DD277954A1

DD277954A1 - TUBE THREAD FOR PRESSURE LINES OF ALL KINDS

Info

Publication number: DD277954A1
Application number: DD32293688A
Authority: DD
Inventors: Harald Moews; Volker Boehme; Werner Probst; Klaus Reinders; Helmut Sperlich; Dieter Dimper
Original assignee: Energieversorgung Ingbetrieb
Priority date: 1988-12-09
Filing date: 1988-12-09
Publication date: 1990-04-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schnellen Abdichten von Rohrenden. Sie ist insbesondere fuer die abschnittsweise Dichtheitspruefung von Gasdruckleitungen geeignet. Sie kann aber auch an Rohrleitungen der Wasserwirtschaft oder Waermeversorgung eingesetzt werden. Der Erfindung liegt die Aufgaben zugrunde, einen einfachen, funktionssicheren Rohrendverschluss fuer Druckleitungen aller Art zu entwickeln, der mehrfach verwendbar ist und nur einen geringen Material- und Zeitaufwand erfordert. Dies wird erfindungsgemaess dadurch erreicht, dass ein auf einen Kegelstumpf mit geringer Neigung aufgezogener und mit diesem gering verspannter viskoelastischer oder elastisch-plastischer Rundring nach dem Keilprinzip zwischen dem Kegelstumpf und der Rohrinnenwand verspannt wird. Der Kegelstumpf sitzt mittig auf einer Schraube oder einem Rohr geringen Durchmessers. An der Grundflaeche schliesst sich ein kurzer zylindrischer Teil an. Fig. 2The invention relates to a device for rapid sealing of pipe ends. It is particularly suitable for the partial leak test of gas pressure lines. But it can also be used on pipelines of water management or heat supply. The invention has for its object to develop a simple, reliable pipe end closure for pressure lines of all kinds, which is reusable and requires only a small material and time. This is achieved according to the invention in that a viscoelastic or elastic-plastic round ring, which is mounted on a truncated cone with a low inclination and braced with it, is clamped between the truncated cone and the inner wall of the tube according to the wedge principle. The truncated cone sits centrally on a screw or a small diameter tube. At the base closes a short cylindrical part. Fig. 2

Description

Kegelstumpf und der Rohrinnenwand verspannt wird. Der Kegelstumpf, der auch als Hohlkörper ausgebildet sein kann, sitzt mittig auf einer langen, über das Kopfende hinausragenden Schraube oder auf einem Rohr von wesentlich geringerem Durchmesser. Der Neigungswinkel der Mantelfläche des Konus gegen die Achse beträgt je nach Reibwert der Reibpaarung Rundring/Rohr 5-15°. Um ein Zerstören des Rundringes an der spitzen Kante am Konusende zu verhindern, schließt sich an der Grundfläche ein kurzer zylindrischer Teil gleichen Durchmessers an. Damit ist auch eine zusätzliche Sicherheit gegen Herausschleudern gegeben. Um ein leichtes Hineinschieben des Verschlusses in das Rohr zu ermöglichen, liegt der maximale Konusdurchmesser geringfügig unter dem Rohrinnendurchmesser. Auslegung und Auswahl des viskoelastisch oder elastischplastisch verformbaren Rundringes haben so zu erfolgen, daß die an der Rohrwandung auftretende Reibkraft in Richtung Rohrachse dem maximalen Rohrinnendruck auf den Verschluß mit Sicherheit standhält. Die Verhältnisse von Ringspalt sowie Schnurdurchmesser des Rundringes zum mittleren Durchmesser des Konus bzw. zum Rohrinnendurchmesser werden so klein wie möglich gehalten. Richtwerte für die Wahl des Schnurdurchmessers d„ des Neigungswinkels der Mantelfläche des Konus α und der Konuslänge Ik können ohne Beschränkung der Allgemeinheit folgenden Nährerungsgleichungen entnommen werden:Truncated cone and the pipe inner wall is braced. The truncated cone, which may also be formed as a hollow body, sits centrally on a long, projecting beyond the head end screw or on a tube of much smaller diameter. The inclination angle of the lateral surface of the cone against the axis is depending on the coefficient of friction of the friction pair round ring / tube 5-15 °. In order to prevent destruction of the round ring on the pointed edge at the cone end, adjoins the base a short cylindrical part of the same diameter. This also provides additional security against ejection. In order to allow easy insertion of the closure into the tube, the maximum cone diameter is slightly below the tube inner diameter. Design and selection of the visco-elastic or elastically deformable circular ring have to be made so that the friction force occurring at the pipe wall in the direction of the pipe axis the maximum pipe internal pressure on the closure withstand security. The ratios of annular gap and cord diameter of the circular ring to the mean diameter of the cone or the tube inner diameter are kept as small as possible. Standard values for the choice of the cord diameter d "of the angle of inclination of the lateral surface of the cone α and the cone length Ik can be taken from the following nutritional equations without restricting generality:

