DE68920203T2 - Vorrichtung zum Festschweissen eines Endstopfens mit im Durchmesser reduzierter Schulter mit dem Rohr eines abbrennbaren Neutronenabsorberstabs. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Herstellung abbrennbarer Absorberstäbe und mehr im einzelnen auf eine Vorrichtung zum Schweißen eines Endstopfens auf ein inneres Rohr eines abbrennbaren Absorberstabs.
• Das US-Patent Nr. 4 460 540 beschreibt einen abbrennbaren Absorberstab. Bei diesem Stab bilden ein hohles inneres und äußeres Rohr in konzentrischer Anordnung zwischen sich einen Ringraum, der ringförmige abbrennbare Neutronengifttabletten enthält. Der Ringraum ist an beiden Enden der konzentrischen hohlen inneren und äußeren Rohre durch Endstopfen verschlossen. Reaktorkühlwasser kann durch eine Öffnung im unteren Endstopfen nach oben durch das innere Rohr hindurch gelangen und durch eine Öffnung im oberen Endstopfen austreten.
• Das US-Patent Nr. 4 626 404 beschreibt ein anderes Beispiel eines ähnlichen abbrennbaren Absorberstabs, bei welchem jedoch der Ringraum zwischen den konzentrischen inneren und äußeren Rohren ein metallenes zylindrisches Rohr enthält, auf dessen Außenfläche ein abbrennbares Absorbermaterial aufgebracht ist.
• Ein weiterer bekannter Absorberstab, der grundsätzlich ähnlich den Stäben nach den obigen US-Patenten ist, weist einen unteren Endstopfen mit einem äußeren, etwa kegelstumpfförmigen Kopfteil und drei etwa zylindrischen Halsteilen auf. Der Endstopfen weist außerdem einen mittigen Kanal auf, um Reaktorkühlmittel hindurchströmen zu lassen. Die Halsteile sind tandemartig angeordnet und haben vom Kopfteil weg fortschreitend zunehmend kleineren Durchmesser als der maximale Durchmesser des Kopfteils vom äußeren zum inneren der Halsteile. Als Ergebnis der Durchmesserdifferenz zwischen den drei Halsteilen selbst und auch mit Bezug auf den äußeren Kopfteil ist ein Anschlag bzw. eine Schulter an jedem Übergang von einem Halsteil zum nächsten und zum äußeren Kopfteil gebildet.
• Der Außendurchmesser des inneren Halsteils ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des inneren Rohrs des Stabs, so daß der Endteil des Rohrs über dem inneren Halsteil gleitet und an der innersten Schulter anstößt. Die gleichen Verhältnisse gelten mit Bezug auf die Außendurchmesser des mittleren und äußeren Halsteils und die Innendurchmesser des mittleren und des äußeren Rohrs des Stabs, so daß die Endteile des mittleren bzw. äußeren Rohrs über den jeweiligen mittleren bzw. äußeren Halsteil gleitet und an der mittleren bzw. äußeren Schulter anstößt. Die Endteile des inneren und des äußeren Rohrs sind mit dem Endstopfen an der inneren bzw. äußeren Endstopfenschulter verschweißt.
• Als erste Schweißung wird diejenige zwischen dem Endteil des inneren Rohrs des Stabs und der inneren Schulter zwischen den inneren und dem mittleren Halsteil des Endstopfens hergestellt. Bisher wurde diese Schweißung dadurch hergestellt, daß der Stab feststehend gehalten wurde und eine Schweißvorrichtung um den Endstopfen herum gedreht wurde. Die Schweißvorrichtung hatte eine muschelartige Schweißkammer zum Umgreifen des Rohrs mit dem daran befindlichen Endstopfen. Die Schweißkammer wurde geöffnet, um den Kopfteil mit dem größeren Durchmesser des Endstopfens an einer Schweißelektrode vorbei einführen zu können, und wurde dann vor Beginn des Schweißvorgangs geschlossen.
• Obwohl üblicherweise Sorgfalt angewendet wurde, um den Endstopfen ohne Berührung der Elektrode in die Schweißkammer einzuführen, wurde gelegentlich die Elektrode unabsichtlich angestoßen. Ein solches leichtes Anstoßen an der Elektrode führte häufig zu einer unzureichenden Ausrichtung zwischen dieser und dem Endstopfen, so daß eine Ringschweißung im Grenzbereich zwischen dem Rohrende und der inneren Schulter des Endstopfens nicht genau hergestellt werden konnte.
• Eine alternative Möglichkeit zum Schweißen von Endstopfen an Rohren ist in den US-Patenten 3 725 635, 4 075 454 und 4 188 521 (= FR-A-2 400 752) beschrieben.
