DE2253343B2

DE2253343B2 - Rohrstopfen zum zeitweiligen, druckdichten verschliessen von rohren

Info

Publication number: DE2253343B2
Application number: DE19722253343
Authority: DE
Inventors: Fritz 6952 Diedesheim Adam
Original assignee: Kernkraftwerk Obngheim GmbH, 6951 Obngheim
Priority date: 1972-10-31
Filing date: 1972-10-31
Publication date: 1977-10-27
Also published as: DE2253343C3; DE2253343A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrstopfen zum zeitweiligen, druckdichten Verschließen von Rohren, ■/.. B. von Wärmetauscherrohren, bei der Druckprüfung, bestehend aus einem an den Öffnungsrand des Rohrs lose ansetzbaren Druckzylinder, dessen Kolben von dem Prüfmedium beaufschlagt wird und mit einer in das Rohr abdichtend einführbaren, eine Bohrung für das Prüfmedium aufweisenden Kolbenstange versehen ist, ferner bestehend aus an der Kolbenstange angeordneten, sich bei Einwirken des Prüfdrucks auf den Kolben kraftschlüssig an die Rohrwand anlegenden Spreizorganen.

Bekannte Vorrichtungen zum Abdrücken von Rohren weisen Rohrverschlüsse auf, die eine mechanische Bearbeitung oder Materialverformung erfordern. So müssen beispielsweise die Rohre mit einem gesonderten Flansch, mit Gewinde od. dgl. versehen werden, um den Verschluß anbringen zu können.

Diese mechanische Bearbeitung oder Materialverformung ist nicht nur kostenaufwendig, sondern häufig auch wegen der damit verknüpften Beeinflussung des Konstruktionsteils unerwünscht.

Demgegenüber erfordern Rohrstopfen des eingangs angedeuteten Aufbaus (US-PS 20 62 527 und 34 99 469) keine besonderen Vorbereitungsmaßnahmen an dem abzudrückenden Rohr. Die Kolbenstange mit den Spreizorganen wird bei der Druckprüfung in das Rohr eingeführt; anschließend wird der Druckzylinder mit Druckmittel beaufschlagt derart, daß sich die Spreizorgane dichtend an die Rohrwandung anlegen und um das Rohr abgedrückt werden kann. Bei einer bekannten Ausführungsform (US-PS 20 62 527) sind für das Festsetzen des Rohrstopfens in dem Rohr und für die Druckprüfung zwei verschiedene Druckmittelkreise vorhanden, die gegeneinander gesperrt werden müssen, um sicherzustellen, daß erst das Prüfmedium entlastet wird, bevor das Druckmittel zum Festsetzen des Rohrstopfens abgelassen wird. Als Spreizorgane dient eine Gummimanschette, die durch die Bewegung der Kolbenstange verformt wird und sich der Rohrwandung anlegt. Wie die Rückstellung der Gummimanschette bzw. des Kolbens in die Entnahmestellung erfolgt, ist bei diesem Stand der Technik nicht bekannt.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform (US-PS 34 99 469), die einen prinzipiell gleichen Aufbau besitzt, erfolgt die Abdichtung durch Verformen eines O-Rings, allerdings mit dem Vorteil, daß einerseits das Prüfmedium sowohl zum Festsetzen des Rohrstopfens als auch zum Abdrücken dient, andererseits die Rückstellung des Kolbens mittels einer Schraubenfeder geschieht.

Beiden bekannten Rohrstopfen ist der Nachteil gemeinsam, daß sie zumindest solange von Hand an den Öffnungsrand des Rohrs angedrückt werden müssen, bis — bei der Entgegenhaltung (1) — die Manschette (40) an der Rohrwand verspannt ist bzw. — bei der Entgegenhaltung (6) — der Druck des Prüfmediums die Gegenlast der Feder überwunden hat.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen beim Abdrücken eines Rohrs sich selbsttätig im Rohr verspannenden Stopfen so auszubilden, daß er beim Aufgeben des Prüfmediums nicht von der Hand gehalten werden muß.

