DE1156186B

DE1156186B - Welding head for electrical contact butt welding of pipe ring seams

Info

Publication number: DE1156186B
Application number: DEJ21083A
Authority: DE
Inventors: Boris E Paton; Wladimir K Lebedew; Nikolai G Ostapenko
Original assignee: INST ELEKTROSCHWEISSUNG IAE O
Current assignee: INST ELEKTROSCHWEISSUNG IAE O
Priority date: 1961-12-27
Filing date: 1961-12-27
Publication date: 1963-10-24

Description

Schweißkopf zur elektrischen Kontaktstumpfschweißung von Rohrringnähten Die Erfindung betrifft Schweißköpfe zur elektrischen Kontaktstumpfschweißung von Ringnähten in Rohren vorzugsweise großen Durchmessers.Welding head for electrical contact butt welding of pipe ring seams The invention relates to welding heads for electrical contact butt welding of Ring seams in pipes, preferably with a large diameter.

Die zur Zeit bekannten Schweißköpfe dieser Art, welche ein aus zwei Hälften gebautes ringartiges Gehäuse einschließen, einen ringförmigen Schweißtransformator, Klemm- und Kontaktklötze zum Einspannen der zu verschweißenden Rohre und Zuleitung des Schweißstroms, einen Antrieb zur Verstellung der Klemmklötze sowie einen Antrieb zur axialen Verstellung beider Schweißkopfgehäusehälften, haben eine komplizierte Einrichtung der Einspannvorrichtungen, sind nicht genügend kompakt, gewährleisten keine günstigen Verhältnisse zur Änderung des Schweißarbeitsregimes innerhalb weiter Grenzen, gewährleisten keine ausreichende Starrheit des Gehäuses und auch keine bequeme Handhabung während des Schweißvorganges.The currently known welding heads of this type, which are one of two Enclosing a ring-shaped housing constructed in halves, a toroidal welding transformer, Clamping and contact blocks for clamping the pipes and supply lines to be welded of the welding current, a drive for adjusting the clamping blocks and a drive for the axial adjustment of both welding head housing halves have a complicated Set up the jigs are not compact enough to ensure no favorable conditions for changing the welding work regime within next Limits, do not ensure sufficient rigidity of the housing and neither do any comfortable handling during the welding process.

Zur Beseitigung der genannten Nachteile wird vorgeschlagen, den Antrieb zur Verstellung der Klemmklötze in radialer Richtung mit beweglichen Halbringen zu versehen, welche auf ihrer Innenseite abgeschrägte Stützflächen besitzen, die so ausgeführt sind, daß bei Verstellung der Halbringe deren Stützflächen durch Vermittlung von Abstützrollen mit den Klemmklötzen in gegenseitiges Zusammenwirken treten und die letzteren beim Einspannen und bei der Freigabe der Rohre in radialer Richtung verstellen, während zur Verstellung der Halbringe ein radialer hydraulischer Zylinder angeordnet ist, dessen Kolbenstange mit einem Querträger verbunden ist, welcher mittels Zugstangen mit den erwähnten Halbringen gekuppelt ist.To eliminate the disadvantages mentioned, it is proposed to use the drive for adjusting the clamping blocks in the radial direction with movable half rings to provide, which have beveled support surfaces on their inside, the are designed so that when the half-rings are adjusted, their support surfaces are mediated of support rollers interact with the clamping blocks and the latter when clamping and releasing the tubes in the radial direction adjust, while a radial hydraulic cylinder to adjust the half rings is arranged, the piston rod is connected to a cross member, which is coupled by means of tie rods with the half-rings mentioned.

Der Antrieb zur Verstellung der Gehäusehälften in Axialrichtung enthält eine Steuerschraube mit Elektroantrieb zur Verstellung mit geringen Geschwindigkeiten während des Schweißvorganges sowie einen hydraulischen Zylinder zur Verstellung mit hoher Geschwindigkeit beim Stauchen der Schweißnaht.Contains the drive for adjusting the housing halves in the axial direction a control screw with electric drive for adjustment at low speeds during the welding process and a hydraulic cylinder for adjustment at high speed when upsetting the weld seam.

