DE2457386A1

DE2457386A1 - Dichtungsbauteil zum einsetzen in die bohrung eines rohres

Info

Publication number: DE2457386A1
Application number: DE19742457386
Authority: DE
Inventors: Hugh Anthony Ballinger
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1973-12-06
Filing date: 1974-12-05
Publication date: 1975-06-12
Also published as: DK137967B; NO141864B; NL7415950A; BE823004A; DK137967C; US4160464A; CA1033312A; NO141864C; DE2457386C2; NO744375L; FR2253956A1; FR2253956B1; GB1495559A; DK631274A

Description

PATENTANWÄLTE D 59 Siegen

DIPL-ING. ERICH SCHUBERT Marburger Tor2 - Postfach

DIPL-ING. ROLF PÜRCKHAUER · ^Telef°^n: <⁰²⁷"^o

Telegramm-Anschrift: Patschub, Siegen

in 0^9 Kü/A 2457386

4. DEZ. 1974

United Kingdom Atomic Energy Authority, Charles II Street, London SWlY 4QP, England

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Nr. 56692/73 ^vom 6. Dezember 1973 beansprucht.

Dichtunp;sbauteil zum Einsetzen' in die Bohrung eines Rohres

Die Erfindung bezieht sich auf Dichtungsbauteile, die sich zur Verwendung in der Bohrung eines Rohres eignen, und betrifft insbesondere solche Dichtungsbauteile, wie sie in Rohren verwendet werden, die unter Wasser durch ein Explosions-Verbindungsverfahren verbunden werden sollen.

Allgemein ausgedrückt umfassen Explosions-Verbindungsverfahren das Verbinden von Rohren durch Explosionsschweißung oder durch Bildung eines Preßsitzes zwischen Bauteilen. Bei diesen beiden Formen von Explosionsverbinden wird entweder eines der Rohre mit einem anderen Rohr verbunden, oder alternativ werden beide Rohre mit einem gemeinsamen äußeren Bundring verbunden, der schließlich einen Teil der kompletten Verbindung bildet. Das Explosionsschweißen sieht die Bildung einer metallurgischen Verbindung zwischen Teilen vor, die durch Detonation eines Sprengstoffes in der Nähe eines der Teile zu verschweißen sind, wodurch dieser veranlaßt wird, sich mit dem anderen zu ver-

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schweißenden Teil zu verpressen. Zur Bildung eines Preßsitzes braucht nicht unbedingt eine metallurgische Verbindung hergestellt zu werden, sondern es wird grundsätzlich ein erster Teil mit einer Ausnehmung, Bohrung oder Kammer versehen, um einen zweiten Teil, der mit ihm zu verschweißen ist, aufzunehmen, und der eine Teil wird dann ausgedehnt oder zusammengedrückt, um einen Pestsitz mit dem anderen Teil durch Detonieren eines Sprengstoffs in der Mähe des einen der Teile zu bilden.

Wenn beispielsweise Rohre unter Wasser zusammengeschweißt werden, besteht ein Problem darin, daß, wenn man dem Wasser die Möglichkeit gibt, in den Bohrungen der. Rohre in der Mähe des Sprengstoffes zu verbleiben, beim Detonieren des Sprengstoffs die Stoßwelle durch das Wasser hindurch übertragen wird, um eine nicht wieder reparierbare Beschädigung an den Rohren in Bereichen hervorzurufen, die von der Verbindungsstelle entfernt gelegen sind. Es hat sich herausgestellt, daß es wünschenswert ist, Wasser aus dem Bereich der Explosion um eine Entfernung auszuschließen, die dem Zehnfachen bis Zwanzigfachen des Rohrdurchmessers entspricht. Ein Weg, um dies zu erreichen, besteht darin, eine gewisse Form von Dichtungseinrichtung vorzusehen, die das Wasser in den Rohren verdrängt und eine effektive Abdichtung bildet, um das Eindringen von Wasser in den Bereich, in welchem die Explosion stattfindet, zu verhindern.

Der. Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dichtungsbauteil zu schaffen, der bei Explosions-Verbindungsverfahren Anwendung finden kann, die beim Verbinden von Rohren in flüssigen Medien angewandt werden.

Erfindungsgemäß wird ein Dichtungsbauteil zum Einsetzen in die Bohrung eines Rohres geschaffen, der einen flexiblen aufblasbaren toroidalen Beutel bzw. Ringbeutel aufweist, der sich beim Aufblasen radial nach außen ausdehnt, um sich an die Bohrung des Rohres anzulegen, und sich radial nach innen ausdehnt, um das Rohr abzudichten.

