DE2813920A1

DE2813920A1 - Verfahren und vorrichtung zum schweissen von rohren

Info

Publication number: DE2813920A1
Application number: DE19782813920
Authority: DE
Inventors: Andre Edmond Minkiewicz; Norbert Poirier
Original assignee: Etudes Petrolieres Marines; Compagnie Francaise des Petroles SA
Current assignee: Total Compagnie Francaise des Petroles SA; Etudes Petrolieres Marines
Priority date: 1977-03-31
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1978-10-05
Also published as: US4213555A; ES468346A1; DD135580A5; BR7801964A; NO157729C; NO781104L; SE441505B; GB1588696A; SU1109044A3; FR2385486A1; CA1093346A; IT1094018B; SE7803416L; AR219940A1; DE2813920C2; NO157729B; AU3491978A; AU519092B2; MX146601A; FR2385486B1

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Schweißen von Rohren

Die Erfindung befaßt sich mit dem automatischen Schweißen von abgeschrägten Rohren, u.a. Rohren oder Röhren oder dergleichen, die unter Wasser anzuordnen sind.

Alle bekannten automatischen Schweißvorrxchtungen sind im Hinblick darauf gestaltet, daß sie viele Faktoren berücksichtigen müssen, die das Erreichen einer Verschweißung guter Qualität in den ersten beiden Schweißraupen betreffen. Die ersten beiden Schweißraupen sind notwendig, da sie eine zufriedenstellende Verbindung der Rohre in dem von den Abschrägungen derselben eingeklemmten Teil bestimmen, der anschließend als eine Stütze für nachfolgende Schweißlagen dient, die durch auffüllende Raupen hergestellt werden.

Es ist bekannt, besondere Abschrägungen zu verwenden, um das automatische Schweißen mittels einer Vorrichtung zu ermöglichen bzw. zu erleichtern. Leider sind die besonderen

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Abschrägungen entweder kostspielig herzustellen bzw. vorzusehen, da sie mit engen Abmessungstoleranzen ausgeführt werden müssen und mehr als zwei Neigungsveränderungen besitzen, oder verhältnismäßig preiswert, wobei sie dann jedoch den Nachteil besitzen, daß die Rohre in einem sorgfältig vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sein müssen. Es gibt auch Abschrägungen, bei denen die Rohre ohne Abstand voneinander vorgesehen v/erden können, wobei ein Ansatz an der Basis der Zusammenfügung vorgesehen ist, der jedoch unten durch umgekehrte Abschrägungen und oben durch Abschrägungen von etwa 45° gefolgt von Flanken bei einer Neigung von etwa 5° zur Achse der von den Abschrägungen gebildeten Nut begrenzt ist.

Unter einem ersten Aspekt sieht die Erfindung vor ein Verfahren zum Verschweißen der abgeschrägten Enden von zwei Rohren, deren Abschrägungen absatzfrei sind, wobei die Rohre mit einem Abstand zwischen O und 2 mm angeordnet werden und eine Vielzahl von Schweißraupen hergestellt wird, die alle an der Außenseite der Rohre hergestellt werden.

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Schweißzeit verkürzt wird durch Reduzierung des notwendigen Volumens des abgelagerten Metalls im Vergleich zu den bekannten Verfahren. Ein anderer Vorteil besteht in dem Fehlen von Problemen, die bei der Bildung der ersten Schweißraupe in allen Systemen auftreten, bei denen ein Zwischenrohr-Spalt von mehr als 1 mm vorgesehen ist, wie beispielsweise der Verunreinigung des aufgebrachten Metalls durch Kupfer und Problemen vom Eindringen der Schweißung her in alle Systeme, die eine Basis- bzw. Absatzfläche verwenden. Es ist auch festgestellt worden, daß Rohre auch dann miteinander verbunden werden können, wenn ein Hoch-Tief-Niveauunterschied zwischen ihnen in der Größenordnung von 1,5 bis 3 mm

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.9.

besteht, wobei das Aufeinandertreffen der Rohre es möglich macht, an Rohren zu arbeiten, deren Endabschnitte verzogen bzw. verformt sind, oder auch an Rohren, deren Enden nicht vollständig planar sind.

In bevorzugter Weise werden die erste und zweite Schweißraupe aufeinanderfolgend ohne Veränderung der Neigung der Achse der Schweißmittel hergestellt, wobei die erste Raupe eine nach links gerichtete Verschweißung ist, d.h. mit der Schweißmittelachse geneigt zur Senkrechten zu dem Schweißpunkt in Richtung nach hinten von der Senkrechten im Hinblick auf die Bewegung des Schweißmittels, und wobei die zweite Raupe eine nach rechts gerichtete Verschweißung ist, d.h. mit der Schweißmittelachse vor der Senkrechten zur Bewegung der Schweißmittel.

Durch diese Maßnahme wird die Schweißzeit noch weiter verkürzt im Vergleich zu den vorbekannten Verfahren, da die Neigung der Schweißmittelachse nicht verändert werden muß und beispielsweise zwei im Abstand von 90 voneinander angeordnete , sich über 90 auf- und abbewegende Schweißmittel 180° der Zusammenfügung der Abschrägungen in den beiden Raupen bestreichen können. Insbesondere ist die in der ersten Raupe hergestellte Verschweißung irgendwie verhältnismäßig besser, da das Schweißmittel mit dem Aufheizen des Metalls der Abschrägungen vor sich herlaufend beginnt, so daß die Verschweißung zufriedenstellend zur Basis der von den Abschrägungen gebildeten Nut hin eindringt und schneller abkühlt, da sich das Schweißmittel von ihr wegbewegt. Die sich ergebende Verschweißung ist sehr gut für die erste Raupe geeignet, während bei der zweiten Raupe, die heiß ist und in der entgegengesetzten Richtung verläuft, eine innige Vermischung der Verschweißung der zweiten Raupe mit der Verschweißung der ersten Raupe unter Erweichung der Verschweißung der ersten Raupe vorgesehen ist.

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Die Schweißzeit kann weiter verkürzt werden, bei gleichzeitig verbesserter Schweißqualität durch Verwendung der Abschrägung direkt zur Schaffung einer automatischen Zentrierung des Schweißmittels unter Verwendung gelenkig gelagerter Rollen zur Anordnung, die in einer Ebene parallel zu einer Bezugsebene des Gestells der Schweißvorrichtung angeordnet sind, wobei die Rollen in der Berührungsebene der Abschrägungen der beiden Rohre verbleiben.

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht in schneller und genauer Anordnung der Schweißmittelachsen relativ zu der Berührungsebene der Abschrägungen, wobei es lediglich notwendig ist, daß die Achsen der Schweißmittelträger senkrecht zu der Bezugsebene angeordnet sein müssen und die Schweißmittel in einem vorbestimmten Abstand von der Bezugsebene angeordnet sein müssen, damit die Abschrägungen ausschließlich durch bogenförmige Bewegung des Schweißmittelträgers überstrichen werden können.

Die Qualität der Verschweißung der ersten Raupe kann weiter verbessert werden, indem jegliche Gefahr einer Verunreinigung derselben verhindert wird, bei Erzielung optimaler Eindringung durch elektrisches Isolieren des Kupferträgers, der unter den Abschrägungen angeordnet ist, und durch Belassung eines Spalts bzw. Raums zwischen der Innenfläche der Rohre und dem Kupferträger, wobei dieser Spalt vorzugsweise höchstens 1 mm mißt.

Diese Maßnahme, so wurde festgestellt, verhindert den Beginn eines Überschlags bzw. Lichtbogens an dem Kupfer, wobei das Schmelzbad bzw. Bad der Schmelze sich unmittelbar zwischen den Abschrägungen bildet und vollständig frei von Kupfer bleibt.

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Unter einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung vor eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, welche Vorrichtung gekennzeichnet ist durch ein Gestell mit dem Querschnitt eines kopfstehenden Kanals, durch Schweißmittel, durch Mittel zur Anordnung der Schweißmittel an dem Gestell und durch Mittel zur Ausrichtung zwischen einer Bezugsebene des Gestells und der Rohrberührungsebene .

Die Vorrichtung umfaßt in vorteilhafter Weise zwei erste Lagermittel zur Lagerung an einem oberen Teil eines der beiden zu verschweißenden Rohre, wobei die Lagermittel mit einem Korrekturorgan für die Stellung in Verbindung stehen, das als drittes Lagermittel zur Lagerung an dem anderen Rohr dient und in der Symetrieebene der ersten Lagermittel verbleibt.

Die Vorrichtung kann auch über drei Rollen zur Anordnung verfügen, die in der Ebene der Achsen der Schweißmittel liegen und die mit Betätigungseinrichtungen zur Bewegung der Rollen in der Ebene in Verbindung stehen.

