DE1790085B2 - Einrichtung zum Zuführen von Schutzgas in das Innere zweier in einer automatischen Lichtbogenschweißanlage stumpf miteinander zu verschweißender Rohre - Google Patents
Einrichtung zum Zuführen von Schutzgas in das Innere zweier in einer automatischen Lichtbogenschweißanlage stumpf miteinander zu verschweißender RohreInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zuführen von Schutzgas in das Innere zweier Rohre beim
Verbinden der stumpf aneinanderstoßend angeordneten Enden der beiden Rohre in einer automatischen
Lichtbogenschweißanlage mit einer um die Rohrachse drehbaren Schweißelektrode und einer Steuereinrichtung,
die zur Steuerung der Bewegung der Schweißelektrode und der Zufuhr des Schutzgases aus einer
Schutzgasquelle während des Schweißvorganges dient.
Bei vielen Anwendungen von aktuellem Interesse sind große, durchgehende, metallische Rohrlängen
erforderlich. So z. B. werden in Mehrstufen-Schnellwärmeaustauschern für große Entsalzungsanlagen viele
parallele Stränge solcher Rohre in kontinuierlichen Längen bis zu ungefähr 100 m verwendet. Da Rohre
dieser Länge nicht wirtschaftlich transportiert werden können, ist eine Anlage zum Schweißen von stumpf
aneinanderstoßenden Rohrabschnitten erforderlich, um die benötigten großen Längen zu erzeugen. Diese
Stumpfschweißverbindungen müssen porenfrei und von erheblicher mechanischer Festigkeit sein.
Für die Herstellung solcher Schweißverbindungen sind automatische Lichtbogen-Rohrschweißanlagen bekannt,
bei denen die Schweißelektrode um die Rohrachse gesteuert umläuft. Dadurch brauchen die
Rohrabschnitte nicht während des Schweißens zur Erzeugung der umlaufenden Schweißnaht gedreht zu
werden. Bei einer derartigen bekannten Rohrschweißanlage (US-PS 30 42 787) ist eine automatische Steuer- so
einrichtung vorgesehen, welche sämtliche Arbeitsvorgänge und Arbeitsabläufe des Schweißvorganges mit
Hilfe von Zeitschaltern steuert. Diese Steuereinrichtung steuert sowohl den Bewegungsantrieb für die Elektrode
als auch die Schutzgaszuführung zur Elektrode und in das Innere des Rohres. Für eine porenfreie und gute
Stumpfschweißnaht ist eine Schutzgaszufuhr auch in das Innere des Rohres erforderlich, damit die Umgebungsluft aus dem Inneren des Rohres an der Schweißstelle
verdrängt wird. Dabei reicht für den eigentlichen Schweißvorgang die Zufuhr von Schutzgas unter einem
verhältnismäßig geringen Druck aus. Bei Verwendung einer hierfür geeigneten Niederdruckschutzgasquelle
verstreicht jedoch insbesondere bei sehr langen zu verschweißenden Rohrabschnitten eine geraume Zeit,
bis die Umgebungsluft an der Schweißstelle verdrängt ist. Andererseits ist es wegen des geringen Bedarfs an
Schutzgas während des eigentlichen Schweißvorganges zu aufwendig, die zugehörige Schutzgasquelle allein mit
Rücksicht auf das anfängliche Verdrängen von Umgebungsluft aus dem Rohr auf einen entsprechend höheren
Druck auszulegen-
Demgegenüber wird durch die Erfindung die Aufgabe
gelöst, eine in der eingangs erwähnten Art ausgebildete
Einrichtung, wie sie durch die US-PS 30 42 787 bekannt ist zu schaffen, welche das schnelle Verdrängen der
UBigebungsluft auch aus Rohren großer Länge erlaubt und dennoch für den eigentlichen Schweißvorgang mit
einem geringen Bedarf an Schutzgas auskommt
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht daß eine weitere Schutzgasquelle mit höherem Druck
vorgesehen ist die durch die Steuereinrichtung so steuerbar ist daß jeweils vor Beginn des Schweißvorganges
für eine bestimmte Zeitdauer aus dieser Schutzgasquelle Schutzgas in das Innere der Rohre
zugeführt wird.
