DE2210227A1 - Stopfen zum Verschließen eines Rohr endes - Google Patents

Stopfen zum Verschließen eines Rohr endes

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    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/06—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of high energy impulses, e.g. magnetic energy
    • B23K20/08—Explosive welding
    • B23K20/085—Explosive welding for tubes, e.g. plugging
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L41/00—Branching pipes; Joining pipes to walls
    • F16L41/08—Joining pipes to walls or pipes, the joined pipe axis being perpendicular to the plane of the wall or to the axis of another pipe
    • F16L41/082—Non-disconnectible joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints
    • F16L41/084—Soldered joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F11/00—Arrangements for sealing leaky tubes and conduits
    • F28F11/02—Arrangements for sealing leaky tubes and conduits using obturating elements, e.g. washers, inserted and operated independently of each other
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Description

WESTINGHOUSE Erlangen, 2.3-72 2210227
Electric Corporation Wprnpr-lvnn-SiPmpnq-St-raßP
Pittsburgh Pa. USA vverner-von-biemens-btraüe
Unser Zeichen: VPA 71/8442 C/Di
WE 42 066
Stopfen zum Verschließen eines Rohrendes
Es wird die Priorität der US-Patentanmeldung
Serial No. 125 514 vom 18.3*1971 in Anspruch genommen
In vielen Geräten mit strömenden Flüssigkeiten oder Gasen sind Rohre zur Führung der Flüssigkeit einander parallel geschaltet, um einerseits eine große Wärmeübergangsfläche und andererseits einen entsprechend großen Durchflußquerschnitt zu gewährleisten.
Vor allem bei Wärmetauschern gibt es Bauarten, bei denen viele einander parallel von Flüssigkeit oder Gas durchströmte Rohre vorgesehen sind. Die Enden dieser Rohre sind in Bohrungen einer Halteplatte gehalten, die den Raum zum Eintritt der Flüssigkeit oder des Gases abschließt. Wenn durch Rost, ungleichmäßige Beanspruchungen, Fehler im Material oder dergleichen eines dieser parallelgeschalteten Rohre undicht wird, so muß es abgedichtet werden, um eine Vermischung verschiedener Strömungskreisläufe zu vermeiden.
In vielen Fällen ist die Leckstelle selbst nicht mehr erreichbar, ohne das gesamte Gerät, z.B. den Wärmetauscher, zu demontieren.
In solchen Fällen wird das defekte Rohr dadurch stillgelegt, daß in beide Rohrenden Stopfen mit konischer Oberfläche mit Hilfe eines Hammers eingeschlagen werden. Um die Dichtigkeit
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dieser Stopfen zu gewährleisten, muß anschließend eine dichtende Schweißnaht zwischen Stopfen und Rohrwandung angebracht werden.
Dieses Verfahren ist jedoch nur dann möglich - wenn bedingt durch die Bauart der einander parallel geschalteten Rohre - genügend Raum vorhanden ist, um nicht nur an das Rohrende heranzukommen, sondern auch, um dort die notwendigen Arbeiten zum Einschlagen des Stopfens und zum Verschweißen desselben mit der Rohrwand durchführen zu können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stopfen zum Verschließen eines Rohrendes zu schaffen, bei dem nur ein sehr geringer Raum um das Rohrende zur Verfügung stehen muß und der außerdem in kurzer Zeit sicher und dicht angebracht werden kann. Dieses letztere Merkmal ist vor allem in radioaktiv verseuchten Anlagen von wesentlicher Bedeutung. Außerdem bietet der Erfindungsgegenstand den Vorteil, daß auf einfache Weise mit Manipulatoren der Stopfen im Rohrende angebracht und dort dicht verschweißt werden kann.
Zum Verschweißen des erfindungsgemäßen Stopfens im Rohrende wird das an sich bekannte (US-Patent 3 555 656) Verfahren zur Explosionsschweißung verwendet.
Die Erfindung betrifft damit einen Stopfen zum Verschließen eines Rohrendes durch Einführen-und Verschweißen des Stopfens mit der Rohrwandung für einander parallel liegende Rohre, deren Rohrenden in einer Halteplatte fixiert sind. Sie wird vor allem für undicht gewordene Rohre eines Wärmetauschers angewendet. Das Neue besteht erfindungsgemäß in der im Kennzeichen des Patentanspruches 1 enthaltenen technischen Lehre. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren dargestellt.
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Figur 1 stellt dabei eine Seitenansicht - teilweise im Schnitt - eines Wärmetauscherteiles mit drei Rohren dar, deren Enden in einer Halteplatte befestigt sind und von denen eines mit einem Stopfen nach der Erfindung versehen ist. Hier ist der Stopfen dargestellt, wie er vor der Zündung der Sprengstoffladung aussieht.
Figur 2 zeigt die gleiche Ansicht. Hier ist der Stopfen in seiner Form nach Zündung der Sprengstoffladung dargestellt.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Ausbildung des Vorderteiles des Stopfens im Schnitt.
Figur 1 zeigt eine Halteplatte 1, in der eine Vielzahl von Rohren 3 "befestigt sind. Ein Stopfen 5 ist in das Ende des in der Mitte dargestellten Rohres 3 eingefügt. Der Stopfen enthält ein Vorderteil 7, dessen Durchmesser nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohres 3· Das Vorderteil 7 dient zum Zentrieren des Stopfens 5 im Rohr 3. Der Stopfen besitzt außerdem einen Mittelteil 9» dessen Außendurchmesser kleiner gewählt ist als der Außendurchmesser des Vorderteils 7. Dadurch ist die äußere Oberfläche 11 des Mittelteils 9 in einem bestimmten Abstand von der inneren Oberfläche 13 des Rohres 3 gehalten. Außerdem besteht der Stopfen 5 aus einem Abschlußteil 15 mit einer konischen Oberfläche 17» die sich beginnend vom Mittelteil 9 konisch so weit erweitert, daß sie an dem Rohrende 3a des Rohres 3 anliegt und damit die axiale Lage des Stopfens 5 im Rohr 3 fixiert. Außerdem trägt die konische Oberfläche 17 zur Zentrierung des Mittelteils 9 im Rohr 3 bei.
Eine Axialbohrung 19 durchdringt den Abschlußteil 15, das Mittelteil 9 und einen Teil des Vorderteils 7 des Stopfens 5. Sie enthält im Bereich des Mittelteils 9 eine Sprengstoff ladung 20, die von zwei Wattestopfen 23 und 25 in ihrer Lage gehalten wird. Die axiale Ausdehnung der Spreng-
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Stoffladung 20 und des Mittelteils 9 sind dabei kleiner als die Dicke der Halteplatte 1, so daß eine Explosion der Sprengstoffladung 20 die Innenwand des Rohres 3 nur in dem von der Halteplatte 1 unterstützten Rohrteil beaufschlagen kann. Die Sprengstoffladung 20 wird wegen des verringerten Durchmessers im Mittelteil 9 von einer Wand 21 umgeben, deren Wandstärke kleiner ist als die Wandstärke des Vorderteils 7 und des Abschlußteils 15· Dadurch wird bei einer Explosion der Sprengstoffladung 20 die Wand 21 des Mittelteils 9 gegen die Innenwand des Rohres 3 gepreßt, so daß sich durchdie bei der Explosion der Sprengstoffladung entwickelnde Wärme und durch die plastische Verformung der Wand 21 ein Verschweißen des Stopfens 5 mit dem Rohr 3 ergibt.
Zur Zündung der Sprengstoffladung 20 ist durch den Wattestreifen 25 eine Zündschnur 27 hindurchgeführt, die an einer Zündkappe 29 endet. Die Zündkappe 29 ist über Leitungen L1 und L2 mit einem Impulsgeber 30 verbunden, von dem aus die Zündung der Sprengstoffladung 20 eingeleitet werden kann.
Beim Zünden der Sprengstoffladung 20 wird zuerst das in Figur 1 links dargestellte Ende der Sprengstoffladung 20 explodieren, während sich von da aus die Verbrennung und damit das Herausschleudern der Wand 21 nach außen nach rechts fortsetzt. Hierdurch entsteht bei Berührung der Wand 21 mit der inneren Oberfläche 13 des Rohres 3 ein kleiner Winkel, der in Verbindung mit dem bei der Explosion vorhandenen Überdruck Premdstoffe auf der Oberfläche der zu verbindenden Teile in Figur 1 nach rechts wegspritzen läßt. Auf diese Weise erhält man eine absolut dichte und von Einschlüssen oder Hohlräumen freie Schweißverbindung zwischen der Wand 21 · und dem Rohr 3·
Die fertiggestellte Schweißverbindung ist dann aus Figur 2 zu ersehen.
In Figur 3 ist ein abgewandelter Stopfen 5' dargestellt, der
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sich hinsichtlich des Vorderteils 7' von dem Stopfen in Figur 1 unterscheidet. Hier ist in der Stirnseite des Vorderteils 7' eine weitere Bohrung 31 in Achsmitte vorgesehen, die allerdings nicht bis zum Ende der Axialbohrung 19 reicht, so daß sich zwischen beiden Axialbohrungen ein fester Teil 33 befindet. Die Außenwand 35 der Bohrung 31 ist mit Kerben 37 versehen. Durch diese Kerben wird die Außenwand 35 in einzelne federnde Segmente aufgeteilt, die an der inneren Oberfläche des Rohres 3 bei eingestecktem Stopfen 5' anliegen und so den Stopfen mit großer Genauigkeit in Rohrmitte zentrieren. Ein weiterer Wattestopfen 39 kann nach Identifizierung und Reinigung des defekten Rohres 3 in dieses eingeschoben sein, um das Rohrende von Verunreinigungen freizuhalten.
3 Patentansprüche
3 Figuren
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Claims (2)

