DD224747A3 - Rohraufweiter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum hydraulischen Aufweiten und druckdichten Befestigen beliebiger Rohrabschnitte in Bohrungen von Rohrlochplatten. Dabei besteht das Ziel, Rohrabschnitte in der Qualitaet des Anlieferungszustandes, ohne mechanische Bearbeitung der Oberflaeche und mit den ueblichen Masstoleranzen zu verformen und gegenueber hohen hydraulischen Druecken Dichtheit zu gewaehren. Die technische Aufgabe besteht darin, ein System zu schaffen, das aus einem elastischen Formkoerper und einem druckmittelbeaufschlagbaren Grundkoerper besteht, das entlueftet und anschliessend druckdicht mit Druckfluessigkeit beaufschlagt werden kann, ohne Rohrenden zu beschaedigen. Erfindungsgemaess geschieht dies, indem ueber eine Ringdichtung der Hohlraum zwischen elastischem Formkoerper und Grundkoerper in einen Nieder- und in einen Hochdruckbereich druckdicht unterteilbar ist, wobei ueber ein Ventilstueck der Niederdruckbereich bei weiterer Drucksteigerung erhalten bleibt. Der Hochdruckbereich bewirkt eine teilplastische Verformung des Rohrabschnittes und des ihn umgebenden Werkstoffes und damit eine druckdichte Befestigung des Rohrabschnittes in der Rohrlochplatte. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum hydraulischen Aufweiten von Rohrabschnitten und zum druckdichten Befestigen dieser in Bohrungen von Rohrlochplatten, insbesondere in Rohrboden für Rohrbündelwärmeübertrager, wobei die zu erweiternden Rohrabschnitte im Anlieferungszustand, ohne mechanische Bearbeitung der Oberfläche, wie z. B. Kalibrierung und mit den üblichen Maßtoleranzen verformt werden können.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt, mit deren Hilfe Rohrabschnitte im Durchmesser hydraulisch verändert werden können. Allen Lösungen zum Aufweiten liegt die Aufgabe zugrunde, eine spaltlose, druckdichte und einwandfreie Befestigung des Rohrabschnittes in der Bohrung z. B. eines Rohrbodens zu erreichen, bei der sowohl eine teiiplastische Verformung des Rohrabschnittes als auch eine elastische Beanspruchung des ihn umgebenden Werkstoffes erfolgt, so daß die erzielte Verbindung einer „Schrumpfverbindung" entspricht. Die Vorteile des Aufweitverfahrens auf hydraulischem Wege bestehen in einer exakten Vorausberechenbarkeit sowie Durchführbarkeit des gesamten Vorganges. Zur Erzielung der gewünschten Verbindung sind hydraulische Drücke bis zu 200MPa erforderlich, so daß es schwierig ist, bei Rohren normaler Qualität, d.h. ohne besondere Behandlung der Oberfläche, bisher bekannte Abdichtsysteme und Vorrichtungen betriebssicher einzusetzen.

Es ist ein Verfahren zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden nach der DE-OS 3105736 bekannt, bei dem ein Druckaufbaudom in das zu befestigende Rohrende eingebracht wird, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Rohrendes ist. Der Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudom wird an beiden Enden des Aufweitbereiches mit Hilfe von zwei Dichtungen abgedichtet, die in Ringaufnahmenuten vorgesehen sind, und die jeweils durch eine Druckmittelverbindung an die zentrale Druckmittelzuführung angeschlossen sind. Die Druckmittelzuführung beginnt erfindungsgemäß zentral mit einer ersten geringen Strömungsgeschwindigkeit, bei der auf die Dichtungen eine radial nach außen wirkende Kraft ausgeübt wird, so daß mit dem Einfließen des Druckmittels in den Hohlraum zwischen dem Rohrende und dem Druckaufbaudom eine Entlüftung desselben erfolgen kann. Erst eine zweite höhere Strömungsgeschwindigkeit der Druckflüssigkeit führt zur Spannung der Dichtungen und zum Abdichten des oben bezeichneten Hohlraumes. Die Verformung des Aufweitbereiches und ein druckdichtes Befestigen des Rohrabschnittes leitet sich aus der Kraft des Druckmittels ab.

