DE3132100A1 - Maschine zum widerstandsstumpfschweissen von rohren - Google Patents

Description

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MASCHINE ZUM WIDERSTANDSSTÜMPFSCHWEIßEN VON ROHREN

Die Erfindung bezieht a ich auf Sehraeißanlagen und betrifft insbesondere Maschinen zum Widiratandsstumpfschweißen ßen von Rohren, welche.innerhalb der zu verschweißenden Rohre verschiebbar sind«,

Am erfolgreichsten kann dia Erfindung beim Verlegen von Erdöl- und Gasrohrleitagen zum Schweißen von Sohren mit einem großen Durchmesser eingesetzt werden«

Ein Problem beim Betrieb der bekannte Innenrohrschweißmaschinen besteht darin, daß dertn Anwendung beim Entgraten sowie durch das Versagen des Beroegungsantriebs wesentlich ■ erschwert wird. Die Erfindung ist bestimmt₉ die^j Aufgabe *■■'·■■ zu lösen.

Es Würden mehrmals Versuche vorgenommen, den

Schweißvorgang eines Hohrstranges zu machanisieren. Längere Zeit hat man versucht, die Verschiebung der Schweißbrenner und Elektroden entlang des zu veraohro®Iß®nd©n Stumpfstoßes zu mechanisieren und zu automatisieren.. Die dafür geeigneten Maschinen haben,, im Grund© genommen, die Schweißerbewegungen nachgebildet und konnten aber keine bedeutende Leistungserhöhung gewährleisten,, (s_o beispielsweise US-PS 3 277 567). Die Ursache dafür war das angewendete Schweißprinzip - "Füllung der Stoßstells mit dem Metall der abschmelzenden Elektrode"_o .

Eine starke Leistungserhöhung wurde durch die Anwendung der Methode des Widerstandsstumpfschrasißens erreicht. Zum Durchführen dieser Method® sin<3 Schweißmaachinen entwickelt WQXden_rdie in drei Grundtypen aufstellt wsrden können; ■ ■ - Außeiarohrschweißmasohinen, d®r@n Bestandteile, sich alle

außerhalb der zu verschweißenden Rohre befinden;

- Innenrohrsohweißmaschinen;

- kombinierte Maschinen.

Die Betriebserfahrung mit diesen Maschinen zeigt, daß beim Verlegen von Haupt rohrleitungen unter Bedingungen der Wegelosigkeit oder Wegekreuzung auf einem Gelände die Innenrohrs chweißmaschinen vorteilhaft sind. Der Hauptvorteil der Maschinen zum Widerstandsstumpfschweißen von Rohren besteht darin, daß die innere Oberfläche der zu einem Rohrstrang zu verschweißenden Rohre eine, äußerst bequeme Führung darstellt. Dadurch, wird auch ein exakteres Zentrie-"•^:" ren der Rohre sowie eine Erhöhung der Leistung und Güte des Schweißens gewährleistet.

Eine Innenrohr schweißmaschine zum Widerstandsstumpf*- schweißen von Rohren (s. SU-Urheberschein 286 I03) enthält ein Gehäuse mit einer Führungsstange. Die Maschine weist zwei Baugruppen von spreizbaren Kontakt Stromzuführungen auf. Eine Baugruppe ist an dem Gehäuse starr und die andere an der Stange axial verschiebbar befestigt und mit einem Antrieb für hin- und hergehende Bewegung verbunden. An den Baugruppen ist eine Entgratungsvorrichtung angeordnet. Außerdem enthält die Maschine ZentrierStützrollen und Antriebsräder. Die Zentrierstützrollen und die Antriebsräder sind an dem Gehäuse mit Hilfe von angefederten Schwenkhebeln derart montiert und immer an die innere Oberfläche der zu verschweißenden Rohre durch Federn angedrückt. Somit dienen die Antriebsräder gleichzeitig als eine Stütze für ein Ende der Maschine. Die Antriebsräder sind durch Transmis-

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Sionen mit einem Antrieb für Drehbewegung kinematisch verbunden.