Um den Rändern der zu verschweißenden Rohre größere Stabilität zu verleihen, wird vorgeschlagen, das zerlegbare ringartige Schweißkopfgehäuse mit starren kompakten Einspannbüchsen zu versehen, die von einem hydraulischen Vertikalzylinder betätigt werden, dessen Kolbenstange durch zwei Hebelanordnungen an die oberen Enden der sich öffnenden Ringgehäusehälften, deren untere Enden gelenkig verbunden sind, angeschlossen ist.To give the edges of the pipes to be welded greater stability confer, it is proposed to use the collapsible ring-like welding head housing Rigid compact clamping sleeves to be provided by a hydraulic vertical cylinder are actuated, the piston rod by two lever arrangements at the upper ends the opening ring housing halves, the lower ends of which are hinged, connected.

Um die Bewegung des Schweißkopfes von der einen Schweißnaht zur anderen zu erleichtern, ist das Schweißkopfgehäuse mit Stützrollen versehen, welche ein Vorwärtsrollen des Apparates entlang des zu verschweißenden Rohres ermöglichen. Zur Erhöhung der Starrheit des Kopfgehäuses und Verschweißung von Rohren von geringer Wandstärke ist ein sich nicht öffnendes Gehäuse verwendet worden, während der Antrieb zur Verstellung der Klemmklötze sowie der Antrieb zur axialen Verstellung der zu verschweißenden Rohre ringartige hydraulische Zylinder mit ringförmigen Kolben und Kolbenstangen, welche das zu verschweißende Rohr umfassen, einschließen.To move the welding head from one weld to the other To facilitate, the welding head housing is provided with support rollers, which a Allow the apparatus to roll forward along the pipe to be welded. To increase the rigidity of the head case and weld pipes of less Wall thickness, a non-opening housing has been used during the drive for adjusting the clamping blocks as well as the drive for axial adjustment of the to welded pipes ring-like hydraulic cylinder with ring-shaped piston and Include piston rods comprising the tube to be welded.

Fig. 1 und 2 stellen zwei Ansichten des Aufhänge-Schweißkopfes mit sich öffnendem Gehäuse dar; Fig. 3 und 4 zeigen eine modifizierte Ausführung des Schweißkopfes mit sich öffnendem Gehäuse in zwei Projektionen, in welchem starre, kompakte, von hydraulischem Vertikalzylinder angetriebene Einspannbüchsen verwendet sind, während das Schweißkopfgehäuse mit Stützrollen zu ihrer Versetzung entlang des zu verschweißenden Rohres versehen ist; in Fig. 5 und 6 sind zwei Ansichten einer modifizierten Schweißkopfausführung mit nicht sich öffnendem Ringgehäuse und mit ringförmigen hydraulischen Zylindern zum Antrieb der Klemmklötze und zur axialen Verstellung der beiden Schweißkopfgehäusehälften dargestellt.Figs. 1 and 2 show two views of the suspension welding head opening housing; 3 and 4 show a modified version of the Welding head with opening housing in two projections, in which rigid, compact clamping bushes driven by a hydraulic vertical cylinder are used are, while the weld head housing with support rollers for their displacement along of the pipe to be welded is provided; in Figs. 5 and 6 are two views a modified welding head design with a ring housing that does not open and with ring-shaped hydraulic cylinders for driving the clamping blocks and for the axial Adjustment of the two welding head housing halves shown.

Der Schweißkopf (s. Fig. 1 und 2) besitzt ein ringartiges Gehäuse, welches aus zwei durch vier Stangen 3 der horizontalen hydraulischen Zylinder 4 verbundenen Hälften 1 und 2 besteht. öffnen des Gehäuses in diametraler Fläche erfolgt mittels zweier Gelenke 5. Die zu verschweißenden Rohre 6 und 7 werden mit Hilfe der Klemmklötze 8, welche sich über die Stützrollen 9 auf die an der Innenseite der beweglichen Halbringe 11 und 12 vorhandenen abgeschrägten Stützflächen 10 stützen, in den beiden Hälften 1 und 2 des Gehäuses eingespannt. Der hydraulische Zylinder 13 erwirkt mit Hilfe der Querträger 14 und der Zugstangen 15 Verstellung der beweglichen Halbringe 10 und 11 beim Einspannen und der Freigabe der zu verschweißenden Rohre. Zur Axialverstellung der beiden Gehäusehälften und der zu verschweißenden Rohre dient eine Schraubenübertragung, welche aus Ritzelmuttern 16, die auf den mit Gewinde versehenen Enden der Kolbenstangen 3 aufgesetzt sind, und einem Zahnrad 17, welches koordinierte Rotation der vier Muttern 16 durch gemeinsamen Elektromotor 18 gewährleistet, besteht.The welding head (see Fig. 1 and 2) has a ring-like housing, which consists of two by four rods 3 of the horizontal hydraulic cylinders 4 connected halves 1 and 2 consists. opening of the housing takes place in a diametrical area by means of two joints 5. The pipes 6 and 7 to be welded are with the help of the clamping blocks 8, which are located on the support rollers 9 on the inside of the movable half-rings 11 and 12 support existing beveled support surfaces 10, clamped in the two halves 1 and 2 of the housing. The hydraulic cylinder 13 brings about with the help of the cross member 14 and the tie rods 15 adjustment of the movable Half rings 10 and 11 when clamping and releasing the pipes to be welded. For axial adjustment of the two housing halves and the pipes to be welded serves a screw transmission, which consists of pinion nuts 16, which on the with thread provided ends of the piston rods 3 are placed, and a gear 17, which coordinated rotation of the four nuts 16 ensured by a common electric motor 18, consists.

