DE102010004822B4

DE102010004822B4 - Rohrmanipulator

Info

Publication number: DE102010004822B4
Application number: DE102010004822.4A
Authority: DE
Inventors: August-Wilhelm Schäfer
Original assignee: Aws Schafer Technologie GmbH
Current assignee: Aws Schaefer Technologie De GmbH
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2016-02-04
Anticipated expiration: 2030-01-16
Also published as: EP2406021B1; CN102427895A; EP2406021A1; MX2012000702A; JP2012524662A; CN102427895B; BRPI1106081B1; KR101323547B1; RU2499647C2; CA2758817A1; BRPI1106081A2; CA2758817C; KR20120065267A; US9399247B2; DE102010004822A1; RU2011140005A; PL2406021T3; US20120192612A1; WO2011085713A1

Abstract

Rohrmanipulator zum Bewegen von Rohren zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Biegen von Rohren großer Durchmesser, wobei in dieser Vorrichtung zum Biegen ein Rohr in axialer Richtung durch eine dieses Rohr ringförmig umschließende, induktiv wirkende Erwärmungseinrichtung geführt wird, sich bei dem in Vorschubrichtung des Rohres gelegenen Teil der Vorrichtung zum Biegen mindestens ein Biegearm befindet, ein am Biegearm befindliches Biegeschloss das zu biegende Rohrstück fest umfasst und während des Vorschubes des Rohres zur Seite biegt, auf dem der Vorschubrichtung abgewandten Ende des Rohres ein axial in Vorschubrichtung des Rohres verschieblicher Aufnahmedorn vorgesehen ist, der fest mit der Vorrichtung zum Biegen von Rohren verbunden ist, der Aufnahmedorn von innen in das Rohr greift und das Rohr dabei von innen festspannt, der Aufnahmedorn die Vorschubkraft aufbringt, mit der das Rohr durch die induktiv wirkende Erwärmungseinrichtung geführt wird, der Aufnahmedorn das Rohr in definierter Weise axial durch die induktiv wirkende Erwärmungseinrichtung führt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrmanipulator mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Beschicken und Führen eines Rohres mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 4.
Bei den Rohren handelt es sich hierbei um oft dickwandige Stahlrohre mit Wanddicken von 3 bis zu 120 mm und mit großen Durchmessern von 400 bis 1660 mm und dabei Gewichten von mehreren Tonnen. Entsprechend groß und schwer sind auch die dazu entwickelten Rohrbiegemaschinen, mit denen sich Biegeradien von 1 bis 10 Metern realisieren lassen. Eine solche Rohrbiegemaschine ist beispielsweise in der DE 25 13 561 A gezeigt.
Problematisch ist dabei das Handling der gebogenen Rohre. Für jede Biegung muss das zu biegende Rohr an seinem geraden Ende in einen Vorschubwagen eingespannt werden, während an dem zu biegenden Ende ein Biegeschloss befestigt wird. Zwischen Biegeschloss und Vorschubwagen befindet sich eine ringförmige Vorrichtung zum induktiven Erwärmen, üblicherweise auch als Induktionsring bezeichnet. Dieser Induktionsring muss bei allen Umspann- und Beschickungvorgängen in aufwändiger Weise abgebaut und danach wieder eingebaut und ausgerichtet werden, weil sonst die Gefahr bestünde, dass beim Transport schwingende Rohre zu Beschädigungen führen würden. Dies bedeutet in der Regel eine erhebliche Verzögerung der Biegevorgänge, die den Umsatz einer Rohrbiegemaschine maßgeblich begrenzt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die die Umspann- und Beschickungsvorgänge für Rohrbiegemaschinen verkürzt und vereinfacht und somit den erreichbaren Umsatz solcher Maschinen und somit deren Wirtschaftlichkeit erhöht.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Rohrmanipulator mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei

– in dieser Vorrichtung zum Biegen ein Rohr in axialer Richtung durch eine dieses Rohr ringförmig umschließende, induktiv wirkende Erwärmungseinrichtung geführt wird,
– sich bei dem in Vorschubrichtung des Rohres gelegenen Teil der Vorrichtung zum Biegen mindestens ein Biegearm befindet,
– wobei ein am Biegearm befindliches Biegeschloss das zu biegende Rohrstück fest umfasst und während des Vorschubes des Rohres zur Seite biegt,
– auf dem der Vorschubrichtung abgewandten Ende des Rohres eine axial in Vorschubrichtung des Rohres verschiebliche Aufnahmepinole vorgesehen ist, die fest mit der Vorrichtung zum Biegen von Rohren verbunden ist,
– die Aufnahmepinole von innen in das Rohr greift und das Rohr dabei von innen festspannt,
– die Aufnahmepinole die Vorschubkraft aufbringt, mit der das Rohr durch die induktiv wirkende Erwärmungseinrichtung geführt wird,
– die Aufnahmepinole das Rohr in definierter Weise axial durch die induktiv wirkende Erwärmungseinrichtung führt.

Hierdurch ist es möglich, auf einen Aus- und Wiedereinbau des Induktionsringes zu verzichten, da man das Rohr präzise durch den Induktionsring hindurchführen kann, ohne dass Ausweichbewegungen des Rohres mit zerstörerischer Wirkung zu befürchten sind. Der Rohrmanipulator besteht hierbei im Wesentlichen aus der Aufnahmepinole und den Vorrichtungen, die der Bewegung der Aufnahmepinole in axialer Richtung dienen, wobei letztere den üblichen Vorschubvorrichtungen nach dem herkömmlichen Stand der Technik entsprechen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass die Aufnahmepinole das zu biegende Rohr in mindestens zwei Halteebenen, die senkrecht zur Rohrmittelachse liegen, fixiert. Mit einer derartigen rohrinnenseitigen Aufnahmevorrichtung ist es möglich, das Rohr so festzuhalten, dass es weder in Längsrichtung, noch in tangentialer Richtung verrutschen kann. Die beiden Halteebenen müssen so weit auseinander liegen, dass sie die großen Hebelkräfte sicher aufnehmen können, ohne an den Krafteinleitungspunkten der Rohre zu Verformungen zu führen. Zur Unterstützung können weitere Halteebenen vorgesehen werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass die Fixierung in reibschlüssiger Weise in jeder der Ebenen durch Haltevorrichtungen erfolgt, die von innen gegen das Rohr gedrückt werden. Hierbei muss aufgrund der erheblichen Kräfte auf definierte, begrenzbare Druckkräfte und ausreichende Krafteinleitungsflächen geachtet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass die Haltevorrichtungen in jeder Ebene durch Haltehebel gebildet werden, die an ihren äußeren Enden Krafteinleitungselemente für die Rohrinnenseite aufweisen, wobei die Haltehebel durch ein hydraulisches System innerhalb der Aufnahmepinole betätigt und dabei konzentrisch gespreizt werden. Die Haltehebel können dabei gleichläufig oder gegenläufig angeordnet werden. Im Falle einer Gleichläufigkeit können die Krafteinleitungsflächen der verschiedenen Halteebenen auch miteinander verbunden werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass in jeder der Halteebenen 3, 4, 5 oder 6 Haltehebel vorgesehen werden, wobei die Haltehebel gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass die Aufnahmepinole drehbar ist. Dies erleichtert das Umspannen bei Mehrfachbiegungen und ermöglicht, dass das Rohr nach mehreren, möglicherweise räumlich komplizierten Biegevorgängen so gedreht werden kann, dass eine sichere Ablage des Rohres vereinfacht wird.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Beschicken und Führen eines Rohres während eines Biegevorgangs mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit folgenden Schritten:

a) Positionieren des zu biegenden Rohres axial fluchtend vor dem Rohrmanipulator,
b) Einführen der Aufnahmepinole des Rohrmanipulators mit eingezogenen Haltehebeln in das Rohr, bis mindestens zwei Halteebenen innerhalb des zu biegenden Rohres sind,
c) Hydraulisches Ausfahren der Haltehebel, bis das Rohr durch die Aufnahmepinole festgehalten wird,
d) Heranziehen des Rohres durch den geschlossenen Induktionsring hindurch, bis die Position, an der das Rohr im Vorschubwagen gespannt werden kann,
e) Schieben und gleichzeitiges Biegen des Rohres mittels eines Biegearms unter induktiver Erwärmung,
f) Nach Beenden des Biegevorgangs Herausschieben des gebogenen Rohres durch den geschlossenen, aber abgeschalteten Induktionsring hindurch bis in die vordere Spanneinrichtung,
g) Spannen des Rohres im Biegearmschloss,
h) Hydraulisches Einfahren der Haltehebel,
i) Herausführen der Aufnahmepinole aus dem Rohr,
j) Abtransport des Rohres.

Es ist also nicht mehr nötig, mit Kränen das Rohr in die Biegevorrichtung zu platzieren, was die Aufstellungsmöglichkeiten einer Biegemaschine erheblich erweitert. Weiterhin können übliche Biegevorgänge in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt werden, was den gesamten Biegevorgang erheblich beschleunigt.
In Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen werden, dass mehrere Biegevorgänge entsprechend Schritt e) mit demselben Rohr nacheinander durchgeführt werden. Hierzu kann das Rohr zwischen den einzelnen Biegevorgängen auch abschnittsweise vorgeschoben oder gedreht werden, ohne dass ein Umspannen erforderlich wird.
In besonderen Fällen kann es erforderlich werden, dass die Aufnahmepinole das Rohr zunächst greifen und ein Stück weit in die Biegemaschine ziehen muss und dann noch ein weiterer Vorgang eines Nachgreifens tiefer in das Rohr hinein zu erfolgen hat, wenn die Hebelkräfte ansonsten zu groß würden. Beim Herausführen des Rohres sollte ein solches Nachgreifen jedoch wegen der Gefahr hinsichtlich des Induktionsringes möglichst unterbleiben.
Während des Biegevorgangs muss darauf geachtet werden, dass keine der Krafteinleitungsflächen der Haltehebel bis in die Nähe des Induktionsringes gelangt, da sonst Beschädigungen oder Instabilität nicht mehr ausgeschlossen werden kann. Im Zweifelsfall sind 3 Halteebenen vorzusehen, wobei dann die dem Induktionsring zu nahe kommenden Haltehebel vorher eingezogen werden und die beiden verbleibenden Halteebenen die Kräfte aufnehmen müssen.
Die Erfindung wird nachfolgend an 9 Skizzen näher erläutert. 1 zeigt hierbei eine Übersicht über die Teile der Biegemaschine und ihr Zusammenwirken mit dem Rohrmanipulator. 2a bis d zeigen eine Aufnahmepinole mit eingefahrenen, 3a bis d mit ausgefahrenen Haltehebeln.
1 zeigt die Biegemaschine mit Biegeschloss 1, der Biegedrehachse 2, hinter dem in der gleichen Ebene auch der Induktionsring 3 liegt. Auf dem vorderen Teil des Vorschubwagens 4 befindet sich die Aufnahmepinole 5, die mit der Vorschubstange 6 verbunden ist, und die Haltehebel 7 aufweist. Aufnahmepinole 5, Vorschubstange 6 und die Haltehebel 7 bilden den Rohrmanipulator. Das eingelegte Rohr 8 ist bis zum Induktionsring 3 gezeigt und danach nur im ungebogenen Zustand gestrichelt angedeutet.
2a zeigt eine Seitenansicht des Rohrmanipulators bestehend aus Aufnahmepinole 5, Vorschubstange 6, den vier Haltehebeln 7 in eingefahrenem Zustand und deren Krafteinleitungsflächen 9. 2b zeigt einen 45-Grad-Schnitt, 2c eine Frontalansicht in Achsrichtung und 2d eine isometrische Darstellung.
In gleicher Weise zeigt 3a eine Seitenansicht des Rohrmanipulators bestehend aus Aufnahmepinole 5, Vorschubstange 6, den vier Haltehebeln 7 in ausgefahrenem Zustand und deren Krafteinleitungsflächen 9. Gezeigt werden hierbei auch die Halteebenen 10. 3b zeigt einen 45-Grad-Schnitt, 3c eine Frontalansicht in Achsrichtung und 3d eine isometrische Darstellung.

