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Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Rohrwiderstandsstumpfschweissmaschinen, die so- wohl unter Feldbedingungen, beispielsweise beim Verlegen von Hauptrohrleitungen, als auch unter stationären Bedingungen, d. h. zum Zusammenschweissen von Rohren mit relativ grossem Durch- messer, eingesetzt werden können.
Mehr im einzelnen betrifft die Erfindung eine Rohrwiderstandsstumpfschweissmaschine, die innerhalb der zu verschweissenden Rohre angeordnet wird, enthaltend ein tragendes Längsele- ment, an welchem eine in Axialrichtung verschiebbare und eine feste Rohrspannvorrichtung mit
Spannschleifschuhen befestigt sind, die an den Schweisstransformator mittels einer Stromzuführung, vorzugsweise mit biegsamen Kabeln, angeschlossen sind.
Die bekannten Maschinen zum Widerstandsstumpfschweissen von Rohren können in drei Gruppen unterteilt werden, nämlich in
1. Aussenschweissmaschinen, bei denen sämtliche Vorrichtungen, darunter auch Schweisstrans- formatoren, ausserhalb der zu verschweissenden Rohre angeordnet werden ;
2. Innenrohrschweissmaschinen, bei denen sich sämtliche Vorrichtungen, einschliesslich Schweiss- transformatoren, innerhalb der zu verschweissenden Rohre befinden ; und
3. kombinierte Schweissmaschinen, in denen Zentrier- und Stauchvorrichtungen innerhalb und
Schweisstransformator sowie Stromzuführungen ausserhalb der zu verschweissenden Rohre angeordnet werden.
Der Einsatz von Aussenschweissmaschinen ist zum Verschweissen von Rohren mit relativ kleinem
Durchmesser zweckmässig. Aussenschweissmaschinen zum Verschweissen von Grossrohren sind jedoch sperrig und schwer, und der Schweissstoss ist in diesen Schweissmaschinen für eine Sichtkontrolle nur schwer zugänglich.
Innenrohrschweissmaschinen eignen sich besonders gut zum Verschweissen von Grossrohren so- wohl unter Feld- als auch unter stationären Bedingungen, wenn sich die Schweissmaschine beim
Verlegen von Hauptrohrleitungen von einem Stoss zum andern bewegt. Die Abmessungen der Innenrohr- schweissmaschinen sind durch die Rohrabmessungen beschränkt, was einen hohen Stand der konstruk- tiven Gestaltung und Fertigung voraussetzt, insbesondere was die bauliche Gestaltung des Schweiss- transformators und der Stromzuführungen betrifft.
Die kombinierten Schweissmaschinen eignen sich zum Verschweissen von Rohren mittleren Durchmessers (820 bis 1020 mm) unter stationären Bedingungen. Durch die Anordnung von Teilen der Vorrichtungen sowohl innerhalb als auch ausserhalb der Rohre wird der Zugang zu diesen Rohren sowie zum Schweissstoss erschwert. Diese Schweissmaschinen sind ziemlich sperrig.
Es ergibt sich somit, dass sich die Innenrohrschweissmaschinen zum Widerstandsstumpfschweissen von Grossrohren besonders gut eignen.
Es ist eine Widerstandsstumpfschweissmaschine für Rohre (US-PS Nr. 3, 164, 712) bekannt, welche innerhalb der zu verschweissenden Rohre angeordnet wird und ein tragendes Längselement enthält, an welchem eine in Axialrichtung verschiebbare und eine feste Spannvorrichtung mit Schleifschuhen befestigt sind, die mit dem Schweisstransformator durch eine Stromzuführung verbunden sind.
In der bekannten Schweissmaschine wird der Ringschweisstransformator an einem der Zylinder der Spannvorrichtung seitlich des unter dem Schweissstoss befindlichen Teiles der Schweissmaschine angeordnet. Die Stromzuführung vom Schweisstransformator zu den Schleifschuhen erfolgt über biegsame Schienen. Die Schleifschuhe sind gemäss einer Kreislinie gleichmässig verteilt und von der Masse der Schweissmaschine getrennt.