Die Erfindung hat folgende Nachteile:

So ist es nicht möglich, den Aufweitbereich des zu befestigenden Rohrendes bis an den Rand der Rohrbodenplatte auszudehnen, da es dann zu Veränderungen des Rohres im Sinne einer Abscherung kommt. Außerdem erfolgt in diesem Randgebiet keine teilplastische Verformung des Rohres bzw. des ihn umgebenden Werkstoffes, so daß Spaitbildung mit einsetzender Spaltkorrosion die Folge ist. Das beschriebene Verfahren eignet sich speziell für glatte Rohre. Für Rohrenden mit nicht nachbehandelter Oberfläche und großen Maßtoleranzen ist dieses beschriebene Abdichtsystem nicht geeignet.

Als nachteilig wird noch angesehen, daß die Hydraulikflüssigkeit mit der Rohrinnenfläche in Berührung kommt, so daß sich umfangreiche Reinigungs- und notfalls auch Trocknungsarbeiten des Rohrbündeis anschließen müssen.

Eine weitere Vorrichtung zum Aufweiten, Kalibrieren und Befestigen von Rohren mit Armaturen beschreibt die SU-PS S57891.

Dabei verfolgt die Erfindung das Ziel, das Rohraufweiten genauer durchzuführen, um Spalte zu vermeiden. Im wesentlichen besteht die Vorrichtung aus einem spreizbaren Stempel aus metallischem Wellrohr, welches mit einem Medium gefüllt ist und in einem, ein Formstück enthaltenden langen ringförmigen Kanal eingefaßt ist.

Die Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise:

Ein Formstück ist auf einer Maschine befestigt, die geeignet ist mit einer Kraft P zu ziehen oder zu drücken. Das vorbereitete Rohr mit der Armatur wird auf das Wellrohr aufgesteckt. Unter Einwirkung der Kraft P auf den Tauchkolben verdichtet sich das Medium innerhalb der Vorrichtung. Durch den Druck in den Kanälen und im zentralen Druckraum breitet sich das Weilrohr soweit wie möglich aus. Das Zurückziehen des aufgeweiteten Wellrohres erzeugt eine dem Walzen vergleichbare Verformung des Rohres in der Armatur.

Von Nachteil ist hierbei, daß vorausgesetzt sein muß, daß die beiden Weilen des Weilrohres innerhalb der Armatur liegen, sowohl beim Aufbau des Druckes als auch beim Anpressen des Wellrohres. Ist dies nicht der Fall, so kann eine Beschädigung der Welle am vorderen Armaturenrand auftreten, bzw. es könnte eine ungewollte, über das geforderte Maß hinausgehende Verformung dort auftreten. Am hinteren Armaturenrand besteht dabei die Gefahr des Rohrabscherens.

Zum anderen wird beim Auszugsvorgang, bei konstant bleibender Kraft P, die Druckkraft im Wellrohr hinsichtlich der kleiner werdenden Wirkungsfläche größer, wodurch eine Beschädigung des Wellrohres bzw. ein Überdehnen des Auslaufbereiches der Armatur eintreten kann.

