CS261225B2

CS261225B2 - Device for pressure-tight fastening of tubes in tube bottoms

Info

Publication number: CS261225B2
Application number: CS854707A
Authority: CS
Inventors: Herbert Krips; Miroslav Podhorsky
Original assignee: Balcke Duerr Ag
Priority date: 1984-06-29
Filing date: 1985-06-26
Publication date: 1989-01-12
Also published as: DE3423961A1; EP0166129B1; EP0166129A3; EP0166129A2; PL146829B1; DE3562116D1; ATE33458T1; PL254210A1

Abstract

1. A device for the pressure-tight securing of tubes in tube plates by expanding the tube end therein, the device comprising a probe (6) introducible into the corresponding tube end, at least two seals (7) which are disposed in spaced-apart relationship on the generated surface of the probe (6) co-operating with the tube to be expanded to bound an annular chamber which is filled with pressure medium to effect the expansion, the device also having a pressure multiplier (2, 4) which is disposed on the probe (6) and which brings pressure medium to the pressure necessary for the expanding step, the pressure multiplier comprising a low-pressure piston (2) adapted to be supplied with work medium an a high-pressure piston (4) which has a smaller piston area than the low-pressure piston (2) and which is adapted to be supplied with work medium and which is operative on the pressure medium in the annular chamber, characterized in that the low-pressure piston (2), which is displaceably guided in a casing (1), is formed with a central bore (2b) into which the high-pressure piston (4) fixedly connected to the casing (1) extends and which communicates with the generated surface of the probe (6) between the seals (7) by way of a high-pressure line (9), the same extending through the high-pressure piston (4).

Description

Vynález se týká zařízení к tlakově těsnému upevnění trubek v trubkových dnech rozšířením konce trubky v trubkovém dně do tohoto konce trubky zavedenou sondou, která vytváří mezi nejméně dvěma v odstupu umístěnými těsněními s rozšiřovaným koncem trubky mezikruží, které je pro rozšíření naplněno tlakovým médiem, přiváděným s tlakem potřebným pro daný proces rozšiřování z tlakového převodníku uspořádaného na sondě, přičemž tlakový převodník sestává z nízkotlakého pístu se vstřikovaným pracovním médiem a vysokotlakého pístu s nepatrnou pístovou plochou působícího na tlakové médium v mezikruží.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for pressure tightly fixing tubes in tubular bottoms by extending a tube end into a tube bottom into the tube end by an inserted probe which forms an annulus between at least two spaced seals. The pressure transducer consists of a low pressure piston with injected working medium and a high pressure piston with a small piston surface acting on the pressure medium in the annulus.

U zařízení к výše popsané funkci, které je známo je spojen vysokotlaký píst s nízkotlakým pístem a vyčnívá svým předním koncem do vnitřku válcového tělesa, které je spojeno s pláštěm sondy mezi těsněními vysokotlakým potrubím.In the apparatus described above, the known high pressure piston is connected to the low pressure piston and protrudes with its front end into the interior of the cylindrical body which is connected to the probe housing between the seals by the high pressure pipe.

Nevýhodou této známé konstrukce je potřeba velkého prostoru pro tlakový převodník uspořádaný na sondě, neboť nízkotlaký píst, nýbrž i vysokotlaký píst potřebují vlastní válcové těleso, kteréžto jsou uspořádány za sebou. Navíc má tento tlakový převodník vysokou hmotnost, neboť zejména válcové těleso vysokotlakého pístu musí být silnostěnné, aby mohlo odolat v praxi používaným vysokým tlakům. Jelikož tlakový převodník pohybuje sondou a musí být držen, je takto konstruované zařízení vždy těžké a velké, což ztěžuje provádění prací s vysokou přesností.A disadvantage of this known construction is the need for a large space for a pressure transducer arranged on the probe, since the low-pressure piston but also the high-pressure piston need their own cylindrical body, which are arranged one behind the other. In addition, this pressure transducer has a high weight, since the cylindrical body of the high-pressure piston in particular has to be thick-walled in order to withstand the high pressures used in practice. Since the pressure transducer moves the probe and must be held, the device so constructed is always heavy and large, which makes it difficult to perform work with high accuracy.

