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Verschlußeinrichtung für gerade Rohre Die Erfindung bezieht sich auf
eine Verschlußeinrichtung für gerade Rohre, insbesondere für undichte in Rohrböden
eingesetzte Rohre von Wärmeaustauschern,mit einem konischen Stopfen und einer durch
Axialverschiebung des Stopfens aufweitbaren, innen konischen Hülse sowie mit einer
von den eigentlichen Verschlußteilen lösbaren Betätigungsstange zum gemeinsamen
Einführen der Verschlußteile und zum Aufweiten des Verschlusses von einem Rohrende
aus.
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Bekannte, innen konische Hülsen bestehen aus elastischem oder verfonnbarem
Material, wie Gummi, und werden zwischen zwei axial voneinander entfernten und zusammenschraubbaren
Auflagern zusammengepreßt. Ein Nachteil dieser Ausführung besteht darin, daß die
Elastizität dieser Hülsen nachlassen kann oder das Material spröder wird, so daß
dann die Abdichtung verlorengeht. Bei derartigen Hülsen ist es bekannt, die Verschlußeinrichtung
mittels einer Stange an die abzudichtende Stelle des Rohres zu schieben und die
Betätigungsstange nach Einsetzen der Verschlußeinrichtung durch Entklinken zu lösen.
Die Betätigung einer schraubenförmigen Spannvorrichtung mittels einer Betätigungsstange
durch lange Rohre hindurch ist nachteilig, weil sich diese Betätigungsstangen verwinden
können und bei Durchbiegung in längeren Rohren nur sehr schwer aus beispielsweise
bajonettverschlußartigen Verklinkungen lösen lassen.
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Es ist ferner bekannt, beim Zusammenziehen der Spannvorrichtung für
einen Stopfen Greifarme nach außen zu spreizen, die sich mit sägezahnartigen Eingriffflächen
in die Innenwand des Rohres einaben und den Stopfen an seiner Stelle in dem Rohr
halten.
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Gemäß einer weiteren bekannten Ausführung ist ein beispielsweise aus
Blei bestehender Stopfen vorge e , sehen, in d m ein Doppelkonus aus
härterem Ma terial eingesetzt ist. Dieser Doppelkonus kann zur Aufweitung des Bleistopfens
in diesen eingetrieben werden. Dieser Vorgang ist verhältnismäßig schwierig, wenn
die abzudichtende Stelle nicht in der Nähe der Rohrrnündung liegt.
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Die Erfindung beseitigt die Nachteile der bekannten Ausführungen dadurch,
daß die Hülse an ihrem der Einführungsöffnung des Rohres abgewandten, in der Wandstärke
dünneren Ende Federgheder mit hakenartigen Ansätzen aufweist, die sich hinter den
Rand der rückwärtigen Rohröffnung legen und die Hülsen beim Zurückziehen des an
seinem dünneren Ende mit der Betätigungsstange verbundenen Stopfens festhalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Betätigungsstange mit dem Verschlußstopfen
durch einen Gewindezaffen verbunden und weist eine Anlagefläche auf, die beim Einschieben
der Verschlußteile in das Rohr als Widerlager für die Hülse dient.
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Ferner sieht eine besondere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der
Stöpsel an seinem dünneren Ende einen zylindrischen Ansatz und am übergang zwischen
diesem und dem konischen Teil eine spitzwinklige Einschnürung aufweist, die als
Schwachstelle ein Abreißen des zylindrischen Ansatzes von dem konischen Teil ermöglicht.
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Durch die Erfindung wird die Abdichtung eines von der Betätigungsseite
abgelegenen Rohrendes wesentlich erleichtert, wobei sichergestellt ist, daß der
Verschluß tatsächlich an dem Rohrende stattfindet und ohne jegliche Verdrehung der
Verschlußeinrichtung eine außerordentlich feste Einpressung des Stopfens erzielt
wird. Das Lösen der Betätigungsstange von dem Verschlußstopfen erfordert keine Verdrehung
derselben, sondern nur einen axialen Zug.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben,
das in den Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt
durch ein Rohr mit eingeführter erfindungsgemäßer Verschlußeinrichtung, Fig. 2 eine
auseinandergezogene Ansicht der Einzelteile der Verschlußeinrichtung,
Fig.