d, = Vi (d„ - d_K) sin α = μ undd, = Vi (d "- d _K ) sin α = μ and

sindare

Mit den Größen d_n - RohrinnendurchmesserWith the sizes d _n - pipe inside diameter

ΰκ - Konusdurchmesser an der Grundflächeΰκ - cone diameter at the base

μ - Reibwert der Reibpaarung Konus/Rundring und den Bedingungen dR - dK > 0 undμ friction coefficient of the friction pair cone / round ring and the conditions dR - dK> 0 and

d_R - d_K = 0d _R - d _K = 0

Die Wahl d_H - d_K £> 0 gemäß der in GB 2117863 vorgestellten Lösung ergibt gemäß der BeziehungThe choice d _H - d _K £> 0 according to the solution presented in GB 2117863 gives according to the relation

Sf== —- (* Standort des Rundringes)Sf == - (* location of the round ring)

n-dR.-d»n Dr.-d "

mit der deformierten Kontaktbreite des Rundringes an der Rohrinnenwandung und am Konus d, ι und dj.i mit den Durchmessern dR und d|5,_m, wobei stets gilt d, ι = df,ι, einen sehr großen Formänderungsschlupfwith the deformed contact width of the circular ring on the pipe inner wall and on the cone d, ι and dj.i with the diameters dR and d | 5, _m , where always d, ι = df, ι, a very large strain change

Bei größeren Rohrinnendrücken und/oder größeren Rohrdurchmessern führt das zum Gleiten oder Zerstören des Rundringes an den Wandungen des Konus oder Rohres und damit zum Herausschleudern des Verschlusses. Die Funktionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Rohrendverschlusses setzt eine geringe Vorverspannung im Rohr voraus. Das geschieht durch leichtes manuelles Anziehen des Konus über die als Seele vorhandene Schraube bzw. das Rohr in Richtung Rohrende, wobei der Rundring zwischen Konus und Rohrinnenwand vorverspannt wird. Diese Vorspannung it 'ür den gasdichten Verschluß und damit für den Druckaufbau im Rohr notwendig. Mit steigendem Innendruck wälzt sich der Rundring auf den Wandungen von Konus und Rohr relativ zur Bewegung des Konus in Richtung Rohrande ab und wird dabei, dem Innendruck entsprechend, verspannt. Zwischen der Druckkraft auf den Verschluß und der Reibkraft zwischen Gummiring und Rohrwand besteht dabei stets Gleichgewicht. Sowohl Konus als auch Rundring wirken bei diesem Verspann- und Abdichtprinzip als Keile. Durch die Keilwirkung und das Abwälzen im Zusammenspiel mit dem Druckaufbau werden auf den Rundring höhere Kräfte ausgeübt als bei rein axialen oder radialen Druck- und Preßkräften. Mit zunehmenden Drücken empfiehlt sich der Einsatz eines zähen viskoelastischnn Materials für den Rundring.For larger internal pipe pressures and / or larger pipe diameters that leads to sliding or destruction of the circular ring on the walls of the cone or pipe and thus to the ejection of the closure. The functionality of the pipe end closure according to the invention requires a slight pre-tensioning in the pipe. This is done by lightly manual tightening of the cone on the existing as a soul screw or the pipe towards the pipe end, wherein the circular ring between the cone and pipe inner wall is pre-stressed. This bias it 'for the gas-tight closure and thus for the pressure build-up in the pipe necessary. With increasing internal pressure, the circular ring rolls on the walls of the cone and tube relative to the movement of the cone in the direction of Rohrande and is thereby, according to the internal pressure, braced. There is always equilibrium between the compressive force on the closure and the frictional force between the rubber ring and the tube wall. Both cone and round ring act as wedges in this bracing and sealing principle. Due to the wedge effect and the rolling in conjunction with the pressure build-up, higher forces are exerted on the round ring than on purely axial or radial pressure and pressing forces. With increasing pressures, the use of a tough viscoelastic material for the round ring is recommended.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

