EP2044357A1 - Vorrichtung zum verformen, positionieren und bearbeiten von rohrleitungen - Google Patents

Vorrichtung zum verformen, positionieren und bearbeiten von rohrleitungen

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Publication number
EP2044357A1
EP2044357A1 EP07725620A EP07725620A EP2044357A1 EP 2044357 A1 EP2044357 A1 EP 2044357A1 EP 07725620 A EP07725620 A EP 07725620A EP 07725620 A EP07725620 A EP 07725620A EP 2044357 A1 EP2044357 A1 EP 2044357A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clamps
pipe
peripheral sections
spars
clamp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07725620A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Schwengler
Graham Freeth
Nicholas Cooper
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EOn Ruhrgas AG
BP Exploration Operating Co Ltd
Original Assignee
EOn Ruhrgas AG
BP Exploration Operating Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EOn Ruhrgas AG, BP Exploration Operating Co Ltd filed Critical EOn Ruhrgas AG
Publication of EP2044357A1 publication Critical patent/EP2044357A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/053—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work aligning cylindrical work; Clamping devices therefor
    • B23K37/0533—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work aligning cylindrical work; Clamping devices therefor external pipe alignment clamps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L1/00—Laying or reclaiming pipes; Repairing or joining pipes on or under water
    • F16L1/024—Laying or reclaiming pipes on land, e.g. above the ground
    • F16L1/06—Accessories therefor, e.g. anchors
    • F16L1/10—Accessories therefor, e.g. anchors for aligning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/06—Tubes

Definitions

  • the invention relates to a device for deforming, positioning and processing of pipelines for integration into a buried or water-laid piping transport system. Furthermore, the invention relates to a method for deforming pipelines for integration into a buried or water-laid pipeline transport system.
  • the present invention relates to the field of tie-in of pipelines in pipeline transport systems, in particular large-diameter pipelines for the long distance transportation of natural gas.
  • piping to be integrated are piping strands, piping sections, but also other devices, such as piping. Installations, fittings, branches, tees, test facilities, etc. to understand.
  • the procedure known from practice in the integration of pipelines can be roughly illustrated by the following steps: First, the area is to prepare for the integration, so to expose sufficiently, laterally expand and secure. Subsequently, the pipe ends (pipes with nominal diameters up to DN 1400) must be brought into alignment with one another by means of traction devices, such as crane jibs or other types of hoists; The tubes are then marked, separated at a suitable location, measured manually, re-aligned, finely adjusted, centered and welded; After checking the connection, the connection zone of the pipeline is covered.
  • traction devices such as crane jibs or other types of hoists
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a device for deforming, positioning and processing of pipelines to improve the integration of fertilizer piping in a buried or water piping transport system, in particular in a pipeline system for natural gas.
  • the device according to the invention which is used in the integration of pipelines in a buried or water-laid pipeline transport system, at least one clamp, each consisting of several coupled peripheral sections
  • the circumferential sections or peripheral segments are movable relative to each other for full circumference of a pipeline.
  • Clamping means for clamping the tubing to nips along a circumferential line of the tube are arranged on the clamp to clamp or clamp the tubing in the clamp after it has been grasped.
  • the clamping means may, for example, when gripping in a retracted position and not yet come into contact with the pipe and only after the circumferential embrace of the pipe and a first centering by the clamps and possibly a backup of the clamp against opening for clamping or clamping the Piping to be moved.
  • a means of clamping are in particular hydraulic clamping means, but also electrically or manually operated clamping means in question.
  • the clamping means comprise a plurality of press pads which are each coupled to pressing hydraulic means and are arranged on the clamp, that they are arranged after pivoting the peripheral sections for embracing a pipe along a circumferential line of the tube. Finally, the pressing pads are movable against the pipeline in the radial direction by means of the pressing hydraulic means.
  • the pressing hydraulic means provide the required pressing forces.
  • the press cushions can each be coupled to individual press hydraulic means or pressing hydraulic means can each be assigned to a plurality of press cushions.
  • the press pads must be designed so that they can absorb the considerable contact forces. Suitable materials include, for example, metals or materials having a high coefficient of friction, e.g. Materials of friction linings of brakes.
  • the press pads can be adapted in their profile to the pipe curvature to allow an improved distribution of force.
  • the press cushions are preferably movable by means of the pressing hydraulic means in the radial direction of the pipe, each with an adjustable contact force for deforming the pipe against the pipe
  • the pressing hydraulic means are switchable such that from each press pad adapted pressing forces act on the covered pipe.
  • a control of the press pad can be realized with individual contact force or groups of press pad are pressed with the same force against the pipe.
  • the choice of contact pressure can be controlled manually or a control logic can be used.
  • the compensation of ovalities is a prerequisite for connecting the pipe ends by welding.
  • the press pad are deformed by applying a respective associated pressing force on a circular line. This is usually done by exerting more pressing force on an area at a greater distance from the pipe axis than at a clamping point that is too close to the pipe axis.
  • the pressing force of the press pad is to be adjusted such that in the pressing area an ovality is present or generated, the ovality is thereby compensated but at the spaced pipe end.
  • a control of the ovality at the pipe end, where a welding connection is to be made, and the contact pressure of the press pad are adjusted at the pressing position so that the ovality is compensated at the pipe end.
  • any manual or automated methods are conceivable.
  • the shape of the tube can be checked manually or automatically, and the press pads can then be controlled accordingly.
  • an automatic adjustment of the positions of the press pad can take place.
  • the press pads in the unloaded state, can be adjusted to a circular line (without touching the pipe) and their adjustment position is set to zero. puts. Subsequently, the press pads are all moved to the same adjustment in the radial direction until reaching a target contact pressure until a target contact pressure is reached.
  • a preferred embodiment is characterized in that two first clamps are provided, which are held axially movable by at least two spars, which extend at least partially between the two first clamps, wherein the first clamps and the spars hydraulic medium or drive means for moving the first clamps in the axial direction of the spars are coupled.
  • the first two clamps take on several functions. First, the first clamps serve as centering clamps. If the peripheral sections of the first clamps are moved towards one another in an open position, the clamp thus opened can be moved up to a pipeline and the peripheral sections are moved towards each other to fully circumjacent a pipeline. The clamp then extends along a full circumferential line around the pipeline. How many peripheral sections are useful or necessary depends in particular on the expected environmental conditions and the pipework to be processed. To ensure an opening of the clamps at all two peripheral sections are required.
  • the inner diameter of a clamp moved into the closed position is adapted to the pipeline in such a way that the pipeline is already roughly centered in the clamp when grasping it.
  • the inner opening formed by the peripheral sections for receiving the pipeline may assume a circular shape, but other shapes, such as e.g. regular polygons possible.
  • the spars which extend between the first clamps and where the clamps are held, for example, stored in centering bushes or performed by appropriate facilities, ensure alignment of the clamps to each other and compliance with a defined distance and angle between the clamps and thus between the enclosed therein and possibly clamped pipes. So it is possible to put the clamps on sections of one or more Set up pipelines and this encompass each and clamped or clamped by means of the clamps in defined by the spars and held distance.
  • the clamps are movable on the spars in the axial direction, so that their distance can be varied. There is a positive connection between the clamps and the spars.
  • two second clamps are provided between the first clamps, which are held on at least two of the spars.
  • the first clamps are usually arranged in the vicinity of the two ends of the spars, the second clamps according to the extending between the first clamps middle portions of the spars.
  • the first clamps are also called outer clamps, the second clamps called inner clamps.
  • the inner (second) clamps may be used to hold, center and align the fitting inserted between the pipe ends held by the outer (first) clamps, and align them with the outer pipe ends.
  • the fact that the inner clamps are held on at least two of those spars, on which also the outer clamps are held, the inner clamps (and with them the held intermediate piece) are aligned to the entire device and the outer clamps. All components, the spars, the outer clamps (and the pipe ends held therein) and the inner clamps (and the intermediate piece held therein) are in fixed alignment with one another, which facilitates the machining of fixed pipes.
  • the device can be regarded as consisting of two modules, the first module consisting of the outer clamps, clamping means and tool carriers arranged thereon, the bars and the hydraulic means.
  • the second module is formed by the inner clamps that are coupled to the first module at the appropriate time.
  • the inner clamps can be formed separately from each other, but they can also be connected by other spars, so that they are kept at a constant distance.
  • the holder of the inner clamps on two of the bars between the outer clamps may be fixed or detachable.
  • the inner clamps can be placed on the first module such that the clamps rest with appropriate means on the spars, so be "saddled".
  • the inner clamps may, for example, have guides and be designed to be displaceable or movable on the spars.
  • the inner clamps for inserting the fitting piece for example, laterally, respectively in the direction of one of the outer clamp on the spars are moved and pushed after the introduction of the fitting or pipe component over the positioned fitting or component.
