DE3728184A1 - Vorrichtung zur gasbeflutung von zwei miteinander zu verschweissenden rohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gasbeflutung von zwei miteinander zu verschweißenden Rohren, - mit einem in den zu beflutenden Rohrabschnitt einführbaren Körper aus einem kleinporigen Material, einer daran anschließbaren Gas­ zuführung und mit beidseits des Körpers angeordneten, gegen das Rohrinnere abdichtenden, nachgiebigen Stützscheiben.

Derartige Vorrichtungen werden bei der Herstellung von hoch­ wertigen Rohrschweißverbindungen an niedrig- und hochlegier­ ten Stählen eingesetzt, um einem begrenzten Rohrabschnitt im Bereich der herzustellenden Schweißnaht ein Schutzgas zu­ zuführen, welches das Verzundern der Schweißnaht und der Übergangszonen verhindert.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung (DE-PS 33 00 382) sind die Stützscheiben an ihrem Umfang mit Streifenbürsten besetzt, die die Stützkräfte auf­ nehmen. Da die Streifenbürsten gleichzeitig auch den mit Schutzgas zu beflutenden Raum durch Labyrinthbildung abdich­ ten sollen, muß ihre Faserdichte pro Flächeneinheit verhält­ nismäßig groß sein. Andererseits muß der Außendurchmesser der Stützscheiben mit Streifenbürsten etwas größer sein als der Innendurchmesser des zu verschweißenden Rohres, damit die gewünschte Zentrierung möglich ist.

Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Gattung werden durch eines der beiden miteinander zu verschweißenden Rohre hindurch bis zur Schweißstelle gezogen oder geschoben. So­ lange der Transport nur in einer Richtung erfolgt, ergeben sich in der Regel keine Probleme. Soll die Vorrichtung je­ doch in Gegenrichtung bewegt werden, dann sperren die Strei­ fenbürsten. Wegen der beengten Raumverhältnisse ist es meistens kaum möglich, die Sperrung durch Manipulation der Vorrichtung aufzuheben.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Handhabung und die Ab­ dichtung einer gattungsgemäßen Vorrichtung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Stützscheiben aus einem hitzebeständigen Elastomer bestehen und daß jede Stützscheibe an ihrem Umfang zwei umlaufende Dichtlippen aufweist, die in entgegengesetzten Richtungen zur Schei­ benebene abgewinkelt sind und deren Wandstärke, ausgehend von der Stützscheibe, abnimmt.

Die Konstruktion und die Materialeigenschaften dieser Stütz­ scheiben, die vorzugsweise aus einem bis 400°C temperatur­ beständigen und auf eine Shore-Härte von 35- 70° einge­ stellten Silikonkautschuk oder Fluorkautschuk bestehen, ermöglicht eine bessere Handhabung der Vorrichtung, weil die Dichtlippen sich den jeweiligen Belastungen nachgiebig anpassen und in keinem Verformungszustand sperrende Kräfte entwickeln. Hinzu kommt, daß jede Stützscheibe zwei umlau­ fende Dichtlippen aufweist, wodurch nicht nur die Führung der Stützscheibe im Rohr, sondern auch ihre Abstützung an Ort und Stelle verbessert wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil wird darin gesehen, daß mit Hilfe der Dichtlippen eine nahezu vollständige Abdichtung des mit Schutzgas zu beflutenden Raumes möglich ist.

Nach bevorzugter Ausführung soll die Wandstärke der Dicht­ lippen im Anschlußbereich an die Stützscheibe kleiner sein als die halbe Wandstärke der Stützscheibe und sollen die Dichtlippen mit gegenseitigem Abstand unter Bildung einer Kehle an den Umfang der Stützscheibe anschließen. Damit kann die Geometrie und die Anordnung der Dichtlippen unab­ hängig von den konstruktiven Merkmalen der Stützscheibe selbst sowie auch vom Außendurchmesser der Vorrichtung ge­ wählt werden. Die Dichtlippen können ihre Aufgaben erfül­ len, solange das Verhältnis der Wandstärke der Dichtlippen zu ihrer Länge zwischen 0,1 und 0,2 liegt.