Die zugehörigen Zeichnungen zeigen schematisiert in Fig. 1 den erfindungsgemäßen Rohrendverschluß währe.id der Einführung in das Rohr und in Fig.2 nach Druckaufbau im Gleichgewichtszustand.The accompanying drawings show schematically in Fig. 1 the tube end closure according to the invention währe.id the introduction into the tube and in Fig.2 after pressure build-up in the equilibrium state.

Der Verschlußstopfen besteht aus einem Metallkörper mit einem konischen und einem zylindrischen Teil als Druckkörper 2 sowie einem viskoelastisch oder elastisch-plastisch verformbaren Rundring 3. Zur Vermeidung des Rutschens des Rundringes 3 auf den Wandungen des Stopfens 2 und des Rohres 1 besitzt der Konus einen Neigungswinkel von vorzugsweise 8°-10°. Ein Metalkohr 4 durchdringt mittig den Druckkörper 2 und ist mit diesem durch Schweißung oder Klebung gasdicht sowie dreh-und stoßf jst verbunden. Am freien Ende des Rohres 4 befinden sich ein Manometer und ein Ventil zum Aufbringen des Prüfdruckes in das abzusperrende Rohr 1.The stopper consists of a metal body with a conical and a cylindrical part as a pressure body 2 and a visco-elastic or elastically-plastically deformable circular ring 3. To avoid the slippage of the circular ring 3 on the walls of the plug 2 and the tube 1, the cone has an inclination angle of preferably 8 ° -10 °. A Metalkohr 4 penetrates the center of the pressure body 2 and is connected to this by welding or gluing gas-tight and rotationally and shock abf. At the free end of the tube 4 are a pressure gauge and a valve for applying the test pressure in the shut-off tube. 1

Vor Einführung des Verschlusses 2 in das Rohr 1 wird an der Kopfseite des Konus ein Rundring 3 aufgezogen. Bei Rohrinnendrücken von etwa 10 MPa und Rohrinnendurchmessern von 200 mm besteht dieser Ring aus zähem viskoelastischem Material. Nach Einführung des Verschlusses in das Rohr 1 um die zwei- bis dreifache Druckkörperlänge wird der Rundring 3 durch leichtes manuelles Bewegen und Anziehen des Verschlusses in Richtung Rohrende zwischen dem Konus des Druckkörpers 2 und der Rohrinnenwandung 1 vorverspannt. Über Rohr 4 erfolgt nunmehr das Aufbringen des Prüfdruckes in Rohr 1. Während dieses Vorgangs wälzt sich der Rundring 3 aufgrund des Druckes auf die Grundfläche des Druckkörpers 2 auf den Wandungen des konbchen Teils von Druckkörper 2 und des Rohros 1 relativ zur Bewegung des Stopfen in Richtung Rohrende hin ab und wird dabei so stark gopreßt und gespannt, daß schließlich zwischen Druckkraft auf die Grundfläche des Stopfens und Reibkraft zwischen Rundring und Rohr 1 ein Gleichgewichtszustand eintritt.Before introduction of the closure 2 in the tube 1, a circular ring 3 is mounted on the head side of the cone. At internal pipe pressures of about 10 MPa and internal pipe diameters of 200 mm, this ring is made of tough viscoelastic material. After introduction of the closure in the tube 1 to the two- to three-fold pressure body length of the round ring 3 is biased by slight manual moving and tightening the closure towards the pipe end between the cone of the pressure hull 2 and the tube inner wall 1. During this process, the round ring 3 rolls due to the pressure on the base of the pressure hull 2 on the walls of the conical part of the pressure body 2 and the Rohros 1 relative to the movement of the plug in the direction Pipe end down and is so strong gopreßt and tense that finally between pressure force on the base of the plug and frictional force between the round ring and tube 1 enters an equilibrium state.

