DE19821807A1 - Gebaute Aufweitlanze - Google Patents
Gebaute AufweitlanzeInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine gebaute Aufweitlanze zum partiellen Aufweiten eines geradlinig verlaufenden rohrförmigen Hohlprofils durch Ausüben eines fluidischen Innenhochdruckes. Die Lanze beinhaltet einen stabförmigen an einer Trägeraufnahme lösbar angebrachten Dichtungsträger, eine aus wenigstens zwei voneinander durch eine Zwischenhülse beabstandeten hinsichtlich des Hohlprofilinnendurchmessers mit Übermaß am Außendurchmesser ausgebildeten Dichtringen und mindestens einer zwischen dem Dichtringpaar und der Trägeraufnahme gelegenen Distanzhülse bestehende auf dem Dichtungsträger angeordnete Dichtungsanordnung, welcher eine mit einer Fluidhochdruckquelle verbundene axiale Zulaufbohrung sowie zumindest eine von der Zulaufbohrung abzweigende und zwischen dem Dichtringpaar ausmündende Querbohrung aufweist, und eine aufnahmeferne axiale Endabstützung der Dichtungsanordnung. Um eine Langzeiteinsatzfähigkeit der Lanze unter Gewährleistung einer zuverlässigen Dichtwirkung der Dichtanordnung zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß die Dichtringe jeweils aus zwei Komponenten bestehen, wobei die erste Komponente von einem abriebarmen hochdruckfesten Elastomerring gebildet ist, der an der Mantelfläche des Dichtungsträgers vom Innenhochdruck axial elastisch verformbar anliegt, und wobei die zweite Komponente von einem hochdruckfesten Stützring gebildet ist, der radial elastisch ist und axial eine sehr hohe Zugfestigkeit besitzt, und daß der Elastomerring auf seiner der ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Aufweitlanze gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
Eine Aufweitlanze der gattungsgemäßen Bauart ist aus der DE 37 16 986 A1
bekannt. Hierbei ist auf einen stabförmigen Dich
tungsträger eine Dichtungsanordnung aufgeschoben (Fig. 2), die
aus Distanzhülsen, Dichtringpaaren und Zwischenhülsen besteht,
wobei letztere zwischen den Dichtringen der Paare angeordnet
sind. Die Dichtringe stützen sich andererseits an den Distanz
hülsen bzw. an einem Endanschlag axial ab. Bei einer derartigen
Aufweitlanze, bei der die Dichtringe in in ein aufzuweitendes
Rohr eingeschobener Stellung an der Rohrinnenseite unter Vor
spannung anliegen, werden die Dichtringe bei Anlegen eines In
nenhochdruckes, der die partielle Aufweitung des Rohres erbrin
gen soll, in den Spalt zwischen der sich an die Dichtringe an
schließenden Distanzhülse, bzw. dem Endanschlag und dem Rohr
hineingepreßt, wonach der jeweilige Ring eine Spaltextrusion
erfährt. Dadurch erleidet der Ring einen irreparablen Schaden,
der eventuell sofort zur Undichtigkeit der Dichtanordnung
führt. Ganz sicher jedoch muß der extrudierte Ring vor einem
nachfolgenden Aufweitprozeß mittels der Aufweitlanze ausgewech
selt werden, so daß von einer Langzeiteinsatzfähigkeit der Auf
weitlanze nicht die Rede sein kann. Fig. 5a und 6a der Druck
schrift zeigen Versionen der Dichtanordnung, bei denen die
Dichtringe in Form von O-Ringen in Aufnahmenuten plaziert wer
den, wobei die O-Ringe zur Einnahme ihres vorgesehen Platzes in
den Nuten über eine spezielle Distanzhülse gestreift werden
müssen. Des weiteren besitzen die O-Ringe auf der der Aufweit
stelle abgewandten Seite zwar Stützkörper, jedoch besteht ein
Spalt sowohl zwischen dem Stützkörper und dem aufzuweitenden
Rohr als auch zwischen diesem und dem O-Ring, wodurch beim
Druckaufbau des Innenhochdruckes über den Spalt keine Dichtwir
kung besteht. Bei Innenhochdruck verformt sich zwar der O-Ring
bis zur Anlage an der Rohrinnenseite, jedoch wird der Ring
trotz der Abstützung in den Spalt zwischen dem Stützkörper und
