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Vorrichtung und Verfahren zum Entgraten der Innenwand stumpfgeschweißter
Rohre Das Patent betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen des inneren Schweißgrates
stumpfgeschweißter Rohre.
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Vorrichtungen zum Entfernen der inneren Grate stumpfgeschweißter Rohre
sind bereits bekannt. Diese Vorrichtungen bestehen aus einem Grundkörper mit Schneiden
am Umfang und werden in das Rohr eingeführt und durch eine Stoß- oder Zugstange
gegen den Schweißgrat gedrückt, wobei der Grat abgeschert wird. Diese Entgratvorrichtungen
wirken also wie ein Hobel- oder Scherwerkzeug. Es sind auch ähnliche Vorrichtungen
bekannt, die mehrere ringförmige Schneiden wachsenden Durchmessers hintereinander
tragen und wie ein Räumwerkzeug arbeiten. Den Arbeitsvorschub erhalten diese bekannten
Vorrichtungen mechanisch (etwa durch Magnetspulen über Kniehebel) oder pneumatisch.
Sie werden im allgemeinen betätigt, während der Schweißgrat noch warm ist.
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Es ist auch schon bekannt, den durch Explosivstoffe erzeugten Gasdruck
zum Entgraten stumpfgeschweißter Rohre zu verwenden, jedoch zerstört der Gasdruck
den Schweißgrat unmittelbar und wirkt nicht mittelbar durch Antrieb eines Schneidwerkzeuges.
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Die Erfindung besteht darin, daß zwei gegeneinander verschiebbare
Einheiten, deren erste das Entgratungswerkzeug trägt und deren zweite bewegliche
Backen zum Festklemmen der Vorrichtung innerhalb des einen der zusammengeschweißten
Rohre aufweist, vorgesehen sind, wobei unter der Wirkungwenigstens eines Druckmittels
die Backen nach außen druckbar und die beiden Teile auseinandertreibbar sind.
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Insbesondere sind Drosselstellen vorgesehen, die der Verzögerung der
die beiden Einheiten auseinandertreibenden Wirkung gegenüber der die Backen nach
außen drückenden Wirkung des Druckmittels dienen. - Vorzugsweise ist eine hydraulische
LUbersetzung angebracht, die den Druck des Druckmittels vergrößert auf die Klemmbacken
überträgt.
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Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Vorrichtung
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einheiten aus Hohlzylindern bestehen, die
koaxial teilweise ineinander angeordnet, luftdicht gegeneinander abgedichtet, um
eine vorbestimmte Strecke axial gegeneinander beweglich und je am äußeren Ende der
Vorrichtung durch eine Stirnwand abgeschlossen sind, und daß die eine Einheit mit
dem Entgratungswerkzeug verbunden ist und eine zentrale Bohrung aufweist und daß
die andere Einheit durch zwei senkrecht zu ihrer Achse im Abstand voneinander angeordnete
Trennwände unterteilt ist, wobei ein luftdicht durch die zentrale Bohrung der Stirnwand
der ersten Einheit verschiebbar geführtes, wahlweise mit einer Druckluftquelle zu
verbindendes Rohr dicht an eine Öffnung der dieser Stirnwand benachbarten Trennwand
angeschlossen ist, welche wenigstens einen als Drossel ausgebildeten Durchlaß aufweist,
und wobei in der zwischen den Trennwänden befindlichen Kammer ein Kolben verschiebbar
ist, welcher mit einem zweiten in einer durchgehenden Bohrung der anderen Trennwand
verschiebbaren Kolben kleineren Durchmessers in Verbindung steht, und daß die als
Kolben ausgebildeten Backen in die an die Stirnwand der zweiten Einheit angrenzende,
betriebsmäßig mit Flüssigkeit gefüllte Kammer hineinragen. - Besonders vorteilhaft
ist es dabei, das Entgratungswerkzeug relativ zu der zweiten Einheit nach einer
Schraube beweglich zu machen und die Schneiden des Entgratungswerkzeuges derart
zu richten, daß sie bei der durch das Druckmittel erzeugten Schraubenbewegung des
Entgratungswerkzeuges angreifen. - Als Druckmittel kann auch in an sich bekannter
Weise ein zur Explosion gebrachtes Gas dienen. - Vorzugsweise sind schließlich noch
Mittel zum automatischen Einschalten des Druckmittelstromes in Abhängigkeit von
der Abschaltung des Schweißstromes bzw. der Einschaltung des Stauchdruckes vorgesehen.
