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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Spannbacke für eine Zentrierklemmvorrichtung
zum Halten zweier miteinander zu verschweißender, rohrartiger Bauteile
bezüglich
einander.
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Um
beispielsweise im Pipeline-Bau eingesetzte rohrartige Bauteile zum
Verschweißen
in ihren angrenzend aneinander positionierten Endbereichen bezüglich einander
zentriert halten zu können,
werden Zentrierklemmvorrichtungen eingesetzt, die eine Vielzahl
von in einer Umfangsrichtung aufeinander folgend angeordneten Spannbacken
aufweisen. Diese Spannbacken stellen in ihrer Gesamtheit eine Außenumfangsfläche bereit,
auf welcher die beiden miteinander zu verschweißenden, rohrartigen Bauteile bezüglich einander
zentriert gehalten sind. Diese Umfangs-Klemmfläche ist so positioniert, dass
sie die Endbereiche der miteinander zu verschweißenden Bauteile übergreift,
so dass durch die sich von innen gegen die rohrartigen Bauteile
anlegenden Spannbacken und die durch diese bereitgestellte Umfangs-Klemmfläche neben
der Innenzentrierklemmfunktion auch eine Schmelzbadsicherung bei der
Verschweißung
der beiden rohrartigen Bauteile bereitgestellt ist.
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Insbesondere
dann, wenn die Spannbacken mit Kupfermaterial aufgebaut sind, was
insbesondere auf Grund der Benetzungseigenschaften mit Schweißmaterial
vorteilhaft ist, können
bei Durchführung
eines Schweißvorgangs
aus dem Aufbaumaterial der Spannbacken Kupferanteile abgetragen
und in die Schweißnaht
eingelagert werden. Unabhängig davon,
dass dies auf Grund der potentiellen Korrisionsgefahr teilweise
als nicht vorteilhaft erachtet wird, führt dieser über die. Betriebslebensdauer
hinweg auftretende Abtrag von Kupfermaterial von den Spannbacken
zu einem Verschleiß derselben.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannbacke für eine Zentrierklemmvorrichtung
zum Halten zweiter miteinander zu verschweißender, rohrartiger Bauteile
bezüglich
einander vorzusehen, mit welcher in einfacher und kostengünstig realisierbarer
Weise der Verschleiß-
bzw. Korrisionsproblematik entgegengetreten werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Spannbacke für
eine Zentrierklemmvorrichtung zum Halten zweier miteinander zu verschweißender,
rohrartiger Bauteile bezüglich
einander, umfassend eine einen Angrenzungsbereich der miteinander
zu verschweißenden
Bauteile überdeckend
zu positionierende Klemmfläche
an einer an einem Spannbackenkörper
vorgesehenen Klemmflächenauflage.
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Die
erfindungsgemäß aufgebaute
Spannbacke weist also einen Spannbackenkörper und daran eine Klemmflächenauflage
auf, so dass bei Durchführung
eines Schweißvorgangs
keine unmittelbare Wechselwirkung mit dem Spannbackenkörper erzeugt
wird. Dies ermöglicht
es, für
den Spannbackenkörper
und die Klemmflächenauflage
jeweils optimale Materialien auszuwählen, und zwar optimiert einerseits
hinsichtlich des Verschleißes
bzw. der potentiellen Korrosionsgefahr bei Abtragung von derartigem Material,
und optimiert andererseits hinsichtlich einer möglichst guten Wärmeableitung
aus dem Schweißbereich.
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Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass die Klemmflächenauflage an dem Spannbackenkörper durch
Aufbringen einer Materialbeschichtung bereitgestellt ist. Durch
Aufbringen einer Materialbeschichtung wird es möglich, diese nach entsprechender
Abnutzung durch Materialabtrag im Schweißbereich zu erneuern, um somit
nach Wiederaufbereitung eine derartige Spannbacke wieder zum Einsatz bringen
zu können.