dem Rohr gequetscht (Fig. 5a). Dabei tritt in gewissem Maße
ebenfalls eine Spaltextrusion des Ringes auf. Bei der Version
der Fig. 6a kann der Stützring selbst extrudieren, wonach der
O-Ring extrudiert. Eine Langzeiteinsatzfähigkeit der Aufweit
lanze ist somit nicht gegeben. Dies gilt ebenso für die Versio
nen der Fig. 7 und 8, wobei die O-Ringe hier nicht primär ab
dichten, sondern als Drucküberträger für den Stützkörper dienen
und diesen an die Rohrinnenseite zur Aufbringung der Dichtwir
kung angepreßt werden sollen. Hierbei muß jedoch der Vordruck
im Bereich 9 genauso groß sein wie der Fügedruck im Aufweitbe
reich, da sonst der O-Ring in die darunter liegende Bohrung ge
drückt wird. Ist der Fügedruck größer, wirkt die Bohrung unter
dem O-Ring wie ein Stanzring, der den O-Ring zerstört. Herrscht
Druckausgleich, wirkt die Bohrung unter dem O-Ring bei den üb
lichen Druckanstiegsgeschwindigkeiten von etwa 2000 bar/sec wie
eine Düse, welche den O-Ring mit dem Druckfluid zerstrahlt. Da
der Stützkörper direkt mit dem Druckmedium beaufschlagt wird
und die aus beiden Druckkräften resultierende Kraft eine axiale
Komponente aufweist, kann der Stützkörper im Spalt zwischen Di
stanzhülse und Hohlprofil entweder leicht verklemmen oder gar
hinein extrudieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Aufweitlanze dahingehend weiterzubilden, daß eine Langzeitein
satzfähigkeit der Lanze unter Gewährleistung einer zuverlässi
gen Dichtwirkung der Dichtanordnung erreicht wird.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent
anspruches 1 gelöst.
Dank der Erfindung besitzt die Dichtanordnung der Aufweitlanze
a priori durch das Übermaß des Elastomerdichtringes bezüglich
des Innendurchmessers des partiell aufzuweitenden Hohlprofiles
eine ausreichende Dichtwirkung während der Druckaufbauphase.
Hierbei trägt der abriebarmer Werkstoff des Dichtringes zur Ge
währleistung der Langzeiteinsatzfähigkeit der Aufweitlanze we
sentlich mit bei. Aufgrund den axial unverrückbaren Anschlag
wird bei vollem Aufweitdruck der Elastomerring axial kompri
miert, wonach der axial unnachgiebige, jedoch radial elastische
Stützring durch die radial aufquellende Schulter bis zu seiner
Anpressung an der Hohlprofilinnenseite radial aufgeweitet wird.
Es existiert demnach kein Spalt zwischen Hohlprofil und dem
Dichtring, in den der Elastomerring hineinfließen, d. h. extru
dieren könnte, wodurch ein Dichtungsschaden vermieden wird und
somit die Langzeitlebigkeit der Aufweitlanze gefestigt wird.
Auch kann der Elastomerring nicht an anderer Stelle wegfließen,
da seine Schulter von dem Stützring, dem Dichtungsträger und
dem Anschlag stets eingefaßt ist. Gleichzeitig wird natürlich
durch das Nicht-Wegfließen des Elastomerringes die Dichtwirkung
während des Aufweitens des innenhochdruckbeaufschlagten Hohl
profiles gewährleistet.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen
entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand
eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles
nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt:
Fig. 1 in einem seitlichen Längsschnitt einen Abschnitt einer
erfindungsgemäßen Aufweitlanze,
Fig. 2 in einem seitlichen Längsschnitt einen Dichtring der
Dichtanordnung der Aufweitlanze nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine gebaute Aufweitlanze 1 dargestellt, mit der
ein geradlinig verlaufendes rohrförmiges Hohlprofil nach Ein
schieben der Aufweitlanze 1 und geeignete Positionierung inner
halb des Hohlprofiles durch Ausüben eines fluidischen Innen
hochdruckes partiell aufgeweitet werden kann, um beispielsweise
Nocken auf das Hohlprofil zur Bildung einer Nockenwelle zu fü
gen.