Úkolem vynálezu proto je, usnadnit obsluhu zařízení výše popsaného druhu tím, že tlakový převodník spojený se sondou bude proveden značně menší a lehčí.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the invention to facilitate the operation of the apparatus of the type described above by making the pressure transducer connected to the probe considerably smaller and lighter.

Výše uvedený úkol je řešen vynálezem, jehož podstata spočívá v tom, že v tělese posuvně vedený nízkotlaký píst je opatřen centrálním vrtáním, do něhož zasahuje pevně s tělesem spojený vysokotlaký píst, a vysokotlaké potrubí procházející vysokotlakým pístem je spojeno s pláštěm sondy mezi těsněními.The object of the invention is to provide a low-pressure piston which is guided in the housing and is provided with a central bore into which a high-pressure piston is connected firmly to the body and a high-pressure duct extending through the high-pressure piston is connected to the probe housing between the seals.

Konstrukcí podle vynálezu odpadne přídavné těleso pro vysokotlaký píst, protože je tvořeno uvedeným nízkotlakým pístem s centrálním vrtáním. Tím je ovšem dosaženo nejen prostorového zmenšení tlakového převodníku, nýbrž také značně příznivější využití tlaku ve vysokotlakém prostoru. Vysokotlaký prostor vytvořený ve vrtání nízkotlakého pístu je totiž vzhledem к rozdílu tlakových ploch obklopen nejen velmi silnou stěnou nízkotlakého pístu, ale současně i stěnou tělesa, ve kterém je nízkotlaký píst posuvně veden. Oba stavební díly tedy přejímají síly působící v tlakovém prostoru, takže lze použít pro tlakový převodník lehčí materiály s menšími rozměry a tlakový převodník je nejen značně menší, ale i podstatně lehčího provedení.With the construction according to the invention, the additional body for the high-pressure piston is omitted because it is formed by said low-pressure piston with central bore. However, this results in not only a spatial reduction of the pressure transducer, but also a considerably more favorable use of the pressure in the high-pressure space. The high-pressure space created in the bore of the low-pressure piston is surrounded not only by the very thick wall of the low-pressure piston, but also by the body wall in which the low-pressure piston is slidably guided due to the difference in pressure areas. Both components thus assume the forces acting in the pressure space, so that lighter materials with smaller dimensions can be used for the pressure transducer and the pressure transducer is not only considerably smaller but also substantially lighter in design.

Ke zvýšení stability a obzvláště к zamezení vzniku vrubových trhlin, jsou podle dalšího význaku vynálezu čelní plochy nízkotlakého pístu a/nebo vysokotlakého pístu navenek překlenuty a protiplochy tělesa popřípadě vrtání v nízkotlakém pístu vytvořeny odpovídajícím vydutím. Ke zlepšení vedení po pevném vysokotlakém pístu má podle dalšího význaku vynálezu nízkotlaký píst svůj plášť opatřen tlustostěnným prodloužením.In order to increase stability and in particular to prevent notched cracks, according to a further feature of the invention, the faces of the low-pressure piston and / or the high-pressure piston are bridged externally and the counter faces of the body or bore in the low-pressure piston are formed by corresponding convexities. According to a further feature of the invention, the low-pressure piston is provided with a thick-walled extension to improve the guidance of the fixed high-pressure piston.

S vynálezem je dále navrhováno vytvořit prodloužení nízkotlakého, pístu s kónickými dorazovými plochami pro odpovídající plochy zařízení, které jsou vytvořeny na té části tělesa, která obklopuje vysokotlaký píst. Toto další vytvoření chrání tlakový převodník před poškozením nebo zničením, když se dostane nízkotlaký píst díky netěsnostem v rozšiřujícím se mezikruží do své koncové polohy uvnitř tělesa.It is further proposed with the invention to provide an extension of the low-pressure piston with conical stop surfaces for corresponding surfaces of the device that are formed on that part of the body that surrounds the high-pressure piston. This further embodiment protects the pressure transducer from damage or destruction when the low pressure piston reaches its end position inside the housing due to leaks in the widening annulus.

