DE1216633B

DE1216633B - Dicht- und Spannkopf fuer Vorrichtungen zum Abdruecken von Hohlkoerpern, insbesondere Rohren

Info

Publication number: DE1216633B
Application number: DEK52255A
Authority: DE
Inventors: Erwin Kost; Ali Bindernagel
Original assignee: Friedrich Kocks GmbH and Co
Current assignee: Friedrich Kocks GmbH and Co
Priority date: 1964-02-29
Filing date: 1964-02-29
Publication date: 1966-05-12
Also published as: US3331238A; GB1075656A

Description

Dicht- und Spannkopf für Vorrichtungen zum Abdrücken von Hohlkörpern, insbesondere Rohren Die Erfindung bezieht sich auf einen Dicht- und Spannkopf zum einseitigen Verschließen und Halten von abzudrückenden Hohlkörpern, insbesondere Rohren, mit einem aus zwei axial dicht miteinander verschraubten Teilen bestehenden Gehäuse, in das von einer Seite her ein offenes Ende des Hohlkörpers und von der anderen Seite her das Druckmittel einführbar ist und in dem ein das eingeschobene Rohrende umschließender Dichtring sowie ein radial gegen den Rohrumfang anstellbares Spannmittel angeordnet sind, die beide dem Druck des Abdrückmittels ausgesetzt sind.
Es sind Vorrichtungen zum Abdrücken von Hohlkörpern, insbesondere von Rohren mit Hilfe eines in den Hohlkörper eingeführten Druckmittels bekannt, bei denen auf wenigstens ein offenes Ende des Hohlkörpers ein dieses dicht verschließender Dichtkopf aufgesetzt und durch ihn hindurch das Druckmittel in den Hohlkörper eingeführt wird, während das andere gleichfalls dicht verschlossene Hohlkörperende gegenüber dem darauf wirkenden Druckmitteldruck, z. B. über ein mit dem Dichtkopf verspanntes Widerlager abgestützt ist. Bei diesen Vorrichtungen wird während des Abdrückens die Wand des Hohlkörpers im Befestigungsbereich nur auf tangentialen Zug und axialen Druck beansprucht. Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf solche - gleichfalls bekannte Abdrückvorrichtungen-, bei denen die Hohlkörperwand im Befestigungsbereich außer auf tangentialen Zug auch auf axialen Zug beansprucht wird. Im Gegensatz zu den erstgenannten Vorrichtungen, bei denen die auf die Hohlkörperenden aufgesetzten Köpfe lediglich Dichtfunktion haben, muß bei den zweitgenannten Vorrichtungen der zur Zuführung des Druckmittels dienende Dichtkopf den am anderen Ende gleichfalls verschlossenen Hohlkörper auch gegenüber dem auf seine Wand wirkenden axialen Zug festhalten. Solche bekannten Dicht- und Spannköpfe weisen darum sowohl eine das Hohlkörper- oder Rohrende -umschließende ringförmige Dichtung aus nachgiebigem Werkstoff auf, die in axialer oder radialer Richtung durch den auch auf sie wirkenden Druckmitteldruck zusammen und zugleich einerseits gegen die Hohlkörperwand und anderseits gegen eine dieser gegenüberliegenden Gehäusefläche oder gegen zwei radiale Flächen des Dichtkopfgehäuses angedrückt werden, als auch mehrere um den Umfang des einzuspannenden Hohlkörperendes verteilte Spannbacken, die entweder mittels einer besonderen Andrückvorrichtung radial unmittelbar gegen die Hohlkörperwand gedrückt oder axial in einen konischen, das Hohlkörperende umschließenden Ringraum gedrückt werden, an dessen Umfangswand sie mit kegeligen Außenflächen anliegen. Dabei ist es auch bekannt, solche kegeligen Spannbacken durch das zum Abdrücken des Rohres dienende Druckmittel axial zu verschieben, wozu dann der das Rohrende umschließende, vom Druckmittel beaufschlagte Dichtring an den größeren Stirnflächen der Spannbacken über einen Druckring anliegt.
Die metallischen Spannbacken aller mit ihnen ausgerüsteten Dicht- und Spannköpfe fassen das Hohlkörperende nur an örtlich begrenzten Stellen, wodurch leichte Beschädigungen oder Verformungen des Hohlkörpers entstehen, und zwar um so eher, je dünner dessen Wand ist, zumal bei ihnen keine Gewähr dafür besteht, daß der von den Backen von außen ausgeübte Druck den inneren Prüfdruck nicht wesentlich übersteigt. Bei Köpfen mit über den Dichtring axial bewegten kegeligen Spannbacken muß auch die unter Druck stehende Dichtung gegenüber dem Rohr oder der Gehäusewand gleiten, wodurch sie übermäßig beansprucht wird. Außerdem ist das Wiederlösen des Spannkopfes nach jedem Abdrückvorgang schwierig, jedenfalls zeitraubend, und das Einführen des Endes eines neuen -Hohlkörpers ist kaum ohne Zerlegen und Wiederzusammenbauen des Dicht- und Spannkopfes möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dicht- und Spannkopf für Vorrichtungen der