsgemäß ist diese Bank als Drehmaschine
ausgebildet und ermöglicht es daher, den Rohrkörper während des Trennschnittes und
später beim Anschweißen der Rohrflansche rotieren zu lassen. Diese Drehbewegung
des Rohrkörpers verhindert die örtlichen Uberhitzungen des Rohrmaterials, weil sie
fortlaufend neue und kalte Rohrmantelteile in den Bereich der Bearbeitungsmaschinen
verbringt und aus diesen die durch die Bearbeitung
aufgeheizten
Rohrteile herausführt. Darüberhinaus liefert die Drehbewegung um die Rohrachse einen
rotationssymmetrischen Trennschnitt und rotationssymmetrische Kehlnähte, so daß
sich die planparallelen Rohrenden bzw. Flanschflächen von selbst einstellen.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß zunächst das Ausgangsrohr z.B.
im Spindelstock eingespannt und dabei mit dessen Planscheibe zur Berührung gebracht
werden kann, wodurch die Ausrichtung dieses Rohrendes bereits vollendet ist. Mit
dieser Einspannung wird im folgenden Arbeitsschritt das Ausgangsrohr auf den Rollenböcken
der Kaltkreissäge mit Hilfe des Hauptgetriebes der Bank rotiert, wobei das Kreissägeblatt
bzw. die Trennscheibe zwangsläufig eine Planebene und rechtwinklig zur Rohrachse
verlaufende Trennfläche erzeugt. Nunmehr kann das so hergestellte Rohrende in den
Reitstock eingespannt werden, nachdem die Ringflansche auf den Rohrkörper aufgeschoben
worden sind. Diese Ringflansche werden mit den Flanschhaltern auf die Planscheiben
gepreßt, auf denen sich auch die Rohrstirnflächen abstützen. Da dies mit Druckrollen
geschieht, können die Rohrkörper gleichzeitig mit dem Hauptantrieb der Bank rotiert
werden. Infolgedessen verlaufen die Kehlnähte rotationssymmetrisch und ohne Beeinträchtigung
der Härte des Rohrkörpers im Bereich der Schweißnähte durch Überhitzung infolge
der Schweißhitze. Man kann auch die Ersteinspannung im Reitstock durchführen, wenn
dieser angetrieben ist.
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Vorzugsweise sieht man die Verwirklichung des Merkmales des Anspruches
2 vor. Hierdurch ist es möglich, mit einem Rollenbock das Ausgangsrohr zu unterstützen
und
mit der Säge das Ausgangsrohr abzufahren, um den Trennschnitt an der geforderten
Stelle mit größtmöglicher Genauigkeit anzubringen.
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Mit Hilfe der Merkmale des Anspruches 3 läßt sich an den Rohrenden
Platz für die Druckrollen gewinnen, weil die Spannfutter, welche die Rohrenden halten,
keinen Platz auf der Außenseite des Rohrkörpers beanspruchen. Dadurch ist es möglich,
die Druckrollen zur Ausrichtung der Ringflansche mit Hilfe einer einfachen Mechanik
zur Anlage an die Ringflansche und diese zur Anlage an die Planscheiben zu bringen,
bevor die Kehlnähte hergestellt werden.
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Mit den Merkmalen des Anspruches 4 ergibt sich ein relativ einfacher
Aufbau der Vorrichtung, wobei die Trennscheibe bzw. das Sägeblatt infolge des Zugspindelantriebes
des Sägeschlittens mit großer Genauigkeit auf die gewünschte Länge des Rohrkörpers
ausgerichtet werden kann, bevor der Trennschnitt ausgeführt wird.
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Die Ausführungsform der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches
5 verbindet die Schweißmaschinen mit den funktionsnotwendigen Baugruppen der Bank,
welche den Trennschnitt ausführen und die Flansche mit den Stirnenden des Rohrkörpers
verbinden. Hierdurch läßt sich ein höherer Mechanisierungsgrad herbeiführen.
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Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen
Fig.
1 in einer oben abgebrochenen und unten weitergeführten Seitenansicht schematisch
die Vorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II
der Fig. 1 und Fig. 3 in verändertem Maßstab die Ausbildung der Flanschhalter gemäß
der Erfindung.
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Die Vorrichtung gemäß der Darstellung der Fig. 1 dient zur Herstellung
von geflanschten Rohren aus vorzugsweise innen gehärteten, z.B. konzentrisch angeordneten
Rohren unterschiedlicher Härte bestehenden Ausgangsrohren, die in der Darstellung
der Fig. 1 nicht wie-.
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dergegeben sind. Die Fig. 1 zeigt vielmehr den Zustand der Vorrichtung
nach Ausführung eines Trennschnittes, mit dem ein Rohrkörper 1 hergestellt worden
ist, beim Anschweißen der an beiden Rohrenden vorgesehenen Ringflansche 2, 3 mit
Hilfe von Schweißmaschinen 4, 5 von unter sich gleicher Ausbildung. Nach Ausführung
des Trennschnittes sind die beiden Ringflansche 2, 3 auf den Rohrkörper 1 aufgeschoben
worden. Sie werden vor Ausführung der auf der Rückseite der Ringflansche angebrachten
Kehlnähte mit den Stirnflächen der beiden Rohrenden ausgerichtet. In der Darstellung
der Fig. 1 ist eine dieser Stirnflächen bei 6 wiedergegeben.