Eine ganz ähnliche Widerstandsstumpfschweissmaschine ist in der DE-OS 2918082 beschrieben, bei der ein an der Stelle des Stosses vorgesehener Transformator über biegsame Stromzuführungen mit Spannbacken-Schleifschuhen verbunden ist.
Während des Betriebes dieser bekannten Schweissmaschinen beginnt das Abschmelzen der Rohre nicht gleich an deren gesamter Stirnseite. Zunächst werden jene Rohrabschnitte abgeschmolzen, die besonders nahe zueinander liegen, da Rohre sowohl am Umfang als auch an der Stirn keine ideale Form aufweisen. Beim fortdauernden Abschmelzen der Stirnseiten kommen die Rohre an der gesamten Stirnfläche in Berührung. Aus diesem Grund ist in der Abschmelzanfangsperiode nicht der ganze Transformator belastet, sondern nur der Teil der Transformatorwicklungen, der
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der Abschmelzzone am nächsten liegt, so dass die Transformatorenergie nur teilweise genutzt und die Dauer der Abschmelzanfangsperiode verlängert wird.
Durch eine längere Abschmelzanfangs- periode wird die gesamte Schweiss dauer vergrössert, was der weiteren Erhöhung der Schweissmaschi- nenleistung Grenzen setzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrwiderstandsstumpfschweissmaschine der eingangs angegebenen Art zu schaffen, in welcher durch eine neue Ausführung der Stromzufüh- rung die Schweissleistung und Betriebszuverlässigkeit vergrössert werden.
Die erfindungsgemässe Rohrwiderstandsstumpfschweissmaschine der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuführung zwei koaxiale und elektrisch voneinander iso- lierte Rohre aufweist, die im Ringspalt zwischen dem tragenden Längselement und der festen Spann- vorrichtung angeordnet sind.
Diese Ausbildung der Stromzuführung zeichnet sich durch bauliche Einfachheit aus, wo- durch die Zuverlässigkeit der Rohrwiderstandsstumpfschweissmaschine erhöht wird. Weiters kann der Energieaufwand des Schweisstransformators verringert und die Dauer der Abschmelzanfangs- periode verkürzt werden, wodurch die Leistung der Rohrwiderstandsstumpfschweissmaschine erhöht wird.
Wenn die Stromzuführung biegsame Kabel aufweist, wird jedes der Rohre der Stromzuführung mittels biegsamer Überbrückungskabel an die Spannschleifschuhe angeschlossen, so dass der elektrische Kontakt bei einer Radialverschiebung der Schleifschuhe zwecks Spannens der Rohre vor dem Schweissen sowie deren Freigabe nach dem Schweissen erhalten bleibt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs- beispiels noch weiter erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Rohrwiderstandsstumpfschweissmaschine in
Längsschnitt ; und Fig. 2 einen Querschnitt durch diese Rohrwiderstandsstumpfschweissmaschine ge- mäss der Linie II-II in Fig. 1.
Die in den Zeichnungen dargestellte Rohrwiderstandsstumpfschweissmaschine-l-wird im
Betrieb innerhalb von zu verschweissenden Rohren --2-- angeordnet und enthält ein tragendes Längs- element --3--, dessen Längsachse mit der Achse der zu verschweissenden Rohre --2-- zusammen- fällt. Am tragenden Längselement --3-- sind koaxial hiezu ein Ringschweisstransformator --4-- sowie zwei Spannvorrichtungen --5, 6-- zum Spannen der zu verschweissenden Rohre ange- ordnet. Die Spannvorrichtungen --5, 6-- sind mit Einzelhydraulikantrieben --7-- versehen ; die eine Spannvorrichtung --5-- ist in Axialrichtung fest angebracht, wogegen die andere Spannvor- richtung --6-- in Axialrichtung verschiebbar ausgeführt ist.