Die Aufweitlanze 1 beinhaltet einen stabförmigen Dichtungsträ
ger 2, der an einer Trägeraufnahme lösbar angebracht, vorzugs
weise angeschraubt ist. Der Dichtungsträger 2 weist eine mittig
verlaufende axiale Zulaufbohrung 3 auf, von der aus in bestimm
ten Abständen, die an die Plazierung der zu fügenden Nocken am
Hohlprofil angepaßt sind, Querbohrungen 4 abzweigen, die an
seiner Mantelfläche 5 zur Stelle der zu bildenden Hohlprofi
laufweitung ausmünden. An die Zulaufbohrung 3 ist einerseits
eine Fluidhochdruckquelle zur Beschickung der Zulaufbohrung 3
und damit der Aufweitstelle mit einem Druckfluid angeschlossen.
Andererseits ist die Zulaufbohrung 3 als Sacklochbohrung ausge
bildet, welche in einer Aufstauchung 6 des Dichtungsträgers 2,
die dessen Ende bildet, ausläuft. Die Aufstauchung 6 dient als
Endanschlag für eine Dichtungsanordnung 7, die in einfacher
Weise auf den Dichtungsträger 2 geschoben werden kann ohne die
Dichtungen der Anordnung 7 über Gebühr mit Inkaufnahme einer
Schädigung der Dichtung zu überdehnen.
Die Dichtungsanordnung 7 umfaßt Dichtringe 8, wie besonders aus
Fig. 2 zu ersehen ist, Distanzhülsen 9, Zwischenhülsen 10 sowie
Positionierungsanschläge 11. Die Dichtringe 8 sind jeweils als
Dichtringpaar vorgesehen und an der Stelle der Aufweitlanze 1
angeordnet, an der die Aufweitung des Hohlprofiles erfolgen
soll. Die voneinander beabstandeten Dichtringe 8 des Dichtring
paares begrenzen dabei hochdruckdicht axial beidseitig die Auf
weitstelle, so daß sich zwischen den Dichtringen 8 eine ring
förmige Aufweitkammer 12 ausbildet. Die Aufweitkammer 12 ist
mit jeweils einer Zwischenhülse 10 nahezu ausgefüllt, die Ra
dialbohrungen 13 aufweist, welche sich an die Mündungsöffnungen
der Querbohrungen 4 der Aufweitlanze 1 in mit den Bohrungen 4
fluchtender Weise anschließen. Auf der der Zwischenhülse 10 ab
gewandten Seite 14 sind die Dichtringe 8 von einem axialen An
schlag, der als Distanzhülse 9 ausgebildet ist, abgestützt.
Diese dient gleichzeitig dazu, als Streckenfüller entlang der
Aufweitlanze 1 die Dichtringe 8 axial zu positionieren.
Die Distanzhülse 9 stützt sich wiederum andererseits axial an
einem Positionierungsanschlag 11 ab, der auf dem Dichtungsträ
ger 2 axial unverrückbar befestigt ist. Der Anschlag 11 fängt
die Axialkraft auf, die zum einen vom in der Aufweitkammer 12
ausgeübten Innenhochdruck und zum anderen von reibungsbedingten
Einfahrkräften beim Einschieben der Aufweitlanze 1 in das Hohl
profil herrührt, so daß keine axiale Verschiebung der Dichtrin
ge 8 und der Distanzhülsen 9 unter Einwirkung der Druckkraft
auftritt. Der Positionierungsanschlag 11, der nicht zwangsweise
jede Distanzhülse 9 stützen muß - zwei nebeneinanderliegende
Dichtringpaare können auch an einer zwischen den Paaren liegen
den gemeinsamen Distanzhülse 9 abgestützt sein -, ist in ein
fach zu montierender Weise aus zwei Ringhälften 15, 16 gebildet,
die in einer Ringnut 17 des Dichtungsträgers 2 unter Bildung
eines Vollringes aufgenommen sind. In ihrer Einstecklage ragen
die Ringhälften 15, 16 aus der Ringnut 17 radial heraus, wobei
sie an ihrem Umfang durch einen torsionsweichen gummielasti
schen Ring 18 aneinander zusammengehalten sind.