  • the first and / or second clamps each consist of two peripheral sections, each having free inner circular sectors for encompassing a tube.
  • the circular sectors of both circumferential sections of a clamp complement each other to form a full circle.
  • Clamp is formed within each clamp a full circular area in which a tube can be held around. If the inner circular area is only slightly larger than the pipe to be gripped, the pipeline is pre-centered during gripping around for the use of the clamping means and evenly stressed (as opposed to a free area in the form of, for example, a polygonal polygon).
  • peripheral sections of the first and / or second clamps are movable by being pivotable about a common pivot axis.
  • the arrangement of adjusting means, which pivot the peripheral sections simultaneously, in a particularly simple manner possible may for example be arranged above the clamps, that the pivoted into an open position peripheral sections of the clamps are lowered onto a horizontal pipe.
  • the clamps can, similar to an open pliers or gripper bucket, lowered over a pipe section and then pivoted to engage around in a closed position.
  • the peripheral sections of each clamp are pivoted against each other about the pivot axis by means of pivoting hydraulic means.
  • the pivoting movement of the peripheral sections allows for appropriate design of the clamps with lever arms an opening or closing of the clamps with small adjustment paths of the hydraulic fluid.
  • the space required for the device is less than clamps, which are wrapped by a purely translational movement around the pipe.
  • a tool carrier is coupled to at least one of the first clamps. Since the pipe is enclosed in the clamp and locked by means of the clamping means, a reproducible and reliable alignment of a tool arranged on the tool carrier to the clamp and the pipe held therein is ensured.
  • the separation of the pipes can be achieved with a coupled to the tool carrier device for separating, which, for example, rotates around the pipe section. If tool carriers are arranged on both clamps, automatic separation of the pipes at both points is also possible. All other processing steps can be carried out with tools coupled to the tool carrier.
  • the tool carrier is formed in a plurality of parts on the peripheral sections of one of the outer clamps in such a way that it rotates around the tube after moving or pivoting the peripheral sections for encircling a pipe.
  • the tool carrier must be formed at least in two parts, so that it can be arranged around the pipeline around. For example, it is possible to arrange in each case a half part on a peripheral section of one of the outer clamps and to connect the half parts for a circumferential course of the tool carrier after moving the peripheral sections into a closed position surrounding the tube. Such a connection of the parts of the tool carrier can be achieved by any connecting means, such as e.g. Pins, bolts or screws done.
  • the tool carrier has a toothed ring divided into two semicircular arcs, wherein the semicircular arcs are each arranged on one of the peripheral sections of one of the outer clamps.
  • the semicircular arches of the sprocket may have connecting means which, when the semicircular arcs are moved together (and abut each other) to form a full sprocket, allow securing of the sprocket to form a rigid connection of the semicircular arcs.
  • a tool coupled to the tool carrier can be moved around the tube. It is then possible to perform on the held and clamped in the device pipes while maintaining a defined machining position and movement of the tool at a defined speed along the circumference of the pipe machining.
  • a mounting frame is provided on which the device is held, wherein the mounting frame is mounted on a vehicle.
  • the device can be used in the mounting frame or suspended in this, so that it is stably stored and can be brought to the place of use by means of transport, such as load transporters.
  • a coupling of lifting means to the mounting frame is also provided.
  • the device can be disconnected from the mounting frame for use.
  • a design of the mounting frame is possible, which allows a retention of the frame on the device even during use.
  • the device according to the invention in the preferred embodiment is particularly suitable for preparing and aligning mutually opposite pipe ends so that welding is possible.
  • the inventively opened inventive way of integrating pipes differs significantly from the conventional way of binding.
  • the pipe ends are roughly aligned before use of the device according to the invention and compared with a certain minimum distance. This coarse alignment must be ensured within such tolerances that the device can be placed on both ends. After gripping the pipe ends these are fixed in position to each other and can be processed and separated between the clamps so that a defined by the position of the clamps on the bars distance of the pipe ends. The effort to hold the pipe ends in aligned position is reduced compared to the use of a plurality of hoists. An already prefabricated intermediate piece with suitable dimensions can be inserted into this intermediate space, wherein the outer pipe ends can be forced apart by the hydraulic means when inserting the intermediate piece in order to facilitate the insertion.
  • a significant advantage is that the pipes are separated at a defined distance, so that defined initial conditions for the insertion of a pipe component or fitting are achieved.
  • the effort and the required material reduce considerably.
  • Matching fitting pieces are due to the guaranteed by the device low tolerances in the required quantity beforehand produced.
  • the alignment of the pipe ends to each other with stable clamped pipe ends easier to implement than with manually controlled hoists or traction devices.
  • the end sections between the clamps are separated in a distance predetermined by the bars.
  • An adapter adapted in its length to the predetermined separation distance is enclosed by two inner clamps and inserted between the outer clamps.
  • the inner clamps are supported on at least two of the spars and thereby the outer clamps are deflected hydraulically, if necessary, together with the clamped end sections for fitting and alignment.
  • the device according to the invention can also be used to axially axially align, clamp and place at a distance end-side opposite end sections of pipelines, in which a direct connection of the pipe ends can be produced.
  • the use of a pipe component or fitting is therefore not mandatory.
  • overlapping pipes can also be connected by disconnecting one pipe near the end of the other pipe so that the ends of the pipes face each other at a small distance.
  • the device is used to align the ends and to bring the pipes at a shorter distance or on impact, so that a welded joint can be produced. In the latter cases, a single weld is sufficient for connection, since no fitting piece is introduced.
  • the device is also usable exclusively with the first, outer clamps, since the fitting carrying inner clamps are not required. The inner clamps can still remain on the device, since they do not affect the use of the device.
  • the invention further provides a method for deforming pipelines for integration into an underground or water-laid pipeline transport system, wherein each such force is exerted externally on the tube ends with pressing means along the circumference of the pipeline, that they each at their opposite end faces be deformed to a circular perimeter.
  • Figure 1 is a device according to the invention
  • Figure 2 is a perspective view of a preferred Aussolidu ⁇ gsform the device when gripping a pipe;
  • FIG. 3a shows one of the outer clamps of the device of Figure 2 in a separate representation
  • FIG. 3b shows the clamp from FIG. 3a with an exposed drive for a tool carrier
  • Figure 4 a perspective view of a sprocket portion of a tool carrier used in the invention
  • Figure 5a-5h is a schematic view of a use of the embodiment of the apparatus of FIG. 2 based on a method description. 5
  • FIG. 1 shows a device according to the invention in a first embodiment.
  • a pipeline can be included.
  • the clamp 8 has press pads 12 which are able to compensate for any ovalities by the press cushions 12 are brought to a nominal circumference of the pipe section o corresponding circular line and not shown by means not shown pressing hydraulic fluid in the radial direction of Figure 1 shown pipe with adjustable pressure force against the pipeline are movable.
  • the second embodiment of the device according to the invention shown in Figure 2 has two first (outer) clamps 1 and 2, each consisting of two Um- catch sections.
  • the peripheral sections of each clamp 1, 2 are each in a joint on a pivot axis pivotally connected to bolts 3a and 3b verbun ⁇ . 0 Between the clamps 1 and 2 four spars extend, with two upper ones
  • Holms 4a, 4b and two lower bars 5a (hidden), 5b are present.
  • the spars extend through Aus ⁇ ehmungen in the clamps 1 and 2, in which are arranged for receiving the spars centering.
  • In the end regions of the hol ⁇ me hydraulic means 6 are provided on the clamps in order to move the clamps 1 5 and 2 on the spars over short distances in the axial direction.
  • each clamp there are in each case further hydraulic means 7, which in turn surround the peripheral sections by the bolts 3a , 3b. current pivot axis against each other in an open position (as in Figure 1) or in a closed position (not shown) can be pivoted.
  • two inner clamps 8 are arranged, which are each coupled to hydraulic means 9 for giving their peripheral sections against each other about a pivot axis.
  • the clamps 1, 2, 8 and 9 are arranged such that they have an identical pivot axis.
  • the centers of each entrained by them area lie on an axis, so that held with the clamps pipe sections are coaxial.
  • the inner clamps 8 lie with formed on the clamps holding portions on the bars 4a, 4b in such a way that they can be lifted in the closed state upwards between the bars. You are suspended in the illustrated coupled state on the spars or saddled.
  • the inner clamps 8 In contrast to the outer clamps 1, 2, the inner clamps 8 have no hydraulic raulikstoff for axial displacement along the spars on.
  • clamping means 10 and 11 On the outer clamps 1, 2 clamping means 10 and 11 are arranged, which have in their interior pressing pad On the inner clamps 8 clamping means 13 are arranged, which have a similar structure as the clamping means 10 and 11.
