DE4205662C2 - Zentriergerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zentriergerät, das für die Zentrierung eines Rohrschweißapparates bezüglich eines mit einem Bodenblech zu verschweißenden Rohres vorgesehen ist, mit einem rohrförmigen Zentrumteil zur Einführung einer Spindel des Rohrschweißapparates, wobei das Zentrum­ teil zwei axial nebeneinander angebrachte Hülsenpaare trägt, wovon die eine Hülse in jedem Paar mit dem Zentrum­ teil fest verbunden und die andere Hülse auf dem Zentrum­ teil verschiebbar ist, und mit einer Anzahl von gleichen Kugeln, die zwischen den beiden zueinander gerichteten Hülsenpaarendflächen eingelegt sind, deren axialer Abstand in Richtung zur Peripherie des Gerätes zunimmt.

In der US 4,142,084 ist ein Zentriergerät beschrieben, in dem zwei Kugelringe mit den konischen Flächen von zwei auf einem Rohr angebrachten Hülsen zusammenwirken, wobei die Kugelringe außerdem von einem zwischen diesen angebrachten Distanzring getrennt sind, der eine Schrägstellung bezüg­ lich der Achse des Gerätes einnehmen kann. Mit dieser etwas komplizierten Einrichtung wird erreicht, daß das Zentrier­ gerät auch für Rohre mit etwas ovalen Querschnitt verwendet werden kann. Die Kugeln dieses Zentriergerätes werden in kreisförmigen Öffnungen eines Kugelhalters, deren Durch­ messer kleiner als der Kugeldurchmesser ist, festgehalten. Wenn das Gerät in ein Rohr eingeführt wird, werden die Kugeln gegen Kantpartien dieser Öffnungen gepreßt, die dadurch einer raschen Abnutzung ausgesetzt werden. Die Öffnungen werden dabei deformiert und erweitert, so daß die Kugeln aus den Kugelhaltern herausfallen können. Die Konstruktion dieses Gerätes ist kompliziert und insbe­ sondere die Montage der Kugeln ist beschwerlich. Gewöhnlich sind die Rohre, die in Bodenblechen verschweißt werden sollen, ausreichend zylindrisch, so daß besondere konstruktive Maßnahmen für die Anpassung des Zentriergeräts an etwas ovale Rohre nicht erforderlich sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein konstruktiv einfaches Zentriergerät zu schaffen, das eine lange Lebens­ dauer aufweist und einfach zu montieren ist. Das Zentrier­ gerät gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die verschiebbare Hülse in einem auf dem Zentrumteil angebrachten Federtopf angebracht ist, in dem eine Feder untergebracht ist, die danach strebt, die verschiebbare Hülse zur festen Hülse hin zu bewegen, wobei der Federtopf von der Endfläche der festen Hülse in einem festen Abstand A montiert ist, der kleiner ist als der Kugeldurchmesser D. Solange das Zentriergerät nicht verwendet wird, werden die Kugeln gegen die Kanten der ringförmigen Öffnung zwischen fester Hülse und Federtopf gepreßt. Wird das Zentriergerät in ein Rohr eingeführt, sind die Kugeln nur in Berührung mit dem Rohr und den Endflächen der beiden Hülsen. Die Kanten der Öffnung werden nicht belastet und dies insbe­ sondere auch nicht während der Einführung des Zentriergeräts in das Rohr, wo die Kugeln infolge der Reibung gegen die Innenwand des Rohres auch einer Kraft in axialer Richtung ausgesetzt werden, die im Gegensatz zur bekannten Einrichtung zur Gänze von den Endflächen der Hülse aufgenommen wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist je eine feste Hülse an den Enden des Zentrumteils ange­ bracht und die zwischen den festen Hülsen angebrachten Federtöpfe sind durch ein Zwischenstück getrennt, das vorzugsweise ein integriertes Teil des Zentrumteils ist. Weiters ist vorzugsweise zwischen dem Zwischenstück und dem Federtopf ein abnehmbares Distanzstück eingesetzt, dessen axiale Breite etwas größer ist, als die Differenz zwischen dem Kugeldurchmesser D und dem Abstand A. Dadurch wird die Montage des Zentriergerätes wesentlich erleich­ tert. Beim Einsetzen der Kugeln ist das Distanzstück ent­ fernt, wodurch die Breite der ringförmigen Öffnung zwischen dem Federtopf und der festen Hülse größer ist als der Kugeldurchmesser. Sobald die Kugeln eingeführt worden sind, wird das Distanzstück eingesetzt und die Kugeln können nicht aus dem Gerät herausfallen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung an einem Aus­ führungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt etwas schematisch einen Rohrschweißapparat zusammen mit einem Zentriergerät.

Fig. 2 zeigt das Zentriergerät teilweise im Schnitt.

Fig. 3 zeigt ein Detail der Fig. 2 in größerem Maßstab.