Die Aufstauchung 6 kann auch von einem derartig ausgebildeten
Positionierungsanschlag 11 ersetzt sein, wodurch der Dichtungs
träger 2 mit geringerem fertigungstechnischem Aufwand nämlich
als einfacher zylindrischer Stab ausgebildet werden kann. Die
Zulaufbohrung 3 wird dann zur Gewährleistung der Dichtheit der
Aufweitlanze 1 in deren Endbereich, also im Bereich des Posi
tionierungsanschlages 11 zugeschweißt.
Die Dichtringe 8 sind hinsichtlich des Hohlprofilinnendurchmes
sers mit Übermaß am Außendurchmesser ausgebildet, so daß beim
Einschieben der Aufweitlanze 1 in das Hohlprofil sofort durch
die mit Vorspannung an der Innenseite des Hohlprofiles anlie
genden Dichtringe 8 eine Dichtwirkung gegeben ist. Des weiteren
bestehen die Dichtringe 8 jeweils aus zwei Komponenten, wobei
die erste Komponente von einem abriebarmen hochdruckfesten Ela
stomerring 19 gebildet ist, der an der Mantelfläche 5 des Dich
tungsträgers 2 anliegt.
Der Elastomerring 19 ist somit vom Innenhochdruck axial voll
ständig beaufschlagbar und gänzlich elastisch verformbar. Er
besteht vorzugsweise aus einem hydrolysebeständigen thermopla
stischen Polyurethanelastomer, wobei sein geringer Abrieb beim
Einschieben und Herausziehen in das bzw. aus dem Hohlprofil ei
ne hohe Langzeitbeständigkeit garantiert. Denkbar ist eventuell
auch die Ausbildung des Elastomerringes 19 aus einem Textil
werkstoff, insbesondere einem Aramidgeflecht.
Der Elastomerring 19 weist eine von seinem Außenumfang radial
nach außen abragende umlaufende Dichtlippe 20 auf, die einen
wesentlich größeren Außendurchmesser besitzt als der Innen
durchmesser des aufzuweitenden Hohlprofiles. Die radial nach
außen abragenden abgespreizten Dichtlippen 20 der beiden Dich
tringe 8 des Dichtringpaares sind einander zugeneigt, wodurch
beim Einschieben der Aufweitlanze 1 in das Hohlprofil die
Dichtlippen 20 von diesem stark zum Dichtungsträger 2 hin gebo
gen werden, so daß die Vorspannung der Dichtringe 8 im Hohlpro
fil und damit die Dichtwirkung erhöht ist. Darüber hinaus über
brücken die Dichtlippen 20 den bei der Aufweitung sich vergrö
ßernden Spalt zwischen Aufweitlanze 1 und Hohlprofil durch ela
stische Rückfederung in ihre Ausgangslage entsprechend der
Nicht-Gebrauchsstellung der Aufweitlanze 1. Hierbei können in
vorteilhafter Weise relativ große Spalte hochdruckdicht über
brückt werden. Des weiteren können die Außenabmessungen der an
deren Bestandteile der Dichtungsanordnung 7 ohne Verlust einer
Dichtwirkung reduziert werden, so daß Verklemmungen der Auf
weitlanze 1 im Hohlprofil während des Einschiebens und/oder
während der Einwirkung des Innenhochdruckes, bei der es zu Auf
werfungen des Dichtungsträgers 2 kommen kann, verhindert werden
können. Auch wirkt sich die Ausbildung der Dichtlippen 20 fer
tigungstechnisch erleichternd auf die Dichtungsanordnung 7 aus,
da bei verkleinertem Durchmesser der Aufweitlanze 1 viel größe
re Fertigungstoleranzen zulässig sind. Die Neigung der Dicht
lippen 20 erbringt weiterhin den Vorteil, daß bei Ausüben eines
Innenhochdruckes die Lippen 20 radial an die Innenseite des
Hohlprofils zusätzlich mit extrem hoher Kraft angepreßt werden,
wodurch zum einen die Dichtfähigkeit der Dichtungsanordnung 7
erheblich gesteigert wird und zum anderen zur Vermeidung einer
Spaltextrusion des Dichtringes 8 in den Spalt zwischen dem
nicht aufweitenden Bereich der Aufweitlanze 1 und dem Hohlpro
fil erheblich beiträgt.
