DE2623242A1 - METAL PIPE EXPANSION METHOD AND DEVICE - Google Patents
METAL PIPE EXPANSION METHOD AND DEVICEInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zum Aufweiten von lie t al Ir ohr enMethod and device for Expansion of lie t al ears
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung aura Aufweiten von Iletallrohren= Das Verfahren gemäß der Erfindung dient sun radialen Aufweiten eines Lletallrohres und ist besonders nützlich zum Aufweiten eines Rohres innerhalb einer konzentrischen Öffnung in einem LIetallelement, mit dem das .Rohr verbunden werden soll,, Die JJr findung umfaßt auch eine Sprengvorrichtung zur Verwendung bein erfindimgsgemäßen Verfahren.The invention relates to a method and a device aura expansion of Iletallrohren = the method according to the invention serves sun radial expansion of a metal pipe and is special useful for expanding a pipe within a concentric one Opening in a metal element with which the pipe is connected to be, the JJr invention also includes an explosive device for use in the method according to the invention.
Das Verfahren zum vereinigen eines Iletallrohreü mit einen anderen iietallelement, beispielsweise einem größeren Rohr oder einer Rohrplatte eines Wärmeaustauschers durch konzentrisches Anordnen des Holires innerhalb einer Öffnung in dem Element und Zünden einer Sprengladung innerhalb des in der öffnung befindlichen Rohrabschnittes ist bekannt. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel in den britischen Patentschriften T 123 836, 1 149 387 und 1 160 761 beschrieben. Je nach den Bedingungen und der LIenge der verwendeten Sprengstoffladung kann das Rohr in mechanischen Singriff mit den äußeren Element erweitert oder durch eine metallurgische Verbindung mit dem äußeren Element vereinigt werden. Die Wirksamkeit der Verbindung zwischen den Teilen kann durch Anordnen von Vorsprüngen oder Vertiefungen an den Teilen oder durch das Anbringen von Ringen oder sonstigen Elementen zwischen den Teilen, vor dem Zünden der Sprengladung noch verbessert werden.The process of uniting one metal tube with another iietallelement, for example a larger pipe or a Tubesheet of a heat exchanger by concentrically arranging the holire within an opening in the element and Igniting an explosive charge within the pipe section located in the opening is known. Such a procedure is described, for example, in British patents T 123 836, 1 149 387 and 1 160 761. Depending on the conditions and the length of the explosive charge used, the tube may or may not be expanded into mechanical disengagement with the outer element by a metallurgical bond with the outer element be united. The effectiveness of the connection between the parts can be achieved by arranging projections or depressions on the parts or by attaching rings or other elements between the parts, before detonating the explosive charge still to be improved.
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-bein üblichen Verfahren zum Aufweiten von Rohren in Rohrplatten ist die Sprengladung sv.-eckiiiäßigerweise am Ende einer Lletallhüloe angeordnet, die koaxial innerhalb desjenigen Bereiches des Rohres liegt, der aufgeweitet v/erden soll. Ein syrischen der Ladung und dem aufzuweitenden Seil des Rohres bestehender ringförniiger Raun wird mit einem Ring eines den Explosionsdruck Ucertragenden !Materials, beispielsweise Polyäthylen, gefüllt. 1.Ie is tens sind Sprengladung und 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 Anv/endungs zwecke in höchstem Grade zufriedenstellend, aber sie hat einige ITachteile, die ihre llützlichkeit in gewissen Anwendungsfällen beschränken, insbesondere beim Aufweiten von Rohren kleinen Durchmessers. Die Explosion und die durch sie abgeschleuderten Metallteilchen können beispielsweise Oberflächenschäden an i,i et all te ilen außerhalb des aufzuweitenden Rohrabschnittes verursachen, und das ist im allgemeinen nicht erwünscht, obwohl es auch von nutzen sein kann, wenn es eine gewünschte Gestaltung an einem Rohrende hervorrufen soll. 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 vielten Abschnitt ausgebildet ist, der es ermöglicht, den Zündkopf außerhalb des aufzuweitenden Rohres anzuordnen. Ein weiterer ITachteil elektrischer Zünder besteht in der Gefahr einer vorzeitigen Zündung des Zündkopfes durch induzierten oder Streustrom durch Schweißarbeiten oder sonstige in der ITähe ausgeführte elektrische Arbeiten.In the usual method for expanding tubes in tube plates, the explosive charge is arranged at the end of a metal envelope which is coaxially located within the area of the tube that is to be expanded. A Syrian ring-shaped space consisting of the load and the pipe to be expanded is filled with a ring of a material that can transmit the pressure of the explosion, for example polyethylene. 