DE2258359C3

DE2258359C3 - Mechanical pipe expander for the step-by-step expansion of steel pipes

Info

Publication number: DE2258359C3
Application number: DE19722258359
Authority: DE
Inventors: Richard 4060 Viersen Gerretz
Original assignee: Mannesmann-Meer AG, 4050 Mönchengladbach
Filing date: 1972-11-24
Publication date: 1976-07-01

Description

Die Erfindung betrifft einen mechanischen Rohrexpander nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a mechanical pipe expander according to the preamble of the patent claim.

Hie Erfindung geht dabei von einem Rohrexpander uns. wie er in der US-PS 27 80 271 beschrieben ist.The invention is based on a pipe expander. as described in US Pat. No. 2,780,271.

Die Erfindung befaßt sich im besonderen mit der Beendigung des Aufweitvorganges je Aufweitschritt, die bisher an dem dem Werkzeugkopf abgekehrten Ende der Zugstange abgegriffen wurde. An der Stellung der Zugstange bzw. an der Stelle des Kolbens im Zv linder war bisher erkennbar, welche jeweilige Stellung die Segmente eingenommen hatten. Es ist dabei in Kauf genommen worden, daß durch die beim Aufweithub auftretende Dehnung der Zugstange eine gewisse Ungenauigkeit auftrat, indem die Zugstange an ihrem Ende ihre Endlage bereits erreicht haben konnte, obwohl die Segmente noch nicht die volle aufweitende Radialbcw egiuig ausgeführt haben.The invention is concerned in particular with the termination of the expansion process for each expansion step, which was previously tapped at the end of the pull rod facing away from the tool head. At the position of the pull rod or at the point of the piston in the cylinder, it was previously possible to identify which Position the segments had taken. It has been accepted that the at Expansion stroke occurring elongation of the pull rod a certain inaccuracy occurred by the pull rod its end could have already reached its end position, although the segments are not yet fully expanding Radialbcw have executed evenly.

Da die Entwicklung auf dem Gebiete der Eernleitiingen für Erdöl und insbesondere Erdgas inzwischen zu Rohrleitungen geführt haben, die derzeit bis /ti einem Durchmesser von etwa 2 m gehen können, hat man sich bemüht, den Materialaufwand so gering wie möglich zu halten und ist daher zu Rohrwerkstoffen hoher Festigkeit übergegangen. Daneben sind, um die Verlcgearbeit wirtschaftlicher gestalten zu können, inzwischen auch die Rohreinzellängen erheblich erhöht worden, und es sind heule bereits Rohreinzellängen von 20 bis 22 m im Gespräch. Die derzeit aufzuweitenden Rohreinzellangen liegen bei 18,5 m. Ein hierfür geeigneter Rohrexpander, der üblicherweise als Zweikopfexpander ausgeführt wird, hat also je Expanderkopf eine Rohrlänge von etwa 9,25 in zu bewältigen. Dies lührt zu Zugstangenlängen, die über 9,25 m liegen. < >o Auf dmnd dieser großen ZugMangenlängen ergeben die beim Aufweiten auftretenden erheblichen Zugspannungen in der Zugstange Dehnungen, die die durch das Zugstangeiiende indirekt angezeigte Stellung der Segmente nicht mehr exakt wiedergeben. ⁶SSince the development in the field of Eernleitiingen for crude oil and in particular natural gas have meanwhile led to pipelines that can currently go up to a diameter of about 2 m, efforts have been made to keep the cost of materials as low as possible and is therefore to Passed over tube materials of high strength. In addition, in order to make the laying work more economical, the individual pipe lengths have now also been increased considerably, and individual pipe lengths of 20 to 22 m are already being talked about. The individual pipe lengths to be widened at present are 18.5 m. A pipe expander suitable for this purpose, which is usually designed as a two-head expander, has to cope with a pipe length of around 9.25 m per expander head. This leads to tie rod lengths that are over 9.25 m. <> o On these large lengths of tension, the considerable tensile stresses that occur in the tie rod during expansion result in expansions that no longer accurately reflect the position of the segments indirectly indicated by the tie rod end. ⁶ p