Patentansprüche - 6 - VPA 71/8442
1. !Stopfen zum Verschließen eines Rohrendes durch Einführen und Verschweißen des Stopfens mit der Rohrwandung für einander parallel liegende Rohre, deren Rohrenden in einer Halteplatte fixiert sind, insbesondere für undicht gewordene Rohre eines Wärmetauschers, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (5) aus einem Vorderteil (7) mit einem dem Rohrinnendurchmesser entsprechenden Außendurchmesser, aus einem Mittelteil (9) mit geringerem Außendurchmesser und einem Abschlußteil (15) mit konischer, sich zum Stopfenende erweiternder Oberfläche (17) besteht und daß der Stopfen mit einer Axialbohrung (19) versehen ist, die das Vorderteil (7) teilweise durchdringt und im Mittelteil (9) auf einer länge, die kleiner als die Dicke der Halteplatte (1) ist, mit einer zündbaren Sprengstoffladung (20) gefüllt ist.
2. Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren, dem Abschlußteil (15) zugewandten Ende der Sprengstoffladung (20) die Zündschnur (27) zum Zünden der Sprengstoffladung (20) endet.
3· Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorderteil (7) mit einer Bohrung (31) versehen ist und daß die Außenwand der Bohrung (31) im Bereich des vorderen Endes des Vorderteils (7) mit Kerben (37) versehen ist, so daß die einzelnen Segmente der Außenwand (35) federnd am Innendurchmesser des Rohres (3) anliegen und so den Stopfen (5) zentrieren.
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