  • the clamping means are each associated with pistons, which can be used for the radial adjustment of the press pad 12.
  • Fig. 2 the apparatus is shown in a state in which the respective peripheral sections of all the clamps are pivoted to an open position against each other.
  • the device is maneuvered via a pipe 15.
  • the hydraulic means 7 and 9 are actuated to pivot the clamps in a closed position.
  • the tube 15 is then fully gripped and the clamps can be secured against inadvertent opening (and providing a counterforce to the clamping force to be applied) by locking pins or locking pins in this position.
  • pressing hydraulic means are actuated to deform the tube 15 by means of the press pad 12.
  • the press pads are each driven so that they rest on a circular line on the respective pipe section after the pressing process. For this purpose, if necessary, different forces must be exerted along the circumferential line, since the pipe has different ovalities before being clamped. These ovalities are balanced and the tube is deformed into a circular shape.
  • Figures 3a and 3b show the outer clamp 1 in a separate representation.
  • the hydraulic means 6 and 20 receptacles for the bars 4a, 4b, 5a and 5b to see.
  • the press pads 12 are shown, which are movable by means of pressing hydraulic means radially to the tube axis.
  • a tool carrier 21 is arranged on the clamp 1.
  • a two-part ring gear 22 is coupled by means of connecting means 23 to form a complete ring gear.
  • Figure 3b shows the clamp 1, with parts of the casing of the tool carrier and the ring gear are removed to expose the drive system with drive gear 25 and rollers 26. With the aid of the drive system, the sprocket can be moved on the rollers and a tool coupled to the sprocket can be moved around the tube.
  • a 180 ° section of the ring gear 22 of FIG. 3a is shown in FIG.
  • the sprocket has connecting means 23, with which the two halves are connectable to a full sprocket.
  • the device 100 As shown in FIG. 5a, initially the device 100 according to the invention is located above the pipe ends 103 to be connected. A pit 102 is excavated around the pipe ends. The outer clamps 101 of the device 100 are pivoted against each other in an open position. From the position shown, the device 100 is countersunk onto the tube ends 103, so that the two circumferential sections of the clamps 101 respectively surround the tube ends 103. The clamps 101 are then pivoted into a closed position, so that the tube 103 is encompassed circumferentially. At each of the pipe ends 103, one of the clamps is arranged. The clamps 101 are held by the four spars at a constant distance. The spars bridge the free area between the pipe ends. In the position shown in FIG.
  • the clamping means located on the clamps 101 are actuated and the pipe ends 103 are clamped circumferentially in the clamps 101.
  • the pipe ends 103 are locked in their alignment with each other and ovalities of the pipe ends are compensated by the press pad.
  • the balancing of the ovalities can be automated or by manual control.
  • a tool carrier is arranged in each case, with the one
  • Separating tool is coupled. As shown in FIG. 5 c, the separating tools run circumferentially around the pipe on the tool carrier and separate the pipe sections. end at a defined distance, in which they are held by the spars (see dashed line in Figure 5c).
  • an intermediate piece 110 held by second clamps 109 which has been adapted in advance to the separation distance, is lowered between the pipes held in the outer clamps.
  • the inner clamps 109 have bearing surfaces which are placed on the bars 104 and align the adapter or fitting 110 accordingly.
  • the outer clamps can be moved with their hydraulic means along the spars.
  • the clamps move the tube ends fixed in them. It is possible to temporarily extend the free area between the pipe ends in order to introduce a fitting piece or pipe component easier.
  • the hydraulic means "compress" the two tubes in the elastic region and thus force the tube ends apart. When the spacer is inserted and aligned, the pipe ends can be moved toward each other again.
  • a welded joint is produced between the center piece 110 and the pipe ends 103.
  • this welding step can also be carried out manually.
  • the production of a welded joint by the compensation of the ovalities of the pipes and because of the free accessibility of the weld over the usual methods is significantly improved.
  • the device according to the invention can also be used advantageously if an intermediate piece is to be introduced into a continuous pipeline.
  • a faulty weld joint or leak can be repaired by means of the device by placing the device in the appropriate place, the damaged area is cut out and a damaged section is inserted.
  • Further applications include, for example, introduction or removal of test sections or branches (tees) in pipelines.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Einbinden von Rohrleitungen in erdoder wasserverlegte Rohrleitungstransportsysteme. Zwei erste Schellen (1, 2) bestehen jeweils aus mehreren gekoppelten Umfangssektionen, die zum vollumfänglichen Umgreifen einer Rohrleitung (15) gegeneinander bewegbar sind. An jeder der ersten Schellen (1, 2) sind Klemmmittel (10, 11) zum Einklemmen einer Rohrleitung (15) angeordnet. Mit wenigstens einer der ersten Schellen (1, 2) ist ein Werkzeugträger (21) gekoppelt. Die ersten Schellen sind axial bewegbar an wenigstens zwei Holmen (4a, 4b, 5a, 5b) gehalten und Hydraulikmittel (6) sind mit den ersten Schellen (1, 2) und den Holmen (4a, 4b, 5a, 5b) zum Bewegen der ersten Schellen in axialer Richtung der Holme gekoppelt.

Description

Vorrichtung zum Verformen, Positionieren und Bearbeiten von Rohrleitungen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verformen, Positionieren und Bearbeiten von Rohrleitungen zur Einbindung in ein erd- oder wasserverlegtes Rohrlei- tungstransportsystem. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verformen von Rohrleitungen zur Einbindung in ein erd- oder wasserverlegtes Rohrleitungstransportsystem.
Die vorliegende Erfindung das Gebiet des Einbindens (Tie-In) von Rohrleitungen in Rohrleitungstransportsysteme, insbesondere von Rohrleitungen mit großen Nennweiten für den Ferntransport von Erdgas.
Beim Verlegen und der Montage von erd- oder wasserverlegten Rohrleitungen werden einzelne Rohrleitungsabschnitte axial hintereinander verlegt und endseitig miteinander verbunden. Unter dem Begriff "Einbinden" ("Tie-In") wird allgemein sowohl ein Aneinanderbringen und Verbinden von unverbundenen Rohrleitungsab- schnitten eines Rohrleitungssystems verstanden, als auch ein Einbringen von Rohrleitungsabschnitten in ein bereits verbundenes System. Dabei umfasst das Einbinden unter anderem die Schritte des Ausrichtens der zu verbindenden Abschnitte zueinander und das Herstellen einer Schweißverbindung.
Unter den einzubindenden Rohrleitungen sind Rohrleitungsstränge, Rohrlei- tungsabschnitte, aber auch sonstige Einrichtungen wie z.B. Anlagen, Armaturen, Abzweige, T-Stücke, Testeinrichtungen etc. zu verstehen.
Der aus der Praxis bekannte Ablauf beim Einbinden von Rohrleitungen lässt sich durch die folgenden Schritte grob veranschaulichen: Zunächst ist der Bereich um die Einbindung vorzubereiten, also in ausreichender Weise freizulegen, seitlich zu erweitern und zu sichern. Anschließend müssen die Rohrleitungsenden (Rohrleitungen mit Nennweiten bis DN 1400) durch Zugvorrichtungen, wie Kranausleger o- der andere Arten von Hebezeugen zueinander in Ausrichtung gezogen werden; Die Rohre werden dann markiert, an passender Stelle getrennt, manuell aufgemessen, erneut ausgerichtet, fein justiert, zentriert und verschweißt; Nach dem Prüfen der Verbindung wird die Einbindungszone der Rohrleitung umhüllt.
Bei den Schritten den Feinjustierens und Zentrierens tritt dabei regelmäßig das Problem auf, dass die Rohre jeweils in Ihren Abmaßen von einer idealen zirkulären Form abweichen, d.h. sie haben zu große Ovalitäten. Dies wird verständlicher, wenn berücksichtigt wird, dass die Abweichungstoleranzen von einer Kreisform grundsätzlich von Produzenten eines Rohres nur an den Rohrenden garantiert und gewährleistet sind. Wird jedoch ein Rohr gekürzt, so kann es sein, dass die Toleranzen zwar an dem ursprünglichen Rohrende erfüllt waren, an dem Schnittbereich (also in einem Mittelabschnitt) jedoch nicht mehr erfüllt sind. Daher wird vor dem Verschweißen der Rohre eine Schelle (Klemme) um die aneinander ausgerichteten Rohrenden gelegt, mit welcher die Rohre vor dem Verschweißen in eine Form innerhalb der Toleranzen verformt werden. Der Platzbedarf bei Anordnung dieser Klemme ist ein Grund dafür, dass kaum automatisiertes Schweißequipment eingesetzt werden kann und die Schweißung meist manuell durchgeführt werden muss. Die Klemme belegt den Bereich um die zu verbindenden Endabschnitte.
