Die Erfindung betrifft eine Maschine zum elektrischen Widerstands-Abbrenn-Stumpfschweissen von Rohren, mit einem Schweisstransformator, zwei in Abstand von den Stirnseiten der zu verschweissenden Rohre anzuordnen bestimmten Spannvorrichtungen und einem Kraftzylinder zum Aneinander- bzw. Auseinanderführen beim Schweissvorgang der durch die Spannvorrichtungen gehaltenen Rohre.
Sie kann in der Gas- bzw. Erdölindustrie beim Bau von Rohrleitungen eingesetzt werden.
Zur Schweissung von Rohren durch Maschinen der genannten bekannten Art werden der Schweisstransformator und die Spannvorrichtungen im Inneren des zu schweissenden Rohres angeordnet.
Es sind jedoch auch Maschinen zum elektrischen Widerstandsstumpfschweissen bekannt, bei denen der Schweisstransformator ausserhalb des Rohres liegt und dasselbe umfasst, die Spannvorrichtungen aber, welche beim Schweissvorgang zum Zentrieren und Verschieben der Rohre dienen, innerhalb der Rohre untergebracht sind.
Der Mangel der erwähnten Maschinen besteht darin, dass zur Sicherung einer hohen Stauchgeschwindigkeit an der hydraulischen Anlage (der Rohre) die Montage von Grossleistungspumpen für einen Druckwert erforderlich ist, der die Stauchsollkraft gewährleistet.
Werden in der hydraulischen Anlage der Schweissmaschinen Kleinleistungspumpen montiert, sind hydraulische Akkumulatoren (Druckwasserspeicher) erforderlich, welche die hohe Stauchanfangsgeschwindigkeit zwar sichern, aber auch eine Komplizierung der hydraulischen Anlage der Maschine verursachen.
Jedoch sind bei der zweiten Ausführungsart der Maschine die Stauchdurchschnittsgeschwindigkeit und der Endwert der letzteren gering, wodurch in einigen Fällen eine Schweissverbindung erforderlicher Güte nicht erhalten werden kann.
Ausserdem ist in den Maschinen zur Schweissung von Rohren die Montage von Grossleistungs- und Hochdruckpumpen praktisch unmöglich, und zwar infolge der beschränkten Aussenmasse und Leistung der mobilen Kraftanlage, die den Schweisstransformator und den elektrischen Antrieb der Maschine mit Strom versorgt, erschwert.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der erwähnten Mängel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zum elektrischen Widerstands-Stumpfschweissen zu entwerfen, welche die erforderliche Stauchgeschwindigkeit gewährleistet.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass erfindungsgemäss eine zusätzliche dritte Spannvorrichtung vorgesehen ist, die in Abstand von einer der erwähnten Spannvorrichtungen angeordnet ist, und dass die erste und die dritte Spannvorrichtung starr auf einer Welle, die aus zwei Wellenteilen besteht, befestigt sind, wobei der Kraftzylinder starr mit seinem Gehäuse an der mittleren Spannvorrichtung und mit seinem Kolben starr an der Welle befestigt ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Zeichnung ist ein Längsschnitt einer erfindungsgemässen Maschine zum elektrischen Widerstands-Abbrennschweissen schematisch dargestellt.
Die in der Zeichnung dargestellte Maschine weist Spannvorrichtungen A, B und C auf, die im Innern der zu schweissenden Rohre 1 und 1' angeordnet sind. Ferner enthält die Maschine einen Schweisstransformator 2 mit stromzuführenden Kontakten 3, der die miteinander zu verschweissenden Enden der beiden Rohre 1 und 1' umringt.
Die Spannvorrichtungen A, B und C sind auf einer gemeinsamen Welle befestigt, die aus zwei Wellenteilen besteht, welche mittels eines Isolators 6 miteinander verbunden sind.
Die Spannvorrichtungen A und C sind gleich ausgebildet.
Jede von diesen besteht aus folgenden Teilen: Aus einem zylindrischen Gehäuse 7, das starr mit einem der Wellenteile 4 bzw. 5 verbunden ist, einen Kolben 8, der eine konusförmige Partie aufweist, aus Zentriergliedern 9, die radial angeordnet sind und gegen die konusförmige Partie des Kolbens 8 abgestützt sind und aus Rückzugfedern 10, welche die Zentrierglieder 9 zurückstellen.
Die Spannvorrichtung B besteht hingegen aus folgenden Bestandteilen; Aus einem zylindrischen Gehäuse 11, das in bezug auf das zweite Wellenteil 5 verschiebbar und mit dem Gehäuse eines Hydraulikzylinders 12 jedoch starr verbunden ist, einem Kolben 13, der eine konusförmige Partie aufweist, aus Zentriergliedern 14, einem starr mit dem zweiten Wellenteil 5 verbundenen Kolben 15 und aus Rückzugfedern 16.