Die Materialbeschichtung kann beispielsweise mit Kupfermaterial
aufgebaut sein, wobei die Dicke in diesem Falle in einem Bereich
von 0,1 mm bis 30 mm ausgewählt
sein kann.
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Insbesondere
dann, wenn der Einsatz von Kupfermaterial auf Grund der potentiellen
Korrosionsgefahr vermieden werden soll, kann bei einer alternativen
Variante vorgesehen sein, dass die Materialbeschichtung mit AlO3-Material aufgebaut ist. In diesem Falle
kann die Dicke der Materialbeschichtung in einem Bereich von 0,08
mm bis 0,2 mm, jedoch vorzugsweise wiederum mit näherungsweise konstanter
Dicke zumindest in dem die Klemmfläche bereitstellenden Bereich,
ausgewählt
sein.
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Bei
einer alternativen Ausgestaltungsvariante wird vorgeschlagen, dass
die Klemmflächenauflage
durch Anbringen eines Klemmflächenelements
an dem Spannbackenkörper
bereitgestellt ist. Durch das Bereitstellen eines beispielsweise
durch Verschraubung am Spannbackenkörper festlegbaren Klemmflächenelements
wird es möglich,
dieses bei entsprechendem Verschleiß an Ort und Stelle, ggf. ohne
eine Spannbacke von der Zentrierklemmvorrichtung entfernen zu müssen oder
sie in eine Werkstatt transportieren zu müssen, auszutauschen.
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Das
Klemmflächenelement
kann beispielsweise mit Kupfermaterial aufgebaut sein.
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Da
Kupfer im Allgemeinen ein vergleichsweise teurer Werkstoff ist,
wird gemäß einem
weiteren vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen,
dass der Spannbackenkörper
mit Aluminiummaterial, Stahlmaterial oder Messingmaterial aufgebaut
ist. Dies führt
zu einem deutlich kostengünstigeren
Aufbau, bei gleichwohl vergleichsweise guter Wärmeleiteigenschaft des Spannbackenkörpers.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Zentrierklemmvorrichtung zum Halten
zweier miteinander zu verschweißender,
rohrartiger Bauteile bezüglich
einander, welche Vorrichtung eine Mehrzahl von erfindungsgemäß aufgebauten
Spannbacken umfasst.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren
detailliert beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Spannbacke für eine Zentrierklemmvorrichtung;
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Spannbackenkörpers für eine Spannbacke;
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3 ein
an dem Spannbackenkörper
der 2 festlegbares Klemmflächenelement;
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4 eine
perspektivische Darstellung eines alternativ aufgebauten Spannbackenkörpers;
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5 ein
an dem Spannbackenkörper
der 4 festlegbares Klemmflächenelement.
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In 1 ist
in perspektivischer Darstellung eine allgemein mit 10 bezeichnete
Spannbacke gezeigt. Eine derartige Spannbacke 10 kann in
Verbindung mit einer Vielzahl weiterer derartig aufgebauter Spannbacken
an einer Zentrierklemmvorrichtung vorgesehen werden, mit welcher
zwei miteinander zu verschweißende
rohrartige Bauteile, beispielsweise Pipeline-Segmente, bei Durchführung eines Schweißvorgangs
bezüglich
einander zentriert gehalten werden können.
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Die
Spannbacke 10 ist, wie dies die 1 verdeutlicht,
gekrümmt
ausgebildet und stellt eine entsprechend gekrümmte Klemmfläche 12 bereit,
die gegen die Innenumfangsfläche
der beiden bezüglich einander
zu haltenden und miteinander zu verschweißenden rohrartigen Bauteile
gepresst wird. Durch die mit ihren Keil-Umfangsendbereichen 14, 16 alternierend
aneinander anliegend angeordneten Spannbacken 10 wird somit
eine in Umfangsrichtung um eine Zentralachse umlaufende und durch
Relativverschiebung der Spannbacken 10 in ihrem Radius und
somit ihrer Umfangserstreckung variable Umfangs-Klemmfläche erzeugt.