Es ist allgemein anerkannt, dass die Kosten solcher Einbindungsvorgänge einen erheblichen Teil der allgemeinen Kosten für die Verlegung von Rohrleitungen ausmachen, da sie ein Vielfaches der Zeit und Kosten einer Verbindung am vorderen Ende der Gesamtleitung erfordern. Dies ist anhand des oben beschriebenen Aufwands verständlich und wird noch deutlicher, wenn berücksichtigt wird, dass die mit derartigen Verfahren einzubindenden Leitungen einen erheblichen Durchmesser und entsprechende Wanddicke aufweisen (beispielsweise Leitungen bis zu einem Nenndurchmesser von 1200 mm = 48 Zoll). Allein beim Schweißen einer Schweißnaht sind 3 bis 4 Schweißer bis zu 4 Stunden beschäftigt, während gleichzeitig die bearbeiteten Rohre in Position gehalten werden müssen.
Schließlich sind derartige Einbindevorgänge mit erheblichen Risiken für das Personal verbunden, was sich aus der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres ergibt.
Es besteht daher ein erheblicher Bedarf für eine Verbesserung der verfügbaren Hilfsmittel für derartige Einbindungen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verformen, Positionieren und Bearbeiten von Rohrleitungen zu schaffen, um das Einbin- düng von Rohrleitungen in ein erd- oder wasserverlegtes Rohrleitungstransportsystem, insbesondere in ein Fernleitungssystem für Erdgas zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die beim Einbinden von Rohrleitungen in ein erd- oder wasserverlegtes Rohrleitungstransportsystem verwendet wird, mindestens einer Schelle auf, die jeweils aus mehreren gekoppelten Umfangssektionen bestehen Die Umfangssektionen bzw. Umfangssegmente sind zum vollumfänglichen Umgreifen einer Rohrleitung gegeneinander bewegbar.
An der Schelle sind Klemmmittel zum Einklemmen der Rohrleitung an Klemmstellen entlang einer Umfangslinie des Rohres angeordnet, um die Rohrleitung in der Schelle, nach dem Umgreifen, zu klemmen oder einzuspannen. Die Klemmmittel können sich beispielsweise beim Umgreifen in einer zurückgezogenen Stellung befinden und noch nicht in Kontakt zu der Rohrleitung treten und erst nach dem umfänglichen Umgreifen der Rohrleitung und einer ersten Zentrierung durch die Schellen und ggf. einer Sicherung der Schelle gegen Öffnung zum Klemmen oder Einspannen der Rohrleitung bewegt werden. Als Klemmmittel kommen dafür insbesondere hydraulische Klemmmittel, jedoch auch elektrisch oder manuell betätigte Klemmmittel in Frage.
Die Klemmmittel weisen mehrere Presskissen auf, die jeweils mit Press- Hydraulikmitteln gekoppelt sind und derart an der Schelle angeordnet sind, dass sie nach Schwenken der Umfangssektionen zum Umgreifen eines Rohres entlang einer Umfangslinie des Rohres angeordnet sind. Schließlich sind die Presskissen mittels der Press-Hydraulikmittel in radialer Richtung gegen die Rohrleitung bewegbar.
Andere Anordnungen der Presskissen, z.B. in ungleichmäßigen Winkelabständen sind jedoch ebenfalls denkbar. Die Press-Hydraulikmittel stellen die erforderli- chen Presskräfte zur Verfügung. Die Presskissen können dabei jeweils mit einzelnen Press-Hydraulikmitteln gekoppelt sein oder es können Press-Hydraulikmittel jeweils mehreren Presskissen zugeordnet sein. Die Presskissen müssen derart ausgebildet sein, dass sie die erheblichen Anpresskräfte aufnehmen können. Als Material kommen beispielsweise Metalle oder auch Materialien mit hohem Reibungskoeffizienten in Frage, z.B. Materialien von Reibbelägen von Bremsen. Die Presskissen können in ihrem Profil an die Rohrkrümmung angepasst sein, um eine verbesserte Kraftverteilung zu ermöglichen.
Vorzugsweise sind die Presskissen mittels der Press-Hydraulikmittel in radialer Richtung des Rohres mit jeweils einstellbarer Anpresskraft zum Verformen des Roh- res gegen die Rohrleitung bewegbar
Vorzugsweise sind die Press-Hydraulikmittel derart schaltbar, dass von jedem Presskissen angepasste Presskräfte auf die umfasste Rohrleitung einwirken. Eine Ansteuerung der Presskissen kann mit individueller Anpresskraft realisiert werden oder Gruppen von Presskissen werden mit gleicher Kraft gegen das Rohr gepresst. Die Wahl der Anpresskraft kann manuell geregelt werden oder es kann eine Steuerlogik verwendet werden. Der Ausgleich von Ovalitäten ist Voraussetzung für das Verbinden der Rohrleitungsenden durch Verschweißen. Um die Ovalitäten der Rohrleitungsenden auszugleichen, werden die Presskissen unter Ausübung einer jeweils zugeordneten Presskraft auf eine Kreislinie verformt. Dies geschieht üblicherweise, indem auf ei- nen Bereich mit überhöhtem Abstand von der Rohrachse mehr Presskraft ausgeübt wird, als auf einen Klemmpunkt, der zu nah an der Rohrachse liegt. Da die Ausübung der Klemmkraft jedoch meist beabstandet von dem tatsächlichen Rohrende erfolgt (z.B. im Abstand von ca. 50 cm, um beispielsweise am eigentlichen Rohrende einen Arbeitsbereich zum Schweißen oder zur Bearbeitung zugänglich zu halten und die Presskissen vor der Hitze beim Schweißen zu schützen, kann zum erreichen eines Ausgleichs der Ovalitäten am Rohrende eine abweichende Einstellung des Anpressdrucks im Klemmbereich erforderlich sein. Rechnungen nach der Finite- Elemente-Methode zeigen, in welchem Abstand der Ovalitäts-Ausgleich stattfinden muss, um die zirkuläre Form innerhalb der Toleranzen auch am Rohrende zu ge- währleisten. Beispielsweise wurde die Rechnung mit einer 28 Zoll Rohrleitung mit 16 mm Wandstärke durchgeführt. Als auszugleichende Ovalität wurde angenommen, dass der größere Durchmesser der Rohrleitung 1 % größer als der Nominaldurchmesser des Rohres und der kleine Durchmesser 1 % kleiner als der Nominaldurchmesser des Rohres ist. Es hat sich gezeigt, dass mit üblichen technischen Mitteln entsprechende Kräfte realisierbar sind, um z.B. in einem Abstand von 50 cm vom Rohrende die Ovalitäten auszugleichen und die Abweichungen auch am Rohrende innerhalb der Toleranzen zu halten. Dabei ist zu beachten, dass der Reibungskoeffizient der Presskissen zu optimieren ist, um eine optimale Kraftübertragung und Wirkung zu ermöglichen, beispielsweise eignet sich ein Reibmaterial eines Bremsbe- lags als Material für die Presskissen.
Es kann erforderlich sein, dass die Anpresskraft der Presskissen derart einzustellen ist, dass im Pressbereich eine Ovalität vorliegt oder erzeugt wird, am beabstandeten Rohrende die Ovalität dadurch jedoch ausgeglichen wird. Üblicherweise erfolgt daher eine Kontrolle der Ovalität am Rohrende, dort wo eine Schweiß- Verbindung herzustellen ist, und die Anpresskräfte der Presskissen werden an der Pressstelle so eingestellt, dass die Ovalität am Rohrende ausgeglichen wird.
Zur Ansteuerung der Presskissen sind beliebige manuelle oder automatisierte Verfahren denkbar. Beispielsweise kann die Form des Rohres manuell oder automatisch überprüft und die Presskissen anschließend entsprechend angesteuert werden. Alternativ kann ein automatischer Abgleich der Stellungen der Presskissen erfolgen. Beispielsweise können die Presskissen im unbelasteten Zustand auf eine Kreislinie (ohne Berührung des Rohres) justiert werden und ihre Verstelllage wird auf null ge- setzt. Anschließend werden die Presskissen bis zum Erreichen einer Ziel- Anpresskraft alle um denselben Verstellweg in radialer Richtung verfahren, bis eine Ziel-Anpresskraft erreicht ist.