Die HauptSchwierigkeit bsi der Anwendung der beschriebenen Maschine bestand darin", daß bei einem Versagen des für eine selbsttätig® Verschiebung der Maschine dienenden Antriebs für Drehbewegung ©in© äußerst große Kraft za deren Ausziehen aus dem Rohr erforderlich war.sie wurde dadurch verursacht» daß di® Antriebssädsr bei einem zwangsläufigen Ausziehen der Maschine eine Drehbewegung der Transmies ionen und dem Antrieb für Dsihbewegung übermitteln, »eiche ein· erhebliches Wideretandsmoment erzeugen«, Gleichzeitig ist ein ständiger Kontakt des Ants⁴-barader und der inneren Rohroberfläch© in besagter Maschin© zur Vermeidung einer spontanen Verschiebung der Maschine in einem geneigten Rohrstrang unbedingt erforderlich» Es ist ersichtlich, daß ein ständiger Kontart auch zur Unterstützung und Zentrierung eines.Endes der Maschine vonnöten ist.

Da die Antriebsräder die Roteoberfläche ständig berühren, entstehen auch beim Entgraten verschiedene-Schwierigkeiten. Insbesondere sollte der durch den Antrieb für Drehbewegung und die Transmissionen dfs Antriebsräder erzeugte Widerstand von dem Intriob für Hin- und Herbewegung der die Entgratungsvorrichtung tragenden Baugruppen überwunden werden,

. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zum Widerstandestumpfschweißen von Rohren zu schaffen, deren bauliche Gestaltung des Laufteiles keine Kraftwechselwirkung der Antriebsräder mit dem zu verschweißenden Rohr im Notfall ausschließt und gleichzeitig ein

is uv erlass ige s Pesthalten der Maschine in geneigten Rohr-

strängen gewährleistet.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einer Maschine zum Widertandsstumpfschweißen von Rohren, enthaltend ein Gehäuse mit einer Führungsstange, zwei auf der erwähnten Führ ungst aage aufgebrachte Baugruppen von spreizbaren Kontakt Stromzuführungen, von denen eine an dem Gehäuse starr und die andere an der Stange axial verschiebbar befestigt und mit einem Antrieb für Hin- und Herbeweguhg verbunden ist, eine mindestens auf .einer der erwähnten Baugruppen angeordnete Entgratungsvorrichtung,an dem Gehäuse mit Hilfe von angefederten Dranhebe In montierte ·. Zentrier Stützrollen sowie an dem Gehäuse mit Hilfe von angefeuerten Drehhebeln montierte und mit einem Antrieb für ■ Drehbewegung verbundene Antriebsräder, erfindungsgemäß ein Kraftzylinder und dreiarmige Wippen montiert sind, wobei ein Arm jeder Wippe als ein das Antriebsrad tragender Schwenkhebel dient, an dem zweiten Arm eine zusätzliche Stützrolle " befestigt ist und der dritte Arm mit der Kolbenstange des erwähnten KraftZylinders verbunden ist. . ·

Bei einem Versagen des Antriebs für Drehbewegung werden die Antriebsräder mit Hilfe des an eine Hydraulik- - oder Pr eüluft anlage angeschlossenen Kraft Zylinders von der Innenoberfläche der zu- verschweißenden Rohre gelöst. Dabei bleibt die Maschine an den zusätzlichen Stützrollen zentriert, welche ihr Ausziehen aus dem Rohrstrang praktisch nicht verhindern. D_as gleiche Abführen der Antriebsräder von der Innenoberfläche der zu verschweißenden Rohre ist auch beim " Entgraten möglich. Bs ist zu bemerken, daß in anderen Fällen, darunter auch während der Arbeit in einem geneigten

Rohrstrang der Kraftzylinder von der Hydraulik- oder Preßluftanlage abgeschaltet wird und die Antriebsräder durch die angefederten Wippen an das zu verschweißende Rohr angedrückt werden, wodurch die Möglichkeit einer spontanen Verschiebung der Maschine ausgeschlossen wird.

Die obengenannten Faktoren erlauben unproduktive Zeitverluste bei Betriebsstörungen herabzusetzen sowie den Bedienungskomfort der Maschine zu erhöhen.

Es wird empfohlen, daß die Antriebsräder an die innere Rohrfläche der zu verschweißenden Röhre durch Federn angedrückt werden und die zusätzlichen Stützrollen . von der letzteren durch eine gemeinsame Feder, d?^ sich an dem Gehäuse und an dem Ansatz der Kolbenstange des Kraftzylinders stützt, abgepreßt werden. Eine derartige Ausführungsform ist am einfachsten herzustellen und betriebszuverlässig.