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Vorzugsweise erstreckt sich der Ringbeutel in Längsrichtung des Rohres. ■ -

Der Ringbeutel wird vorteilhaft durch Einfalten einer Länge von flexiblem Schlauch und durch Verbinden der Enden des Schlauches zur Bildung eines langgestreckten Ringkörpers gebildet, dessen Außendurchmesser dem Außendurchmesser des Rohres entspricht .

Der Ringbeutel kann aus einem elastischen oder plastischen Material bestehen. .

Vorzugsweise befindet sich die Aufblasstelle des Ringbeutels in der Innenwand des Ringkörpers. Diese Aufblasstelle kann in einem mittleren Bereich der Innenwand angeordnet sein.

Dichtungsbauteile gemäß der Erfindung können dazu verwendet werden, Flüssigkeiten oder Gase aus der Bohrung eines Rohres zu verdrängen oder das Ein- oder Ausdringen von Flüssigkeiten in die oder aus der Bohrung eines Rohres zu- reduzieren.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 zwei durch Explosionsschweißung miteinander zu verbindende Rohre vor der Detonation des Sprengstoffs, während

Fig. 2 verschiedene Stufen des Aufblasens des Dichtungsbauteils 20 nach Fig. 1 wiedergibt.

In der Zeichnung sind zwei Metallrohre 11 und 12 dargestellt, die miteinander verbunden v/erden sollen. Das Ende des Rohres 11 ist vor dem Schweißen nicht deformiert, während das Ende 13 des Rohres 12 muffenärtig nach außen erweitert ist,- um einen Bereich von größerem Durchmesser zu schaffen, der das Ende des Rohres 11 aufnimmt. "Die Rohre 11 und 12 werden relativ zueinander so zu-

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sammengebaut, daß ein sich radial erstreckender Ringspalt 14 zwischen dem Ende des Rohres 11 und dem Ende des Rohres 12 gebildet wird. Ein ringförmiger Sprengstoff 15 wird in der Bohrung des Rohres 11 vor dem Zusammenbau angeordnet und dort durch vorübergehende Haltemittel (nicht dargestellt) gehalten. Eine flexible Gummihülse 16 wird über das Rohr 11 gestreift und über das Ende des löhres 12 gezogen, um das äußerste Ende des radialen Spaltes lh abzudichten, während ein aufblasbarer Beutel 17 im ausgesparten Bereich des Endes des Rohres 12 vorgesehen wird, so daß, wenn dieser aufgeblasen wird, er das innerste Ende des Ringspaltes 14 abdichtet. Um das Lokalisieren des aufblasbaren Beutels 17 im ausgesparten Teilstück des Endes des Rohres 12 zu unterstützen, wird der aufblasbare Beutel 17 lose auf einem Führungsbauteil 18 angeordnet, der aus Purnierholz oder einem aus Kunststoff geblasenen Formkörper hergestellt werden kann.'

Ein aus Segmenten zusammengesetzter Amboß bzw. Gegenhalter 19» der entsprechend der DT-OS 2 337 779 aufgebaut ist, wird außen auf dem Ende des Rohres 12 zusammengesetzt. Der Amboß oder Gegenhalter 19 wirkt in der in der oben erwähnten Offenlegungsschrift beschriebenen Weise.

Ein Dichtungsbauteil 20 wird in die Bohrungen der Rohre und 12 eingesetzt und in die dargestellte Form aufgeblasen. Der Dichtungsbauteil 20 wird aus einem Stück Polyäthylenschlauch von etwa 1 mm Dicke hergestellt, dessen Außendurchmesser sich dem Innendurchmesser der Rohre 11 und 12 anpaßt, wobei die Enden in Richtung der Bohrung des Polyäthylenschlauches zurückgefaltet und zur Bildung einer Verbindung 21 miteinander verbunden werden. Ein Luftschlauch 22 ist vorgesehen, um Luft der Innenwand 23 des Dichtungsbauteils 20 in einem zentralen Bereich zuzuführen.

