DE3543226A1

DE3543226A1 - Stahlroehren-bearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3543226A1
Application number: DE19853543226
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Fujimura; Joji Nagasaki Ichinari; Atsumasa Iwanaga; Shozo Kaneko; Hideharu Kobayashi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1985-12-06
Publication date: 1986-08-21
Also published as: DE3543226C2; CA1243227A; US4676425A

Description

Die Erfindung betrifft eine Stahlröhren-Bearbeitungsvorrichtung, die speziell für die Instandsetzung von Überhitzerrohren bzw. -röhren oder Nachwärmröhren eines Heizkessels, verschiedenen Arten von Wärmetauscherröhren, Versteifungen usw. geeignet ist, sowie eine Spann-, eine Schweiß- und eine Schneideinheit zur Verwendung bei dieser Stahlröhren-Bearbeitungsvorrichtung.

Im folgenden ist die Instandsetzung einer Schadensstelle eines Überhitzer-Registers aus einer Vielzahl von flächig angeordneten Röhren beschrieben. Der beispielhaft in Fig. 14 dargestellte Überhitzer eines Heizkessels besteht aus mehreren hundert Röhren für jedes der mit einem engen gegenseitigen Abstand angeordneten Überhitzer-Register (panels) 01. Mit den jeweiligen, das Register bildenden Röhren sind Hängerohre 02, 03 und 04 durch Schweißen oder mechanische Mittel verbunden, um die flächige bzw. flache Form des Registers aufrechtzuerhalten, wobei die Hängerohre zur Halterung des Registers an einem Deckenabschnitt des Heizkessels aufgehängt sind. Ein Zulaufverteiler 05 in Form eines zylindrischen Druckbehälters und ein ähnlicher Auslaufsammler 06 sind mit den jeweiligen Röhren des Registers verschweißt, so daß die Röhren miteinander kommunizieren können. Von einem nicht dargestellten Rohrleitungssystem her wird Dampf in den Zulauf verteiler 05 eingeführt, um auf die betreffenden Röhren verteilt zu werden. Nach der Wärmeabsorption wird der Dampf im Auslaufsammler 06 gesammelt, um anschließend Turbinen oder andere Dampfkraftmaschinen anzutreiben oder einer Heizeinrichtung zugeführt zu werden.

Die Röhren des beschriebenen Heizregisters (heater panel) sind jedoch nach längerem Betrieb Beschädigung aufgrund von Alterung bzw. Zersetzung oder Werkstoff-

Korrosion unterworfen, so daß es nötig wird, die beschädigten Röhren teilweise wegzuschneiden und durch neue Röhren(stücke) zu ersetzen. Da allerdings im Überhitzer die Röhren zwecks Erhöhung des Wärmewirkungsgrads notwendigerweise in dicht gedrängtem Zustand angeordnet sind, wobei der Röhrenabstand in einem Register Ol z.B. etwa 30 mm und der Abstand zwischen benachbarten Registern etwa 60 mm betragen, d.h. die Röhren dicht nebeneinander angeordnet sind, ist im Fall eines Schadens in einem zentralen oder mittleren Bereich einer Röhrengruppe ein Zugang für einen Arbeiter zur Schadensstelle praktisch unmöglich. In diesem Fall muß ein eine beschädigte Röhre enthaltendes Überhitzer-Register Ola an seinen Verbindungsabschnitten 07 mit den Hängerohren 02a, 03a und 04a sowie den betreffenden Verteilern und Sammlern 05 bzw. 06 abgetrennt bzw. herausgeschnitten werden. Das herausgeschnittene Register 01 wird dann mittels einer nicht dargestellten Winde o.dgl. angehoben und herausgezogen, um nach der Instandsetzung der beschädigten Röhre wieder in seine ursprüngliche Lage eingesetzt zu werden. Bei diesem bisherigen Verfahren müssen somit intakte Hängerohre und zahlreiche Abschnitte (amount portions) zwischen dem Register und Sammlerverteiler an zahlreichen Stellen durchschnitten und nach erfolgter Instandsetzung der Schadensstelle für den Wiedereinbau des Registers in seiner ursprünglichen Lage wieder verschweißt werden. Die Instandsetzung einer einzigen Schadensstelle bedingt folglich einen enormen Zeit-, Kosten- und Arbeitsaufwand. Zudem ergibt sich dabei das Problem, daß Güte und Zuverlässigkeit des Überhitzers selbst durch das Heraustrennen und Wiederanschweißen von im wesentlichen intakten Teilen erheblich beeinträchtigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Stahlröhren-Bearbeitungsvorrichtung, mit welcher eine beschädigte Röhre auch unter dicht gedrängt ange-5 ordneten Röhren, z.B. beim Überhitzer eines Heizkessels, instandgesetzt werden kann, ohne ein die beschädigte Röhre enthaltendes Röhren-Register herausschneiden zu müssen.

Diese Aufgabe wird bei einer Stahlröhren-Bearbeitungsvorrichtung der angegebenen Art erfindungsgemäß • gelöst durch eine Spanneinheit, in welcher zwei Spannstücke oder Klemmen (selektiv) vorschieb- und zurückziehbar und zwei Ausfahrplatten ausfahrbar und einziehbar sind, mit Einrichtungen zum Betätigen der Klemmen und der Ausfahrplatten sowie zwei an einem Haupt-Rahmen montierten Leitstangen, eine Grundplatte, an deren gegenüberliegenden Enden (je) ein mit den Leitstangen in Eingriff bringbares Leitrollenpaar befestigt (gelagert) ist, und (eine) mit der Grundplatte bewegbar und drehbar verbindbare Arbeitseinheit(en).

Mittels der oben umrissenen Stahlröhren-Bearbeitungsvorrichtung werden Stellen beiderseits einer Schadensstelle einer beschädigten Röhre jeweils mittels der Klemmen zweier Spann- oder Fixiereinheiten fest verspannt, die beschädigte Röhre mittels Schneideinheiten, die auf von den Fixiereinheiten an den betreffenden Seiten abstehende Leitstangen aufgesetzt wurden und mit den an ihren beiden Enden vorgesehenen Leitrollen auf den Leitstangen geführt sind, herausgeschnitten, sodann die Schnittenden mittels Anschrägeinheiten, die anstelle der Schneideinheiten an den betreffenden Fixiereinheiten befestigt worden sind, angeschrägt (beveled), hierauf - nach Entfernen der Anschrägeinheiten - ein einzusetzendes neues Röhrenstück in den herausgeschnittenen

Abschnitt eingesetzt und dabei zur Ausrichtung auf die anderen Röhrenabschnitte mittels der Klemmen sicher verspannt und das neu eingesetzte Röhrenstück mit Hilfe von auf ähnliche Weise an den Fixiereinheiten angebrachten und daran befestigten Schweißeinheiten (in die Lücke) eingeschweißt. Die verschiedenen, vorstehend beschriebenen Arbeitsgänge können dabei ferngesteuert durchgeführt werden.

Das beschädigte Röhrenstück kann mithin mittels Schneideinheiten, die ohne Behinderung (uninterferentially) an Fixiereinheiten angebracht sind, welche ihrerseits ohne Behinderung an beiden Seiten einer beschädigten Röhre in einer dicht gedrängten Röhrengruppe angesetzt sind und die Röhre fest verspannen, herausgeschnitten werden; das Schnittende kann dabei mittels auf ähnliche Weise angebrachter Anschrägeinheiten angeschrägt oder angefast werden, wobei ein Austausch-Röhrenstück, das mittels der Klemmen fest verspannt und mit den anderen Röhrenabschnitten ausgefluchtet ist, mit Hilfe von auf ähnliche Weise angebrachten Schweißeinheiten eingeschweißt werden kann. Hierbei läßt sich die Instandsetzung des beschädigten Röhrenstücks ferngesteuert durchführen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 bis 7 perspektivische Darstellungen aufeinanderfolgender Arbeitsgänge bei einem Instandsetzungsverfahren mittels der _t erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 8 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene perspektivische Darstellung einer Spann- oder Fixiereinheit bei der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung einer Schneideinheit bei der Vorrichtung nach Fig. 1,
10

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung einer Anfas- oder Anschrägeinheit bei der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung einer

Schweißeinheit bei der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 12 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Längsschnitt durch einen Grundplattenteil

der Schweißeinheit,

Fig. 13 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise von Gelenkgliedern und dgl. der Schweißeinheit,

Fig. 14 eine perspektivische Darstellung eines bisherigen Instandsetzungsvorgangs an Überhitzer-Registern,

Fig. 15 eine perspektivische Darstellung einer

Spanneinheit gemäß der Erfindung,

Fig. 16 eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung der Anwendung der erfindungs

gemäßen Vorrichtung bei einem Überhitzer eines Heizkessels,

Fig. 17 eine perspektivische Darstellung eines bisherigen Instandsetzungsvorgangs an einem Überhitzer-Register,
5

