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Aus keramischem oder anderem zertrümmerbarem hitzebeständigem Werkstoff
bestehender, als Schweißunterlage beim Stumpfschweißen von zwei Rohrenden dienender
Einlegering Die Erfindung bezieht sich auf Schweißunterlagen zum Zusammenschweißen
von Rohren.
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Beim Zusammenschweißen von zwei Rohren werden Metallunterlageringe
benutzt, um Schweißbärte im Rohrinnern zu verhindern und daß Spritzer der Schweiße
in das Rohr kommen. Außerdem dienen diese Ringe dazu, die zu verschweißenden Rohrenden
im Abstand voneinander zu halten, damit bis zur Wurzel durchgeschweißt wird. Solche
Unterlageringe sind mindestens zum Teil an der Verbindungsstelle an der Innenseite
des Rohres festgeschweißt und werden in dem Rohr belassen, da es praktisch keine
Möglichkeit gibt, sie daraus zu entfernen. Die in dem Rohr verbleibenden Ringe haben
beträchtliche Abmessung, und selbst wenn sie so ausgebildet sind, daß sie möglichst
geringen Widerstand bieten, hindern sie doch die Flüssigkeitsströmung in dem Rohr
in beträchtlichem Ausmaß. Unter anderem ist es ein weiterer Nachteil, daß die Korrosion
der Rohre an der Verbindungsstelle beschleunigt wird, wenn die Ringe nicht aus im
wesentlichen dem gleichen Metall wie das Rohr bestehen. Es sind bereits Einrichtungen
zur Vermeidung dieser Nachteile bekanntgeworden.
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Zum Zusammenschweißen von dickwandigen Rohren mit relativ geringem
lichtem Durchmesser, wie hohlen Bohrstählen, ist es bekannt, als Schweißunterlage
einen Draht mit einer zertrümmerbaren Keramikauflage vorzusehen. Die Verwendung
eines solchen überzogenen Drahtes ist jedoch bei den Nennweiten normaler Rohrleitungen
nicht möglich.
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Es ist weiter eine Einrichtung bekannt, bei der Ringsegmente als Schweißunterlagen
dienen und Finger als Abstandshalter vom Rohrinnern her zwischen die Rohrenden greifen,
die zugleich die Ringsegmente in der richtigen Lage zu der Stoßstelle im Rohrinnern
halten. Ringsegmente und Finger sind mittels eines Hebelsystems, welches durch Druckmittel
betätigt wird, zwischen einer Arbeitsstellung und einer Ruhestellung bewegbar, in
welcher die Vorrichtung nach der Schweißung aus dem Rohr entfernt werden kann. Diese
Vorrichtung ist außerordentlich kompliziert und nur bei geradlinig verlaufenden
Rohrleitungen größeren Durchmessers verwendbar.
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Es sind auch Ringe als Schweißunterlagen bekannt, die nicht mit den
Rohren verschweißen und aus dem Rohr entfernt werden können. Da diese Ringe mit
Spiel, also ohne Kraftanwendung in die zu verschweißenden Rohrenden einführbar sein
müssen, ist keine Gewähr dafür gegeben, daß sie beim Aufschieben des zweiten Rohrendes
die richtige Lage zur Schweißstelle beibehalten. Sie bieten darüber hinaus auch
keine Möglichkeit, die Rohrenden zu Beginn des Schweißens in dem erforderlichen
Abstand und sicher in Ausfluchtung zu halten.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen als Schweißunterlage dienenden
und aus zertrümmerbarem, hitzebeständigem Werkstoff bestehenden Einlegering zu schaffen,
bei welchem diese Nachteile vermieden sind.
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Ein solcher Einlegering ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch
eine Halteeinrichtung, die den Einlegering im Innern des einen Rohrendes festklemmt,
sowie durch eine von außen anbringbare und entfernbare Abstandseinrichtung, welche
die Rohrenden in dem verlangten Abstand hält.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine genaue Ausfluchtung
der zu verschweißenden Rohrenden und ein Durchschweißen bis zur Wurzel mit glatter
und sauberer Innennaht an der Verbindungsstelle ermöglicht. Der Unterlagering kann
später leicht zerstört bzw. zertrümmert und ohne Schwierigkeit aus dem geschweißten
Rohr entfernt werden.