•im folgenden ist die Erfindung an Hand von konkreten Ausführungsbeispielen unter Bezugsnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. JSs zeigt Fig. 1 eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Maschine zum Widerstandsstumpf schweißen _¥on Hohren mit Teilschnitten;

Fig. 2 eine Maschine zum Widerstandsstumpf schweißen von Rohren, eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 11 der Fig.l der beiliegenden Zeichnungen.

Die Maschine zum Widerstandestumpfschweißen von Rohren enthält ein Gehäuse l (s. Flg.l) mit einer Führungestange

2 und Baugruppen J> und 4 von spueizbaren (oder in Radialrichtung aussohiebbarenjKontaktstromführungen 5. Die Bau-

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gruppe 4 ist an dem Gehäuse 1 starr und die Baugruppe 3 an der ]?iihrungsstange 2 axial verschiebbar befestigt. Die Baugruppe 3 ist mit einem Antrieb 6 für Hin-: und Herbewegung verbunden. Auf den Baugruppen 3 und 4 ist eine Entgratungsvorrichtung 7 angeordnet. Diese Vorrichtung 7 kann unterschiedlich ausgeführt werden (beispielsweise als. Präser) aber hier und weiter wird nur eine Ausführungsform der Maschine beschrieben, in der die Vorrichtung 7 als auf den Bau-. gruppen 3 und 4 in versetzter Ordnung angeordnete Messer 8 ausgeführt ist. Ss ist ersichtlich^ daß die Messer 8 der.Vorrichtung 7 sowohl auf den beiden Baugruppen 3 und 4 als auch auf einer von diesen aufgestellt werden können.

Im Gehäuse 1 sind eine Pumpstation 9 sowie ein Schweißtransformator 10 montiert, welcher mit den Baugruppen 3 und 4, und zwar mit den spreizbaren Eontakt Stromzuführungen 5 elektrisch verbunden ist.

An einem Ende des Gehäuses 1 sind angefederte Drehhebel 11 nach dessen Umfang montiert. An den Hebeln 11 sind Zentrierstützrollen 12 befestigt. Die Hebel 11 sind radial unter einem Winkel von 120° zueinander aufgestellt.

An dem änderen Ende des Gehäuses 1 sind Antriebsräder

13 und zusätzliche Stützrollen 14 montiert. Die Antriebsräder 13 sind, an den angefederten Drehhebeln 15 und die zusätzlichen Stützrollen 14 an angefederten Drehhebeln 16 befestigt. Somit ist gemäß der Erfindung neben jedem Antriebsrad 13 eine zusätzliche Stützrolle 14 montiert. Die Anzahl der Antriebsräder 13 und der zusätzlichen Stützrollen

14 kann unterschiedliche sein. Das hängt von den Abmes-

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sungen sowie dem Gewicht der Maschine ab* Die Antriebsräder 13 und zusätzliche Stützrollen 14 sind an den in radialen Ebenen orientierten Hebeln 15 und 16 derart, montiert, wie es in Pig. 2 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist.

Die Antriebsräder 13 (s. Fig.l der beiliegenden Zeichnungen) sind mittels einer Sohneokenverzahnüng 1? und einer Kardantransmission 18 mit einem Antrieb 19 für Drehbewegung kinematisch verbunden. Der Antrieb 19 für Drehbewegung ist auf dem Gehäuse 1 angeordnet, als ein Hydraulikmotor ausgeführt und mit der Pumpstation 9 verbunden. An dem Gehäuse 1 ist erfindungsgemäß ein in xialer Richtung orientierter Kraftzylinder 20 angeordnet. Eine Kolbenstange 21 des KraftZylinders 20 ist mit den Hebeln 15 und 16 kinematisch verbunden.