Bei der schrittweisen Aufweitung von Großrohren mittels mechanischer Expander soll jedoch nicht nur ein Aufweiten übeihaupi erfolgen, sondern es muß der nach dem Aufweiten vorliegende Innendurchmesser des Großrohres über dessen Länge gleichbleibend sein Wäre bei einer bestimmten Rohrabmessuiig die Zugbelastung auf die Zugstange und die Kolbenstange immer gleich, so könnte die Dehnung dieses Teiles bzv\. dieser Teile am Endschalter durch eine entsprechende Eichkurve berücksichtigt werden. Die Bleche, aus denen die Großrohre hergestellt werden, haben aber Dicken toleranzen geringfügiger Kesiigkeitsunterschiede über ihre Länge und untereinander, woraus sich unterschiedliche Aufweitkräfte und somit unterschiedliche Dehnungen der Zugstange und der Kolbenstange ergeben.With the step-by-step expansion of large pipes by means of mechanical expanders, however, not only one Widening takes place, but it must be done after the expansion existing inside diameter of the large pipe must be constant over its length Would be with a certain Rohrabmessuiig the The tensile load on the pull rod and the piston rod is always the same, so the elongation of this part or \. these parts are taken into account at the limit switch by means of a corresponding calibration curve. The sheets from which the large pipes are manufactured, but have thicknesses tolerances of slight differences in resistance their length and each other, from which different expansion forces and thus different expansions arise the pull rod and the piston rod result.

Aufgabe der Erfindung ist es. das auf Grund dieser Unregelmäßigkeiten mögliche ungenaue Abschalten des Aufweitvorganges und daraus resultierende Unregelmäßigkeiten im Innendurchmesser der aulziiw eilenden Rohre zu vermeiden.It is the object of the invention. the inaccurate shutdown possible due to these irregularities of the expansion process and the resulting irregularities in the inner diameter of the aulziiw hurrying Avoid pipes.

Erfindungsgemäß wird daher das im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs Erfaßte vorgeschlagen.According to the invention, therefore, what is covered in the characterizing part of the claim is proposed.

Durch die Frfindting «ircl eine libennigiing der jeweiligen Stellung des Vielkantes und damit der jeweiligen .Stellung der Segmente vom Werk/eugkopf bis zu der am entgegengesetzten Ende liegenden Abschaltvorrichtung über ein von Zugspannungen und damit von unkontrollierbaren Dehnungen freies Element, nämlich die .Schallslange erreicht. Damit kann der Abschält.'organg exakt bestimmt werden und die in einem Rohr und in mehreren Rohren zueinander vorliegenden Toleranzunterschiede haben keinen Einfluß mehr. Die Schallstange selbst kann ein Rohr sein und gleichzeitig der Zu- oder Abfuhr eines durch die Bohrung ab- oder zugeführten Schmier- und/oder Kühlmittels dienen. Durch eine Überwachung und ggf. Konstantregelung der Temperatur des Schmier- oder Kühlmittels läßt sich darüber hinaus sicherstellen, daß die .Schaltstange selbständig eine gleichbleibende Temperatur hat. so daß auch Dehnungen, die aus unterschiedlichen Umgebungstemperaturen resultieren könnten,ganz ausgeschaltet weiden.Through the Frfindting «ircl a libennigiing of the the respective position of the polygon and thus the respective position of the segments of the work / eugkopf to the disconnection device at the opposite end via one of tensile stresses and thus reaching the element free of uncontrollable expansion, namely the .Schallslange. With that, the Shutdown.'organg can be determined exactly and those in a pipe and in several pipes to each other existing tolerance differences no longer have any influence. The sound rod itself can be a pipe and at the same time the supply or discharge of a lubricant and / or lubricant discharged or supplied through the bore Serve coolant. By monitoring and, if necessary, constant control of the temperature of the lubrication or Coolant can also ensure that the .Switch rod independently a constant Temperature. so that also expansions resulting from different ambient temperatures could graze completely turned off.

Die Eiguren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigtThe figures show an embodiment of the Invention. It shows

E i g. I einen mechanischen Rohrexpander in seiner AufweitsiellungE i g. I installed a mechanical pipe expander in its expansion

F i g. 2 den mechanischen Rohrexpander nach E i g. I in seiner /.weiten Endsieüung zwischen zwei Aul weitschritten. F i g. 2 the mechanical pipe expander according to E i g. I. advanced in its /. wide end between two Aul.

