DE4103733C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine innere Zentriervorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der US 37 50 451 ist eine Vorrichtung zum Zentrieren und Verbinden von Rohrenden beschrieben. Diese Vorrichtung umfaßt innere Werk­ zeuge und äußere Werkzeuge, wobei das innere Werkzeug zum Zentrieren zwischen zwei Rohrenden angeordnet wird, indem es mit seinen beiden Enden in den beiden gegenüberliegenden Rohrenden eingesteckt wird. Das innere Werkzeug steht dabei mit den beiden Rohrenden über jeweils mindestens eine Klemm­ einrichtung in Eingriff. Die Rohre werden durch die äußeren Werkzeuge zueinander bewegt, wobei das innere Werkzeug, das aus zwei Elementen ausgebildet ist, die auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind, zusammengeschoben wird. Die Länge, über die das innere Werkzeug zusammengeschoben werden kann, ist sehr begrenzt. Deshalb ist mit der Klemmeinrichtung eines Elements ein axialer Verschiebemechanismus gekoppelt, der beim Entkoppeln bzw. beim Verringern des Durchmessers der Klemmein­ richtung das eine Element des inneren Werkzeuges zurück­ schiebt, so daß es sich dann erneut mit dem Rohr verbinden kann, um dann mit dem äußeren Werkzeug weiter zusammengescho­ ben zu werden. Bei dieser Vorrichtung sind sowohl äußere als auch innere Werkzeuge notwendig, um die Rohre in der gewünsch­ ten Weise zueinander anzuordnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und nur im Rohr anzuordnende Vorrichtung so auszubilden, daß eine genaue gegenseitige Positionierung von zwei Rohrenden möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Zentriervorrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Durch die axiale Verschiebbarkeit wenig­ stens einer Positioniereinrichtung und die gelenkige Anordnung in Verbindung mit der Einrichtung zur Winkelpositionierung können allein durch ein inneres Werkzeug zueinander versetzte Rohrenden ausgerichtet werden, ohne daß es eines äußeren Werkzeugs bedarf. Hierdurch können vor allem Rohrenden großen Durchmessers zum Verschweißen genau positioniert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Schrägansicht einer inneren Zentriervorrichtung nach der Erfindung zum Positionieren der Enden von zwei Rohren;

Fig. 2 einen Längsschnitt der Zentriervorrichtung von Fig. 1:

Fig. 3 bis 6 eine Folge der Betriebsphasen der inneren Zentriervorrichtung nämlich:

• - Fig. 3 die nicht betätigte Zentriervorrichtung innerhalb der zu positionierenden Rohre;
• - Fig. 4 die Zentriervorrichtung mit den Positioniervorrichtungen im Klemmzustand;
• - Fig. 5 die Zentriervorrichtung mit den beiden radial ausgerichteten Rohren;
• - Fig. 6 die Zentriervorrichtung mit den beiden axial zueinander zusammengezogenen Rohren;

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine alternative Ausführungs­ form der Zentriervorrichtung der Erfindung wie in Fig. 1, wobei ein Dorn keine axiale Verschiebung des daran geklemmten Rohrs gestattet;

Fig. 8 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Zentriervorrichtung, bei der zwei hohle Dorne hintereinander auf dem zentralen Tragkörper ange­ ordnet sind;

Fig. 9 einen Längsschnitt einer alternativen Ausführungsform der Zentriervorrichtung von Fig. 8, wobei ein Dorn keine axiale Verschiebung des daran geklemmten Rohrs gestattet;

Fig. 10 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Zentriervorrichtung, bei der nur einer der hohlen Dorne am zentralen Tragkörper ange­ lenkt ist.