Zur Stauchung der verschweißten Stumpfnaht dienen die hydraulischen Zylinder 4. Der ringförmige Schweißtransformator ist im Inneren des Schweißkopfgehäuses angeordnet.The hydraulic ones are used to compress the welded butt weld Cylinder 4. The toroidal welding transformer is inside the weld head housing arranged.

Der eingangs beschriebene Schweißkopf funktioniert in nachstehender Weise. Der Schweißkopf wird im aufgehängten Zustand mit Hilfe eines Kranes über die zu verschweißende Naht gebracht, das Kopfgehäuse wird geöffnet und auf die zu verschweißende Rohrnaht aufgesetzt. Die zu verschweißenden Rohre werden durch Wirkung der hydraulischen Zylinder 13 mit Hilfe der Klemmklötze 8, welche bei Verstellung der Halbringe 11 nach oben sich in Radialrichtung bewegen, eingespannt.The welding head described at the beginning works in the following Way. The welding head is suspended with the help of a crane the seam to be welded is brought, the head housing is opened and towards the Welding pipe seam attached. The pipes to be welded are by effect the hydraulic cylinder 13 with the help of the clamping blocks 8, which when adjusted the half rings 11 move upward in the radial direction, clamped.

Nach Einschaltung des Schweißtransformators erfolgt die Einschaltung des Elektromotors 18, welcher die Ritzelmuttern 16 der Schraubenübertragung antreibt. Es setzt eine Annäherung der Rohre ein, nach deren Berührung Schweißstrom entsteht und die Ränder der zu verschweißenden Rohre sich zu erhitzen beginnen. Nach genügender Erwärmung der Rohrkanten erfolgen die Einschaltung der hydraulischen Zylinder und die Stauchung der verschweißten Stumpfnaht. Der Schweißvorgang ist damit beendigt.After switching on the welding transformer, it is switched on of the electric motor 18, which drives the pinion nuts 16 of the screw transmission. The pipes come closer, after which welding current is generated and the edges of the pipes to be welded begin to heat up. After enough The hydraulic cylinders are switched on and the pipe edges are heated the compression of the welded butt joint. The welding process is now complete.

Das Schweißkopfgehäuse erschließt sich und wird durch den Kran zur nächsten zu verschweißenden Naht gebracht.The welding head housing opens up and is used by the crane brought to the next seam to be welded.

Sobald Rohre mit geringer Wandstärke verschweißt werden sollen, entsteht die Gefahr, daß die Rohrränder unter den Klemmklötzen zerdrückt werden. Um diesem Nachteil vorzubeugen, wird ein abgeänderter Schweißkopf, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, in Vorschlag gebracht. Hier sind die zwei Hälften 19 und 20 des auseinandernehmbaren ringförmigen Gehäuses mit starren kompakten Einspannbüchsen 21 versehen, welche durch die vertikalen hydraulischen Zylinder 22, deren Kolbenstangen 23 über die Hebeleinrichtungen 24 mit den oberen Enden der sich öffnenden Ringgehäusehälften verbunden sind, betätigt werden. Das Gelenk 25 verbindet die unteren Enden der sich öffnenden Hälften des Schweißkopfgehäuses. Die Stützrollen 26 besitzen elektrischen Antrieb und dienen zur Verstellung des Schweißkopfes entlang des zu verschweißenden Rohres zur nächsten zu verschweißenden Stumpfnaht.As soon as pipes with a small wall thickness are to be welded, this arises the risk that the pipe edges will be crushed under the clamping blocks. To this To prevent the disadvantage, a modified welding head, as shown in Fig. 3 and 4, brought in proposal. Here are the two halves 19 and 20 of the detachable annular housing provided with rigid compact clamping bushes 21, which by the vertical hydraulic cylinder 22, the piston rods 23 via the Lever means 24 with the upper ends of the opening ring housing halves are connected. The hinge 25 connects the lower ends of the itself opening halves of the weld head housing. The support rollers 26 have electrical Drive and serve to adjust the welding head along the to be welded Pipe to the next butt weld to be welded.

