DE9005893U1

DE9005893U1 - Ausricht- und Spannvorrichtung für die Enden eines Rohrteilpaares

Info

Publication number: DE9005893U1
Application number: DE9005893U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-05-22
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1990-09-06
Anticipated expiration: 2000-05-23

Description

Friedel Paul Kalberg Dorf^strÄ^ße ²¹> 2000 Barsbüttel

Ausricht- und Spannvorrichtung für die Enden eines Rohrteilpaares

Die Erfindung betrifft eine Ausricht- und Spannvorrichtung für die Enden eines Eohrteilpaares z\m. fluchtenden Spannen und Aneinanderfügen dieser Rohrteile s«.c zwei sich in der Langsachse (Axiaaric&tutjg) -<?.er Vorrichtung verjüngenden Ealtekörpern, die beim B^s^.v.^-n unter axialer Krafteinwirkung auf ihren Mantelfachen gleitbar angeordnete segmentartige Spannglieder radial nach aupeix fi&rsn?, bis cLLü Sp^.nnglleder an den Isr-enwandungen der aneinander ?n spannendt** Rotertsilsnden kraftschlüosig .zur Anlage kommen.

Es ist eins Vorrichtung feekiirLV. (D"' GM 86 17 402.9), bei de::' der Haltekörper als Doppelkegel ausgebildet und zwischen Scheiben angeordnet ist, die mit Kolbenstangen von DruckEitt^lzylindern verbunden sind, um axiale Kräfte zum Spannen und Entspannen aufzubringen. Auf jeder Kegelmantelflache ist eine Gruppe von Spanngliedern angeordnet, die von ringförmigen Federelementen umschlossen sind. Zum Ausrichten und Spannen wird erst ein Rohrende durch Betätigung eines rruckmittelzylinders gespannt, indem die eine Scheibe die Spannglieder radial nach außen und auf der einen Kegelmantelfläche gleitend bis zur kraftschlüssigen Anlage an die Innenwandung des Rohrendes verschiebt. Das mit diesem Rohrande zu verbindende zweite Rohrende wird dann über die Spannglieder der zweiten Kegelmantelfläche gesetzt und wie das erste Rohrende gespannt. Nun kann das Verbinden der beiden axial miteinander ausgerichteten Rohrenden zum Beispiel durch Schweißen erfolgen, flach dem Verbinden werden die Scheiben durch Beaufschlagung der jeweiligen Druckmittelzylinder in entgegengesetzte Richtungen verschoben, so daß sich die Spannglieder infolge der Kraft der ringförmigen Federelemente von der Innenwandung der verbundenen Roh-

renden lösen können und auf der Kegelmantelfläche radial nach innen gleiten.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht in einem unbefriedigend bleibenden konstruktiven Konsprcaniß. Zw* einen soll o?r Winkel zwischen Kegelmantelfläche und Grundfläche e^ies Spannkegels relativ klein gewählt werden. D.h., daß die Kegelmantelfläche relativ stfej.1 gegenüber der Rohrinnenwand nach innen verlaufen muß, um beim Entspannen der Vorrichtung ein Verkippen und ein zwangsläufig damit verbundenes Verklemmen und Verkeilea der sich nach innen bewegenden Spannglieder zu vermeiden. Ist die Spannvorrichtung einmal verkeilt, so läßt sie sich nur schwer wieder lösen, und oft ist ein Aufschneiden der Rohrenden notwendig, um die Spannvorrichtung wieder frei zu bekommen. Dies führt zu einem erheblichen Mehraufwand an Zeit, Kosten und Arbeitsgängen sowie zu Materialverlust. Zum anderen sollte der Winkel zwischen Kegelmantelfläche und Rohrinnenwandung flach gewählt werden, da mit einem flachen Winkel eine größere Spannkraft bei unverändert dimensionierten und/oder beaufschlagten Druckmittelzylindern erreicht wird.