• Die Vorrichtung nach dem US-Patent 4 188 521 (FR-A-2 400 752) weist ein stationäres Gehäuse auf, das eine Schweißkammer und eine Zugangsöffnung bildet, die zum einen Ende der Kammer hin öffnet, um das Durchführen des mit dem Endstopfen versehenen Rohrendes in und aus einer Schweißposition innerhalb der Kammer zu ermöglichen, weiter einen Endanschlag, der drehbar in dem Gehäuse angeordnet ist und in der Kammer gegenüber der Kammerzugangsöffnung und damit axial fluchtend angeordnet ist, eine in dem Gehäuse über Haltemittel montierte Schweißanordnung mit einer Elektrode mit einem vorderen, in der Schweißkammer gelegenen Ende, und Antriebsmittel zum Drehen des Rohrs.
• Der Lösungsansatz nach diesen Patenten ist das Einführen des Rohrs mit dem darauf befindlichen Endstopfen in eine Schweiß kammer in Ausrichtung mit einer stationären Schweißelektrode und anschließendes Drehen des Rohrs und des Endstopfens zum Herstellen einer Ringschweißung im Grenzbereich zwischen dem Endstopfen und dem Rohrende. Dieser Ansatz kann aber keine Lösung des Problems bringen, einen Kopfteil größeren Durchmessers eines Endstopfens an einer Schweißelektrode vorbei zuverlässig einzuführen, ohne sie anzustoßen, da die Elektrode nahe genug an dem im Durchmesser kleineren Rohrende angeordnet sein muß, um eine Ringschweißung zwischen diesem und dem Endstopfen fertigstellen zu können.
• Infolgedessen besteht ein Bedürfnis nach einem anderen Lösungsansatz für den Endstopfenschweißvorgang, der das Einführen des im Durchmesser größeren Kopfteils eines auf ein Rohr aufgesetzten Endstopfens zuverlässig an der Schweiß elektrode vorbei ermöglicht, wenn der Endstopfen axial in die Schweißkammer eingeführt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine Endstopfenschweißvorrichtung, die zur Befriedigung der oben erwähnten Bedürfnisse ausgelegt ist. Die Schweißvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist eine Schweißbaugruppe auf, die zu und von einer Schweißkammer beweglich ist, um das Einführen des vergrößerten Endstopfenkopfteils an der Schweißelektrode der Schweißvorrichtung vorbei ohne Gefahr der zufälligen Berührung mit derselben zu ermöglichen. Außerdem weist die Schweißvorrichtung einen verbesserten Endanschlag für den Anschlag des Endstopfens an gesonderten beabstandeten Stellen für eine besser stabilisierte Abstützung derselben auf, wenn das Rohr und der Endstopfen während des Schweißvorgangs gedreht werden.
• Dementsprechend ist die vorliegend Erfindung auf eine Vorrichtung gerichtet, wie sie im Anspruch 1 angegeben ist.
• Bevorzugte spezielle Merkmale der Vorrichtung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Aus dem Dokument JP-A-5 994 589 ist eine Schweißmaschine bekannt, bei welcher eine Schweißbaugruppe in einem Gehäuse über eine Halterung montiert ist, die ihrerseits an dem Gehäuse zu und von einer Schweißkammer beweglich angeordnet ist, um eine Schweißgerät zu dem zu schweißenden Objekt hin und von diesem weg zwischen einer ausgefahrenen Arbeitsposition und einer zurückgezogenen Ruheposition bewegen zu können. Dieses Dokument bezieht sich allerdings nicht auf das Feststellen einer Ringschweißung zwischen einem Rohr und einem Endstopfen eines abbrennbaren Absorberstabs.
