DE3102019C2 - Gegenstützvorrichtung für das Stumpfverschweißen von zwei Rohren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gegenstützeinrichtung für das Schweißgut einer ersten Schweißanlage beim automatischen Stumpfschweißen von zwei Rohren, die mit Hilfe von zwei in Umfangsrichtung angeordneten zugekehrten Sätzen von Radialkolben einer Innenverbindungseinrichtung gehalten sind. Hierbei ist ein Satz von unabhängigen Kupfereinsätzen mit trapezförmiger Gestalt in Form eines Ringes angeordnet, die mit ihren Basisteilen wechselweise umgekehrt auf einem zugeordneten darunterliegenden Satz von Einsatztragelementen frei beweglich mit Hilfe von zugeordneten horizontalen Bolzen gelagert sind, die starr mit Tragblöcken verbunden sind, die durch einen Satz der in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Sätzen von Radialkolben der Innenverbindungseinrichtung mit Hilfe von Radialdruckfedern federnd nachgiebig gelagert sind. Die Einsätze werden federnd nachgiebig gehalten und konstant gegeneinander in Form eines Ringes längs ihrer geneigten Seiten mit Hilfe von zugeordneten Horizontaldruckfedern angedrückt, die von den horizontalen Bolzen getragen werden und die gegenüberliegenden Flächen der Einsatztragelemente wechselweise beaufschlagen. Diese trapezförmigen Kupfereinsätze sind mit den zugeordneten Einsatztragelementen mit Hilfe von Schrauben fest verbunden, die in die Breitseiten ihrer Basisteile eingesetzt sind.

Description

Die Erfindung Iietrifft eine Gegenstützvorrichtung für das Schweißbacl in der ersten Schweißlage beim automatischen Slumpfverschweißen von zwei Rohren, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Ausführen der ersten Schweißlage beim Verschweißen zweier Rohre, d. h. beim Aufbringen der Grundraupe, welche die Innenwand der Rohre miteinander verbindet, iüt es bekannt, eine Gegenstützvorrichtung zu verwenden, die im Bereich der zu verschweißenden Kanten der Rohre an deren Innenwand, d. h. am Grund der Schweißfuge anliegt Diese Gegenstützvorrichtung soll verhindern, daß Schweißschmelze in das Innere der Rollire eintropft, wenn die durch die Abschrägung dünnen, sich berührenden Kanten schmelzen. Bei dieser Gegenstützeinrichtung besteht ein wesentliches Prahlern darin, daß sie möglichst dicht an der innenwand der Rohre im Schweißbereich anliegen soll, andererseits aber im Durchmesser in gewissen Grenzen veränderbar sein soll, um ein einfaches Einbzw. Ausfahren der Einrichtung zu ermöglichen und sich an Abweichungen der Rohrquerschnitte anzupassen.

Zur Lösung dieses Problems ist es bekannt (US-PS 91 952), nicht den gesamten Umfang der Schweißnaht sondern lediglich den Schweißbereich selbst abzustützen, wobei ein Unterlageschuh durch entsprechende Federanordnungen, die sich am gegenüberliegenden Wandteil der Rohre abstützen, im Schweißbereich gegen die Innenwand der Rohre an der Schweißfuge angepreßt wird.

Bei einer anderen derartigen bekannten Einrichtung (US-PS 28 87 972) wird ein Ring mit geringerem Durchmescer, als der Innendurchmesser des Rohres, jeweils an der Schweißstelle gegen die Innenwand

ίο angepreßt

Diese bekannten Gegenstützeinrichtungen sind sehr aufwendig im Aufbau und bringen die Gefahr von Fehlern, wenn das Fortschreiten der Schweißstelle nicht genau mit der die Ausfutterung an der Schweißstelle cnpressenden Vorrichtung synchronisiert ist Außerdem ist es schwierig, die Rohre genau fluchtend zu halten, um an der Schweißverbindung eine Versetzung der Rohrwand zu vermeiden.

