DE4304665A1 - Vorrichtung für die Innenzentrierung von miteinander zu verschweißenden Rohrstößen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die In­ nenzentrierung von miteinander zu verschweißenden Rohrstößen - mit einem Gehäuse, in dem wenigstens ein Kolben pneumatisch oder hydraulisch in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist, wobei der Kol­ ben Keilflächen bewegt, auf denen radial verschieb­ bare, an den Innenseiten der Rohrstöße angreifende Zentrierelemente abgestützt sind, und mit einer Schutzgaszuführung zum Schweißspalt.

Derartige Vorrichtungen werden in die miteinander zu verschweißenden Rohrabschnitte eingeschoben, bis die Zentrierelemente sich im Bereich der Rohrstöße befinden. Durch radiales Ausfahren der Zentrier­ elemente werden die Rohrstöße zueinander zentriert, so daß sie mit gleichzeitiger Schutzgaszuführung durch die Vorrichtung miteinander verschweißt wer­ den können.

Eine aus der Praxis bekannte Vorrichtung weist zwei Gruppen von Zentrierelementen auf, wobei jede Grup­ pe zur Abstützung im Bereich des Endes eines Rohr­ stoßes bestimmt ist. Die Zentrierelemente besitzen eine kreissegmentförmige Außenkontur, die der In­ nenkontur der miteinander zu verschweißenden Rohrstö­ ße angepaßt ist. Das Gehäuse dieser bekannten Vor­ richtung ist zylindrisch und besitzt durchgehend den gleichen Durchmesser. Alle Betätigungselemente sind auf einer Seite der Zentrierelemente angeord­ net. Dadurch ergibt sich eine verhältnismäßig große Baulänge. Das führt jedoch zu Problemen, wenn an den letzten Rohrstoß einer fertigen Rohrleitung ein Rohrbogen oder -krümmer angeschweißt werden soll, weil dann die Vorrichtung nicht mehr durch den Krümmer herausgezogen werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der ein­ gangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß sie auch durch Rohrkrümmer bewegt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Gehäuse ei­ nen Gehäuseabschnitt mit größerem Durchmesser für die Führung der Zentrierelemente aufweist und beidseits davon Gehäuseabschnitte kleineren Durchmessers, die als Zylinderräume für darin angeordnete, gegenläufi­ ge Kolben ausgebildet sind, deren nicht vom Druckmit­ tel beaufschlagte Enden die Keilflächen für die Zen­ trierelemente aufweisen. Damit erhält das Gehäuse ei­ ne Außenkontur, die es ermöglicht, die Vorrichtung auch durch Rohrbögen oder -krümmer zu bewegen, denn der größere Gehäuseabschnitt für die Führung der Zen­ trierelemente kann in axialer Richtung verhältnismäßig kurzgehalten werden. Grundsätzlich können auch die dar­ an anschließenden kleineren Gehäuseabschnitte in axialer Richtung kurzgehalten werden.

Die Umfangsflächen der kleineren Gehäuseabschnitte kön­ nen als Träger für daran befestigbare Dichtungsscheiben oder andere Bauelemente ausgebildet sein, wobei die Mög­ lichkeit besteht, diese Dichtungsscheiben oder Bauelemen­ te nach Maßgabe der vorhandenen Länge der kleineren Ge­ häuseabschnitte in axialer Richtung an unterschiedli­ chen Stellen zu befestigen.

Erfindungsgemäß sollen die Zentrierelemente als zylin­ drische Stößel ausgebildet sein. Das ermöglicht den Einsatz der Vorrichtung in unterschiedlichen Rohren. Gegebenenfalls können die Stößel durch längere oder kürzere Stößel ersetzt werden. Damit die Stößel beim Transport oder bei der Handhabung der Vorrichtung in ihren Führungen gehalten werden, können der größere Gehäuseabschnitt in den Ebenen der Stößel Umfangsnu­ ten und die Stößel Durchgangsbohrungen für in Umfangs­ richtung verlaufenden Spannfedern aufweisen. Diese Spannfedern dienen gleichzeitig dazu, die Stößel nach Beendigung der Arbeit wieder in ihre Ruhelage zurück­ zuführen. Das kann unterstützt werden durch eine zwi­ schen den beiden Kolben angeordnete Rückstellfeder.

