DE3543226A1 - Stahlroehren-bearbeitungsvorrichtung - Google Patents
Stahlroehren-bearbeitungsvorrichtungInfo
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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
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
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
»·■_*■
if
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
ff. « 4 4
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-
35A3226
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
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 + -^—- =
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.
- Leerseite -
Claims (4)
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.
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.
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