Um eine durchgehende Abdeckung der Schweißnaht

um den ganzen Umfang der Rohre zu erreichen, ist es bekannt (US-PS 37 48 4261 die Ausfutterung als durchgehenden Ring auszubilden, der aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt ist, weiche durch eine Stelleinrichtung nach außen gegen die Rohrinnenwand anpreßbar ist Da der durch die eingezogenen, d. h. die an den in Rohrlängsachse liegenden Trennkanten sich berührenden Segmente gebildete Ring einen kleineren Durchmesser als der Rohrinnendurchmesser haben muß, um das Ein- und Ausfahren der Gegenstützeinrich tung zu ermöglichen, bilden sich beim Ausfahren der Segmente auf den Rohrinnendurchmesser zwischen den einzelnen Segmenten in Axialrichtung des Rohres liegende Spalte, in denen der Schweißspalt nicht von innen abgedeckt ist

Um die Bildung derartiger Spalte zu vermeiden, ist es bekannt (US-PS 4177914), den die Ausfütterung bildenden Kupferring in Segmente zu unterteilen, deren axial gerichtete Verbindungsflächen, nicht wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform radial, sondern zur Radialrichtung schräg verlaufen. Dadurch berühren sich zwar die Verbindungsflächen der Segmente über einen größeren Bereich von Außendurchmessern des Ringes, jedoch entstehen zwischen den einzelnen Segmentteilen des Kupferringes Stufen, so daß schon bei relativ geringfügigen Abweichungen der Innenwand der Rohre vom Solldurchmesser ein Teil der Segmente nicht dicht an der Rohrinnenwand anliegt, und somit Schweiß-Schmelze aus dem Schweißspalt in das Innere des Rohres austreten kann.

Um diesen Mangel zu vermeiden, ist es bei einer vergleichbaren Gegenstützvorrichtung (US-PS 29 52 321) bekannt als Ausfütterung um den eigentlichen Stützring einen aus Glas bestehenden Polsterring zu legen, der sich auch bei Stufen im Stützring dicht an die Innenwand des Rohres anlegt Diese bekannte Gegenstützvorrichtung erfordert jedoch durch die Notwendigkeit des Einsetzens eines gesonderten Glaspolsterringes einen erheblichen Arbeitsaufwand und Kosten.

Die zuletzt genannten Gegenstützeinrichtungen können jedoch ohne Schwierigkeiten mit einer die Rohre gegeneinander zentrierenden Innenverbindungseinrichtung verwendet werden, so daß die zu verschweißenden Rohre während des Schweißvorganges genau fluchtend gehalten werden können.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine derartige bekannte Gegenstützeinrichtung auf einfache Weise so auszubilden, daß sich ohne Bildung

von Spalten oder Stufen in der Außenfläche des Stützringes, dieser weitgehend genau an den Innenumfang von Rohren mit in Grenzen unterschiedlichen Querschnitten anpaßt und somit eine wirksame Abdeckung des Schweißspaltes bildet

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Bei der erfinditngsgemäßen Ausbildung verändert sich der Durchmesser des als Ausfütterung dienenden Kupferringes im wesentlichen nicht durch Radialbewegung, sondern durch eine Bewegung in axialer Richtung der einzelnen Segmente gegeneinander, wodurch entsprechend der Umfang vergrößert oder vermindert

Ben von zwei Rohren, die mittels zweier zugekehrter, in Umfangsrichiung angeordneter Sätze von Radialkolben einer lnnenverbindungseinrichtung zusammengehalten sind, mit einem Satz von unabhängigen Kupfereinsätzen als Ausfütterung, die in Form eines Ringes angeordnet und jeweils fest mit einem zugeordneten, darunter liegenden Satz von Einsatztragelementen verbunden sind, die ihrerseits federnd nachgiebig mittels einem der in Umfangsrichiung angeordneten Sätze von Radialkolben der lnnenverbindungseinrichtung mit Hilfe von radialen Druckfedern abgestützt sind, dadurch aus. daß die unabhängigen, als Ausfütterung dienenden Kupfereinsätze trapezförmig ausgebildet sind, daß sie mit ihren Basisteilen wechselweise umgekehrt auf den Einsatz

wird, ohne daß zwischen den einzeinen Segmenten 15 tragelementen durch horizontale Bolzen frei gelagert

Spalten gebildet werden.