genannten Art zu schaffen, bei dem der Dichtring und das Spannmittel unabhängig voneinander durch den Druck des zum Abdrücken dienenden Druckmittels belastet sind, und bei dem darüber hinaus dem von außen auf die Hohlkörperwand wirkenden Spannmitteldruck stets ein gleich hoher Innendruck gegenübersteht, so daß Verformungen selbst dünner Hohlkörperwände zuverlässig vermieden sind, und dessen Spannmittel sich ohne besondere Vorkehrungen oder Hilfsmittel bei Nachlassen des Druckmitteldrucks selbsttätig von der Hohlkörperwand abhebt, so daß der jeweils geprüfte Hohlkörper leicht aus dem Kopf ausgezogen und ein neuer ebenso leicht in ihn eingeführt werden tann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß der Dichtring und das Spannmittel voneinander Getrennt im Dicht- und Spannkopf angeordnet sind und das Spannmittel aus einer metallischen Hülse mit von deren Stirnflächen ausgehenden axialen, gegeneinander in Umfangsrichtung versetzten und sich überlappenden Schlitzen und einer diese Hülse in an sich bekannter Weise umschließenden Dichtmanschette besteht, die gemeinsam in eine gegen die Aufnahmebohrung des Dicht- und Spannkopfes offene ringförmige Ausnehmung des Dichtkopfgehäuses stirnseitig schließend eingesetzt und in an sich bekannter Weise von einem mit der Druckmittelzuführung verbundenen Hohlraum umgeben sind.
Durch das auf den Außenumfang der aus elastischem Werkstoff bestehenden Manschette wirkende Druckmittel wird einerseits diese Manschette mit ihren Stirnflächen dichtend gegen die Radialflächen des das Spannmittel aufnehmenden Hohlraums gedrückt, anderseits überträgt diese Manschette den Druck auf die geschlitzte Hülse, die sich dadurch unter Zusammenziehen in Umfangsrichtung gleichmäßig fest mit ihrer gesamten Innenfläche gegen die Hohlkörperwand anlegt und den Hohlkörper mit dem Dichtkopf verspannt. Bei Nachlassen des Druckmitteldrucks gehen Manschette und Hülse infolge der Elastizität ihrer Werkstoffe in ihre Ausgangslage zurück, so daß der Hohlkörper automatisch freigegeben wird und aus dem Kopf ohne besonderen Kraftaufwand entnommen werden kann.
Die Manschette kann zur Unterstützung ihrer Dichtwirkung an ihren Enden mit lippenförmigen Flanschen versehen sein. Außerdem empfiehlt es sich, zur Vermeidung axialer Stauchung, ihre Stirnflächen hohlkegelig zu gestalten.
Die Wandstärke der Spannhülse ist so bemessen, daß sie größer ist -als das größte Spiel zwischen Hohlkörperumfang und Aufnahmebohrung. Da bei Rohren die übliche Durchmessertoleranz ± 1 n/o beträgt, muß die Aufnahmebohrung um 1% größer sein als das Rohrnennmaß. Die gesamte Durchmesserdifferenz zwischen -Bohrung und Rohr kann also im Höchstfall 2'% des Rohrdurchmessers betragen. Selbst bei Rohren-größeren Durchmessers ergibt sich ein Spalt zwischen Rohr und Dichtkopf von höchstens einigen Millimetern, der durch die mechanische Spannhülse leicht innerhalb ihrer elastischen Verformbarkeit zu überbrücken ist.
Der gleiche Spalt ergibt sich aber auch zwischen dem drucklosen Dichtring und dem Rohr. Hier besteht darum die Gefahr, daß dieser Ring bei höherem Druck des Druckmittels in den Spalt gedrückt wird und sich dort verklemmt oder sogar zerstört wird. Darum empfiehlt es sich, als Dichtring einen an sich bekannten Radialnutring zu verwenden, in den wenigstens an seiner nach außen gerichteten Innenkante eine metallische Schraubenfeder eingebettet ist. Diese Feder stützt die gefährdete Kante wirksam im Bereich des Spalts gegenüber dem Abpreßdruck ab. Ein Ausführungsbeispiel für den den Gegenstand der Erfindung bildenden Dicht- und Spannkopf sei an Hand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt F i g. 1 einen axialen Längsschnitt durch einen Dicht- und Spannkopf mit in eine Radialnut -eingelegtem Dichtring, F i g. 2 einen gleichen Schnitt durch einen Dicht-und Spannkopf mit in eine Axialnut eingelegtem Dichtring, F i g. 3 einen gleichen Schnitt durch die die Spannhülse umschließende Dichtmanschette.