Als Kompromiß wird deshalb in der Praxis ein Winkel zwischen Kegelmantelfläche und Rohrinnenwandung von 10° bis 15° gewühlt. In einem solchen Winkelbereich kann ein Verkeilen der Spannvorrichtung nicht ausgeschlossen werden, und die Größe der Spannkraft bleibt hinsichtlich einer exakt fluchtenden Einspannung und Ausrichtung der zu verbindenden Rohrteile unbefriedigend, und zwar insbesondere dann, wenn beim Spana-an die Deformation eines Rohrteils, z.B. die Unrundigkeit eir>as Rohres mit Kreisquerschnitt, auszugleichen ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Ausricht- und Spannvorrichtung für die Enden eines Rohrteilpaares oder eines Rohres und eines Rohrbogens zu schaffen, die ein verkeilungsfreies Entspannen der Spann-

glieder und eine hohe Spannkraft beim Spannvorgang gewährleistet.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zu der Radialerstreckung der Haltekörper mindestens ein Führungskörper angeordnet ist, in dem Radialführungen für die Spannglieder ausgebildet sind, wobei die Spannglieder formschlüssig in die Radialführungen eingreifen. Dis srfindungsgeniäße Ausricht- und Sp^nnvprrichtuna vermeidet zuverlässig ein Verkeilen und Verklemmen der Spanngl.ieder beim Entspannen, so daß die Spannvorrichtung nach dem Verbinden von Rohrteilen ohne Probleme aus dem Rohr gezogen werden kann. Zudem ist es möglich, aufgrund der mit dem Führungskörper radial geführten Spannglieder beim Spannvorgang &bgr;&Lgr;&eegr;&bgr; höhere Spannkraft an den Rohrteilen als bei herkömmlichen Vorrichtungen im Verhältnis zu den die Spannvorrichtung axial beaufschlagenden Kräften zu erreichen. Damit können Deformationen oder ünrundigkeiten von Rohrteilen oder Rohrbögen wesentlich besser ausgeglichen werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist jedes Spannglied im Formschluß mit der Mantelfläche des Haltekörpers unverschiebbar zur Umfangsrichtung des Haltekörpers angeordnet. Besonders zweckmäßig ist es, diese Formschlußverbindung mit formschlüssig wirkenden Elementen wie Paßfedern auszubilden, wobei die Formschlußelemente zwischen jeder Spanngliedgleitfläche und der Haitekörpergleitfläche in axial gerichteten Nuten der Gleitflächen angeordnet sind. Aufgrund der ümfangspositionierung der Spannglieder an den Haltekörpern in Kombination mit der Radialführung der Spannglieder ist jegliches Verklemmen oder Verkippen der Spanngiieder beim Spannen und Entspannen auch bei relativ kleinen Neigungswinkeln der Gleitflächen zwischen den Spanngliedern und den Haltekörpern sicher vermieden.

E.lne konstruktiv besonders vorteilhafte Ausbildung der Formschlußverbindung der Spannglieder mit einem Führungskörper besteht darin, daß in dem Führungskörper radiale T-Nuten angeordnet sind, in die je ein Spannglied über einen Zapfen mit Kopf formschlüssig eingreift. Aufgrund der Paßverbindung eines Zapfenkopfes mit der zugehörigen T-Nut sind axiale Bewegungen relativ zu dem Führungskörper und/oder Drehbewegungen des Spanngliedes um eine zu der Vorzlchtungslängsachse parallele Achse ausgeschlossen. Jedes Spannglied sitzt lediglich nach Maßgabe der HaitekörperpusiciöFi VerkippUüyä— UHu verköntüliyäfrei mit geführter Radialbewegung gleitend auf seiner Haltekörpermantelflache auf.

Nach einer weiteren eine besonders kompakte Bauform gewährleistenden Ausführungsart der Erfindung sind die beiden Haltekörper jeweils zu einem zwischen ihnen gebildeten Raum hin verjüngt, und in diesem Zwischenraum ist ein Führungskörper mit beiseitig ausgebildeten radialen Führungen für die Spannglieder angeordnet.