3 einen Längsschnitt eines Rohrendes mit eingesetzten Verschlußelementen,
die von der Betätigungsstange abgerissen sind.
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Das abzudichtende Rohr 10 ist zwischen Rohrplatten 12 und 14
angeordnet. Die Zeichnung zeigt nur ein Rohr, es kann aber eine große Rohrzahl parallel
zwischen den Rohrplatten 12 und 14 gehalten sein.
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Wenn das Rohr 10 ein Leck hat und an beiden Enden abgeschlossen
werden muß, braucht nur die Gehäuseabdeckung des Wärineaustauschers über der Rohrplatte
12 entfernt zu werden. Die erlindungsgemäße Verschlußeinrichtung erlaubt die Verstöpselung
des abgelegenen Endes des Rohres 10 nahe der Rohrplatte 14, wobei die Abdeckung
an diesem Ende des Wänneaustauschers nicht ausgebaut zu werden braucht.
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Zu der Verschlußeinrichtung gehört eine Betätigungsstange
16 mit einem verbreiterten Kopf 18. Die Stange 16 ist länger
als das Rohr 10.
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Das innere Ende der Stange 16 ist mit einem Gewindezapfen 22
versehen. Der Gewindezapfen 22 hat einen kleineren Durchmesser als die Stange
16. Er ist in eine Gewindebohrung24 in einem zylindrischen Ansatz
26 eines Verschlußstopfens 28 eingeschraubt. Der zylindrische Ansatz
26 hat etwa den gleichen Durchmesser wie die Stange 16 und bildet
zusammen mit einem dickeren konischen Teil32 den Verschlußstopfen 28. Zwischen
dem zylindrischen Ansatz 26
und dem konischen Teil 32 befindet sich
ein durch eine scharfe V-förmige Einschnürung 34 geschwächter Abschnitt, der als
Schwachstelle das Abreißen des Ansatzes 26 von dem konischen Teil
32 erleichtert. Die Tiefe der Einschnürung darf in Abhängigkeit von der Zugfestigkeit
des Werkstoffes nur so groß sein, daß über die Schwachstelle eine genügende Kraft
ausgeübt werden kann, um den Verschlußstopfen dicht anzuziehen, bevor der Bruch
auftritt.
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Der konische Teil32 ist so kegelstumpfförmig, daß er an dem Ende
35 nahe der Einschnürung 34 am dünnsten ist. An seinem dicken äußeren Ende
36 ist sein Durchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser des Rohres
10.
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Zwischen dem zylindrischen Ansatz 26 des Verschlußstopfens
28 und dem inneren Ende der Stange 16 ist ein sich verjüngender Kragen
38 mit einer mittleren Bohrung 42 vorgesehen. Der Kragen wird von dem Gewindezapfen
22 durchsetzt und kann sich auf diesem drehen. Das schwächere Ende des sich verjüngenden
Kragens 38 hat etwa gleichen Durchmesser wie die Stange 16 und liegt
an der Stirnfläche 44 der Stange 16 an. Die Umfangsfläche 46 des Kragens
38 verläuft schräg nach außen, so daß die größere Anlagefläche 48 des Kragens
32 j
im Durchmesser nur wenig kleiner ist als die Bohrung des Rohres
10.
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An der Anlagefläche 48 stützt sich ein Ende einer Hülse
52 ab, die einen etwas kleineren Außendurchmesser hat, als dem Innendurchmesser
des Rohres 10
entspricht, das abgedichtet werden soll. Die Wand der Hülse
52 verjüngt sich von einem dickeren Wandabschnitt 53 an ihrem der
Anlagefläche 48 be-
nachbarten Ende zu dem anderen Ende rechts in Fig.
1.