Um den Dichtungsbauteil 20 in der Bohrung der Rohre 11 und

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zu lokalisieren, wenn diese beispielsweise mit Wasser gefüllt sind, wird der Dichtungsbauteil gefaltet, wie in Fig. 2a dargestellt. Der Dichtungsbauteil hat das Bestreben, im Querschnitt der Rohre 11 und 12 nach oben zu schwimmen. Beim Aufblasen hat der Beutel das Bestreben, Wasser in dem Maße zu verdrängen, wie er sich nach unten ausdehnt, wie in den Pign. 2b und 2c dargestellt, und fährt dann weiter fort, mehr Wasser zu verdrängen, und zwar in dem Maße, wie der untere Bereich des Dichtungsbauteils aufgeblasen wird, wie in Pig. 2d dargestellt. Schließlich wird jegliches Wasser, das im zentralen Hohlraum 24 eingefangen ist, endgültig durch weiteres Aufblasen des Dichtungsbauteils 20 herausgedrückt. Aus· den Pign. 2a bis 2e ist ersichtlich, daß durch das Aufblasen des Dichtungsbauteils 20 dieser veranlaßt wird, sich radial nach außen auszudehnen, um sich an die Bohrung der Rohre 11 und 12 anzulegen, und sich danach- radial nach innen ausdehnt, um die Rohre 11 und 12 abzudichten.

Um die Rohre 11 und 12 unter Wasser explosiv zusammenzuschweißen, wird der Dichtungsbauteil 20 in der Nähe des Sprengstoffes 15 angeordnet und wie beschrieben aufgeblasen. Falls notwendig, kann der Dichtungsbauteil 20 axial entlang den Rohren 11 und 12 in die korrekte Lage, wenn einmal aufgeblasen, gerollt werden. Der radiale Spalt l4 wird dann gewaschen und getrocknet und nachfolgend mit Luft unter einem Druck gefüllt, der etwas unterhalb der hydrostatischen Druckhöhe in der Tiefe liegt, in welcher die Rohre verschweißt werden sollen. Um den Ringspalt 14 zu waschen und zu trocknen, wird zunächst die Gummihülse 16 in ihre Lage gebracht, um das äußerste Ende des Spaltes 14 abzudichten, und dann wird die aufblasbare Ringdichtung 17 aufgeblasen, um den inneren Bereich abzudichten. Danach wird jegliches Wasser im Spalt l4 zunächst über Rohre herausgepumpt, und der Spalt 14 wird durch Hineinpumpen und Hinauspumpen von frischem sauberem Wasser gespült.. Der Raum wird dann dadurch.getrocknet, daß denaturierter Alkohol ein- und ausgepumpt wird. Schließlich wird Luft in den Ringspalt 14 mit

2 einem Druck von etwa zwei Pfund pro Quadratzoll (0,14 kg/cm ) unterhalb der hydrostatischen Druckhöhe in dem Bereich, in welchem

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die Rohre verschweißt werden, eingelassen. Dies kann zweckmäßig dadurch erreicht werden, daß die Rohre 25 mit einer wenige Fuß oberhalb der Rohre angeordneten Luftdruckquelle verbunden werden. ■ - " ·

Wenn 'die Dichtungen 16 und 17 und der Dichtuhgsbauteil sich in- ihrer Lage befinden und der Ringspalt 14 mit Luft gefüllt ist, wird der Amboß oder Gegenhalter außerhalb angeordnet, um den Kräften der Explosion einen Widerstand entgegenzusetzen. Der Sprengstoff wird dann zur Detonation gebracht, und das Ende des Rohres 11 wird veranlaßt, sich über den Ringspalt I^ hinweg zu beschleunigen und sich mit dem Ende des Rohres zur Bildung einer Schweißung zu verpressen.· Der Amboß 19 besteht aus Segmenten, die durch vorübergehende Haltemittel (nicht dargestellt) in ihrer Lage gehalten werden, und die Segmente sind frei, sich von der Berührungsfläche zwischen dem Amboß 19 und dem Ende des Rohres 12 durch■gespeicherte Formänderungsenergie in dem Amboß , die durch die Explosion erzeugt wird, weg zu beschleunigen, wie dies in der eingangs erwähnten DT-OS 2 337 beschrieben ist.

Wenn auch der Dichtungsbauteil 20, wie oben beschrieben, aus Polyäthylen hergestellt ist, so versteht es sich doch, daß er auch aus jedem anderen beliebigen flexiblen Material hergestellt werden kann, das sich zur Herstellung eines aufblasbaren Beutels, eignet. Beispiele von anderen Materialien sind elastische' Werkstoffe, wie Gummi, Neopren und andere Kunststoffe.

