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Die
vorliegende Erfindung ist auf Verfahren und Vorrichtungen zum Spannen
bzw. Klemmen zylindrischer Werkstücke gerichtet und spezifischer
auf Verfahren und Vorrichtungen zum Klemmen und Zurückhalten
von zylindrischen Werkstücken
während Orbital-
bzw. Umlaufschweißarbeiten.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine
Orbitalbogenschweißausrüstung wird oft
verwendet, um Rohre und Rohrleitungen zu schweißen, welche in Fluidhandhabungs-
und Verarbeitungssystemen verwendet werden. Beispielsweise offenbaren
US-Patent Nr. 5,136,134 von Benway et al und US-Patent Nr. 4,223,686
von Benway et al Orbitalschweißvorrichtungen
zum Schweißen
eines Paars von rohrförmigen
Werkstücken.
Die darin geoffenbarten Vorrichtungen bzw. Geräte sind in erster Linie auf
Systeme zum Schweißen
von Rohren kleinen Durchmessers in eng umgrenzten Räumen gerichtet. Die '134 und '686 Patente offenbaren
eine Rohrspannvorrichtung bzw. -anordnung zum Aufnehmen und Halten
und Zurückhalten
der Rohre, die zu schweißen
sind, während
Schweißarbeiten
bzw. -vorgängen.
Die Rohrspann- bzw. Rohrklemmvorrichtung, die darin geoffenbart
ist, ist allgemein eine scherenartige Klemme, wobei jedes Rohr zwischen einem
bewegbaren Klemmarm und einem stationären Klemmarm am Ort gehalten
wird. Ein Rohr ist in jedes Paar von Armen derart festgelegt, daß sie in Ende-an-Ende
anstoßender
Beziehung vorliegen. Sobald die Rohre so gesichert wurden, wird
der Orbitalschweißkopf
bzw. Bogenschweißkopf
in die Rohrklemmanordnung eingesetzt, um die Schweißarbeiten
durchzuführen,
und die Rohre werden an ihrer anstoßenden Verbindung verschweißt. Die
vorliegende Erfindung ist auf Verbesserungen in der Rohrklemm- bzw.
-spannanordnung gerichtet, die darin und in anderen ähnlichen
Rohrspannvorrichtungen geoffenbart ist.
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Wenn
zylindrische Werkstücke
verschweißt werden,
müssen
die Werkstücke
radial und axial ausgerichtet sein bzw. werden, so daß das Ende
des ersten Werkstücks
an dem Ende des zweiten Werkstücks
in Anlage gelangt. Jedoch begrenzen Herstellungstoleranzen die Präzision einer
radialen Ausrichtung, welche in den meisten Rohrklemmanordnungen
erreicht werden kann. Dementsprechend besteht eine Erfordernis für eine Rohrspanneinrichtung,
die fähig
ist, eine präzise
radiale Ausrichtung zwischen den rohrförmigen Werkstücken sicherzustellen.
Ein zusätzliches
Problem, das oft bei bestehenden scherenartige Rohrspannvorrichtungen
auftritt, ist jenes, daß die
feststehenden Klemmarme, welche typischerweise einstückig bzw.
integral mit der Basis ausgebildet sind, nicht entfernbar sind.
Dementsprechend muß,
wenn die feststehenden Klemmarme beschädigt sind, die gesamte Festlegung
ersetzt werden. Es besteht daher ein Erfordernis für eine Rohrspannvorrichtung,
die entfernbare Klemmarme, insbesondere entfernbare stationäre Klemmarme
besitzt.
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Um
eine geeignete Ausrichtung der Rohre, die zu verschweißen sind,
sicherzustellen, sollte eine Axialbewegung der Klemmarme minimiert
werden. Es wurde gefunden, daß die
Klemmarme axial nach außen
während
eines Klemmens der zylindrischen Werkstücke trompetenförmig ausbauchen
bzw. sich trichterartig aufweiten können. Die Reaktion der radialen
Klemmkraft auf den Außendurchmesser
des Rohrs kann sich in eine axiale Kraftkomponente übertragen,
welche die Klemmarme veranlaßt,
sich trompetenförmig
nach außen
aufzuweiten. Die Auswärtsbewegung
kann die Rohre so verschieben, daß ihre Anschlagenden nicht
länger
in Kontakt sind. Weiters wur de gefunden, daß ein Schrumpfen der Schweißverbindung
während
eines Schweißens
eine Bewegung der Klemmarme nach innen bewirken kann. Die Bewegung
nach innen kann die Arme veranlassen, bei dem Schweißen zu zwicken
oder zu klemmen, die durch die Klemmanordnung gehalten ist, was
die Schweißkopfrotorrotation
verschlechtern bzw. behindern kann. Dementsprechend besteht eine
Erfordernis für
eine Anordnung zum Begrenzen der axialen Bewegungen der Klemmarme
sowohl in der axialen Richtung nach innen als auch nach außen.