Die Tätigkeit dieses modifizierten Schweißkopfes verläuft ähnlich dem in Fig. 1 und 2; dargestellten Schweißkopf. Der Unterschied besteht darin, daß der auf das Rohr aufgesetzte Schweißkopf weiterhin ohne Kran verstellt werden kann. Die starren kompakten Einspannbüchsen schützen die Rohrwände gegen Zerdrücken, wodurch hohe Qualität der Schweißverbindung gewährleistet wird.The operation of this modified welding head is similar that in Figures 1 and 2; shown welding head. The difference is that the welding head placed on the pipe can still be adjusted without a crane. The rigid, compact clamping sleeves protect the pipe walls against crushing, which means high quality of the welded joint is guaranteed.

Um größere Starrheit des Schweißkopfgehäuses zu erzielen bei geringeren Ausmaßen und vereinfachter Bauart, wird eine weitere Modifizierung des Schweißkopfes, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, in Vorschlag gebracht.To achieve greater rigidity of the weld head housing with less Dimensions and simplified design, a further modification of the welding head, as shown in Figs. 5 and 6, proposed.

Hier ist das sich nicht öffnende ringförmige Gehäuse 27 ebenfalls mit Stützrollen 28 zur Verstellung des Schweißkopfes am Rohr versehen. Die Klemmklötze 29 sind auf der zu verschweißenden Stumpfnaht dem Umfang nach angeordnet und an die Sekundärwicklung des Schweißtransformators 30 angeschlossen.Here is the non-opening annular housing 27 as well provided with support rollers 28 for adjusting the welding head on the pipe. The terminal blocks 29 are arranged around the circumference and on the butt seam to be welded the secondary winding of the welding transformer 30 is connected.

Der Antrieb zur Verstellung der Klemmklötze in radialer Richtung enthält ringförmige Klemmvorrichtungen 31 mit einer konischen Oberfläche auf der Innenseite, welche mit der abgeschrägten Stützfläche der Klemmklötze zusammenwirkt. Die Klemmvorrichtungen 31 sind durch die ringförmigen Kolbenstangen 32 mit den ringförmigen Kolben 33 der das zu verschweißende Rohr umfassenden hydraulischen Ringzylinder 34 verbunden.The drive for adjusting the clamping blocks in the radial direction contains annular clamping devices 31 with a conical surface on the inside, which cooperates with the beveled support surface of the clamping blocks. The clamping devices 31 are through the annular piston rods 32 with the annular piston 33 of the the pipe to be welded comprehensive hydraulic ring cylinder 34 connected.

Die Klemmvorrichtungen 21 sind mit Konsolen 35 versehen, die Öffnungen besitzen und sich auf den Lenkvorrichtungen 36 bewegen.The clamping devices 21 are provided with brackets 35, the openings and move on the steering devices 36.

Ein ringförmiger hydraulischer Zylinder 37 mit Ringkolben 38 dient zur relativen axialen Verstellung der zu verschweißenden Rohre. Die Kolbenstange 39 dieses Zylinders ist mit dem Ringzylinder 34 verbunden und beim Schweißen und Absetzen verstellt diesen zusammen mit dem Kolben 33, Kolbenstange 32, Einspannvorrichtung31 und dem zu verschweißenden Rohr 6.An annular hydraulic cylinder 37 with an annular piston 38 is used for the relative axial adjustment of the pipes to be welded. The piston rod 39 of this cylinder is connected to the ring cylinder 34 and, during welding and setting down, it adjusts it together with the piston 33, piston rod 32, clamping device 31 and the pipe 6 to be welded.

Die Arbeit des Schweißkopfes in dieser Ausführungsabänderung erfolgt in nachstehender Weise. Der Schweißkopf wird auf das zu verschweißende Rohr aufgesetzt und mit Hilfe von Stützrollen zu der zu verschweißenden Stumpfnaht gerollt. Danach werden die hydraulischen Zylinder eingeschaltet, und das Einspannen der zu verschweißenden Rohre im Schweißkopfgehäuse findet statt. Nun wird der Schweißumformer eingeschaltet und den Klemmklötzen Spannung zugeführt. Der hydraulische Zy- linder 37 wird eingeschaltet, und die Annäherung der zu verschweißenden Rohre setzt ein. Nach deren Berührung entsteht ein Schweißstromumlauf.The work of the welding head in this modification is carried out in the following manner. The welding head is placed on the pipe to be welded and rolled to the butt joint to be welded with the help of support rollers. The hydraulic cylinders are then switched on and the pipes to be welded are clamped in the welding head housing. Now the welding converter is switched on and voltage is applied to the terminal blocks. The hydraulic cylinder 37 is switched on and the pipes to be welded approach each other. After touching them, a welding current circulates.