Zur besseren Einfädelung der Dichtlippen 20 in das Hohlprofil
und zu Vermeidung eines Abknickens des in Einschubrichtung der
Aufweitlanze 1 zurückliegenden Dichtringes 8 beim Einschieben
der Aufweitlanze 1 bzw. des in Einschubrichtung der Aufweitlan
ze 1 zuvor liegenden Dichtringes 8 beim Herausziehen der Auf
weitlanze 1 nach erfolgter Umformung weisen die Dichtlippe 20
auf Seiten der Zwischenhülse 10 eine umlaufend angeschrägte ra
dial nach außen weisende Fase 21 auf (Fig. 2).
In den Elastomerring 19 ist eine in axialer Richtung zur Zwi
schenhülse 10 hin offene kerbförmige Ringnut 22 eingearbeitet,
deren äußere Flanke die Unterseite 23 der Dichtlippe 20 bildet.
Durch die Ringnut 22 wird der Dichtlippe 20 ausreichend Elasti
zität gegeben, um bei der Aufweitung des Hohlprofiles zur Ge
währleistung ausreichender Dichtfähigkeit entsprechend rückfe
dern zu können. Hierbei soll die Tiefe der Ringnut 22 nicht so
groß bemessen sein, daß eine Rißgefahr des Dichtringes 8 auf
tritt, jedoch groß genug sein, um ausreichende Elastizität der
Dichtlippe 20 zu sichern. Hierbei haben sich Nuttiefen zwischen
2 und 2,3 mm als besonders günstig herausgestellt. Der Nutgrund
24 ist im übrigen aus spannungstechnischen Gründen verrundet,
wonach die Kerbspannung der Ringnut 22 erniedrigt und die Fe
stigkeit des Dichtringes 8 erhöht wird.
Der Elastomerring 19 besitzt weiterhin eine von seinem Innenum
fang radial nach innen abragende umlaufende Dichtlippe 25, die
am Dichtungsträger 2 unter Vorspannung anliegt, wodurch vermie
den wird, daß das unter Hochdruck stehende Fluid den Dichtring
8 unterkriecht und damit eine Leckage bildet. Die Dichtwirkung
wird durch die Dichtlippe 25 somit erhöht. In gleicher Weise
wie die Dichtlippen 20 sind die radial nach innen abragenden
Dichtlippen 25 der beiden Dichtringe 8 des Dichtringpaares ein
ander zugeneigt, wodurch die Dichtlippen 25 bei Innenhochdruck
sehr stark an den Dichtungsträger 2 angepreßt werden und die
Dichtwirkung noch weiter verbessern.
Die Dichtlippe 25 weist eine umlaufend angeschrägte radial nach
innen weisende Fase 26 auf, welche für den in Einschubrichtung
der Aufweitlanze 1 zurückliegenden Dichtring 8 des Dichtring
paares das Auffädeln auf den Dichtungsträger 2 erleichtert und
ein Abknicken der Dichtlippe 25 beim Auffädeln verhindert und
für den in Einschubrichtung der Aufweitlanze 1 zuvorgelegenen
Dichtring 8 ein Abknicken beim Abziehen vom Dichtungsträger 2
beispielsweise zwecks eines Austausches verhindert.