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Schließlich sollte
jeder Satz von Klemmarmen die Werkstücke mit ausreichender Kraft
derart klemmen, um sicher das Werkstück darin zu ergreifen, um jegliches
Verschieben während
Schweißarbeiten
zu vermeiden. Beispielsweise offenbart das US-Patent 4,868,367 von
Benway et al eine derartige Vorrichtung zum Ergreifen und Zurückhalten
eines Werkstücks
innerhalb eines Kragens bzw. Ringes. Jedoch können bestehende Krägen nicht
ausreichende Kontaktpunkte zwischen dem Kragen und dem Rohr zur
Verfügung
stellen, wodurch es dem Rohr ermöglicht
wird, sich mit dem Kragen zu verschieben. Dementsprechend besteht
eine Erfordernis für
eine Rohrspannvorrichtung, die einen Ring aufweist, welcher geeignete
Kontaktpunkte zwischen dem Ring bzw. der Hülse und dem Rohr sicherstellt.
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Als
ein Beispiel bezieht sich
US-A-5,118,024 auf
ein entferntes bzw. Fernsteuer-Rohrfittingwerkzeug für ein einstellbares
Positionieren der Enden von relativ kleinen Rohren, während haft-
bzw. punktgeschweißt
wird, wobei das Werkzeug Klemmen beinhaltet bzw. umfaßt, die
benachbarte Rohrenden ergreifen, wobei jede der Klemmen seitlich
erstreckende Arme aufweist, welche an ihren Außenenden durch eine Mehrzahl
von beabstandeten Drehschnallen mit einem Paar von äußeren Drehschnallen
und inneren Drehschnallen verbunden sind, die verschiedene Beziehungen
zwischen den Rohrenden einstellen.
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Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Rohrklemmanordnung
bzw. Rohrspannvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche eine
verbesserte Ausrichtung zwischen zwei zylindrischen Werkstücken, welche
darin aufgenommen sind, zur Verfügung
stellt.
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Dieses
Ziel wird durch eine Rohrspannvorrichtung erfüllt, welche die in Anspruch
1 geoffenbarten Merkmale aufweist. Bevorzugte Ausbildungen sind
Gegenstand der abhängigen
Unteransprüche.
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Die
vorliegende Erfindung ist eine Rohrspannvorrichtung, welche eine
einstellbare Basis aufweist, um eine radiale Ausrichtung der zu
verschweißenden
Rohre zu ermöglichen,
hat entfernbare/ersetzbare Seitenplatten, stellt eine Anordnung
für ein
Begrenzen einer axialen Bewegung der Klemmarme zur Verfügung und
hat einen Kragen bzw. Ring, welcher ausreichende Kontaktpunkte zwischen dem
Ring bzw. der Hülse
und dem Werkstück
zur Verfügung
stellt. Spezifischer stellt die vorliegende Erfindung eine geteilte
bzw. Splitbasis zur Verfügung, welche
einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei
der erste Abschnitt einstellbar relativ zu dem zweiten Abschnitt
ist, um eine geeignete radiale Ausrichtung der zu verschweißenden Rohre
sicherzustellen. Unter Verwendung der einstellbaren Merkmale der
vorliegenden Erfindung kann eine präzise Ausrichtung der Werkstücke erreicht
werden. Die Erfindung beinhaltet eine Rohrspannvorrichtung, umfassend
einen ersten Abschnitt, der eine Basis und eine Klemmvorrichtung aufweist,
die auf der Basis getragen ist, und einen zweiten Abschnitt, der
eine Basis und eine Klemmvorrichtung aufweist, die auf der Basis
getragen ist. Der erste und zweite Abschnitt sind miteinander derart
gekoppelt, daß die
Teile bzw. Abschnitte relativ zueinander eingestellt werden können.
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Die
vorliegende Erfindung umfaßt
bzw. beinhaltet auch stationäre
Klemmarme, welche entfernbar an der Basis festgelegt werden können, wodurch es
ihnen ermöglicht
wird, für
eine Reparatur oder einen Ersatz entfernt zu werden. Auf diese Weise
kann sie, wenn die Komponente beschädigt ist, repariert werden,
anstelle daß die
gesamte Einheit ersetzt werden muß. In dieser Ausbildung ist
die Erfindung eine Rohrspannvorrichtung, umfassend eine Basis und
einen ersten bewegbaren Klemmarm und einen ersten stationären Klemmarm,
der mit der Basis gekoppelt ist, zum Ergreifen eines zylindrischen
Werkstücks
dazwischen. Die Rohrklemm- bzw. Rohrspannvorrichtung umfaßt weiters
einen zweiten, bewegbaren Klemmarm und einen zweiten stationären Klemmarm,
der mit der Basis gekoppelt ist, zum Ergreifen eines zylindrischen
Werkstücks
dazwischen, wobei wenigstens einer der stationären Klemmarme bzw. Spannarme
entfernbar mit der Basis gekoppelt ist.
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Die
vorliegende Erfindung verwendet auch eine Anordnung von überlappenden
und miteinander verriegelten, bogenförmigen Schildern, um eine Axialbewegung
der Klemmarme in beiden axialen Richtungen zu verhindern. Diese
erfinderische Anordnung minimiert ein Einzwängen oder Klemmen des Schweißkopfes
während
Schweißarbeiten
bzw. -vorgängen
und stellt auch sicher, daß die
Werkstücke
in einer Anschlagbeziehung verbleiben, um gute bzw. saubere Schweißungen sicherzustellen.
In dieser Ausbildung ist die Erfindung eine Rohrklemm anordnung bzw.
Rohrspannvorrichtung, umfassend eine Basis, eine erste Klemmvorrichtung,
die auf der Basis getragen ist, eine zweite Klemmvorrichtung, die
auf der Basis getragen ist, und verriegelnde bzw. Verriegelungsmittel
zum Begrenzen einer auswärts
gerichteten Axialbewegung des ersten und zweiten Paares von Klemmvorrichtungen.