Durch die anfängliche Schutzgaszufuhr aus der Schutzgasquelle höheren Druckes wird die Umgebungs
luft aus dem Inneren der Rohre schnell verdrängt, wohingegen während des eigentlichen Schweißvorganges
weiterhin mit der Schutzgasquelle geringeren Druckes gearbeitet weiden kann, die zur Aufrechterhai
tung der Schutzgasatmosphäre im Rohrinneren ausreicht. Dadurch ist auch für große Rohrlängen ein
schneller Beginn des eigentlichen Schweißvorganges nach dem Einspannen der Rohre ermöglicht.
Es ist zwar für automatische Lichtbogen-Rohrschweißanlagen
an sich bekannt, für die Vorbereitung der Schutzgasatmosphäre im Rohrinneren mit zwei
unterschiedlichen Druckgasquellen zu arbeiten (US-PS 29 66 576). Hierbei wird die zweite Druckgasquelle
jedoch zum Aufblasen von beiderseits der Schweißstelle in das Rohrinnere eingebrachten aufblasbaren Dichtungsstopfen
verwendet nicht aber zum automatisch gesteuerten schnellen Verdrängen der Umgebungsluft
von der Schweißstelle.
Die Erfindung wird aus der folgenden Erläuterung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung
deuiiich. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 ein Blockdiagramm einer kombinierten Stumpfschweiß- und Schleifanlage,
F i g. 2 ein schematisches Diagramm einer Schaltanordnung
für ein automatisches Arbeiten des Systems nach F i g. 1 für den Schweißvorgang und
F i g. 3A bis 3F Ablaufdiagramme für den zeitlichen Bezug der einzelnen Arbeitsabläufe der Anordnung
nach F i g. I für den Schweißvorgang.
F i g. 1 zeigt in Blockform eine Kombinationsanlage,
die eine Schweißeinheit 20 und eine Schleifeinheit 60 umfaßt welche axial in einer Linie ausgerichtet und auf
einem Hauptgehäuse 11 mit Hilfe der Rahmen 21 und 22
sowie 61,62 und 63 befestigt sind. Zwei zu verbindende metallische Rohre 5 und 6 werden durch die Einheiten
20 und 60 längs einer gemeinsamen Rohrachse vorgeschoben, wobei die Stoßenden der Rohre 5 und 6
sich innerhalb der Schweißeinheit 20 treffen.
Die metallischen Rohre können z. B. aus Kupfer-Metall-Kombinationen,
wie Kupfer-Nickel-Legierungen, sein, jedoch auch aus vielen anderen Materialien, wie
Stählen, rostfreien Stählen, Titan- und Aluminiumlegierungen od. dgl.
Eine Steuerschaltung 100 ist vorgesehen, um die Schweißeinheit 20 und die Schleifeinheit 60 automatisch
zu betätigen und die Zufuhr von Kühlwasser, Inertgas, Schweißstrom, Druckluft und die Spannung zum
Betätigen des Motors zu regeln. Eine Gleichspannungs-
quelle 19 speist selektiv die Schweißstromquelle 16 für den Brenner in der Einheit 20 sowie die Energie zum
beidseitigen Drehen der in der Schweißeinheit 20 und in der Schleifeinheit 60 enthaltenen umlaufenden Einrichtungen.
Eine Hochgeschwindigkeits-lnertgasquelle 15 und
eine N iedergeschwindigkeits-Inertgasquelle 13 sind selektiv durch die Steuerschaltung 100 beeinflußbar, um
ein Inertgas wie Argon oder Helium dem entfernten Ende des metallischen Rohres 6 und auch dem
Wolfram-Schweißbrenner der Schweißeinheit 20 zuzuführen. Ähnlich führt eine durch die Steuerschaltung
100 beeinflußbare Kühlwasserquelle 18 das Kühlmittel dem Brenner zu. Eine Druckluftquelle I7 ist zum
Antrieb einer Druckluft-Schleifscheibe in der Schleifeinrichtung
60 betätigbar. Schließlich sind ein Schweiß-Einschalter 105 und ein entsprechender Schleif-Einschalter
106 auf dem Hauptgehäuse U angtöracht und zum
Betätigen der Steuerschaltung 100 geschaltet.