Im einzelnen kann die Wandstärke der Dichtlippen in Rich­ tung auf ihren äußeren Rand linear abnehmen, und zwar auch so weit, daß die Wandstärke jeder Dichtlippe an ihrem äuße­ ren Rand gegen 0 geht. Eine im Hinblick auf Handhabung und Funktion günstige Geometrie ist dadurch gekennzeichnet, daß jede Dichtlippe gegenüber der Scheibenebene um etwa 30° abgewinkelt ist.

Ferner kann wenigstens eine Stützscheibe oder ihr Träger im Nabenbereich einen Gasauslaß mit einer Drossel aufwei­ sen, die insbesondere als außenseitig vor dem Gasauslaß angeordneter Körper aus Sintermetall ausgebildet ist. Da­ mit ergibt sich die Möglichkeit, dem mit Schutzgas zu beflu­ tenden Raum, der durch die Dichtlippen vollständig abge­ dichtet ist, auch nach dem Schließen der Schweißnaht Schutz­ gas zuzuführen, wobei eine entsprechende Schutzgasmenge durch den Gasauslaß wieder abfließt.

Auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine Stütz­ scheibe oder können beide Stützscheiben, wie an sich bekannt, über ein Universalgelenk an den porösen Körper angeschlos­ sen sein. Die sich in Verbindung mit dem elastischen Mate­ rial der Stützscheiben ergebenden Probleme lassen sich je­ doch überwinden, wenn das Universalgelenk ein Wellschlauch, ein Gliederschlauch oder ein umklöppelter PTFE-Schlauch ist und wenn der Schlauch mittig an die Stützscheibe ange­ schlossen ist. Diese Schläuche sind immer nur begrenzt bieg­ bar. Da der Schlauchanschluß immer senkrecht zur Ebene der Stützscheibe erfolgt, und die Stützscheibe wegen der doppel­ ten Dichtlippen besonders gut im Rohr geführt ist, braucht ein Kippen der Stützscheibe in einem Rohrkrümmer nicht be­ fürchtet zu werden. Die Schläuche können,zumindest ab­ schnittsweise, auch für die Gaszufuhr oder Gasabfuhr einge­ setzt werden.

Im folgenden werden in der Zeichnung dargestellte Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung erläutert; es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Gasbeflutung in zwei miteinander zu verschweißen­ den Rohrabschnitten,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 im Bereich der Schweiß­ naht von einem Rohrabschnitt und einem Krümmer,

Fig. 3 die Vorrichtung nach Anspruch 1 im Bereich einer Schweißnaht zwischen einem Rohrabschnitt und einem T-Anschlußstück eines Rohrs oder eines Kessels.

In Fig. 1 sind zwei Enden 1, 2 von miteinander zu ver­ schweißenden Rohrabschnitten dargestellt. Dazu ist in das Innere der beiden Enden 1, 2 eine Vorrichtung zur Gasbeflu­ tung eingesetzt, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau be­ steht aus zwei beidseits der Schweißnaht 3 angeordneten Stützscheiben 4, 5, die über zugeordnete Wellschläuche 6, 7 mit einem im Bereich der Schweißnaht 3 anzuordnenden Kör­ per 8 aus Sintermetall verbunden sind. Dem Körper 8 wird das Schutzgas über den Wellschlauch 6 und einen von der Außenseite der Stützscheibe 4 angeordneten Gasanschluß 9 zugeführt. Pfeile deuten die Schutzgasströmung an.

Die Stützscheiben 4, 5 sind identisch aufgebaut, so daß es genügt, eine der Stützscheiben 4, 5 zu beschreiben. Jede Stützscheibe 4 bzw. 5 besteht aus einem Elastomer, vorzugs­ weise aus einem bis 400°C temperaturbeständigen und auf eine Shore-Härte von 35 bis 70° eingestellten Silikonkaut­ schuk oder Fluorkautschuk.