V přednostním provedení vynálezu je těleso vytvořeno skříňovým hlavním dílem tělesa s válcovými vodicími plochami pro nízkotlaký píst a nosným předním dílem tělesa, na němž je současně upevněna sonda. Takovéto provedení obsahuje pouze málo stavebních částí.In a preferred embodiment of the invention, the body is formed by a box-shaped main body part with cylindrical guide surfaces for the low-pressure piston and a supporting front body part on which the probe is simultaneously mounted. Such an embodiment contains few components.

Další zjednodušení vznikne, je-li v předním dílu tělesa uspořádán dvoucestný ventil, napojující vysokotlaké potrubí na zásobní nádrž, v níž není tlak nebo na výtlačné potrubí čerpadla tlakového média.A further simplification arises when a two-way valve is provided in the front part of the housing, connecting the high-pressure line to a pressure-free storage tank or to a discharge line of the pressure medium pump.

Zařízení podle vynálezu je menší a lehčí než známá zařízení a umožňuje snadnější obsluhu.The device according to the invention is smaller and lighter than the known devices and allows easier operation.

Na připojených výkresech je příkladné provedení zařízení podle vynálezu, přičemž obr. 1 zobrazuje podélný řez celým zařízením a obr. 2 detailní řez tělesa.In the accompanying drawings, an exemplary embodiment of the device according to the invention is shown, wherein Fig. 1 shows a longitudinal section of the whole device;

Zařízení к tlakově těsnému upevnění trubek v trubkových dnech obsahuje těleso 2» které je tvořeno skříňovým hlavním dílem la tělesa 2 ^a předním dílem lb tělesa 2* které jsou u příkladného provedení navzájem sešroubovány. V hlavním díle la tělesa 2 j^e vytvořena válcová vodicí plocha lc pro nízkotlaký píst _2, který je opatřen na svém plášti těsnicími kroužky 2· Pístová plocha 2a nízkotlakého pístu 2 j^e navenek přklenuta. Protiplocha ld hlavního dílu la tělesa 2 niá provedeno odpovídající vydutí.The device for tightly sealing the tubes in the tubular bottoms comprises a body 2 which is formed by a box body part 1a of the body 2 ^{and a} front part 1b of the body 2 * which in the exemplary embodiment are screwed together. In the main part la of the body 2 j ^e a cylindrical guide surface for the low pressure piston lc _2 which is provided on its outer surface with sealing rings 2 · piston surface 2a of the low-pressure piston 2 ^e j přklenuta outwardly. The counter face 1d of the main part 1a of the body 2 has a corresponding concavity.

V nízkotlakém pístu 2 je vytvořeno centrální vrtání 2b, do něhož zasahuje vysokotlaký píst £. Také tento vysokotlaký píst £ je opatřen více těsnicími kroužky 2» ^aby se dosáhlo utěsnění mezi vysokotlakým pístem £ a nízkotlakým pístem 2· Vysokotlaký píst £ je uspořádán na tělese pevně. U příkladného provedení je proveden s předním dílem lb tělesa 2 ^z jednoho kusu. Také vysokotlaký píst £ má pístovou plochu 4a navenek překlenutou. Odpovídající protiplocha 2c na konci centrálního vrtání 2b v nízkotlakém pístu 2 je opět vydutá.A central bore 2b is formed in the low-pressure piston 2 into which the high-pressure piston 6 extends. Also, this high-pressure piston 6 is provided with a plurality of sealing rings 2 ' ^and a seal between the high-pressure piston 6 and the low-pressure piston 2 would be achieved. In an exemplary embodiment, it is embodied with the front part 1b of the body 2 ⁱⁿ one piece. Also, the high-pressure piston 4 has a piston surface 4a externally bridged. The corresponding counter surface 2c at the end of the central bore 2b in the low-pressure piston 2 is again concave.