Die Steuerschaltung 100 und die durch sie gesteuerten
Flüssigkeits-Gas- und elektrischen Quellen sind für die Steuerung des Schweißvorganges in F i g. 2 gezeigt. In
dieser Zusammenstellungszeichnung sind die Relaiskontakte in getrennter Form mit einem »at« oder einem
vertikalen Strich gezeigt, die normalerweise offene bzw. normalerweise geschlossene Kontaktpaare darstellen.
Die Steuerschaltung 100 besitzt eine Spannungsquelle 102. die selektiv an eine Schweißsammeischiene 109 und
eine Schleifsammelschiene durch die auf dem Hauptgehäuse 11 angebrachten Betätigungsschalter 105 und 106
für den Schweißzyklus und den Schleifzyklus angeschlossen wird.
Wenn der Schweißschalter 105 geschlossen wird, so wird die von der Spannungsquelle 102 zugeführte
Spannung an die Sammelschiene 109 angelegt Ein motorangetriebener, normalerweise offener Zeitschalter
108 schließt sofort und legt diese Spannung an eine Relaiswicklung HO an, wodurch die ihr zugeordneten
Kontakte 111 geschlossen werden. Die geschlossenen Kontakte Ul üben eine Haltewirkung aus, d.h., sie
halten die Verbindung zwischen der Spannungsquelle 102 und der Stromsammeischiene 109 aufrecht,
nachdem der Schalter 105 wieder geöffnet hat. Die Schließperiode für den einstellbaren Zeitsteuerschalter
108 ist so eingestellt, daß die Wicklung 110 während des
ganzen Schweißzyklus ununterbrochen mit Spannung gespeist wird, d. h. während des Abschnittes zwischen
den Zeitpunkten a und /in Fig.3A. Nach dem Zeitpunkt / kehrt der Zeitsteuerschalter 108 in seinen
normalerweise geöffneten Zustand zurikk, wodurch die
Kontakte 111 geöffnet werden und die Speisung der Schweißsammeischiene 109 mit Energie beendet wird.
Die an die Schweißsammeischiene 109 angelegte Spannung bewirkt mehrere Systemfunktionen. Ein
Zeitsteuerschalter 113 legt diese Spannung an eine Relaiswicklung 115 für das Intervall a-b in F i g. 3B an
und öffnet damit ein normalerwebe geschlossenes Ventil 116. Folglich wird Hochgeschwindigkeits-Inertgas
von der Schutzgasquelle 15 höheren Drucks zu dem entfernten Ende des Rohres 6 über die Rohre 121 und
123 und ein T-Verbindungsstück 119 geleitet In einer ähnlichen Weise erregt ein Zeitsteuerschalter 125 die
drei parallelliegenden Ventilmagnetspulen 129,134 und 162 für das Intervall a-k in Fig.3C Die drei
entsprechenden Ventile 130, 135 und 163 werden für diese Periode geöffnet Die geöffneten Ventile 130 bzw.
135 führen Niederdruck-Inertgas zum Aufrechterhalten einer Inertgasatmosphäre aus der Schutzgasquelle 13
geringeren Drucks zu dem entfernten Ende des Rohres 6 über Rohre 127 und 123 sowie das T-Verbindungsstück
119 und auch zu dem Brenner zwischen die Elektrode und den Elektrodenmantel 36 über ein Rohr
136 zu. Das durch die Wicklung 162 geöffnete Ventil 163 führt Kühlwasser von der Wasserquelle 18 zu dem
Kühlmittelkanal in dem Brenner über die Rohre 164 und 165 zu.
Die für die Steuerung des weiteren Schweißvorganges in F i g. 2 gezeigten Steuerteile werden hier nicht
weiter beschrieben.