Die Lösung der Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß der Kolben unter Wirkung einer von Hand aufhebbaren Vorlast steht, mittels der der Rohrstopfen im drucklosen Zustand durch Aufspreizen der Spreizorgane im Rohr festlegbar ist.

Mit der Erfindung wird im Gegensatz zum Stand der Technik nicht eine Kraft vorgeschlagen, die eine Rückstellung in die Ausgangslage bewirkt, sondern eine umgekehrt wirkende Vorlast, die von Hand aufgehoben werden kann. Der Rohrstopfen kann von Hand am Rohr festgelegt werden und muß nicht gehalten werden, bis das selbsttätige Verspannen unter dem Druck des Prüfmediums erfolgt. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn nicht ein einzelnes Rohr abgedrückt wird, sondern ein ganzes Rohrsystem, beispielsweise die

Rohre eines Wärmetauschers. Hier wäre eine Lösung nach dem Stand der Technik überhaupt nicht anwendbar, es sei denn, es wird jedes Rohr für sich abgedrückt.

In bevorzugter Ausführung der Erfindung ist zum Aufheben der Vorlast eine auf den Kolben wirkende, entgegen der Vorlast belätigbare Spindel vorgesehen, während als Vorlast eine im Druckzylinder angeordnete Feder dient, die sich einerseits am Boden des Zy'inders, andererseits am Kolben abstützt. Dabei kann die Spindel mit einem Druckstock an dem Kolben anliegen, ι

In weiterer vorteilhafter Ausführung der Erfindung weist die Kolbenstange in ihrem in das Rohr einführbaren Abschnitt mehrere mit Abstand voneinander angeordnete, unter Einwirkung des Drucks axial begrenzt verschiebbare Stützringe mit sich radial nach außen keilförmig verjüngendem Querschnitt und zwischen diesen mit geringem radialen Spiel angeordnete, geteilte Spannringe mit radial umgekehrt keilförmigem Querschnitt als Spreizorgane auf.

Beim Einführen der Kolbenstange in das Rohr befinden sich die Spannringe in ihrer inneren Stellung. Dabei besitzt der Abstand der Stützringe seinen größten Wert. Nachdem die Kolbenstange eingeführt worden ist, dann der Rohrstopfen durch Verkürzen des Abstandes zwischen den Stützringen, wodurch sich die Spannringe nach außen bewegen, provisorisch festgelegt werden. Bei Aufbau des auf den Kolben wirkenden Drucks wird der Abstand der Stützringe weiter verkleinert, so daß die Spannringe weiter nach außen gedrückt werden, wobei die keilförmigen Flächen der Spann- und Stützringe aufeinander gleiten. Der Kraftschluß zwischen der Umfangseite der Spannringe und der Rohrwandung nimmt demgemäß mit zunehmendem Druck zu. Wird, wie dies vorzugsweise der Fall ist, das Prüfmedium als Druckmittel verwendet, so ist sichergestellt, daß der Rohrstopfen bei jedem während der Prüfung auftretenden Druck hält.

Die Spannringe können von Drittelkreis-Segmenten gebildet sein, die durch eine sie umfangseitig umgreifende Ringfeder, ζ. Β. eine ringförmige Schraubenfeder, zusammengehalten sind, indem die Feder die Segmente nach innen zur Anlage an der Stange drängt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Hierbei zeigt

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher beim Abdrücken

Fig.2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Rohrstopfens.

Der Behälter 1 des Wärmeaustauschers weist einen Rohrboden 2 auf, an welchem die Austauscherrohre befestigt sind. In der Zeichnung ist schematisch ein U-Rohr 3 dargestellt, dessen Öffnungen etwa bündig mit der einen Seite des Rohrbodens 2 verlaufen. Zum Abdrücken des Austauscherrohrs 3 werden in dessen Öffnungen Rohrstopfen 4, 5 eingesetzt und das von einer Pumpe 6 gelieferte Prüfmedium, z. B. Druckwasser, über eine Leitung 7 in das Austauscherrohr eingeführt. Die Rohrstopfen und ihre Befestigung müssen so beschaffen sein, daß sie sich beim Prüfdruck zuzüglich eines Sicherheitszuschlags nicht lösen und nicht leck werden.