U příkladného provedení znázorněného na výkresech je přímo na přední díl lb tělesa 2 připevněna sonda 2 provádějící rozšíření konce trubky. Na této sondě 2 jsou uspořádány dvě těsnění 7_, které tvoří po zavedení sondy 6 dovnitř konce trubky umístěné v trubkovém dně s rozšiřující se částí trubky a mezi těsněními Ί_ ležícím pláštěm sondy 2 mezikruží, které je při rozšiřování plněno tlakovým médiem. Tlak tlakového média potřebný pro uvedený rozšiřovací proces vzniká ve vysokotlakém prostoru 8 výše popsaného tlakového převodníku. Z tohoto důvodu je vysokotlaký prostor 2 spojen vysokotlakým pístem £ procházejícím vysokotlakým potrubím 9 s pláštěm sondy 6 mezi těsněními 2· ^v příkladném provedení sestává toto vysokotlaké potrubí 2 ^z vysokotlakého pístu £, předního dílu lb tělesa 2 ^a části sondy 6, které jsou provrtány.In the exemplary embodiment shown in the drawings, a probe 2 is provided directly on the front part 1b of the body 2 to extend the end of the pipe. On the probe 2 are arranged two seals 7 which, after insertion of the probe 6, form an end of the pipe located in the tubular bottom with the expanding part of the pipe and between the seals 7 lying the jacket of the probe 2. The pressure of the pressure medium required for said expansion process is generated in the high pressure chamber 8 of the pressure transducer described above. For this reason, the high-pressure space 2 is connected to the high pressure piston £ passing through the pipe 9 with the housing of the probe 6 between seals 2 · ^{in the} exemplary embodiment consists of the high-pressure pipe 2 ^{from the} high pressure piston £, the front part lb of the body 2 ^and the probe 6 are drilled.

Aby byla zlepšena manipulace se zařízením sestávajícím z tělesa 2 ^a sondy 2 к provádění uvedeného rozšiřování konce trubky, je u příkladného provedení hlavní díl la tělesa 2 opatřen rukojetí 10 pistolového provedení. Na předním díle tělesa 2 j^e současně provedeno pomocné držadlo 11.In order to improve the handling of the device consisting of the body 2 ^{and the} probe 2 to effect said widening of the pipe end, in the exemplary embodiment the main part 1a of the body 2 is provided with a pistol-shaped handle 10. On the front part of the body 2 ^e j simultaneously performed auxiliary handle eleventh

Na obr. 1 je dále zobrazeno schéma zapojení pro přívod potřebného tlakového média к rozšiřování. Zobrazení ukazuje zásobní nádrž 12 tlakového média, v níž není tlak, spojenou nasávacím potrubím 13 s čerpadlem 14. Výtlačné potrubí 15 tohoto čerpadla 14 vede к hlavnímu dílu la tělesa 2 ^a přivádí tlakové médium na pístovou plochu 2a nízkotlakého pístu 2FIG. 1 shows a wiring diagram for supplying the necessary pressure medium for expansion. The illustration shows a non-pressurized pressure storage tank 12 connected by a suction line 13 to a pump 14. The discharge line 15 of this pump 14 leads to the main body 1a of the housing 2 ^and supplies the pressure medium to the piston surface 2a of the low pressure piston 2.