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Das keramische Material für den Ring sollte verhältnismäßig hohen
Widerstand gegen plötzliche bzw. starke Temperaturänderungen haben und hitzebeständig
sein. Beispiele solchen Materials sind Porzellane mit hoher Beständigkeit gegen
plötzliche Temperaturänderungen, Cordierite, in der Hauptsache aus Tonerde bestehende
Massen, Siliziumkarbidmassen, Quarz,
gegen plötzliche Wärmeänderungen
widerstandsfähiges Glas usw. Die Ringe werden geformt und glasig gebrannt und dann,
falls gewünscht, mit einer Toleranz von wenigen Hundertstelmillimetern auf die Abmessung
des Innendurchmessers des Rohres geschliffen. Da bei Präzisionsarbeit das Schleifen
erwünscht ist, ist ein weiches poröses Porzellan mit einer hohen Beständigkeit gegen
plötzliche Wärmeänderungen ein sehr brauchbares Material.
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Die Erfindung wird. im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch zwei miteinander zu verschweißende
Rohrenden, in die ein Unterlagering gemäß der Erfindung eingesetzt ist; Fig. 2 ist
ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 ist eine im vergrößerten Maßstab
dargestellte Einzelheit der Fig. 1, und Fig. 4 ist eine im vergrößerten Maßstab
dargestellte Einzelheit ähnlich der Fig. 3 einer etwas anderen Ausführungsform.
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Die miteinander zu verschweißenden Rohrenden sind in der Zeichnung
mit den Bezugsziffern 10 und 11
bezeichnet. Das Rohr 10 weist eine
Anschrägung 12 und das Rohr 11 eine - Anschrägung 13 auf. Die Schweißunterlage 20
ist in die beiden Rohrenden eingesetzt, um das Rohr während des Schweißens gegen
einen Schweißbart im Rohrinnern und gegen Schweißspritzer zu schützen. Die Schweißunterlage
20 umfaßt den keramischen Ring 21, den lösbaren Metallbügel 22 und die federnden
Haltebügel 23, 24,25. Die Stirnfläche des Ringes 21 weist Löcher 26, 27 und 28 zum
Halten der Enden der federnden Bügel 23, 24 und 25 auf. Der federnde Bügel 23 beispielsweise
ist eine mehr oder weniger gerade Drahtfeder, deren Enden 30 und 31 im rechten Winkel
nach innen gebogen sind; die Feder hat eine größere Länge, als der Entfernung zwischen
zwei Löcher 26, 27 oder 28 entspricht, so daß der mittlere Teil der Feder 23 über
den Umfang des Ringes 21 hinausragt, wenn die Feder gebogen ist und ihre Enden in
die Löcher, z. B. 26 und 27, eingesteckt sind. Die Federn 23, 24 und 25 können jedoch
zum Einbringen des Ringes 20 in das Rohrende 11
nach innen gedrückt werden.
Die Federn 23,24 und 25 halten durch Reibung mit der Innenwand des Rohres die Schweißunterlage
20 in ihrer Stellung. Es #vird eine Mehrzahl von federnden Bügeln 23, 24 und 25
benutzt, so daß diese leicht aus dem Rohr entfernt werden können, wenn sie von ihrer
Halterung (Öffnungen 26 bis 28) freigegeben werden. Die Federn 24 -ind 25 sind in
gleicher Weise ausgebildet wie die Feder 23.
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Der Metallbügel 22 hat die beiden Schenkel 32 und 33, die bei 34 miteinander
verbunden sind und eng auf den Ring 20 passen. Der Bügel ist im Querschnitt rechteckig
und sitzt zwischen den Enden 12 und 13 der Rohre 10 und 11 auf dem Ring 20, so daß
er die Rohrenden in der Entfernung hält, die zur Erreichung einer vollständigen
Durchschweißung bis zur Wurzel erforderlich ist. Falls gewünscht, können ein oder
beide Enden des Ringes 21 etwas verjüngt ausgebildet sein, um das Einbringen in
die Rohre 10, 11 zu erleichtern.