Zusätzlich tritt durch die beim Auszugsvorgang vorhandenen hohen Reibungskräfte ein starker Werkzeugverschleiß ein. Eine Entlüftung des Druckraumes ist nicht erkennbar.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum hydraulischen Aufweiten und zum druckdichten Befestigen beliebiger Rohrabschnitte in Bohrungen von Rohrlochplatten zu schaffen. Dabei soil die Vorrichtung gegenüber hohen hydraulischen Drücken eine sichere Abdichtung gewährleisten und eine teilplastische Verformung des Rohrabschnittes im Bereich der gesamten Rohrbodendicke in dem Maße ermöglichen, die erforderlich ist, um eine Spaltbildung und Spaltkorrosion zu verhindern. Die Krafteinwirkung des Hydrauiikmittels soll in einem geschlossenen System auf die Rohrwand erfolgen, um ein Abdichten zu ermöglichen und um aufwendige Nacharbeiten zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt dabei die technische Aufgabe zugrunde, einen Rohraufweiter zu schaffen, der Rohrabschnitte in der Qualität des Anlieferungszustandes, ohne mechanische Bearbeitung der Oberfläche und mit den üblichen Maßtoleranzen teilplastisch verformt, diese dabei druckdicht in Rohrlochplatten befestigt und gleichzeitig den Endspalt schließt. Dabei wird ein elastischer Formkörper zwischen zwei Stahlscheiben angeordnet, der zu einem inneren konzentrischen Grundkörper einen Hohlraum bildet, der vor der Druckaufgabe entlüftet werden kann. Der verwendete Grundkörper soll zentral mit einem Druckmittel beaufschlagbar sein, das über radiale Bohrungen sowohl auf den elastischen Formkörper wie auf Dichtungen einwirkt. Die Vorrichtung soll für verschiedene Rohrbodendicken einsetzbar sein und dabei die Rohrenden bei Sicherung der Endspaltschließung vor einer Abscherung bewahren.

Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe gelöst, daß der Hohlraum zwischen dem elastischen Formkörper und dem Grundkörper über eine Dichtung in zwei Hohlräume für unterschiedliche Drücke unterteilbar ist. Dabei ist der eine Hohlraum über ein Ventilstück und einen Durchströmkanal mit Druckflüssigkeit beaufschlagb3r und gegenüber weiteren Druckerhöhungen absperrbar. Der zweite Hohlraum ist gegenüber einem Entlüftungskanal und mittels eines Metallformringes mit Verschraubung über eine Dichtung druckdicht abdichtbar

Eine besondere Ausführung sieht vor, daß das Ventilstück ein an sich bekannter, federbelasteter Differentialkolben ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigt die Zeichnung einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Rohraufweiters sowie die besondere Ausbildung eines Ventilstückes. Das Rohr 1 befindet sich mit Spiel in der Rohrlochplatte 2, in das ein mehrteiliger Rohraufweiter 3 eingeführt ist. Der mehrteilige Rohraufweiter 3 besteht im wesentlichen aus einem mehrteiligen Grundkörper 9 und einem ihn umschließenden elastischen Formkörper 4, der zwischen einem Metallformring mit Verschraubung 14 und einer Halterungsscheibe 15 mit Mutter. 16 angeordnet ist.

Zwischen dem elastischen Formkörper 4 und dem Grundkörper 9 befindet sich ein Hohlraum, der in einen Niederdruckbereich, dem Hohlraum 5, und in einen Hochdruckbereich, dem Hohlraum 6, durch eine Dichtung 11 unterteiibar ist. Der Hohlraum S ist mittels einer Dichtung 7 gegenüber einem Entlüftungskanal 8 und mittels eines Metallformringes mit Verschraubung 14 abgedichtet. Durch den Grundkörper 9 verläuft eine zentrale Druckmittelzuführung 17 mit radialen Druckmittelzuführungsbohrungen 18,19, einem Druckmittelzuführungskanal 10 und einem Durchströmkanal 20, die die Hohlräume 5, 6 mit Druckflüssigkeit versorgen, wobei die Dichtung 11 den Niederdruckbereich (Hohlraum 5) vom Hochdruckbereich (Hohlraum 6) abdichtet. Zur Erzeugung der verschiedenen Druckbereiche dient ein mit einer Feder 13 belastetes Ventilstück 12.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:

Es werden bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit die Hohlräume 5 und 6 mit dem Druckmedium gefüllt und bis zum Austritt des Mediums an der Vorderseite (Rohrbodenaußenseite) über die Dichtung 7 und den Entlüftungskanal 8 entlüftet, dabei ist die Dichtung 11 noch nicht gespannt. Der Rohraufweiter 3 wird so in das Rohrende eingeschoben, daß der Entlüftungskanal 8 oberhalb des Zulaufes des Druckmittels angeordnet ist. Der Metallformring mit Verschraubung 14 umschließt den elastischen Formkörper 4 und liegt während des Arbeitsvorganges an der Rohrbodenplatte an. Somit kann die Druckeinwirkung bis zum letzten Abschnitt des zu verformenden Rohrendes erfolgen, ohne das Rohr zu beschädigen.