Das Gehäuse des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Dicht- und Spannkopfes besteht im wesentlichen aus dem Mantelstück 1, einem .von einer Stirnseite her in eine zentrale Bohrung 1a eingeschobenen und gegen einen Innenbund 1 b abgestützten Einsatzstück 5, das im Mantelstück 1 durch den Stopfen 3 gesichert ist, sowie dem in die gegenüberliegende Stirnseite des Mantelstücks 1 eingeschraubten Stopfen 2 mit der Gewindebohrung A, durch die das Abpreßmittel eingeführt wird. Das Einsatzstück 5 ist gegen das Mantelstück 1 durch Dichtringe 6 und gegen'den Stopfen 3 durch den Dichtring 7 abgedichtet. Zwischen dem Stopfen 2 und dem Mantelstück 1 befindet sich die Ringdichtung B. Das Einsatzstück 5 bildet mit einer inneren Ausdrehung 5 c und dem Stopfen 3 den Aufnahmeraum für die -Spannhülse 9 und die diesen umschließende Dichtmanschette 10. Der gleiche Raum steht durch eine radiale Bohrung 5 d im Einsatzstück 5 mit einer inneren Ringnut 1 a im Mantelstück 1 in Verbindung, die durch die Gewindebohrung C des Mantelstücks 1 an die Druckmittelzufuhr angeschlossen wird. Der dem Druckmitteleinlaß A zugekehrte Teil 5 b des Einsatzstücks 5 bildet mit dem Stopfen 2 eine nach innen offene Radialnut, die den Dichtring 4 aufnimmt. Der den Dichtring 4 umgebende freie Teil dieser Radialmit ist über die radiale Bohrung B ebenfalls an die Druckmittelleitung angeschlossen, und der Dichtring 4 ist an seiner dem Druckmitteldruck abgewandten Innenkante mit der eingelagerten Schraubenfeder 4 a versehen.
Die untereinander Bleichweiten . Axialbohrungen 3 b des Stopfens 3, 5 b des Einsatzstücks 5 und und 2 b des Stopfens 2 bilden die Aufnahmebohrung des Dicht- und Spannkopfes und ergeben mit dem in diese eingeschobenen Ende des abzudrückenden Rohrs R den Ringspalt S, S1, S2 dessen nach außen offene Teile S1, S2 durch den vom Druckmittel an das Rohr R angedrückten Dichtring 4 gegen den zum Druckmitteleinlaß A hin offenen Spaltteil S abgeschlossen sind.
F i g. 2 zeigt einen Dicht- und Spannkopf, der sich von dem nach F i g. 1 vor allem dadurch unterscheidet, daß zum Abdichten ein Dichtring 11 verwendet wird, auf den das. Druckmittel in Achsrichtung wirkt. Der Dichtring 11 wird durch einen starren Ring 12 in seiner Lage abseits der inneren Ausmündung des Druckmitteleinlasses B in die in Achsrichtung erweiterte Nut gehalten. Auch hier kann die dem Prüfdruck abgewandte Innenkante 11 a des Dichtrings 11 durch eine nicht gezeichnete Schraubenfeder verstärkt sein.
Bei der Ausführung nach F i g. 2 ist das Mantelstück 1' des Gehäuses an der Seite der Druckmittelzufuhr A geschlossen. Sämtliche vom Mantelstück 1' umschlossenen Teile können von der Rohreinführungsseite her eingebaut werden, und nur auf dieser Seite ist ein Gewindestopfen 3 mit der Innenbohrung 3 b vorgesehen. Der mit dieser Anordnung verbundene Nachteil, daß zum Ersatz des schnellerer Abnutzung unterliegenden Dichtrings 11 außer dem Stopfen 3 auch das Einsatzstück 5, 5a mit der Spannhülse 9 und der Manschette 10 ausgebaut werden müssen, kann dadurch behoben werden, daß das Einsatzstück 5 die Ausnehmung für das Spannmittel mit dem die Einschuböffnung für das zu prüfende Werkstück enthaltenden Boden des Gehäuses und die Nut für den Dichtring 11 mit dem den Druckmitteleinlaß A enthaltenden Schraubstopfen 3 bildet.
Die Stirnflächen 10 a oder Dichtmanschetten 10 bilden - wie F i g. 3 zeigt - Teile eines Hohlkegelmantels. Die Wirkungsweise des dargestellten Dicht-und Spannkopfes ist folgende: Nach Einführen eines offenen Hohlkörperendes in die Aufnahmebohrung des Kopfes durch die Axialbohrungen A, B und C im Stopfen 2 bzw. im Gehäuse 1 wird Druckmittel durch nicht gezeichnete Leitungen und Ventile zuerst hinter den Dichtring 4 bzw. 11 und die Dichtmanschette 10 und dann in den am anderen Ende dicht verschlossenen Hohlkörper eingeleitet.
In vielen Fällen kann jedoch die Druckflüssigkeit zu gleicher Zeit dem Hohlkörper, dem Dichtring und dem Spannmittel zugeführt werden. In diesem Fall kann auf die äußeren Anschlüsse B und C verzichtet und das Druckmittel - wie in F i g. 2 gestrichelt angedeutet - durch Bohrungen 13, 14, 15 im Mantelstück 1 von dem Einlaß A hinter Dichtring und Manschette geleitet werden.
Das Druckmittel drückt über die Manschette 10 die Spannhülse 9 auf die Außenwand des Rohres R. Zugleich entsteht unter dem Druck des Druckmittels zwischen dem Gehäuse des Spannkopfes und dem Rohr eine Axialkraft, die gleich dem auf den Rohrquerschnitt wirkenden Flüssigkeitsdruck ist. Diese Kraft muß von der Spannhülse aufgenommen werden, die sich dabei gegen das Dichtkopfgehäuse, z. B. dessen Stopfen 3, abstützt.
Bei dem beschriebenen Dicht- und Spannkopf ist zwischen der inneren Stopfenstirnfläche 3 c und der ihr zugekehrten Stirnfläche der Spannhülse 9 kein Spiel vorhanden. Es kann sich deshalb auch kein Dichtmanschettenwerkstoff hindurchdrücken.