Fig. 18 einen Längsschnitt durch eine Schweißeinheit gemäß einer (anderen) bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 19 eine Vorderansicht zur Darstellung des allgemeinen Aufbaus der Schweißeinheit nach Fig. 18,

Fig. 20 eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung eines Anwendungsbeispiels der

an einer Fixiereinheit angebrachten Schweißeinheit gemäß Fig. 18,

Fig. 21 eine perspektivische Darstellung des Zu-

stands, in welchem die Fixiereinheit an

einer Röhre eines Heizkessel-Überhitzers festgespannt ist,

Fig. 22 eine schematische perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des Einsatzes

der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Schweißarbeit an einer Röhre eines Heizkessel-Überhitzers,

Fig. 23 eine schematische perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung eines bisherigen Instandsetzungsvorgangs an einem Überhitzer eines Heizkessels,

Fig. 24 eine Fig. 22 ähnelnde Darstellung (noch)

einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

«ίβ O -i

Fig. 25 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene perspektivische Darstellung einer Spann- oder Fixiereinheit bei der Vorrichtung nach Fig. 24,

Fig. 26 eine perspektivische Darstellung derselben Fixiereinheit mit einer Schneideinheit,

Fig. 27 eine Vorderansicht eines wesentlichen Teils

im Bereich eines lotrecht verfahrbaren Tisches oder Wagens bei der Schneideinheit,

Fig. 28 einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 27 und

Fig. 29 eine Fig. 23 ähnelnde Darstellung eines bisherigen Instandsetzungsvorgangs an Überhitzer-Registern .

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Fig. 1 bis 13 beschrieben. Zunächst ist anhand der Fig. 1 bis 7 ein mittels der erfindungsgemäßen Stahlröhren-Bearbeitungsvorrichtung durchführbares Instandsetzungsverfahren an einem beschädigten Überhitzer-Register erläutert, bei dem das beschädigte Register nicht herausgetrennt zu werden braucht. Gemäß den Fig. 1 bis 7 sind mehrere hundert Überhitzer-Register 1 unter Halterung an Hängerohren 2, 3 und 4 aufgehängt. Ein Zulaufverteiler 5 und ein Auslauf sammler 6 sind dabei mit den betreffenden, das Register 1 bildenden Röhren verschweißt. Wenn in einer Röhre 10 eines Registers ein beschädigter Abschnitt (eine Schadensstelle) 8 festgestellt wird, werden gemäß Fig. 3 zwei noch näher zu beschreibende Spann- oder Fixiereinheitpaare (fixing jigs) 7 und 7¹ in den Zwischenraum zwischen dem betreffenden Register und einem anschließenden

Register eingeführt und an gegenüberliegenden Seiten der Schadensstelle 8 der Röhre angesetzt und fest mit der Röhre 10 verspannt. Sodann werden noch näher zu beschreibende Schneideinheiten 9 und 9¹ an den beiden Fixiereinheitpaaren 7 bzw. 7' fest montiert, um die Röhre 10 zu beiden Seiten zwischen den jeweiligen Fixiereinheiten durchzuschneiden. Nach Aufhebung der Verspannung der jeweiligen Fixiereinheiten an der der Schadensstelle 8 benachbarten Seite wird dann das herausgeschnittene Röhrenstück 10a mittels eines Seils oder eines Manipulators (magic hand) (nicht dargestellt) nach oben herausgezogen. Hierauf werden nach dem Entfernen der Schneideinheiten noch näher zu beschreibende Anschrägeinheiten 11 und 11' an den Fixiereinheiten angebracht, um die geschnittenen Enden oder Schnittenden der betreffenden Röhre 10 anzufasen oder anzuschrägen. Nach dem Entfernen der Anschrägeinheiten wird die Größe des fehlenden Röhrenstücks auf der Grundlage der Länge des herausgetrennten Röhrenstücks 10a, der Schnittweite und der Anschrägweite berechnet und bestimmt. Hierauf wird ein Austausch- oder Ersatzröhrenstück 10b, das auf die vorherbestimmte Länge geschnitten und angeschrägt worden ist, auf ähnliche Weise mittels eines Seils o.dgl. in die Schnitt-Lücke eingesetzt und dabei in die offenen Abschnitte der Fixiereinheiten eingeführt, um durch letztere fest verspannt zu werden. Nachdem auf ähnliche Weise, wie vorher beschrieben, noch zu beschreibende Schweißeinheiten 12 und 12' an den Fixiereinheiten (oder Fixiereinheitpaaren) angebracht worden sind, werden die Verbindungsstellen (engaged portions) zwischen dem Ersatzröhrenstück und der betreffenden Röhre mittels der Schweißeinheiten 12 und 12' geschweißt. Nach dem Entfernen der Schweißeinheiten ist sodann die Instandsetzung abgeschlossen.

Die beschriebenen Fixiereinheiten 7 und 7' besitzen jeweils gemäß Fig. 8 eine symmetrische Konfiguration. Eine instandzusetzende Röhre 10 bildet zusammen mit anderen Röhren 10'- ein Register, das einem anderen, aus anderen Röhren 10" gebildeten Register benachbart ist. Die Fixiereinheit umfaßt einen Rahmen 7a sowie an dessen gegenüberliegenden Seiten angeordnete Spannstücke oder Klemmen 7b und 7b¹, die eine Röhre selektiv fest zu erfassen vermögen. Am Rahmen 7a sind Ausfahrplatten 7f und 7f' so montiert, daß ihre Ausfahr- und Zurückziehbewegung über biegsame Wellen 7g bzw. 7g' beliebig gesteuert werden kann. Die Spann- und Lösevorgänge der Klemmen werden mittels hydraulischer oder pneumatischer Zylinder 7c und 7c' gesteuert. Verschiebungs- oder Bewegungsmechanismen 7d und 7d' zum Hin- und Herverschieben der Klemmen gegenüber dem Rahmen sind über biegsame Wellen 7e bzw. 7e' selektiv ansteuerbar. An den beiden Seiten des Rahmens 7a befinden sich weiterhin von ihm lotrecht nach oben ragende Leitstangen 7h und 7h¹, an deren (unteren) Enden Anschläge 7i bzw. 7i' zum Positionieren von noch zu beschreibenden Schneideinheiten 9 und 9" montiert sind. Ein Seiten-Bewegungsmechanismus 7j zum Verschieben der (einen) Klemme nach links und rechts ist über eine biegsame Welle 7k ansteuerbar, während ein Höhen-Bewegungsmechanismus 71 zum Bewegen der (einen) Klemme in lotrechter Richtung über eine biegsame Welle 7m ansteuerbar bzw. betätigbar ist.

Bei jeder der erwähnten Schneideinheiten 9 und 9' sind gemäß Fig. 9 zwei Leitrollen 9b und 9b' an den gegenüberliegenden Enden einer Grundplatte 9 a angeordnet, wobei ein lotrecht verfahrbarer Tisch 9c an der Grundplatte 9a angeordnet und durch Betätigung über eine biegsame Welle 9d aufwärts und abwärts verfahrbar ist. Ein Druckluftmotor 9e, der an seinem

Ende einen End-Fräser 9f trägt und mit einem Antriebs-Luftschlauch 9g verbunden ist, ist am lotrecht verfahrbaren Tisch 9c drehbar montiert. Der Druckluftmotor 9e kann mittels eines ihm zugeordneten Zahnradmechanismus 9h über eine biegsame Welle 9i beliebig verdreht werden. Beim Durchschneiden einer beschädigten Röhre 10' werden der Druckluftmotor 9e und der Fräser 9f um 90° in die gestrichelt eingezeichneten Stellungen 9e' bzw. 9f verdreht. Während diese Teile die genannte Winkelstellung einnehmen, wird sodann der lotrecht verfahrbare Tisch 9c herabgefahren, bis der Fräser 9f durch den Zwischenraum zwischen benachbarten Registern und ohne Behinderung durch deren Röhren 10' und 10" eine Stelle unter der durchzuschneidenden Röhre 10' erreicht hat. Sodann werden der Druckluftmotor 9e (9e") und der Fräser 9f (9f") um 90° in die ausgezogen eingezeichneten Stellungen verdreht, um den Fräser 9f an der zu schneidenden Röhre 10 ansetzen zu können.