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Schließlich verwendet
die vorliegende Erfindung einen Ring, der eine polygonale, vorzugsweise hexagonale
Form aufweist, wenn er sich in der Greifposition befindet. Diese
Ring- bzw. Kragenanordnung
stellt ein Minimum an Kontaktpunkten auf dem Rohraußendurchmesser
zur Verfügung,
wenn sich das Rohr in seinem minimalen, nominalen oder maximalen
Toleranzzustand befindet. Diese Kontaktpunkte steigern signifikant
die Festlegungshaltesteifigkeit und minimieren dadurch die Chance
für das Rohr,
sich zu bewegen, nachdem es geklemmt wurde. In dieser Ausbildung
umfaßt
die Erfindung einen Ring bzw. eine Hülse zum Klemmen eines zylindrischen
Werkstücks,
wobei der Kragen ein Paar von Klemmteilen umfaßt, die jeweils eine Klemmoberfläche aufweisen,
die adaptiert ist, um gegenüberliegende
Seiten des Werkstücks
zu ergreifen, wobei jede Klemmoberfläche allgemein als Hälfte eines
Polygons in der Seitenansicht ausgeformt ist, wobei das Polygon
wenigstens sechs Seiten aufweist.
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Zahlreiche
andere Ausbildungen der Erfindung sind bzw. werden beschrieben und
hier beansprucht und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen und Ansprüche offensichtlich werden,
welche einen Teil der Beschreibung bilden.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht der Rohrklemmanordnung bzw. Rohrspannvorrichtung der
vorliegenden Erfindung, die in der Greifposition gezeigt ist;
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2 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung der Rohrspannvorrichtung
von 1;
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3 ist
eine Draufsicht auf die Rohrspannvorrichtung von 1,
die mit einem Paar von Rohren darin festgelegt gezeigt ist;
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4 ist
eine Vorderansicht der Rohrspannvorrichtung von 1,
die mit einem Paar von Rohren darin festgelegt gezeigt ist;
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5 ist
eine Seitenansicht der Rohrspannvorrichtung von 1,
die mit einem Paar von Rohren darin festgelegt gezeigt ist;
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6 ist
ein Detailquerschnitt entlang einer Linie 6-6 von 5;
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7 ist
eine Vorderansicht eines Rohrs und der Rohrspannvorrichtung von 1,
die in der Freigabe- bzw. Löseposition
gezeigt ist;
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8 ist
eine Vorderansicht des Rohrs und der Rohrspannvorrichtung von 7 mit
einem der bewegbaren Klemmarme in der Greifposition;
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9 ist
eine Vorderansicht der Rohrspannvorrichtung von 1,
die mit einem Rohr und einem orbitalen bzw. Orbital-Schweißkopf gezeigt
ist;
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10 ist
eine detaillierte Vorderansicht eines Rohrs und der Rohrspannvorrichtung
von 1;
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11 ist
eine Vorderansicht einer alternativen Ausbildung der Rohrspannvorrichtung
der vorliegenden Erfindung; und
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12 ist
eine Detailvorderansicht, die die Anordnung der hexagonalen Rohrklemmflächen zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Wie
dies am besten in 1 und 2 gezeigt
ist, hat die Rohrspannvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Satz von Klemmarmen 12, 14, 16, 18 zum
Klemmen eines Paares von zylindrischen Werkstücken, wie Rohren 20, 22,
darin, um die Rohre an ihrer aneinander anschlagenden bzw. anliegenden
Verbindung 24 (5) zu verschweißen. Die
Schweißverbindung
wird an dem aneinander anstoßenden
Punkt 24 der Rohre ausgebildet. Die Rohrspannvorrichtung 10 umfaßt bzw.
beinhaltet eine Basis 30, welche allgemein rechteckig in
einer Draufsicht ist, und beinhaltet eine Öffnung 31, die darin
ausgebildet ist, um einen Orbital- bzw. Umlaufschweißkopf 33 (9)
aufzunehmen. Die Basis 30 sollte eine feste Konstruktion
sein, um der Rohrklemmvorrichtung 10 eine Stabilität zu verleihen.
Ein Paar von ersten Klemmarmen 12, 14 ist an einer
Seite der Basis 30 angeordnet und ein Paar der zweiten Klemmarme 16, 18 ist
an einer gegenüberliegenden Seite
der Basis 30 angeordnet. Der erste stationäre Klemmarm 14 ist
allgemein starr an der Basis 30 festgelegt und der erste
bewegbare Arm 12 ist schwenkbar an der Basis angelenkt,
so daß er
sich um eine Flachkopfschraube 32 drehen kann. In ähnlicher Weise
ist der zweite stationäre
Klemmarm 18 allgemein starr an der Basis 30 festgelegt
bzw. fixiert und der zweite bewegbare Klemmarm 16 ist schwenkbar an
der Basis 30 derart festgelegt, daß er sich um eine Flachkopfschraube 34 (3)
drehen kann. Jedes Paar von Klemmarmen bildet gemeinsam eine lösbare Klemmvorrichtung 26, 28.