In Fig.2 ist der Rohrstopfen 4 im vergrößerten Maßstab erkennbar. Er besteht im wesentlichen aus einem auf den Öffnungsrand 8 des Rohrs 3 ansetzbaren Druckzylinder 9, einem darin gleitenden Kolben 10 und einer daran angeordneten, den Zylinder durchgreifenden Kolbenstange 11, die in das Rohr 3 einführbar ist.

Die Kolbenstange 11 weist einen Bund 12 auf, in den umfangseitig ein O-Ring 13 als Dichtung eingelegt ist. An der Kolbenstange 11 sind mit 14 bezeichnete .Spreizorgane angeordnet, die sich bei Einwirken von Druck auf den Kolben 10 und damit auf die Kolbenstange 11 aufspreizen und an die Rohrwand 15 krattschlüssig anlegen.

Die .Spreizorgane 14 sind beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel von geteilten Spannringen 16 gebildet, die mit geringem Spiel zwischen Stützringen 17 angeordnet sind. Diese wiederum sind mit gleichem Abstand voneinander an der Kolbenstange axial begrenzt verschiebbar geführt. Die Stützringe weisen, wie aus der F i g. 2 erkennbar, einen keilförmigen Querschnitt auf, der sich nach außen verjüngt. Die Spannringe 16 weisen einen umgekehrt keilförmigen Querschnitt auf, so daß die Keilflächen zwischen den Stütz- und Spannringen als Gleitflächen dienen. Die Siüizringe 17 weisen, ebenso wie die Spannringe 16 im entlasteten Zustand, einen geringeren Außendurchmesser auf als der Innendurchmesser des Rohrs 3.

Die Spannringe 16 bestehen aus Drittelkreis-Segmenten, also aus drei gleichen Ringabschnitten. Diese sind durch eine in Nuten 18 eingelegte, ringförmige Schraubenfeder zusammengehalten, die der Übersichtlichkeit wegen nicht gezeigt ist.

Der Druckzylinder 9 weist einen Anschluß 19 für das Druckmittel, z. B. das Prüfmedium auf. Der Kolben 10 steht unter Kraftwirkung einer Feder 20, die sich am Boden 21 des Zylinders abstützt. Die durch die Feder 20 erzeugte Vorlast ist zweckmäßigerweise von Hand aufhebbar. Hierzu dient eine mit einem Druckstück 22 dem Kolben 10 anliegende Spindel 23, die mittels einer Rändelschraube 24 od. dgl. verdreht werden kann.

Nachstehend wird die Funktionsweise des Rohrstopfens beschrieben:

Bevor der Rohrstopfen 4 in seine Betriebslage gebracht wird, wird durch Drehen der Rändelschraube 24 der Kolben 10 entgegen der Feder 20 nach innen bewegt. Dabei vergrößert sich der Abstand zwischen dem Boden 21 des Druckzylinders 9 und dem Bund 12, so daß die Spannringe 16 unter Wirkung der Ringfeder zusammengezogen werden und ihren geringsten Außendurchmesser aufweisen. In dieser Stellung läßt sich die Kolbenstange mit den Spannringen 16 und den Stützringen 17 in das Rohr 3 einführen bis der Boden 21 des Druckzylinders 9 dem Öffnungsrand 8 des Rohrs anliegt.

Nun wird die Spindel 23 wieder zurückgedreht, so daß die Kolbenstange unter Wirkung der Federkraft wieder in den Zylinder hineingezogen wird. Dabei verkürzt sich der Abstand zwischen dein Bund 12 und dem Boden 21, so daß die Spannringe 16 auf den Keilflächen der Stützringe 17 nach außen gleiten. Die Vorspannkraft der Feder 20 bzw. die Anzahl der Umdrehungen an der Spindel 23 werden so gewählt, daß die Spannringe 16 der Rohrinnenwand 15 krafischlussig anliegen, der Rohrstopfen 4 also zumindest provisorisch festgelegt ist.