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Das Ende der Hülse 52 mit der dünneren Wandstärke ist geschlitzt
oder gezahnt, wie bei 54 in Fig. 2 gezeigt ist, so daß Federglieder 56 gebildet
werden, die hakenartige Ansätze 58 an ihren Enden haben. Die Verjüngung und
die Durchmesser der Konusfläche des konischen Teiles 32 stimmen im wesentlichen
mit den entsprechenden Abmessungen der konischen Innenfläche der Hülse
52 überein. Die hakenartigen Ansätze kommen an dem hinteren Ende des Rohres
10 in Eingriff, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Beim Einführen der Hülse
52 in das Rohr 10
werden die Federglieder56 nach innen gebogen, weil
sie im entspannten Zustand einen größeren Durchmesser als die öffnung des Rohres
10 haben.
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Zum Verschließen von Rohren unterschiedlicher Abmessungen müssen die
Teile der Verschlußeinrichtung jeweils passend bemessen sein. Dabei sind die Durchmesser
der Hülse 52 mit dem Verschlußstopfen 32 sowie des Kragens 48 in Abhängigkeit
vom Rohrinnendurchmesser zu wählen. Die Betätigungsstange kann für verschiedene
Rohrdurchmesser gleich stark sein, muß aber mindestens so lang sein, wie für die
jeweilige Rohrlänge erforderlich.
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Die Betätigungsstange 16 ist zweckmäßig aus Stahl hergestellt.
Der Gewindezapfen besteht aus gehärtetem Stahl. Für den Stopfen 28 ist im
vorliegenden Beispiel Messing gewählt worden. Es besteht aber auch die Möglichkeit,
hierfür Stahl, Monelmetall, Kupfer, Kunststoff oder einen anderen Werkstoff zu verwenden.
Wichtig ist nur, daß der Ansatz 26
durch Ziehen an der Stange 16 im
Bereich der Einschnürung 34 abgerissen werden kann.
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Wenn das Rohr 10 abgedichtet werden muß, wird eine Abdeckung
des Wärmeaustauschers abgenommen, und die Verschlußeinrichtung wird gemäß
Fig. 1
nach rechts vollständig durch das Rohr gestoßen, so daß alle Teile
rechts des Kragens 38 aus dem Ende des Rohres 10 hervorstehen. Dann
wird die Stange 16
nach links gezogen. Dabei führt die sich verjüngende Fläche
des Kragens 38 die Abdichtungseinrichtung in das Rohr 10 zurück. Die
Stange 16 wird dann gezogen, bis die hakenartigen Ansätze 58 an dem
Ende des Rohres 10 in Eingriff kommen, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
Befindet sich die Hülse in dieser Stellung, führt ein weiteres Zurückziehen der
Stange 16
nach links dazu, daß der konische Teil 32 gleich einem Keil
in die Hülse 52 eintritt, da diese durch die hakenartigen Ansätze
58 festgehalten wird. Der Zug an der Stange 16 wird fortgesetzt bis
der Ansatz 26 an der V-förmigen Einschnürung 34 abreißt, wie bei
62 in Fig. 3 gezeigt ist. Dann ist der Stopfen 28 dicht an die Hülse
52 gezogen und hat die Hülse 52 so aufgeweitet, daß das Ende des Rohres
10
abgedichtet ist.
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Die Stange 16 wird dann aus dem Rohr herausgezogen und ein
normaler konischer Verschlußstopfen in das frei liegende offene Ende des Rohres
mit einem Hammer eingetrieben. Der abgebrochene Ansatz 26 wird von dem Gewindezapfen
22 abgenommen. Die Stange 16, der Zapfen 22 und Kragen 38 können wieder
mit einer anderen Stopfen-Hülsen-Zusammenstellung benutzt werden.
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Es wird darauf hingewiesen, daß an Stelle der Stange 16 auch
ein Kabel verwendbar ist, mittels dessen Zug aufgebracht werden kann, um den Ansatz
26 an der V-förmigen Einschnürung 34 abzureißen.