Eine Verschweißung unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens und der vorstehend beschriebenen Vorrichtung kann eine sehr einfache Sache sein, da die Vorrichtung mit Hilfe von Hebemitteln angebracht werden kann, wobei es u.a. möglich ist, das Gestell der Vorrichtung an dem Ende eines Aufhängungshebels zu seiner Absenkung auf die Rohre zu verschwenken, so daß, so bald die drei Rollen zur Anordnung in der von den Abschrägungen gebildeten Nut eingesetzt sind bzw. eingreifen, die drei Lagermittel an den Rohren gleichzeitig mit Hilfe des Korrekturorgans für die Stellung angeordnet v/erden.

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Zur weiteren Erläuterung der Anordnung der Vorrichtung und zur Erhöhung der Genauigkeit der Aufbringung der automatischen Raupen können die Lagermittel über Rollen verfügen, und können die Schweißmittel an Sektoren angeordnet sein, die an dem Gestell laufen und deren Laufebene als Bezugsebene genommen wird, und kann jede der Rollen zur Anordnung, die um 120 in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind, an einer schwenkbeweglichen Einrichtung angeordnet sein, die der Rolle einen Eingriff in der von den Abschrägungen gebildeten Nut ermöglicht und die eine Bewegung der Gestellbezugsebene parallel zu der Rohrberührungsebene ermöglicht, die von den Rollen zur Anordnung definiert ist.

Zur Verwendung bei Rohren, deren Berührungsebene nicht absolut senkrecht zu den Rohrachsen verläuft, können Mittel zur Bewegung der Lagermittelrollen im wesentlichen senkrecht zu den Rohrerzeugenden vorgesehen werden. Diese Mittel sind besonders hilfreich bei der Erleichterung der Ermöglichung der Anordnung auch in dem Fall von Rohren, die bereits eine Beschichtung bzw. Ummantelung besitzen.

In vorteilhafter Weise sind die Schweißmittel rund um eine Achse senkrecht zur Bezugsebene mit Hilfe von Antriebsmitteln und rund um eine Achse parallel zu der Bezugsebene verschwenkbar. Die Schweißmittel können auch mit Hilfe von Fühler- oder Spurarmen gesteuert sein, die die in der von den Abschrägungen gebildeten Nut eingreifenden Rollen tragen. Diese Maßnahme ist mit dem Vorteil verbunden, eine Aufrechterhaltung eines konstanten Abstandes zwischen den Schweißmitteln und der Zentralebene der Abschrägungen zu ermöglichen und es möglich zu machen, die erste Raupe herzustellen, und zwar unabhängig von der Neigung der Achse der Schweißmittel, ohne daß eine hin- und hergehende Einrichtung zur Bewirkung einer hin- und hergehenden seitlichen Bewegung der Schweißmittel verwendet werden muß.

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Der Fühlerarm kann um eine erste Achse senkrecht zu der Bezugsebene und um eine zweite Achse senkrecht zu der ersten Achse verschwenkbar sein, um die Fühlerrolle mit den Abschrägungen im Eingriff zu halten, und zwar trotz an diesen vorhandener Herstellungsfehler und Fehler in der Anordnung des Rohrs. Die Fühlerrolle führt daher stets die Schweißmittel automatisch zu einem im wesentlichen konstanten Abstand von der Zentralebene der Abschrägungen zurück, welche Zentralebene gegenüber der entsprechenden idealen Zentralebene versetzt ist. Diese automatische Korrektur der Schweißmitte !anordnung trägt zur Verbesserung der Verschweißungsqualität bei.

Die Fühler- oder Führungsrolle ist in der Nähe des Schmelzbades und oberhalb des Schweißbetts bzw. der Schweißraupe und der Schweißmittel angeordnet und mit Schutzmitteln ausgestattet und radial verschwenkbar. Der Vorteil dieser Maßnahme besteht nicht nur darin, sicher zu stellen, daß die Rolle wirksam ist, sondern auch dazu beizutragen, den Abstand zwischen der Rolle und den Schweißmitteln zu verkleinern, um so die Genauigkeit der Verschweißung zu verbessern und Hindernisse zu vermeiden, die von Schweißtropfen, -vorsprüngen oder dergleichen an den Abschrägungen gebildet sind,

Zur Aufrechterhaltung bzw. Beibehaltung einer konstanten Länge an Füllstange bzw. Fülldraht zwischen den Schweißmitteln und der Verschweißung werden die Schweißmittel vorzugsweise mittels der Fühlerrolle gesteuert, und sind Zuführungshaspeln für das Füllmaterial an einem stationären Teil des Gestells angeordnet. Diese Maßnahme verbessert die Wirksamkeit der Vorrichtung durch Reduzierung des Trägheitsmoments der sich bewegenden Teile der Vorrichtung und durch die Regelmäßigkeit des Ausmaßes der Verschweißungsaufbringung, welche Regelmäßigkeit das Ergebnis der automatischen Steuerung der vertikalen Führung der Schweißmittel durch die Rolle ist.

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Zur weiteren Vergrößerung der Anwendbarkeit der Vorrichtung kann eine Rolleinrichtung vorgesehen sein, und zwar zum Tragen des Gestells der Vorrichtung, wobei diese Einrichtung dazu dient und bestimmt ist, das Gestell anzuheben und das Gestell an den Rohren laufen zu lassen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft weiter ins einzelne gehend erläutert; in den Zeichnungen zeigt:

Figur 1 eine schematische Ansicht auf die Ausführungsform einer Schweißvorrichtung gesehen von vorn, wo die Schweißmittel angeordnet sind,

Figur 2 eine schematische Seitenansicht auf die Vorrichtung der Figur 1 und Mittel zum Anheben der Vorrichtung,

Figur 3 eine schematische Ansicht von hinten auf die Vorrichtung der Figur 1,

Figur 4 ein Schema der Anordnung der Vorrichtung bei ihrer Anbringung an den Rohren,

Figur 5 schematische Ansichten der Rollen zur Anordnung der Vorrichtung während der Anbringung derselben,

Figur 11 eine Abschrägungsgestalt geeignet für zwei Rohre dünner als 12 mm,

Figur 12 eine Abschrägungsgestalt für Rohre dicker als 12 mm,

Figur 13 die_selbe Abschrägungsgestalt in Verbindung mit nicht miteinander fluchtenden Rohren,

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Figur 14 einen Schnitt durch einen isolierten Kupferträger angeordnet unter den Abschrägungen,

Figur 15 einen Schnitt durch eine alternative Ausführungsform des Trägers der Figur 14,

Figur 16 eine schematische Ansicht der Schweißmittel und des Verfahrens für die ersten beiden Schweißraupen ,

Figur 17 eine schematische Ansicht der Schweißmittel und

eines alternativen Verfahrens für die ersten beiden Schweißraupen,

Figur 18 die Lauf- bzw. Bewegungsmittel der Schweißmittelträger bzw. -schlitten,

Figur 19 die Lauf- bzw. Bewegungsrollen der Schweißmittelträger bzw. -schlitten,

Figur 20 eine schematische Endansicht eines Schweißmittel-Führungsarms,

Figur 21 eine schematische Draufsicht auf die Führungsmittel eines Schweißmittels,

Figur 22 eine schematische Draufsicht auf eine modifizierte Variante der Mittel der Figur 21,

Figur 23 eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf eine

und 24 j..., ,. . _..,

Ausfuhrungsform eines Fuhrungsarms,

Figur 25 schematische Ansichten des Schweißmittels in

Stellungen, in denen dieses gegenüber den Abschrägungen geneigt und versetzt ist,

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Figur 28 eine schematische Ansicht einer mit den Abschrägungen in Berührung stehenden Rolle,

Figur 29 eine Seitenansicht einer Rolle in ihrer Anordnung bzw. Aufhängung,

Figur 30 eine Endansicht der Rolle der Figur 29 ,

Figur 31 eine Endansicht einer modifizierten Variante der Mittel zur Lagerung bzw. zum Tragen des Gestells der Vorrichtung,

Figur 32 eine Ansicht von hinten auf die Lagerungsmittel der Figur 31 und

Figur 33 eine Ansicht von vorn auf die Mittel zur Lagerung des Gestells.

