DD157082A5 - Gegenstuetzvorrichtung fuer das automatische stumpfschweissen von zwei rohren - Google Patents

Abstract

Durch die Erfindung soll eine Gegenstuetzvorrichtung fuer das automatische Stumpfschweissen von zwei Rohren bereitgestellt werden, die sich vollstaendig an die Innenflaechen der zu verschweissenden Rohre anpasst und dabei fuer einen grossen Bereich von Umfangsabmessungen geeignet ist. Als Loesung ist nunmehr hierzu eine Gegenstuetzeinrichtung fuer das Schweissgut einer ersten Schweisslage vorgesehen, wobei mit Hilfe von zwei in Umfangsrichtung angeordneten zugekehrten Saetzen von Radialkolben eine Innenverbindungseinrichtung gehalten ist. Erfindungsgemaess ist hierbei ein Satz von unabhaengigen Kupfereinsaetzen mit trapetzfoermiger Gestalt in Form eines Ringes angeordnet, die mit ihren parallelen Seiten wechselweise umgekehrt durch horizontale Bolzen,d.starr mit Tragbloecken verbunden sind,frei beweglich gelagert sind.D.Tragbloecke sind dabei durch einen Satz d.in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Saetze von Radialkolben d.Innenverbindungseinrichtung mit Hilfe von Radialdruckfedern federnd gelagert.Die Kupfereinsaetze werden federne gehalten und gegeneinander in Form eines Ringes laengs ihrer geneigten Seiten angedrueckt.

Description

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Berlin, den 8. 4. 1981

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Gegenstützvorrichtung für das automatische Stumpfschweißen von zwei Rohren

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die unabhängige und als Ausfütterung dienende Kupfereinsätze hat, die sowohl in horizontaler als auch in radialer Richtung selbsteinstellend bzw, selbstausrichtend sind und sich daher von selbst vollständig an den Innenumfang der Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern anpassen, ohne daß ein Spalt zwischen den Berührungsflächen der Einsätze vorhanden ist. Hierdurch wird eine wirksame Gegenabstützung für das 'Schweißgut bzw. das Schweißbad in der ersten Schweißlage beim automatischen Stumpfschweißen von Rohren geschaffen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Beim Ausführen - der ersten Bchweißlage oder der Wurzellage bzw« Wurzelraupe, die vollständig von außen eindringt, ist es beim automatischen Stumpfschweißen von Rohren bekannt, daß eine Gegenstützeinrichtung erforderlich ist, die in den stumpf zu verschweißenden Rohren an den Berührungskanten bzw« Berührungsrändern der abgeschrägten Schweißfuge angeordnet ist. Diese Gegenstützeinrichtung verfolgt den Zweck, das Schweißbad bzw. Schweißgut zu halten, das sonst in die Rohre fallen könnte, sobald die dünnen berührenden Stahlkanten bzw. Stahlränder beim ersten Schweißgang schmelzen.

Eine solche Gegenstützeinrichtung ist im allgemeinen mit der Innenverbindung s einri chtung verbunden, die dazu verwendet wird, die beiden zu verschweißenden Rohre in einer

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aneinanderstoßenden Anordnung zu halten, um sicherzustellen, daß die Hinrichtung in der aneinanderstoßenden Lage der beiden Rohre vollständig zentriert ist und auf den Rändern bzw· Kanten der Schweißfuge aufliegt·

Hierzu gibt es bisher zwei verschiedene Bauarten von Gegenstützeinrichtungen, die mit Innenverbindungseinrichtungen unter Bildung einer Gegenstützeinrichtung für das Schweißgut Φ,φτ ersten Schweißlage verbindbar sind. Die erste Bauart einer üblichen Einrichtung wird im wesentlichen von einem Ring gebildet, der sich aus unabhängigen Kupferabschnitten zusammensetzt, die eine Länge eines Viertels oder einer Hälfte eines Umfangs haben. Diese unabhängigen Kupferabschnitte werden radial bewegt, bis sie auf dem Innenumfang der stumpf zu schweißenden Rohre aufliegen. Hierzu sind radiale Druckeinrichtungen verschiedener Bauarten vorhanden, die von der Innenverbindungseinrichtung getragen werden· Eine solche Gegenstützeinrichtung hat jedoch mehrere Nachteile· Sin Hauptnachteil ist in der Tatsache zu sehen, daß die Ringabschnitte an der Seite miteinander nur bei einer vorbestimmten Größe eines Umfangs in Berührung sind. Diese vorbestimmte Größe eines Umfangs ist nicht immer die tatsächliche Umfangsfläche der zu verschweißenden Rohre«, Wenn sie daher radial bewegt werden, so daß sie sich an die Innenumfangsflache der Rohre anpassen, so werden sie voneinander abgerückt, und es werden Öffnungen, Schlitze oder Spalte zwischen den zugekehrten Rändern gebildet, an denen das Schweißgut bzw. das Schweißbad nicht mehr unterstützt ist·