Unter dessen Wirkung erfolgt eine Erwärmung der Rohrränder; dann wird der hydraulische Zylinder 38 eingeschaltet, und die Absetzung der Stumpfschweißverbindung findet statt. Schließlich wird das Rohr von den Klemmklötzen freigegeben und der Schweißkopf zur nächsten zu verschweißenden Stumpfnaht gebracht.Under its effect, the pipe edges are heated; Then it will be the hydraulic cylinder 38 switched on, and the removal of the butt weld joint takes place. Finally the pipe is released from the clamping blocks and the Welding head brought to the next butt weld to be welded.

Der oben erläuterte Schweißkopf gewährleistet hohe Qualität der Schweißverbindung sowohl in Betriebsverhältnissen als auch unter Feldbedingungen.The welding head explained above ensures high quality of the welded joint both in operating conditions and under field conditions.

Die Bauart des Kopfes ist kompakt, gewährleistet sicheres Einspannen der Rohre und gutes Absetzen. Arbeitsicherheit, lange Arbeitsdauer und stabile Ergebnisse in bezug auf Qualität der Schweißnaht sind dabei sichergestellt.The design of the head is compact, ensuring secure clamping of pipes and good settling. Occupational safety, long working hours and stable results with regard to the quality of the weld seam are ensured.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Welding head for electrical contact butt welding of tubular ring seams, preferably of large diameter, containing an annular housing consisting of two axially movable halves, an annular welding transformer, clamping contact blocks for clamping the tubes to be welded and for supplying the welding current, a drive for adjusting the clamping blocks in the axial direction as well as a drive for the relative adjustment of the two welding head housing halves during welding and upsetting of the butt seam, characterized in that the drive for adjusting the clamping blocks (8) in the radial direction with movable half-rings (11, 12 ) is provided which have beveled support surfaces (10) on their inside, which are designed so that when the half rings are adjusted, their support surfaces interact with the clamping blocks by means of support rollers (9) and the latter when Einsp and adjust in the radial direction when the tubes (6, 7) are released, while a radial hydraulic cylinder (13) is arranged to adjust the half-rings, the piston rod of which is connected to a cross member (14) which is connected to by means of tie rods (15) is coupled to the half-rings mentioned.

2. Welding head according to claim 1, characterized in that the drive a screw transmission for the relative adjustment of the housing halves (19, 20) in the axial direction with electric drive (16, 17, 18) for adjustment at low speeds during the welding process and a hydraulic cylinder (4) for upsetting the butt weld includes.

3. Welding head according to claims 1 and 2, characterized in that the dismountable ring-like welding head housing (19, 20) with rigid, compact clamping sleeves (21) which is actuated by a central hydraulic cylinder (22) be, whose piston rod (23) by means of a lever arrangement (24) to the upper Ends of the opening ring housing halves is connected, with the lower Ends articulated (25) are connected.

4. Welding head according to claim 3, characterized in that that the welding head housing (19, 20) is provided with support rollers (26) which for Serve movement along the pipe to be welded (6, 7).

5. Welding head for electrical contact butt welding of tubular ring seams, preferably of large diameter, containing an annular housing consisting of two axially movable halves, a ring-shaped welding transformer, clamping contact blocks for clamping the tubes to be welded and for supplying the welding current, a drive for adjusting the clamping blocks in the axial direction as well as a drive for the relative adjustment of the two welding head housing halves during welding and upsetting of the butt seam, characterized in that a non-opening housing (22) is used for pipes with a smaller wall thickness and the drive for the radial adjustment of the clamping blocks (29) and the drive for axial displacement of the ring-like pipes to be welded (6,7), the pipes (6, 7) comprising hydraulic cylinders (34, 37) with the annular piston (33, 38) and. Piston rods. (32, 39) contains. Publications considered: "Svarochnoe Protzvodstvo" magazine, No. 2, 1959, reported in "Metal Progress" magazine, April 1960, pp. 176 and 178.