Insbesondere ermöglicht es die Erfindung, daß die Haltekörper in Form von Pyramidenstumpfen und die Spannglieder in Form von kegelstumpfsegmentartigen Spannkörpern ausgebildet sindi Vorzugsweise sind die Pyra?n±denst.ümpfe hexagonal ausgebildet. So ist eine ebene krümmungsfreie Gleitlage zwischen dem Haltekörper und den Spanngliedern erreicht, wobei die ebenen Gleitanlageflächen herstellungstechnisch einfach und maßgenau gefertigt werden können.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mantelflächen der Haltekörper unter einem Winkel zwischen 5° und 10°, insbesondere unter einem Winkel von 8° gegenüber der Längsachse verjüngt. Damit wird eine besonders gute, d.h. sehr hohe Spannkraft ausübende Klemmwirkung der Spannglieder gegen die Rohrteile erzielt. Zum Lösen der Spannglieder von den Rohrinnenwandungen können an den Spanngliedern Federelemente, insbesondere in Form

von die Spannglieder umschließenden Ringfedern, angeordnet sein.

Weitere Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus der im folgenden beschriebenen schematischen Zeichnung hervor. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausricht- und Spannvorrichtung im Längsschnitt und

Fig. 2 einen Querschnitt der Vorrichtung gemäß A-A in Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Ausricht- und Spannvorrichtung im gespannten Zustand dargestellt. Sie umfaßt zwei Haltekörper 4, einen zwischen den Haltekörpern 4 angeordneten Führungskörper 9 und auf den Haltekörpern angeordnete Spannglieder 2.

Die Haltekörper 4 sind als hexagonale Pyramidenstümpfe 3 und die Spannglieder 2 als kegelstumpfsegmentartige Spannkörper 5 ausgeführt, die mit ihren Innen- oder Gleitflächen einer zum Pyramidenstumpf 3 komplementären Pyramidenstumpf bilden und deren Außenkontur in gespanntem zustand der innenkontur des Rohrceiis entspricht.

Auf den ebenen Mantelfächen des Pyramidenstumpfes 3 sind die ebenen Innenflächen der kegelstumpfsegmentartigen Spannkörper 5 über Paßfederverbindungen 6 gleitbar angeordnet. Somit wird ein Verschieben der Spannkörper 5 in Umfangsrichtung des Haltekörpers 4 ausgeschlossen.

Aii der Außenumfangsfläche der Spannkörper 5 sind ringförmige Federelemente 10 angeordnet, die die Spannkörper 5 beim Entspannen nach innen drücken.

Der Führungskörper 9 ist zwischen den hexagonalen Pyramidenstümpfen 3 angeordnet, und beidseitig mit eingearbei-

te ten radialen T-'Nuten 8 vergehen, die mit Köpfen aufweisenden Zapfen 7, die mit den Spannkörpern 5 verbunden sind, zusammenwirken. Dabei sind die Zapfen 7 fest an den Stirnseiten der Spannkörper 5 angeordnet. Die Haltekörper 4 sind auf herkömmliche Welse mit Kolbenstangen von Druckmittelzylindern 11 verbunden und in Richtung der Vorrichtungslangsachbe kraftbeaufschlagbar.

Zum Ausrichten und Spannen von Rohrteileenden 1 wird die

Cl L xiiuuxivj o y cma &mgr; &tgr;=; nuoi &khgr;&ngr;,&igr;&igr;&ugr; uuiva uyuiiuv \j±. ±. x^tt uuu^ jjh ^ui.