Der mögliche Ausgleich von Ovalitäten an der umgriffenen Rohrleitung macht eine weitere Anbringung einer Schelle oder Manschette zu diesem Zweck im Verbindungsbereich zwischen Rohrleitung und Zwischenstück überflüssig. Dies ist ein besonderer Vorteil gegenüber den Tie-In-Verfahren gemäß dem Stand der Technik, da dort der unmittelbare Verbindungsbereich durch eine entsprechende Manschette belegt ist, so dass nur manuelle Bearbeitungen, jedoch keine automatisierten Ver- fahren verwendbar sind.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei erste Schellen vorgesehen sind, die von mindestens zwei Holme, die sich mindestens teilweise zwischen den beiden ersten Schellen erstrecken, axial bewegbar gehalten sind, wobei mit den ersten Schellen und den Holmen Hydraulikmittel bzw. Antriebs- mittel zum Bewegen der ersten Schellen in axialer Richtung der Holme gekoppelt sind.
Die beiden ersten Schellen übernehmen mehrere Funktionen. Zunächst dienen die ersten Schellen als Zentrierschellen. Sind die Umfangssektionen der ersten Schellen gegeneinander in eine geöffnete Stellung bewegt, so kann die so geöffnete Schelle an eine Rohrleitung heranbewegt werden und die Umfangssektionen werden zum voll umfänglichen Umgreifen einer Rohrleitung gegeneinander bewegt. Die Schelle erstreckt sich dann entlang einer vollen Umfangslinie um die Rohrleitung. Wie viele Umfangssektionen sinnvoll oder erforderlich sind, ist in insbesondere in Abhängigkeit von den zu erwartenden Umgebungsbedingen und den zu bearbeiten- den Rohrleitungen zu entscheiden. Um eine Öffnung der Schellen überhaupt zu gewährleisten sind wenigstens zwei Umfangssektionen erforderlich.
Der Innendurchmesser einer in die geschlossene Stellung bewegte Schelle ist derart an die Rohrleitung angepasst, dass die Rohrleitung bereits beim Umgreifen grob in der Schelle zentriert ist. Dazu kann die von den Umfangssektionen gebildete innere Öffnung zu Aufnahme der Rohrleitung eine Kreisform annehmen, es sind jedoch auch andere Formen, wie z.B. regelmäßige Vielecke möglich.
Die Holme, die sich zwischen den ersten Schellen erstrecken und an denen die Schellen gehalten sind, z.B. in Zentrierbuchsen gelagert oder durch entsprechende Einrichtungen geführt sind, gewährleisten eine Ausrichtung der Schellen zueinander und die Einhaltung eines definierten Abstands und Winkels zwischen den Schellen und damit auch zwischen den darin umgriffenen und ggf. festgeklemmten Rohrleitungen. Es ist also möglich, die Schellen auf Abschnitte von einer oder mehreren Rohrleitungen aufzusetzen und diese jeweils zu umgreifen und mit Hilfe der Schellen in durch die Holme definiertem und gehaltenem Abstand einzuspannen oder einzuklemmen. Die Schellen sind auf den Holmen in axialer Richtung bewegbar, so dass ihr Abstand variiert werden kann. Zwischen den Schellen und den Holmen besteht eine kraftschlüssige Verbindung.
Durch Hydraulikmittel bzw. Antriebsmittel, welche mit den ersten Schellen und den Holmen zum Bewegen der ersten Schellen in axialen Richtung der Holme gekoppelt sind, können die Schellen und damit auch die in diesen Schellen eingeklemmten oder einspannten Rohrleitungen gegeneinander bewegt werden. Dadurch ist es beispielsweise möglich, gegenüberliegende Rohrenden, von denen jeweils eines in einer der Schellen eingespannt ist, hydraulisch auseinander zu drängen o- der zueinander zu ziehen.
Vorzugsweise sind zwischen den ersten Schellen zwei zweite Schellen vorgesehen, die an wenigstens zwei der Holme gehalten sind. Die ersten Schellen sind üblicherweise in der Nähe der beiden Enden der Holme angeordnet, die zweiten Schellen entsprechend an den sich zwischen den ersten Schellen erstreckenden Mittelabschnitten der Holme. Die ersten Schellen werden auch als äußere Schellen, die zweiten Schellen als innere Schellen bezeichnet. Die inneren (zweiten) Schellen können verwendet werden, um das zwischen die von den äußeren (ersten) Schellen gehaltenen Rohrleitungsenden einzufügende Passstück zu halten, zu zentrieren und zu den äußeren Rohrleitungsenden auszurichten. Dadurch, dass die inneren Schellen an wenigstens zwei derjenigen Holme gehalten sind, an denen auch die äußeren Schellen gehalten sind, sind die inneren Schellen (und mit ihnen das gehaltene Zwischenstück) zu der gesamten Vorrichtung und den äußeren Schellen ausgerichtet. Alle Bestandteile, die Holme, die äußeren Schellen (und die darin gehaltenen Rohrenden) und die inneren Schellen (und das darin gehaltene Zwischenstück), stehen zueinander in einer festen Ausrichtung, was die Bearbeitung fixierter Rohre erleichtert.
Die Vorrichtung kann in diesem Fall als aus zwei Modulen bestehend aufge- fasst werden, wobei das erste Modul aus den äußeren Schellen, daran angeordneten Klemmmitteln und Werkzeugträgern, den Holmen und den Hydraulikmitteln besteht. Das zweite Modul wird durch die inneren Schellen gebildet, die zum entsprechenden Zeitpunkt mit dem ersten Modul gekoppelt werden. Die inneren Schellen können separat zueinander ausgebildet sein, sie können jedoch auch durch weitere Holme miteinander verbunden sein, so dass sie in einem konstanten Abstand gehalten sind. Die Halterung der inneren Schellen an zwei der Holmen zwischen den äußeren Schellen kann fest oder lösbar ausgebildet sein. Beispielsweise können die inneren Schellen derart auf das erste Modul aufsetzbar sein, dass die Schellen mit entsprechenden Mitteln auf den Holmen aufliegen, also "aufgesattelt" werden. Alternativ können die inneren Schellen beispielsweise Führungen aufweisen und auf den Holmen verschieb- oder verfahrbar ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall können die inneren Schellen zum Einsetzten des Passstücks beispielsweise seitlich, jeweils in Richtung einer der äußeren Schelle auf den Holmen bewegt werden und nach dem Einbringen des Passstücks oder Rohrleitungsbauteils über das positionierte Pass- stück oder Bauteil geschoben werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die ersten und/oder zweiten Schellen aus jeweils zwei Umfangssektionen, die jeweils freie innere Kreissektoren zum Umgreifen eines Rohres aufweisen. Die Kreissektoren beider Umfangssektionen einer Schelle ergänzen sich dabei zu einer Vollkreisfläche. Bei gegeneinander in eine Schließstellung bewegten Umfangssektionen einer
Schelle ist innerhalb jeder Schelle eine Vollkreisfläche ausgebildet, in der ein Rohr umgreifbar gehalten sein kann. Sofern die innere Vollkreisfläche nur wenig größer als die zu greifende Rohrleitung ist, wird die Rohrleitung bereits beim Umgreifen für den Einsatz der Klemmmittel vorzentriert und (im Gegensatz zu einer freien Fläche in Form z.B. eines mehrseitigen Vielecks) gleichmäßig beansprucht.
Es ist vorteilhaft, wenn die Umfangssektionen der ersten und/oder zweiten Schellen bewegbar sind, indem sie um eine gemeinsame Schwenkachse schwenkbar ausgebildet sind.
In diesem Fall ist beispielsweise die Anordnung von Stellmitteln, welche die Umfangssektionen gleichzeitig schwenken, in besonders einfacher Weise möglich. Die Schwenkachse kann beispielsweise so oberhalb der Schellen angeordnet sein, dass die in eine Öffnungsstellung geschwenkten Umfangssektionen der Schellen auf eine liegende Rohrleitung absenkbar sind. Die Schellen können, ähnlich wie eine geöffnete Zange oder Greifschaufel, über einem Rohrabschnitt abgesenkt und an- schließend zum umgreifen in eine geschlossene Stellung geschwenkt werden. Vorzugsweise werden die Umfangssektionen jeder Schelle mit Hilfe von Schwenk-Hydraulikmitteln gegeneinander um die Schwenkachse geschwenkt.
Die Schwenkbewegung der Umfangssektionen ermöglicht bei entsprechender Ausbildung der Schellen mit Hebelarmen eine Öffnung oder Schließung der Schellen mit geringen Stellwegen der Hydraulikmittel. Außerdem ist der Raumbedarf für die derartige Vorrichtung geringer als bei Schellen, die durch eine rein translatorische Bewegung um das Rohr herumgelegt werden. Vorzugsweise ist mit wenigstens einer der ersten Schellen ein Werkzeugträger gekoppelt. Da die Rohrleitung in der Schelle umschlossen und mit Hilfe der Klemmmittel arretiert ist, ist eine reproduzierbare und verlässliche Ausrichtung eines an dem Werkzeugträger angeordneten Werkzeugs zu der Schelle und der darin gehal- tenen Rohrleitung gewährleistet.