Gemäß Figur 1 bis 4 verfügt die Vorrichtung über ein Gestell 1 mit Lagerungsmitteln zur Lagerung an miteinander zu verschweißenden Rohren 100, 102, wobei die Lagerungsmittel in Rollen 2, 3, die an dem Rohr 100 aufliegen und an der Rückseite des Gestells 1 (Figur 4) angeordnet sind, und in einer Rolle 4 bestehen, die an dem Rohr 102 aufliegt. Die Rolle 4 ist gemäß Figur 2 an einem Ausgleichsarm 39 an der Vorderseite des Gestells 1 am Ende eines Korrekturorgans für die Stellung in der Form eines hydraulischen Betätigungsorgans 8 angeordnet. Die Rolle 4 besitz eine Spindel 4a, die senkrecht zur Ebene des Gestells 1 angeordnet ist und die von Hand oder sofern erforderlich durch irgendwelche geeigneten Antriebsmittel angetrieben werden kann.

Über das Gestell 1 stehen die Lagermittel mit Mitteln zur Anordnung des Gestells relativ zur Berührungsebene der Rohre 100, 102 in Verbindung, welch letztgenannte Ebene

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theoretisch die Symetrieebene der Abschrägungen 101 der Rohre 100, 102 bildet. Die Mittel zur Anordnung verfügen über drei Abstandsrollen 5 bis 7. Gemäß Figur 5 bis 8 ist jede Rolle, wie beispielsweise die Rolle 5, an einer Spindel 5a frei drehbar, die in einem Arm 5b angeordnet ist, der um die Achse 5c eines Rotationsbetatigungsorgans 5d verschwenkbar ist. Der Arm 5b kann aus einer betriebsfreien Stellung gemäß Figur 5 und 6 in eine Vorbetriebsstellung gemäß Figur 7 und 8 bewegt werden, in der der Arm 5b gegen einen Anschlag 5h anliegt, so daß die Spindel 5a eine zuvor eingestellte Stellung senkrecht zum Gestell 1 annimmt. In dieser Stellung fällt die Ebene, die senkrecht zur Spindel 5a verläuft und die die drei Rollen 5 bis 7 enthält, mit der Ebene zusammen, die die Achsen 103 bis 106 (Figur 1) der Schweißmittel 29 bis 32, beispielsweise von Schweißbrennern, enthält.

Wie bezüglich der Rolle 5 dargestellt ist, werden die Rollen 5 bis 7 aus ihren Vorbetriebsstellungen gemäß Figur 7 und 8 in ihre Betriebsstellungen gemäß Figur 9 und 10 durch Betätigung von Zylinder/Kolben-Einheiten bzw. hydraulischen Einheiten 5e bewegt, wobei das Ende der Stange derselben an einem den Arm 5b tragenden Tragarm 5g schwenkbeweglich angeordnet ist. Das Ende der Stange der Einheit beschreibt einen Kreisbogen rund um einen Zapfen 5f des Tragarms 5g und bewegt die Rolle 5 in die von den Abschrägungen 101 gebildete Nut.

Der Hauptvorteil dieses vorstehend beschriebenen Systems zur Anordnung besteht darin, daß die Stellung der Schweißmittel 29 bis 32 hinsichtlich der von den Abschrägungen

gebildeten Nut genau in einer einfachen Weise und schnell eingestellt werden kann. Unter der Annahme, daß die Vorrichtung auf die aneinanderstoßenden Rohre mittels eines Heberings 245 (Figur 2) abgesenkt wird, der beispielsweise

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eine Längsführungsbahn 245a zum Ausbalancieren eines Aufhängehebels 240 besitzt, an dem das Gestell 1 getragen ist, befindet sich die Symetrieebene der Rollen 2, 3, die konstruktiv mit der Vertikalebene geführt durch die Drehachse der Rolle 4 zusammenfällt, nicht auf der Achse der Rohre 100, 102. Ist die Vorrichtung in eine Stellung bewegt worden, in der die Anordnungsrolle 7 in ihrer Vorbetriebsstellung bereit ist, in die Nut zwischen den Abschrägungen 101 an der Oberseite der Rohre 100, 102 einzutreten, sind die Rollen 2, 3 bei ihrem Aufliegen auf dem Rohr 100 bestrebt, als Reaktion ein selbst ausrichtendes Drehmoment zu erzeugen, das die Symetrieebene der Vorrichtung mit der Vertikalebene, die die Achsen der Rohre 100, 102 enthält, in Fluchtung zu bringen. Die Rolle 7 kann leicht mit den Abschrägungen 101 durch energetische Einwirkung bei einem reduzierten Druck der hydraulischen Einheit 7e (entsprechend der hydraulischen Einheit 5e der Figuren 5 bis 10)*) gebracht wird, so daß der Arm 7b eine gewisse Elastizität rund um den Schwenkzapfen 7f (entsprechend dem Schwenkzapfen 5f der Figur 10) beibehält.

Um die automatische und genaue Anordnung des Gestells 1 zu ermöglichen, werden vor dem Betrieb die Gleitbahn 245a und eine Neigungseinrichtung 243 (Figur 2), die die Neigung relativ zu dem Aufhängehebel 240 des Gestells 1 bestimmt, das mit Hilfe von Elementen 241, 242 an dem Aufhängehebel 240 schwenkbeweglich angeordnet ist, im Hinblick auf eine maximal mögliche Reduzierung der Arbeit eingestellt, die das Korrekturmittel 8 für die Stellung, das an dem Ausgleichsarm 39 befestigt ist, auszuführen hat.

Wenn sich dann, während die Rolle 7 mit der von den Abschrägungen 101 gebildeten Nut in Berührung kommt, das Gestell 1 in einer Stellung derart befindet, daß alle Rollen 5 bis 7 sich in der Rohrberührungsebene befinden, können alle hydraulischen Einheiten 5e, 6e, 7e unter vollem

*)in Berührung 809840/1083

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Druck betätigt werden, um die Rollen 5 bis 7 in der Nut zur Berührung zu bringen, wobei diese Rollen eine genau bestimmte Dicke besitzen. Die von den Abstandsrollen 5 bis 7 zur Einwirkung gebrachten Kräfte reichen aus, die Vorrichtung auf ihre Lagerrollen 2 bis 4 zu bewegen und ihre Stellung relativ zu der von den Abschrägungen ιοί gebildeten Nut zu korrigieren.

Befinden sich die Rollen 5, 6 jedoch in den Stellungen gemäß Figur 4, reicht es üblicherweise aus, die Vorrichtung auf ihren drei Rollen 2 bis 4 zur Abstützung zu bringen, um die Rollen 5 und 6 in die Rohrberührungsebene zu bringen, da die hydraulische Einheit 8, die die Rolle 4 auf das Rohr drückt, konstruktiv flexibel genug ist, um die Vorrichtungrund um eine horizontale Achse zu verschwenken, bis die Rollen 5, 6 an den Abschrägungen 101 zur Berührung kommen, wobei diese Berührung die Vorrichtung in dieser Stellung sichert, so daß, wie oben beschrieben, die vorspannenden hydraulischen Einheiten 5e, 6e, 7e unter vollem Druck betätigt werden können, um das Gestell 1 genau hinsichtlich der Rohrberührungsebene anzuordnen, und auch die Betätigungsstange der Rolle 4 in einer geeigneten Höhe gesichert werden kann, indem der freie Ölfluß zu dem Zylinder 8c der Hydraulik-Einheit 8 gestoppt wird. Diese Maßnahme kann durch irgendeine andere mechanische Sicherung ergänzt werden. Auch kann, da die Rolle 4 an der Oberseite des Rohrs 102 frei laufen kann, ihre Spindel 4a mittels einer mechanischen Bremse 4c gesichert werden.

Obwohl die vorstehend beschriebene Vorrichtung üblicherweise ausreicht,, die ebenfalls vorstehend beschriebene Anordnung vorzusehen, und zwar sogar dann, wenn eine oder beide Abschrägungen nicht miteinander fluchten und nicht in Ebenen senkrecht zur Rohrachse angeordnet sind, kann die Abschrägung manchmal zu sehr außerhalb der Fluchtung liegen,

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um eine automatische Anordnung möglich zu machen, insbesondere, wenn das Rohr 102 bereits eine Beschichtung beispielsweise aus Teer besitzt, die ein leichtes Laufen der Rolle 4 unterbindet. In außergewöhnlichen Fällen dieser Art können defekte bzw. fehlerhafte Rohre dieser Art auch geschweißt werden, indem das Eingreifen der Rollen 5 bis 7 in der Abschrägungsnut ermöglicht wird durch mechanischen Antrieb der Rollenspindel 4a, wobei geeignete Mittel für diesen Zweck vorgesehen sind. Beispielsweise kann die Spindel 4a ein quadratisches Ende 4b besitzen, das mittels eines Steckschlüssels, einer Ratsche oder dergleichen erfaßbar ist. Die Drehung der Rolle 4 erzeugt ein Moment, das das selbstausrichtende Moment vergrößert.