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Zur Ausführung dieser Arbeiten dient eine allgemein mit 7 bezeichnete
Bank. Diese Bank hat ein Bett 8, welches im wesentlichen von einem I-Profilträger
9 gebildet wird, der auf den beiden an den Trägerenden
angebrachten
Bankfüßen 10 bzw. 11 verlagert und befestigt ist. Auf dem Oberflansch 12 ist ein
Spindelstock 13 mit Hilfe seines Kastens 14festgeklemmt.
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Der Spindelstock 13 hat einen nicht dargestellten Antrieb 14 für eine
Planscheibe 15, mit der zusammen.
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ein Spannfutter 16/rotiert, das auf das Innere des Rohrkörpers 1 wirkt.
Der Spindelstock ist gemäß der dargestellten Ausführungsform hohl und mit einer
Rohrdurchführung 16 versehen, mit der eine Kühlflüssigkeit an die Rohrfläche verbracht
werden kann, auf die die Hitze beim Schweißen einwirkt. Die Rohrdurchführung 16
ist an ein Zuleitungsrohr 17 angeschlossen, das abgebrochen wiedergegeben ist. Dieses
Rohr dient zur Zuführung von Kühlflüssigkeit.
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Am gegenüberliegenden Ende der von dem Träger 9 gebildeten Längsführung
läuft ein Wagen 18 auf dem Oberflansch 12, auf dem er mit einer beidseitigen Gleitführung
19 festgehalten wird. Der Wagen trägt einen Reitstock 20 mit einer Rohrdurchführung
21, die der Rohrdurchführung 16 entspricht und an ein Zuleitungsrohr 22/für Kühlflüssigkeit
angeschlossen ist. Der drehbare Teil des Reitstockes besteht ebenso wieder drehbare
Teil des Spindelstockes 13 aus einer Planscheibe 22 und einem auf das Rohrinnere
wirkenden Spannfutter 23. Auch der Reitstock 20 kann einen Drehmotor aufweisen.
Häufig genügt es aber, im Reitstock 20 lediglich ein Drehlager vorzusehen, welches
die Planscheibe 22 zusammen mit dem Innenfutter 23 umlaufen läßt, wenn der Antrieb
de Spindelstockes den Rohrkörper 1 rotieren läßt.
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Jeder Planscheibe 15 bzw. 22 ist ein Flanschhalter 24 bzw. 25 zugeordnet.
Die Flanschhalter haben einen Antrieb, der von einem hydraulischen Schubkolbengetriebe
26 bzw. 27 gebildet wird und sind in den Wagen 18 bzw. den Schlitten 26/integriert.
Die Einzelheiten ergeben sich aus der Darstellung der Fig. 3. Danach wirkt die Kolbenstange
27des betreffenden Schub' kolbengetriebes 26 auf eine Querachse 28, die an beiden
Enden je einen Kipphebel 29, 30 trägt. Die Kipphebel 29, 30 sitzen auf einer Achse
31, welche in seitlichen Lagerschilden 32, 33 gelagert ist, welche die Drehbewegung
der Kipphebel 29, 30 nicht mitmachen.
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An den freien Enden der Kipphebel 29, 30 sitzen Druckrollen 34, 35,
die als Losrollen auf nach innen vorstehenden Achsen 36, 37 gelagert sind. Die Druckrollen
34, 35 wirken auf die Rückseite des Ringflansches 3, der auf den Rohrkörper 1 aufgeschoben
ist. Die Abwälzflächen der Rollen 34, 35 sind symmetrisch auf dem Ringflansch 3
angeordnet, so daß bei ausgefahrener Kolbenstange 27 des Antriebszylinders 26 bei
rotierendem Rohrkörper 1 der betreffende Ringflansch auf die ihm zugeordnete Planscheibe
15, 22 aufgepreßt wird.
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Ferner weist die Bank 1 eine allgemein mit 39 bezeichnete Kaltkreissäge
auf. Diese Kaltkreissäge ist in die Bank integriert. Dazu ist neben dem die Längsführung
bildenden Längsträger 9 eine Zugspindel 40 parallel verlegt, deren Antrieb in den
Figuren nicht dargestellt ist. Der Sägeschlitten 41 hat eine Kufe 42, welche den
Oberflansch des Trägerprofils 19 umgreift und ruht im
übrigen auf
einer Laufmutter 4 der Zugspindel 40.