Es sollte verstanden werden, daß eine
große
Vielzahl von Klemmvorrichtungen existiert, welche verwendet werden
können, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, und derartige
Klemmvorrich tungen können
jegliche Apparatur beinhalten, welche ein zylindrisches Werkstück klemmen
und lösen
kann.
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Jeder
der Klemmarme 12, 14, 16, 18 hat
eine Klemmoberfläche
oder Klemmfläche 36,
welche in der dargestellten bzw. illustrierten Ausbildung ein Ausschnitt
ist, der in den Klemmarmen ausgebildet ist. Die Klemmoberfläche 36 kann
als ein Halbkreis, eine Halbellipse oder ein halbes Hexagon oder
andere regelmäßige oder
unregelmäßige Formen
ausgebildet sein. Der erste bewegbare Klemmarm 12 ist schwenkbar
um eine greifende bzw. Greifposition (8), wobei
die Klemmoberfläche 36 des
ersten bewegbaren Klemmarms 12 mit der Klemmoberfläche 36 des
ersten stationären
Klemmarms 14 so ausgerichtet ist, um ein Rohr 20 dazwischen
zu ergreifen. Der erste bewegbare Klemmarm 12 ist ebenfalls zu
einer Freigabe- bzw. Löseposition
(7) so bewegbar, daß das Rohr 20 nicht
durch die Klemmoberflächen 36 ergriffen
ist. Es sollte verstanden werden, daß die Löseposition jede Position ist,
in welcher das Rohr aus der Klemmvorrichtung entfernt werden kann,
und der bewegbare Klemmarm muß nicht
zu der in 7 illustrierten Position bewegt
werden, um sich in der Löseposition
zu befinden. Alles, was erforderlich ist, ist, daß die Klemmarme
ihren Griff zu einem ausreichenden Grad lösen, um es zu ermöglichen,
daß das
Rohr entfernt oder eingesetzt wird, was durch eine Axialbewegung
des Rohrs ausgeführt werden
kann. Dementsprechend illustriert die Position des ersten bewegbaren
Klemmarms 12 in 7 die vollständig offene Position, und in
diesem Zustand befindet sich der Klemmarm auch in der Löseposition.
In gleicher Weise ist der zweite bewegbare Klammarm 16 zwischen
einer Greifposition und einer Lösposition
bewegbar. In beiden 7 und 8 befindet
sich der bewegbare Klemmarm 16 in der vollständig offenen
Position.
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Jeder
Klemmarm kann bearbeitete Schnitte bzw. Ausschnitte oder Schlitze 38 aufweisen,
welche benachbart zu den Klemmoberflächen 36 vorgesehen
sind, um den Klemmoberflächen
eine Flexibilität zu
verleihen, wenn sie rückstellfähig bzw.
elastisch den Umfang der Rohre ergreifen. Diese Ausbildung und die
rückstellfähige Art
der Klemmoberfläche
ist der Gegenstand von US-Patent Nr. 4,868,367 und US-Patent Nr.
4,973,823.
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Jeder
der bewegbaren Klemmarme 12, 16 ist unabhängig betätigbar oder
bewegbar durch gesonderte Betätigungsmittel 40, 42,
welche den zugeordneten Arm zwischen den Greif- und Lösepositionen bewegen.
In der vorliegenden Ausbildung sind die Betätigungsmittel 40, 42 Nockenbetätigungsanordnungen.
Die Struktur und Arbeitsweise des ersten bewegbaren Klemmarms 12 wird
nachfolgend beschrieben, obwohl die Bewegung des zweiten bewegbaren
Klemmarms 16 im wesentlichen identisch ist. Die Nockenbetätigungsanordnung 40 umfaßt bzw.
beinhaltet eine Nockenplatte 44 (2, 8), welche
zu einer schwenkbaren Bewegung um eine Ansatz- bzw. Schulterschraube 47 bewegbar
ist. Die Nockenplatte 44 ist zwischen der Basis 30 und
dem bewegbaren Klemmarm 12 eingeschlossen. Der bewegbare
Klemmarm 12 beinhaltert eine etwa L-förmige Öffnung 46. Eine Schulterschraube 47 wird
durch die Öffnung 46 hindurchgeführt und
wird in der Basis 30 durch ein Gewinde aufgenommen. Die
Schulterschraube 47 hilft, den bewegbaren Arm 12 an
der Basis zurückzuhalten
und führt
die Schwenktätigkeit des
bewegbaren Arms 12. Ein Nockenzapfen bzw. -stift 48 auf
der Nockenplatte 44 erstreckt sich nach außen durch
die L-förmige Öffnung 46.
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Die
Nockenplatte 44 hat auch einen sich nach außen erstreckenden
Flansch 50. Wenn es gewünscht
ist, den bewegbaren Klemmarm 12 zu der Löseposition
zu bewegen, wird der Flansch 50 nach unten oder im Uhrzeigersinn
gedrückt,
wie dies in 8 gezeigt ist, was bewirkt,
daß sich
die Nockenplatte 44 um die Schulterschraube 47 dreht.
Wenn bzw. da sich die Nockenplatte 44 dreht, ergreift der Nockenzapfen 48 den
Klemmarm 12 an der Kante der L-förmigen Öffnung 46, wodurch
er den Klemmarm 12 zu der Löseposition beaufschlagt. Ein
weiteres Drehen der Nockenplatte bewegt den bewegbaren Klemmarm 12 zu
der vollständig
offenen Position, wie dies in 7 gezeigt
ist. In der Löseposition kann
das zu verschweißende
Rohr 20 zwischen den Klemmarmen 12, 14 angeordnet
werden oder die gerade verschweißten Rohre können von
den Klemmarmen entfernt werden.