Claims

Rohrmanipulator zum Bewegen von Rohren (8) zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Biegen von Rohren großer Durchmesser, wobei – in dieser Vorrichtung zum Biegen ein Rohr in axialer Richtung durch eine dieses Rohr ringförmig umschließende Erwärmungseinrichtung (3) geführt wird, – sich bei dem in Vorschubrichtung des Rohres gelegenen Teil der Vorrichtung zum Biegen mindestens ein Biegearm befindet, – ein am Biegearm befindliches Biegeschloss (1) das zu biegende Rohrstück fest umfasst und sich während des Vorschubes des Rohres um die Biegedrehachse (2) bewegt, dadurch gekennzeichnet, – dass am Ende des Rohres (8) eine axial in Vorschubrichtung des Rohres verschiebliche Aufnahmepinole (5) verschiebbar in der Vorschubeinrichtung (4) eingebaut ist, – dass die Aufnahmepinole (5) zum Eingriff von innen in das Rohr (8) und zur festen Einspannung des Rohres (8) von innen ausgebildet ist, – dass die Aufnahmepinole (5) zur Führung des Rohres (8) in definierter Weise durch die Erwärmungseinrichtung (3) hindurch in die vordere Spanneinrichtung verschiebbar ist, – dass das zu biegende Rohr (8) durch die Aufnahmepinole (5) in mindestens zwei Halteebenen (10), die senkrecht zur Rohrmittelachse liegen, fixierbar ist, wobei die Fixierung in reibschlüssiger Weise in jeder der Halteebenen (10) durch Haltevorrichtungen (7, 9) erfolgt, die von innen gegen das Rohr (8) gedrückt werden und – dass die Aufnahmepinole (5) drehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtungen (7, 9) in jeder Halteebene (10) durch Haltehebel (7) gebildet werden, die an ihren äußeren Enden Krafteinleitungselemente (9) für die Rohrinnenseite aufweisen, wobei die Haltehebel (7) durch ein hydraulisches System innerhalb der Aufnahmepinole (5) betätigt und dabei konzentrisch gespreizt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der Halteebenen (10) 3, 4, 5 oder 6 Haltehebel (7) vorgesehen werden, wobei die Haltehebel (7) gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
Verfahren zum Beschicken und Führen eines Rohres (8) vor und nach einem Biegevorgang mittels einer Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Positionieren des zu biegenden Rohres (8) axial fluchtend vor dem Rohrmanipulator, b) Einführen der Aufnahmepinole (5) des Rohrmanipulators mit eingezogenen Haltehebeln (7) in das Rohr (8), bis mindestens zwei Halteebenen (10) innerhalb des zu biegenden Rohres (8) sind, c) Hydraulisches Ausfahren der Haltehebel (7), bis das Rohr (8) durch die Aufnahmepinole (5) festgehalten wird, d) Heranziehen des Rohres (8) durch den geschlossenen Induktionsring (3) hindurch, bis die Position, an der das Rohr (8) im Vorschubwagen (4) gespannt werden kann, e) Schieben und gleichzeitiges Biegen des Rohres (8) mittels eines Biegearms unter induktiver Erwärmung, f) Nach Beenden des Biegevorgangs Herausschieben des gebogenen Rohres (8) durch den geschlossenen, aber abgeschalteten Induktionsring (3) hindurch bis in die vordere Spanneinrichtung, g) Spannen des Rohres im Biegearmschloss (2), h) Hydraulisches Einfahren der Haltehebel (7), i) Herausführen der Aufnahmepinole (5) aus dem Rohr (8), j) Abtransport des Rohres (8).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Biegevorgänge entsprechend Schritt e) mit demselben Rohr nacheinander durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr zwischen den einzelnen Biegevorgängen auch abschnittsweise vorgeschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr zwischen den einzelnen Biegevorgängen auch abschnittsweise gedreht wird.