Im Elastomerring 19 ist auf dessen der nächstliegenden Querboh
rung 4 abgewandten Seite 14 eine umlaufende im Querschnitt
rechteckige Schulter 27 ausgebildet, auf die in einer Preßpas
sung ein die oben erwähnte zweite Komponente des Dichtringes 8
bildender Stützring 28 aufgesetzt ist. Der derart gelagerte
Stützring 28 besteht aus hochdruckfesten Material, ist radial
elastisch und besitzt in axialer Richtung eine sehr hohe Zugfe
stigkeit. Als Werkstoff für den Stützring 28 ist Bronze oder
ein Federstahl denkbar. Als besonders günstig bezüglich der Er
füllung der Anforderungen an den Stützring 28 hat sich der Ein
satz von einem linearen aromatischen Polymer oder einem Po
lyoxylenmethylenplastomer ergeben. Die Schulter 27 des Dich
tringes 8 ist somit vom Stützring 28, dem Dichtungsträger 2 und
der anliegenden Distanzhülse 9 umschlossen.
Wird nun ein Innenhochdruck aufgebaut, wird zum einen die
Dichtlippe 20 an das Hohlprofil gepreßt und zum anderen der
Elastomerring 19 axial mit dem Fluid beaufschlagt. Hierbei wird
dieser zwischen der Distanzhülse 9 und dem Druckfluid kompri
miert und dadurch zusätzlich Ringmaterial unter den Stützring
28 gepreßt, der sich gleichsam von der aufquellenden Schulter
27 des Elastomerringes 19 getrieben radial aufweitet und sich
an das Hohlprofil anpreßt. Der Spalt zwischen der Aufweitlanze
1 und dem Hohlprofil wird dadurch unmittelbar hinter dem Auf
weitbereich geschlossen, wobei der Elastomerring 19 keine Mög
lichkeit besitzt, in den Spalt zu extrudieren und dadurch mit
Verlust der Dichtfähigkeit zerstört zu werden. Der Stützring 28
ist in axialer Richtung sehr steif und kann daher nicht wegge
drückt werden oder sogar selber extrudieren. Durch den Abstütz
ring 28 ist somit eine zuverlässige Dichtwirkung der Dicht
anordnung 7 erreicht und eine Langzeiteinsatzfähigkeit der Auf
weitlanze 1 gewährleistet. Um ein etwaiges Unterkriechen der
Distanzhülse 9 von der Schulter 27 des Elastomerringes 19 zu
verhindern, ist die Hülse 9 mit Paßsitz auf dem Dichtungsträger
2 angeordnet.
Die die beiden Dichtringe 8 des Dichtringpaares voneinander be
abstandende und axial abstützende Zwischenhülse 10 füllt die
Aufweitkammer 12 wie erwähnt nahezu aus, um möglichst wenig
Druckfluid beim Herausziehen der Aufweitlanze 1 aus dem Hohl
profil nach erfolgter Aufweitung zu verlieren. Damit das Druck
fluid über die Radialbohrungen 13 in die Ringnut 22 zur Kompri
mierung des Elastomerringes 19 und zur Aufspreizung der Dicht
lippen 20 und 25 in ausreichendem Maße hineinfließen kann, ist
die Zwischenhülse 10 an beiden Stirnseiten außen mit einer Fase
29 versehen.
An die Stirnseite 30 der Aufstauchung 6 des Dichtungsträgers 2
ist in Einschubrichtung der Aufweitlanze 1 der Dichtungsanord
nung 7 vorgelagert ein biegeelastischer Abstreifring 31 ange
bracht, vorzugsweise angeklebt, welcher einen größeren Durch
messer aufweist als der Innendurchmesser des Hohlprofils. Der
Abstreifring 31 dient zum Verdrängen von Partikeln, Spänen und
losen Graten im Hohlprofil, so daß die Dichtungsringe 8 in ih
rer Gebrauchslage im Hohlprofil eine saubere Anlage vorfinden,
welche für die Dichtfähigkeit der Dichtungsanordnung 7 wichtig
ist. Des weiteren schrammen die Dichtringe 8 nicht über die ge
nannten Kleinteilchen und nehmen dadurch keinen Schaden, so daß
auch von dieser Seite zur Langzeiteinsatzfähigkeit der Aufweit
lanze 1 beigetragen wird.