Im
folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung an Hand
der Zeichnung beschrieben.
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Axialschnitt durch die
Vorrichtung in einem von zwei miteinander verschweißten Rohren, in dem Zustand,
in welchem die Backen der Vorrichtung innen an die Rohrwandungen gepreßt sind und
das Entgratungswerkzeug seine Arbeitsbewegung beginnt.
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Die gezeichnete Vorrichtung weist zwei im wesentlichen zylindrische
Einheiten 1. und 2 auf. Diese Einheiten 1, 2 sind teilweise ineinander angeordnet,
luftdicht gegeneinander abgedichtet und um eine vorbestimmte Strecke axial gegeneinander
beweglich. An den Stirnseiten der Vorrichtung ist die Einheit 1 durch eine Stirnwand
3, die Einheit 2 durch eine Stirnwand 33 abgeschlossen. An der Stirnwand 3 ist ein
Träger 4 für ein Entgratungswerkzeug 5 mit einem Axialkugellager 6 drehbar befestigt.
Die Einzelheiten dieser Befestigung sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Die
Einheit 2 ist durch zwei senkrecht zu ihrer Achse im Abstand voneinander und von
den Zylinderenden angeordnete Trennwände 7 und 8 in Kammern 9, 10, 11 unterteilt.
In eine Öffnung der Trennwand 8 mündet ein Rohr 12. Das Rohr 12 ist verschiebbar
durch eine Bohrung der Stirnwand 3 hindurchgeführt, wobei eine Dichtung 13 einen
luftdichten Abschluß sicherstellt. Im Abstand von der Trennwand 8 besitzt das Rohr
12 ein Außengewinde 14, welches in ein entsprechendes Innengewinde 15 des Trägers
4 eingreift. Das Gewinde 14 bzw. 15 hat eine relativ große Steigung und dient dazu,
eine Schraubenbewegung des Trägers 4 mit dem Entgratungswerkzeug 5 zu erzeugen,
wenn die Einheit 1 axial zur Einheit 2 verschoben wird. Die Schneiden des Entgratungswerkzeuges
5 sind derart gerichtet, daß sie bei der Schraubenbewegung angreifen, welche der
Träger 4 mit dem Entgratungswerkzeug 5 ausf ührt, wenn die Einheit 1 relativ zur
Einheit 2 in der Zeichnung nach rechts bewegt wird.
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In der Kammer 10 ist ein Doppelkolben 16, 17 verschiebbar, wobei der
Kolben 16 an der Zylinderwand der Kammer 10 und der Kolben 17 in einer durchgehenden
Bohrung der Trennwand 7 gleitet. Der Kolben 16 ist mit einer Dichtung 18 und die
Führung des Kolbens 17 in der Wand 7 ist mit einer Dichtung 19 ausgerüstet. Der
Durchmesser des Kolbens 16 ist größer als der Durchmesser des Kolbens 17, so daß
ein auf den Kolben 16 ausgeübter Druck eines Fluidums in vergrößertem Maße in der
Kammer 9 zur Wirkung kommt. Der zwischen der Trennwand 7 und dem Kolben 16 liegende
Teil der Kammer 10 steht durch Bohrungen 34 mit der Außenluft in Verbindung. Der
zwischen dem Kolben 16 und der Trennwand 8 befindliche Teil 10 a der Kammer 10 ist
durch zwei Drosselstellen 20 mit der Kammer 1.1 verbunden.
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Das in der Zeichnung rechte Ende der Zylinderwand der Kammer
11 trägt einen Flansch 21, welcher an der Innenweite der Zylinderwand
der Einheit 1 gleitet und durch eine Dichtung 22 abgedichtet ist. Zwischen dem Flansch
21 und einem Flansch 23, welcher an der Einheit 1 nach innen vorsteht und mit seinem
inneren Umfang auf der äußeren Zylinderwand der Einheit 2 gleitet, sind Druckfedern
24 angeordnet. Der Flansch 23 hat radial nach innen vorstehende Nasen 25, deren
jede in einer Nut 26 der äußeren Zylinderwand der Einheit 2 gleitet, so daß die
Einheiten 1 und 2 sich nicht gegeneinander verdrehen können. In der Zeichnung ist
nur eine dieser Nasen und die ihr zugeordnete Nut dargestellt.