Diese Umfangs-Klemmfläche
bzw. die diese bereitstellenden Klemmflächen 12 der Spannbacken 10 werden
so positioniert, dass sie den Angrenzungsbereich der beiden miteinander zu
verschweißenden,
rohrartigen Bauteile überdecken
und diesen Angrenzungsbereich bei gegen die rohartigen Bauteile
gepressten Spannbacken 10 nach radial innen insbesondere
auch abschließen und
somit nicht nur eine Zentrierfunktionalität bereitstellen, sondern gleichzeitig
auch den Schweißbereich
nach innen hin abschließen,
also eine Schmelzbadsicherung bereitstellen. An der in der 1 oben erkennbaren
axialen Stirnfläche 18 kann
eine Befestigungsformation 20 zur Festlegung der Spannbacke 10 an
der Zentrierklemmvorrichtung bereitgestellt sein. Entsprechendes
kann alternativ oder zusätzlich auch
an der anderen, in der 1 nicht erkennbaren axialen
Stirnseite realisiert sein.
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Die
Spannbacke 10 umfasst einen allgemein mit 22 bezeichneten
Spannbackenkörper,
der bei einer aus Kostengründen
sehr vorteilhaften Variante nicht aus Kupfermaterial, sondern mit
Aluminiummaterial, Stahlmaterial oder Messingmaterial aufgebaut ist.
An dem Spannbackenkörper 22 kann
beispielsweise an dessen gesamter Außenoberfläche, zumindest aber an der
die Klemmfläche 12 bereitstellenden Seite
eine Klemmflächenauflage 24 in
Form einer Materialbeschichtung 26 vorgesehen sein. Diese
Materialbeschichtung 26 kann beispielsweise mit Kupfermaterial
aufgebaut sein und in einem Kaltgasbeschichtungsverfahren mit einer
Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 30 mm aufgebracht sein. Auch eine
Beschichtung aus Messing, Bronze, Aluminium kann alternativ auf
diese Weise aufgebracht werden. Alternativ kann die Materialbeschichtung
AlO3 umfassen, das in einem Plasmaspritzverfahren
aufgetragen wird, beispielsweise mit einer Dicke im Bereich von 0,08
mm bis 0,2 mm. Es ist hier darauf hinzuweisen, dass die mit einer
jeweiligen Dicke im angegebenen Bereich ausgewählte Materialbeschichtung dann eine
näherungsweise
konstante Dicke über
den gesamten Auftragebereich hinweg aufweisen sollte.
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Durch
das Bereitstellen der Klemmflächenauflage 24 in
Form einer Materialbeschichtung 26 wird es möglich, die
Oberflächeneigenschaft
der Spannbacke 10 dort, wo dies insbesondere hinsichtlich
des durchzuführenden
Schweißvorgangs
kritisch ist, optimal einzustellen. So kann durch den Einsatz von
Kupfermaterial oder AlO3 eine Klemmfläche 12 bereitgestellt
werden, an welcher das zum Verschweißen der beiden rohrartigen
Bauteile eingesetzte Schweißmaterial
vergleichsweise schlecht anhaftet. Weiter kann dann, wenn der Eintrag
von Kupfermaterial in die Schweißnaht vermieden werden soll,
eine kupferfreie Materialbeschichtung verwendet werden.
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Neben
der Möglichkeit,
für den
Spannbackenkörper 22 einerseits
und die Materialbeschichtung 26 andererseits jeweils hinsichtlich
der Betriebseigenschaften und auch der Kosten optimierte Materialien
einzusetzen, gestattet das Vorsehen einer derartigen Klemmflächenauflage
das Erneuern derselben in einem erneuten Beschichtungsvorgang, wenn ein
Verschleiß aufgetreten
ist.