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Gegenstützeinrichtung liegt darin, daß die unabhängigen Kupferabschnitte zu lang sind, wenn sie sich wirksam an den Innenumfang der zu verschweißenden Rohre anpassen sollen, und zwar insbesondere dann, wenn der Innenumfang mehr oder weniger oval ist·

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Schließlich ist ein weiterer Nachteil in den konstruktiven Schwierigkeiten zu sehen, die durch den Einbau einer radialen Druckeinrichtung in die Innenverbindungseinrichtung vorgesehen sind, wobei die. radiale Druck einri chtung für die Ringabschnitte bestimmt ist.

Alle die zuvor genannten Schwierigkeiten können praktisch mit der zweiten Bauart einer üblichen Gegenstützeinrichtung überwunden werden, die die bereits vorhandenen Radialkolben der Innenverbindungseinrichtung für die radiale Bewegung verwendet und die sich an die Umfangsiängen besser anpassen kann, ohne daß Öffnungen oder Spalte vorhanden sind.

Diese letztgenannte übliche Gegenstützeinrichtung umfaßt einen Satz von im wesentlichen rechteckigen, unabhängigen Kupfereinsätζen, die als Ausfütterungen dienen und Seite an Seite aneinanderliegend in Form eines Ringes angeordnet sind. Diese Kupfereinsätze sind längs ihrer geneigten Breitseiten nebeneinanderliegend angeordnet und auf einem zugeordneten, darunter liegenden Satz von Einsatzträgem befestigt, die ihrerseits federnd nachgiebig durch die Radialkolben der Innenverbindungseinrichtung mit Hilfe von Radialdruckfedern gelagert sind.

Die Radiälbewegung der Kolben der Innenverbindungseinrichtung bewirkt hierbei im Zusammenwirken mit der Wirkung der radialen Druckfedern, daß die Einsätze federnd nachgiebig gegen die Innenfläche der zu verschweißenden Rohre gedrückt werden und daß die Einsätze fähig sind, sich an den Umfang der Innenumfangsflache der Rohre dadurch anzupassen, daß sie sich relativ zueinander in radialer Richtung in ihrer geneigten .berührenden Breitseiten . .entgegen der Wirkung ihrer Radialdruckfedem gleitend bewegen können, so daß sich ihr Umfang

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verkleinern oder vergrößern kann, ohne daß die Gefahr der Bildung von Öffnungen oder Spalte aufgrund der Tatsache besteht, daß die geneigten Ränder immer in Kontakt miteinander gleiten·

Jedoch hat diese zweite Bauart einer Gegenstützeinrichtung ebenfalls Nachteile«, Diese radiale Gleitbewegung zwischen den Einsätzen zur Anpassung an den Innenumfang der zu verschwei- ßenden Rohre bringt notwendigerweise die Gefahr mit sich, daß sich zwischen benachbarten linsätzen Stufen und somit Hohlräume bilden, die die Ursache von Schweißfehlern sind· Zusätzlich enthält die Außenfläche des von den Einsätzen gebildeten Rings die Schraubenköpfe, mit denen die Einsätze an den zugeordneten, darunterliegenden Einsatζträgern befestigt sind· Hierdurch wird die nutzbare Ringfläche beträcht-Iient eingeschränkt, auf der das Schweißgut bzw· das Schweißbad aufliegen kann« Schließlich ist ersichtlich, daß die radiale Gleitbewegung zwischen den Einsätzen auf die Einsatzstärke beschränkt werden muß, die nicht zu groß sein darf, um zu vermeiden, daß sich gefährliche Öffnungen oder Spalte bilden₀ Hieraus folgt, daß diese übliche Gegenstützeinrichtung sich nur von selbst an einen begrenzten Bereich von Umfangsgrößen anpassen kann.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die weitere Erhöhung der Qualität der Schweißverbindung.·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gegenstützeinrichtung für das Schweißgut bei der Bildung der ersten Schweißlage zu schaffen, die für einen großen Bereich von

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Umfangsmessungen geeignet ist, sich vollständig an die Innenfläche der zu verschweißenden Rohre anzupassen, ohne daß sich irgendwelche Öffnungen, Spalte oder auch Stufen oder Hohlräume bilden, und die eine große, nutzbare Stützfläche für das Schweißgut bildet.