spannten Zustand, wenn der durch die kegelstumpfsegmentartigen Spannkörper 5 gebildete Spannumfang kleiner als der der Rohrinnenwandur.g ist, in ein Rohrteilende 1 eingeführt und so justiert, daß eine Hälfte der Spannvorrichtung mit einem Haltekörper 4 aus dem Rohrende 1 herausragt. Dann erfolgt durch Beaufschlagung eines Druckmittelzylinders 11 das Spannen des in dem einen Rohrende verbliebenen Teiles der Spannvorrichtung. Das Zusammenwirken der Druckmittelzylinder 11 und deren Wirkelemente wie z.B. der Kolbenstangen mit den Haltekörpern 4 wird nicht naher erläutert, da es auf herklmmliche Art und Weise erfolgt. Zum Spannen des sich im Rohr 1 befindlichen Teiles der Spannvorrichtung verschiebt sich der von einer Kolbenstange des Druckmittelzylinders 11 angetriebene Haltekörper 4 entlang der Vorrichtungslängsachse in Richtung auf den Führungskörper 9 zu und schiebt dabei die kegelstumpfsegmentartigen Spannkörper 5 radial nach außen bis zur Anlage an die Innenwandung des Rohrendes 1. Dabei werden die Spannkörper 5 durch die Paßfederverbindung 6 zwischen ihren aoenen Innenflächen und den ebenen Flächen des hexagonalen Pyramidenstunipfes 3 und über die mit den im, Führungskörper 9 beidseitig eingearbeiteten radialen T-Nuten 8 korrespondierenden Kopfzapfen 7 der Spannkörper 5 geführt. Durch weitere Druckbeaufschlagung der Druckmittelzylinder 11 werden die Spannglieder 2 kraftschlüssig mit der Rohrinnenwandung verspannt.

Anschließend wird das mit dem zunächst gespannten Rohr-

■■ · ······ ir t

teilende 1 zu verbindende zweite Rohrende 1 oder ein Rohrbogen auf den noch freien Teil der Spannvorrichtung aufgesetzt und ausgerichtet. Das Spannen des zweiten Rohrteilendes oder eines Rohrbogens erfolgt wiederum durch Beaufschlagung eines Durchmittelzylinders 11, dessen Kolbenstange den Haltekörper 4 in Richtung auf den Führungskörper 9 zu zieht und der dabei die zugehörigen Spannglieder 2 nach außen schiebt. Die Führung dieser Spannglieder 2 erfolgt dabei analog der Führung beim ersten Spannvorgang.

Nachdem die beiden Rohrenden miteinander verspannt und ausgerichtet sind, kann deren Verbinden z.B. durch Schweißen erfolgen. Sind die beiden Rohrenden 1 miteinander verbunden, wird durch entsprechende Beaufschlagung der Druckmittelzylinder 11 die Spannvorrichtung entspannt. Dabei werden die hexegonalen Pyramidenstümpfe durch die Kolbenstangen der Druckmittelzylinder 11 von dem Führungskörper 9 wegbewegt, so daß die kegelstumpfsegmentartigen Spannkörper 5 mit ihren ebenen Innenseiten auf den ebenen Flächen der Pyramidenstümpfe 3 nach innen gleiten und dabei durch die Paßfederverbindung 6 und die in den radialen T-Nuten 8 des Führungskörpers 9 angeordneten Kopfzapfen 7 geführt werden. Dabei - wie bereits auch beim Spannvorgang - gleitet der Zapfenkopf radial frei beweglich in der radialen T-Nut 8, wobei die Formschlußverbindung des Zapfenkopfes in der T-Nut 8 derart ausgebildet ist, daß der Spannkörper 5 relativ zu dem Führungskörper 9 in axialer Richtung unverschiebbar ist und zudem um Achsen quer zur Radialerstreckung des Führungskörpers 9 keinerlei Schwenkbewegungen ausführt. Letzteres kann erfindungsgemäß auf einfache Weise mittels eines in die Nut 8 eingepaßten Mehrkantkopfes erreicht werden. Somit ist ein Verklemmen und Verkeilen der Spannglieder 2 zwischen den Haltekörpern 4 und der Rohrinnenwandung ausgeschlossen.