• Die Erfindung geht aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen deutlicher hervor.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Im Verlauf der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
• Fig. 1 einen längenmäßig verkürzten Axialschnitt durch einen herkömmlichen abbrennbaren Absorberstab mit einem unteren, am inneren Stab des Rohrs mittels der Vorrichtung und des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung angeschweißten Endstopfens zeigt;
• Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt des unteren Teils des inneren Rohrs des Absorberstabs nach Fig. 1 und eine vergrößerte Ansicht des unteren Endstopfens des Stabs zeigt, der am unteren Endteil des inneren Rohrs befestigt ist;
• Fig. 3 einen Axialschnitt der Schweißvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 4 eine vergrößerte ausschnittweise Axialschnittdarstellung der Schweißvorrichtung nach Fig. 3 zeigt, wobei das Rohr ergreifende und an treibende Komponenten der Vorrichtung weggelassen sind;
• Fig. 5 eine Draufsicht der Schweißvorrichtung gemäß der Linie 5-5 in Fig. 4 zeigt;
• Fig. 6 einen vergrößerten Axialschnitt eines Endanschlagstützteils der Schweißvorrichtung nach Fig. 4 zeigt, wobei dieses Teil aus der Vorrichtung herausgenommen dargestellt ist;
• Fig. 7 eine vergrößerte ausschnittweise Axialschnittdarstellung des Endanschlagstütztteils nach Fig. 6 mit Einzelheiten des Endanschlags zeigt, der am Endstopfen anliegt und diesen abstützt;
• Fig. 8 einen Querschnitt des Endanschlags längs der Linie 8-8 in Fig. 7 zeigt;
• Fig. 9 eine Darstellung ähnlich Fig. 7 zeigt, die aber auch den vom Endanschlag abgestützten Endstopfen zeigt;
• die Fig. 10 und 11 ausschnittweise Axialschnittdarstellungen der Schweißvorrichtung nach Fig. 4 zeigen, wobei aufeinanderfolgende Arbeitsstufen der Schweißvorrichtung nach dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung dargestellt sind.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
• In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in sämtlichen Darstellungen der Zeichnungen. In der folgenden Beschreibung sind Ausdrücke wie "vorwärts", "rückwärts", "links", "rechts", "aufwärts", "abwärts" und dgl. lediglich zweckmäßigkeitshalber gewählt und nicht in einschränkendem Sinne zu verstehen.
Herkömmlicher abbrennbarer Absorberstab
• Es wird nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen, wo ein herkömmlicher abbrennbarer Absorberstab dargestellt ist, der allgemein mit dem Bezugszeichen 16 versehen ist. Wie später noch mit Bezug auf die Fig. 3 bis 11 beschrieben wird, sind einige der Teile des Absorberstabs 10 mittels der Schweißvorrichtung und des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung miteinander verbunden.
• Der Absorberstab 10 weist grundsätzlich zwei metallene zylindrische hohle innere und äußere Rohre 12, 14 auf, die konzentrisch miteinander angeordnet sind, so daß sie zwischen sich einen Ringraum 16 bilden, der eine Vielzahl dünner ringförmiger Tabletten aus abbrennbarem Absorbermaterial enthält, die mittels eines Federclips 20 in einem Stapel 18 gehalten werden. Der Ringraum 16 ist am oberen Ende durch einen massiven Ring 22 und am unteren Ende durch einen unteren Endstopfen 24 abgeschlossen. Der untere Endstopfen 24 weist einen mittigen Kanal 26 auf, der den Eintritt von Reaktorkühlwasser in den Stab ermöglicht. Ein kurzer Abschnitt des äußeren Rohrs 28 ist am massiven Ring 22 befestigt und verläuft von diesem nach oben. Ein massiver oberer Endstopfen 30 ist am äußeren Rohrabschnitt 28 befestigt. Im äußeren Rohrabschnitt 28 ist mindestens eine Öffnung 32 gebildet, um den Austritt von Kühlmittel aus dem Stab 10 zu ermöglichen, nachdem es durch das innere Rohr 12 nach oben hindurchpassiert ist.
• Die erste und schwierigste Befestigung bzw. Schweißung bei der Herstellung des Stabs 10 ist diejenige zwischen dem unteren Ende 34 des inneren Rohrs 12 und dem unteren Endstopfen 24. Der untere Endstopfen 24 des Absorberstabs 10 weist einen äußeren, etwa kegelstumpfförmigen Kopfteil 36 und drei etwa zylindrische Halsteile 38, 40, 42 auf. Der mittige Kanal 26 des unteren Endstopfens 24 für den Durchtritt von Reaktorkühlmittel verläuft durch sämtliche Teile 36, 38, 40, 42 des Endstopfens hindurch. Die Halsteile 38, 40, 42 sind tandemartig angeordnet und haben zunehmend kleinere Durchmesser als der maximale Durchmesser des Kopfteils 36, und zwar vom äußeren Halsteil 38 fortschreitend zum inneren Halsteil 42. Infolge der Durchmesserunterschiede zwischen den drei Halsteilen selbst und auch mit Bezug auf den äußeren Kopfteil ist ein Anschlag bzw. eine Schulter 44, 46, 48 an jedem Übergang vom Kopfteil zum Halsteil bzw. von einem Halsteil zum nächsten gebildet.
• Der Außendurchmesser des inneren Halsteils 42 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des inneren Rohrs 12 des Stabs, so daß das untere Ende 34 des inneren Rohrs 12 mit enger Anpassung über den inneren Halsteil 42 gleitet und an der inneren Schulter 48 anstößt. Das gleiche Verhältnis gilt mit Bezug auf den Außendurchmesser des äußeren Halsteils 38 und den Innendurchmesser des äußeren Rohrs 14 des Stabs, so daß das untere Ende 50 des äußeren Rohrs 14 mit enger Passung über den äußeren Halsteil 38 gleitet und an der äußeren Schulter 44 anstößt. Typischerweise sind die unteren Enden 34, 50 des inneren und des äußeren Rohrs 12, 14 in den Bereichen der jeweiligen inneren bzw. äußeren Schulter 48, 44 mit dem unteren Endstopfen 24 verschweißt.
Schweißvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
• Es wird nun auf die Fig. 3 bis 11 Bezug genommen, in welchen eine Schweißvorrichtung dargestellt ist, die allgemein mit dem Bezugszeichen 52 versehen ist und die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Schweiß vorrichtung 52, obwohl sie nicht darauf beschränkt ist, ist besonders für das Schweißen des unteren Endes 50 des inneren Rohrs 12 an die innere Schulter 48 am unteren Endstopfen 24 ausgebildet.
• Die Schweißvorrichtung 52 weist grundsätzlich ein feststehendes Gehäuse 54 auf, das eine Schweißkammer 56 bildet, weiter eine drehbare Halterung 58 für einen Endanschlag 60, eine Schweißbaugruppe 62 mit einer länglichen Elektrode 64, eine Tragschlittenbaugruppe 66 für die Schweißbaugruppe 62 und die Elektrode 64 zu deren Bewegung relativ zum Gehäuse 54, und einen Antriebsmechanismus 68, beispielsweise eine drehend angetriebene Spannzange zur Aufnahme, zum Ergreifen und Drehen des Absorberstabs 10.
• Die Schweißbaugruppe 62, die Elektrode 64 und der Antriebsmechanismus 68 sind herkömmlicher Bauart und an sich in deren Konstruktionen und Betriebsweisen bekannt, so daß sie hier nicht mehr im einzelnen erläutert werden müssen, um ein klares und vollständiges Verständnis der vollständigen Erfindung zu ermöglichen. Die bei der Schweißvorrichtung 52 vorgenommenen Verbesserungen beziehen sich hauptsächlich auf die Konfiguration des Endanschlags 60 und der Art und Weise der Abstützung des Endstopfens 24, und auf die bewegliche Tragschlittenbaugruppe 66, welche die Schweißbaugruppe 62 und die Elektrode 64 in und aus der Schweißkammer 56 beweglich montiert.
• Mehr im einzelnen bildet das Gehäuse 54 der Schweißvorrichtung 52 nicht nur die Schweißkammer 56, sondern weist auch eine Buchse 70 auf, die eine Zugangsöffnung 72 zu einem Ende der Kammer 56 bildet. Die Zugangsöffnung 52 hat einen ausreichend großen Durchmesser, um den Durchgang des Kopfteils 36 des unteren Endstopfens 24 zu ermöglichen, der, wie oben schon erläutert, im Durchmesser größer als das untere Ende 34 des inneren Rohrs 12 und der mittlere Halsteil 40 des Endstopfens 24 ist. Wenn also das Rohrende 34 mit dem darauf sitzenden Endstopfen 24 durch die Zugangsöffnung 72 in die Schweißposition innerhalb der Kammer 56 eingeführt worden ist, hat der noch durch die Öffnung 72 hindurchverlaufende Teil des inneren Rohrs einen wesentlich kleineren Durchmesser als die Öffnung 72. Deshalb ist ein ringförmiger Ringspalt 74 zwischen der im Durchmesser größeren Zungangsöffnung 72 und dem im Durchmesser kleineren inneren Rohr 12 vorhanden, das durch die Öffnung 72 hindurchverläuft, so daß die Schweißkammer 56 nicht abgedichtet ist, während der Schweißvorgang in der Kammer 56 ausgeführt wird.
• Das längliche Stützteil 58 der Schweißvorrichtung 52 trägt den Endanschlag 60, der wiederum den Endstopfen 24 genau innerhalb der Schweißkammer 56 abstützt. Dieses Stützteil 58 verläuft durch beabstandete Lager 76, in welchen es gelagert ist, zu einem rohrförmigen, durch das Gehäuse 54 gebildeten Mantel 78 für eine hochgenaue drehbare Lagerung des Stützteils 58 um die Achse des Rohrs 12. Außerdem ist das Stützteil 58 hohl, um einen dadurch hindurchverlaufenden Kanal 80 zum Zuleiten einer inerten Deckgasströmung aus einem Verteiler 82 zum Endanschlag 60 zu bilden, der am innenliegenden Ende des Stützteils 58 montiert ist. Der Endanschlag 60 ist am Stützteil 58 damit zusammen drehbar befestigt. Das Stützteil 58 hält den Endanschlag 60 an einem Ende der Schweißkammer 56 gegenüber und axial fluchtend mit der Zugangsöffnung 72.