Hach der Erfindung wird es im wesentlichen durch einen Satz von unabhängigen und als Ausfütterung dienenden Kupfereinsätzen erreicht, die. trapezförmig ausgebildet und mit ihren parallelen Seiten wechselweise umgekehrt auf den Einsatztragelementen befestigt sind, die lose mit Hilfe von horizontalen Bolzen gehalten sind, die starr mit Tragblöcken verbunden sind, die federnd nachgiebig durch die Radialkolben der Innenverbindung mit Hilfe von Radialdrucklagern abgestützt sind, wobei die unabhängigen Kupfereinsätze federnd nachgiebig gehalten und in Form eines Ringes längs ihrer geneigten Seiten durch horizontale Druckfedern konstant gegeneinander gedruckt sind, die von den zugeordneten horizontalen Bolzen getragen werden und die wechselweise gegenüberliegende Flächen der Einsatztragelemente beaufschlagen.

Hierbei können die Kupfereinsätze nicht nur eine radiale, sondern auch eine horizontale Relativbewegung ausführen, wobei auf der Wirkung der radialen und horizontalen Druckfedern die Tatsache beruht, daß die Kupfereinsätze in horizontaler Richtung selbsteinstellend bzw. selbstausrichtend sind. Hierdruch können sich die Kupfereinsätze leicht an unterschiedliche Umfangsflachen auch bei einer mehr oder weniger ovalen Gestalt des Rohres anpassen, ohne daß Spalte oder Stufen zwischen den Berührungsflächen der Kupfereinsätze vorhanden sind. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die unabhängigen Kupfereinsätze horizontal relativ zueinander dadurch beweglich sind, daß sie längs ihrer geneigten Seiten

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gleitend "beweglich sind, was durch die zugeordneten horizontalen Druckfedern möglich ist. Hierdurch kann sich der Umfang des Rings verändern. Die . Neigung und Länge der geneigten Kontaktseiten der Kupf er*-einsätze ermöglichen darüber hinaus einen großen Gleitbereich, und somit eine große Variationsbreite hinsichtlich der Umfangsabmessungen des Rings, wodurch es möglich wird, daß der Ring sich an hohe Durchmesser anpassen kann, die sich sogar um ± 25,4 mm (+ 1 inch)¹ unterscheiden können.

Die ständige Wirkung der horizontalen Druckfedern gewährleistet zusätzlich einen ständigen Kontakt zwischen den verschiedenen Kupfereinsätzen, so daß sich weder Spalte noch Stufen zwischen den Kupfereinsätzen bilden können. Was schließlich die Sinsatztragelemente betrifft, so sind die Kupfereinsätze selbst frei beweglich auf horizontalen Bolzen angebracht und können sich daher um die Achse der Bolzen drehen» Hieraus ist ersichtlich, daß die verschiedenen unabhängigen Kupfereinsätze sich leicht an mehr oder weniger ovale Umfange von stumpf zu verschweißenden Rohren anpassen könneno

Zusammenfassend zeichnet sich erfindungsgemäß eine Gegenstütz einrichtung für das Schweißbad in der ersten Schweißlage beim automatischen Stumpfschweißen von zwei Rohren, die mittels zweier zugekehrter, in Umfangsrichtung angeordneter Sätze von Radialkolben einer Innenverbindungseinrichtung 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 eines der in Umfangsrichtung angeordneten Sätze von Radial-kolben der Innenver-

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bindungseinrichtung mit Hilfe von radialen Druckfedern abgestützt sind, dadurch aus, daß die unabhängigen, als Ausfütterung dienenden Kupfereinsätze trapezförmig ausgebildet sind, daß sie mit ihren parallelen Seiten wechselweise umgekehrt auf den Einsatztragelementen durch horizontale .Bolzen frei gelagert sind, die starr mit Tragblöcken verbunden sind, die ihrerseits federnd nachgiebig durch einen der in Umfangsrichtung angeordneten Sätze von Radialkolben der Innenverbindungseinrichtung mit Hilfe radialer Druckfedern abgestützt und federnd nachgiebig gehalten sowie konstant gegeneinander in Form eines Ringes.längs ihrer geneigten Seiten durch zugeordnete, horizontale Druckfedern gegeneinander gedruckt sind, die von den horizontalen Bolzen ge- · tragen sind und wechselv/eise gegenüberliegende Flächen der Einsatztragelemente beaufschlagen.