Nachdem die Schweißmittelachsen einmal genau in der Rohrberührungsebene eingestellt worden sind, die durch den Eingriff der Rollen 5 bis 7 in der von den Abschrägungen 101 gebildeten Nut bestimmt ist, kann die Vorrichtung mit Hilfe von Klemmeinheiten 10 und 12 (Figur 3) verriegelt bzw. blockiert werden, die an der Rückseite des Gestells 1 angeordnet sind. Die Einheiten 10, 12 wirken über Klemmarme 9, 11, um Gummipolster oder -schuhe oder dergleichen 9a, lla gegenzudrücken, die hinsichtlich ihrer Gestalt die Oberfläche des Rohis 100 eng berühren an Stellen diametral gegenüberliegend den Lagerpunkten der Rollen 2, 3, wodurch sichergestellt wird, daß das Verklemmen sogar das kleinste Moment verhindert, das bestrebt sein könnte, die Anordnung der Vorrichtung zu verändern. Die mittels der beiden Einheiten 10, zur Einwirkung gebrachten Drücke sind so hinsichtlich ihrer Größe eingestellt, daß jegliche Klemmreaktion verhindert wird und die Vorrichtung vollständig unbeweglich gehalten wird, nachdem die Rollen 5 bis 7 in ihre betriebsfreien Stellungen zurückgestellt worden sind.

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Gemäß Figur 1 sind die Schweißmittel 29 bis 32 bei dieser Ausführungsform an zwei Trägern bzw. Schlitten 13, 16 angeordnet, wobei die Schweißmittel 29, 30 in der Nähe der Enden des Schlittens 13 und die Schweißmittel 31, 32 in der Nähe der Enden des Schlittens 16 angeordnet sind. Gemäß Figur 18 und 19 hinsichtlich des Schlittens 13 laufen die Schlitten 13, 16 an drei tragenden Einrichtungen, die je aus drei Paaren von Rollen 107, 108 bestehen. Die Rollen 107 laufen auf geneigten Führungsbahnen 109 des Gestells und die Rollen 108 an Führungsbahnen 110, wobei jedes Paar von Führungsbahnen 109, 110 die^selbe Symetrieebene besitzt. Die Schlitten 13, 16 sind mit Hilfe von Motoren 14, 17 (Figur 3) angetrieben, die an geeignete Reduziergetriebe angeschlossen sind, deren (nicht dargestellte) Haspelräder Ketten 113, 114 antreiben, die ihrerseits Zahnräder 115, 116 antreiben, die mit Zahnstangen 15, 18 in Eingriff stehen, die fest an den Schlitten 13, 16 angeordnet sind. Zur Reduzierung des Spiels können die Rollen 107, 108 an einem federbelasteten Arm angeordnet sein. Die Rollen 107, 108 jeder tragenden Einrichtung, die an einem festen Träger 13a angeordnet sind, der zusammen mit einer Platte 13b den Schlitten 13 bildet, sind so angeordnet, wie aus Figur 19 zu ersehen ist, um ein dreieckiges Gebilde zu bilden, das an den Enden des Gestells 1 aufliegen kann. Entsprechend laufen die Spindeln der Rollen 107, 108 auf einer inneren Rollenbahn und einer äußeren Rollenbahn, wobei die versetzten Rollen vertikal angeordnet sind, wenn das untere Ende des Schlittens 13 die Vertikalebene, die durch die Achse des Gestells 1 hindurchgeht, passiert und sich von dieser Ebene wegbewegt.

Der Träger 13a der Platte 13b, der die Schweißmittel 29, 30 trägt, ist lang genug, einen Sektor etwas größer als zu überdecken bzw. überstreichen.

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Gemäß Figur 1 besitzen die Schweißmittel 29 bis 32 Betätigungsarme 19 und 20 bzw. 22 und 23, die über hydraulische Einheiten 21 und 24 bewegbar sind. Aus Figur 1 sind Haspeln 25 bis 28 für Füllmaterial für die Schweißmittel zu ersehen. Diese Haspeln 25 bis 28 sind an dem Gestell 1 befestigt und symetrisch zum Gestell 1 angeordnet, so daß in Abweichung von den bekannten Ausbildungen, bei denen die Haspeln an den Schweißschlitten angeordnet sind, eine erhebliche Reduzierung der Trägheitsmomente der sich bewegenden Teile gegeben ist mit der direkten Folge einer Verbesserung der Schweißraupenqualitat insbesondere in den ersten und zweiten Raupen, da die tatsächlichen Geschwindigkeiten die eingestellten Geschwindigkeiten genauer reproduzieren trotz des Anhaltens und Startens, was schneller und genauer möglich ist als bisher. Die erforderliche Motorleistung wird ebenfalls gesenkt und die Selbständigkeit der Verschweißung wird merklich verbessert durch die sehr große Kapazität, die die Haspeln jetzt haben. Bei der Ausführungsform der Figur 1 sind die Haspeln 25, 27 an dem Aufhängehebel 240 des Gestells 1 angeordnet, während die Haspeln 26, 28 an dem Unterteil des Gestells 1 angeordnet sind. Die Haspeln sind in Figur 3 nicht dargestellt, um diese Figur nicht zu überlasten. In der Tat können die Haspeln an irgendwelchen geeigneten Teilen der Vorrichtung angeordnet sein.

Da die Vorrichtung so konstruiert ist, daß die Rohrberührungsebene mit der die Achsen der Schweißmittel enthaltenden Ebene in Koinzidenz gebracht werden kann, ohne die Schweißmittelträger hinsichtlich des Gestells 1 einstellen zu müssen, kann ganz offensichtlich die Neigung der Achsen der Schweißmittel verändert werden ausschließlich durch Verschwenken jedes Schweißmittels rund um die Achse seines Trägers 33 bis 36, welche Achsen senkrecht zur Ebene des Gestells 1 verlaufen, wobei die Schweißmittel in der Berührungsebene der

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Rohre 10O₇ 102 verbleiben, die um den erforderlichen Abstand von der Basis der von den Abschrägungen 101 gebildeten Nut getrennt gehalten bleiben.

Beispiele für Abschragungsgestaltungen sind in den Figuren 11 bis 13 gezeigt. In dem Fall von Rohren dünner als 12 mm sind Abschrägungen 101 der in Figur 11 dargestellten Art, die unter einem Winkel von 45° oder sogar weniger aufeinandertreffen, zufriedenstellend. Für Rohre dicker als 12 mm kann die Basis 101a der Abschrägung (Figur 12) unter 25° zur Berührungsebene 130 und der obere Teil 101b unter 5 geneigt sein. Die Vorrichtung ist auch in der Lage, Rohre zu verschweißen mit Versetzungen in der Größenordnung von 2 oder 3 mm (Figur 13), wobei der Zwischenraum zwischen den Rohren vorzugsweise Null ist, jedoch möglicherweise auch in der Größenordnung von 1 oder sogar 2 mm liegt, was der Fall sein kann, wenn eines der Rohre nicht vollständig rechtwinklig zur Rohrachse abgeschnitten ist oder wenn das Ende des Rohrs nicht planar ist.

Der Vorteil, der mittels der Vorrichtung für das automatische Verschweißen in Verbindung mit einer Abschrägung dieser Art erreicht wird, besteht in der Ausschaltung und zwar infolge des Fehlens eines Ansatzes an der Abschrägung - aller Schwierigkeiten, die sich aus dem Eindringen und Verhalten des Schmelzbades ergeben. Auch reduziert das Fehlen eines Spaltes das Gewicht des aufzubringenden Metalls und überwindet die Notwendigkeit, den elektrischen Bogen der Schweißmittel an dem herkömmlichen Kupferträger beginnen lassen zu müssen, der unter den Abschrägungen angeordnet ist und mitunter die Verschweißung durch Diffusion von Kupferpartikeln verunreinigt.

Unabhängig von der Art der Abschrägung werden Kupferträger 117 (Figur 14), die elektrisch isoliert sind gegenüber dem

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Rohr, verwendet zur Kühlung der Verschweißung und wo anwendbar dann, wenn ein Spalt zwischen den Rohren vorgesehen ist. Gemäß Figur 14 ist der Träger 117 gegenüber den Rohren 100, 102 mit Hilfe von Isolierstreifen 118 und gegenüber seinem eigenen Träger mit Hilfe eines Isolierstreifens 119 isoliert. Der Kupferträger 117 kann mit einer Nut in vertikaler Ausrichtung zu der von den Abschrägungen 101 gebildeten Nut ausgestattet sein. Abhängig von der Art der Abschrägung kann der Spalt zwischen den Rohren und dem Kupferträger 117 mit Hilfe von Schrauben einstellbar sein, die die Streifen 118 ersetzen und die zur Veränderung der Eingreiftiefe in Öffnungen in dem Kupferträger 117 ein- bzw. ausgeschraubt werden, wozu der Kupferträger 117 an seinen vier Ecken mit Gewindebohrungen ausgestattet ist. Die Schrauben können Hartstahl-Rundkopf-Schrauben sein oder aus einem Isoliermaterial hergestellt sein, beispielsweise aus Teflon.

Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr kann ein Kupferträger 120 der Art gemäß Figur 15 in Alternative verwendet werden, der gegenüber einem Joch 121 der Befestigungseinrichtung durch eine Isolierung 122 isoliert ist, wobei Kanäle 123, 124 für den Durchfluß eines Kühl- und Schutzgases vorgesehen sind, das durch einen Kanal 125 zugeführt wird.

Unabhängig von der Art der verwendeten Äbschrägung sorgt die Vorrichtung für eine automatische Verschweißung mittels eines Verfahrens, das sich von den vorbekannten automatischen Verfahren dadurch unterscheidet, daß gemäß Figur 16 die erste Schweißraupe 126 mittels der sich nach oben bewegenden Schweißmittel 29 bis 32 hergestellt wird, wobei jedes Schweißmittel unter einer Neigung i von zwischen etwa 15° und 30 zu den Normalen 127 zu dem Schweißpunkt, der durch die Zentralachse des Rohrs hindurchgeht, und vor diesen Normalen 127, um so eine linksgerichtete Verschweißung herzustellen, wobei auf die erste Raupe 126 eine zweite

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nach unten gerichtete Raupe 128 folgt, und zwar ohne Veränderung der Schweißmittelstellung, um so eine rechtsgerichtete Verschweißung herzustellen. Die zweite Raupe 128 kann in Anwesenheit von C0~ und Argon hergestellt werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 17 ist die erste Raupe 129 eine nach unten gerichtete Raupe, jedoch mit einer Neigung i der Schweißmittelachse in der Größe von 5° bis 10° und zur Rückseite der Normalen 127, um so eine nach links gerichtete Verschweißung gemäß Figur 16 herzustellen, während die zweite Raupe 130 eine aufsteigende Raupe bei gleicher Neigung der Schweißmittelachse ist und eine nach rechtsgerichtete Verschweißung ist. Figur 25 zeigt eine nach rechtsgerichtete Verschweißung.

Bei den beiden Ausführungsformen der Figuren 16 und 17 wird eine automatische Verschweißung ohne manuelle Hilfestellung erreicht, wobei die nach linksgerichtete erste Verschweißung, gleichgültig ob als aufsteigende oder absteigende Raupe, mit dem Hauptvorteil der Vergrößerung bzw. Unterstützung der Vorerwärmung des Metalls dort, wo die Verschweißung aufgebracht wird, und der Beschleunigung der Verfestigung des Schmelzbades verbunden ist. Diese Ergebnisse sind sogar noch markanter, wenn die erste Raupe eine aufsteigende Raupe wie die Raupe 126 ist. Diese Maßnahme ermöglicht die Anwendung irgendeiner erforderlichen Schutzgas-Einrichtung und macht insbesondere die Verwendung von reinem CO» möglich. Die Eindringung der Verschweißung ist weit und tief, und die Verschweißung schmilzt vollständig an der Basis jeder Art der Abschrägung, und zwar mit oder ohne Spalt zwischen den Rohrenden.

Eine zufriedenstellende Verschweißung kann daher automatisch erreicht werden, ohne daß der Auftreffwinkel der Schweißmittel verändert werden muß.

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Zur Sicherstellung einer zufriedenstellenden Verschweißung der Rohre trotz an diesen vorgesehener Defekte und unabhängig von ihren Duchmessern und Abschrägungen werden die Schweißmittelträger 33 bis 36 mittels eines Fühlers in der Form einer Rolle 45 (Figur 20 und 21) gesteuert, wo das das Schweißmittel tragende System 34 schematisch dargestellt ist. Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen ist das Schweißmittel 30 durch die Rolle 45 gesteuert, die von der Abschrägung 101 geführt ist. Deren Gestalt in einer Ebene parallel zu der Ebene 140, in der der Schlitten 13 und dessen Platte 13b sich bewegen, sollte regelmäßig sein.

Die Rolle 45 läuft auf einer Berührungslinie 50 der Abschrägung 101 und dreht sich um eine Welle 48, die an dem unteren Ende eines vertikal einstellbaren Hebels 47 angeordnet ist, wobei die Rolle 45 auch um eine vertikale Achse 46 verschwenkbar ist. Der Hebel 47 ist an dem Schweißmittel 30 starr befestigt und an einem Arm 44, der im Inneren des Trägerarms 19 gleitet. Der Arm 44 ist an einer Gleitbahn 41 mittels einer Spindel 43 befestigt, die es dem Arm gestattet, seitlichen Verschiebungen der Rolle 47 infolge von Veränderungen des Abstandes zwischen der Abschrägung 101 und der Ebene 140 zu folgen, in der die Elemente 13, 13b sich bewegen. Die Gleitbahn 41 ist an einer Welle 42 bewegbar, deren Achse 51 senkrecht zu der Ebene 140 verläuft, so daß der Arm 19 mit der idealen theoretischen Zentralebene 53 (Figur 21) der Abschrägung zur Fluchtung gebracht wird, wobei die Ebene 53 parallel zur Ebene 140 verlaufen sollte. Eine Feder 49 drückt die Rolle 45 auf die Abschrägung 101, indem sie an dem Arm 19 zieht, wobei die Feder 49 an einem Punkt 52 an der Platte 13b angreift.

Figur 21 zeigt die tatsächliche Abschrägungs-Zentralebene Obwohl ein markierter Defekt der Abschrägung die Schweißmittel 30 von der Ebene bzw. Bahn 54 ablenken kann, ist die Ablenkung E2 höchstens 0,5 mm und somit tolerierbar, und

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zwar erstens wegen des reduzierten Abstandes zwischen der Schweißmittelachse 55 und der Achse 46 der Rolle 45, so daß die maximale Abweichung E- klein ist, und zweitens deshalb, weil die Bahnen 54 übereinanderlappen,so daß die durchschnittliche Ablenkung sehr klein ist.

Wenn eine vollständige Überwindung der Abweichung E„ gefordert wird, können die Schweißmittel 30 mit Hilfe von zwei Rollen 45, 56, gemäß Figur 22 gesteuert werden. Die Rolle 56 besitzt eine horizontale Spindel 57, die um eine vertikale Stahlstange oder Spindel oder dergleichen 58 drehbar ist, die an einem Arm 59 angeschlossen ist, der um einen Schwenkzapfen an einer Platte 61 verschwenkbar ist. Der Arm 59 trägt die horizontale Welle 48 der Rolle 45, während die Platte 61 die vertikale Welle bzw. den Hebel 47 der Rolle 45 und die Schweißmittel 30 trägt. Gleichgültig welche Unterschiede in der Ausrichtung rund um die Welle bzw. Spindel 47, 58 gegeben sind, macht diese Maßnahme es möglich, die Schweißmittelachse auf der Bewegungsbahn 54 zu halten, während die Platte 61 stets parallel zu der Verbindungslinie zwischen den Spindeln 47 und 58 verbleibt, und zwar weil die Platte 61 von der Rolle 56 mittels des vertikalen Organs 58 gesteuert ist.