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Die 2 und 3 zeigen
eine alternative Ausgestaltungsart einer Spannbacke 10a mit
einem Spannbackenkörper 22a,
bei welchem der grundsätzliche
Aufbau dem vorangehenden entspricht. Die Klemmflächenauflage 24a ist
hier jedoch nicht in Form einer Materialbeschichtung vorgesehen,
sondern in Form eines die Klemmfläche 12a bereitstellenden
Klemmflächenelements 28a.
Dieses wird an eine Seitenfläche 30a des
Spannbackenkörpers 22a angelegt
und im Bereich seitlich abgebogener Laschen 32a, welche
in entsprechende Ausnehmungen 34a am Spannbackenkörper 22a eingreifend
positioniert werden können,
beispielsweise durch Verschraubung festgelegt. Durch das Vorsehen
der die axialen Stirnseiten 18a bzw. 36a des Spannbackenkörpers 22a übergreifenden
Laschen 32a wird dafür gesorgt,
dass im Bereich der Klemmfläche 12a keine deren
strukturelle Integrität
unterbrechenden Bauteile vorgesehen sind.
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Auch
bei dieser Ausgestaltung kann für
die Klemmflächenauflage 24a einerseits
und den Spannbackenkörper 22a andererseits
jeweils optimal auf die Anforderungen abgestimmtes Material bereitgestellt
werden. Weiter weist diese Ausgestaltungsvariante den Vorteil auf,
dass die Klemmflächenauflage 24a am
Einsatzort durch Loslösen
des Klemmflächenelements 28a ausgetauscht
werden kann.
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Auch
bei dieser Variante kann die Klemmflächenauflage 24a, also
das Klemmflächenelement 28a,
mit Kupfermaterial, also aus Kupferblech, aufgebaut sein. Soll Kupfer
vermieden werden, kann anderes Blechmaterial, wie z. B. Alublech
oder Stahlblech, eingesetzt werden, das beispielsweise dann mit
einer Materialbeschichtung, z. B. Kupfer oder AlO3,
zum Bereitstellen der Klemmfläche 12a beschichtet
sein kann, um die gewünschten
Benetzungseigenschaften zu erreichen. Auch bei dieser Variante ist
die Klemmfläche 12a dann
an der Klemmflächenauflage 24a in
Form eines Klemmflächenelements 28a mit
einer darauf vorgesehenen Materialbeschichtung aufgebaut.
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Bei
einer abgewandelten Variante, welche in den 4 und 5 gezeigt
ist, ist das in seiner Umfangskontur an die Umfangskontur der Spannbacke 22a hier
ebenfalls angepasste Klemmflächenelement 28a wiederum
durch Verschraubung am Spannbackenkörper 22a festzulegen,
wobei jedoch hier keine der Verschraubung dienenden Laschen vorgesehen sind.
In dem Klemmflächenelement 28a sind
mehrere Durchgriffsöffnungen 38a für in Gewindeöffnungen 40a in
der Seitenfläche 30a des
Spannbackenkörpers 22a einschraubbare
Befestigungsschrauben vorgesehen. Hier liegen diese Schrauben zwar
dann an der Seite der in einer Zentrierklemmvorrichtung gebildeten
Umfangs-Klemmfläche,
jedoch in axialer Richtung der miteinander zu verschweißenden rohrartigen
Bauteile beidseits desjenigen Bereichs, in welchem die Funktionalität der Schmelzbadsicherung
realisiert ist.
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Hinsichtlich
der Materialauswahl kann das Klemmflächenelement 28a so
aufgebaut sein, wie vorangehend dargelegt. Auch ist darauf hinzuweisen, dass
bei den beiden vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsformen mit
einer als separates Bauteil ausgebildeten Klemmflächenauflage
dieses Klemmflächenelement 28a an
die gekrümmte
Kontur des Spannbackenkörpers 22abzw.
der Seitenfläche 30a desselben
angepasst vorgekrümmt
sein kann oder bei entsprechender Flexibilität auch im Wesentlichen planar
ausgebildet und beim Festlegen am Spannbackenkörper 22a dann in die
gekrümmte Kontur
gebracht werden kann.