Die Antriebsräder 13 und die zusätzlichen Stützrollen 14 sind an dreiarmigen Wippen 22 montiert. Dabei stellt ein Arm jeder Wippe 22 den ein Antriebsrad 13 tragenden Hebel 15 dar. Der zweite Arm jeder Wippe 22 stellt den eine zusätzliche Stützrolle 14 tragenden Hebel 16 dar. Der dritte Arm 23 jeder Wippe 22 ist mit der Kolbenstange des Kraftzylinders 20 kinematisch verbunden. Dafür wird auf die Kolbenstange 21 eine Scheibe 24 aufgesetzt, die am Rand Einschnitte aufweist, in welche zylindrische Ansätze der Arme 23 der Wippen 22 eingeführt sind.

Die Kolbenstange 21 ist durch eine Führungsöffnung einer an dem Gehäuse 1 befestigten zusätzlichen Stütze durchgeführt. Auf die Kolbenstange 21 ist eine zylindrische Feder 26 aufgebracht. Am Ende raeist die Kolbenstange 21

einen Gewindeabschnitt auf, an dem mit Hilfe von Muttern 27 ein beispielsweise als eine Scheibe ausgeführter Ansatz 28 befestigt ist. Die zylindrische Feder 26 stützt sich mit einem Ende an das Gehäuse 1. und zwar an die zusätzliche Stütze 25, und mit dem anderen Ende an den Ansatz 28 der Kolbenstange 21. Somit werden alle Antriebsräder 13 in die innere Oberfläche eines zu verschweißenden Rohres 29 mit Hilfe der zylindrischen Feder 26 angedrückt und die zusätzlichen Stützrollen 14 von dieser abgepreßt.

Dar Kraftzylinder 20 ist an ein hydraulisches oder pneumatisches Haupt- sowie Notsystem (in der Zeichnung nicht gezeigt) angeschlossen. Bin Kolben 30 teilt den Hohl-

' raum des Kraftzylinders 20 in Kammern 31 und· 32 auf.

Die Feder 26 ist durch, eine Hülse 33 abgeschlossen, auf die eine das Gewindeende der Kolbenstange 21 abschließende Kappe 34 aufgeschraubt ist.

Die beschriebene Maschine arbeitet wie folgt. Die Pumpstation 9 (s. Fig.! der beiliegenden Zeichnungen) betätigt den Antrieb 19 für Drehbewegung. Der Antrieb 19 übermittelt durch die Kardanwelle 18 und Schneckenverzahnung 17 den Antriebsrädern"13 eine Drehbewegung. Dabei wird die Maschine von dem vorher geschweißten Stumpfstoß des Rohrstranges zu seiner offenen Stirn verschoben. Danach wird ein Ende der Maschine aus dem vorher geschweißten Rohr strang ausgeschoben und auf ihm das anzuschweißende Rohr aufgesetzt. Danach wird die Maschine derart verstellt, daß der Spalt zwischen den Baugruppen 3 und 4 in der Zone des zu verschweißenden Stumpf stoßes liegt.

Die KontaktStromzuführungen 5 der Baugruppen 3 und 4

werden gespreiat :, stützen nicht gegen <sie innere oberfläche des Bohrstranges sowie des an diesen anzuschweißenden Rohres und zentrieren das anzuschweißsndt Rohr bezüglich des Rohrstrangesv Das Zentrieren erfolgt auch mit Hilfe von Zentrier Stützrollen 12 und Antriebsrädern 13· Nachdem das Rohr zentriert ist, wird das Fördermedium aus dem hydraulischen oder pneumatischen Hauptsystem der Kammer 31 des Kraftzylinders 20 unter · Druck zugeführt. Der Kolben 30 des Kraftzylinders 20 mit der Kolbenstange 21 versohiebt sich naoh recht und bewegt die Scheibe 24. Dabei wird die zylindrische Feder 26 zusammengedrückt. Die Feder 26 wird durch die Wechselwirkung der Scheibe 24 und Arme ' der " Wippen 22 derart gedreht, daß die zusätzl Stützrollen 14 an die innere Rohroberfläche angedrückt und die Antriebsräder 13 von dieser abgepreßt werden.

Von dem ächweißtransformator warden die Kontaktstromzuführungen 5 der Baugruppe 3 und. Baugruppe 4 mit Strom versorgt. Der Strom fließt durch die Enden des zu verschweißenden Rohres 29 und des Rohrstranges, wodurch diese erhitzt und geschmolzen werden. In diesem Moment wird der Antrieb 6 ausgelöst welcher die Baugruppe 3 in Richtung der Baugruppe 4 verschiebt. Durch die Baugruppe 3 wird das anzuschweißende Rohr mitgenommen sowie die abgeschmolzenen Enden des Rohres 29 und Rohrstranges getaucht.