Das Trennen der Rohrleitungen kann mit einem mit dem Werkzeugträger gekoppelten Gerät zum Trennen erreicht werden, welches beispielsweise um den Rohrleitungsabschnitt umläuft. Sofern an beiden Schellen Werkzeugträger angeordnet sind, ist auch ein automatisches Trennen der Rohrleitungen an beiden Stellen möglich. Auch sämtliche sonstigen Bearbeitungsschritte sind mit am Werkzeugträger gekoppelten Werkzeugen durchführbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Werkzeugträger mehrteilig an den Umfangssektionen einer der äußeren Schellen derart ausgebildet, dass er nach Bewegen bzw. Schwenken der Umfangssektionen zum Um- greifen eines Rohres um das Rohr umläuft.
Der Werkzeugträger muss wenigstens zweiteilig ausgebildet sein, damit er um die Rohrleitung herum angeordnet werden kann. Beispielsweise ist es möglich, jeweils ein Halbteil an einer Umfangssektion einer der äußeren Schellen anzuordnen und nach dem Bewegen der Umfangssektionen in eine geschlossene und das Rohr umgebende Stellung die Halbteile für einen umlaufenden Verlauf des Werkzeugträgers zu verbinden. Eine solche Verbindung der Teile des Werkzeugträger kann durch beliebige Verbindungsmittel, wie z.B. Stifte, Bolzen oder Schrauben erfolgen. Vorzugsweise weist der Werkzeugträger einen in zwei Halbkreisbögen geteilten Zahnkranz auf, wobei die Halbkreisbögen jeweils an eine der Umfangssektionen einer der äußeren Schellen angeordnet sind.
Die Halbkreisbögen des Zahnkranzes können Verbindungsmittel aufweisen, die dann, wenn die Halbkreisbögen zur Bildung eines vollen Zahnkranzes zusammen bewegt sind (und aneinander anliegen), eine Sicherung des Zahnkranzes unter Bildung einer festen Verbindung der Halbkreisbögen ermöglichen. An dem vollen Zahnkranz entlang kann ein mit dem Werkzeugträger gekoppeltes Werkzeug um das Rohr herum bewegt werden. Es ist dann möglich, an den in der Vorrichtung gehaltenen und geklemmten Rohren unter Einhaltung einer definierten Bearbeitungsposition und unter Bewegung des Werkzeugs mit einer definierten Geschwindigkeit entlang des Umfangs des Rohres Bearbeitungen vorzunehmen. Vorzugsweise ist ein Montagerahmen vorgesehen, an dem die Vorrichtung gehalten ist, wobei der Montagerahmen auf einem Fahrzeug montiert ist. Die Vorrichtung kann in den Montagerahmen eingesetzt oder in diesem aufgehängt werden, so dass sie stabil gelagert ist und mit Transportmitteln, wie z.B. Lasttransportern zum Einsatzort gebracht werden kann. Ein Ankoppeln von Hebemitteln an den Montagerahmen ist ebenfalls vorzusehen. Die Vorrichtung kann für den Ein- satz von dem Montagerahmen abgekoppelt werden. Alternativ ist eine Ausbildung des Montagerahmens möglich, die ein Verbleiben des Rahmens an der Vorrichtung auch während des Einsatzes ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung in der bevorzugte Ausführungsform ist besonders geeignet, um einander gegenüberliegende Rohrleitungsenden vorzuberei- ten und zueinander auszurichten, damit eine Verschweißung möglich ist. Der mit der Erfindung eröffnete erfindungsgemäße Weg des Einbindens von Rohrleitungen weicht vom herkömmlichen Weg des Einbindens maßgeblich ab.
Die Rohrleitungsenden liegen vor dem Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung grob ausgerichtet und mit einem gewissen Mindestabstand gegenüber. Die- se grobe Ausrichtung ist innerhalb solcher Toleranzen zu gewährleisten, dass die Vorrichtung auf beide Enden aufsetzbar ist. Nach dem Greifen der Rohrleitungsenden sind diese in ihrer Lage zueinander fixiert und können zwischen den Schellen derart bearbeitet und getrennt werden, dass ein durch die Lage der Schellen auf den Holmen definierter Abstand der Rohrleitungsenden besteht. Der Aufwand, die Rohr- leitungsenden in zueinander ausgerichteter Stellung zu halten wird gegenüber der Verwendung einer Mehrzahl an Hebezeugen reduziert. Ein bereits vorgefertigtes Zwischenstück mit passenden Abmessungen kann in diesen Zwischenraum eingesetzt werden, wobei die äußeren Rohrleitungsenden durch die Hydraulikmittel beim Einfügen des Zwischenstücks auseinandergedrängt werden können, um das Einset- zen zu erleichtern. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass die Rohrleitungen in einem definierten Abstand getrennt werden, so dass definierte Ausgangsbedingungen für das Einfügen eines Rohrleitungsbauteils oder Passstückes erreicht werden. Obwohl gemäß der Erfindung regelmäßig zwei Schweißverbindungen (an beiden Enden des Passstücks) vorzunehmen sind, reduzieren sich der Aufwand und das erforderliche Material beträchtlich. Passende Passstücke sind wegen der durch die Vorrichtung gewährleisteten geringen Toleranzen in erforderlicher Stückzahl vorab produzierbar. Außerdem ist die Ausrichtung der Rohrenden zueinander bei stabil eingespannten Rohrenden einfacher zu realisieren als mit manuell gesteuerten Hebezeugen oder Zugvorrichtungen. Beim Einbinden von Rohrleitungen werden die Endabschnitte von zwei sich endseitig gegenüberliegenden Rohrleitungen jeweils mit einer äußeren Schelle um- fasst, indem die aus mehreren Umfangssektionen bestehende Schelle um den je- weiligen Endabschnitt bewegt wird. Die Schellen umfassen mit ihren Umfangssekti- onen dann die Rohrleitung voll umfänglich. Die Schellen sind außerdem über mindestens zwei Holme verbunden.
An den umfassten Stellen werden die Endabschnitte der Rohrleitungen mit HiI- fe von an den Schellen angeordneten Presskissen verformt. Mittels der Presskissen wirkt jeweils eine solche Kraft auf die Rohrleitung ein, dass diese in eine zirkuläre Form innerhalb der zulässigen Toleranzen verformt wird.
Mit Hilfe von an den Schellen angeordneten Werkzeugträgern und an diesen gekoppelten Werkzeugen werden die Endabschnitte zwischen den Schellen in ei- nem durch die Holme vorgegebenen Abstand getrennt. Ein in seiner Länge dem vorgegebenen Trennabstand angepasstes Zwischenstück wird mit zwei inneren Schellen umfasst und zwischen die äußeren Schellen eingebracht. Die inneren Schellen werden an wenigstens zwei der Holme gestützt und dabei werden die äußeren Schellen zusammen mit denen darin geklemmten Endabschnitten zur Einpas- sung und Ausrichtung ggf. hydraulisch ausgelenkt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ebenfalls verwendet werden, um einander stirnseitig gegenüberliegende Endabschnitte von Rohrleitungen axial auszurichten, zu klemmen und in einen Abstand zu bringen, in dem eine unmittelbare Verbindung der Rohrenden herstellbar ist. Die Verwendung eines Rohrleitungsbauteils bzw. Passstücks ist daher nicht obligatorisch. Beispielsweise können auch überlappende Rohrleitungen verbunden werden, indem eine Rohrleitung nahe dem Ende der anderen Rohrleitung getrennt wird, so dass sich die Enden der Rohrleitungen in geringem Abstand gegenüberliegen. Anschließend wird die Vorrichtung verwendet, um die Enden auszurichten und die Rohrleitungen in geringeren Abstand oder auf Stoss zu bringen, so dass eine Schweißverbindung herstellbar ist. In den letztgenannten Fällen genügt eine einzige Schweißnaht zur Verbindung, da kein Passstück eingebracht wird. Entsprechend ist die Vorrichtung auch ausschließlich mit den ersten, äußeren Schellen verwendbar, da die ein Passstück tragenden inneren Schellen nicht erforderlich sind. Die inneren Schellen können gleichwohl an der Vorrichtung verbleiben, da sie den Einsatz der Vorrichtung nicht beeinflussen.
Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Verformen von Rohrleitungen zur Einbindung in ein erd- oder wasserverlegtes Rohrleitungstransportsystem zur Verfügung, wobei mit Pressmitteln entlang des Umfangs der Rohrleitung jeweils eine solche Kraft von außen auf die Rohrenden ausgeübt wird, dass diese jeweils an ihren gegenüberliegenden stirnseitigen Enden auf eine kreisförmige Umfangslinie verformt werden. Die Erfindung wird im Weiteren anhand der in den beiliegenden Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsformen näher beschrieben. In den Figuren zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführuπgsform der Vorrichtung beim Umgreifen einer Rohrleitung;
Figur 3a eine der äußeren Schellen der Vorrichtung aus Figur 2 in separater Darstellung; 0 Figur 3b die Schelle aus Figur 3a mit freigelegtem Antrieb für einen Werkzeugträger; Figur 4 ; eine perspektivische Ansicht eines Zahnkranzabschnitts eines in der Erfindung eingesetzten Werkzeugsträgers;
Figur 5a-5h eine schematische Ansicht einer Verwendung der Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 2 anhand einer Verfahrensbeschreibung. 5
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform. Mit Hilfe der Schelle 8 kann eine Rohrleitung umfasst werden. Die Schelle 8 weist Presskissen 12 auf, die in der Lage sind, eventuelle Ovalitäten der auszugleichen, indem die Presskissen 12 auf eine den nominalen Umfang des Rohrabschnitts o entsprechende Kreislinie gebracht werden und mittels nicht dargestellter Press- Hydraulikmittel in radialer Richtung der in Figur 1 nicht dargestellten Rohrleitung mit jeweils einstellbarer Anpresskraft gegen die Rohrleitung bewegbar sind. An der Schelle 8 sind Lager 30 ausgebildet, die auf nicht dargestellten Holmen zum Halten der Vorrichtung auflegbar sind, 5 Die in Figur 2 gezeigte zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist zwei erste (äußere) Schellen 1 und 2 auf, die jeweils aus zwei Um- fangssektionen bestehen. Die Umfangssektionen jeder Schelle 1 , 2 sind jeweils in einem Gelenk an einer Schwenkachse schwenkbar mit Bolzen 3a bzw. 3b verbun¬ den. 0 Zwischen den Schellen 1 und 2 erstrecken sich vier Holme, wobei zwei obere
Holme 4a, 4b und zwei untere Holme 5a (verdeckt), 5b vorhanden sind. Die Holme erstrecken sich durch Ausπehmungen in den Schellen 1 und 2, in denen zur Aufnahme der Holme Zentrierbuchsen angeordnet sind. In den Endbereichen der Hol¬ me sind an den Schellen jeweils Hydraulikmittel 6 vorgesehen, um die Schellen 1 5 und 2 auf den Holmen Über kurze Distanzen in axialer Richtung zu bewegen.
An den Umfangssektionen jeder Schelle sind jeweils weitere Hydraulikmittel 7 ftTOlβQftlπet, rrύt denen die Umfangssektionen um die durch die Bolzen 3a, 3b ver- laufende Schwenkachse gegeneinander in eine geöffnete Stellung (wie in Figur 1) oder in eine geschlossene Stellung (nicht gezeigt) geschwenkt werden können.
In axialer Richtung der Holme zwischen den Schellen 1 und 2 sind zwei innere Schellen 8 angeordnet, die jeweils mit Hydraulikmitteln 9 zum Schenken ihrer Um- fangssektionen gegeneinander um eine Schwenkachse gekoppelt sind. Die Schellen 1 , 2, 8 und 9 sind derart angeordnet, dass sie eine gleich verlaufende Schwenkachse aufweisen. Außerdem liegen die Zentren des von ihnen jeweils umgriffenen Bereichs auf einer Achse, so dass mit den Schellen gehaltene Rohrabschnitte koaxial verlaufen. Die inneren Schellen 8 liegen mit an den Schellen ausgebildeten Halteabschnitten auf den Holmen 4a, 4b derart auf, dass sie im geschlossenen Zustand nach oben zwischen den Holmen herausgehoben werden können. Sie sind im dargestellten angekoppelten Zustand auf die Holme aufgehängt oder aufgesattelt. Im Unterschied zu den äußeren Schellen 1 , 2 weisen die inneren Schellen 8 keine Hyd- raulikmittel für eine Axialverstellung entlang der Holme auf.
An den äußeren Schellen 1 , 2 sind Klemmmittel 10 bzw. 11 angeordnet, die in ihrem Inneren Presskissen 12 aufweisen. An den inneren Schellen 8 sind Klemmmittel 13 angeordnet, die einen gleichartigen Aufbau wie die Klemmmittel 10 und 11 aufweisen. Den Klemmmitteln sind jeweils Kolben zugeordnet, die zur radialen Verstellung der Presskissen 12 verwendet werden können.
In Figur 2 ist die Vorrichtung in einem Zustand gezeigt, in dem die jeweiligen Umfangssektionen sämtlicher Schellen in eine geöffnete Stellung gegeneinander geschwenkt sind. Die Vorrichtung ist über ein Rohr 15 manövriert. In dieser Stellung können die Hydraulikmittel 7 und 9 zum Schwenken der Schellen in eine geschlossene Position betätigt werden. Das Rohr 15 wird dann vollständig umgriffen und die Schellen können durch Verriegelungsstifte oder Verriegelungsbolzen in dieser Stellung gegen unbeabsichtigte Öffnung (und zur Bereitstellung einer Gegenkraft zu der aufzubringenden Klemmkraft) gesichert werden. Anschließend werden Press- Hydraulikmittel betätigt, um das Rohr 15 mit Hilfe der Presskissen 12 zu verformen. Dabei werden die Presskissen jeweils so angesteuert, dass sie nach dem Pressvorgang auf einer Kreislinie an dem jeweiligen Rohrabschnitt anliegen. Dazu müssen ggf. entlang der Umfangslinie unterschiedliche Kräfte ausgeübt werden, da das Rohr vor dem Einklemmen unterschiedliche Ovalitäten aufweist. Diese Ovalitäten werden ausgeglichen und das Rohr wird in eine Kreisform verformt.
Die Figuren 3a und 3b zeigen die äußere Schelle 1 in separater Darstellung. In Figur 3a sind die Hydraulikmittel 6 und Aufnahmen 20 für die Holme 4a, 4b, 5a und 5b zu sehen. Ferner sind die Presskissen 12 gezeigt, die mit Hilfe von Press- Hydraulikmitteln radial zur Rohrachse hin bewegbar sind. Ein Werkzeugträger 21 ist an der Schelle 1 angeordnet. In der gezeigten Stellung ist ein zweiteiliger Zahnkranz 22 mit Hilfe von Verbindungsmitteln 23 zu einem vollständigen Zahnkranz gekoppelt. Figur 3b zeigt die Schelle 1 , wobei Teile der Verkleidung des Werkzeugträgers und der Zahnkranz entfernt sind, um das Antriebssystem mit Antriebszahnrad 25 und Laufrollen 26 freizulegen. Mit Hilfe des Antriebssystems kann der Zahnkranz auf den Laufrollen bewegt und ein mit dem Zahnkranz gekoppeltes Werkzeug um das Rohr bewegt werden. Einen 180° Abschnitt des Zahnkranzes 22 aus Figur 3a ist in Figur 4 gezeigt.
Der Zahnkranz verfügt über Verbindungsmittel 23, mit denen die beiden Hälften zu einem vollen Zahnkranz verbindbar sind.
Anhand der schematischen Darstellungen 5a bis 5h wird ein Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens an einem Aus- führungsbeispiel erläutert.
Im linken Teil der Figuren ist jeweils eine Seitenansicht aus radialer Richtung der Rohrleitung gezeigt. Im rechten Teil der Figuren ist jeweils derselbe Verfahrenbzw. Arbeitsschritt in einer Ansicht aus axialer Rohrrichtung zu sehen.
Wie in Figur 5a dargestellt, befindet sich zunächst die erfindungsgemäße Vor- richtung 100 oberhalb der einzubindenden Rohrenden 103. Um die Rohrenden herum ist eine Grube 102 ausgehoben. Die äußeren Schellen 101 der Vorrichtung 100 sind gegeneinander in eine offene Stellung geschwenkt. Aus der gezeigten Stellung wird die Vorrichtung 100 auf die Rohrenden 103 angesenkt, so dass die beiden Um- fangssektionen der Schellen 101 die Rohrenden 103 jeweils umgreifen. Die Schellen 101 werden dann in eine geschlossene Stellung geschwenkt, so dass das Rohr 103 umfänglich umgriffen ist. An jedem der Rohrenden 103 ist eine der Schellen angeordnet. Die Schellen 101 werden durch die vier Laufholme in konstantem Abstand gehalten. Die Holme überbrücken den freien Bereich zwischen den Rohrenden. In der in Figur 5b gezeigten Stellung werden die an den Schellen 101 befindli- chen Klemmmittel betätigt und die Rohrenden 103 in den Schellen 101 umfänglich einklemmt. Dadurch werden die Rohrenden 103 in ihrer Ausrichtung zueinander arretiert und Ovalitäten der Rohrenden werden durch die Presskissen ausgeglichen. Der Ausgleich der Ovalitäten kann automatisiert oder durch manuelle Regelung erfolgen. An den Schellen 101 ist jeweils ein Werkzeugträger angeordnet, mit dem ein
Trennwerkzeug gekoppelt wird. Wie in Figur 5c gezeigt, laufen die Trennwerkzeuge umfänglich an dem Werkzeugträger geführt um das Rohr um und trennen die Rohr- enden in einem definierten Abstand, in dem sie durch die Holme gehalten sind (siehe gestrichelte Linie in Figur 5c).
