DE2622317C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufweiten von Metallrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufweiten eines Metallrohrs gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 5.

Verfahren und Vorrichtung dieser Art dienen beispielsweise dem Verbinden von Rohren mit einer Rohrplatte eines Wärmeaustauschers und sind bekannt (GB-PSn 11 23 836, U 49 387 und 11 60 761). ]e nach den Bedingungen und der Menge der verwendeten Sprengladung kann das Rohr in mechanischen Eingriff mit dem Rohrträger erweitert oder durch eine metallurgische Verbindung mit diesem vereinigt werden.

Beim üblichen Verfahren ist die Sprengladung am Ende einer Metallhülse angeordnet, die koaxial innerhalb desjenigen Bereichs des Rohres liegt, der aufgeweitet werden soll. Ein zwischen der Ladung und dem aufzuweitenden Teil des Rohres bestehender ringförmiger Raum wird mit einem Ring eines den Explosionsdruck übertragenden Materials, beispielsweise Polyäthylen, gefüllt. Meistens sind die Sprengladung und die Hülse als herkömmliche Sprengkapsel, üblicherweise als elektrischer Zünder, ausgebildet, und die Hülse enthält normalerweise einen elektrischen Zündkopf. Zwar ist die Verwendung eines herkömmlichen Zünders für viele Anwendungszwecke zufriedenstellend, sie hat aber einige Nachteile, die ihre Verwendung auf bestimmte Anwendungsfälle beschränken, insbesondere beim Aufweiten von Rohren kleinen Durchmessers. Die Explosion und die durch sie abgeschleuderten Metallteilchen können Oberflächenschäden an Metallteilen außerhalb des aufzuweitenden Rohrabschnitts verursachen. Außerdem müssen Gehäuse elektrischer Zünder einen Innendurchmesser haben, der so groß ist, daß ein elektrischer Zündkopf im Gehäuse aufgenommen werden kann. Deshalb sind sie zur Verwendung in engen Rohren beispielsweise unter 5 mm nicht geeignet, es sei denn, daß die Hülse mit einem verhältnismäßig weiten Abschnitt ausgebildet ist, der es ermöglicht, den Zündkopf außerhalb des aufzuweitenden Rohres anzuordnen. Ein weiterer Nachteil elektrischer Zünder liegt in der Gefahr einer vorzeitigen Zündung des Zündkopfes durch induzierten oder Streustrom durch Schweißarbeiten oder sonstige in der Nähe ausgeführte elektrische Arbeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, die in engen Rohren anwendbar sind, und die Schaden vom Rohrträger fernhalten.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Druckwellenerzeuger befindet sich auf diese Weise in einem ausreichenden Abstand von der Sprengladung.

Eine stoßempfindliche Sprengladung bedeutet im vorliegenden Zusammenhang eine Ladung, von der zumindest ein Teil eine primäre Zündladung ist, die von incr Druckwelle ohne weiteres zu zünden ist. Gegebenenfalls kann ein Teil der Ladung ein sekundärer Sprengstoff im Detonationsverhältnis zum primären

Sprengstoff sein. Ein geeigneter primärer Sprengstoff ist Bleiazid.

Die Druckwelle kann gemäß Anspruch 2 beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß eine Sprengladung oder daß ein Draht durch elektrischen Strom zur Explosion gebracht wird. Der bevorzugte Erzeuger der Druckwelle ist jedoch gemäß Anspruch 3 ein elektrischer Funke, der über einen Funkenspalt hinweg erzeugt wird. Der Funke kann z. B. durch Entladen eines Kondensators oder durch eine piezoelektrische Vorrichtung in häkannter Weise erzeugt werden.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 5 gelöst Weiterbildungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 6 bis 13.