Danach wird das Prüfmedium über den Anschluß in den Zylinder 9 eingespeist und gelangt über die Bohrung 25 in das Rohr 3. Unter Wirkung des sich am Kolben 10 aufbauenden Drucks wird die Kolbenstange weiter in den Zylinder hineingezogen, so daß die

Spannringe io enisprecneiiu wcm_r nau, «l,l,^.. _c --

und der Kraftschluß zwischen ihnen und der Rohrwand erhöht wird. Der Kraftschluß steigt demgemäß proportional dem im Rohr 3 bzw. im Zylinder 9 herrschenden

₄o

45

50

55

60

65

Druck. Eine Grenze ist ausschließlich durch den Reibwert zwischen den Spannringen und der Rohrwandung gegeben, jedoch hat die Praxis gezeigt, daß der erfindungsgemäß ausgebildete Rohrstopfen ohne weiteres bis zu Prüfdrücken von 250 kp/cm² dicht hält.

Der in Fig. 1 dargestellte Rohrstopfen, der nur zum Verschließen der Rohröffnung, nicht hingegen zum Einführen des Prüfmediums dient, weist praktisch identischen Aufbau wie der Rohrstopfen 4 auf, wobei lediglich auf den Anschluß 19 verzichtet worden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrstopfen zum zeitweiligen, druckdichten Verschließen von Rohren, z. B. von Wärmetauscher- s rohren, bei der Druckprüfung, bestehend aus einen, an den Öffnungsrand des Rohrs lose ansetzbaren Druckzylinder, dessen Kolben von dem Prüfmedium beaufschlagt wird und mit einer in das Rohr abdichtend einführbaren, eine Bohrung für das m Prüfmedium aufweisenden Kolbenstange versehen ist, ferner bestehend aus an der Kolbenstange angeordneten, sich bei Einwirken des Prüfdrucks auf den Kolben kraftschlüssig an die Rohrwand anlegenden Spreizorganen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) unter Wirkung einer von Hand aufhebbaren Vorlast (20) steht, mittels der der Rohrstopfen (4) im drucklosen Zustand durch Aufspreizen der Spreizorgane (14) im Rohr (3) festlegbar ist.

2. Rohrstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufheben der Vorlast eine auf den Kolben (10) wirkende, entgegen der Vorlast

(20) betätigbare Spindel (23) vorgesehen ist.

3. Rohrstopfen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorlast eine im Druckzylinder (9) angeordnete Feder (20) dient, die sich einerseits am Boden (21) des Zylinders, andererseits am Kolben (10) abstützt.

4. Rohrstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (23) mit einem Druckstück (22) an dem Kolben (10) anliegt.

5. Rohrstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (11) in ihrem in das Rohr (3) einführbaren Abschnitt mehrere mit Abstand voneinander angeordnete, unter Einwirkung des Drucks axial begrenzt verschiebbare Stützringe (17) mit sich radial nach außen keilförmig verjüngendem Querschnitt und zwischen diesen mit geringem radialen Spiel angeordnete, geteilte Spannringe (16) mit radial umgekehrt keilförmigem Querschnitt als Spreizorgane (14) aufweist.

6. Rohrstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannringe aus Drittelkreis-Segmenten gebildet sind, die durch eine sie umfangsseitig umgreifende Ringfeder zusammengehalten sind.

7. Rohrstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütz- und Spannringe (17 bzw. 1I6) zwischen dem auf den Öffnungsrand (8) des Rohrs (U) ansetzbaren Boden

(21) des Druckzylinders (9) und einem am rohrseitigen Ende der Kolbenstange (11) angeordneten Bund (12) als Begrenzungsanschläge aufgenommen sind.