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Um
den bewegbaren Klemmarm zu der Greifposition zu bewegen, werden
der Flansch 50 und die Nockenplatte 44 in der
Richtung gegen den Uhrzeigersinn bewegt, wie dies in 7 gezeigt
ist und die Nockenplatte 44 ergreift eine in Eingriff bringende
Oberfläche 51 in
dem Klemmarm 12 (8). Diese
Tätigkeit
zwingt bzw. beaufschlagt den Klemmarm 12 zu der Greifposition.
Wenn in der Greifposition (8), ergreifen
die Klemmoberflächen 36 der Klemmarme 12, 14 gegenüberliegende
Seiten des Rohrs 20, um es sicher an seinem Platz zu halten. Die
Betätigung
des bewegbaren Klemmarms und der Nockenplatte und ihrer zugehörigen Komponenten ist
im Detail im US-Patent Nr. 5,136,134 beschrieben.
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Wie
dies am besten in 2 gezeigt ist, beinhaltet die
Basis 30 einen ersten Abschnitt 52 und einen zweiten
Abschnitt 54. Der erste und der zweite Abschnitt haben
jeweils einen Ausschnitt 31, wobei die Ausschnitte 31 so
aus gerichtet sind, um dicht bzw. genau einen Orbitalschweißkopf darin
aufzunehmen. Der erste und der zweite Abschnitt sind relativ zueinander
bewegbar, um Einstellungen der Rohrklemmvorrichtung zu ermöglichen.
Eine Relativeinstellung in zwei Richtungen (d.h. zwei Richtungen in
der Ebene von einem der Klemmarme) wird mit der vorliegenden Erfindung
verwendet, um eine präzise radiale
Ausrichtung der Rohre zu ermöglichen.
Ein Paar von Sechskant- bzw. Inbusschrauben 56, 58 wird
durch ein Paar von Löchern 60 des
ersten Abschnittes 52 hindurchgeführt und wird gewindemäßig bzw.
verschraubt in dem zweiten Abschnitt 54 aufgenommen. Wie
dies in 6 gezeigt ist, sind die Löcher 60 größer als
der Außendurchmesser
der Schrauben 56, 58, so daß, wenn die Schrauben gelöst werden,
der erste Abschnitt 52 und der zweite Abschnitt 54 relativ
zueinander bewegbar sind. Sobald der erste und zweite Abschnitt
in ihren gewünschten
Relativpositionen angeordnet sind, werden die Sechskantschrauben
angezogen, um so den ersten 52 und den zweiten Abschnitt 54 relativ
zueinander zu immobilisieren bzw. festzulegen, wie dies in 6 illustriert
ist. Sobald die Schrauben angezogen sind, werden der erste und der
zweite Abschnitt 54 gegeneinander gepreßt, so daß Reibungskräfte eine Relativbewegung
verhindern.
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Wie
dies in 5 gezeigt ist hat der erste Abschnitt 52 eine
Kerbe bzw. Hinterschneidung 62 und der zweite Abschnitt 54 hat
eine Rille bzw. Nut 64, welche eng die Kerbe 62 aufnimmt.
Die Kerben- und Nut-Anordnung ist derart aufgenommen, daß der Spalt 68 zwischen
dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt nicht durch die Abstützpfosten bzw.
-steher 66 geführt
werden muß.
Auf diese Weise wird der Spalt 68 zwischen dem ersten Abschnitt
und dem zweiten Abschnitt seitlich für eine Erleichterung der Herstellung und
Verwendung verschoben. Jedoch kann, wenn dies gewünscht ist,
der Spalt 68 unten an die Mitte der Basis 30 getragen
sein, und dies kann beispielsweise wünschenswert sein, wenn die Gründungs-
bzw. Abstützsteher
nicht verwendet werden.
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Im
allgemeinen ist es gewünscht,
den ersten 52 und zweiten Abschnitt 54 so auszurichten,
daß ein Rohr 20,
das durch den ersten bewegbaren Klemmarm 12 und den ersten
stationären
Klemmarm 14 gehalten ist, allgemein koaxial mit einem Rohr 22 ausgerichtet
ist, das durch den zweiten bewegbaren Klemmarm 16 und den
zweiten stationären
Klemmarm 18 gehalten ist. Um dies auszuführen, kann
ein Rohr innerhalb von jeder Klemmvorrichtung 26, 28 festgelegt
werden und die Sechskantschrauben 56, 58 derart
gelöst
werden, daß der
erste und zweite Abschnitt eingestellt werden können, um die Rohre auszurichten.
Jedoch ist ein bevorzugtes Verfahren zum Erreichen einer Ausrichtung,
zuerst die Sechskantschrauben zu lösen und dann ein einziges Rohr durch
beide Sätze
von Klemmarmen hindurchzuführen.