• Um eine hochgenaue und stabile Abstützung des Endstopfens 24 in der Schweißposition innerhalb der Schweißkammer 56 für ein richtiges Mitdrehen mit dem Rohr 12 um dessen Drehachse sicherzustellen, hat der Endanschlag 60 eine Konfigurationdie eine reibschlüssige Anlage mit dem Endstopfen 24 gleichzeitig an zwei beabstandeten und gesonderten Bereichen derselben herstellt. Es wird insbesondere auf die Fig. 6 bis 9 Bezug genommen, gemäß welchen ein äußerer Teil 84 des Endanschlags 60 mit einer ringförmigen manschettenartigen Konfiguration über das Äußere des Endstopfens 24 um dessen im Durchmesser vergrößerten Kopfteil 36 greift und diesen reibschlüssig erfaßt, um so einen Kontakt mit einer kontinuierlichen äußeren Umfangsfläche desselben herzustellen. Gleichzeitig paßt ein innerer Teil 68 des Endanschlags 60 mit einer länglichen hohlen rohrartigen Konfiguration in das Innere des Endstopfens 24 innerhalb von dessen mittigen Kanal 26 und liegt reibschlüssig daran an, um mit einer kontinuierlichen inneren Umfangsfläche Kontakt herzustellen.
• Des weiteren bildet der innere hohle rohrartige Teil 86 des Endanschlags 60 eine Öffnung 88, die mit dem Kanal 80 durch das Stützteil 58 und dem mittigen Kanal 26 des Endstopfens 24 in Verbindung steht. Infolgedessen wird eine Strömung eines inerten Deckgases wie beispielsweise Helium vom Verteiler 82 in das Innere des Rohrs 12, durch den Stützteilkanal 80, die Endanschlagöffnung 88 und den mittigen Endstopfenkanal 26 zugeführt, um atmosphärische Luft, d.h. Sauerstoff, aus dem Inneren des Rohrs 12 durch dessen entgegengesetztes offenes Ende auszuspülen.
• Wie am besten in den Fig. 3 bis 5 sichtbar ist, trägt die Tragschlittenbaugruppe 66 der Schweißvorrichtung 52 die Schweißbaugruppe 62 so, daß das vordere Ende 90 der Elektrode 64 innerhalb der Schweißkammer 56 liegt. Der Tragschlittenbaugruppe 66 ist ein etwa umgekehrt C-förmiger Teil 92 des feststehenden Gehäuses 54 der Schweißvorrichtung 52 zugeordnet. Der Gehäuseteil 92 ist aus einer unteren horizontalen Platte 94, einer oberen horizontalen Platte 96, welche die Plattform 94 überlagert, und einer senkrechten Rückplatte 98 zusammengesetzt, welche zwischen der unteren und der oberen Platte 94, 96 verläuft und diese starr miteinander verbindet.
• Die Tragschlittenbaugruppe 66 weist grundsätzlich einen Schlitten 100, eine Mehrzahl von Führungsrollen 102, und ein Betätigungsorgan 104 auf. Der Schlitten 100 weist einen horizontalen und einen vertikalen Schenkel 106, 108 auf, die miteinander zu einer etwa L-förmigen Konfiguration verbunden sind. Der horizontale Schlittenschenkel 106 hält an seinem äußeren Ende in starrer Weise die Schweißbaugruppe 62. Der vertikale Schenkel 108 des Schlittens 100 weist ein daran befestigtes längliches Führungsteil 110 auf. Das vertikale Führungsteil 110 weist etwa V-förmig auswärts weisende Führungsflächen 112 auf, die entlang dessen gegenüberliegenden Längskanten verlaufen. Die Führungssäulen 102, vorzugsweise vier an der Zahl, sind in zwei Gruppen mit jeweils zwei Rollen gruppiert. Die Gruppen von Führungsrollen 102 sind an der aufrechten Gehäuseplatte 98 an Stellen drehbar montiert, die abwärts und aufwärts von entsprechenden oberen und unteren Ecken beabstandet sind, die von den Platten 94 bis 98 des Gehäuseteils 92 gebildet werden. Außerdem sind die Führungsrollen 102 jeder Gruppe an entgegengesetzten Seiten des Führungsteils 110 neben den daran gebildeten Führungsflächen 112 des Führungsteils 110 neben den daran gebildeten Führungsflächen 112 angeordnet. Die Führungsrollen 102 haben umfangsmäßige V-förmige Nuten 114, welche den V-förmigen Führungsflächen 112 an dem Führungsteil 110 entsprechen.