Eine Steigerung des Druckes verbunden mit einer Geschwindigkeitserhöhung des Druckmittels bewegt das Ventilstück 12, das über eine entsprechende Feder 13 belastet ist und schließt den Durchströmkanal 20. Zugleich wird die Dichtung 11 durch Druckzuführung über die radiale Druckmittelzuführungsbohrung 19 gespannt und dichtet den Hohlraum 5 gegenüber dem Hohlraum 6 ab. Der Hohlraum 6 wird über die Dichtung 7, die ebenfalls über eine radiale Druckmittelzuführungsbohrung mit Druckmittel beaufschlagt wird, gegenüber dem Entlüftungskanal 8 und dem Metallformring mit Verschraubung 14 abgedichtet. Das Ventilstück 12 ist wie ein Differentialkolben ausgebildet, so daß es sekundärseitig einen größeren Durchmesser besitzt. Bei zunehmender Druckeinwirkung steigt der Druck auf der Sekundärseite (Hohlraum 5) in einem geringem Maße als auf der Primärseite (Hohlraum 6) an. Damit wird im Hochdruckbereich das Aufweiten und das Befestigen des Rohrabschnittes durch teilplastische Verformung erreicht, während im Niederdruckbereich ein spaltloses Anlegen des Rohres in der Bohrung der Rohrlochplatte erfolgt. Der Bereich des spaltlosen Anlegens ermöglicht einen variablen Einsatz dieser Vorrichtung bei verschiedenen Rohrbodendicken in Rahmen seiner Längenausdehnung ohne Abschergefahr bei Wahrung aller erfindungswesentlichen Vorteile. So können Rohrabschnitte in der Qualität des Anlieferungszustandes, ohne mechanische Bearbeitung der Oberfläche und mit den üblichen Maßtoleranzen über den gesamten Bereich der Rohrbodendicke spaltenfrei befestigt werden. Eine Spaltkorrosionsbildung wird vermieden. Der Aufweit- und Befestigungsvorgang erfolgt innerhalb eines Arbeitsganges in zwei Druckstufen. Das geschlossene System bildet auch gegenüber hohen hydraulischen Drücken eine zuverlässige Abdichtung und erfordert im Nachgang keine aufwendigen Reinigungs- und Trocknungsarbeiten der Rohrinnenflächen. Eine vollständige Entlüftung des Hohlraumes kann erfolgen und wird visuell kontrollierbar. Die teilplastische Verformung beschränkt sich auf den vorgesehenen Rohrabschnitt, ohne eine Abscherung des Rohres am Rohrende zu bewirken.

Claims (2)

1. Erfindungsansprüche:

   1. Rohraufweiter zum hydraulischen Aufweiten beliebiger Rohrabschnitte in der Qualität des Anlieferungszustandes, ohne mechanische Bearbeitung der Oberfläche und mit den üblichen Maßtoleranzen für hohe hydraulische Drücke und ein druckdichtes Befestigen der Rohrabschnitte in Bohrungen von Rohrlochplatten, wobei ein elastischer Formkörper zwischen Stahlscheiben angeordnet ist und zu einem inneren kozentrischen Grundkörper einen Hohlraum bildet, und der Grundkörper zentral mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist, die über radiale Bohrungen auf den elastischen Formkörper und auf Dichtungen einwirkt, gekennzeichnet dadurch, daß der Hohlraum zwischen dem elastischen Formstück (4) und dem Grundkörper (9) über eine Dichtung (11) in zwei Hohlräume (5, 6) druckdicht unterteilbar ist, wobei der Hohlraum (5) über ein Ventilstück (12) und einen Durchströmkanal (20) druckbeaufschlagbar und gegenüber weiteren Druckerhöhungen absperrbar, und der Hohlraum (6) gegenüber einem Entlüftungskanal (8) mittels eines Metallformringes mit Verschraubung (14) über eine Dichtung (7) druckdicht abdichtbar ist.
2. 2. Rohraufweiter nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Ventilstück (12) ein an sich bekannter, federbelasteter Differentialkolben ist.

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