Dabei entsteht eine Schweißnaht. Durch die Verschiebung der Baugruppe 3 bis zum Anschlag an die Baugruppe 4 erfolgt mit Hilfe von Messern 8 der Vorrichtung 7 eine vollständige Entgratung.

Danach werden die Kontaktstromzuführungen 5 der Bau-

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gruppen 3 und 4 zusammengepreßt. Die Kammer 31 dee Kraftzylinders 20 wird an eine Ablaufleitung (in der Zeichnung nicht gezeigt) angeschlossen. Dabei entspannt sich die Feder 26 und verschiebt die Kolbenstange 21 mit der ^cheibe 24 nach links. Durch die Scheibe 24 werden die Wippen 22 derart gedreht, daß die Antriebsräder 13 an die innere Rohroberfläche angepreßt werden. Der Antrieb 19 für Drehbewegung wird ausgelöst und die Maschine mit Hilfe der Antriebsräder 13 zu dem nächsten Stumpfstoß verschoben. Weiterhin arbeitet die Maschine auf ähnliche weise.

Im Notfall wird der Anpreßdruck der Antriebsräder 13 an die innere Rohroberfläche mit Hilfe von Muttern 27 geregelt.

Oben sind nur einige Ausführungsbeispiele der Erfindung angeführt. Auch weitere Ausführungen der Erfindung sind möglich, wobei der Erfindungstatbestand und -inhalt im Rahmen der Patentansprüche erhalten bleibt.

Claims (2)

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   PATENTANWÄLTE

   DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1970) . DIPL.-ING. W. EITLE · DR.RER. NAT. !(.HOFFMANN . DIPL.-ING. W. LEHN

   DIPL.-ING. K. FDCHSLE . DR. RER. NAT. 8. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 MD NCHEN 81 . TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29il9 (PATHE)

   Institut elektrosvarki imeni E.O. Patona Akademii Nauk Ukrainskoi SSR - ulitsa Bozhenko, II - Kiev / UDSSR

   MASCHINE ZUM WIDERSTMESSTUkPFSGHlfEIßM VOW BOHRM PAEEHTANSEBÜCHBi

   (1J Masohine zum Widerst'a&dsst impf schweißen \~i Roh- : reu, enthaltend ein Genäuse mit einer Führungsstange, swei Baugruppen von spreizbaren Kontakt st romzufuhr ungen, von denen eine an dem Gehäuse starr and die ander® an der Stange axial verschiebbar befestigt und mit einem Antrieb für Hin- und Herbewegung verbunden ist;, ©iae mindestens auf einer der erwähnten Baugruppen angeordnete Ent gr at ungsv or richtung, an dem Gehäuse mit Hilfe von ang@federten -Orehhebeln montierte Zentrierstützrollen sosi® an dem Gehäuse mit HiI-fe von angefederten Drehhebeln montiert© und mit einem Antrieb für Drehbewegung verbunden® Antriebsräder, d adurch, gekennzeichnet daß

   a) an dem Gehäuse (1) ein Kraftzylinder (20) ,

   b) und dreiarmige Wippen (22) montiert sind,

   . . °) wobei der erste Arm jeder Wippe (22) als ein das Antriebsrad (13) tragender Hebel (15) dient,

   d) der zweite Arm jeder Wipp© (22) ©inen die zusatz-

   liehe Stützrolle (14) tragenden Hebel (16) darstellt, .
   e) und der dritte Arm (25) jeder Wippe (22) mit der Kolbenstange (21) des ernannten KraftZylinders (20) verbunden ist.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, d a d u r c h ge* kennze ichnet, daß die Antriebsräder (15) an die innere Oberfläche des zu verschweißenden Bohresduroh Federn angepreßt und die zusätzlichen Stützrollen (14) von dieser durch eine gemeinsame Feder (26), welche sich an das Gehäuse (1) und einen Ansatz (28) der Kolbenstange (21) des KraftzylInders (20) stützt, abgepreßt werden.