Gemäß der Erfindung· wird aber nicht nur ein bei unterschiedlichen Rohrquerschnitten im wesentlichen durchgehend kreisförmiger Ausfütterungsring gebildet, sondern auch eine wesentliche Vereinfachung der Konstruktion dadurch erreicht, daß die Segmente des Ausfütteruivgsringes über Tragblöcke an den Regelkolben der lnnenverbindungseinrichtung gelagert sind. Derartige Innenverbindungseinrichtungen sind an sich bekannt (US-PS 41 77 914). Durch die erfindungsgemäße federnde Lagerung der Tragblöcke an den Kolben der lnnenverbindungseinrichtung kann aber nicht nur eine besondere Anstellvorrichtung für die Segmente entfallen, sondern der aus den Segmenten gebildete Ausfütterungsring wird fugenfrei selbsttätig beim Ansetzen der Innenverbindungseinrichtung unter der Schweißnaht angelegt

Die Kupfereinsätze können nicht nur eine radiale, sondern auch eine horizontale Relativbewegung ausführen, und auf der Wirkung der radialen und horizontalen Druckfedern beruht die Tatsache, daß die Kupfereinsätze in horizontaler d. h. axialer und radialer Richtung selbsteinstellend bzw. seibstausrichtend sind. Hierdurch können sich die Einsätze leicht an unterschiedliche sind, die starr mit Tragblocken verbunden sind, die ihrerseits federnd nachgiebig durch einen der in Umfangsrichtung angeordneten Sätze von Radialkolben der Innenverbindungseinrichtung mit Hilfe dieser radialen Druckfedern abgestützt und fp^ernd nachgiebig gehalten sowie konstant gegeneinander in Form eines Ringes längs ihren geneigten Seiten durch zugeordnete, horizontale Druckfedern gegeneinandergedrückt sind, die von den horizontalen Bolzen getragen

sind und wechselweise gegenüberliegende Flächen der Einsatztragelemente beaufschlagen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die trapezförmigen Kupfereinsätze auf den zugeordneten Einsatztragelementen mitteis Schrauben befestigt die in

:0 die Breitseiten ihrer Basisieile eingesetzt sind.

Hierdurch kann die nutzbare RingHache zur Unterstützung des Sehweiöguts in der ersten Schweißlage sehr groß gewählt werden und ist nicht durch das Vorhandensein von Metallelementen (Schrauben) be-

i-3 schränkt.

Seitenansicht längs der Linie A-A

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Teilschnittansicht zweier Innenumfangsfl«chen bei einem mehr oder weniger 40 stumpf zu verschweißender Rohre, die mittels einer ovalen Querschnitt anpassen, ohne daß Spalte oder Innenverbindungseinrichtung gehalten werden, auf der Stufen zwischen den Berührungsflächen der Einsätze die Gegenstützeinrichtung für das Schweißgut nach der vorhanden sind. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Erfindung angebracht ist;

unabhängigen Kupfereinsätze horizontal relativ zuein- F i g. 2 eine perspektivische vergrößerte Darstellung

ander dadurch beweglich sind, daß sie längs ihrer 45 zweier benachbarter Bauelemente der GegenstützaintrpnpiiTten Seit ?n ο\ρ\\™λ Kpw^criinh ein-; «,,c ,ι··».!, Λ\_α richtung für das Schweißgut nach der Erfindung,

Fig.3 eine ^o:-
F i g. 2 und

F i g. 4 eine
w Fig.2.

In den Figuren sind oiit 1 und 2 jeweils zwei Rohre bezeichnet, die an einer abgeschrägten Schweißfuge 3 stumpf miteinander zu verschweißen sind. Mit 4 ist schematich eine Innenverbindungseinrichtung bezeichnet, die mit zwei zugekehrten, in Umfang«richtung angeordneten Sätzen von Radialkoiben 5 und 6 jeweils versehen ist, die die Rohre zentriert während des Schweißvorgangs zusammenhalten, wenn die Radial-

..... - kolben radial gegen dh Innenfläche der Rohre 1 und 2

beweglich auf horizontalen Bolzen angebracht und μ jeweils gedrückt werden. Um zu verhindern, daß das können sich daher um die Achse der Beizen drehen. SchweiBgut einer ersten Schweißlage in die Rohre fällt

Hieraus ist ersichtlich, daß die verschiedenen unabhän- ^!- -^!-~ "· _-..-..

gigen Einsätze sich leicht an mehr oder weniger ovale

geneigten Seiten gleitend beweglich sine·, was durch die zugeordneten horizontalen Druckfedern möglich ist Die Neigung und Länge der geneigten Berührungsseiten der Einsätze ermöglichen darüber hinaus einen großen Gleitbereich, und SG¹TiIt eine große Variationsbreite hinsichtlich der Umfangsabmessungen des Ringes, wodurch es möglich wird, daß der Ring sich an große Durchmesserunterschiede anpassen kann, die bis etwa ± 25 mm betragen können.