In jeder Anschrägeinheit 11 und 11' sind gemäß Fig. 10 jeweils zwei Leitrollen 11b und 11b' an den gegenüberliegenden Enden einer Grundplatte 11a angeordnet, an welcher wiederum ein Querbewegungs-Tisch lic befestigt ist, in welchem eine Schraubspindel lic' über eine biegsame Welle Hd ferngesteuert in Drehung versetzt werden kann. Ein seitlich verfahrbarer Tisch oder Wagen He steht in Schraubeingriff mit der Schraubspindel Hc, so daß er bei Drehung der Schraubspindel Hc' beliebig nach links und rechts verfahrbar ist. Im Wagen He ist ein bewegbarer Tisch oder Wagen Hf so geführt, daß er über eine biegsame Welle Hg in der einen und anderen Richtung verschoben werden kann. Am bewegbaren Wagen Hf ist eine Fräseinheit Hh fest montiert. Ein Schneidwerkzeug Hi ist in einem Innen-Spannfutter 11 £ am vorderen Ende eines Druckluftmotors Hj (wahl-

weise ein Elektro- oder Hydraulikmotor) der Fräseinheit 11h eingespannt, wobei das Werkzeug durch den Druckluftmotor über ein Getriebe oder Vorgelege in Drehung versetzbar ist. An den Druckluftmotor Hj ist ein Antriebs- oder Druckluftschlauch Hk angeschlossen. Das Innen-Spannfutter 11£ ist durch einen mit einem Hydraulik- oder Druckluftschlauch Hn verbundenen Hydraulik- oder Druckluftzylinder Hm vorschiebbar und zurückziehbar. Über eine mit einem Schneckengetriebe verbundene biegsame Welle Ho und einen Schnecken-Vorschubmechanismus im Druckluftmotorteil kann der Schnittvorschub des auf dem Spannfutter 11t aufgespannten Schneidwerkzeugs beliebig gesteuert werden.

Bei den erwähnten Schweißeinheiten 12 und 12' sind gemäß den Fig. 11 bis 13 zwei Leitrollen 12b und 12b' an den gegenüberliegenden Enden einer Halteplatte 12a angebracht. An der Halteplatte 12a ist eine von einer Abdeckung 12d umhüllte Grundplatte 12c befestigt. Von der Grundplatte 12c steht eine Hülle 12h ab, in welcher mehrere Gelenkglieder (articular bodies) 12e angeordnet sind, die an ihrem Außenende einen schwenkbar gelagerten, eine Schweißelektrode 12g haltenden Elektrodenhalter 12f aufweisen und die beliebig ausfahrbar sind. Die einzelnen Gelenkglieder und der Elektrodenhalter sind jeweils durch Stifte oder Bolzen 12j biegsam oder gelenkig miteinander verbunden, wobei das Gelenkglied am anderen Ende mit einer zum Ausfahren der Gelenkglieder dienenden Gleitstange 12i verbunden ist, an der eine Zahnstange 12k befestigt ist, die mit einem durch einen nicht dargestellten Motor in Drehung versetzbaren Ritzel 12g in Eingriff steht. Ein in einem Leitungskabel 12o geführter Schweiß- oder Fülldraht 12n ragt aus einem Fülldraht-Spitzenhalter L2m in Richtung auf eine Schweißstelle an der zu schweißenden Röhre

10 heraus, während auch eine Wolframelektrode 12p aus dem erwähnten Elektrodenhalter 12g zur Schweißstelle hin ragt. Mit dem Elektrodenhalter 12g ist ein Kabelschlauch 12q für die Zufuhr von elektrischem Strom und Inertgas verbunden, und ein durch eine Feder 12t unter eine Zugspannung gesetztes Zugseil 12r ist mittels einer Metall-Halterung 12s am Elektrodenhalter 12f befestigt. Das abgewandte Ende der Feder 12t ist an einer Federfixier-Platte 12u an der Grundplatte 12c am Ende der Abdeckung 12d befestigt. An der Unterseite von Grundplatte 12c und Abdeckung 12d sind Gleitmechanismen 12v und 12v' zur Ermöglichung einer freien Verschiebbarkeit der Hülle 12h angeordnet. In der Hülle 12h ist eine Vorschubmutter 12w festgelegt, die mit einer durch einen nicht dargestellten Motor antreibbaren Vorschub- oder Zustellschraube in Eingriff steht.

Wie aus der schematischen Darstellung von Fig. 13 näher ersichtlich ist, ist die Vorschub-Schraube oder -Schraubspindel 12x an ihren beiden Enden in Lagern 12y und 12z gelagert. Ein am einen Ende des Schafts der Schraubspindel 12x vorgesehener Kegelradmechanismus 12A ist mit einer Verbindungsstange 12B verbunden, die ihrerseits mit einer Achse oder Welle einer Schnecke 12C verbunden ist, welche wiederum durch einen Antriebsmotor 12E in Drehung versetzbar ist und über ein Zwischenrad 12D mit dem genannten Ritzel 12 £ in Eingriff steht, so daß dieses und die Schraubspindel 12x durch den Antriebsmotor 12E in Drehung versetzbar sind. Bei Drehung des Ritzels 12t werden die Gelenkglieder 12e über die Gleitstange 12i ausgefahren, während bei der Drehung der Vorschub-Schraubspindel 12x die mit ihr in Eingriff stehende Vorschubmutter 12w längs der Schraubspindel 12x verschoben wird, so daß sich die Gleitstange 12i in Richtung des Pfeils mit einer Bewegungsgeschwindig-

keit V längs Richtungsführungs-Gleitplatten 12F und 12F¹ aus ihrer Anfangsstellung 12i' bewegt, während sich die Hülle 12h in Pfeilrichtung mit einer Bewegungsgeschwindigkeit ν aus ihrer Anfangsstellung 12h¹ verschiebt und die Vorschubmutter 12w sich aus ihrer Anfangsstellung 12w' zu bewegen beginnt. In der Stellung 12e', in welcher die Gelenkglieder 12e noch nicht um die betreffende Röhre 10 herumgewickelt sind, nimmt der Elektrodenhalter 12g die Stellung 12g¹ ein, wobei der Winkel zwischen der Gleitstange 12i und den Gelenkgliedern 12e' mit θ bezeichnet ist.

Zum Schneiden der betreffenden (instandzusetzenden) Röhre 10 unter Verwendung der beschriebenen Fixiereinheiten und Schneideinheiten wird zunächst die Fixiereinheit 7 wie folgt am betreffenden Register angebracht. Nachdem die Klemmen 7a und 7b' sowie die Ausfahrplatten 7f und 7f jeweils zurückgezogen worden sind, wird die Fixiereinheit 7 gemäß Fig. 8 zwischen das die betreffende Röhre 10 enthaltende Überhitzer-Register 1 und das anschließende Register eingeführt, wobei die Klemmen 7b und 7b¹ in genaue Gegenüberstellung zur betreffenden Röhre 10 gebracht werden. Sodann werden durch Betätigung der biegsamen Wellen 7g und 7g' die Ausfahrplatten 7f bzw. 7f' ausgefahren, so daß die Ausfahrplatten 7f und 7f' sowie der Rahmen 7a gegen die Röhren 10, 10' und 10" in den benachbarten Registern andrücken. Hierauf ist die Fixiereinheit 7 festgelegt. Nachdem die Klemmen 7b und 7b¹ durch Betätigung der biegsamen Wellen 7e bzw. 7e' ausgefahren oder vorgeschoben worden sind, werden die hydraulischen o.dgl. Zylinder 7c bzw. 7c¹ betätigt, um die Klemmen 7b bzw. 7b¹ fest an der betreffenden (instandzusetzenden) Röhre 10 angreifen zu lassen. Hierauf wird die Schneideinheit 9 auf die im folgenden beschriebene Weise an der Fixiereinheit 7 angebracht. Gemäß Fig. 9 wird die Schneideinheit

9 zwischen das die betreffende Röhre 10 aufweisende Register 1 und das anschließende Überhitzer-Register eingeführt, wobei die Leitrollen 9b und 9b' der ° Schneideinheit 9 an den Leitstangen 7h bzw. 7h¹ der Fixiereinheit 7 anliegen. Da hierbei der Druckluftmotor 9e und der Fräser 9f um 90° verdreht sind und damit nicht an den jeweiligen Registern anstoßen, kann dieses Einführen ungehindert erfolgen. Wenn die

•"■0 Schneideinheit 9 bis zur Anlage auf den Anschlägen 7i und 7i' an den Leitstangen 7h bzw. 7h' eingeführt und aufgesetzt worden ist, ist die Schneideinheit 9 an der Fixiereinheit 7 festgelegt. Da der Abstand zwischen der betreffenden Klemme und dem jeweiligen Anschlag im voraus bekannt ist, kann der lotrecht verfahrbare Tisch oder Wagen 9c der Schneideinheit 9 im voraus so eingestellt werden, daß sich der Fräser 9f in der festgelegten Stelle der Schneideinheit 9 zwischen der betreffenden Röhre 10 und der nächst unteren Röhre 10' befindet. Wenn dann der Druckluftmotor 9e durch Betätigung der biegsamen Welle 9i um 90° gedreht wird, kann der Fräser (end mill) 9f zwischen die beiden Röhren 10 und 10' eingeführt und senkrecht zur Mittelachse der betreffenden (instandzusetzenden) Röhre 10 ausgerichtet werden. Wenn sodann der Tisch oder Wagen 9c in Aufwärtsrichtung verfahren wird, während der Druckluftmotor 9e durch die über den Druckluftschlauch 9g zugeführte Druckluft aktiviert ist und den Fräser 9 in Drehung versetzt, kann letzterer die betreffende Röhre 10 durchfräsen.