Der in den Eiguren dargestellte Rohrexpander zeigt einen feststehenden Zylinder I, einen im Z>linder I hydraulisch verschiebbaren Kolben 2, ein Kupplungsgehäuse 3, einen hohlen Holm 4, eine Zugstange 5, ein Zwischenstück 6 und den Werk/eugkopf, der aus einem pyramidischen Vielkant 7 und auf dessen Mantelflächen aufgesetzten, in radialer Richtung verschieblichen Segmenten 8 besteht. Die Segmente sind über den hohlen Holm 4 und das Kupplungsgehäuse 3 an dem Zylinder 1 abgestützt, während der Vielkanl 7 über die im hohlen Holm 4 angeordnete Zugstange 5 mit dem Kolben 2 des Zylinders I verbunden ist. Der Verbindung des Viclkants 7 mil der Zugstange 5 dient eine /ugslangenmulter 9. Die Zugstange 5 wiederum ist mit der Kolbenstange des Kolbens 2 über eine Kupplung IO verbunden.The pipe expander shown in the figure shows a stationary cylinder I, a cylinder I in the cylinder hydraulically displaceable piston 2, a clutch housing 3, a hollow spar 4, a pull rod 5, a Intermediate piece 6 and the work / eugkopf, which consists of a pyramidal polygon 7 and on its lateral surfaces placed segments 8 displaceable in the radial direction exist. The segments are about the hollow spar 4 and the clutch housing 3 supported on the cylinder 1, while the multi-channel 7 on the in the hollow spar 4 arranged tie rod 5 is connected to the piston 2 of the cylinder I. The connection of the Viclkants 7 mil the pull rod 5 serves a / ugslangenmulter 9. The pull rod 5 in turn is with the piston rod of the piston 2 is connected via a clutch IO.

Die Zugstange 5, die Kupplung 10, die Kolbenslange und der Kolben 2 sowie der Boden des Zylinders I weisen eine durchgehende Bohrung 22 auf, in der eine Schalistiinge Ib vorgesehen ist. Die Schaltslange 16 ist mit Spiel in der Bohrung 22 angeordnet und an ihrem einen Ende mit dem Werk/eugkopl'endc tier ZugslangeThe tie rod 5, the coupling 10, the piston length and the piston 2 and the bottom of the cylinder I have a through bore 22 in which a Schalistiinge Ib is provided. The switching length 16 is arranged with play in the bore 22 and at one end with the work / eugkopl'endc tier Zugslange

5 lest und damit mittelbar mit dem Vielkant 7 verbunden und ihr freies Ende ragt aus der Bohrung 22. Im Bereich der Bewegungsbahn des freien Endes der .Schallstange If) ist ein von dieser betätigter Endschalter 19 ungeordnet. LIm den Endsehalter 19 betätigen zu können ist an der Sehaltsn :ige 16 eine Noeke 17 angebracht. LJm auch für die andere Endlage der Zugstange ein Signal zu erhalten ist ein weiterer5 reads and thus indirectly connected to the polygon 7 and its free end protrudes from the bore 22. In the area of the movement path of the free end of the .Schallstange If) is a limit switch 19 actuated by this disordered. To be able to operate the end switch 19 is on the Sehaltsn: ige 16 a Noeke 17 appropriate. LJm to receive a signal for the other end position of the tie rod is another

Schalter 20 vorgesehen.Switch 20 is provided.

Der Endschalter 19 und der Schalter 20 sind hier auf einem Iktltelement 21 in Richtung der Zugstangenachse verschieden feststellbar, d. h. verschieblich befestigt, um sie einstellen zu können, wenn der Werkzeugkopf, d. h. die Teile 7 und 8 ausgewechselt werden und durch auf eine andere Rohrdimension abgestimmte ersetzt werden. The limit switch 19 and the switch 20 are here on an Iktltelement 21 in the direction of the tie rod axis differently identifiable, d. H. slidably attached to to be able to adjust them when the tool head, d. H. parts 7 and 8 are exchanged and through another pipe dimension matched to be replaced.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Mechanical pipe expander for the step-by-step expansion of steel pipes, the tool head of which consists of a pyramidal polygon and radially displaceable segments placed on its outer surface, the segments being supported by a hollow spar on a cylinder and the polygon with the is connected in the cylinder hydraulically displaceable piston. wherein the pull rod, the piston rod of the piston and the piston and the bottom of the cylinder have a through bore and that a through rod is provided. which lies with play in the bore and is firmly connected at one end to the tool head end of the pull rod and whose free end protrudes from the bore, characterized in that. that the rod is designed as a Schaltstangc (16) and a limit switch (19) actuated by the latter is arranged in the region of the movement path of the free end of the Schaltsiangc (16).

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