Aby tlakové médium mohlo vniknout také do vysokotlakého prostoru 2 tlakového převodníku, je ve výtlačném potrubí 15 čerpadla 14 uspořádán přepínací ventil 16, přes který může být výtlačné potrubí 15 spojeno s vysokotlakým prostorem 8 vysokotlakým potrubím 9_ v předním díle lb tělesa 2· Spojení je dosaženo spojovacím potrubím 17 a dvoucestným ventilem 18, který je uspořádán v předním díle lb tělesa. Na tento dvoucestný ventil 18 je připojeno zpětné potrubí 19 vedoucí к zásobní nádrži 12.In order that the pressure medium can also enter the high pressure chamber 2 of the pressure transducer, a changeover valve 16 is provided in the discharge line 15 of the pump 14 through which the discharge line 15 can be connected to the high pressure chamber 8 by the high pressure line 9 in the front part 1b of the housing 2. a connecting line 17 and a two-way valve 18 which is arranged in the front part 1b of the body. A return line 19 is connected to this two-way valve 18 leading to the storage tank 12.

Jakmile je sonda 2 vložena do rozšiřovaného konce trubky a ustavena, nasaje čerpadlo 14 tlakové médium ze zásobní nádrže 12 přes nasávací potrubí 13 a vytlačí jej přes výtlačné potrubí 25.' přepínací ventil 16, spojovací potrubí 17 a dvoucestný ventil 2®.· Tento dvoucestný ventil 18 upravuje spojení s vysokotlakým potrubím 2* takže se tlakovým médiem naplní nejen mezikruží okolo sondy 6 utěsněné těsněními 1_, ale i vysokotlaký prostor 2 tlakového převodníku. Přitom je nízkotlaký píst 2 přesunut do výchozí polohy znázorněné na výkrese.Once the probe 2 is inserted into the widened end of the tube and set up, the pump 14 sucks the pressure medium from the storage tank 12 through the suction line 13 and forces it through the discharge line 25. ' The changeover valve 16, the connecting line 17 and the two-way valve 2. This two-way valve 18 adjusts the connection with the high-pressure line 2 so that the pressure medium fills not only the annulus around the probe 6 sealed with seals 7 but also the high-pressure space 2 of the pressure transducer. The low-pressure piston 2 is moved to the starting position shown in the drawing.

V souvislosti s tím je přepínací ventil 16 přepnut do polohy zobrazené na obr. 1, čímž je spojeno čerpadlo 14 a pístovou plochou 2a nízkotlakého pístu 2, Tím se začne nízkotlaký píst 2_ pohybovat podle vyobrazení doleva. Tento pohyb je příčinou zvýšení tlaku ve vysokotlakém prostoru 2 ^a břm i v mezikruží uvnitř rozšiřovaného konce trubky. Toto zvýšení tlaku odpovídá poměru pístové plochy 2a nízkotlakého pístu £ к pístové ploše 4a vysokotlakého pístu 4. Regulací tlaku působícího ve výtlačném potrubí 15 může být potom dosaženo jakéhokoliv potřebného rozšíření.Accordingly, the change-over valve 16 is switched to the position shown in FIG. 1, thereby connecting the pump 14 and the piston surface 2a of the low pressure piston 2. Thus, the low pressure piston 2 begins to move to the left as shown. This movement causes an increase in the pressure in the high-pressure space 2 ^{and the} load as well as in the annulus inside the widened pipe end. This pressure increase corresponds to the ratio of the piston surface 2a of the low-pressure piston 4 to the piston surface 4a of the high-pressure piston 4. Any necessary expansion can then be achieved by regulating the pressure applied in the discharge line 15.

Jakmile je ukončen proces rozšiřování, přepojí se dvoucestný ventil 18 tak, že se spojí vysokotlaké potrubí £ se zpětným potrubím 19. Tím vyteče tlakové médium do zásobní nádrže 12, načež je vyjmuta sonda £ z rozšířeného konce trubky. Po přepnutí dvoucestného ventilu 18 jakož i přepínacího ventilu 16 je zařízení připraveno к dalšímu rozšiřovacímu procesu.Once the expansion process has been completed, the two-way valve 18 is switched by connecting the high pressure line 6 to the return line 19. This will discharge the pressure medium into the storage tank 12 and then remove the probe 6 from the enlarged end of the tube. After switching the two-way valve 18 as well as the switching valve 16, the device is ready for the further expansion process.