Im folgenden ist ein Anschrägvorgang am geschnittenen Ende der betreffenden Röhre 10 mittels der beschriebenen Anschrägeinheit anhand von Fig. 10 erläutert. Zunächst wird nach der Abnahme der Schneideinheit 9 die Anschrägeinheit 11 an der Fixiereinheit 7 ange-

bracht. Dabei wird auf ähnliche Weise die Anschrageinheit 11 zwischen das Register 1 mit der betreffenden Röhre 10 und das anschließende Register eingeführt, während die Leitrollen 11b und 11b¹ der Anschrägeinheit 11 an den Leitstangen 7h bzw. 7h' der Fixiereinheit 7 angreifen. Da hierbei das Einführen erfolgt, nachdem die Fräseinheit 11h durch Betätigung der biegsamen Welle 11g zusammen mit dem im hin- und hergehenden Wagen He geführten bewegbaren Wagen Hf zurückgezogen worden ist, kann die Anschrägeinheit ohne Behinderung durch die Röhren 10, 10' und 10" der benachbarten Register eingeführt werden. Das Einführen bzw. Aufsetzen wird sodann fortgeführt, bis die Anschrägeinheit 11 auf ähnliche Weise, wie vorher für die Schneideinheit beschrieben, an der Fixiereinheit 7 fixiert ist. Da die Abstände zwischen den Klemmen 7b und 7b¹ sowie den Anschlägen 7i bzw. 7i' der Fixiereinheit im voraus bekannt sind, kann in der fixierten Stellung der Anschrägeinheit die lotrechte Lage der drehbaren Welle der erwähnten Fräseinheit an die Mittelachse der betreffenden Röhre 10 angepaßt werden. Hierauf wird die Welle der Fräseinheit durch Verschieben des bewegbaren Wagens Hf über die biegsame Welle Hg mit der Mittelachse der Röhre 10 in Flucht gebracht. Wenn hierauf die Schraubspindel Hc¹ des Querbewegungs-Wagens Hc durch Betätigung der biegsamen Welle Hd gedreht wird, verschieben sich die Wagen He und Hf sowie die Fräseinheit Hh als Ganzes nach rechts, so daß das Innen-Spannfutter Hl in das Ende der betreffenden Röhre 10 eingeführt wird. Wenn das Spannfutter durch den Zylinder Hm ausgefahren oder vorgeschoben wird, ist die Fräseinheit in dem bei Hh¹ in gestrichelten Linien eingezeichneten Zustand am Endabschnitt der betreffenden Röhre 10 festgelegt. Anschließend kann das Fräswerkzeug Hi durch Betätigung

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der biegsamen Welle Ho unter Drehung durch den Druckluftmotor Hj, der mit Druckluft vom Druckluftschlauch Hk gespeist wird, vorgeschoben werden, so daß der Endabschnitt der betreffenden Röhre 10 ange-

fast bzw. angeschrägt wird.

Nachstehend ist die durch Schweißen erfolgende Befestigung eines neuen Ersatz-Röhrenstücks am Schnittende der betreffenden Röhre mit Hilfe der vorher beschriebenen Schweißeinheit anhand der Fig. 11 bis 13 beschrieben. Nach dem Entfernen der Anschrägeinheit 11 wird auf ähnliche Weise, wie für die Anschrägeinheit 11 beschrieben, eine Schweißeinheit 12 zwischen das Überhitzer-Register 1 mit der beschädigten Röhre 10 und das anschließende Register eingeführt, wobei die Leitrollen 12b und 12b' an den Leitstangen 7h bzw. 7h' der Fixiereinheit 7 angreifen. Wenn hierbei die Gelenkglieder 12e in die Hülle 12h zurückgezogen sind, kann dieses Einführen ohne Behinderung der Gelenkglieder 12, des Elektrodenhalters 12f und der Schweißelektrode 12 durch die Röhren 10, 10' und 10" erfolgen. Nach erfolgtem Einführen bzw. Aufsetzen ist bzw. wird die Schweißeinheit 12 auf ähnliche Weise wie vorher die Anschrägeinheit 11 an der Fixiereinheit 7 fixiert. Da hierbei wiederum die Abstände zwischen den Klemmen 7b und 7b¹ sowie den Anschlägen 7i bzw. 7i' der Fixiereinheit 7 im voraus bekannt sind, ist auch der waagerechte Abstand zwischen den Leitrollen der Schweißeinheit 12 und dem äußeren oder unteren Ende der Hülle 12h bekannt, so daß die Schweißeinheit 12 in einer solchen Stellung festgelegt werden kann, daß sich das untere Ende der Hülle 12h an die Schnittenden des Ersatz-Röhrenstücks 10b und der betreffenden Röhre 10 anlegt. Wenn sodann das Ritzel 12 6 durch den Motor 12E in Drehung versetzt wird, verschiebt sich die Gleitstange 12i zum Ausfahren der Gelenkglieder 12e

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aus der Hülle 12h. Da hierbei das Zugseil 12r stets durch die Feder 12p gespannt ist, sind die einzelnen Gelenkglieder 12e bestrebt, sich um die Stifte oder Bolzen 12j zur Seite des Zugseils 12r hin zu verdrehen, wobei einer solchen Drehung entgegengewirkt wird, bis das betreffende Gelenkglied 12e aus der Hülle 12h austritt. Nach diesem Austritt dreht sich das Gelenkglied 12e, bis seine Unterseite mit der Oberfläche der betreffenden Röhre 10 in Berührung gelangt. Die Gelenkglieder 12e wickeln sich demzufolge um die betreffende Röhre 10 herum, so daß die Schweißelektrode (welding torch) 12g und der Fülldraht-Spitzenhalter 12m gemeinsam mit dem Elektrodenhalter 12f am Außenende der Gelenkglieder 12e um die Oberfläche der zu schweißenden Röhre 10 umlaufen können. Obgleich es gemäß Fig. 12 scheint, daß das Spitzenende des Elektrodenhalters 12f an der Hülle 12h anstoßen und an einem weiteren Herumdrehen um die Röhre 10 gehindert werden würde, nimmt die Schweißelektrode 12g früher oder später, wenn sich die Gelenkglieder 12e mit nahezu einer vollen Windung um die Röhre 10 herumgewickelt haben, eine von der Hülle 12h verschiedene waagerechte Lage ein, weil die Reihe der Gelenkglieder 12e gemäß Fig. 13 relativ zur betreffenden Röhre 10 schräg angeordnet ist, so daß eine gegenseitige Behinderung vermieden werden kann. Aus diesem Grund muß die Hülle 12h in Längsrichtung der Röhre 10 verschoben werden; die für diesen Zweck vorgesehene Einrichtung besitzt den nachstehend beschriebenen Aufbau. Die Drehbewegung des Motors 12E wird über die Schnecke 12C und das Zwischenrad 12D auf das Ritzel 12 £ übertragen, um die Gleitstange 12i in Richtung des Pfeils V auszufahren.

Gleichzeitig wird die Drehung des Motors über die Verbindungsstange 12B und den Kegelradmechanismus 12A auf die Vorschub-Schraubspindel 12x übertragen,

so daß die Hülle 12h zusammen mit der Vorschubmutter 12w in Richtung des Pfeils ν (Fig. 13) verfahren wird. Durch entsprechende Wahl der Zähnezahlen, Teilkreisabstände usw. der einzelnen Zahnräder kann somit das Verhältnis V/v der Bewegungsgeschwindigkeit V der Gleitstange 12i zur Bewegungsgeschwindigkeit ν der Hülle 12h einem Tangenswert des zwischen der Gleitstange 12i und der Reihe der Gelenkglieder 12e festgelegten Winkels Θ, d.h. gleich tan θ eingestellt werden. Auf diese Weise können die Gelenkglieder stets zügig und hindernisfrei durch die Hülle 12h hindurchgeführt werden. Da weiterhin die Reihe der Gelenkglieder 12e mit dem Spitzenende der Gleitstange 12i, wie erwähnt, unter einem Winkel θ verbunden ist, wobei angenommen sei, daß sich die Gelenkglieder 12e nicht von selbst um die Röhre 10 herumwickeln, werden die Gelenkglieder 12e beim Herausschieben der Gleitstange 12i durch das Ritzel 121 aus der Stellung 12e, in welcher sie sich selbst um die Röhre 10 herumwickeln, zu der mit 12e' bezeichneten Stellung verschoben, so daß sich auch die Position der Schweißelektrode 12g parallel zur Bewegungsrichtung der Gleitstange 12i zu der bei 12g¹ angedeuteten Stellung verschiebt. Die Ausrichtung dieser Verschiebungsrichtung senkrecht zur Richtung der betreffenden Röhre 10 wird durch entsprechende Wahl der Richtung der Grundplatte 12c der Schweißeinheit 12 in bezug auf die Röhre 10 ermöglicht. Da weiterhin die jeweiligen Drehachsen der Gelenkglieder 12e im voraus senkrecht zur Bewegungsrichtung der Gleitstange 12 eingestellt werden können, folgt dann, wenn sich die Gelenkglieder 12e um die zu schweißende Röhre 10 herumwickeln, der Ort (locus) der Schweißelektrode 12g einem Umkreis auf der betreffenden Röhre 10, so daß er mit der Schweißlinie koinzidieren kann.