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Auf einem über der Laufmutter 4S angeordneten Aufbau 43 des Sägeschlittens
befindet sich ein Drehlager 44 für die bogenförmige Verschwenkbewegung der Kaltkreissägemaschinen
39. Neben dem Aufbau 43 hat der Schlitten 41 eine Pritsche, welche sich über dem
Oberflansch 12 des Längsträgers 9 befindet. Auf der Pritsche 46 sind zwei Rollenböcke
47, 48 mit Lagerrollenpaaren 49, 50 befestigt, welche den Rohrkörper 1 von außen
unterstützen. Ein dritter Rollenbock 51 hat dagegen Tragrollen 52, welche den Rohrkörper
1 während seiner Längsverschiebung unterstützen und sich ebenfalls im unteren Bereich
des Rohrmantels abstützen.
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Parallel zu dem Bett der Bank T ist auf den Bankfüßeii 10, 11 ein
Brückenträger 53 parallel zur Längsführung 9 der Bank festgelegt. Der Brückenträger
53 hat 1-Profil, das liegend angeordnet ist und daher mit seinem Ober-und Unterflansch
das Fahrgleis eines Wagens 54 bildet, welcher Teil jeder Schweißvorrichtung 4, 5
ist. Die beiden Schweißvorrichtungen sind identisch ausgebildet. Die an der Innenseite
der Bank angeordneten Laufrollen 55, 56 sind mit Spurkränzen versehen, während die
außen angeordneten Rollen 57 zylindrische Rollenmäntel aufweisen, jedoch mit Spurrollen
58 zusammenwirken, welche sich auf der Unterseite des äußeren Flansches des Brückenträgers
53 abwälzen. Jeder Wagen 54 trägt einen Galgen 59 mit einer Mehrrollenführung 60,
61 für ein Seil 62, das an einem Ende an einem Antrieb 63 liegt, während das andere
Ende die eigentliche Schweißvorrichtung 64 bewegt, die mit einer Schwinge 65 geführt
ist.
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Im Betrieb wird zunächst das nicht dargestellte Ausgangsrohr mit einem
Ende in den Spindelstock 13 eingespannt, wobei die Stirnfläche 6 der Planscheibe
15 anliegt. Der Reitstock 20 kann so weit zurückgefahren werden, daß das andere
Ende des Ausgangsrohres dort eingespannt werden kann, aber freiliegt. Unterstützt
wird das Ausgangsrohr von den Rollen 52 des Rollenbockes 51. Durch Antrieb der Spindel
40 wird die Laufmutter 45 derart verstellt, daß die Kaltkreissäge 39 mit ihrem Sägeblatt
genau über der Stelle ausgerichtet ist, an der der Trennschnitt ausgeführt werden
soll. Während des Trennschnittes wird der Hauptantrieb des Spindelstockes 13 betätigt,
so daß das Ausgangsrohr rotiert. Es stützt sich dabei auf den Rollen der Rollenböcke
47, 48 ab, nachdem die Rollen 52 des Rollenbockes 51 außer Wirkung gesetzt worden
sind. Die Kaltkreissäge 39 führt eine bogenförmige Vorschubbewegung um das Gelenk
44 aus und bewirkt dabei den Trennschnitt.
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Nachdem das abgeschnittene Ende des Ausgangsrohres entfernt worden
ist und der Hauptantrieb des Spindelstockes 13 steht, wird der Reitstock 20 an das
von der Kaltkreissäge 39 hergestellte Rohrende mit seinem Wagen 18 herangefahren.
Das Spannfutter 23 wird betätigt, nachdem die von der Kaltkreissäge 39hergestellte
Rohrstirnfläche zur Anlage an die Planscheibe 22 des Reitstockes 20 gebracht worden
ist.
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Nach dem Einspannen der beiden Enden des Rohrkörpers 1 werden die
vorher aufgezogenen Ringflansche 2, 3 zur Anlage an die ihnen zugeordneten Planscheiben
15, 22 mit Hilfe der Druckrollen 34, 35 der beiden Flanschhalter 24, 25 an die Planscheiben
15, 22 gebracht.
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Danach werden die beiden Schweißaggregate 4, 5 in ihrer Ausgangsstellung
zur Herstellung von Kehlnähten an den Flanschrückseiten gebracht. Nunmehr wird erneut
der Hauptantrieb des Spindelstockes 13 betätigt, so daß der Rohrkörper 1 rotiert.
Nach Erreichen der vorgeschriebenen Rotationsgeschwindigkeit wird die Schweißung
unter Pulver- oder Schutzgas ausgeführt, die infolge der Rotationsbewegung des Rohrkörpers
1 um seine Längsachse rotationssymmetrisch ausfällt.
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Nach Herstellung der Kehlnähte, welche die Rohrflansche an den ihnen
zugeordneten Rohrenden mit dem Rohrkörper 1 verbinden, kann der Rohrkörper 1 ausgespannt
werden und das geflansche Rohr ist fertig.
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Abweichend von dem dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
kann der Hauptantrieb auch in den Reitstock 20 eingebaut sein. Dann erfolgt das
erstmalige Einspannen des Ausgangsrohres mit Hilfe der Planscheibe und dem Spannfutter
des Reitstockes.
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Bei der Durchführung der Schweißnaht wird im übrigen die Kühlflüssigkeit
auf die Innenfläche des Rohres ausgebracht, um überhitzungen des gehärteten Innenmantels
zu verhindern.