Für die Druckmittelzufuhr zur Vorrichtung genügt es, wenn einer der kleineren Gehäuseabschnitte einen Druckmittelanschluß aufweist, von dem Zweigleitungen zu den Zylinderräumen ausgehen. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist eine Zweigleitung ein Rohr auf, welches sich vom kleineren Gehäuseabschnitt mit dem Druckmittelanschluß abgedichtet durch fluch­ tende Bohrungen der Kolben bis zum entfernten Zylin­ derraum erstreckt. Dieses Rohr kann auch zur Stabi­ lisierung der Rückstellfeder genutzt werden, wenn das Rohr zwischen den beiden Kolben sich durch die als Schraubenfeder ausgebildete Rückstellfeder erstreckt.

Ein weiterer Vorschlag der Erfindung, dem selbstän­ dige Bedeutung zukommt, ist dadurch gekennzeichnet, daß vom Druckmittelanschluß zum benachbarten Zylin­ derraum zwei Zweigleitungen ausgehen, wobei eine Zweigleitung ein bei einem vorgebbaren Druck den Zu­ fluß zum Zylinderraum freigebendes federbelastetes Rückschlagventil und die andere Zweigleitung ein den Zufluß zum Zylinderraum unterbindendes Rückschlagven­ til aufweist. Dann kann nämlich die Vorrichtung mit einer Gruppe von Zentrierelementen zunächst in dem endseitigen Rohrstoß der vorhandenen Rohrleitung zen­ triert werden, weil das Druckmittel vom Druckmittel­ anschluß über das Rohr zunächst den entfernten Zy­ linderraum bzw. dessen Kolben beaufschlagt, während der andere, dem Druckmittelanschluß benachbarte Zy­ linderraum wegen der Wirkung des federbelasteten Rückschlagventils zunächst druckmittelfrei bleibt. Erst nachdem der anzuschließende Rohrstoß in Position gebracht worden ist, wird der Druck erhöht, bis das federbelastete Rückschlagventil öffnet und auch der dem Druckmittelanschluß benachbarte Zylinderraum bzw. dessen Kolben mit dem Druckmittel beaufschlagt wird. Soll die Vorrichtung nach Beendigung der Schweißarbeiten gelöst werden, genügt es, die einzi­ ge zur Vorrichtung führende Druckmittelleitung zu entlasten.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; die einzige Figur zeigt teilweise geschnitten eine Vor­ richtung für die Innenzentrierung von miteinander zu verschweißenden Rohrstößen.

In der Zeichnung erkennt man zwei miteinander zu ver­ bindende Rohrstöße 1, 2, von denen der Rohrstoß 1 zu einer bereits installierten Rohrleitung gehört, während der andere Rohrstoß 2 daran angeschweißt wer­ den soll. Der Rohrstoß 2 kann in seinem nicht mehr dargestellten Teil auch einen Rohrbogen oder Rohr­ krümmer aufweisen.

Zum Zentrieren der beiden Rohrstöße 1, 2 dient die dargestellte Vorrichtung, deren Gehäuse einen mittle­ ren Gehäuseabschnitt 3 mit größerem Durchmesser und zwei beidseits daran anschließende Gehäuseabschnit­ te 4, 5 mit kleinerem Durchmesser besitzt. Die Ge­ häuseabschnitte 3, 4, 5 sind zylindrisch. Auf die kleineren Gehäuseabschnitte 4, 5 sind Ringscheiben 6, 7 aus elastomerem Material aufgesetzt, die von innen gegen die Rohrstöße 1, 2 abdichten. Die Ring­ scheiben 6, 7 können an beliebiger Stelle der kleine­ ren Gehäuseabschnitte 5, 6 mit Spannschrauben 8 be­ festigt werden.