Die Figuren 23 und 24 zeigen eine Ausfuhrungsform eines Systems, das die Schweißmittel 30 unter Steuerung der von der Abschrägung 101 geführten Rolle 45 trägt. Die Figuren 23 und 24 zeigen die Platte 13b, die das System mittels der Welle trägt, auf der unter Zwischenschaltung einer zu der Welle 51 konzentrischen Hohlwelle 42 die Gleitbahn 41 verschiebbar ist. Der Arm 19 dreht sich um die vertikale Achse 43, wobei der Arm 44 innerhalb des Arms 19 gleitet bzw. sich verschiebt. Die bei 52 an der Platte 13 b befestigte Feder 49 drückt den Hebel bzw. die Welle 57, um so die Rolle 45 auf die Abschrägung zu drücken. Der Hebel 57 überträgt die Kraft der Feder

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an den Arm 19. Ein Schwenkzapfen bzw. Oszillator 60 bekannter Art zur Bewirkung einer oszillierenden Bewegung der Schweißmittel 30 ist an einer Platte 69 befestigt. Es ist also zu sehen, daß einer der Hauptvorteile der Schweißmittel, die mittels einer Rolle geführt sind, die von ihren Abmessungen zur Auflage auf den Abschrägungen bei ihrer Entlangbewegung über denselben gedrückt ist, darin besteht, daß die Schweißmittel in der Zentralebene der Abschrägungen gehalten sind, und zwar trotz einer Mißgestaltung derselben. Wenn die radiale Neigung i der Achse 55 (Figur 25) der Schweißmittel 30 hinsichtlich der Normalen 127 einmal bestimmt worden ist, kann unter der Annahme, daß die Tiefe E der von den Abschrägungen 101 gebildeten Nut, der Abstand F zwischen der Schweißmitteldüse 62 und der Außenfläche des Rohrs 100 und der Abstand F von der Düse 62 zu der Schweißraupe 64, die gerade hergestellt wird, bekannt sind, die Länge des aus der Düse 62 austretenden Schmelzdrahtes 63 leicht konstant gehalten werden. Ganz besonders folgt die Schweißmittelachse 55 der Abschrägungsnut so genau trotz an dieser vorgesehener Fehler, daß im wesentlichen keine Versetzung D (Figur 26) der Achse 55 entweder gegenüber der Zentralebene 54 einer regelmäßigen Abschrägung oder gegenüber der tatsächlichen Zentralebene 54 auftritt, die gegenüber der theoretischen Zentralebene 53 infolge einer Mißgestaltung der Abschrägungen versetzt ist. Versetzungen dieser Art bewirken Veränderungen in der Länge des Drahts 63, und bei hohen Bogengeschwindigkexten hängt die Schweißqualität von der genauen Anordnung der Schweißmittel ab.

Zusätzlich zu der Einstellung der Neigung i im Hinblick darauf, daß kein Oszillator 60 verwendet werden muß, wird die seitliche Neigung L (Figur 27) der Schweißmittelachse 55 hinsichtlich der theoretischen und der tatsächlichen Abschrägungszentralebenen 53 oder 54 zuvor einleitend eingestellt. Die Schweißraupe 64 (Figur 27) des ersten Schweiß-

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raupenuitilaufs bzw. der ersten diesbezüglichen Lage ist an ihrer Oberseite mit einer Schweißraupe 65 an der Oberfläche der Abschrägung 101 ausgestattet. Dieses Schweißverfahren verbessert die Verschweißungsqualität, da die Erwärmung bzw. Aufheizung infolge der Schweißmittel verhältnismäßig regelmäßiger ist, weil alle die Verschweißungsqualität beexntrachtigenden Abstände konstant gehalten werden im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, bei denen die Schweißmittel für den ersten Schweißraupenlauf bzw. die entsprechende Lage sich hin- und herbewegen.

Bei dem Beispiel der Figur 24 wird die Einstellung zur Ausrichtung der Schweißmittelachse 55 hinsichtlich der Zentralebene 53 bewirkt mittels der Gleitbahn 41, die mittels eines Systems bewegt wird, das von einer sich auf einem mit Schraubengewinde ausgestatteten Teil der Welle 42 drehenden Mutter 66 Gebrauch macht. Diese Einrichtung und die Mittel zur Befestigung bzw. Fixierung der Gleitbahn 41 in ihrer Stellung können tatsächlich beliebig sein. In gleicher Weise kann die Bewegung des Arms 19 oder seiner Verlängerung 44 rund um den Schwenkzapfen 43 für ein seitliches Nachfolgen entlang der Abschrägung 101 mittels irgendwelcher geeigneter Mittel gesteuert werden, u.a. einstellbarer Anschläge, die nicht dargestellt sind, um die Zeichnungen nicht zu überlasten. Die Vorsehung von flachen Federn 67, die an der Gleitbahn 41 starr befestigt sind und den Arm 19 in der Richtung bzw. Ebene 53 vorspannen, unterstützen diese seitliche Nachfolgebewegung. Sofern die Rolle 45 zufälligerweise hinsichtlich der Abschrägung 101 außer Berührung gerät, würde sie folglich sofort in ihre normale Stellung zurückbewegt werden. Der Abstand B zwischen der Achse 51 und der Achse der Rolle 45 kann fixiert werden, nachdem der Arm 44 bewegt worden ist, und zwar mittels einer Druckschraube 68.

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Der Neigungswinkel i wird durch Drehung der Platte 69 rund um eine Spindel 70 mittels einer mutterartigen Einrichtung 71 eingestellt, in der eine einstellende Schraube 72 verschwenkt gegenüber der Platte 69 eingeschraubt ist.

Die Länge F des Fülldrahtes 63 (Figur 23 und 24) wird mittels einer Schraube 73 eingestellt, die sich gegenüber der Platte 69 bewegt und die die Rolle 45 tragende Welle 47 verschiebt. Der Abstand H, um den die Rolle 45 bewegt werden muß, um die Abschrägung entlang der Linie 50 zu berühren und die somit die Länge F des Drahtes 63 bestimmt, wird durch Veränderung der Stellung der Rolle 45 hinsichtlich einer den Oszillator 60 und die Schweißmittel 30 tragenden Platte 74 eingestellt.

Das von der Feder 49 und der Spindel bzw. dem Hebel 57 erzeugte Druckmoment kann durch Veränderung beispielsweise der winkelseitigen Stellung des Hebels 57 am Arm 19 eingestellt werden. Der auf die Rolle 45 einwirkende Druck kann somit auf einen vorbestimmten Wert eingestellt werden.

Ein Anschlag 75 (Figur 23) ist vorgesehen, um die Bewegung des Hebels 57 und damit die Bewegung des Arms 19 bei Fehlen eines Rohrs zu begrenzen.

Eine Einrichtung 59, die beispielsweise manuell oder pneumatisch gesteuert werden kann, wirkt über eine exzentrische bewegbare Nase 76 des Hebels 57 zur Rückstellung des Arms 19 in dessen angehobene Stellung.

Gemäß Figur 28 besitzt die Rolle 45 eine Breite 1, die in Abhängigkeit von dem Winkel, den die Abschrägung mit der Zentralebene 53 einschließt, und in Abhängigkeit von der Rohrdicke E bestimmt ist. Der Wert 1 kann bestimmt werden, wenn die Höhe A der Bahn, auf der die Rolle laufen bzw. lagern muß, bekannt ist.

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Die Breite der Rolle 45 ist so bestimmt, daß die Rolle entlang der Führungsbahn in halber Höhe gesehen über die Dicke des Rohres für die erste und die zweite Raupe läuft oder sehr eng an der Außenfläche 132 für die letzten Raupen läuft. In diesem letzten Fall muß die möglicherweise fehlerhafte Anordnung der Rohre gemäß Figur 28 als Folge einer höhenmäßigen Versetzung d beachtet werden, die die Rolle 45 aus der Höhe A in die Höhe A¹ verschiebt, so daß die Rollenbreite 1 verkleinert werden muß. Die Breite 1 kann beispielsweise folgende Größe besitzen:

1.8 (E-S) §·

wobei S=A¹ - A und D die seitliche Verschiebung bzw. Versetzung bedeuten.

Genauer gesagt bewirkt jede Höhenversetzung d eine automatische Korrektur der Schweißbedingungen, indem eine Verschiebung D der Schweißmittelachse 55 hervorgerufen wird, wobei die Schweißmittel sich in Richtung auf die Abschrägung 101 des unteren Rohres bewegen, so daß die Schweißmittel besser eindringen und daher eine bessere Schmelzung stattfindet.

Auch verschwenkt sich die Rolle 45, die um eine vertikale Achse verschwenkbar ist, bei Auftreffen auf Schweißvorsprünge an den Abschrägungen geringfügig, und läßt sie diese Vorsprünge außer Acht, anstatt sich vertikal in einer für die Verschweißung schädlichen Weise zu bewegen, wie dies bei bekannten Vorrichtungen der Fall ist, bei denen alle schweißmitteltragende Rollen auf den Rohroberflächen laufen.

Die Rolle 45 dreht sich gemäß Figur 29 und 30 um einen Schwenkzapfen 77 in einem Joch 78, das sich rund um einen

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radialen Schwenkzapfen 79 verschwenkt. Der Schwenkzapfen 79, der senkrecht zum Schwenkzapfen 77 angeordnet ist, bildet das Mittel für die automatische Ausrichtung der Rolle 45 der Art, daß deren Symmetrieebene in die Zentralebene 53 der Abschrägungen 101 verbracht wird, und der Art, daß die Rolle auf diesen in der Höhe P aufliegt. Die Rolle 45 ist aus hartem Stahl hergestellt und so gestaltet, genau auf den Abschrägungen auch dann zu laufen, wenn die Lagerkanten der Rollen nahe der Rohraußenseite 132 liegen. Die Laufränder 80 der Rolle 45 sind unter einem Winkel von 45 ausgebildet und so geneigt, daß ihre Mitellinien gegenüber den Kontaktpunkten P unter einem Winkel von 45 zur Zentralebene 53 geneigt sind. Diese Maßnahme reduziert die Gefahr, daß die Rolle auf Schweißvorsprünge an den Abschrägungen auftrifft. Auch verhindert die Öffnung in V-förmiger Gestalt mit 135 jegliche Berührung mit einer zu nahen oder zufälligerweise zu konvexen Schweißraupe oder einer solchen, die zu starke Vorsprünge besitzt.