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Die Zylinderwand der Kammer 9 weist vier radiale Bohrungen 27 auf.
In jeder der Bohrungen 27 ist ein als Klemmbacken dienender Kolben 28 verschiebbar.
In der Zeichnung nicht dargestellte Federn ziehen die Kolben 28 in ihrer Ruhelage
so weit zurück, daß sie nicht über den Umfang der Einheit 2 vorstehen. Die Kolben
28 sind in der Zeichnung in ihrer Wirkungslage dargestellt. An dem Träger 4 ist
eine Abdeckung 35 befestigt, die das Rohr 12 und Gewinde 14 beim Schweißen und Entgraten
vor Verunreinigungen schützt.
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Die Drosselstellen 20 sind unter Berücksichtigung der trägen Masse
der Kolben 16, 17, der als Bremsbacken dienenden Kolben 28 und der Masse der Einheit
1 so bemessen, daß in den Arbeitsraum 10 a der Kammer 10 eingeführte Druckluft zuerst
den Doppelkolben 16, 17 verschiebt, wodurch unter Mitwirkung einer Ölfüllung in
der Kammer 9 die als Klemmbacken dienenden Kolben 28 nach außen gepreßt werden,
und daß erst danach der Druck in der Kammer 11 soweit ansteigt, daß die Einheit
l in derZeichnung nach rechts getrieben wird.
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Die beschriebene Vorrichtung ist in einem nur teilweise dargestellten
Rohr 29 gezeichnet. An das Rohr 29 ist ein ebenfalls nur teilweise gezeichnetes
Rohr 30 angeschweißt. Der äußere Schweißgrat ist mit 31, der innere mit 32 bezeichnet.
Die Vorrichtung ist in dem Zustand dargestellt, in dem die Backen 28 der Einheit
2 innen an die Wandung des Rohres 29 gepreßt sind und die Einheit 1 mit dem Entgratungswerkzeug
5 im Begriff ist ihre Arbeitsbewegung auszuführen.
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Im betriebsmäßigen Zustand ist die Kammer 9 mit Öl gefüllt, und das
in der Zeichnung recht liegende Ende des Rohres 12 ist durch eine nicht dargestellte
Leitung mit einer Druckluftquelle verbunden. Dabei führt diese Leitung durch das
Rohr 30 hindurch und aus dessen offenem Ende heraus zur Druckluftquelle, und es
ist in dieser Leitung ein manuell betätigbares Ventil angeordnet.
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Die beschriebene Vorrichtung ist hauptsächlich dazu bestimmt, bei
der Herstellung von Leitungen, die aus zahlreichen Rohrstücken zusammengesetzt sind,
nach jeder Schweißung den inneren Schweißgrat zu entfernen.
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Beim Betrieb der Vorrichtung wird folgendermaßen verfahren: Die Vorrichtung
wird in das Rohz 29 vor dem Verschweißen dieses Rohres mit dem Rohr 30 in die gezeichnete
Lage gebracht. In dieser Lage ist das Entgratungswerkzeug 5 dem zu verschweißenden
Rohrende zugewandt und hat von diesem Ende einen Abstand, der kleiner ist als die
Länge der Nut 26. Es wird nun das Rohr 29 mit dem Rohr 30 nach dem Widerstands-Schweißverfahren
verschweißt.
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Unmittelbar nach dem Ausschalten des Schweißstromes und während die
Rohre 29 und 30 noch unter der Wirkung des Schweißtauchdruckes stehen und der innere
Schweißgrat noch glühend ist, wird das Ventil in der Druckluftzuleitung, die an
das Rohr 12 angeschlossen ist, geöffnet. Es tritt nun Druckluft in den in der Zeichnung
rechts des Kolbens 16 befindlichen Raum 10 a der Kammer 10 ein. Diese Druckluft
wirkt unmittelbar auf den Kolben 16, so daß der Kolben 17 in die mit Öl gefüllte
Kammer 9
hineingestoßen wird, wodurch die als Klemmbacken dienenden
Kolben 28 gegen die innere Wand des Rohres 29 gepreßt werden. Dadurch wird die Einheit
2 im Rohr 29 festgeklemmt. Dieses Festklemmen erfolgt mit einer relativ großen Kraft,
weil der Luftdruck in der Kammer 10 im Verhältnis der Quadrate der Durchmesser der
Kolben 16 und 17 vergrößert als hydrostatischer Druck in der Kammer 9 auf die als
Klemmbacken dienenden Kolben 28 wirkt. Bei der Bewegung des Kolbens 16 kann die
Luft aus dem in der Zeichnung links des Kolbens 16 liegenden Teilraum der Kammer
10 durch die Bohrungen 34 entweichen.