Der Betrieb der Maschine zum Widerstands-Abbrenn Stumpfschweissen verläuft in folgender Weise:
Die Spannvorrichtungen B und C werden in einem der zu schweissenden Rohre 1 montiert.
Dem Hohlraum 17 im Gehäuse 11 der Spannvorrichtung B und dem Hohlraum 18 im Gehäuse 7 der Spannvorrichtung C wird Öl zugeführt.
Da das Gehäuse 7 der Spannvorrichtung C starr mit dem Wellenteil 5 verbunden ist, beginnt sich der Kolben 8 in diesem Gehäuse nach links zu verschieben. Bei seiner Bewegung betätigt er die Zentrierglieder 9 und spreizt sie auseinander.
Gleichzeitig wird Öl auch dem Hohlraum 17 der Spannvorrichtung B zugeführt, wodurch der Kolben 13 ebenfalls nach links verschoben wird. Der Kolben 13 betätigt dabei durch seine konusförmige Partie die Zentrierglieder 14, wobei das Spannen des zu schweissenden Stumpfes des Rohres 1 erfolgt.
Im Augenblick des Einspannens des Rohres 1 durch die Spannvorrichtung B steht ihr Gehäuse 11 still, da links und rechts vom Kolben 15 des Zylinders 12 kein Öl zugeführt wird.
Nach dem Einspannen des Rohres 1 durch die Spannvorrichtungen B und C wird dem Hohlraum 19 des Hydraulikzylinders 12 der Spannvorrichtung B Öl zugeführt, hingegen aus seinem Hohlraum 20 Öl abgeleitet.
Dadurch wird im Bereich der elastischen Vorformung das Rohr 1 im Abschnitt zwischen den Zentriergliedern 9 und 14 der Spannvorrichtungen B und C gepresst, das Wellenteil 5 aber wird auf Zug beansprucht (gestreckt). Die Länge des Wellenteiles 5 wird so bemessen, dass ihre Dehnung zusammen mit der Rohrverkürzung während der Behandlung mit elektrischem Strom die Verschiebelänge der Rohre beim Schweissvorgang übertrifft.
Dabei muss der Unterschied zwischen dieser Verschiebungslänge und der Summe der Änderung der Länge des Wellenteiles 5 und der Zusammenpressung des Rohres 1 immer noch einen Vorrat an elastischer Energie bieten, um die Erzeugung der erforderlichen Stauchsollkraft am Ende der Schweissung zu ermöglichen.
Danach wird das Rohr 1' auf die Spannvorrichtung A gebracht, wobei es so weit zu schieben ist, bis es das Rohr 1 berührt. Danach wird das Rohr 1' durch die Zentrierglieder 9 der Spannvorrichtung A eingespannt. Der Betrieb der Spannvorrichtung A ist demjenigen der Spannvorrichtung C ähnlich.
Da alle drei Spannvorrichtungen A, B und C auf den gleichachsig angeordneten und miteinander verbundenen Teilen 4 und 5, die eine gemeinsame Welle bilden, montiert sind, werden die Rohre 1 und 1' zentriert, und ihre Enden liegen stumpf aneinander an.
Danach wird mittels Stromzuleitungen 3 des Schweisstransformators 2 elektrischer Strom den Rohren 1 und 17 zugeführt.
Darauf wird, in Übereinstimmung mit der Sollverschie bung der Rohre beim Schweissvorgang, Öl aus dem Hohlraum 19 in den Behälter abgeleitet, in den Hohlraum 20 aber wird Öl aus dem Behälter eingesaugt.
Die Verschiebung der Rohre 1 und 1' gegeneinander wird durch die (aufgespeicherte) elastische Energie in dem Wellenteil 5 und im Rohr 1 bewirkt.
Da beim Schweissvorgang nur der Ölabfluss aus dem Hohlraum 19 in den Behälter während der Verschiebung der Rohre 1 und 1' gegeneinander erfolgt, ist der Öldruck in der Abflussleitung sehr gering. Deswegen kann der Querschnitt der Abflussleitung ohne Vergrösserung der Rohrleitungswanddicke vergrössert werden, wodurch eine hohe Stauchgeschwindigkeit erzielt werden kann. Die Zufuhr von Öl in die Hohlräume 19 und 20 erfolgt dabei durch andere, kleinere Rohrleitungen.
Nach der Schweissung wird das Öl aus den Hohlräumen 17, 18 und 21 der Abflussleitung zugeführt, in die Hohlräume 22, 23 und 24 wird aber Öl gedrückt.
Dadurch rücken die Kolben 8 und 13 mit konusförmigen Partien in ihre ursprüngliche Stellung zurück, die Zentrierglie der 9 und 14 werden unter Einwirkung der Rückzugfedern 10 und 16 in ihre Anfangslage zurückgebracht, wobei die geschweissten Rohre von der Einspannung gelöst werden.