Am tragenden Längselement --3-- ist koaxial zu diesem eine Abschmelz- und Stauchvor- richtung --8-- mit einem Einzelhydraulikantrieb --9-- befestigt, die mit der in Axialrichtung ver- schiebbaren Spannvorrichtung --6-- bewegbar verbunden ist. Die Schweissmaschine kann innerhalb des Rohres --2-- auf einer Schweisskatze --10-- gefahren werden, die Rollen aufweist, welche von einem Antrieb (in den Zeichnungen nicht gezeigt) angetrieben werden.
An den gegenüberliegenden Enden des tragenden Längselementes --3-- sind zwei Stützscheiben --12 und 13-- starr befestigt ; ferner sind drei ringförmige Hülsen --15, 16 und 17-- auf dem tragenden Längselement --3-- mittels Stützrollen --14-- in dessen Längsrichtung verschiebbar gelagert, wobei zwei von diesen Hülsen, nämlich die Hülsen-15, 16--, zu den Spannvorrichtungen --5, 6-- und eine Hülse, die Hülse --17--, zur Abschmelz- und Stauchvorrichtung --8-- gehören.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die stützscheibe --12-- hinter dem Schweisstransforma- tor 4-- und der Hülse --15-- angeordnet ist, d. h. dass der Schweisstrangformator --4-- an der von der Stossstelle der Rohre --2-- abgelegenen Seite der in Axialrichtung festen Spannvorrichtung --5-- befestigt ist. Die ringförmige Hülse --17-- der Abschmelz- und Stauchvorrich- tung --8-- ist neben der zweiten Stützscheibe --13-- angeordnet und mit dieser mittels des Einzelhydraulikantriebes --9--- verbunden.
Die Hülse --16-- der in Axialrichtung verschiebbaren Spannvorrichtung --6-- ist zwischen der Hülse --17-- und der Stossstelle der Rohre --2-- angeordnet und mit der Hülse --17-- mittels des Einzelhydraulikantriebes --7-- zur Verschiebung der Hülse --16-- am tragenden Längselement --3-- verbunden.
Die in Axialrichtung feste Spannvorrichtung --5-- und das tragende Längselement --3-- sind derart ausgeführt, dass zwischen ihnen ein in den Zeichnungen deutlich dargestellter Ringspalt entsteht, in dem die ringförmige Hülse --15-- keinen unmittelbaren Kontakt mit dem tragenden Längselement --3-- hat.
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Die Spannvorrichtung --5-- enthält Spannhebel --18--, die entlang einer gedachten Kreis- linie, deren Mittelpunkt auf der Achse des tragenden Längselementes --3-- liegt, gleichmässig ver- teilt sind, vgl. auch Fig. 1. Das eine Ende --19-- jedes Spannhebels --18-- ist an einer Stützschei- be -12'-- in Radialrichtung schwenkbar gelenkig befestigt, wie in Fig.2 bei --20-- veran- schaulicht ist, und das andere Ende --21-- ist bei --22-- mit dem Ende eines zugehörigen Spreiz- hebels --23-- gelenkig verbunden. Die gegenüberliegenden Enden der Spreizhebel --23-- sind bei - mit dem zur Stossstelle der Rohre --2-- am nächsten liegenden Abschnitt --25-- der Hül- se --15-- gelenkig verbunden.
An den Enden --21-- der Spannhebel --18-- sind Spannschleifschuhe --26-- befestigt, die an die entsprechenden Anschlüsse des Schweisstransformators --4-- mit- tels einer Stromzuführung angeschlossen sind, welche nachstehend beschrieben wird.