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Bei der in Fig. 4 gezeigten abgeänderten Ausführungsform hat der Ring
41 eine ringförmige Nut 42, die den inneren Teil des Schenkels 33' des Haltebügels
aufnehmen kann. Der Haltebügel erfüllt damit zwei Aufgaben, nämlich die Rohrenden
12, 13 im Abstand zu halten und der Haltering 41 in seiner Lage festzuhalten. Falls
erwünscht, können die Enden 43 und 44 des Ringes 41 leicht konisch ausgebildet sein,
um das Einbringen des Ringes in die Rohre zu erleichtern.
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Zum Herstellen der Schweißverbindung wird die Schweißunterlage mit
aufgesetztem Metallbügel 22 in das Ende des Rohres 11 eingebracht, das zur Schweißung
hergerichtet ist, indem es mit der Anschrägung 13 versehen ist. Das andere Rohr
10 wird über das andere Ende des Ringes 21 geschoben, so daß die Enden 12 und 13
der Rohre an den Schenkeln 32 und 33 des Metallbügels 22 anstoßen und von diesem
im Abstand gehalten werden. Die Enden 12 und 13 der beiden Rohre werden dann an
einigen Punkten in dem Bereich außerhalb der Schenkel 32 und 33 des Metallbügels
22 aneinandergeheftet. Dann wird der Metallbügel 22 entfernt und die Verbindung
durch in üblicherweise ausgeführte Schweißung fertiggestellt. Wenn der Schweißvorgang
beendet ist, wird der Keramikring 21 durch einen kräftigen Schlag auf die Außenseite
des Rohres zerstört, der damit die federnden Bügel 23, 24 und 25 freigibt. Dann
wird das Rohr ausgespült, um die Bruchstücke und federnden Bügel zu entfernen. Da
der Keramikring 21 mit einer Toleranz von wenigen Hunderts.telmillimetern dem Innendurchmesser
des Rohres angepaßt werden kann, wird eine Rohrverbindung erhalten, die eine im
wesentlichen ungestörte Flüssigkeitsströmung ermöglicht.
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Der Einlegering kann aus einer Zirkon-Porzellan-Masse bestehen, die
sich aus etwa 35 bis 45 % Ton, 7 bis 15°/o Feldspat, 25 bis 40% Zirkon, 10 bis 20%
Mullit und 3 bis 7% eines gemahlenen feuerfesten Stoffes zusammensetzt.
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Er kann auch aus einer Cordieritmasse bestehen, die sich hauptsächlich
aus 30 bis 45% Ton, 20 bis 30% Talkum, 3 bis 7% Spat, 27 bis 37% Cyanit und 5 bis
10% Sand zusammensetzt.
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Da die Keramikringe hitzebeständig sind, stören sie den Schweißvorgang
in keiner Weise. Zum Beispiel enthalten sie keinen freien oder lose gebundenen Kohlenstoff,
der in das Metall der Schweiße hineindiffundieren könnte. Die Keramikkörper haben
außerdem eine niedrige Wärmeleitfähigkeit, so daß die auf die benachbarten Rohrenden
und den Schweißdraht aufgebrachte Wärme praktisch fast vollständig zur Schweißung
ausgenutzt wird. Die Ringe passen eng genug in die Rohrenden hinein, um zu verhindern,
daß irgendein merklicher Anteil des Schweißmaterials an der Verbindungsstelle nach
innen vorsteht. Aber die Ringe gestatten auch das vollständige Eindringen des Schweißmaterials
in die Verbindung. Da der Keramikring aus dem Rohr entfernt wird, kann für alle
Rohre derselben Abmessung, unabhängig von der Metallzusammensetzung der. Rohre,
eine einzige Ringart verwendet werden.