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Auf die vorstehend beschriebene Weise kann somit mit Hilfe der betreffenden Einheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Instandsetzung einer Röhre innerhalb einer dicht gedrängt angeordneten Röhrengruppe durch Fernbedienung von einer Stelle außerhalb der Röhrengruppe durchgeführt werden.

Eine Spannvorrichtung (oder -einheit) gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umfaßt zwei einfahrbare Spannstücke oder Klemmen, zwei Leitstangen und zwei Ausfahrplatten. Die Spannvorrichtung wird mit zurückgezogenen Klemmen und eingezogenen Einfahrplatten in eine dicht gedrängt angeordnete Röhrengruppe eingeführt, und die Klemmen werden in einer vorbestimmten Stellung zum Angreifen an einer betreffenden, instandzusetzenden Röhre ausgefahren, wobei gleichzeitig die Spannvorrichtung selbst durch Ausfahren der Ausfahrplatten, bis diese ^an benachbarten Röhren andrücken, festgelegt wird. Danach wird zum Herausschneiden eines beschädigten Röhrenstücks eine Schneideinheit längs der Leitstangen aufgesetzt und fixiert.

Die zweite Ausführungsform der Erfindung ist nachstehend in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel anhand von Figuren erläutert.

Fig. 16 veranschaulicht den Zustand, in welchem die erfindungsgemäße Spannvorrichtung für einen Schneidvorgang an einer Röhre eines Heizkessel-Überhitzers eingesetzt ist. Dabei wird ein Überhitzer-Register 1 von Hängerohren 2, 3 und 4 getragen, die an einer Decke eines Heizkessels aufgehängt sind. Das Register 1 besteht aus einer großen Zahl von Röhren, die jeweils mit einem Zulaufverteiler 5 und einem Auslaufsammler 6 in Verbindung stehen. Ein beschädigter Abschnitt 10a der betreffenden Röhre wird an gegenüber-

liegenden Seiten durch zwei Sätze von Spanneinheiten 8a und 8a¹ verspannt, die in einen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Registern 1 eingeführt und darin fixiert worden sind. Schneideinheiten 9 und 9' sind an den betreffenden Spanneinheiten 8a bzw. 8a¹ fest anbringbar.

Der Aufbau der einen Spanneinheit 8a ist im folgenden anhand von Fig. 15 im einzelnen erläutert. In Fig.

15 bezeichnen die Ziffern 111 eine auszuschneidende Röhre, lila andere Röhren im selben Register wie die Röhre 111 und 111b die Röhren in einem Register, das dem die betreffende Röhre 111 enthaltenden Register benachbart ist.

Die Spannvorrichtung 8a umfaßt einen Haupt-Rahmen 112, Spannstücke oder Klemmen 113a und 113b, Hydraulik- oder Pneumatik-Zylinder 114a und 114b zum Öffnen und Schließen der Klemmen 113a bzw. 113b, Bewegungsmechanismen 115a und 115b zum Hin- und Herbewegen der Klemmen 113a bzw. 113b, biegsame Wellen 116a, 116b zum Antreiben der Bewegungsmechanismen 115a bzw. 115b, am Rahmen 112 ausfahrbar und zurückziehbar

geführte Ausfahrplatten 117a und 117b, biegsame Wellen 118a, 118b zur Steuerung der Bewegung der Ausfahrplatten 117a bzw. 117b, am Rahmen 112 befestigte Leitstangen 119a, 119b sowie Anschläge 120a und 120b.

Gemäß Fig. 16 wird der dem Zulauf verteiler 5 zugeführte Dampf auf die jeweiligen Röhren des Überhitzer-Registers 1 verteilt und nach der Wärmeabsorption im Auslaufsammler 6 gesammelt, um sodann einer Turbine, einer Dampfkraftmaschine, einer Heizeinrichtung o.dgl. zugeführt zu werden. Da der Zwischenraum zwischen benachbarten Überhitzer-Registern 1 sehr eng ist, ist für Arbeiter ein Zugang zu diesem Zwischenraum nicht möglich, während die erfindungs-

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gemäße Spannvorrichtung in diesen Zwischenraum einführbar ist.

Gemäß Fig. 15 wird der Rahmen 112 mit zurückgezogenen bzw. eingefahrenen Klemmen 113a, 113b und Ausfahrplatten 117a, 117b, zwischen die Überhitzer-Register 1 eingeführt, bis die Klemmen 113a, 113b eine der betreffenden (instandzusetzenden) Röhre 111 gegenüberliegende Stellung erreicht haben. In dieser Stellung werden die Ausfahrplatten 117a, 117b über die biegsamen Wellen 118a bzw. 118b ausgefahren, so daß die Ausfahrplatten 117a, 117b und der Rahmen 112 gegen die Anordnungen der Röhren lila bzw. 111b andrücken und der Rahmen 112 damit in seiner Lage festgelegt ist.

Anschließend werden die Klemmen 113a, 113b mittels der biegsamen Wellen 118a, 118b vorgeschoben, und die Zylinder 114a, 114b werden mit Pneumatik- oder Hydraulikdruck beaufschlagt, so daß die Klemmen 113a bzw. 113b die betreffende Röhre 111 erfassen bzw. verspannen. Die Röhre 111 ist daraufhin einwandfrei fixiert. Sodann kann auf in Fig. 15 nicht dargestellte Weise ein (beschädigtes) Stück der Röhre 111 mittels einer Schneideinheit herausgeschnitten werden.

Mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung kann eine zu bearbeitende Röhre innerhalb einer eng gedrängten Röhrengruppe von außen her mittels Fernsteuerung erfaßt oder verspannt werden. Ein beschädigter Abschnitt der betreffenden Röhre kann dann mittels der Schneideinheiten 9, 9¹, die gemäß Fig. 16 in den engen Zwischenraum eingeführt worden ist, herausgeschnitten und in Vorbereitung auf die folgenden Arbeitsgänge, wie Anschrägen, Einsetzen eines neuen

Röhrenstücks, Schweißen und dgl., herausgenommen werden.

Da die erfindungsgemäße Spannvorrichtung auch im Fall einer eng gedrängten Röhrenanordnung an einer instandzusetzenden Rohre mittels Fernsteuerung oder -bedienung angesetzt werden kann, läßt sich der für eine manuelle Bearbeitung erforderliche enorme Zeit- und Kostenaufwand erheblich reduzieren, während eine Beeinträchtigung der Güte der Registeranordnung auf ein Mindestmaß verringert werden kann.

Im folgenden ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert.

Gemäß Fig. 22 sind zwei Fixiereinheiten 221 in einen Zwischenraum zwischen benachbarten Überhitzer-Registern 211 eingeführt und jeweils an den beiden Endabschnitten einer Schadensstelle einer betreffenden Röhre fixiert, wobei an den beiden Fixiereinheiten 221 jeweils eine Schweißeinheit 223 festgelegt ist.

Zunächst ist die Fixiereinheit 221 zur Festlegung der Schweißeinheit 223 in einer gewünschten Lage anhand von Fig. 21 erläutert. In Fig. 21 sind mit 222a eine zu schweißende Röhre, mit 222b die Röhren im selben Register wie die zu schweißende Röhre 222a und mit 222c die Röhren in einem anschließenden Register bezeichnet. Die Fixiereinheit 221 weist einen U-förmigen Haupt-Rahmen 224 auf, an dessen beiderseitigen Seitenwänden Spannstücke oder Klemmen 225a, 225b zum Erfassen oder Verspannen der betreffenden Röhre montiert sind. Eine Klemme 225 ist mittels eines Links/Rechts-Bewegungsmechanismus 228 an einer Halterung 227 montiert, die ihrerseits

mittels eines Hin/Her-Bewegungsmechanismus 226a an einer Seitenwand des Haupt-Rahmens 224 montiert ist, während die andere Klemme 225b über einen Vertikal-Bewegungsmechanismus 229 an einer Halterung 227b angebracht ist, die ihrerseits über einen Hin/Her-Bewegung smechanismus 226b an der anderen Seitenwand des Rahmens 224 montiert ist. Mit diesen Bewegungsmechanismen 226a und 226b, 228 bzw. 229 sind entsprechende biegsame Antriebs-Wellen 230a und 230b,

231 bzw. 232 verbunden. Die jeweiligen Bewegungsmechanismen 226a, 226b, 228a und 229 sind durch Betätigung dieser biegsamen Wellen 230a, 230b, 231 bzw.