Der Dichtungsträger 2 besteht im übrigen aus einem vergüteten
Stahl mit hoher Streckgrenze und hoher Zugfestigkeit bei
gleichzeitig hoher Bruchdehnung, so daß die schwellende Axial
belastung durch Druckauf- und -abbau verringert wird, die die
Zugfestigkeit des Dichtungsträgers 2, insbesondere dann, wenn
dieser einen sehr kleinen Durchmesser aufweist, im Laufe seines
Einsatzes herabsetzt. Diese wird dann so gering, daß der Dich
tungsträger 2 reißt. Die Dichtwirkung wäre in diesem Falle auf
gehoben. Durch die Vergütung wird diesem schädlichen Effekt
entscheidend entgegengewirkt. Der aus ursprünglich normalem
Werkzeugstahl (beispielsweise 60 WCrV 7) hergestellte Dich
tungsträger 2, wird dazu einer geeigneten Wärmebehandlung un
terzogen. Beispielsweise wird der Stahl im Ofen bei 880°C bei
einer Wärmeeinwirkungsdauer von etwa 25 Minuten austenitisiert
und dann aus der Ofenwärme in Öl auf Raumtemperatur abgekühlt.
Anschließend wird der Stahl 2 Stunden bei 600°C angelassen, wo
nach er eine Streckgrenze von ca. 1340 N/mm2 und eine Zugfe
stigkeit von etwa 1410 N/mm2 mit einer Bruchdehnung A5 von ca.
8% erreicht. Denkbar ist alternativ zu diesem Stahl, einen Ver
gütungsstahl wie 30 CrNiMo 8, der hochzäh ist, zu verwenden.
Aufgrund der Vergütung des Dichtungsträgers 2 können auch sehr
steife Dichtungselemente der Dichtungsanordnung 7 wie metalli
sche Distanzhülsen 9 und Abstützringe 28 verwendet werden, da
ein Durchbiegen des Dichtungsträgers 2 bei der Aufweitung nicht
auftritt.
Claims (17)
1. Gebaute Aufweitlanze zum partiellen Aufweiten eines geradli
nig verlaufenden rohrförmigen Hohlprofiles durch Ausüben eines
fluidischen Innenhochdruckes, mit einem stabförmigen an einer
Trägeraufnahme lösbar angebrachten Dichtungsträger, mit einer
aus wenigstens zwei voneinander durch eine Zwischenhülse beab
standeten hinsichtlich des Hohlprofilinnendurchmessers mit
Übermaß am Außendurchmesser ausgebildeten Dichtringen und min
destens einer zwischen dem Dichtringpaar und der Trägeraufnahme
gelegenen Distanzhülse bestehenden auf dem Dichtungsträger an
geordneten Dichtungsanordnung, welcher eine mit einer Fluid
hochdruckquelle verbundene axiale Zulaufbohrung sowie zumindest
eine von der Zulaufbohrung abzweigende und zwischen dem Dich
tringpaar ausmündende Querbohrung aufweist, und mit einer auf
nahmefernen axialen Endabstützung der Dichtungsanordnung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtringe (8) jeweils aus zwei Komponenten bestehen,
wobei die erste Komponente von einem abriebarmen hochdruckfe
sten Elastomerring (19) gebildet ist, der an der Mantelfläche
(5) des Dichtungsträgers (2) vom Innenhochdruck axial elastisch
verformbar anliegt, und wobei die zweite Komponente von einem
hochdruckfesten Stützring (28) gebildet ist, der radial ela
stisch ist und axial eine sehr hohe Zugfestigkeit besitzt, und
daß der Elastomerring (19) auf seiner der nächstliegenden Quer
bohrung (4) abgewandten Seite (14) eine umlaufende Schulter
(27) aufweist, auf der der Stützring (28) gelagert ist und die
von dem Stützring (28), dem Dichtungsträger (2) und einem auf
diesem angeordneten axialen Anschlag (9) umschlossen ist.