Da durch die formschlüssig korrespondierenden Elemente nämlich T-Nut 8 und Zapfen 7 mit Kopf sowie der Paßfeder

verbindung 6 ein Verklemmen und Verkeilen der Spannglieder 2 nicht,möglich ist, können die Mantelflächen der Haltekörperrunter einem Winkel zwichen 5° und 10°, insbesondere unter einem Winkel von 8° gegenüber ihren Längsachsen verjüngt sind. Somit wird eine erhöhte Spannkraft gegenüber herkömmlichen Ausricht- und Spannvoi&ldquor;leb.fangen erreicht, und es können auch die ^T'n Wundheiten von. Rohrbogen sicher ausgeglichen verdan.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt der erfindungsgemäßen Anbricht- und Spannvorrichtung entsprechend dem. Schnitt A-A au;. 7±ä. 1 dargej. v<5llt. Dort wird besonders die Ausbildung des Haltekörper 4 als hexagonaler Pyramidenstianpf 3, die Ausbildung der Spannglieder 2 als kegelstumpfsegmenfartige Spannkörper 5 sowie deren Zusammenwirken über die Paßfederverbindung 6 deutlich.

- ii'-

Bezugszeichen

1 Rohrenden

2 Spannglieder

3 hexagonaler Pyramidenstampf

4 Haltekörper

5 Kegels er:...,iseomsntartige Span'-: körper

6 Pa6federverbindung

7 Zapfen

8 radiale T-Nut

9 Führungskörper

10 ringförmige Federelemente

11 Druckmittelzylinder

Claims

Schutzansprüche :

1. Ausrieht- und Spannvorrichtung für die Enden eines Rohrteilpaares zum fluchtenden Spannen und Aneinanderfügen dieser Rohrteile mit zwei sich in der Längsachse (AxialrichtungJ d&r \ l .richtung verjüngenden Haltekörpern, die beim Spannen unter axialer Krafteinwirkung auf ihren Mantel fachen gleitbar angeordnete segmentartige Spannglieder radial nach außen führen, bis die Spannglieder an den Innenwandungen der aneinander zu spannenden Rohrteilenden Kraftschlüssig zur Anlage kommen, dadurch gekennzeichnet , daß parallel der Radialerstreckung der Haltekörper (4) mindestens ein Führungskörper (9) angeordnet ist, in dem Radialführungen (8) für die Spannglieder (2) ausgebildet sind, wobei die Spannglieder (2) formschlüssig in die Radialführungen (8) eingreifen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch

gekennzeichnet , daß jedes Spannglied (2) im Formschluß mit der Mantelfläche des Haltekörpers (4) unverschiebbar zur Umfangsrichtung des Haltekörpers (4) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch

gekennzeichnet , daß zwischen jeder Spanngliedgleitfläche und der Haltekörpermantelf,lache eine Paßfederverbindung (6) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß in dem Führungskörper (9) radiale T-Nuten (8) angeordnet sind, in die je ein Spannglied (2) über einen Zapfen (7) mit Kopf formschlüssif eingreift.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß

- 10 -

• · · W · ■

- 10 -

die beiden Haltekörper (4) jeweils zu einem zwischen ihnen gebildeten Raum hin verjüngt sind und daß der Führungskörper (9) mit beiseitig ausgebildeten Radialführungen (&THgr;) für die Spannglieder (2) in dem Zwischenraum angeordnet ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Haltekörper (4) in Form von Pyramidenstümpfen (3) und die Spannglieder (2) in Form von kegelstumpf segmentarcigen Spännkui'peifn (5) äUSyebiluet äinu.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , daß die Haltekörper (4) in Form von hexagonalen Pyramidenstümpfen (3) ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelflächen der Haltekörper (4) untei. einem Winkel zwischen 5° und 10, insbesondere unter einem Winkel von 8° gegenüber der Längsachse verjüngt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß an den Spanngliedern (2) Federelemente (10) zum Lösen der Spannglieder (2) von den Rohrteilinnenwandungen angeordnet sind.

- 11 -