232 antreibbar. Mit den Spannstücken oder Klemmen 225a, 225b sind weiterhin Hydraulik-Zylinder 233a bzw. 233b zum Öffnen und Schließen der Klemmen verbunden. In den gegenüberliegenden Seitenwänden des Rahmens 224 sind nach vorn und rückwärts bewegbare Ausfahrplatten 234a und 234b geführt, die über zugeordnete, mit ihnen verbundene biegsame Wellen 235a bzw. 235b betätigbar sind. Weiterhin sind an den gegenüberliegenden Seitenwänden des Rahmens 224 lotrecht angeordnete Leitstangen 236a, 236b zur Führung der Schweißeinheit 223 montiert, wobei an den Basisabschnitten dieser Leitstangen 236a, 236b Anschläge 237a bzw. 237b angeordnet sind.

Die Ausbildung der Schweißeinheit 223 ist im folgenden anhand von Fig. 18 bis 20 beschrieben. Gemäß Fig. 20 besteht das Gehäuse der Schweißeinheit 223 aus einer Grundplatte 238 und einer Abdeckung 239. Eine die Leitstangen 236a, 236b der Fixiereinheit 221 überspannende Halteplatte 240 ist an der Grundplatte 238 befestigt. Durch Aufschieben von Leitrollen 241a, 241b, die an den gegenüberliegenden Enden der Halteplatte 240 montiert bzw. gelagert sind, auf die betreffenden Leitstangen 236a bzw. 236b

Zi

kann die Schweißeinheit 223 längs der Leitstangen 236a, 236b verschiebbar (auf die Fixiereinheit) aufgesetzt werden.
5

Gemäß Fig. 18 und 19 sind weiterhin an der Grundplatte 238 zwei Leitplatten 242 befestigt, wobei in dem von den Leitplatten 242, der Grundplatte 238 und der Abdeckung 239 umschlossenen Raum eine in lotrechter Richtung verschiebbare Gleitstange 239 geführt ist. Letztere ist starr mit einer lotrechten Zahnstange 244 verbunden, mit welcher ein Ritzel 245 kämmt. Die Gleitstange 243 ist bei der Drehung des Ritzels 244 durch einen an der Grundplatte 238 montierten Motor 246 über eine Schnecke 247 und ein Zwischenzahnrad 248 in lotrechter Richtung antreibbar.

Die Unterseite der Gleitstange 243 ist mit einem frei biegbaren Arm 249 verbunden, der sich unter das Gehäuse erstreckt. Der Arm 249 besteht aus einer großen Zahl von Gelenkgliedern 250, die über Stifte oder Bolzen 251 gelenkig miteinander verbunden sind. Die Achsrichtung der Stifte oder Bolzen 251 liegt unter einem rechten Winkel zur Bewegungsrichtung der Gleitstange 243. Gemäß Fig. 19 sind die einzelnen Gelenkglieder 250 in einer Anordnung oder Reihe miteinander gekoppelt, die unter einem vorbestimmten Winkel θ zur Bewegungsrichtung der Gleitstange 243 schräggestellt ist. Mit dem Gelenkglied 250 am Außenende des Arms 249 ist ein Elektrodenhalter 252 verbunden, mit dem über eine fixierende Metall-Halterung 253 das eine Ende eines Zugseils 254 gekoppelt ist. Letzteres erstreckt sich längs der verschiedenen Gelenkglieder 250 in das Gehäuse hinein, wobei das andere Ende des Zugseils 254 mit einer Zugfeder 256 verbunden ist, deren abgewandtes Ende an einer Feder-

befestigungs-Platte 255 verankert ist, die über die Grundplatte 238 und die Abdeckung 239 hinweg befestigt ist. Die einzelnen Gelenkglieder 250 sind somit durch das Zugseil 254, das durch die Zugfeder 256 vorbelastet bzw. gestrafft ist,· zur Drehung in einer Richtung aktivierbar, so daß sich der Arm 249 in einem ungehinderten Zustand spiralig mit einem Spiralwinkel (lead angle) θ um eine senkrecht zur Bewegungsrichtung der Gleitstange 243 liegende Achse herum zu biegen bzw. herumzuwickeln vermag.

Am Elektrodenhalter 252 sind ein Wolfram-Schutzgasbzw. TIG-Schweißkopf 257 und ein Fülldraht-Spitzenhalter 258 befestigt, wobei in diesen Teilen eine Wolfram-Elektrode 259 und ein Fülldraht 260, auf eine Schweißstelle hin weisend, gehaltert sind. Weiterhin sind mit dem Schweißkopf 257 und dem Spitzenhalter 258 ein Kabelschlauch 261 bzw. ein Leitungskabel 262 für die Zufuhr von elektrischem Strom und Inertgas verbunden und längs des Arms 249 in das Gehäuse hineingeführt, aus der Oberseite des Gehäuses herausgeführt und mit den betreffenden, nicht dargestellten Geräten verbunden.

Unter dem Gehäuse befindet sich eine Hülle 263, welche den Arm 24 9 zu seiner Führung aus dem Gehäuse zur betreffenden Röhre 222a aufnimmt. Die Hülle 263 ist unter demselben Winkel θ wie der Arm 249 zur Be-

wegungsrichtung der Gleitstange 243 schräggestellt 30

und an der Grundplatte 238 sowie der Abdeckung 239 gemäß Fig. 19 frei nach links und rechts verschiebbar montiert bzw. geführt, weil an ihren oberen Abschnittene angeformte Vorsprünge 263a verschiebbar in Nuten eingesetzt sind, die in der Grundplatte 238

und der Abdeckung 239 ausgebildet sind und sich gemäß Fig. 19 nach links und rechts unter einem rechten Winkel zur Bewegungsrichtung der Gleitstange 243

(senkrecht zur Zeichnungsebene gemäß Fig. 18) erstrecken. An der Hülle 263 ist eine Vorschubmutter (Innengewindestück) 263b angeformt, in welche eine Vorschub-Schraubspindel 264 eingeschraubt ist, die im Gehäuse drehbar gelagert ist und sich gemäß Fig. 19 von links nach rechts erstreckt. Die Schraubspindel 264 ist über eine Schnecke 247, eine Verbindungsstange 264 und einen Kegelradmechanismus 266 niit dem erwähnten Motor 246 für den Antrieb der Gleitstange 243 gekoppelt, so daß sie unter dem Antrieb des Motors 246 gemäß Fig. 19 nach links und rechts verschiebbar ist. Mit anderen Worten: die Gleitstange 243 und die Hülle 263 werden durch den selben Motor 246 angetrieben. Wenn hierbei die Bewegungsgeschwindigkeit der Gleitstange 243 mit V, die Bewegungsgeschwindigkeit der Hülle 263 mit ν und der Neigungswinkel von Arm 249 und Hülle 263 in bezug auf die Bewegungsrichtung der Gleitstange 243 mit θ bezeichnet werden (vgl. Fig. 19), ist das Übersetzungsverhältnis des beschriebenen Übertragungsmechanismus so gewählt, daß es der Beziehung v/V = tan θ genügt.

Nachstehend ist die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung erläutert. Zunächst wird die Fixiereinheit 221 in der Stellung fixiert, in welcher sie der zu schweißenden Röhre 222a im Überhitzer-Register gegenübersteht. Mit zunächst zurückgezogenen

Q₀ Klemmen 225a, 225b und Ausfahrplatten 234a, 234b wird die Fixiereinheit 221 dabei zwischen benachbarte Überhitzer-Register 211 eingeführt, wobei die Klemmen 225a, 225b zu der zu schweißenden Röhre in Gegenüberstellung gebracht werden. Anschließend werden die

gn Ausfahrplatten 234a, 234b durch Betätigung der biegsamen Wellen 235a bzw. 235b ausgefahren, so daß die Fixiereinheit 221 zwischen den betreffenden Überhitzer-Registern festgelegt wird, indem sich Rahmen 224 und Ausfahrplatten 234a, 234b an die Reihen der

Röhren 222b bzw. 222c mit Druck anlegen. Sodann werden die Spannstücke oder Klemmen 225a, 225b über die biegsamen Wellen 230a bzw. 230b ausgefahren, so daß sie bei Betätigung der Hydraulik-Zylinder 233a, 233b an der zu schweißenden Röhre 222a angreifen und diese verspannen, so daß letztere relativ zur Fixiereinheit 221 festgelegt ist.