2. Aufweitlanze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elastomerring (19) aus einem hydrolysebeständigen
thermoplastischen Polyurethanelastomer besteht.
3. Aufweitlanze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stützring (28) aus einem linearen aromatischen Polymer
oder einem Polyoxylenmethylenplastomer besteht.
4. Aufweitlanze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der axiale Anschlag von einer Distanzhülse (9) gebildet
ist, die mit Paßsitz auf dem Dichtungsträger (2) angeordnet
ist.
5. Aufweitlanze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Distanzhülse (9) auf ihrer dichtringabgewandten Seite
an einem am Dichtungsträger (2) axial fixierten Positionie
rungsanschlag (11) axial abgestützt ist.
6. Aufweitlanze nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Positionierunganschlag (11) aus zwei Ringhälften
(15, 16) besteht, die in einer Ringnut (17) des Dichtungsträgers
(2) unter Bildung eines Vollringes aufgenommen sind und aus der
Ringnut (22) radial herausragen, wobei sie an ihrem Umfang
durch einen gummielastischen Ring (18) zusammengehalten sind.
7. Aufweitlanze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elastomerring (19) eine von seinem Außenumfang radial
nach außen abragende umlaufende Dichtlippe (20) aufweist, die
einen größeren Außendurchmesser besitzt als der Innendurchmes
ser des aufzuweitenden Hohlprofiles.
8. Aufweitlanze nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die radial nach außen abragenden Dichtlippen (20) der bei
den Dichtringe (8) des Dichtringpaares einander zugeneigt sind.
9. Aufweitlanze nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtlippe (20) des in Einschubrichtung der Aufweitlan
ze (1) zurückliegenden Dichtringes (8) des Dichtringpaares auf
Seiten des zuvorgelegenen Dichtringes (8) eine umlaufend ange
schrägte radial nach außen weisende Fase (21) besitzt.
10. Aufweitlanze nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elastomerring (19) an seiner dem Stützring (28) abge
wandten Seite eine in axialer Richtung offene Umfangsnut (22)
aufweist, deren obere Flanke die Unterseite (23) der Dichtlippe
(20) bildet.
11. Aufweitlanze nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nut (22) zwischen 2 und 2,3 mm tief ist.
12. Aufweitlanze nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nut (22) kerbförmig ausgebildet ist, wobei der Nutgrund
(24) verrundet ist.
13. Aufweitlanze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elastomerring (19) eine von seinem Innenumfang radial
nach innen abragende umlaufende Dichtlippe (20) aufweist, die
am Dichtungsträger (2) unter Vorspannung anliegt.
14. Aufweitlanze nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die radial nach innen abragenden Dichtlippen (25) der bei
den Dichtringe (8) des Dichtringpaares einander zugeneigt sind.
15. Aufweitlanze nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtlippe (25) des in Einschubrichtung der Aufweitlan
ze (1) zurückliegenden Dichtringes (8) des Dichtringpaares auf
Seiten des zuvorgelegenen Dichtringes (8) eine umlaufend ange
schrägte radial nach innen weisende Fase (26) besitzt.
16. Aufweitlanze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Dichtungsträger (2) in Einschubrichtung der Aufweit
lanze (1) der Dichtungsanordnung (7) vorgelagert ein biegeela
stischer Abstreifring (31) angebracht ist, der einen größeren
Durchmesser aufweist als der Innendurchmesser des Hohlprofils.
17. Aufweitlanze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtungsträger (2) aus einem vergüteten Stahl besteht.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19821807A DE19821807C2 (de) | 1998-05-15 | 1998-05-15 | Gebaute Aufweitlanze |
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