Das Gehäuse weist eine durchgehende Axialbohrung 9 auf, die an beiden Enden mit auf die Stirnseiten der kleineren Gehäuseabschnitte 4, 5 aufgesetzten Deckeln 10, 11 geschlossen ist. Im Bereich der klei­ neren Gehäuseabschnitte 4, 5 bildet die Axialbohrung 9 Zylinderräume 12, 13, die einerseits von den Dec­ keln 10 bzw. 11 und andererseits von in der Axial­ bohrung 9 geführten Kolben 14, 15 begrenzt sind. Die Kolben 14, 15 weisen an ihren den Zylinderräu­ men 12, 13 abgewandten Enden Teilflächen 16 auf, auf denen zylindrische Stößel 17, 18 abgestützt sind, die radial verschiebbar in zugeordneten Führungen des mittleren, größeren Gehäuseabschnitts 3 geführt sind.

Die Stößel 17 bzw. 18 jeder Gruppe sind sternförmig angeordnet. Bei der dargestellten Ausführung sind z. B. in jeder Gruppe sechs Stößel sternförmig bei gleichem Winkelabstand angeordnet. Die Stößel werden in ihrer Ruhelage bzw. auf den Teilflächen 16 ge­ halten durch sich in Umfangsrichtung erstreckende Spannfedern 19, die in zugeordneten Bohrungen 20 der Stößel 17 bzw. 18 sowie in Umfangsnuten 21 des größeren Gehäuseabschnitts 3 geführt sind.

Der in der Figur linke Deckel 11 weist einen Druck­ mittelanschluß 22 auf, von dem Zweigleitungen 23, 24 und 25 ausgehen. Die mittlere Zweigleitung 24 mündet in ein Rohr 26, welches abgedichtet im Deckel 11 befestigt ist und sich durch axiale, miteinander fluchtende Bohrungen 27, 28 der beiden Kolben 14, 15 bis in den entfernten Zylinderraum 12 erstreckt. Im Bereich zwischen den beiden Kolben 14, 15 trägt das Rohr 26 eine als Schraubenfeder ausgebildete Rückstellfeder 29, die beidseits an den Kolben 14, 15 abgestützt ist.

Die zum benachbarten Zylinderraum 13 führende Zweig­ leitung 23 weist ein Rückschlagventil 30 auf, welches den Zufluß des Druckmittels zum Zylinderraum 13 unterbindet. Die ebenfalls zum Zylinderraum 13 führende Zweigleitung 25 weist ein federbelastetes Rückschlagventil 31 auf, welches den Zufluß zum Zy­ linderraum bei Erreichen eines vorgebbaren Druckes freigibt.

Der in der Figur linke Deckel 11 weist ferner einen Schutzgasanschluß 32 auf, von dem eine in der Ge­ häusewandung geführte Leitung 33 ausgeht, die an einer zwischen den beiden Gruppen der Stößel 17, 18 angeordneten Umfangsnut 34 des größeren Gehäuseab­ schnitts 3 mündet. Diese Umfangsnut 34 ist mit ei­ nem Metallfaservlies 35 abgedeckt, damit das aus­ tretende Schutzgas laminar zum Schweißspalt strömt. Zumindest eine Schraubbefestigung 36 hält das Metall­ faservlies 35.

Schließlich weist der in der Figur linke Deckel 11 stirnseitig noch eine Öse 37 zum Anschluß eines Zug­ mittels auf.

Die dargestellte Vorrichtung funktioniert wie folgt: Die Vorrichtung wird zunächst, wie dargestellt, in den Rohrstoß 1 eingesetzt, und es wird z. B. mit ei­ ner Handpumpe dem Druckmittelanschluß 22 Druckmit­ tel zugeführt. Das Druckmittel strömt zunächst durch die Zweigleitung 24 und das Rohr 27 in den entfern­ ten Zylinderraum 12, weil die Zweigleitungen 23 und 25 durch die Rückschlagventile 30, 31 noch geschlos­ sen sind. Der entfernte Kolben 14 bewegt sich nach links, so daß die Stößel 17 ausfahren, bis sie an der Innenseite des Rohrstoßes 1 verspannt sind. Dabei kann die Vorrichtung insgesamt noch ausgerichtet wer­ den. Anschließend wird der Rohrstoß 2 aufgesetzt, wenn das nicht bereits vorher geschehen ist. Bei weiterer Druckerhöhung öffnet das Rückschlagventil 31, so daß auch der benachbarte Zylinderraum 13 mit Druckmittel beaufschlagt wird. Der zugeordnete Kolben 15 bewegt sich nach rechts, so daß die Stö­ ßel 18 ausfahren, bis sie sich gegen die Innenseite des Rohrstoßes 2 verspannen. Dann können die Schweiß­ arbeiten bei gleichzeitiger Schutzgaszufuhr durchge­ führt werden. Nach Beendigung der Schweißarbeiten wird die zum Druckmittelanschluß führende einzige Druckleitung entlastet, wobei das Druckmittel aus dem Zylinderraum 12 durch das Rohr 26 und die Zweig­ leitung 24 sowie das Druckmittel aus dem Zylinder­ raum 13 über die Zweigleitung 23 abfließt. Die Rück­ stellung der Kolben 14, 15 und der Stößel 17, 18 wird durch die Rückstellfeder 29 bzw. die Spannfe­ dern 19 unterstützt. Mit Hilfe eines an die Öse 37 angeschlossenen Zugmittels kann die Vorrichtung dann insgesamt aus dem Rohr herausgezogen werden, wobei sie aufgrund ihrer Geometrie auch Rohrbögen oder Rohrkrümmer passieren kann. Für den Einsatz in Roh­ ren mit größerem Durchmesser können die Stößel 17, 18 sowie auch die Ringscheiben 6, 7 gegen entspre­ chend größere Bauelemente ausgetauscht werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung für die Innenzentrierung von miteinander zu ver­ schweißenden Rohrstößen - mit einem Gehäuse, in dem wenig­ stens ein Kolben pneumatisch oder hydraulisch in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist, wobei der Kolben Keil­ flächen bewegt, auf denen radial verschiebbare, an den In­ nenseiten der Rohrstöße angreifende Zentrierelemente abge­ stützt sind, und mit einer Schutzgaszuführung zum Schweiß­ spalt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Gehäuseabschnitt (3) mit größerem Durchmesser für die Führung der Zentrierelemente (17, 18) aufweist und beidseits davon Gehäuseabschnitte (4, 5) kleineren Durchmes­ sers, die als Zylinderräume (12, 13) für darin angeordnete, gegenläufige Kolben (14, 15) ausgebildet sind, deren nicht vom Druckmittel beaufschlagte Enden die Keilflächen (16) für die Zentrierelemente (17, 18) aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umfangsflächen der kleineren Gehäu­ seabschnitte (4, 5) als Träger für daran befestigbare Dich­ tungsscheiben (6, 7) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zentrierelemente als zy­ lindrische Stößel (17, 18) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Gehäuseabschnitt (3) in den Ebenen der Stößel (17, 18) Umfangsnuten (21) und die Stößel (17, 18) Durchgangsbohrungen (20) für in Umfangs­ richtung verlaufende Spannfedern (19) aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Kolben (14, 15) eine Rückstellfeder (29) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der kleineren Gehäu­ seabschnitte (5) einen Druckmittelanschluß (22) aufweist, von dem Zweigleitungen (23, 24, 25) zu den Zylinderräumen (12, 13) ausgehen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zweigleitung (24) ein Rohr (26) aufweist, welches sich vom kleineren Gehäuse­ abschnitt (5) mit dem Druckmittelanschluß (22) abgedichtet durch fluchtende Bohrungen (27, 28) der Kolben (14, 15) bis zum entfernten Zylinderraum (12) erstreckt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (26) zwischen den beiden Kolben (14, 15) sich durch die als Schraubenfeder aus­ gebildete Rückstellfeder (29) erstreckt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß vom Druckmittelanschluß (22) zum benachbarten Zylinderraum (13) zwei Zweigleitungen (23, 25) ausgehen, wobei eine Zweigleitung (25) ein bei ei­ nem vorgebbaren Druck den Zufluß zum Zylinderraum (13) frei­ gebendes federbelastetes Rückschlagventil (31) und die ande­ re Zweigleitung (23) ein den Zufluß zum Zylinderraum (13) unterbindendes Rückschlagventil (30) aufweist.