Sodann werden die Leitrollen 241a und 241b der Schweißeinheit 223 über die Leitstangen 236a bzw. 236b der auf beschriebene Weise festgelegten Fixiereinheit 221 aufgeschoben, und die Schweißeinheit 223 wird längs der Leitstangen 236a, 236b abgelassen und damit zwischen die Überhitzer-Register 211 eingeführt. Da hierbei die Gleitstange 243 der Schweißeinheit 223 in ihrer oberen Stellung steht und der Arm 249 in die Hülle 263 zurückgezogen ist, kann die Schweißeinheit 223 ungehindert eingeführt werden, ohne daß der Arm 249, der Elektrodenhalter 252 und der Schweißkopf 257 an den Registern 211 anstoßen. Die Schweißeinheit 223 ist an der Fixiereinheit 221 festgelegt, wenn sie gegen die Anschläge 237a, 237b anstößt und anhält. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß in dieser Stellung das Vorder- oder Außenende der Hülle 263 der Schweißeinheit 223 eben zur Anlage an der zu schweißenden Röhre 222a kommt.

In dieser Stellung wird der Motor 24 6 in Gang gesetzt, so daß die Gleitstange 243 herabfährt und der Arm 249 durch die Hülle 263 nach außen ausgefahren wird (in einer Richtung unter einem rechten Winkel zur Achsrichtung der zu schweißenden Röhre 222a). Der Arm 249 wird bis zu seinem Austritt aus der Hülle 263 durch diese in einer geradlinigen Form gehalten, weil die Gelenkglieder 250, wie erwähnt, durch das Zugseil 254 so vorbelastet bzw. aktiviert sind, daß sie sich um die Stifte oder Bolzen 251 zur

Seite des Zugseils 254 hin zu drehen bestrebt sind. Sobald ein Gelenkglied 250 des Arms 249 aus der Hülle 263 austritt, verdreht es sich, bis es mit der Ober- ° fläche der zu schweißenden Röhre 222a in Berührung gelangt. Auf diese Weise kommen die aufeinanderfolgend aus der Hülle 263 austretenden Gelenkglieder 250 nacheinander in Berührung mit der Oberfläche der zu schweißenden Röhre 222a, bis sich schließlich der Arm 249 um die Röhre 222a herumwickelt und zusammen mit dem an seinem Vorderende montierten Elektrodenhalter 2 52, dem Schweißkopf 257 und dem Fülldraht-Spitzenhalter 258 längs der Umfangsflache der zu schweißenden Röhre 222a umläuft. Da während dieses Vorgangs der Arm 249 unter dem Winkel θ relativ zur Bewegungsrichtung der Gleitstange 243 geneigt ist, wickelt er sich spiralig oder wendelförmig mit dem Leitwinkel θ um die zu schweißende Röhre 222a herum, so daß selbst dann, wenn sich der Arm mit mehr als einer Windung um die Röhre herumwickelt, eine gegenseitige Behinderung zwischen benachbarten Abschnitten des Arms 249 verhindert wird. Wenn weiterhin gemäß Fig. 19 die Breite des Arms 249, in Achsrichtung der zu schweißenden Röhre 222a gemessen, mit W,, die entsprechende Breite der Hülle 263 mit W„ und der Außen radius der zu schweißenden Röhre 222a mit R bezeichnet werden, kann sich der Arm 249 ohne Behinderung zwischen seinen benachbarten Abschnitten mit mehreren Windungen um die Röhre 222a herumwickeln, sofern die folgende Bedingung erfüllt ist:

W₉-W₁ W,
21TR tan θ > W₁ + -^—- =

Obgleich die Gelenkglieder 250 in ihrem um die Röhre herumgewickelten Zustand einen mehreckigen Querschnitt festlegen, ist in obiger Berechnungs-Formel

die Querschnittsform als Kreisform vorausgesetzt, und die Dicke der Gelenkglieder 250 ist vernachlässigt. Wenn der Motor 246 in Gang gesetzt wird, verschiebt sich die Hülle 263 unter einem rechten Winkel zur Bewegungsrichtung der Gleitstange 243, d.h. in Axialrichtung oder Achsrichtung der zu schweißenden Röhre 222a, und zwar in Synchronismus mit der Abwärtsbewegung der Gleitstange 243. Da hierbei, wie vorher erwähnt, die Bewegungsgeschwindigkeit V der Gleitstange 243, die Bewegungsgeschwindigkeit ν der Hülle 263 und der Neigungswinkel θ des Arms 249 relativ zur Hülle 263 der Bedingung v/V = tan θ genügen, kann sich der Arm 249 ungehindert durch die Hülle 263 bewegen.

In Fig. 19 sind weiterhin der Zustand der Gleitstange 243 und des Arms 249 zu Beginn der Abwärtsbewegung in strichpunktierten Linien und der Zustand des Arms 249, in welchem der Arm 249 nach seinem Abwärtsausfahren als nicht um die Röhre 222a herumgewickelt vorausgesetzt ist, in gestrichelten Linien eingezeichnet. Aus Fig. 19 geht hervor, daß in dem vorausgesetzten Zustand, in welchem der Arm 249 nicht in sich rund gewickelt ist, ein Ort der Bewegung des am Außenende des Arms 249 montierten Schweißkopfes 257 parallel zur Bewegungsrichtung der Gleitstange 243, d.h. senkrecht zur Achsrichtung der Röhre 222a liegt. Da weiterhin die einzelnen Drehachsen der ver-

QQ schiedenen Gelenkglieder 250 des Arms 249 unter einem rechten Winkel zur Bewegungsrichtung der Gleitstange 243 liegen, nämlich parallel zur Achsrichtung der zu schweißenden Röhre 222a, führen dann, wenn der Arm 249 ausgefahren wird und sich um die Röhre 222a

gg herumwickelt, der am Außen- oder Vorderende des Arms 249 montierte Schweißkopf 257 (und der Arm) eine Umlaufbewegung längs des Außenumfangs der Röhre 222a in einer Ebene senkrecht zu deren Achsrichtung durch.

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Durch Betätigung des Schweißkopfes 257 gleichzeitig mit dem Einschalten des Motors 246 kann somit die Röhre 222a um ihren Umfang herum geschweißt werden. 5

Während der Arm 249 bei der beschriebenen Ausführungsform durch das Zugseil 254 zur Durchführung einer Biegung vorbelastet ist, können zusätzlich Vorkehrungen dahingehend getroffen werden, daß der Arm 249 beispielsweise durch angebrachte Federn durchgebogen wird, welche die einzelnen Gelenkglieder 250 für eine Drehung in der einen Richtung an den betreffenden Anlenkstellen der Gelenkglieder 250 vorbelasten. Die beschriebene Ausführungsform der Erfindung ist zudem nicht nur auf einen Heizkessel-Überhitzer anwendbar, sondern auch für das umfangsmäßige Schweißen eines stangenförmigen Körpers eines Wiedererhitzers, eines Wärmeaustauschers, eines Versteifungselements o.dgl. einsetzbar.

Da bei der beschriebenen dritten Ausführungsform der Arm in ausgestrecktem Zustand zu dem zu schweißenden Objekt vorgeschoben und sodann spiralförmig oder wendelförmig um dieses Objekt herumgewickelt wird, ist das umfangsmäßige Schweißen eines stangenförmigen Körpers in einem engen Raum mittels Fernbedienung möglich. Wenn die erfindungsgemäße Schweißeinheit an einer Schadensstelle eingesetzt wird, die für einen Arbeiter nicht erreichbar ist und die sich im Mittelbereich einer eng gedrängten Röhrenanordnung befindet, beispielsweise in einem Überhitzer eines Heizkessels, können die Instandsetzungs-Schweißarbeiten ohne Schnitte an intakten Abschnitten durchgeführt werden. Hierdurch werden dieselben Vorteile wie mit den vorher beschriebenen Ausführungsformen erreicht.

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Im folgenden ist eine vierte Ausführungsform der Erfindung anhand der Fig. 24 bis 28 beschrieben. Gemäß diesen Figuren sind mehrere hundert Überhitzer- ° Register 1 jeweils an Hängerohren 2, 3 und 4 aufgehängt, und die jeweiligen, je ein Register 1 bildenden Röhren sind mit einem Zulaufverteiler 5 und einem Auslaufsammler 6 verschweißt. Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen werden zwei Fixiereinheiten 8a und 8a' in den Zwischenraum zwischen den Registern 1 auf gegenüberliegenden Seiten einer Schadensstelle 10 an einer herauszuschneidenden Röhre 311 eingeführt und durch festes Verspannen der Röhre 311 festgelegt. Sodann werden Schneideinheiten 9, 9' an den jeweiligen Fixiereinheiten 8a bzw. 8a¹ festgelegt, und die betreffende Röhre 311 wird an zwei Stellen in den betreffenden Fixiereinheiten 8a, 8a¹ beiderseits der Schadensstelle 10 durchgeschnitten. Die Fixiereinheiten 8a, 8a¹ (Fig. 24) sind dabei gemäß Fig. 25 zueinander symmetrisch ausgebildet. Die zu schneidende Röhre 311 bildet mit anderen Röhren 311a ein Register, das einem anderen, durch Röhren 311b gebildeten Register benachbart ist. Die Fixiereinheit umfaßt einen Haupt-Rahmen 312 mit an seinen gegenüberliegenden Enden angeordneten Spannstücken oder Klemmen 313a, 313b, die selektiv die betreffende Röhre zu erfassen und zu verspannen vermögen. Am Rahmen montierte oder geführte Ausfahrplatten 317a, 317b können durch Betätigung biegsamer Wellen 318a bzw. 318b selektiv ausgefahren und zurückgezogen werden. Die Spannstücke oder Klemmen sind durch Hydraulik- oder Pneumatik-Zylinder 314a, 314b zum Verspannen und Freigeben selektiv betätigbar. Bewegungsmechanismen 315a, 315b zum Hin- und Herbewegen der Spannstücke oder Klemmen 313a bzw. 313b relativ zum Rahmen 312 sind über biegsame Wellen 316a 316b betätigbar. An den gegenüberliegenden Seiten