Zur Vermeidung von Ansammlungen von Schweißvorsprüngen an der Rolle folgt das Joch 78, das ebenfalls aus hartem Stahl hergestellt ist, den Seitenflächen der Rolle in inniger Weise und mit einem sehr stark reduzierten Spiel. Ein auf 135 zugeschnittenes und an dem Joch 78 starr befestigtes Messer bzw. eine entsprechende Klinge 81 erstreckt sich in die V-förmig gestaltete Nut der Rolle 45, um so jeden Schweißvorsprung am dortigen Festkleben zu hindern. Das Joch 78 und die Rolle 45 sind an einem Arm 82 angeordnet, der starr an der Spindel 47 befestigt ist. Der Abstand B_ (Figur 23) zwischen der Rollenachse und dem Schwenkhebel bzw. der Platte 61 kann verändert werden durch Bewegung des Schwenkzapfens 79 in einem Schlitz in einem Arm 82.

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Diese Maßnahme ist in den Zeichnungen nicht im einzelnen dargestellt, um diese nicht zu überlasten. Die Rolle ist auch mittels eines Kupferschirms 83 geschützt, der gegebenenfalls eine Asbestplatte besitzen kann, um die Einrichtung zur Feststellung von SchweißvorSprüngen zu schützen. Das Schweiß-Schutzgas wird über einen Durchgang 134 innerhalb des Schwenkzapfens 79 zur Kühlung der Rolle zugeführt.

Ein weiterer Vorteil dieser Form der Schweißmittelführung besteht darin, daß sie die Verwendung der im Handel erhältlichen Schweißmittel und Oszillatoren gestattet, da ihre¹ Qualitäten und Fehler keinen Einfluß auf die Qualitäten haben, die mittels der automatischen Führung bev/irkt durch den Fühler während der auffüllenden und abschließenden Schweißraupenläufe erreicht v/erden, in denen das geschmolzene Metall ausgebreitet wird und die beiden Seitenflächen der Abschrägung zur selben Tiefe aufgeschmolzen v/erden; es ist festgestellt worden, daß der beschriebene Ilechanismus eine sehr niedrige fehlerhafte Anordnung von weniger als 1 ram zwischen der Schweißmittelachse und der Zentralebene 53 beibehält, wodurch jegliches Anhaften an einer der Abschrägungsflachen verhindert wird. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Zurückhaltung des Arms 19 (Figur 24) in der Zentralebene 53 trotz des Vorhandenseins von Bearbeitungstoleranzen oder Verschiebungen beim Zusammenbringen der Rohre erreicht wird, sodaß die Abschrägungsbreite variiert und somit die hin-und hergehenden Bewegungen der Schweißmittel sy^strisch bleiben. Eine automatische Kompensation für die Dicke der aufgebrachten Verschweißungen infolge einer beispielsweise auftretenden Schrumpfung bzw. Verengung der Abschrägung wird durch automatisches Anheben der Rolle in eine schmalere Zone erreicht, sodaß die Fülldrahtlänge konstant bleiben kann. Eine entsprechend gleichartige Kompensation ist im Fall einer Erweiterung der Abschrägung gegeben. Auch ist es, da sich der Arm 19 anstelle der Schweißmittel in seiner Zentralebane befindet, nicht notwendig, eine Amplitudenkorrektur der Bewegung der Schweißmittel hervorgerufen durch den Oszillator 60 vorzusehen, wobei die automatische Führung gleich-

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zeitig die Flexibilität bzw. Anwendbarkeit der Vorrichtung unter allen Schweißbedingungen vergrößert.

Die beschriebenen Maßnahmen können selbstverständlich in vielfacher Hinsicht verändert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann das Gestell 1, anstatt in der Vorrichtung mittels des Aufhängehebels 2 40 angeordnet zu sein, an einem Träger 84 (Figur 31) angeordnet sein, der so gestaltet und angeordnet ist, daß seine Achse parallel zur Achse 111 der Rohre 1CO, 102 verläuft und auch in der vertikalen Zentralebene derselben angeordnet ist. Der Träger 84 verfügt an seinem rückwärtigen Ende über eine doppelte quadratische Klammer aus Metallblech und Rohrwerk, die zum Tragen und Versteifen des Gestells 1 dient, und auch dazu, eine Schwelle, Sohle oder dergleichen 87 zur Befestigung an dem Träger 84 zu tragen.

Wenn die beiden Rohre verschweißt worden sind mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens und es notwendig ist, die nächste Verschweißung auszuführen, können entweder die Rohre bewegt werden, um neue Abschrägungen unter das Gestell 1 zu bringen, oder kann das Gestell 1 bewegt werden, während die Rohre stationär festgehalten warden, wobei das Gestell 1 mit Hilfe von Rollen bewegt wird, die fest an dem Träger 84 angeordnet sind, der auf den oberen Erzeugenden der Rohre läuft.

Zu diesem ZwecL tragen die küammerartigen Elemente 85 einen Schwenkzapfen 88 (Figur 32), rund um den sich der Kopf einer hydraulischen oder pneumatischen Einheit 89 verschwenkt, die gelenkig an einem Hebel 90 und fest an einer Achse 91 angeordnet ist. Hie Achse 91, die hinsichtlich der Zentralebene 133 symmetrisch angeordnet ist, trägt zv/ei Räder 92 unter einer Neigung von beispielsweise 35° zur Zentralebene 133, um so normalerweise entlang der Erzeugenden zu laufen, die von den 35°-i7inkeln am Zentrum definiert sind.

Eine entsprechende Ausbildung ist an der Vorderseite des Trägers ZA angeordnet und an quadratischen Klammern 93 (Figur 33) befestigt, wobei diese Ausbildung über einen SchwenkzaOfen 9 4 verfügt, der den Kopf einer hydraulischen bzw. pneumatischen Einheit 95 tr^'qt.

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Die Einheit 95 bewegt eine gleitende Säule 96, d«ren Führung nicht dargestellt ist, um die Zeichnung nicht zu überlasten, und die an ihrem unteren Ende eine Achse 97 besitzt. Zwei vertikale Räder 9 8 sind dazu bestimmt, auf zwei Erzeugenden des Rohrs je unter einer Neigung von 15° zur Zentralebene zu laufen.

Der Betrieb der Einheiten 89, 95 hebt den Träger 84 und damit das Gestell 1 an, wobei das Gewicht der Vorrichtung auf den Rädern 92, 98 ruht. Die Achsen 91, 97 können antreibende Achsen sein. Die Ränder der Räder 92, die antreibbare Räder sind, bestehen aus einem geeigneten harten Gummi, um so sicherzustellen eine zufriedenstellende Haftung an den Rohren, wobei die Höhe der Berührung der Räder mit den Rohren gering ist im Verhältnis zu der Höhe der Achse 133, um so die Stabilität während der Bewegung zu verbessern. Die Vorderräder 98 sind schmaler als die Räder 92 und aus Stahl hergestellt, um so weniger an den Rohren anzuhaften. Folglich können sie kein Moment erzeugen, das bestrebt ist, sie zu höheren Erzeugenden des Rohrs aufsteigen zu lassen, und leisten sie daher einen Beitrag zu einer einfachen und zuverlässigen Bewegung des Gestells.

Im Gegensatz zu bekannten Systemen raacht es die oben beschriebene Vorrichtung nicht erforderlich, diese von den Rohren zu entfernen bzw. loszulösen, wenn von einer Verschweißung zu einer nächsten übergegangen wird, noch macht sie es erforderlich, mit Hilfe von Fahrzeugen nit Anh«begeschirren transportiert werden zu müssen, noch nacht sie die Verwendung von Trägern für die Befestigung an den Rohren erforderlich, da alle diese Anordnungsund Bewegungs-bzw. Verschiebungstätigkeiten mittels der Vorrichtung selbst durchgeführt werden. Das Ergebnis besteht daher nicht nur in Verschweißungen sehr guter Qualität ohne manuelle Einwirkung, sondern auch in hohen Arbeitsleistungen bzw. Durchsatzmengen und keinen Leer- bzw. Stillstandzeiten, wenn die Vorrichtung bewegt wird. Infolge ihrer Gestalt und ihres Anhebesystems kann die Vorrichtung in einfacher Weise Hindernisse in jeglicher Form vermeiden, wie sie ein Rohrträger darstellt.