• Mit dieser Anordnung führen die Führungsrollen 102 das Führungsteil 110 und dadurch den Schlitten 100 und die Schweißbaugruppe 62 und dessen Elektrode 64 längs eines in hohem Maße genauen und richtigen geradlinigen Pfads relativ zu den Führungsrollen 102 und dem Gehäuse 54 in Richtung zu und von der Schweißkammer 56 verschiebbar. Das Betätigungsorgan 104, vorzugsweise in Form eines Luftzylinders, ist über der oberen Platte 94 des Gehäuse teils 92 montiert und mit seinem Kolbenstangenende 116 mit dem Führungsteil 110 des Schlittens 100 gekuppelt. Eine Betätigung des Betätigungsorgans 104 zum Bewirken eines Ausfahrens und Zurückziehens seiner Kolbenstange bewirkt eine hin- und hergehende Bewegung des Schlittens 100 und der Schweißbaugruppe 62 entlang der geradlinigen Bahn.
• Außerdem weist der Schlitten 100 untere und obere drehbare einstellbare Anschlagmechanismen 118, 120 auf, die am horizontalen Schlittenschenkel 106 bzw. an einem am oberen Ende des vertikalen Schlittenschenkels 108 befestigten Winkel 122 montiert sind. Durch Drehen entsprechender Knöpfe 124, 126 der Anschlagmechanismen 118, 120 können die Berührungstellen der Enden von mit den betreffenden Knöpfen 124, 126 verbundenen beweglichen Stangen 128, 130 mit der oberen bzw. unteren Platten 94, 96 des Gehäuseteils 92 relativ zur Position des Schlittens 100 entlang seiner Bewegungsbahn voreingestellt werden. In dieser Weise werden die Endbegrenzungen der Verschiebung des Schlittens 100 entlang seiner geradlinigen Bahn ebenso wie die Verschiebungsgrenzen der Schweißbaugruppenelektrode 64 relativ zur Achse des Rohrs 12 in der Schweißkammer 56 voreingestellt.
• Der Antriebsmechanismus 68 der Schweißvorrichtung 52 zum Drehen des Rohrs 12 ist neben der Gehäusezugangsöffnung 72 außerhalb der Schweißkammer 56 positioniert. Er ist im Sinne des Aufnehmens, des Ergreifens und Drehens des Rohrs 14 und dadurch des Rohrendes 34 und des Endstopfens 24 innerhalb der Schweißkammer 56 und auch des Endanschlags 60 betätigbar, der reibschlüssig am Endstopfen 24 anliegt. Des weiteren wird eine Strömung von inertem Deckgas wie beispielsweise Helium in die Schweißkammer 56 und um das Äußere des Rohrendes 34 und des Endstopfens 24 zugeführt, um atmosphärische Luft (Sauerstoff) aus der Kammer 56 durch den ringförmigen Luftspalt 74 um das Rohr 12 in der Zugangsöffnungsbuchse 72 auszuspülen. Vorzugsweise tritt die Deckgasströmung in die Kammer 56 aus der Schweißbaugruppe 62 entlang der Elektrode 64 durch eine Düse 132 aus, welche die Elektrode 64 umschließt. Es können aber auch andere Möglichkeiten der Zufuhr des Deckgases angewendet werden.
• Nunmehr wird auf die Fig. 10 und 11 Bezug genommen, in denen zwei aufeinanderfolgende Stufen der Schweißvorrichtung 52 während der Ausführung einer Schweißung eines Endstopfens 24 an dessen innerer Schulter 48 mit dem unteren Ende 34 des inneren Rohrs 12 dargestellt sind. Fig. 10 zeigt die Schweiß vorrichtung 52, bevor das mit dem Endstopfen 24 versehene Rohr 12 in die Schweißkammer 56 eingeführt wird. Das Betätigungsorgan 104 ist im Sinne einer Bewegung des Schlittens 100 und der Elektrode 64 der Schweißbaugruppe 62 relativ zur Schweißkammer 56 von der ausgefahrenen Arbeitsposition (Fig. 11) weg in eine zurückgezogene Ruheposition (Fig. 10) betätigt worden. In der ausgefahrenen Arbeitsposition (Fig. 11) befindet sich das vordere Ende 90 der Elektrode 64 nahe genug im Abstand von etwa 0,5 mm (0,020 Zoll) am Rohrende 34 und der Endstopfenschulter 48 (wenn diese sich in der Schweißposition innerhalb der Schweißkammer 56 befinden), um den Schweißvorgang durchzuführen. In der Arbeitsposition nach Fig. 11 würde jedoch das vordere Elektrodenende 90 die Verschiebung des einen vergrößerten Durchmessers aufweisenden Kopfteils 36 des Endstopfens 24 daran vorbei behindern. Andererseits ist das vordere Elektrodenende 90 in der zurückgezogenen Ruheposition nach Fig. 10 weit genug vom Rohrende 34 und vom Endstopfen 24 zurückgezogen, um ein Vorbeischieben des im Durchmesser vergrößerten Kopfteils 36 des Endstopfens 24 zu ermöglichen.