Ein Rohrschweißapparat 1 stützt sich mit einem Stützring 2 gegen ein Bodenblech 3, in welches ein Rohr 4 eingesetzt ist, das mit dem Bodenblech 3 verschweißt werden soll. Rohrschweißapparate dieser Art sind bekannt und werden hier nicht näher beschrieben. Am rotierenden Teil des Rohr­ schweißapparates ist eine Spindel 5 befestigt, die ein Zentriergerät trägt, das weiter unten beschrieben wird. Am rotierenden Teil ist auch ein Schweißbrenner montiert. Von diesem ist eine Gasdüse 7 und eine Elektrode 8 gezeigt, die zur Fuge 9 zwischen dem Rohr 4 und dem Bodenblech 3 hin gerichtet ist. Beim Schweißen dreht sich das rotierende Teil und die Elektrode 8 folgt der kreisrunden Schweißfuge 9. Die Spindel 5 macht diese Bewegung mit und nimmt auch das Zentriergerät mit, das im Rohr drehbar eingespannt ist, wobei Kugeln 10 mittels Federkraft gegen die Innenwandung 11 des Rohres 4 gepreßt werden.

Die beiden Enden des Zentriergeräts sind symmetrisch aus­ geführt und das Gerät kann daher mit einem beliebigen Ende ins Rohr eingeführt werden. In Fig. 2 ist nur die untere Hälfte des Zentriergerätes im Schnitt gezeigt. Die obere Hälfte ist identisch aufgebaut. Die gleichen Bezugszeichen werden gegebenenfalls für gleiche Teile der unteren und oberen Hälfte verwendet. Das Zentriergerät wird hier im ausgebauten Zustand gezeigt, jedoch zusammen mit der Spindel 5 des Rohrschweißapparates. An den beiden Enden eines Zentrumrohres 12 sind Hülsen 13 angebracht, die mit dem Zentrumrohr fest verbunden sind. Ein flanschförmiges Zentrumteil 14 des Zentrumrohres hat einen etwas größeren Durchmesser. Das Zentrumteil bildet einen Anschlag für Distanzringe 15 und Federtöpfe 16. Die Wandung 17 des Federtopfs 16 erstreckt sich zur festen Hülse 13 hin. Im Federtopf 16 ist eine Druckfeder 18 eingesetzt, die ihre Federkraft auf eine auf dem Zentrumrohr 12 im Federtopf verschiebbar angebrachte Hülse 19 mit einer konischen Endfläche 20 ausübt. Die Feder 18 drückt daher die verschiebbare Hülse 19 zur festen Hülse 13 hin. In Fig. 3 ist zu sehen, daß die feste Hülse eine ringförmige End­ fläche besitzt, die in ihrem zentralen Teil 21a eben ist und in Richtung zur Peripherie in eine konkave Fläche 21b übergeht. Der Krümmungsradius der konkaven Fläche 21b ist vorzugsweise gleich groß wie der Kugelradius. Die Kugeln 10 haben gleichen Durchmesser und liegen an den beiden End­ flächen 20 und 21 an. Wegen der konischen Fläche zerlegt sich die Federkraft in eine axiale und radiale Komponente. Die radiale Federkraftkomponente strebt danach die Kugeln 10 in radialer Richtung nach auswärts zu schieben. Solange das Zentriergerät, wie hier gezeigt, nicht in ein Rohr ein­ geführt ist, wird diese Bewegung von einer ringförmigen Öffnung verhindert, die von der festen Hülse 13 und der Kante 22 der Wandung 17 des Federtopfs 16 begrenzt ist. Wird das Zentriergerät in ein Rohr eingeführt, dessen Innendurchmesser etwas kleiner als der durch die Kugeln definierte Außendurchmesser ist, werden die Kugeln radial nach innen gepreßt, wobei sie aber in Berührung mit den beiden Endflächen 20 und 21 bleiben und zudem auch an der Innenwandung des Rohres 4 anliegen. Die axiale Komponente der radial nach innen wirkenden Kraft wird auf die verschiebbare 19 Hülse überführt und die Feder 18 wird zusammengedrückt. Die Kanten der Öffnung, gegen die sich die Kugeln im ausgebauten Zustand des Gerätes stützten, werden von der Federkraft gänzlich entlastet und daher nicht abgenutzt, wenn das Gerät in einem Rohr eingeführt ist. Der Abstand zwischen der Kante 22 und der festen Hülse 13 ist mit A bezeichnet (Fig. 3). Er ist kleiner als der Kugeldurchmesser D. Die Kugeln können daher nicht aus dem Gerät herausfallen.