Claims

Patentansprüche: 1. Dicht- und Spannkopf zum einseitigen Verschließen und Halten von abzudrückenden Hohlkörpern, insbesondere Rohren, mit einem aus zwei dicht miteinander verschraubten Teilen bestehenden Gehäuse, in das von einer Seite her ein offenes Ende des Hohlkörpers und von der anderen Seite her das Druckmittel einführbar ist, und in dem ein das eingeschobene Rohrende umschließender Dichtring sowie ein radial gegen den Rohrumfang anstelibares Spannmittel angeordnet sind, die beide dem Druck des Abdrückmittels ausgesetzt sind, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Dichtring (4, 11) und das Spannmittel (9, 10) voneinander getrennt im Dicht- und Spannkopfgehäuse (1, 2, 3) angeordnet sind und das Spannmittel aus einer metallischen Hülse (9) mit von deren Stirnflächen ausgehenden axialen, gegeneinander in Umfangsrichtung versetzten und sich überlappenden Schlitzen sowie einer diese Hülse in an sich bekannter Weise umschließenden Dichtmanschette (10) besteht, die gemeinsam in eine gegen die Aufnahmebohrung des Dicht- und Spannkopfes offene ringförmige Ausnehmung (5c) des Gehäuses stirnseitig schließend eingesetzt und in an sich bekannter Weise von einem mit der Druckmittelführung verbundenen Hohlraum umgeben sind.
2. Dicht- und Spannkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (10) an ihren Enden mit lippenförmigen Außenflanschen versehen ist.
3. Dicht- und Spannkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (10) hohlkegelige Stirnflächen (10 a) hat.
4. Dicht- und Spannkopf nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (4, 11) wenigstens an seiner nach außen gerichteten Innenkante mit einer in seinen Werkstoff eingebetteten Schraubenfeder (4a) versehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1303 388.