Es hat sich herausgestellt, daß Dichtungsbauteile, die gemäß der Erfindung aufgebaut sind, sehr nutzbringend zum Abdichten eines Abschnittes eines Rohres verwendet werden können, das ein Strömungsmittel fördert, um beispielsweise die Möglichkeit zu schaffen, das Rohr aufzuschneiden, um beispielsweise einen frischen Rohrabschnitt einzusetzen oder einen Abschnitt des Rohres zu.ersetzen oder zu reparieren, und zwar ohne die Notwendigkeit, den Inhalt des Rohres zu entfernen oder die gesamte

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Rohrlänge zu evakuieren.

Eine Art, dies zu "bewerkstelligen, besteht darin, ein- oder mehrere Löcher von kleinem Durchmesser in die Wand des Rohres unter Verwendung einer Arbeitskammer oder Arbeitsbüchse einzuschneiden, die gegenüber der Außenseite des Rohres abgedichtet ist, um zu verhindern, daß der Inhalt des Rohres aus dem Rohr durch das Loch entweicht. Ein Dichtüngsbauteil, der so gefaltet ist, daß er sich beim Aufblasen zunächst in Längsrichtung entlang dem Rohr-entrollt und sich dann entfaltet, um das· Rohr abzudichten, kann dann in das Loch eingeführt werden. In diesem Falle kann es vorgezogen werden, den Dichtungsbauteil durch die Außenwand des Dichtungsbauteils anstatt durch eine Innenwand hindurch aufzublasen. Der Aufblasschlauch kann abgeschnitten und abgedichtet werden, wenn der Dichtungsbauteil aufgeblasen ist. Vorzugsweise kann eine Einrichtung vorgesehen werden, die es ermöglicht, daß der Dichtungsbauteil sich später entleert und durch das im Rohr hergestellte Loch wieder zurückgezogen werden kann. Der Dichtungsbauteil kann dadurch bewegt werden, daß das Strömungsmittel innerhalb des Rohres von der einen Seite des Ilchtungsbauteils auf die andere Seite unter Verwendung einer äußeren Umgehungsleitung gefördert wird, die an das zu schneidende Rohr auf jeder Seite des Dichtungsbauteils angezapft ist, um beispielsweise den Dichtungsbauteil in Strömungsrichtung vor oder hinter dem Loch in dem zu schneidenden Rohr anzuordnen. Ein zweiter Dichtungsbauteil kann dann durch ■ das Loch eingeführt und innerhalb des Rohres in die richtige Lage gebracht werden. Wenn sich die beiden Dichtungsbauteile in ihrer Lage befinden, kann der Inhalt des Rohres in dem Raum zwischen ihnen herausgenommen und das Rohr geschnitten werden.

Das Rohr kann unter Verwendung jeder geeigneten Technik wieder verbunden werden, und wenn einmal das Rohr wieder verbunden ist, können die Dichtungsbauteile durch das Loch im Rohr, durch Vielehes sie eingeführt wurden, wieder herausgenommen werden, und die Löcher werden beispielsweise durch Schweißen oder durch'Einsetzen eines Fliekpfropfens in das Rohr wieder abgedichtet. 509824/0668

Pat entails pr ü ehe

Claims

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Patentansprüche

1JDichtungsbauteil zum Einsetzen in die Bohrung eines Rohres, gekennzeichnet durch einen flexiblen aufblasbaren Ringbeutel (20), der sich beim Aufblasen radial nach außen ausdehnt, um sich an
die Bohrung des Rohres (11,12) anzulegen, und sich radial nach
innen ausdehnt, um das Rohr (11,12) abzudichten.
2. Dichtungsbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ringbeutel (20) in Längsrichtung des Rohres (11,12)
erstreckt.
3. Dichtungsbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbeutel (20) durch Einfalten einer Länge von flexiblem Schlauch und durch Verbinden der Enden des Schlauches
zur Bildung eines langgestreckten Ringkörpers gebildet ist, dessen Außendurchmesser dem Außendurchmesser des Rohres (11,12) entspricht.
4. Dichtungsbauteil nach einem der Ansprüche .1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbeutel (20) aus einem strömungsmittelundurchlässigen elastischen Material hergestellt ist.
5· Dichtungsbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbeutel (20) aus einem strömungsmittelundurchlässigen Kunststoff besteht.
6. Dichtungsbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufblasstelle (22) des Ringbeutels (20)
sich in der Innenwand (23) des Ringkörpers befindet.

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