Díky uspořádání vysokotlakého pístu £ uvnitř nízkotlakého pístu £ přejímá vysoké tlakové síly vzniklé ve vysokotlakém prostoru £ nejen nízkotlaký píst £, ale i hlavní díl la tělesa £. Proto jsou oba stavební díly upraveny к přejímání velmi vysokých sil. Vypouklé pístové plochy 2a a 4a jakož i protiplochy ld a 2c zabraňují vzniku vrubového napětí a tvoří splolehlivé uložení pístů £, £ v koncové poloze. Aby se zlepšilo vedení nízkotlakého pístu £ po pevném vysokotlakém pístu £, nízkotlaký píst £ opatřen tlustostěnným prodloužením 2e svého pláště. Toto prodloužení 2e má vytvořenou kónickou dorazovou plochu 2f odpovídající dosedací ploše le,‘vytvořené po obvodu okolo vysokotlakého pístu £ v předním díle lb tělesa £. Kónickou dorazovou plochou 2f a odpovídající dosedací plochou le je dosaženo spolehlivé uložení nízkotlakého pístu £ v předním díle lb tělesa £ také v dalších případech, například když dojde náhlým poklesem tlaku ve vysokotlakém prostoru £ к prudkému přesunutí nízkotlakého pístu £ do jeho přední koncové polohy.Due to the arrangement of the high-pressure piston uvnitř within the low-pressure piston vysoké, the high pressure forces exerted in the high-pressure space ímá assume not only the low-pressure piston, but also the main part 1a of the housing £. Therefore, both components are adapted to receive very high forces. The convex piston surfaces 2a and 4a, as well as the counter faces 1d and 2c, prevent the occurrence of notch stress and form a reliable bearing of the pistons 6, 6 in the end position. In order to improve the guidance of the low pressure piston po over the fixed high pressure piston,, the low pressure piston píst is provided with a thick-walled extension 2e of its housing. This extension 2e has a conical stop surface 2f corresponding to the abutment surface le, ‘formed circumferentially around the high-pressure piston £ in the front part 1b of the body £. The conical abutment surface 2f and the corresponding abutment surface le achieve a reliable bearing of the low-pressure piston v in the front part 1b of the housing také also in other cases, for example when the abrupt pressure drop in the high-pressure space к causes a rapid displacement of the low-pressure piston do to its front end position.

Claims

1. Apparatus for pressure tightly fixing pipes in pipe days by extending a pipe end in a pipe bottom to this pipe end by means of a probe which forms an annulus between at least two spaced-apart seals with a widened pipe end filled with a pressure medium supplied with pressure The pressure transducer consists of a low pressure piston with a small piston surface acting on the pressure medium in the annulus, characterized in that the low pressure piston (2) slidably guided in the body (1) is provided with a central bore. (2b), into which the high-pressure piston (4) connected rigidly to the body (1) extends and the high-pressure pipe (9) passing through the high-pressure piston (4) is connected to the probe housing (6) between the seals (7).

Device according to claim 1, characterized in that the piston surfaces (2a, 4a) of the low-pressure piston (2) and / or the high-pressure piston (4) are externally bridged and counter faces (1d, 2c) of the body (1) or bore (2b). in the low-pressure piston (2) they are formed by corresponding concavities.

•

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the low-pressure piston (2) has a housing having a thick-walled extension (2e).

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the extension (2e) of the low-pressure piston (2) has conical stop surfaces (2f) for corresponding bearing surfaces (1e) which are formed on that part of the body (1) which surrounds the high-pressure piston (4).

Device according to at least one of Claims 1 to 4, characterized in that the body (1) is formed by a box body part (1a) of the body (1) with cylindrical guide surfaces (1c) for the low pressure piston (2) and a supporting front part (1). lb) a body (1) on which the probe (6) is simultaneously mounted.

Device according to Claim 5, characterized in that a two-way valve (18) is provided in the front part (1b) of the body (1), by means of which the high-pressure line (9) is connected to a non-pressurized storage tank (12). or with a discharge line (15) of the pressure medium pump (14).