Die Stützscheibe 4 bzw. 5 besitzt einen massiven Scheiben­ körper 10 und eine mittige, metallische Nabe 11, die bei der dargestellten Ausführung als Gasdurchlaß ausgebildet ist und bei der Stützscheibe 4 einerseits mit dem Gas­ anschluß 9 und andererseits mit dem Wellschlauch 6 in Ver­ bindung steht. Außen an den Scheibenkörper 10 sind mit ge­ genseitigem Abstand zwei umlaufende Dichtlippen 12, 13 an­ geformt, die in entgegengesetzten Richtungen zur Scheiben­ ebene jeweils unter einem Winkel von ca. 30° abgewinkelt sind. Die Wandstärke der Dichtlippen im Anschlußbereich an den Scheibenkörper 10 ist kleiner als die halbe Wandstär­ ke des Scheibenkörpers, so daß die Dichtlippen unter Bil­ dung einer Kehle 14 an den Umfang des Scheibenkörpers 10 anschließen. Die Wandstärke der Dichtlippen 12, 13 nimmt in Richtung auf ihren äußeren Rand linear ab, wobei die Wandstärke im Bereich des äußeren Randes gegen 0 geht. Das Verhältnis der Wandstärke jeder Dichtlippe 13, 14 zu ihrer Länge liegt zwischen 0,1 und 0,2.

Der Gasanschluß 9 an der Stützscheibe 4 ist außermittig angeordnet, so daß ein Haken oder eine Öse 15 als Anschluß für ein nicht dargestelltes Zugmittel mittig an der Stütz­ scheibe 4 angeordnet werden kann.

Auch die Nabe 11 der anderen Stützscheibe 5 ist als Gas­ kanal ausgebildet. Dazu steht sie innenseitig der Stütz­ scheibe 5 mit einer radialen Bohrung 16 am Ende des Well­ schlauches 7 in Verbindung und ist außenseitig der Stütz­ scheibe 5 mit einer Drossel versehen, die bei der darge­ stellten Ausführung als ein Körper 17 aus Sintermetall ausgebildet ist. Der Wellschlauch 7 ist im übrigen geschlos­ sen, so daß Schutzgas nur durch die Bohrung 16 in die Na­ be 11 eintreten und durch den Körper 17 aus Sintermetall austreten kann.

Die dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt: Mit Hilfe des nicht dargestellten Zugmittels wird die Vorrichtung so weit durch die Rohrabschnitte gezogen, bis sie sich in der dargestellten Position befindet. Solange die Vorrichtung bewegt wird, verformen sich die Dichtlippen 12, 13 elastisch, ohne daß jedoch die Abstützung der beiden Stützscheiben 4, 5 längs der beiden von den Dichtlippen 12, 13 gebildeten Stütz- und Dichtlinien aufgehoben wird. Wenn die Vorrich­ tung in Gegenrichtung bewegt werden soll, können die Dicht­ lippen 12, 13 wegen ihrer elastischen Eigenschaften eine Sperrwirkung erzeugen. Vor Beginn des Schweißvorganges wird über den Gasanschluß 9 ein Schutzgas zugeführt, wel­ ches durch den Körper 8 aus Sintermetall ausströmt und den im Bereich der Schweißnaht 3 von der Vorrichtung ange­ schlossenen Raum ausfüllt sowie dabei die im Raum enthal­ tene Luft verdrängt. Die Schutzgaszufuhr wird während des Schweißvorganges aufrechterhalten.

Auch nach dem Schließen der Schweißnaht 3 ist eine Spülung des abgeschlossenen Raumes mit Schutzgas möglich, weil das Schutzgas über die Bohrung 16, die Nabe 11 und den Körper 17 aus Sintermetall im Bereich der Stützscheibe 5 abflie­ ßen kann.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung bezeichnen glei­ che Bezugszeichen gleiche Teile. Das Ende 1 des Rohrabschnit­ tes soll mit dem Ende 2 eines Krümmers verbunden werden. Man erkennt, daß die Abstützung der Stützscheiben 4, 5 in­ nerhalb der Enden 1, 2 im wesentlichen senkrecht zur je­ weiligen Achse der Rohrabschnitte erhalten bleibt, weil die Stützscheiben 4, 5 über biegbare Wellschläuche 6, 7 mit dem Körper 8 verbunden sind. Trotz der Elastizität und Nachgiebigkeit der Scheibenkörper 10 kippen die Stützschei­ ben 4, 5 nicht, weil die Wellschläuche 6, 7 senkrecht zu den Scheibenebenen mit den Stützscheiben 4, 5 verbunden sind, weil die Biegung der Wellschläuche 6, 7 im Abstand von den Stützscheiben 4, 5 und dem Körper 8 erfolgt und weil jede Stützscheibe 4 bzw. 5 wegen der doppelten Ab­ stützung über die beiden Dichtlippen 12, 13 eine hinrei­ chende Führung auch bei gekrümmten Rohrabschnitten besitzt.