Die ständige Wirkung der horizontalen Druckfedern gewährleistet zusätzlich einen ständigen Kontakt zwischen den verschiedenen Einsätzen, so daß sich weder Spalte noch Stufen zwischen den Einsätzen bilden können. Die Einsatztragelemente selbst sind frei Seitenansicht längs der Linie B-B in

Umfange von stumpf zu verschweißenden Rohren anpassen können.

Zusammenfassend zeichnet sich erfindungsgemäß eine Gegenstützeinrichtung für das Schweißbad in der ersten Schweißlage beim automatischen Stumpfschwei-

ist eine Gegenstützeinrichtung 7 für das Srhweißgut zwischen den Rohren an den Kontakträndern bzw. Kontaktkanten der Schweißfuge 3 vorgesehen.

Diese Gegenstützcin kihtung 7 nach der Erfindung umfaßt im wesentlichen einen Satz von unabhängigen Kupfereinsätzen 8 mit einer trapezförmigen Gestalt, die Seite an Seite längs ihrer geneigten Seiten 9 angeordnet

sind, um einen Ring zu bilden. Ferner sind diese Kupfereinsätze 8 derart angeordnet, daß ihre Basisteile 10 und 11 wechselweise umgekehrt sind, daß der kleinere Basisteil 10 eines Einsatzes dem größeren Basisteil 11 zweier benachbarter Einsätze benachbart liegt und umgekehrt, wie sich dies deutlich aus Fig. 2 ergibt.

Insbesondere ist jeder trapezförmige Kupfereinsatz 8 auf einem darunter liegenden Einsatztragelement 12 angebracht und mit diesem mit Hilfe von Schrauben 13 fest verbunden die in Her Breitseite 14 des größeren Basisteils 11 des Einsatzes eingesetzt sind, und mit Hilfe der -Schraube 15, die in die Breitseite 16 des kleineren Basisteils 10 des Einsatzes eingesetzt ist (siehe insbesondere F i g. 2). Somit steht die äußere Ringfläche des durch die Einsätze 8 gebildeten Ringes vollständig zur Stütze des Schweißgutes in der ersten Schweißlage zur Verfugung, und diese Stützfläche ist nicht durch das

VUl MctMUCIiaClll

ten begrenzt.

Das Einsatztragelement 12 ist frei beweglich durch einen horizontalen Bolzen 17 gelagert, der starr mit einem Tragblock 18 in einer vertikalen Bohrung verbunden ist, in den ein Radialkolben 6 eines der beiden Sätze eingesetzt ist. Dieser Tragblock 18 wird durch Radialdruckfedern 19 radial nach außen gedruckt, die zwischen der unteren Fläche des Blocks 18 und einer Vergrößerung 20 des Kolbens 6 wirkt. Diese Radialdruckfeder 19 ist an einem Lösen von dem Radialkolben 6 durch eine Schulter und Distanzunterlagscheiben 21 gehindert, die an dem Kopf des Radialkolbens durch eine Verbindungsschraube 22 befestigt sind. Auf der die den horizontalen Bolzen tragenden Fläche gegenüberliegenden Fläche des Tragblockes 18 ist eine Anschlagplatte 23 befestigt, die mit einem Anschlagring 24 der Innenverbindungseinrichtung 4 zusammenarbeitet, gegen den sie zur Anlage kommt, um zu verhindern, daß sich der Tragblock 18 um die Achse des Radialkolbens 6 drehen kann, wodurch erreicht wird, daß sich der Tragblock 18 nur radial bewegen kann.

Schließlich ist das Einsatztragelement 20 derart bemessen, daß der zugeordnete trapezförmige Einsatz 8 so gehalten ist, daß er radial relativ zum Kopf der Verbindungsschraube 22 (siehe Fig. 2 bis 4) vorsteht. Die trapezförmigen Kupfereinsätze 8 sind ferner federnd nachgiebig gehalten und werden konstant gegeneinander längs ihrer geneigten Seiten 9 durch zugeordnete horizontale Druckfedern 24 gedrückt, die von den horizontalen Bolzen 17 getragen werden und <, die gegenüberliegende Flächen der Einsatztragelemente 12 wechselseitig beaufschlagen. Insbesondere ist eine Feder 24 zwischen der äußeren Fläche 12' eines Einsatztragelements 12 (siehe F i g. 3) und der Sicherungsmutter angeordnet, die auf dem freien Ende des ίο horizontalen Bolzens 17 aufgeschraubt ist. Bei dem benachbarten Einsatz hingegen ist die Feder 24 /wischen den gey "'iberlicgenden Flachen des Tragblocks 18 und dem benachbarten Einsal/tragelement 12 (siehe F i g. 4) angeordnet.

i) Die Arbeitsweise einer solchen G ;genstüt/einrich Uing ist ohne weiteres verständlich.