Die Arme werden dann nach unten auf das Rohr durch Verschieben der
bewegbaren Arme zu der Greifposition geklemmt, wodurch der erste
Satz von Armen und der zweite Satz Armen sich "selbst ausrichten". Die Sechskantschrauben 56, 58 können dann
nach unten angezogen werden, um den ersten und zweiten Abschnitt
relativ zueinander zu immobilisieren, und das einzige Rohr kann
dann entfernt werden. Unter der Annahme, daß das Rohr gerade und gleichmäßig ist,
ist bzw. wird der erste Satz von Klemmarmen nun mit dem zweiten
Satz von Klemmarmen ausgerichtet. Diese Ausrichtung kann nach einer
Herstellung oder vor einer Verteilung der Klemmanordnungen 10 der
vorliegenden Erfindung durchgeführt
werden, oder kann auch in dem Gebiet bzw. vor Ort ausgeführt werden,
falls die Klemman ordnung nachfolgend eine Wiederausrichtung erfordern sollte.
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Der
erste stationäre
Klemmarm 14 ist allgemein starr an der Basis 30 festgelegt
und der erste bewegbare Klemmarm 12 ist an der Basis 30 derart schwenkbar
festgelegt, daß er
sich um eine Flachkopf- bzw. Versenkschraube 32 drehen
kann. In ähnlicher
Weise ist der zweite stationäre
Klemmarm 18 allgemein starr an der Basis 30 festgelegt
und der zweite bewegbare Klemmarm 16 ist schwenkbar an der
Basis 30 derart angelenkt, daß er sich um die Schulterschraube 34 drehen
kann. Flachkopfschrauben 32, 34 sind durch eine
Wellenbeilagscheibe 72 (2, 3)
hindurchgeführt
und befestigen den ersten Satz von Armen 12, 14 und
den zweiten Satz von Armen 16, 18 jeweils an der
Basis. Eine Schulterschraube 70 hält jeden stationären Klemmarm 14, 18 an
der Basis 30 angelenkt und die stationären Klemmarme können entfernt
werden, um repariert, gewartet oder ersetzt zu werden. Um den ersten
stationären
Klemmarm 14 zu entfernen, werden die Flachkopf schraube 32 und
die Schulterschraube 70 entfernt. Die Schulterschraube 47,
die den ersten bewegbaren Arm 12 mit der Basis verbindet
bzw. koppelt, muß auch
entfernt werden. Sobald die Schrauben 32, 47, 70 entfernt
sind, können
sowohl der erste stationäre
als auch der erste bewegbare Klemmarm von der Basis entfernt werden.
Dasselbe Verfahren kann durchgeführt
werden, um die zweiten Klemmarme 16, 18 zu entfernen.
Auf diese Weise können, wenn
irgendeiner der Klemmarme fehlerhaft, beschädigt wird oder in anderer Weise
repariert oder ersetzt werden muß, sie entfernt und/oder ersetzt
werden. Das Erstatzteil ist durch die Schulterschrauben und die
Flachkopfschrauben in der selben Weise wie das ursprüngliche
Teil, das oben beschrieben wurde, festgelegt.
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Wie
dies in 10 gezeigt ist, bilden die Klemmflächen bzw.
-bereiche 36 der Klemmarme, oder allgemeiner Klemmteile 12, 14, 16, 18 vorzugsweise
allgemein ein Hexagon, wenn sich der bewegbare Klemmarm 12, 16 in
der Greifposition befindet. So ist die Klemmfläche 36 von jedem Klemmarm
allgemein als die Hälfte
eines Hexagons bzw. Sechsecks ausgeformt und die Klemmarme sind
vorzugsweise symmetrisch. Auf diese Weise können Änderungen in der Rohrgröße 20 durch
die Klemmanordnung aufgenommen bzw. ausgeglichen werden und zahlreiche
Kontaktpunkte werden sichergestellt. Wenn das zu ergreifende Rohr
relativ groß ist,
biegen sich die Schlitze 38 ausreichend, um acht Kontaktpunkte
zwischen den Greifflächen 36 und
dem Rohr 20 zu ermöglichen.
In der vorliegenden Ausbildung gibt es acht Kontaktpunkte 67, 69, 71, 73, 75, 77, 79, 81 um
den Umfang des Rohrs 20. Jedoch können die Arme derart konstruiert
sein, daß die
Schlitze 38 in einer anderen Position, als in 10 gezeigt,
angeordnet sind. Die Schlitze können
derart angeordnet sein, daß sie
nicht irgendeinen der Kontaktpunkte schneiden. In diesem Fall werden
die Kontaktpunkte 67, 69 in einen einzigen Kontaktpunkt
kombiniert, wie dies die Kontaktpunkte 75, 77 sind.
So gibt es in einer alternativen Ausbildung nur sechs Kontaktpunkte
zwischen dem Rohr und den allgemein sechseckig geformten Greifflächen 36.
Wenn keine Schlitze an irgendeinem der Kontaktpunkte vorliegen,
sollten die Arme flexibel genug sein, um sechs Kontaktpunkte für das größte erwartete
Rohr zur Verfügung
zu stellen. D.h., das Werkstück,
das ergriffen werden soll, wird normalerweise einen Toleranzbereich
in bezug auf seinen Außendurchmesser
besitzen und die Arme sollten flexibel genug sein durch die Schlitze und
andere Mittel sein, um das größtmögliche Rohr innerhalb
des Toleranzbereiches zu akzeptieren und immer noch ein Minimum
von sechs Kontaktpunkten zur Verfügung zu stellen.