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Mit einer infolge der Drosselstellen 20 auftretenden Verzögerung entsteht
in der Kammer 11 ein Überdruck, unter dessen Wirkung auf die Stirnwand 3 die Einheit
1 entgegen der Kraft der Federn 24 in der Zeichnung nach rechts gestoßen wird, bis
die Nasen 25 das in der Zeichnung rechte Ende der Nuten 26 erreicht haben. Bei dieser
Verschiebung der Stirnwand 3 wird der Träger 4 mit dem Entgratungswerkzeug 5 mitgenommen,
wobei der Träger und das Entgratungswerkzeug eine dem Gewinde 14, 15 folgende Schraubenbewegung
ausführen und das Entgratungswerkzeug 5 den noch glühenden inneren Schweißgrat 32
entfernt.
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Anschließend wird das Rohr 12 von der Druckluft entlastet. Dabei nehmen
die Einheiten 1 und 2 unter der Wirkung der Federn 24 wieder die gezeichnete
gegenseitige Lage ein und die als Klemmbacken dienenden Kolben 28 werden gelöst
und von den erwähnten (nicht dargestellten) Federn soweit zurückgezogen, daß sie
nicht über den Umfang derEinheit 2 vorstehen. Die Vorrichtung wird nun in das Rohr
30 hineingezogen, bis sie in diesem Rohr dieselbe Lage einnimmt, welche sie in der
Zeichnung in dem Rohr 29 hat.
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Dann wird an das Rohr 30 das nächste Rohr angeschweißt und der dabei
entstehende Schweißgrat in derselben Weise entfernt, wie dies für den Schweißgrat
32 beschrieben wurde. In derselben Weise fortfahrend, wird nach jeder Schweißung
der innere Schweißgrat an den miteinander verschweißten Rohren entfernt und die
Vorrichtung in das zuletzt angeschweißte Rohr nachgezogen.
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Da beim jeweiligen Ansetzen des nächsten der zu verschweißenden Rohre
die genannte Leitung durch dieses Rohr hindurch geführt werden muß, ist sie zweckmäßig
mit einer leicht lösbaren Kupplung ausgerüstet. Zum Nachziehen der Vorrichtung von
einem Rohrstück in das nächste, mit diesem verschweißte Teilstück kann die genannte
Leitung selbst dienen. Es können jedoch auch an dem Rohr 12 Befestigungsorgane,
z. B. Ösen, angebracht sein, an denen eine Kette oder ein Seil zum Weiterziehen
der Vorrichtung angebracht ist.
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Das Ventil in der Druckluftzuleitung, die an das Rohr 12 angeschlossen
ist, kann von der Steuereinrichtung der Schweißmaschine automatisch nach dem Ausschalten
des Schweißstromes bzw. Einschalten des Stauchdruckes geöffnet und eine vorbestimmte
Zeit danach geschlossen werden.
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Sowohl bei einem handbetätigten als auch bei einem automatisch betätigten
Ventil können Mittel vorhanden sein, um die an das Rohr 12 angeschlossene Leitung
einschließlich dieses Rohres 12 und der mit ihm verbundenen Räume nach dem Entgraten
vom Druck zu entlasten. Der Druck in der Kammer 11 kann statt durch Druckluft auch
dadurch erzeugt werden, daß in der Kammer 11 ein explosibler Stoff entzündet wird.
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Abweichend von der beschriebenen und gezeichneten Ausführungsform
kann auf eine Drehbewegung des Entgratungswerkzeuges verzichtet werden. Bei einer
dementsprechenden Vorrichtung ist ein hobelartig wirkendes Entgratungswerkzeug an
der Stirnwand 3 befestigt. Der Träger 4, das Axialkugellager 6 und das Gewinde 14
sind dann überflüssig.