In Fig. 3 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wiederum glei­ che Teile. Dargestellt ist ein Rohrabschnitt, dessen Ende 1 mit dem Ende 2 eines T-Anschlusses eines anderen Rohrs oder eines Kessels 18 verschweißt werden soll. Die Vorrichtung wird von der Kesselseite so weit eingeführt, bis die Dicht­ lippe 12 der Stützscheibe 5 an der Innenseite des Kessels 18 anliegt. Damit der Körper 8, aus dem das Schutzgas austritt, zentriert im Bereich der Schweißnaht 3 gehalten ist, befin­ det sich im Anschlußbereich zwischen Körper 8 und Well­ schlauch 7 ein gasdurchlässiger Stützkranz 19, der bei­ spielsweise aus Federzungen bestehen kann. Auch bei dieser Ausführung und Anordnung wird eine vollständige Abdichtung des mit Schutzgas zu beflutenden Raumes erreicht, weil die Dichtlippe 12 der Stützscheibe 5 sich unter der Wirkung der Zugkraft federnd-elastisch gegen die Innenseite des Kessels 18 legt.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Gasbeflutung von zwei miteinander zu ver­ schweißenden Rohren, - mit einem in den zu beflutenden Rohr­ abschnitt einführbaren Körper aus einem feinporigen Material, einer daran anschließbaren Gaszuführung und mit beidseits des Körpers angeordneten, gegen das Rohrinnere abdichtenden, nachgiebigen Stützscheiben, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützscheiben (4, 5) aus einem hit­ zebeständigen Elastomer bestehen und daß jede Stützscheibe (4, 5) an ihrem Umfang zwei umlaufende Dichtlippen (12, 13) aufweist, die in entgegengesetzten Richtungen zur Scheiben­ ebene abgewinkelt sind und deren Wandstärke, ausgehend von der Stützscheibe, abnimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützscheiben (4, 5) aus einem bis zu 400°C temparaturbeständigen und auf eine Shore-Härte von 35 bis 70° eingestellten Silikonkautschuk oder Fluorkautschuk bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wandstärke der Dichtlippen (12, 13) im Anschlußbereich an die Stützscheibe (4, 5) klei­ ner ist als die halbe Wandstärke der Stützscheibe (4, 5) und daß die Dichtlippen (12, 13) mit gegenseitigem Abstand un­ ter Bildung einer Kehle (14) an den Umfang der Stützscheibe (4, 5) anschließen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Wand­ stärke der Dichtlippen (12, 13) zu ihrer Länge zwischen 0,1 und 0,2 liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Dicht­ lippen (12, 13) in Richtung auf ihren äußeren Rand linear abnimmt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Dichtlippe (12, 13) gegenüber der Scheibenebene um etwa 30° abgewinkelt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Stütz­ scheibe oder ihr Träger im Nabenbereich einen Gasauslaß (16, 11) mit einer Drossel (17) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drossel ein außenseitig vor dem Gasauslaß angeordneter Körper (17) aus Sintermetall ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Stütz­ scheibe (4, 5) über ein Universalgelenk (6, 7) an den Körper (8) angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Universalgelenk ein Wellschlauch (6, 7), ein Gliederschlauch oder ein umklöppelter PTFE- Schlauch ist und daß der Schlauch (6, 7) mittig an die Stützscheibe (4, 5) angeschlossen ist.