Gemäß einem weiteren Merkmal nach der Erfindung sind die trapezförmigen Kupfereinsätze auf den zugeordneten Einsätztragelementen mittels Schrauben befestigt, die in den Flächen ihrer parallelen Seiten eingesetzt sind. -

Hierdurch kann die nutzbare Ringfläche zur Unterstützung des Schweißguts in der ersten Schweißlage sehr groß gewählt werden und ist nicht durch das Vorhandensein von Metallelementen (Schrauben) beschränkt»

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher^!erläutert. Darin zeigen:

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Fig, 1: eine schematische Teilschnittansicht

zweier stumpf zu verschweißender Rohre, die mittels einer Innenverbindungseinrichtung gehalten werden, auf der die Gegenstützeinrichtung.für das Schweißgut nach der Erfindung angebracht ist;

Pig. 2: eine perspektivische vergrößerte Darstellung zweier benachbarter Bauelemente der Gegenstützeinrichtung für das Schweißgut nach der Erfindung;

Pig· 3: eine Seitenansicht längs der Linie A-A . - in Fig. 2}

Fig. 4: eine Seitenansicht längs der Linie B-B - · in Fig. 2.

In den Figuren sind zwei Rohre 1 und 2 dargestellt, die an einer abgeschrägten Schweißfuge 3 stumpf miteinander zu verschweißen sind* Darüber hinaus ist eine Innenverbindungseinrichtung 4 vorgesehen, welche zwei zugekehrte, in Umfangsrichtung "angeordnete Sätze von Radialkolben 5 und 6 aufweist. Hierdurch werden die Rohre 1,2 zentriert während des Schweißvorgangs zusammengehalten, wenn die Radialkolben 5, radial jeweils gegen die Innenfläche der Rohre 1 und 2 gedrückt werden. Um zu verhindern, daß das Schweißgut einer ersten Schweißlage in. die Rohre 1,2 fällt, ist eine Gegenstützeinrichtung 7 für das Schweißgut zwischen den Rohren 1,2 an den Kontakträndern bzw. Kontaktkanten der Schweißfuge 3 vorgesehen. ·

Diese Gegenstützeinrichtung 7 nach der Erfindung umfaßt im wesentlichen einen Satz von unabhängigen Kupfereinsätzen 8

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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 parallelen Seiten 10 und 11 wechselweise umgekehrt sind, so daß die kleinere Seite 10 eines Kupfereinsatzes 8 der größeren Seite 11 eines angrenzenden Kupfereinsatzes 8 benachbart liegt und umgekehrt, wie sich dies deutlich aus Pig. 2 ergibt.

Insbesondere ist jeder trapezförmige Kupfereinsatz 8 auf einem darunter liegenden Einsatztrag-^element 12 angebracht und mit diesem mit Hilfe von Schrauben 13, die in der Pläche 14 der größeren Seite 11 des Kupfereinsatzes eingesetzt sind, und mit Hilfe einer Schraube 15» die in die Pläche 16 der kleineren Seite 10 des Kupfereinsatzes 8 eingesetzt ist (siehe insbesondere Fig. 2) fest verbunden. Somit steht die äußere Ringfläche des durch die Kupfereinsätze 8 gebildeten Ringes vollständig zur Stützung des Schweißgutes in der ersten Schweißlage zur Verfügung, wobei diese Stützfläche nicht durch das Vorhandensein von metallischen Befestigungselementen begrenzt ist«

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 die ein Radialkolben 6 eines der beiden Sätze eingesetzt ist

Die Tragblöcke 18 werden durch Radialdruckfedern 19, die zwischen der unteren Pläche des Tragblocks 18 und einem Bund 20 des Kolbens 6 wirken, radial nach außen gedruckt

Die Radialdruckfeder 19 ist an einem Lösen von dem Radialkolben 6 durch eine Schulter und Distanzunterlegscheiben 21, die an dem Kopf des Radialkolbens 6 durch eine Verbindungs-

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schraube 22 befestigt sind, gehindert· Auf der die den horizontalen Bolzen 17 tragenden Fläche gegenüberliegenden Fläche des Tragblockes 18 ist eine Anschlagplatte 23 befestigt, die mit einem Anschlagring 26 der Innenverbindungseinrichtung 4,gegen den sie zur Anlage kommt, zusammenarbeitet, um zu verhindern, daß sich der Tragblock 18 um die Achse des Radialkolbens β drehen kann, wodurch erreicht wird, daß sich der Tragblock 18 nur radial bewegen kann.