• Bei der in der zurückgezogenen Ruheposition befindlichen Elektrode 62 wird das Ende 34 des Rohrs 12 mit dem darauf sitzenden Endstopfen 24 im Antriebsmechanismus 68 aufgenommen und durch die Gehäusezugangsöffnungsbuchse 72 in die Schweißposition in der Schweißkammer 56 eingeführt, wie in Fig. 11 sichtbar ist. Dies bringt den Endstopfen 24 in Anlage an den drehbaren Endanschlag 60, der gegenüber und axial fluchtend mit der Kammerzugangsöffnung 72 in der Kammer 56 angeordnet ist, so daß der Endanschlag 60 reibschlüssig am Endstopfen 24 anliegt, und zwar an den beiden beabstandeten äußeren und inneren Stellen, um diesen in der Kammer 56 abzustützen.
• Wenn der Endstopfen 24 sich in der Schweißposition in der Kammer 56 befindet, kann nun die Schweißbaugruppe 62 und ihre Elektrode 46 aus der zurückgezogenen Ruheposition nach Fig. 10 weg in die ausgefahrene Arbeitsposition nach Fig. 11 vorgeschoben werden, wodurch das vordere Ende 90 der Elektrode 62 in Abstand von typischerweise etwa 0,50 mm (0,020 Zoll) vom Endstopfen 24 gebracht wird. Nunmehr wird der Antriebsmechanismus 68 betätigt, um das Rohr 12 und damit das Rohrende 34 und dem Endstopfen 24 innerhalb der Schweißkammer 56 und mit diesem zusammen auch den Endanschlag 60 zu drehen, der reibschlüssig am Endstopfen 24 anliegt, während die Schweißbaugruppe 62 eingeschaltet wird, um den Schweißvorgang auszuführen. Außerdem wird gleichzeitig inertes Deckgas sowohl in das Rohr als auch um dieses herum zugeführt, um atmosphärische Luft wegzuspülen.
• Wenn der Schweißvorgang abgeschlossen ist, werden die Schweißbaugruppe 62 und damit die Elektrode 64 wieder in die Ruheposition nach Fig. 11 zurückgefahren, um das Herausziehen des Rohrs 14 mit den daran angeschweißten Endstopfen aus der Schweißkammer 65 zu ermöglichen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Schweißen eines Endstopfens (24) an ein Rohr (12) längs einer Fuge zwischen einem Ende (34) des Rohrs und einer im Durchmesser verringerten hinteren Schulter des Endstopfens, wobei der Endstopfen einen darin hindurchverlaufenden mittigen Kanal (26) und einen im Durchmesser größeren vorderen Kopfteil (36) aufweist, dessen Durchmesser größer als derjenige des Rohrendes (34) und der im Durchmesser verringerten hinteren Endstopfenschulter (48) ist, wobei die Schweißvorrichtung aufweist:

a) ein stationäres Gehäuse (54), das eine Schweißkammer (56) und an einem Ende der Kammer eine Zugangsöffnung (72) bildet, wobei die Zugangsöffnung einen ausreichend großen Durchmesser hat, um das Hindurchführen des mit dem Endstopfen (24) mit dem daran befindlichen, im Durchmesser vergrößerten Kopfteil (36) versehenen Rohrendes (34) und dessen Einführen und Herausnehmen in bzw. aus einem Schweißbereich innerhalb der Kammer zu ermöglichen und einen ringförmigen Luftspalt (74) zwischen dem größeren Durchmesser der Zugangsöffnung (72) und dem kleineren Durchmesser des hindurchverlaufenden Rohrs (12) zu schaffen,

b) einen länglichen Stützkörper (58), der drehbar in dem Gehäuse (54) angeordnet und axial fluchtend mit der Zugangsöffnung zu der Schweißkammer (56) positioniert ist, und das einen darin gebildeten hindurchverlaufenden Kanal (80) zum Zuführen einer Inertgasströmung aufweist,

c) einen am inneren Ende des Stützkörpers (58) montierten und an einem Ende der Schweißkammer (56) gegenüber deren Zugangsöffnung (72) und axial damit fluchtend angeordneten Endanschlag (60) zum Abstützen des Endstopfens (24) auf dem Rohrende (34) in der Schweißposition innerhalb der Kammer, wobei der Endanschlag einen so konfigurierten äußeren Teil (84) aufweist, daß er das äußere des Endstopfens (24) um den im Durchmesser vergrößerten Kopfteil (36) reibschlüssig erfaßt, und einen so konfigurierten inneren Teil (86) aufweist, daß dieser das Innere des Endstopfens mit seinem mittigen Kanal (26) reibschlüssig erfaßt, und wobei der innere Teil des Endanschlags eine mit dem Kanal (80) des Stützkörpers (58) in Verbindung stehende Öffnung (88) zur Weiterleitung der Inertgasströmung aus dem Stützkörperkanal (80) in das Innere des Rohres über den mittigen Endstopfenkanal (26) zum Ausspülen atmosphärischer Luft aus dem Inneren des Rohres durch dessen offenes entgegengesetztes Ende aufweist,