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Leer' e if

Claims

DR. A. VAN DERWERTH DR. FRANZ LEDERER REINER F. MEYER

DlPL-ING. CU34--J74) DIPL-CHEM. DIPL-ING.

8000 MÜNCHEN 80 LUCILE-GRAHN-STRASSE

TELEFON: (039)472947 TELEX: 524624 LEDER D TELEGR.: LEDERERPATENT

31. März 1978

M/Hö

4133

COMPAGNIE FRANCAISE DES PETROLES ETUDES PETROLIERES MARINES

5, Rue Michel-Ange 125, Rue de Saussure

F-75781 Paris*-Cedex 16 F-75017 Paris

Frankreich Frankreich

Patentansprüche

.) Verfahren zum Verschweißen der abgeschrägten Enden von zwei Rohren, deren Abschrägungen absatzfrei sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre unter Einhaltung eines lokalen Spaltes von nicht mehr als 2 mm miteinander in Berührung gebracht werden und daß eine Vielzahl von Schweißraupen hergestellt wird,-die alle an der Außenseite der Rohre hergestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Schweißraupen aufeinanderfolgend hergestellt werden, wobei eine dieser Schweißraupen eine aufsteigende Raupe und die andere eine absteigende Raupe ist und wobei diese Raupen in der Weise hergestellt werden, daß die Achse der Schweißmittel unter einem konstanten Winkel zur Normalen der Rohre geneigt ist.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schweißraupe eine linksgerichtete Schweißraupe ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Schweißmittelachse dann, wenn die erste Schweißraupe eine aufsteigende Schweißraupe ist, größer als bei einer Schweißraupe ist, deren erste Schweißraupe eine absteigende Schweißraupe ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Schweißraupen hergestellt werden, indem die Schweißmittel mechanisch festgehalten werden, während ihre Achse sich in der Berührungsebene der Rohre befindet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißmittel in die Rohrberührungsebene mit Hilfe eines Satzes von 3 Rollen bewegt werden, die in der Ebene angeordnet sind, in der die Schweißmittelachsenebene liegt und die geeignet und dazu bestimmt ist, in die Rohrberührungsebene bewegt zu werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißraupen von Kupferverunreinigungen freigehalten werden, indem ein die Verschweißung kühlender Kupferträger gegenüber den Rohren und gegenüber dem eigentlichen Träger elektrisch isoliert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Verschweißung intensiviert wird, indem ein Gasstrom durch Kanäle in dem Kupferträger hindurchfließen gelassen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus zur automatischen Festhaltung der Schweißmittel in der Rohrberührungsebene gekühlt wird, indem ein Verschweißungs-Schutzgas zuin Hindurchströmen veranlaßt wird.

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. 3.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gestell (1) mit dem Querschnitt eines kopfstehenden Kanals, durch Schweißmittel (29-32), Mittel zur Anordnung der Schweißmittel (29-32) am Gestell (1) und Mittel zur Ausrichtung zwischen einer Bezugsebene des Gestells (1) und der Rohrberührungsebene.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch zwei erste Lagermittel (2,3) zur Lagerung an einem oberen Teil eines (100) der beiden zu verschweißenden Rohre (100,102), wobei diese Lagermittel (2,3) mit einem Korrekturorgan (8) für die Stellung in Verbindung stehen, das als drittes Lagermittel zur Lagerung an dem anderen Rohr (102) dient und in der Symmetrieebene der ersten Lagermittel (2,3) liegt und die Maschine automatisch anordnet bzw. ausrichtet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch drei Anordnungsrollen (5,6,7), die in der Ebene der Achsen der Schweißmittel (29-32) liegen und die mit Betätigungsorganen

(8) zur Bewegung der Rollen (5,6,7) in die genannte Ebene in Verbindung stehen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungsmittel je in einer ¹IoIIe 2,3,4) bestehen, wobei die Rolle (4) des dritten Lagerungsmittels eine Rollenachse senkrecht zu den Achsen der Rollen der ersten Lagerungsmittel (2,3) besitzt und mit einer Bremse (4c) und Antriebsmitteln (4b) in Verbindung steht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißmittel (29-32) an Führungsarmen (19,20,22,23) gelagert sind, die ihrerseits an einem parallel zu der Ebene der Anordnungsrollen (5,6,7) bewegbaren Schweißschlitten (13) angeordnet sind und an sich senkrecht zu der genannten Ebene erstreckenden Spindeln (51) verschwenkbar gelagert sind, wobei das Gestell (1) mittels der drei Lagerungsrollen (2,3,4) und mit Hilfe von zwei Druckorganen zur Lagerung auf den Rohren (100,102) angeordnet ist.

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Λ-

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißschlitten (13) von drei Rollenpaaren (107,108) getragen ist, von denen zwei auf einer äußeren Rollenbahn (109, 110) laufen und die dritte gegenüber den beiden anderen radial versetzt ist und auf einer kürzeren inneren Rollenbahn läuft.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsarme (19,20,22,23) mit einer Führungsrolle (45) in Verbindung stehen, die zum Lauf in von den Rohrabschrägungen (101) gebildeten Nuten bestimmt sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsarme (19,20,22,23) über Mittel zur Einstellung des Abstandes zwischen der Rolle (45) und den die Arme tragenden Spindeln (51) verfügen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsarme (19,20,22,23) über Mittel zur Einstellung ihres Abstandes von dem Schlitten (13) verfügen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsarme (19,20,22,23) an einem GelerJc schwenkbeweglich gelagert sind, dessen Achse senkrecht zu der Achse der sie tragenden Spindel (51) angeordnet sind derart, daß sie mittels der Rohrabschrägungen (101) seitlich bewegbar sind, und daß sie über Mittel zu ihrer Zurückstellung in eine normale Stellung relativ zu der Spindel (51) verfügen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsarme (19,20,22,23) über Mittel zur Einstellung des Abstandes zwischen den Schweißmitteln (29-32) und den Abschrägungen (101) verfügen.

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21. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsarme (19,20,22,23) über Mittel zur Einstellung des Abstandes zwischen der Führungsrolle (45) und den Schweißmitteln (29-32) verfügen und des weiteren verfügen über einen Träger zur Einstellung der Neigung der Achse der Schweißmittel (29-32) zur Normalen der Rohre (100,102).

22. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Mittel

zum Festhalten oder Freigeben des Führungsarmes (19,20,22,23), um die Führungsrolle (45) mit den Abschrägungen (101) in Berührung zu halten.

23. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrolle (45) einen V-förmigen Querschnitt besitzt, dessen Ränder normalerweise auf den Abschrägungen (101) aufliegen.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,, daß die Führungsrolle (45) in einem Träger (78) angeordnet ist, der über Mittel zum Schutz gegen Schweißvorsprünge und über Mittel (81) zur Entfernung von an der Führungsrolle (45) anhaftenden SchweißvorSprüngen verfügt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrolle (45) um eine Achse senkrecht zu der Rollenachse (77) verschwenkbar ist und gegenüber den Schweißmitteln (29-32) mittels einer asbestbeschichteten Kupferbox geschützt ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Schweißgas-Efypass zu der Führungsrolle (45) hin erstreckt.

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G-

27. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mit den Laufrädern zur Lagerung auf den Rohren (100,102) in Verbindung stehende Anhebemittel.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Anhebemittel über eine Betätigungseinheit befestigt an der Rückseite der Vorrichtung an einem Träger, der sich in einer durch die Achsen der Rohre hindurchgehenden vertikalen Ebene erstreckt, und über eine Betätigungseinheit befestigt an dem Träger an der Vorderseite der Vorrichtung verfügen, wobei die Betätigungseinrichtungen betätigbar sind, um die Laufräder zum Aufliegen auf Erzeugenden der Rohre und zum Anheben des Gestells zu veranlassen.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufräder aus in Abständen voneinander angeordneten Paaren von auf Achsen angeordneten Rädern bestehen, wobei die vorderen Räder enger beieinanderliegen als die hinteren Räder.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die hinteren Räder Laufflächen besitzen, die an dem Rohr haften und wobei die vorderen Räder aus Stahl bestehen.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Achsen eine antreibende Achse ist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die hinteren Räder antreibende Räder sind.

33. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Haspeln

(25-28) für Schweißfüllmittel angeordnet an dem Gestell (1) oder an Gestellaufhängungsmitteln.

809840/1083