Claims

-1- 277 S54 Claim:

Pipe end closure for pressure lines of all kinds, consisting of a conical portion having a stopper whose maximum diameter is smaller than the tube inner diameter, and an applied on the cone-shaped portion of the plug sealing ring made of elastomeric material, which is compressed upon pressurization of the tube between the plug and the tube wall, characterized in that the plug has a frusto-conical portion with an inclination angle of 5-15 ° and a cylindrical portion of the same diameter adjoining the base surface, wherein the diameter of this cylindrical portion corresponds to 0.96-0.98 times the inner tube diameter, and the the head side of the cone (2) wound round ring (3) which rolls after pressure build-up in the tube (1) on the walls of the cone (2) and tube (1) and acts as a wedge between the pipe (1) and cone (2) , has a cord diameter that is three times the annular gap width e between tube (1) and plug (2).

For this 1 page drawings

Field of application of the invention

The invention relates to a device for rapid sealing of pipe ends. It is particularly suitable for the partial leak testing of gas pressure lines. This pipe end can also be used for sealing pipes in piping systems of water management or heat supply. On construction sites he can be used to prevent pipe contamination as a closure application.

Characteristic of the known state of the art

It is customary to subject newly laid pipes in sections to a leak test. The required closing of the pipe ends occurs in medium and high pressure gas lines almost exclusively by the time-consuming and laborious welding of dished ends to the pipe ends. In low-pressure gas lines, the closure is done by non-positive and positive internal tube seals made of rubber or viscoelastic material. Also known are conical plugs, which are pressed into the pipe via a tensile part. These solutions have safety and Dichthditsprobleme.

Furthermore, so-called "explosively activated plugs" are known, which are used in particular for the single sealing of pipes with higher internal pressures.The production of these closures is time-consuming and material-consuming and their disassembly always leads to their destruction.

In the patent GB 2117863 a pipe end closure based on the known per se components cone unti rubber ring is presented. The bracing of the circular ring between the walls of the cone and the tube is carried out after manual application of a pre-stress solely by the internal pressure of the tube. The rubber ring rolls up to the balance of power between the pressure force of the internal pipe pressure on the base of the closure and the frictional force of the ring on the pipe wall in the direction of the pipe axis on the walls of the cone and the pipe relative to the wedge effect of the cone towards the pipe end with increasing tension.

A disadvantage for the bracing of the circular ring and thus for the sealing process and the sealing itself is the embodiment cone with a diameter-expanding paragraph as Verspannbegrenzung of the circular ring on the base of the cone. The conditional by the paragraph diameter reduction of the cone inevitably leads to unfavorable large ratios between the annular gap between the cone and tube and the tube diameter between the cord diameter of the circular ring and the mean diameter of the cone of the length of the cone to the tube diameter, which unfavorable Auswi on the sealing ^r kt, longer and steeper Abrollwege the viscoelastic ring in the annular gap on the surfaces of the cone and the pipe requires and at higher internal pipe pressures to Reib- and strength, elasticity and thus functional problems during rolling up to sliding on the pipe wall and / or leads to destruction.

Object of the invention

The aim of the invention is to develop a simple, universally applicable Röhrend closure, which does not have the shortcomings of the known pipe end closures.

Explanation of the essence of the invention

The invention has for its object to develop a functionally reliable pipe end closure for pressure lines of all kinds, which is reusable and requires only a small material and time. According to the invention the object is achieved in that a mounted on a truncated cone with low inclination and with this little strained viscoelastic or elastic-plastic round ring on the wedge principle between the