des Rahmens 312 befinden sich von diesem lotrecht nach oben ragende Leitstangen 319a, 319b, an deren unteren Enden Anschläge 320a bzw. 320b zum Positionieren der Schneideinheiten 9, 9¹ auf noch zu beschreibende Weise angeordnet sind. Ein Links/Rechts-Bewegungsmechanismus 330a zum entsprechenden Bewegen der betreffenden Klemme ist über eine biegsame Welle 330b ansteuerbar, während ein Vertikal-Bewegungsmechanismus 331a zum lotrechten Verschieben der betreffenden Klemme über eine biegsame Welle 331b betätigbar ist.

Bei jeder Schneideinheit 9, 9¹ ist gemäß Fig. 26 bis 28 an einer Grundplatte 321, die an den gegenüberliegenden Enden jeweils ein Leitrollenpaar 322a, 322b aufweist, ein lotrecht verfahrbarer Wagen 323 so angeordnet, daß er durch Betätigung einer biegsamen Welle 324 beliebig lotrecht verfahrbar ist. Am Wagen 323 ist ein Druckluftmotor 325 verdrehbar gelagert, der an seinem äußeren bzw. unteren Ende einen Fräser 326 trägt und mit einem Druckluftschlauch verbunden ist. Der Druckluftmotor 325 ist über einen ihm zugeordneten Zahnradmechanismus 328 durch Betätigung einer biegsamen Welle 329 so verdrehbar, daß er und der Fräser 326 in die gestrichelt eingezeichneten Stellungen 325' bzw. 326" bringbar sind. Zum Schneiden der Röhre 311 wird somit der lotrecht verfahrbare Wagen 323 ohne Behinderung durch die Röhren 311a, 311b der betreffenden Register durch den· Zwischenraum zwischen letzterem bis zu einer Stellung abgelassen, in welcher sich der Fräser (end mill) 326' unterhalb der zu schneidenden Röhre 311 befindet. Sodann werden der Druckluftmotor 325 und der Fräser 326 um 90° verdreht, so daß der Fräser 326 an der Unterseite der zu schneidenden Röhre 311 angreifen kann.

Im folgenden ist ein Schneidvorgang an der Röhre 311 mit Hilfe der beschriebenen Fixiereinheit 8a und der Schneideinheit 9 beschrieben. Die Fixiereinheit 8a wird auf vorher beschriebene Weise gemäß Fig. 25 zwischen zwei benachbarte Register 1 eingeführt, bis die Klemmen 313a, 313b der zu schneidenden Röhre 311 zugewandt sind, worauf über die biegsamen Wellen 318a, 318b die Ausfahrplatten 317a bzw. 317b ausgefahren und dadurch letztere sowie der Rahmen 312 an die Röhren 311b bz.w. 311a der betreffenden Register 1 angepreßt werden. Die Fixiereinheit 8a ist daraufhin gegenüber den Überhitzer-Registern 1 festgelegt. Nach dem Vorschieben der Klemmen 313a, 313b durch Betätigung der biegsamen Wellen 316a bzw. 316b werden die Hydraulik-Zylinder 314a bzw. 314b betätigt, um die Klemmen 313a, 313b fest an der zu schneidenden Röhre 311 zu verspannen.

Gemäß Fig. 26 wird dann die Schneideinheit 9 zum Aufsetzen auf die Fixiereinheit 8a in den Zwischenraum zwischen den benachbarten Registern 1 so eingeführt, daß die Leitrollen 323a, 323b der Schneideinheit 9 die Leitstangen 319a bzw. 319b umfassen. Während dieses Vorgangs sind, wie erwähnt, der Druckluftmotor 325 und der Fräser 326 um 90° verdreht, so daß sie nicht an den Registern 1 anstoßen. Wenn die Schneideinheit 9 auf den Anschlägen 320a, 320b an den Leitstangen 319a bzw. 319b anliegt und in dieser Stellung anhält, ist sie gegenüber der Fixiereinheit 8a festgelegt. Da der Abstand zwischen jeder Klemme und jedem Anschlag im voraus bekannt ist, kann der Vertikal-Wagen 323 so eingestellt werden, daß in der festgelegten Stellung der Schneideinheit 9 der Fräser 326 in einer Höhe zwischen der zu schneidenden Röhre 311 und der nächst unteren Röhre 311a im selben Register zu liegen kommt. Anschließend wird durch

Verdrehen des Druckluftmotors 325 um 90° über die biegsame Welle 329 der Fräser 326 zwischen die Röhren 311 und 311a eingeführt und senkrecht zur Mittelachse der Röhre 311 an dieser angesetzt. Während der mit Druckluft über den Schlauch 327 gespeiste Druckluftmotor 32 5 den Fräser 326 in Drehung versetzt, wird der Vertikal-Wagen 323 hochgefahren, so daß der Fräser die zu schneidende Röhre 311 durchschneidet. Die Anbringung der Fixiereinheiten sowie der Schneideinheiten und der Schneidvorgang können sämtlich mittels Fernsteuerung oder -bedienung ausgeführt werden.

Mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden somit wiederum dieselben, im Zusammenhang mit den anderen Ausführungsformen im einzelnen erläuterten Wirkungen und Vorteile erreicht, so daß die Erfindung insgesamt einen außerordentlich hohen industriellen Nutzeffekt bietet.

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Claims

Patentansprüche

1. Stahlröhren-Bearbeitungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Spanneinheit, in welcher zwei Spannstücke oder Klemmen (selektiv) vorschieb- und zurückziehbar und zwei Ausfahrplatten ausfahrbar und einziehbar sind, mit Einrichtungen zum Betätigen der Klemmen und der Ausfahrplatten sowie zwei an einem Haupt-Rahmen montierten Leitstangen, eine Grundplatte, an deren gegenüberliegenden Enden (je) ein mit den Leitstangen in Eingriff bringbares Leitrollenpaar befestigt (gelagert) ist, und (eine) mit der Grundplatte bewegbar und drehbar verbindbare Arbeitseinheit(en).

2. Spanneinheit zur Verwendung bei der Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei vorschieb- und zurückziehbare Spannstücke oder Klemmen, zwei ausfahr- und einziehbare Ausfahrplatten, Einrichtungen zum Betätigen der Klemmen und der Ausfahrplatten sowie zwei an einem Hauptrahmen montierte Leitstangen.

3. Schweißeinheit zur Verwendung bei der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen aus einer Vielzahl von miteinander schwenkbar verbundenen Gelenkgliedern gebildeten Arm aufweist, daß die einzelnen Gelenkglieder für eine Drehung in der einen Richtung vorbelastet (energized) sind, so daß der Arm sich selbst spiral- oder wendelförmig um ein zu schweißendes Objekt herumzuwickeln vermag, daß an einem Außenende des Arms ein Schweiß-Elektrodenhalter angebracht ist und daß eine Hülle zum Führen des Arms zu dem zu schweißenden Objekt, eine Antriebseinrichtung zum Bewegen des Arms in einem Zustand,

in welchem er mit einem Steigungswinkel θ der Spirale oder Wendel schräggestellt ist, in Richtung auf das zu schweißende Objekt in einer Richtung unter einem rechten Winkel zur Längsachse dieses Objekts mit einer Geschwindigkeit V und eine Antriebseinrichtung zum Bewegen der Hülle in Synchronismus mit der Bewegung des Arms längs der Längsachse des zu schweißenden Objekts in Richtung der Steigung (lead) der Spirale oder Wendel mit einer Geschwindigkeit v, die V tan θ entspricht, vorgesehen sind.

4. Schneideinheit zur Verwendung bei der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an gegenüberliegenden Enden einer Grundplatte (je) ein Leitrollenpaar vorgesehen ist, daß eine an einem längs einer Achse bewegbaren (uni-axial
moving), an der Grundplatte angebrachten Tisch oder Wagen montierte Drehantriebseinrichtung so verdrehbar gelagert ist, daß eine Drehachse eines endseitigen Fräsers in einer Ebene senkrecht zu einer Bewegungsachse des genannten Tisches oder Wagens drehbar ist, und daß Einrichtungen zur Fernsteuerung oder -bedienung der einzelnen Vorgänge oder Einrichtungen vorgesehen sind.