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Andere
Formen der Klemmflächen
sind auch möglich,
die vorzugsweise andere polygone Formen ausbilden. Beispielsweise
kann allgemein eine dreieckige, quadratische, pentagonale bzw. fünfeckige oder
polygonale Form, regelmäßig oder
unregelmäßig, durch
die geschlossenen Klemmarme ausgebildet werden. Jedoch bildet in
einer bevorzugten Ausbildung jede Seite des Polygons einen stumpfen
Winkel mit den benachbarten Seiten. In einer weiteren bevorzugten
Ausbildung sind die Verbindung zwischen benachbarten Seiten des
Polygons 76 gekrümmte
Flächen
bzw. Bereiche, um die Zurückhaltung
von Inertgasen über
der Schweißverbindung während Schweißarbeiten
zu unterstützen.
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Jede
Hälfte
des Hexagons ist vorzugsweise an einer Versetzung von der Mitte
des rohrförmigen Werkstücks geschnitten,
um innerhalb des Rings ergriffen zu werden. Beispielweise ist unter
Bezugnahme der 12 das Zentrum eines zylindrischen Werkstücks am Punkt
A dargestellt. Das Zentrum des halben Hexagons der Klemmfläche des
Klemmarms 12 ist als Punkt B gezeigt und das Zentrum des
halben Hexagons der Klemmfläche
des Klemmarms 14 ist als Punkt C gezeigt. Die verbleibende
Kontur jedes Hexagons für
jede Klemmfläche
ist strichliert dargestellt. In der illustrierten Ausbildung ist
das Zentrum von jedem Hexagon in einer Richtung weg von dem entsprechenden
Klemmarm in Bezug auf das Zentrum des Werkstücks A versetzt. Die in 12 dargestellten
bzw. illustrierten Abmessungen sind stark für den Zweck einer Illustration übertrieben
und die Zentren von jedem Hexagon sind um eine geeignete Dimension
für die
erforderliche Verwendung wie beispielsweise 0,25 mm (0,01 Zoll)
in einer Ausbildung versetzt. Das Versetzen des Zentrums von jedem
Hexagon ermöglicht
es den Klemmarmen, ein Rohr zu ergreifen, welches einen relativ
kleinen Durchmesser aufweist. Wenn sie zu der Greifposition bewegt
werden, können
die Hexagone von jedem Klemmarm "überlappen", wie dies in 12 gezeigt ist,
um ein Rohr zu ergreifen, das einen Außendurchmesser an dem unteren
Ende des Toleranzbereiches besitzt, und wenigstens sechs Kontaktpunkte
sind garantiert.
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Weiters
hat vorzugsweise die Länge
von jeder Seite des Hexagons eine Länge gleich dem Durchmesser
des größten Rohrs,
von welchem beabsichtigt wird, daß es mit der Klemmvorrichtung
verwendet werden kann; d.h. den größten Rohrdurchmesser in dem
Toleranzbereich für
die Werkstücke. Wie
dies zuvor diskutiert wurde, können
Klemmflächen,
die allgemein als regelmäßige Polygone
geformt sind, verwendet werden. In diesem Fall ist die Länge einer
Seite des Polygons vorzugsweise etwa gleich dem Durchmesser des
größten Rohrs
in dem Toleranzbereich.
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Die
Klemmflächen 36 können in
einem Kragen bzw. Ring ausgebildet sein, und die Klemmarme können adaptiert
sind, um unterschiedliche Ringe bzw. Hülsen darin aufzunehmen. Die
Ringe können ausgetauscht
werden mit Ringen, die Klemmflächen von
unterschiedlichen Formen oder Größen aufweisen.
Auf diese Weise können
die Klemmflächen
der vorliegenden Erfindung adaptiert werden, um Rohre unterschiedlicher
Größen aufzunehmen,
oder können
verändert
werden, um an unterschiedliche Schweißbedingungen adaptiert zu werden.
Es sollte verstanden werden, daß die
Klemmflächen
und Ringe, die oben beschrieben sind, in jeder Art einer Zusammensetzung
bzw. Baueinheit verwendet werden können, die verwendet wird, um
zylindrische Werkstücke
zu klemmen. Beispielsweise kann eine Anordnung bzw. Baueinheit zum
Ergreifen von Rohren, wobei die Klemmarme allgemein parallel zu
der Basis 30 im Gegensatz senkrecht zu der Basis sind,
die Klemmflächen
der vorliegenden Erfindung (11) verwenden.
In dieser Ausbildung kann der bewegbare Klemmarm 12 an
dem stationären
Klemmarm 14 festgelegt bzw. montiert sein.
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Wie
dies am besten in 1 bis 3 gezeigt
ist, beinhaltet die Rohrklemmanordnung 10 auch einen Satz
von bogenförmigen
bzw. Bogenschildern 80, 82 an den distalen Enden
der Klemmarme. Die bogenförmigen
Schilder helfen beim Abschirmen des Schweißbogens von den Augen des Betätigers.
Jedoch können
die Bogenschilder auch als verriegelnde bzw. Verriegelungsmittel
zum Begrenzen der relativen axialen Bewegung der Klemmarme sowohl
in der axial nach innen als auch axial nach außen gerichteten Richtung dienen.
Eine Bewegung in der axial nach innen gerichteten Richtung ist hier
als Axialbewegung der Klemmarme zu der Schweißverbindung oder dem Anschlagpunkt 24 der Rohre
definiert, und eine Bewegung in der axial nach außen gerichteten
Richtung ist als Axialbewegung weg von der Schweißverbindung 24 definiert.