Nach dem Einspannen der Rohre 5, 6 drückt der Bedienungsmann den Schweiß-Einschalter 105, der mit
dem Relais 110-111 zusammenwirkt, um die Spannung von der Spannungsquelle 102 auf der Schweißsammelschiene
109 während des Zeitintervalls a-l{ Fig. 3A) zu halten. Das Ventil 116 öffnet sofort, um Inertgas mit
einer relativ hohen Geschwindigkeit in das entfernte oder rechte Ende des Rohres 6 zuzuführen. Eine Periode
ab Für die Zuführung des Hochgeschwindigkeitsgases (Fig. 3B) wird durch eine entsprechende Einstellung
des Zeitsteuerschalters 113 eingestellt, um zu gestatten, daß das Gas die Länge des Rohres 6 durchströmi, so daß
die Luft von der inneren Schweißstelle verdrängt wird und eine im wesentliche inerte Gasumgebung an dieser
Stelle geschaffen wird.
Die Ventile 130 und 135 werden ferner während des Intervalls a-k in F i g. 3C geöffnet, um Niedergeschwindigkeitsgas
zu dem Schweißbrenner rings der Elektrode 35 und auch zum Ende des Rohres 6 zuzuführen, damit
für die Dauer des Schweißzyklus eine Inertgas-Schweißatmosphäre aufrechterhalten wird. Man beachte, daß
die Gaszufuhr nach dem Abschalten des Schweißstromes von der Elektrode 35 weiter aufrechterhalten wird
(vgl. F i g. 3C und 3D). Folglich kühlen die Elektrode 35 und die frisch geschweißte Verbindung in einer inerten
Umgebung ab und werden daher nicht oxidiert Eine solche Oxidation würde die Lebensdauer der Elektrode
35 sehr verkürzen und zur Versprödung der Verbindung führen. Außerdem öffnet das Ventil 163 zum Zeitpunkt
a, um Kühlwasser von der Kühlwasserquelle 18 dem Brenner bis zum Zeitpunkt k in F1 g. 3C zuzuführen.
Es folgen dann der Schweißzyklus gemäß F i g. 3D bis 3F und anschließend der Schleifzyklus.
Claims (1)
- Patentanspruch:Einrichtung zum Zuführen von Schutzgas in das Innere zweier Rohre beim Verbinden der stumpf aneinanderstoßend angeordneten Enden der beiden Rohre in einer automatischen Uchtbogenschweiüanlage mit einer um die Rohrachse drehbaren Schweißelektrode und einer Steuereinrichtung, die zur Steuerung der Bewegung der Schweißelektrode und der Zufuhr des Schutzgases aus einer Schutzgasquelle während des Schweißvorganges dient, d a durch gekennzeichnet, daß eine weitere Schutzgasquelle mit höherem Druck vorgesehen ist, die durch die Steuereinrichtung so steuerbar ist, daß ι s jeweils vor Beginn des Schwtißvorganges für eine bestimmte Zeitdauer aus dieser Schutzgasquelle Schutzgas in das Innere der Rohre zugeführt wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US66717267A | 1967-09-12 | 1967-09-12 | |
US66717267 | 1967-09-12 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1790085A1 DE1790085A1 (de) | 1972-04-13 |
DE1790085B2 true DE1790085B2 (de) | 1975-09-25 |
DE1790085C3 DE1790085C3 (de) | 1976-05-06 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3544280A1 (de) * | 1985-12-14 | 1987-06-19 | Mtu Muenchen Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines schutzgas- und/oder spuelgasstromes zu einem schweissbrenner und einer wurzelschutzvorrichtung |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3544280A1 (de) * | 1985-12-14 | 1987-06-19 | Mtu Muenchen Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines schutzgas- und/oder spuelgasstromes zu einem schweissbrenner und einer wurzelschutzvorrichtung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH497943A (fr) | 1970-10-31 |
AT291719B (de) | 1971-07-26 |
AT298283B (de) | 1972-03-15 |
US3536879A (en) | 1970-10-27 |
AT315610B (de) | 1974-06-10 |
GB1242902A (en) | 1971-08-18 |
FR1579377A (de) | 1969-08-22 |
DE1790085A1 (de) | 1972-04-13 |
GB1242903A (en) | 1971-08-18 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |