DE69123760T2

DE69123760T2 - Vorrichtung zur Schutzgasabdeckung beim Schweissen von Bohren

Info

Publication number: DE69123760T2
Application number: DE69123760T
Authority: DE
Inventors: Walter Schnorrer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-11-13
Filing date: 1991-11-11
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2011-11-12
Also published as: EP0592055A3; EP0486420A3; ES2097973T3; US5126526A; EP0592055B1; HK1005927A1; ATE146390T1; HK1005926A1; DK0592055T3; DK0486420T3; ATE127374T1; EP0592055A2; EP0486420A2; DE69112777D1; GR3018287T3; DE69112777T2; GR3022766T3; ES2077207T3; EP0486420B1; DE69123760D1

Description

HINTERGRUND

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schutzgasabdeckung beim Schweißen im Wesentlichen zylindrischer Werkstücke, insbesondere Rohrstücken, mit einer ringförmigen, federnden Dichteinrichtung, die an einem, eine Symmetrieachse aufweisenden Körper so angebracht ist, dass ein Einschluss aus einem Innenraum in einem im Wesentlichen zylindrischen Werkstück oder in zwei aneinander anstoßenden, im Wesentlichen zylindrischen Werkstücken gebildet ist. Die Dichtemrichtung ist bezüglich der Symmetrieachse des Körpers im Wesentlichen radial gerichtet und besteht aus mindestens zwei plattenmaterialstücken einheitlicher Dicke. Die Vorrichtung umfasst ferner eine zuführleitungseinrichtung zum Bewerkstelligen einer Schutzgasabdeckung im inneren Einschluss sowie eine Ableitungseinrichtung für den Austritt des Schutzgases.
Eine derartige Vorrichtung ist in GB-A-2 201 623 offenbart. Gemäß dieser Lehre besteht die Vorrichtung im Wesentlichen aus zwei plattenförmigen Körpern, mit einer Zuleitungseinrichtung in einem Körper und Ableitungen in beiden Körpern. Wenn der Einschluss gespült wird, kann Atmosphärenluft im Einschluss verschiedene Richtungen zum Entweichen durch die Ableitungen einschlagen. Beim in dieser Veröffentlichung dargestellten Ausführungsbeispiel, ist nur eine Ableitung in einem Körper dargestellt, und diese Ableitung hat ein Durchmesser/Länge-Verhältnis von ungefähr 1:3. Um das Beseitigen atmosphärischen Sauerstoffs unter dem kritischen Pegel von 25 ppm Sauerstoffgehalt, wo Oxidation einer Schweißnaht vernachlässigbar ist, zu gewährleisten, reicht die bekannte Vorrichtung nicht aus oder es ist zumindest die Zeit zum Spülen des Einschlusses ziemlich lang, da Atmosphärenluft in den Ecken des Einschlusses "versteckt" sein kann oder das Schutzgas aufgrund der Turbulenz, wie sie durch die nichtlineare strömung von der zuführleitung zur Ableitung hervorgerufen wird, mit der Atmosphärenluft vermischt wird. Auch stellt das relativ große Durchmesser/Länge-Verhältnis der Ableitung eine Gefahr hinsichtlich Iniektionswirkungen dar, d.h., dass das ausströmende Gas die umgebende Atmosphäre in den Einschluss zieht.

ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung verfügt über die kennzeichnenden Merkmale, dass der Körper mit zwei mit Abstand voneinander angeordneten Dichteinrichtungssätzen und mit einer Zuführleitungseinrichtung versehen ist, die an einen an der auswärts gerichteten Seite des Körpers vorhandenen, sich ringförmig erstreckenden Diffusor angeschlossen ist und dass die Vorrichtung mehrere Ableitungseinrichtungen aufweist, die im Wesentlichen gleichmäßig über den Bereich zwischen der Dichteinrichtung und dem Körper oder in oder an dem Körper verteilt sind und einen Innendurchmesser im Bereich von 1 bis 5, vorzugsweise 2 bis 4 mm und eine Länge im Bereich des 6- bis 30-Fachen, vorzugsweise des 10- bis 20-Fachen des Innendurchmessers aufweisen, wobei die Ableitungseinrichtungen zwischen dem Körper und der Dichteinrichtung ringförmig verteilt sind und sich im wesentlichen parallel zur Symmetrie achse erstrecken.
So ist es möglich, ein gesteuertes Ausströmen der Gase im Einschluss zu erzielen, wie durch die erfindungsgemäße Vorrichtung geschaffen. Die mehreren Ableitungen verbessern eine relativ langsame, gleichmäßige Strömung von den Zuleitungseinrichtungen zu den Ableitungen. Die Abmessungen der Leitungen gewährleisten, dass keine Injektionswirkungen auftreten, ohne dass aufgrund der Leitungsabmessungen zuviel Fluidreibung hervorgerufen wird.
Die Erfindung ist zur Verwendung bei Rohrstücken mit einem Innendurchmesser über 300 mm und bis zu 1.000 mm oder mehr geeignet. Daher ist eine relativ einfache und billige Ausführung selbst bei großen Abmessungen möglich, während gleichzeitig eine gleichmäßige und gesteuerte Strömung von der Zuführleitung zur Ableitung gewährleistet ist. Das Schutzgas wird durch die gesamte und entlang der gesamten Länge des Diffusors eingeleitet und läuft von dort mit laminarer Strömung zu den mehreren Ableitungen. Ein Auslassen von Schutzgas wird entlang der gesamten Kante und an den beiden Seiten der ringförmigen Gaskammer erzielt, um dadurch das Auftreten ungünstiger Turbulenz in der Gasströmung in der Gaskammer zu verhindern. Ferner ist der unter Verwendung der genannten Ausführungsform der Erfindung erzeugte Einschluss dadurch hauptsächlich torusförmig, weswegen die Schutzgasmenge miniert werden kann.
Das Dokument EP-A-1 348 125 beschreibt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Schutzgasabdeckung mit Ausgabeauslässen, die aus einem oder mehreren langen, engen Leitungen bestehen. Diese genannte Anmeldung erörtert jedoch keine Probleme eines gesteuerten Ausströmens von Gasen aus dem Einschluss, und es findet sich keine Beschreibung zu Abmessungen der Leitungen.
Anspruch 2 gibt eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung an.
Um einen einfachen und billigen Aufbau zu erzielen, kann die Vorrichtung eine Dichteinrichtung aufweisen, die so ausgebildet ist, wie es im Anspruch 3 angegeben ist.

ZEICHNUNG

Nun wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wobei
Fig. 1 einen Teilschnitt einer Vorrichtung zur Schutzgasabdeckung gemäß der Erfindung für Rohre mit großem Innendurchmesser zeigt; und
Fig. 2 mit größerem Maßstab einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 1 zeigt.

BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

In Verbindung mit ringförmigen Schweißnähten von Rohrstücken mit einem Innendurchmesser über 300 mm wird vorzugsweise das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel verwendet. Dieses Ausführungsbeispiel kann jedoch, in gewissem Umfang, auch bei Durchmessern unter 300 mm verwendet werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein ringförmiger Einschluss 40 für Schutzgas erhalten, der mit kleinem Volumen erzeugt werden kann, aber immer noch auf solche Weise, dass sich der Hauptteil des Gases nahe der Schweißnaht 41 befindet. Die Schutzgasvorrichtung umfasst zwei Dichteinrichtungen 49 an jeder Seite der Schweißnaht 41 zwischen den zwei miteinander zu verschweißenden Rohrstücken 42, 43. Jede Dichteinrichtung 49 ist ein langes, schmales Stück eines Plattenmaterials, das an den Enden zusammengeschweißt ist, um so ein ringförmiges Teil einer Kautschukplatte gleichmäßiger Dicke und mit Wärmebeständigkeit, z.B. aus Silikongummi, zu bilden. Jedes Teil wird beim Befestigen desselben in ein U-förmiges Halteelement 48 eingepresst, wobei die Schenkel des U radial nach außen zeigen, siehe Fig. 2. Die Außenkante derselben befindet sich jeweils in Abdichtkontakt mit der Innenwand der Rohrstücke 42, 43. Um die Dichteinrichtung 49 auf solche Weise zu befestigen, dass sie auch ausgetauscht werden kann, wird ein ringförmiges Befestigungsband 50 verwendet, das auch das Anziehen zwischen einem ringförmigen Körper 44 und der ringförmigen Befestigungseinrichtung 48 verstärkt.
Zwischen den Dichteinrichtungen 49 kann der Einschluss 40 durch ein schützendes Gas (Schutzgas) wie Argon geflutet werden, das die sauerstoff-enthaltende Atmosphärenluft im Einschluss 40 verdrängt. Wenn ein praktisch sauerstoff-freies Gas vorhanden ist, ist eine Oxidation im Bereich des Schweißgrunds vermieden.
Der Körper besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem ringförmigen Körper 44 aus einer dünnen Platte aus rostfreiem Stahl, die axial gewellt ist. Der einem Paar Bälge ähnelnde Körper 44 ist zwischen der ringförmigen Befestigungseinrichtung 48 und einem ähnlichen ringförmigen Halteteil 47 eingeschlossen, der durch radiale Arme 52 oder dergleichen gehalten werden kann. Das Zusammenhalten der Teile erfolgt durch Nieten 53. Der Vorteil des gewellten Materials besteht darin, dass es leicht zylindrisch formbar ist, wie dargestellt.
Im Anordnungsbereich zwischen dem ringförmigen Trägerteil 47 und der ringförmigen Befestigungseinrichtung 48 ist eine Anzahl von Ableitungen 51, z.B. 18 Ableitungen 51, vorhanden, die um den Umfang verteilt sind. Aufgrund der gewellten Form des ringförmigen Körpers 44 können die Ableitungen 41 hier im Anordnungsbereich leicht angebracht werden, der durch Silikongummi 54 oder dergleichen abgedichtet ist. Die Abmessungen der Innendurchmesser der Ableitungen 51 liegen im Bereich von 1 - 5 mm, vorzugsweise 2 - 4 mm, und die Länge der Kanäle beträgt das 6- bis 30-Fache ihrer Innendurchmesser, vorzugsweise das 10- bis 20-Fache.
Zum Zuführen von Schutzgas ist ein T-förmiges Einlassrohr 56 vorhanden, das an einen ringförmigen, rohrförmigen Diffusor wie ein durchbrochenes Rohr oder ein Metallrohr mit beabstandeten Lecks, wie ein schraubenförmiges Metallbandrohr, angeschlossen ist. Der Diffusor 45 ist in einer ringförmigen Nut 55 angeordnet, siehe Fig. 1 und 2, so dass die Breite des Freiraums des Einschlusses 40 so klein wie möglich gehalten werden kann, wohingegen das Schutzgas immer noch in den Bereich unmittelbar unter der Schweißnaht 41 zugeführt und durch die Ableitungen 51 abgeleitet wird. Pfeile in Fig. 2 kennzeichnen die Str2mungsrichtung des Schutzgases.
Nachdem die Erfindung auf diese Weise beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass dieselbe auf viele Arten variiert werden kann. Derartige Variationen sind nicht als Abweichen von der Erfindung anzusehen, und alle für den Fachmann offensichtlichen Modifizierungen sollen in der Bedeutung der folgenden Ansprüche enthalten sein.

Claims

1. Vorrichtung zur Schutzgas-Abdeckung beim Schweißen im wesentlichen zylindrischer Werkstücke (42, 43), insbesondere Rohrstücke, mit einer ringförmigen, federnden Dichteinrichtung (49), die an einem, eine Symmetrieachse aufweisenden Körper (44) so angebracht ist, daß ein Einschluß aus einem Innenraum (40) in einem im wesentlichen zylindrischen Werkstück oder in zwei aneinander anstoßenden im wesentlichen zylindrischen Werkstücken (42, 43) gebildet wird, wobei die Dichteinrichtung (49) bezüglich der Symmetrieachse des Körpers (44) im wesentlichen radial gerichtet ist und aus mindestens zwei Plattenmaterialstücken einheitlicher Dicke besteht, und wobei die Vorrichtung außerdem eine Zuführleitungseinrichtung (46) zur Lieferung einer Schutzgasabdeckung in dem inneren Einschluß (40) aufweist und mit einer Ableitungseinrichtung (51) zum Ausströmen des Schutzgases versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (44) mit zwei mit Abstand voneinander angeordneten Dichteinrichtungssätzen (49) und mit einer Zuführleitungseinrichtung (46), die an einen an der auswärts gerichteten Seite des Körpers (44) vorgesehenen, sich ringförmige erstreckenden Diffuser (45) angeschlossen ist, versehen ist, und daß die Vorrichtung mehrere Ableitungseinrichtungen (51) aufweist, die im wesentlichen gleichmäßig über den Bereich zwischen der Dichteinrichtung (49) und dem Körper (44) oder in oder auf dem Körper verteilt sind und einen Innendurchmesser im Bereich von 1 bis 5, vorzugsweise 2 bis 4 mm und eine Länge im Bereich des 6 bis 30-fachen, vorzugsweise bis 20-fachen des Innendurchmessers aufweisen, wobei die Ableitungseinrichtungen (51) zwischen dem Körper (44) und der Dichteinrichtung (49) ringförmig verteilt sind und sich im wesentlichen parallel zu der Symmetrieachse erstrecken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Körper (44) aus einem gewellten dünnen Stahlplattenmaterial besteht und der Durchmesser des ringförmigen Körpers (44) in der Nähe der Dichtungseinrichtung (49) am größten ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dichtungseinrichtung (51) aus ringförmigen Stücken mit kreisförmigem Außenbereich und einem U-förmigen Profil, wobei die Lippen des U von dem Körper (44) in radiale Richtung hervorstehen, besteht und wobei die Kante des ringförmigen Körpers (44) zwischen der Dichtungseinrichtung und einem ringförmigen Stützelement (47) befestigt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Dichteinrichtung (49) von dem Körper (44) in radialer Richtung hervorsteht und sich der hervorstehende Teil der Dichteinrichtung über 10 bis 30 mm von dem Körper (44) weg erstreckt.