Fig. 1 und 2 zeigen zwei Rohre 1 und 2, die an ihren Enden mittels der Zentriervorrichtung zueinander positioniert werden sollen. Diese besteht aus einem im wesentlichen axialen zentralen Tragkörper 3, auf den zwei identische hohle Dorne 4 bzw. 5 aufgesetzt sind. Die beiden Dorne 4 und 5 sind zueinander symmetrisch (Fig. 1 und 2) auf dem Tragkörper 3 angeordnet und durch Gelenke 6 und 7 an dessen Enden angelenkt. Jeder Dorn 4 oder 5 besteht aus einer äußeren biegsamen Hülse 8, die gemäß Fig. 1 durch Hülsenfedern elastisch ist. Diese Hülse ist an den Enden mit Klauen 9 versehen zum radialen Klemmen gegen die Innenwand des Rohrs und zum radialen Aufweiten durch eine innere, hydraulische Betätigungseinrichtung, die in entgegengesetzte Richtungen axial ausfahrbar ist. Die Betätigungseinrichtung besteht aus einem Hohlkörper 10, dessen eines Ende am Gelenk 6 bzw. 7 angelenkt ist und der einen ringförmigen Vorsprung 11 hat, der eine ringförmige Betätigungskammer 12 bzw. 13 begrenzt, und aus einem Mantelrohr 14, das auf dem Hohlkörper 10 axial gleitend verschiebbar ist und keilförmige Klemm- bzw. Aufweitköpfe 15 hat. Die ringförmige Kammer 13 wird ferner von einem hohlen Schaft 16 begrenzt, der auch axial gleitend verschiebbar und konzentrisch im Mantelrohr angeordnet ist, mit dem er eine ringförmige Betätigungskammer 17 bildet. Der Schaft 16 wird auch vom Hohlkörper 10 getragen und hat an seinem außerhalb des Mantelrohres 14 gelegenen Ende keilförmige Klemm- bzw. Aufweitköpfe 18 mit Betätigungskammern 19 für wenigstens drei radiale Betätigungselemente 20, die zwischen dem Tragkörper 3 und dem Schaft 16 wirken.

Im folgenden wird die Arbeitsfolge einer derartigen inneren Zentriervorrichtung beschrieben.

Die in die Rohre 1 und 2 eingepaßte Zentriereinrichtung wird in ihrer Stellung so verriegelt, daß jeder Dorn 4 und 5 ein einzelnes Rohr festklemmt, vgl. Fig. 3. Danach wird von einer zentralen hydraulischen Einheit 21 durch geeignete Leitungen, wie 22 und 23 in Fig. 1 und 2, Druckmittel zu den ringförmigen Kammern 12 und 13 geliefert, so daß der Ringvorsprung 11 und der hohle Schaft 16 auseinandergedrückt und damit die keilförmigen Aufweitköpfe 15 und 18 gegen die biegsamen Hülsen 8 der Dorne 4 und 5 aufgespreizt werden, die gegen die Innenfläche der Rohre 1 und 2 drücken, vgl. Fig. 4. Nach diesem Klemmvorgang werden die Rohrenden ausgerichtet. Hierfür werden die radialen Betätigungselemente 20 verwendet, wobei Druckmittel in den Betätigungskammern 19 das Fluchten eines Rohrs gegenüber dem anderen bewirkt, vgl. Fig. 5. Das Positionieren erfolgt dann durch das gegenseitige axiale Verschieben der Rohre mittels Druckbeaufschlagung in den Betätigungskammern 12 und 13, bis die Kanten der Rohre aneinanderstoßen, vgl. Fig. 6. Nach dem Verbinden werden die Dorne 4 und 5 gelöst durch Verringern des Drucks in den Betätigungskammern 19, während andererseits die ringförmigen Betätigungskammern 17 zwischen den hohlen Schäften 16 und den Mantelrohren 14 mit Druck beaufschlagt werden.

Fig. 7 zeigt eine innere Zentriereinrichtung, die mit derjenigen von Fig. 1 im wesentlichen identisch ist mit der Ausnahme, daß der untere Dorn 5′ keine axiale Verschiebung des daran festgeklemmten Rohrs 2 gestattet. Dies ist eine Vereinfachung, wobei der bei 7 am zentralen Tragkörper 3 angelenkte Hohlkörper 10′ seinerseits bis zur Position des hohlen Schafts 16 verlängert ist und an den keilförmigen Aufweitköpfen 18 endet. Auf diese Weise begrenzt das Mantelrohr 14 zwei ringförmige Betätigungskammern 12 und 13′.

Die innere Zentriervorrichtung in Fig. 8 unterscheidet sich von derjenigen in Fig. 1 oder 2 nur dadurch, daß die hohlen Dorne 4 und 5 am zentralen Tragkörper 3 hintereinander statt Spiegelsymmetrisch angeordnet sind.