Die abgetrennten Rohrenden werden von den in den Schellen 101 gehaltenen Rohrleitungen entfernt, wie in Figur 5d gezeigt. In dem erreichten Zustand liegen zwei in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehaltene Rohrenden vor, die in einem definierten Abstand getrennt sind und einen kreisrunden Verbindungsquerschnitt aufweisen.
Wie in Figur 5e gezeigt, wird ein durch zweite Schellen 109 gehaltenes Zwischenstück 110, welches vorab auf den Trennabstand angepasst wurde, zwischen die in den äußeren Schellen gehaltenen Rohrleitungen abgesenkt. Die inneren Schellen 109 weisen Auflageflächen auf, die auf den Holmen 104 aufgelegt werden und das Zwischenstück bzw. Passstück 110 entsprechend ausrichten. Zum Einbringen des Passstücks können die äußeren Schellen mit ihren Hydraulikmitteln entlang der Holme bewegt werden. Dabei bewegen die Schellen die in ihnen fixierten Rohr- enden mit. Es ist möglich, den freien Bereich zwischen den Rohrenden zeitweise zu erweitern, um ein Passstück oder Rohrleitungsbauteil einfacher einbringen zu können. Zu diesem Zweck "stauchen" die Hydraulikmittel die beiden Rohre im elastischen Bereich und zwingen so die Rohrenden auseinander. Wenn das Zwischenstück eingebracht und ausgerichtet ist, können die Rohrenden wieder aufeinander zu bewegt werden.
In Figur 5f ist der Zustand gezeigt, in dem die äußeren Rohrenden 103 von den äußeren Schellen 101 gehalten sind, während das Zwischenstück 110 von den Schellen 109 gehalten ist. Die Schellen 109 wiederum liegen auf den Holmen zwischen den äußeren Schellen auf. Die Rohrleitungsenden und das Zwischenstück sind zueinander mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerichtet. Etwaige Ovalitäten der Rohrleitungen werden durch Presskissen an den jeweiligen Schellen ausgeglichen.
Mit Hilfe von an den Werkzeugträgern an den äußeren Schellen 101 angeordneten Schweißmitteln wird eine Schweißverbindung zwischen dem Mittelstück 110 und den Rohrleitungsenden 103 hergestellt. Alternativ kann dieser Schweißschritt auch manuell ausgeführt werden. In jedem Fall wird die Herstellung einer Schweißverbindung durch den Ausgleich der Ovalitäten der Rohrleitungen und wegen der freien Zugänglichkeit der Schweißnaht gegenüber den bisher üblichen Verfahren erheblich verbessert. Nachdem die Rohrleitungen verbunden wurden, wird die erfindungsgemäße
Vorrichtung 100 in eine geöffnete Stellung geschwenkt und von der verbundenen Rohrleitungssektion abgehoben. Alternativ kann vor diesem Schritt über mit dem Werkzeugträger an den Schellen gekoppelte Mittel eine Überprüfung der Schweißnaht, z.B. durch Ultraschallmittel oder andere geeignete Diagnostikmittel, durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch vorteilhaft anwendbar, wenn in ei- ne durchgehende Rohrleitung ein Zwischenstück einzubringen ist. Beispielsweise kann auch eine fehlerhafte Schweißverbindung oder Leckstelle mit Hilfe der Vorrichtung repariert werden, indem die Vorrichtung an entsprechender Stelle aufgesetzt, der schadhafte Bereich herausgetrennt und ein schadloser Abschnitt eingesetzt wird. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind beispielsweise Einbringung oder Ent- fernung von Testabschnitten oder Abzweigungen (T-Stücke) in Rohrleitungen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zum Verformen, Positionieren und Bearbeiten von Rohrleitungen zur Einbindung in ein erd- oder wasserverlegtes Rohrleitungstransportsystem mit mindestens einer Schelle (1 , 2, 8), die jeweils aus mehreren gekoppelten Um- fangssektionen bestehen, wobei die Umfangssektionen zum vollumfänglichen Umgreifen einer Rohrlei- tung (15) gegeneinander bewegbar sind, wobei an der Schelle (1 , 2) Klemmmittel (10, 11) angeordnet sind, zum Einklemmen der Rohrleitung (15) an Klemmstellen entlang einer Umfangslinie des Rohres, wobei die Klemmmittel (10, 11) mehrere über den Umfang verteilte Presskissen (12) aufweisen, die jeweils mit Press-Hydraulikmitteln gekoppelt sind und derart an den Schellen (1 , 2) angeordnet sind, dass sie nach Schwenken der Umfangssektionen zum Umgreifen der Rohrleitung (15) gleichmäßig über den Umfang der Rohrleitung angeordnet sind und wobei die Presskissen (12) mittels der Press-Hydraulikmittel in radialer Rich- tung gegen die Rohrleitung (15) bewegbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Presskissen (12) mittels der Press- Hydraulikmittel in radialer Richtung der Rohrleitung (15) mit jeweils einstellba- rer Anpresskraft gegen die Rohrleitung (15) bewegbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Press- Hydraulikmittel derart schaltbar sind, dass von jedem Presskissen (12) ange- passte Presskräfte auf die umfasste Rohrleitung (15) einwirken.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei erste Schellen (1, 2) vorgesehen sind, die von mindestens zwei Holme (4a, 4b, 5a, 5b), die sich mindestens teilweise zwischen den beiden ersten Schellen (1 , 2) erstrecken, axial bewegbar gehalten sind, wobei mit den ersten Schellen (1 , 2) und den Holmen (4a, 4b, 5a, 5b).
Hydraulikmittel bzw. Antriebsmittel (6) zum Bewegen der ersten Schellen (1 , 2) in axialer Richtung der Holme gekoppelt sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zweite Schellen (8) vorgesehen sind, die zwischen den ersten Schellen (1 , 2) an wenigstens zwei der Holme (4a, 4b, 5a, 5b) gehalten sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder zweiten Schellen (1 , 2, 8) aus jeweils zwei Umfangssektionen bestehen, die jeweils freie innere Kreissek- toren zum Umgreifen eines Rohres aufweisen, wobei sich die Kreissektoren beider Umfangssektionen einer Schelle zu einer Vollkreisfläche ergänzen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangssektionen der ersten und/oder Schellen (1 , 2, 8) um eine gemeinsame Schwenkachse (3a, 3b) schwenkbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangssektionen jeder Schelle (1 , 2, 8) mit Schwenk-Hydraulikmitteln (7) verbunden und mit Hilfe der Schwenk-
Hydraulikmittel gegeneinander um die Schwenkachse (3a, 3b) schwenkbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit wenigstens einer der ersten Schellen (1 , 2) ein Werkzeugträger (21) gekoppelt ist,
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (21) mehrteilig an den Um- fangssektionen einer der ersten Schellen (1 , 2) derart ausgebildet ist, dass er nach Schwenken der Umfangssektionen zum Umgreifen eines Rohres (15) um das Rohr umläuft.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (21) einen in zwei
Halbkreisbögen geteilten Zahnkranz (22) aufweist, wobei die Halbkreisbögen jeweils an einer der Umfangssektionen einer der ersten Schellen (1 , 2) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mit wenigstens einem Werkzeugträger (21) eine
Schweißvorrichtung und/oder ein Schnittwerkzeug, ein Sägewerkzeug, ein Anphasewerkzeug, eine Prüfvorrichtung oder eine Nachumhüllungsvorrichtung gekoppelt ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Montagerahmen vorgesehen ist, an dem die Vorrichtung gehalten ist, wobei der Montagerahmen auf einem Fahrzeug montiert ist.
14. Verfahren zum Verformen von Rohrleitungen zur Einbindung in ein erd- oder wasserverlegtes Rohrleitungstransportsystem, wobei mit Pressmitteln entlang des Umfangs der Rohrleitung jeweils eine solche Kraft von außen auf die Rohrenden (103) ausgeübt wird, dass diese jeweils an ihren gegenüberliegenden stirnseitigen Enden auf eine kreisförmige Umfangslinie verformt werden.
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