Schließlich ist das Sinsatztragelement 12 derart bemessen, daß der zugeordnete trapezförmige Kupfereinsatz 8 so gehalten ist, daß er radial relativ zum Kopf der Verbindungsschraube 22 (siehe Pig. 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, die von den horizontalen Bolzen 17 getragen v/erden, gedrückt, wobei sie die gegenüberliegenden Flächen der Einsatztragelemente 12 wechselseitig beaufschlagen. Insbesondere ist eine Druckfeder 24 zwischen der äußeren Pläche 12' eines Einsatztragelements .12 (siehe Pig«, 3) und einer Sicherungsmutter 25 angeordnet, die auf dem freien Ende des horizontalen Bolzens.17 aufgeschraubt ist. Bei dem benachbarten Kupfereinsatz 8 hingegen ist die Druckfeder 24 zwischen den gegenüberliegenden Flächen des Tragblocks 18 und dem benachbarten Einsatztragelement 12 (siehe Fig. 4) angeordnet»

Die, Arbeitsweise einer solchen Gegenstützeinrichtung ist ohne weiteres verständlich·

Wenn der in Umfangsrichtung angeordnete Satz von Radialkolben 6 der Innenverbindungseinrichtung 4 radial bewegt wird, um das Rohr 2 festzulegen, bewegt sich auch der Satz

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von trapezförmigen Kupfereinsätzen 8 radial, wodurch diese Kupfereinsätze 8 mit der Innenfläche des Rohres 2 vor den Radialkolben 6 in Berührung kommen. Wenn die Radialkolben 6 weiter radial bewegt werden, um zu erreichen, daß ihre Verbindungsschrauben 22 gegen die Innenfläche des Rohres 2 drücken, dann sind nicht nur die Kupfereinsätze 8 federnd nachgiebig gegen diese Innenfläche infolge der Druckkraft der vorgesehenen Radialdruckfedern 19 angedrückt, sondern die Kupfereinsätze 8 gleiten auch längs ihrer geneigten Seiten 9 infolge der Druckkraft der horizontalen Druckfedern 24, so daß sich der Ring an den Umfang der Innenfläche des Rohres 2 anpaßt. Wenn darüber hinaus die Einsatztragelemente 12, und folglich die Kupfereinsätze 8 frei'beweglich auf den horizontalen Bolzen 17 angebracht sind und sich daher um die Achsen der Bolzen 17 drehen können, können die Kupfereinsätze 8 sich selbst an eine ovale Gestalt der Innenfläche des Rohres anpassen, ohne daß Spalte oder Stufen an ihren geneigten Seiten 9 entstehen.

Da schließlich die trapezförmigen Kupfereinsätze unabhängig und sowohl in horizontaler als auch in radialer Richtung selbst-^einstellend bzw. selbstausrichtend sind, sind sie fähig, sich vollständig Umfangsflachen anzupassen, die oval sind und/oder im Durchmesser um + 25,4 mm (+ 1 inch) unterschiedlich.

Claims (2)

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   Erfindung sans pruch

   1· Gegenstützvorrichtung für das automatische Stumpfschweißen von zwei Rohren, die mittels zweier zugekehrter, in Umfangsrichtung angeordneter Sätze von Radialkolben einer Innenverbindungseinrichtung zusammengehalten sind, mit einem Satz von unabhängigen Kupfereinsätζen 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 eines der in Umfangsrichtung angeordneten Sätze von Radialkolben der Innenverbindungseinrichtung mit .Hilfe von radialen Druckfedern abgestützt sind, gekennzeichnet dadurch, daß die unabhängigen, als Ausfütterung dienenden Kupfereinsätze (8) trapezförmig ausgebildet sind, daß sie mit ihren parallelen Seiten (10,11) wechselweise umgekehrt auf den Einsatztragelementen (12) durch horizontale Bolzen. (17) frei gelagert sind, die Starr mit Tragblöcken (18) verbunden sind, die ihrerseits federnd nachgiebig durch einen der in Unifangsrichtung angeordneten Sätze von Radialkolben (5> 6) der Innenverbindungseinrichtung (4) mit Hilfe radialer Druckfedern (19) abgestützt und federnd nachgiebig gehalten sowie konstant gegeneinander in Porm eines Ringes längs ihrer geneigten Seiten (9) durch zugeordnete horizontale Druckfedern (24) gegeneinander gedrückt sind, die von den horizontalen Bolzen (17) getragen sind und wechselweise gegenüberliegende Flächen der Einsatztraglemente (12) beaufschlagen.
2. 2. Gegenstützvorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die trapezförmigen Kupfereinsätze (8) in den zugeordneten Einsatztragelementen (12) mit Schrauben (13, 15.) fest verbunden sind, die in den Plächen (14, 16) der parallelen Seiten (10, 11) eingesetzt sind.