Bei Anwendung der Erfindung ist es praktisch, den Druckwellenerzeuger in einem Abstand von etwa 8 cm von der Sprengladung getrennt anzubringen. Wenn größere Längen für die Leitung zur Druckwellenführung wünschenswert scheinen, kann die Innenfläche der Leitung gemäß Anspruch 9 mit einer geringen Menge eines reaktionsfähigen Materials überzogen sein, das beim Zünden durch die Druckwelle der Druckwellenfront noch Energie hinzufügt und dadurch die Ausbreitung der Druckwelle aufrecht hält.

Es ist bekannt (DE-OS 22 06 321), durch Zünden einer Sprengladung einen Gegenstand in eine Hohlform einzuformen, indem die notwendigen Verformungskräfte über ein hydraulische Medium auf den zu verformenden Körper übertragen werden. Die Verformung erfolgt nicht unmittelbar über die Sprengladung. Diese befindet sich in erheblichem Abstand in einem Schußapparat und ist als Vorderladercharge ausgestaltet, die dann über eine Bolzenschlageinrichtung unter Zuhilfenahme eines Zündhütchens zur De'.inalion gebracht werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausiührungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Die Figur ist ein schemaiischer Längsschnitt durch eine Vorrichtung in ihrer Stellung zum Aufweiten des Endes eines Rohres in eine Rohrplatte als Rohrträger.

Das Ende eines Rohres 10, das aufgeweitet werden soll, ist in einer Öffnung 11 in einer Rohrplatte 12 angeordnet. Der Durchmesser der öffnung ist dabei etwas größer als der Außenwanddurchmesser des Rohres 10, wodurch sich ein Durchmesserspiel von 0,1 bis 0,5 mm ergibt. Die Öffnung 11 ist zur Außenfläche 13 der Rohrplatte 12 hin erweitert und bildet einen kegelstumpfförmigen Öffnungsbereich 14 -nit einem Kegelwinkel von ca. 10°.

Eine Leitung 15 zur Druckwellenführung ist ein Rohr aus Kunststoffmaterial, das an beiden Enden geschlossen ist und einen Endabschnitt 16 mit verringertem Außendurchmesser hat, der mit Gltitsitz ohne wesentliches Spiel in dem Ende des Rohres 10 sitzt, welches aufgeweitet werden soll. Um das exakte Anbringen der Leitung 15 zu erleichtern, ist die Außenfläche der Leitung mit einer Stufe 17 versehen, die an der Außenfläche i3 der Rohrplatte anliegt. Eine Bohrung in der Leitung 15 ist über den größten Teil ihrer Länge hinweg gleichmäßig, erweitert sich jedoch zu einem Endbereich 18 von größerem Durchmesser. Der Endbereich 18 ist durch einen Stopfen 19 aus Kunststoff verschlossen, in dem ein Elektrodenpaar 20 angeordnet ist, das sich durch den Stopfen 19 hindurch erstreckt und innerhalb der Leitung 15 einen Funkenspalt 21 und außerhalb der Leitung 15 zwei elektrische Klemmen 22 bildet.

Die stoßempfindliche Sprengladung ist an einem Ende der Leitung 15 angeordnet und besteht aus einer Ladung 23 eines sekundären Sprengstoffs, wie Pentaerythritoltetranitrat und einer Ladung 24 aus primärem Zündsprengstoff, wie Bleiazid. Die Ladung kann, wie gezeigt, unmittelbar in die Leitung /5 hinein verdichie! sein, oder sie kann zweckmäßigerweise in einem getrennten Behälter abgepackt und als Sprengsatz in der Leitung 15 eingesetzt sein.

Die Sprengladung wird zur Explosion gebracht, wenn eine ausreichende Spannung an die Klemmen 22 angelegt wird, um einen Funken über den Funkenspalt hinweg zu erzeugen, wodurch eine Druckwelle geschaffen wird, die zur Zündladung 24 übertragen wird. Bei der Detonation der Sprengladung wird das Ende des Rohres 10 in innige Berührung mit der Rohrplatte aufgeweitet und darin fest befestigt. Wenn eine ausreichende Sprengladung verwendet wird, werden die einander berührenden Oberflächen miteinander verschweißt.