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Der
zweite bewegbare Klemmarm 16 hat eine Klammer 84,
die an seinem distalen Ende angeordnet ist. Die Klammer bzw. der
Träger 84 erstreckt sich
axial nach innen, wobei er den Spalt zwischen dem zweiten bewegbaren
Klemmarm und dem ersten bewegbaren Klemmarm überbrückt. Die Klammer 84 hat
einen sich nach unten erstreckenden Flanschabschnitt 86,
der ausgebildet bzw. geformt ist, um eng den ersten bewegbaren Klemmarm 12 an seiner
axial nach außen
gerichteten Seite aufzunehmen. Auf diese Weise koppelt die Klammer 84 die
bewegbaren Klemmarme miteinander und verhindert dadurch jede axial
nach außen
gerichtete Bewegung der bewegbaren Klemmarme relativ zueinander.
Der erste bewegbare Klemmarm hat einen weggeschnittenen Abschnitt 87,
um den Flanschabschnitt 86 aufzunehmen, wobei der weg-
bzw. ausgeschnittene Abschnitt 87 an der axial nach außen gerichteten
Seite des ersten bewegbaren Klemmarms 12 angeordnet ist.
Auf diese Weise wird es dem Flansch 86 ermöglicht,
innerhalb des weggeschnittenen Abschnittes 87 während eines
Schließens
und Öffnens
von einem bewegbaren Klemmarm zu gleiten.
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Der
erste stationäre
Klemmarm 14 hat eine Abstandplatte 88, die an
ihrem distalen Ende angeordnet ist. Die Abstandplatte 88 erstreckt
sich axial nach innen, wobei sie den Spalt zwischen dem ersten stationären Klemmarm 14 und
dem zweiten stationären
Klemmarm 18 überbrückt. Die
Platte 88 hat einen Ausschnitt 90, der darin ausgebildet
ist, welcher geformt ist, um eine Kerbe 92 auf dem zweiten
stationären
Klemmarm 18 aufzunehmen. Auf diese Weise wirkt die Platte 88 als
ein Abstandhalter und stellt sicher, daß die stationären Klemmarme
voneinander um einen bestimmten Abstand beabstandet bleiben. Die
Abstandplatte 88 blockiert somit jede axial nach innen
gerichtete Bewegung der stationären
Arme.
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Es
kann somit gesehen werden, daß,
wenn sich die Kopplungsanordnung in der Greifposition befindet,
die bewegbaren Klemmarme miteinander durch die Klammer 84 so
gekoppelt sind, um die Klemmarme 12, 16 an einem
Aufweiten nach außen zu
blockieren, und die Abstandsplatte 88 blockiert die stationären Klemmarme
an einem Verschieben axial nach innen. Wie dies in 1 und 3 gesehen werden
wird, sind der stationäre
Klemmarm und der bewegbare Klemmarm in jedem Armpaar überlappend
angeordnet. Die bewegbaren Klemmarme 12, 16 sind
axial außerhalb
von den entsprechenden Klemmarmen 14, 18 angeordnet.
Durch diese überlappende/sich
miteinan der verriegelnde Anordnung ist eine Axialbewegung von allen
Klemmarmen in beiden axialen Richtungen blockiert bzw. verhindert.
Die bewegbaren Klemmarme sind axial nach außerhalb von den stationären Klemmarmen
angeordnet und blockieren damit die stationären Klemmarme an einem Aufreiten
bzw. Gleiten nach außen.
Die stationären
Klemmarme sind axial innerhalb der bewegbaren Klemmarme angeordnet
und blockieren über
die Abstandplatte 88 die bewegbaren Klemmarme an einem
Verschieben axial nach innen. Die Klemmarme können, so weit wie gewünscht, überlappend
angeordnet sein, um sicherzustellen, daß die Arme nicht aus einer
Position relativ zueinander gleiten.
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Es
sollte verstanden werden, daß die
Anordnung von ineinander verriegelten Bogenschildern 80, 82,
wie dies oben diskutiert wurde, umgekehrt werden kann. Das heißt, die
Anordnung des Abstandhalters 88 kann an dem zweiten stationären Klemmarm sein,
und die Klammer 84 kann an dem ersten bewegbaren Klemmarm
angeordnet werden. Weiters kann der Abstandhalter an einem der bewegbaren Klemmarme
angeordnet sein, und die Klammer kann an einem der stationären Klemmarme
angeordnet werden. In noch einer anderen Ausbildung sind die stationären Klemmarme
auch durch eine Klammer und einen Flansch gekoppelt, um eine Axialbewegung
nach außen
zu verhindern. In dieser Ausbildung ist jeder bewegbare Klemmarm
an den entsprechend stationären
Klemmarm durch eine Zungen- und Nut-Anordnung
gekoppelt. Die Zungen- und Nut-Anordnung hilft somit beim Begrenzen
der Axialbewegung der Klemmarme in beiden axialen Richtungen.
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Die
bevorzugte Form der vorliegenden Erfindung wurde oben beschrieben.
Jedoch wird, mit der vorliegenden Offenbarung im Gedächtnis,
daran gedacht, daß offensichtliche Änderun gen
an den bevorzugten Ausbildungen, um vergleichbare Merkmale und Vorteile
zu erreichen, Fachleuten in der Technik offensichtlich sein werden.