d) eine Schweißbaugruppe (62) mit einer Elektrode (64) mit einem vorderen Ende (90),

e) Mittel (66), welche die Schweißbaugruppe (62) mit dem vorderen Elektrodenende (90) innerhalb der Schweißkammer halten, wobei diese Haltemittel (66) am Gehäuse (54) zur Schweißkammer hin und von dieser weg beweglich montiert sind, um das vordere Elektrodenende (90) zu bzw. von dem Rohrendstopfen (24) zwischen einer ausgefahrenen Arbeitsposition, in welcher die Elektrode nahe genug am Rohrende (34) und der Endstopfenschulter (48) gelegen ist, um eine Schweißung durchzuführen, wobei sie jedoch einer Verschiebung des im Durchmesser größeren Kopfteils (36) des Endstopfens an dem vorderen Elektrodenende (90) vorbei im Wege ist, und einer zurückgezogenen Ruheposition zu bewegen, in welcher die Elektrode (64) weit genug vom Rohr (12) und vom Endstopfen (24) entfernt ist, um eine axiale Verschiebung des im Durchmesser größeren Kopfteils (36) des Endstopfens an dem vorderen Elektrodenende vorbei zu ermöglichen,

f) Antriebsmittel (68), die außerhalb der Schweißkammer (56) neben der Zugangsöffnung (72) des Gehäuses (54) positioniert und im Sinne der Aufnahme, des Ergreifens und des Drehens des Rohrs (12) und dadurch auch des Drehens des Rohrendes (34) und des Endstopfens (24) innerhalb der Schweißkammer (56) und des am Endstopfen anliegenden Endanschlags (60) betätigbar sind, und

g) Mitteln (132) zum Zuführen einer Strömung von inertem Deckgas in die Kammer (56) und um das Äußere des Rohrendes (34) und des Endstopfens (24) zum Ausspülen atmosphärischer Luft aus der Kammer (56) durch den ringförmigen Luftspalt (74) in der Zugangsöffnung (72) des Gehäuses (54) um das Rohr (12).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teil (84) des Endanschlags (60) eine ringförmige kragenartige Konfiguration hat, die so ausgebildet ist, daß sie über das Äußere des Endstopfens (24) paßt und mit einem kontinuierlichen äußeren Umfangsflächenbereich desselben in Anlage kommt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil (86) des Endanschlags (60) eine Konfiguration nach Art eines länglichen hohlen Rohrs hat, die so ausgebildet ist, daß sie in den mittigen Kanal (26) des Endstopfens (24) paßt und mit einem kontinuierlichen inneren umfangsmäßigen Oberflächenteil desselben in Anlage kommt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schweißbaugruppe (62) haltenden Mittel (66) aufweisen:

einen Schlitten (100), der die Schweißbaugruppe (62) starr haltert und ein längliches Führungsteil (110) aufweist,

Führungsrollen (102), die drehbar am Gehäuse (24) montiert sind und beiderseits des Führungsteils (110) angeordnet sind, um das Führungsteil (110) und dadurch den Schlitten (100) und die Schweißbaugruppenelektrode (64) damit zusammen längs einer geradlinigen Bahn relativ zu den Führungsrollen (102) zur Schweißkammer (56) und von dieser weg verschiebbar zu lagern, und

ein am Gehäuse (54) montiertes Betätigungsorgan (104), das mit dem Schlitten (100) gekuppelt ist und im Sinne der Erzeugung einer Verschiebung des Schlittens (100) entlang dessen geradliniger Bahn betätigbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (110) entlang von dessen gegenüberliegenden Längsrändern gebildete Führungsflächen (112) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (102) Umfangsnuten (114) aufweisen, die mit den Führungsflächen (112) an den Führungsteil (110) zusammenwirken.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (100) einstellbare Anschläge (118, 120) aufweist, die zum Voreinstellen der Grenzen der Verschiebung des Schlittens (100) entlang von dessen geradliniger Bahn und damit auch der Verschiebung der Schweißbaugruppenelektrode (64) relativ zur Schweißkammer (65) dienen.