Bei der allgemeinen Anwendung der Erfindung beim Befestigen von Rohren in Rohrplatten, wie bei der Herstellung von Wärmeaustauschern, ist das Rohr 10 auch mit seinem anderen Ende in einer Öffnung in einer weiteren, hier nicht gezeigten Rohrplatte angeordnet. Jede Rohrplatte kann mehrere öffnungen zur Aufnahme weiterer, darin zu befestigender Rohre haben, und die Enden der Rohre können entweder einzeln, nacheinander oder gleichzeitig aufgeweitet werden, je nachdem wie es zweckmäßig ist.

Es liegt auf der Hand, daß sich das oben beschriebene Verfahren ohne weiteres zum Vereinigen von zwei Rohren oder zum Befestigen eines Endstücks, beispielsweise eines Nippels oder einer Düse, am Ende des Rohres angepaßt werden kann, indem die Rohrplatte 12 der hier dargestellten Anordnung durch das entsprechende Element ersetzt wird. In diesem Fall muß jedoch das Element normalerweise außen gegen eine Verformung an der Verbindungsstelle abgestützt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufweiten eines Metallrohrs in ein zum Rohr konzentrisches Loch eines Rohrträgers, bei dem man in dem aufzuweitenden Abschnitt des Rohrs eine Sprengladung zündet, dadurch gekennzeichnet, daß man einestoßempfindliche Sprengladung (23, 24) verwendet und diese durch eine außerhalb des Rohrs (10) erzeugte Druckwelle zündet, die durch eine langgestreckte ίο Leitung (15) zur Sprengladung übertragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwelle durch eine explodierende Sprengladung, einen explodierenden Draht oder einen elektrischen Funken (20, 21, 22) erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwelle durch einen elektrischen Funken erzeugt wird, der durch das Entladen eines Kondensators oder durch eine piezoelektrisehe Vorrichtung erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Druckwellenübcrtragung der Druckwellenfront Energie zugefügt und dadurch die Fortpflanzung: der Druckwelle aufrecht erhalten wird.

5. Vorrichtung zum Aufweiten eines Mctallrohres mit einer zum Erzeugen der gewünschten Erweiterung geeigneten Sprengladung innerhalb dei im Rohrträger angeordneten Rohrendes und einem jo außerhalb dieses Rohrendes angeordneten Zündkopf, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengladung (23, 24) stoßempfindlich und an einem finde einer nichtmetallischen Leitung (15) zur Druckwelleniibertragung angeordnet ist, und daß ein Druck- )5 wellenerzeuger (20, 21, 22) am anderen Ende der Leitung (15) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (15) zur Druekwcllenüberiragung ein Rohr aus einem Kunststoffm^terial ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (15) zur Druckwellenübertragung aus Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid oder Nylon besteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwellenerzeuger (20, 21, 22) ein Paar Elektroden (20) aufweist, die in der Leitung (15) zur Druckwellenübertragung abgedichtet angebracht sind und einen Funkenspalt (21) bilden.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Leitung (15) zur Druckwellenübertragung eine Beschichtung aus einem reaktionsfähigen Material aufweist, das beim Zünden durch die Druckwelle der Druckwellenfront Energie zufügt und dadurch das Fortpflanzen der Druckwelle aufrecht erhält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das reaktionsfähige Material Pentaerythritoltetranitrat aufweist. «>

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflache der Leitung (15) zur Druckwellenübertragung mit einem nach außen vorspringenden Bereich (17) versehen ist, der am Ende des aufzuweitenden Rohres anliegt und dadurch das genaue Anbringen der Sprengladung erleichtert.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch

gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Leitung (15) zur Druckwellenübertragung mit einer Stufe (17) oder einem Kragen versehen ist

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die stoßempfindliche Sprengladung (23,24) Bleiazid enthält.