Die innere Zentriervorrichtung von Fig. 9 ist derjenigen von Fig. 8 mit der Ausnahme ähnlich, daß ein Dorn 5′ verwendet wird, der keine axiale Verschiebung gestattet und daher die bereits durch die Zentriervorrichtung von Fig. 7 vorgesehene Vereinfachung aufweist.

Schließlich zeigt Fig. 10 eine innere Zentriervorrichtung mit einem Dorn 5, der in der Mitte des zentra­ len Tragkörpers 3 angelenkt ist. Der nicht angelenkte andere Dorn 4′ benötigt keine radialen Betätigungsele­ mente und ist im übrigen im Aufbau identisch mit der ersten Ausführungsform.

Durch die hydraulisch aufweitbaren Klemm- bzw. Aufweitköpfe 18 können die Rohrenden auch noch so weit radial verformt werden, daß die Kanten der Rohrenden aneinanderliegen und nicht nur die Achsen der Rohrenden ausgerichtet sind. Der Tragkörper 3 kann hierfür ausreichend stabil ausgebildet werden, und er kann auch eine Länge haben, die eine erhebliche Beabstandung der Dorne vorneinander zuläßt.

Die Hülse 8 kann durch Blattfedern oder eine andere Federart elastisch ausgebildet werden.

Die radialen Betätigungselemente 20 können auch zwischen Trag­ körper 3 und Hohlkörper 10 angeordnet werden, wobei die ent­ sprechenden Betätigungskammern 19 im Hohlkörper oder im Trag­ körper ausgebildet werden können.

Die Anlenkung der Dorne 10 ist durch ein Kugelgelenk wieder­ gegeben, jedoch ist auch eine andere Ausführungsform der ge­ lenkigen Lagerung möglich.

Claims (7)

1. Innere Zentriervorrichtung für rohrförmige Bauteile, insbesondere zum Positionieren zweier zu verbindender Rohrenden, umfassend einen zentralen, axial bewegbaren Tragkörper (3) und wenigstens zwei hydraulische Positioniereinrichtungen, die durch radiales Klemmen gegen die Innenwände der zu zentrierenden Bauteile gegenüber diesen feststellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Positioniereinrichtungen im Klemmzustand hydraulisch axial bewegbar ist, und daß wenigstens eine der Positioniereinrichtungen am zentralen Tragkörper (3) angelenkt ist und mit einer Einrichtung zur Winkelpositionierung bezüglich des Tragkörpers (3) versehen ist, die in einem axialen Abstand zur Anlenk­ stelle (6, 7) radial am Tragkörper (3) angreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenneichnet, daß die Positioniereinrichtungen jeweils als hohler Dorn (4, 5) ausgebildet sind und daß die Einrichtung zur Winkelpositionierung aus wenigstens drei radialen Betäti­ gungselementen (20) besteht, die zwischen dem Dorn (4, 5) und dem Tragkörper (3) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dorn (4, 5) aus einer nachgiebigen Hülse (8) besteht, die durch eine innere axiale Betäti­ gungseinrichtung (10 bis 16) radial aufweitbar ist, wobei die Betätigungseinrichtung umfaßt:
einen Hohlkörper (10), der am Tragkörper (3) angelenkt ist und einen ringförmigen Vorsprung (11) aufweist, ein Mantelrohr (14), das auf dem Hohlkörper (10) ver­ schiebbar gelagert ist,
einen Schaft (16), der verschiebbar auf dem Hohlkörper (10) und sich teilweise überlappend mit dem Mantelrohr (14) angeordnet ist,
wobei das Mantelrohr (14) und der Schaft (16) jeweils an dem sich nicht überlappenden Ende keilförmige Klemmköpfe (15, 18) aufweisen, und
daß zwei ringförmige Kammern (12, 13) durch den Hohlkör­ per (10), das Mantelrohr (14) und/oder den Schaft (16) begrenzt sind, um das Mantelrohr (14) und den Schaft (16) mit einer jeweils entgegengesetzt gerichteten Kraft durch Einleiten eines Druckfluids in die Kammern (12, 13) zu beaufschlagen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß radiale Betätigungskammern (19) für die hydraulisch beaufschlagten Betätigungselemente (20) in den keilförmi­ gen Klemmköpfen (15, 18) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Hülse (8) radial federnd ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkstelle (6, 7) an einem Ende oder im mit­ tigen Bereich des Tragkörpers (3) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Positioniereinrichtungen identisch ausgebil­ det sind.