Die in Axialrichtung verschiebbare Spannvorrichtung --6-- ist baulich analog dazu gestaltet. Insbesondere ist jeder ihrer Spannhebel --27-- an einem Ende --28-- mit der Hülse --17-- der Abschmelz- und Stauchvorrichtung --9-- gelenkig verbunden, wie in Fig. 2 bei - gezeigt ist. Das andere Ende --30- - jedes Spannhebels --29-- ist bei --31-- mti dem Ende des betreffenden Spreizhebels-32-gelenkig verbunden. Die gegenüberliegenden Enden der Spreizhebel --32-- sind bei --33-- mit dem zur Stossstelle der Rohre --2-- am nächsten liegenden Abschnitt -34-- der Hülse --16-- gelenkig verbunden.
An den Enden --30-- der Spannhebel --27-- sind wieder Spannschleifschube --35-- beestigt, die an die ihnen zugeordneten andern Anschlüsse des Schweisstransformators --4-- mittels der nachstehend zu beschreibenden Stromzuführung angeschlossen sind.
Die Stromzuführung, welche die jeweiligen Anschlüsse des Schweisstransformators --4-- mit den Spannschleifschuhen --26 und 35-- verbindet, weist zwei Rohre --36, 37-- auf, die im Ringspalt zwischen der in Axialrichtung festen Spannvorrichtung --5-- und dem tragenden Längselement --3-- angeordnet sind. Die Rohre --36, 37-- sind koaxial zueinander angebracht und durch eine Isolierstoffzwischenlage --38-- voneinander isoliert.
Die einen Enden der Rohre --36, 37-- sind an die jeweils zugehörigen, verschiedenen Anschlüsse des Schweisstransforma- tors --4-- angeschlossen, und die andern Rohrenden sind mittels biegsamer überbrückungskabel --39, 40-- mit den betreffenden Spannschleifschuhen-26 bzw. 35-- elektrisch verbunden, so dass während des Betriebes ein Schweissstromkreis gebildet wird.
Im Betrieb wird die Schweissmaschine in eines der zu verschweissenden Rohre --2-- derart eingefahren, dass die Rohrstirn zwischen den Spannschleifschuhen-26 und 35-- zu liegen kommt. Sodann wird der Hydraulikantrieb --7-- der in Axialrichtung festen Spannvorrichtung --5-- eingeschaltet, um die Hülse 15-- zu betätigen, die sich am tragenden Längselement --3-- auf ihrer Stützrolle --14-- zur Stossstelle bewegt. Dabei werden die Spreizhebel-23-- um die Achse der Gelenkverbindung --24-- verschwenkt, so dass sie eine mehr radiale Lage relativ zum tragenden
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des ersten Rohres aufgeschoben. Das zweite Rohr wird mittels der axial verschiebbaren Spannvorrichtung --6--ahnlich wie das erste Rohr eingespannt.
Nach Einspannen des zweiten Rohres sind die beiden Rohre-2-an ihren Stirnenden in Berührung gebracht, wobei die Schweissmaschine koaxial zu den beiden Rohren angeordnet ist.
Nun werden der Schweisstransformator --4-- udn die Abschmelz- und Stauchvorrichtung --8-- eingeschaltet, wobei die letztere die Spannvorrichtung --6-- betätigt, so dass das von
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führt, so dass der Stromkreis geschlossen wird, der die Rohre --36, 37-- die biegsamen Über- brückungskabel --39, 40-- sowie die Spannschleifschuhe --26, 35-- beinhaltet. Da die Stirnflächen der Rohre --2-- in der Regel rauh sind, erfolgt ein Abschmelzen an den Berührungsstellen der Rohre so lange, bis die ganze Rohrstirn abgeschmolzen ist. Nach dem Abschmelzen wird mit Hilfe der Abschmelz- und Stauchvorrichtung --8-- gestaucht.
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Während des Abschmelzens wirken die Rohre --36, 37-- der Stromzuführung als Stromsummator und-Verteiler, d. h. sie ermöglichen eine Zuleitung des Stromes zum richtigen Zeitpunkt des Abschmelzens und an die richtige Stelle des Stosses, wodurch das Abschmelzen beschleunigt und die Dauer der Abschmelzanfangsperiode dementsprechend verkürzt wird.