Bei der Montage des Gerätes wird zunächst der Federtopf 16 mit der Feder 18 und die verschiebbare Hülse 19 auf das Zentrumrohr 12 aufgeschoben, bis der Federtopf 16 mit seinem Boden 23 am Zentrumteil 14 anliegt. Gleichzeitig wird auch die Feder zusammengepreßt so daß sich diese zur Gänze im Federtopf befindet. Danach wird die Hülse 13 auf dem Zentrumrohr 12 aufgesetzt und beispielsweise durch Schrumpfung fixiert. Der Abstand zwischen der festen Hülse 13 und der Kante 22 ist nun größer als der Durchmesser der Kugeln 10, die ohne Schwierigkeit in die ringförmige Öff­ nung eingelegt werden können, wobei zweckmäßigerweise das Gerät senkrecht gehalten wird. Danach wird der Federtopf mit der Druckfeder 18 und der Hülse 19 gegen die feste Hülse 13 verschoben und zwischen dem Boden 23 des Feder­ topfs und dem Zentrumteil 14 wird ein Distanzring 15 ein­ geführt, dessen Breite so gewählt wird, daß sich die Kante 22 in einem Abstand A von der festen Hülse 13 befindet. Die in den Federtopf 16 eingedrückte Feder 19 wird nun frei gegeben und die Feder preßt die Hülse 19 gegen die Kugeln 10. Die Montage des einen Endes des Zentriergerätes ist damit abgeschlossen und wird am anderen wiederholt.

Die in das Zentriergerät eingeführte Spindel 5 ist mit zwei federbelasteten Kugeln 24 versehen, die sich im Eingriff mit Öffnungen 25 im Zentrumrohr 12 befinden, weshalb sich das Zentriergerät gegenüber der Spindel 5 in axialer Richtung nicht bewegen kann. Die Kugeln 24 sind in eine diametrale Bohrung 26 der Spindel 5 eingesetzt und werden durch zwei konische Zapfen 27 fixiert, die durch je eine Druckfeder 28 gegen die Kugeln gepreßt werden. Die Kugeln 24 werden dadurch gegen die Öffnung 29 der Bohrung 26 gedrückt, deren Durchmesser etwas kleiner als der Kugeldurchmesser ist. Die Zapfen 27 und Federn 28 werden mittels einer Schraube 30 in der Spindel festgehalten. Die Spindel 5 ist mit einem Anschlag 31 versehen, der die Lage des Zentriergerätes bezüglich des Rohrschweißapparates bestimmt.

Das Zentriergerät wird für Rohre eines bestimmten Durch­ messerbereiches dimensioniert. Gewöhnlich werden daher mehrere Zentriergeräte für die Adaptierung des Rohr­ schweißapparates für verschiedene Rohrdurchmesserbereiche benötigt. Es kann aus praktischen Gründen auch empfehlens­ wert sein verschiedene dem Durchmesser des Zentriergerätes entsprechende Spindeln mit verschiedenen Durchmessern zu verwenden.

Claims (4)

1. Zentriergerät, das für die Zentrierung eines Rohr­ schweißapparates bezüglich eines mit einem Bodenblech zu verschweißenden Rohres vorgesehen ist, mit einem rohr­ förmigen Zentrumteil zur Einführung einer Spindel des Rohrschweißapparates, wobei das Zentrumteil zwei axial nebeneinander angebrachte Hülsenpaare trägt, wovon die eine Hülse in jedem Paar mit dem Zentrumteil fest verbunden und die andere Hülse auf dem Zentrumteil in Längsrichtung verschiebbar ist, und mit einer Anzahl von gleichen Kugeln die zwischen den beiden zueinander gerichteten Hülsen­ paarendflächen eingelegt sind, deren axialer Abstand in Richtung zur Peripherie des Gerätes zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Hülse (19) in einem auf dem Zentrumteil (12) angebrachten Federtopf (16) angebracht ist, in dem eine Feder (18) untergebracht ist, die danach strebt, die verschiebbare Hülse (19) zur festen Hülse (13) hin zu bewegen, wobei der Federtopf (16) von der Endfläche der festen Hülse in einem festen Abstand A montiert ist, der kleiner ist als der Kugeldurchmesser.

2. Zentriergerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß je eine feste Hülse (13) an den Enden des Zentrumteils (12) angebracht ist und die zwischen den festen Hülsen angebrachten Federtöpfe (16) durch ein Zwischenstück (14) getrennt sind, das vorzugsweise ein integriertes Teil des Zentrumteils (12) ist.

3. Zentriergerät nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Zwischenstück (14) und dem Federtopf (18) ein abnehmbares Distanzstück (15) eingesetzt ist, dessen axiale Breite etwas größer ist, als die Differenz zwischen dem Kugeldurchmesser D und dem Abstand A.

4. Zentriergerät nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche (21) der festen Hülse (13) im wesentlichen eine ebene, auf der Geräteachse senk­ recht stehende Fläche ist (21a), die in der Nähe der Peripherie des Gerätes in eine konkave Fläche (21b) über­ geht, und daß die Endfläche (20) der verschiebbaren Hülse (19) konisch ist.