Wenn der in Unifangsrichtung angeordnete Satz von

Radialkolben 6 der Innenverbindungseinrichtung 4 rsdhi! be\vc^a! wird um dss R°h^r 2 f?si7iileixen. bewegt

jo sich auch der Satz von trapezförmigen Kupfereinsätzen 8 radial, und diese Kupfereinsätze 8 kommen in Berührung mit der Innenfläche des Rohres 2 vor den Kolben. Wenn die Kolben 6 weiter radial bewegt werden, um zu erreichen, daß ihre Köpfe 22 gegen die

_'-, Innenfläche drücken, dann sind nicht nur die Einsätze 8 federnd nachgiebig gegen die Innenfläche infolge der Druckkraft der vorgesehenen Radialdruckfedern 19 angedrüc'·.·, sondern die Einsätze bewegen sich auch längs ihrer geneigten Kontaktseiten 9 infolge der

jo Druckkraft der horizontalen Druckfedern 24 gleitend, so daß sich der Ring an den Umfang der Innenfläche anpaßt. Wenn darüber hinaus die Einsatztragelemente

12. und folglich die Einsätze 8 frei beweglich auf den horizontalen Bolzen 17 angebracht sind und sich daher um die Achsen der Bolzen 17 drehen können, können die Einsätze 8 sich selbst an eine ovale Gestalt der Innenfläche anpassen, ohne daß Spalte oder Stufen an ihren geneigten Kontaktseiten 9 entstehen.

Da schließlich die trapezförmigen Einsätze unabhängig und sowohl in horizontaler als auch in radialer Richtung selbst einstellend bzw. selbstausrichtend sind, sind sie fähig, sich vollständig Umfangsflächen anzupassen, die oval sind und/oder im Durchmesser um etwa ±25.4 mm unterschiedlich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1, Gegenstiüitzvorrjchtung für das Schweißbad in der ersten SdIi weißlage beim automatischen Sttimpfverschweißen von zwei Rohren, die mittels zweier in Umfangsrichtung angeordneter Sätze von Radialkolben einer Ii nnerverbindungseinrichtung fluchtend zusammengehalten sind, wobei die Gegenstützvorrichtung einen Satz von voneinander unabhängigen segmentartigun Kupfereinsätzen als Ausfütterung aufweist, die iin Form eines Ringes angeordnet und jeweils fest mit einem zugeordneten darunter liegenden Sa la ι von Einsatztragelementen verbunden sind, die ihrerseits jeweils an einem einer Anzahl in Umfangsmchtung angeordneter Radialkolben abgestützt simd, dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander unabhängigen, als Ausfütterung dienenden se^mentartigen Kupfereinsätze (8) in der ringförmigen Umfangsfläche trapezförmig ausgebildet sind 'JuJi i mit ihren Basisseiten (10, 11) wechselweise· entgegengesetzt au? den Einsat7,tragelementen (112) gelagert sind, welche auf mit Tragblöcken (18) verbundenen horizontalen Bolzen (17) verschiebbar sind, und die Tragblöcke federn nachgiebig an jeweils einem der in Umfangsrichtung angeordneten Sätze von Radialkolben (5, 6) der Innenverbindu ngseinrichtung (4) unter Vorspannung radialer Druckfedern (19) federnd nachgiebig abgestützt sinii und die Kupfereinsätze (8) in Form eines Ringes mit ihren schrägen Trapezseiten (9) durch auf d',:ii Bolzen (17) sitzende, horizontale, wechselweise gegenüberliegende Flächen der Einsatztragelemcme (12) beaufschlagende Druckfedern (24) gegeneiniindergedru.jki.sind.

   Z Gegenstiiitzvorrichtung na. h Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trapezförmigen Kupfereinsäti:: (8) mit den zugeordneten Einsatztragelementeti (12) mittels Schrauben (13, 15) verbunden siifid, die in die Basisflächen (14, 16) eingeschraubt sind.