1.Ie is least the explosive charge and the case are designed as a conventional detonator, usually as an electric detonator, and the case usually contains an electric detonator head. While the use of a conventional igniter is most satisfactory for many purposes, it has some disadvantages which limit its usefulness in certain applications, particularly when expanding small diameter pipes. The explosion and the metal particles thrown off by it can, for example, cause surface damage to i, i et all parts outside the pipe section to be expanded, and this is generally undesirable, although it can also be useful if it produces a desired design at a pipe end target. In addition, electrical detonator housings must have an inside diameter that is large enough to accommodate an electrical detonator head in the housing. Therefore, they are not suitable for use in narrow tubes, for example less than 5 mm, unless the sleeve is designed with a relatively large section which enables the ignition head to be arranged outside the tube to be expanded. Another disadvantage of electrical detonators is the risk of premature ignition of the detonator head due to induced or stray current from welding work or other electrical work carried out in the vicinity.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine - Vorrichtung zum Aufweiten eines Metallrohres zu schaffen, die bei engen Rohren anwendbar sind, ohne äußereThe object of the invention is to provide a method and a device for expanding a metal pipe to create that are applicable to narrow pipes without external
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Schäden hervorzurufen.Cause damage.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufweiten eines Metallrohres wird innerhalb des Abschnittes des Rohres, der aufgeweitet werden soll, eine flamm- bzw. feuerenpfindliche Sprengladung angeordnet, die geeignet irst, die gewünschte Aufweitung zu erzeugen ; zu öler Sprengladung wird eine Flamme durch die Bohrung eines langgestreckten, nichtmetallischen, die Flamme übertragenden Rohres geleitet, indem ein rasch abbrennender Stoff, der längs der Bohrung verteilt ist, abbrennt, so daß ein kontinuierlicher, die Flamme weiterleitender Kanal zwischen dem rasch abbrennenden Stoff und der Innenwand des Rohres frei bleibt, wodurch die Sprengladung durch die Flamme gezündet wird.In the method according to the invention for expanding a metal pipe, a flame-sensitive or fire-sensitive explosive charge is arranged within the section of the pipe which is to be expanded, which explosive charge is suitable for producing the desired expansion; to oil explosive charge, a flame is passed through the bore of an elongated, non-metallic, the flame-transmitting tube by a ra sch burning substance , which is distributed along the bore, burns, so that a continuous, the flame relaying channel between the rapidly burning substance and the inner wall of the tube remains exposed, whereby the explosive charge is ignited by the flame.
Eine flamm- bzw. feuerempfindliche Sprengladung bedeutet im vorliegenden Zusammenhang eine Ladung, von der zumindest ein Teil eine primäre Zündladung ist, die die Eigenschaft hat, daß sie.mit Sicherheit bis zur Detonation verbrennt. Ss liegt jedoch auf der Hand, daß gegebenenfalls ein Teil der Ladung ein sekundärer Sprengstoff im Detonationsverhältnis zum primären Sprengstoff sein kann. Ein geeigneter primärer Spreng stoff ist Bleiazid.A flame or fire-sensitive explosive charge means in the present context a charge of which at least one Part of a primary ignition charge, which has the property that it burns with certainty until detonation. Ss lies However, it is clear that part of the charge may be a secondary explosive in detonation ratio may be primary explosives. A suitable primary explosive is lead azide.
Das Rohr der Flammenübertragungsvorrichiung ist vorzugsweise aus einem Kunststoff wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid oder Nylon hergestellt. Bei einem zweckmäßigen Verfahren ist die Sprengladung in einem Ende der Bohrung des die Flamme übertragenden Rohres angeordnet.The tube of the flame transmission device is preferably made of a plastic such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride or nylon. In a convenient method, the explosive charge is in one end of the bore of the arranged the flame transmitting tube.
Der rasch abbrennende oder deflagrierende Stoff kann zwar körnchenförmiges Material aufweisen, das dicht genug verteilt ist, um die Fortsetzung der Flamme aufrechtzuerhalten, ist aber vorzugsweise ein Strang schnurähnlichen Materials, der von dem langgestreckten Rohr locker umhüllt ist. Bevorzugte schnurähnliche Materialien schließen beispielsweise Sextil-The rapidly burning or deflagrating substance can admittedly comprise granular material that distributes densely enough is to maintain the continuation of the flame, but is preferably a strand of string-like material, the is loosely wrapped in the elongated tube. Preferred cord-like materials include, for example, sextile
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garne oder Bänder ein, an denen Schwarzpulver haftet, oder dünne Stränge aus Kordit, denn bei diesem Verfahren sorgen diese Stoffe für eine zuverlässige und gleichmäßige Fortpflanzung der'Plar-jEie mit Geschwindigkeiten bis zu 100 LIeter/ Sekunde, und das Zünden der Sprengladung erfolgt praktisch sofort. Zweckmäßig ist ein Strang aus Kordit mit einem Durchmesser von 1 ,5 bis 3 Llillimeter. Die Bohrung des Flaianeiiubertragungsrohres kann zweckmäßigerweise einen Durchmesser von " >-; c, ο mm aufweisen.yarn or ribbons to which black powder sticks, or thin strands of cordite , because in this process these substances ensure a reliable and even propagation of the'Plar-jEie at speeds of up to 100 liters / second, and the detonation of the explosive charge takes place practically immediately. A cord made of cordite with a diameter of 1.5 to 3 millimeters is expedient. The bore of the flail transmission tube can expediently have a diameter of -; c, ο mm.
Die Einrichtung zum Zünden des rasch abbrennenden Stoffs kann swecknäßigerweise einen elektrischen Zündkopf aufweisen, wie er in elektrischen Zündern ver:.endet wird. Andererseits können aber auch die mit elektrischen Zündköpfen einhergehenden Gefahren dadurch vermieden werden, daß ein Brandgemiöch verwendet wird, welches im Ende oder in der ITähe des Endes der Bohrung des Flazunenübertragungsrohres angeordnet ist, und daß das Gemisch mit einer brennenden Zündschnur, beispielsweise der in Kamel erhältlicher Zündschnur,gezündet wird. Geeignete Braiidgeni.oche" sind auf dem Gebiet aer Sprengstoffe zum Zünden mittels Zündschnüren bekannt. Sie bestehen im allgemeinen aus pulverigen Oxidationsmitteln, z.B. Kalisalpeter, Kaliumperchlor at oder Mennige und Reduktionsmitteln, z.B. Silicium, Schwefel oder Kalziumsilikat mit einem Bindemittel wie Nitrocellulose, Kautschuk oder Kunstharz. Ein besonders gut geeignetes Gemisch weist auf Gewichtsbasis folgende Zusammensetzung auf: 30 ',J nitrocellulose, 21,6 c/o Kaliumnitrat, 27 ^Blei-Mennige , 21,1 io Silicium und 0,3 >j Diäthyl-Diphenyl-Harnstoff o The device for igniting the rapidly burning substance can in some cases have an electrical ignition head, as is used in electrical igniters. On the other hand, the dangers associated with electric detonators can be avoided by using a fire mixture which is arranged in the end or near the end of the bore of the cylinder transmission tube, and that the mixture with a burning fuse, for example the one available in Camel Fuse, is ignited. Suitable braids are known in the field of explosives for igniting by means of fuses. They generally consist of powdery oxidizing agents, e.g. potassium nitrate, potassium perchlorate or red lead, and reducing agents, e.g. silicon, sulfur or calcium silicate with a binding agent such as nitrocellulose, rubber or synthetic resin . A particularly suitable mixture comprises on a weight basis the following composition: 30 ', J nitrocellulose, 21.6 c / o potassium nitrate, 27 ^ lead-red lead, silicon and 21.1 io 0.3> j diethyl-diphenyl-urea o
Die Erfindung schließt auch das Verfahren zum Aufweiten eines Rohrabschnitts in eine Öffnung einer Rohrplatte oder in ein größeres Rohr ein, bei dem der Rohrabschnitt in die Öffnung in das größere Rohr eingesetzt und nach dem oben beschriebenen Verfahren in Eingriff mit der Rohrplatte oder dem größeren Rohr erweitert wird.The invention also includes the method of expanding a pipe section in an opening of a tube plate or into a larger pipe, wherein the pipe section into the opening i n used the larger tube and by the method described above into engagement with the tube plate or the larger pipe is expanded.
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Die erfindungsgemäße Sprengvorrichtung weist ein langgestrecktes, nicht-metallisches Flammenführungsrohr auf, das an einem Ende eine Ladung eines flammeiiipfindlichen Sprengstoffs und am anderen Ende eine Zündeinrichtung enthält und längs dessen Bohrung ein rasch abbrennender Stoff verteilt ist, wobei ein kontinuierlicher, die Flamme fortsetzender Kanal zwischen dem rasch abbrennenden Stoff und der Innenwand des Rohres frei ist, und wobei die Zündeinrichtung so angeordnet ist, daß sie beim Zünden den rasch abbrennenden Stoff zündet, wodurch die Sprengladung zur Explosion gebracht v/ird.The explosive device according to the invention has an elongated, non-metallic flame guide tube with a charge of a flame-sensitive explosive at one end and at the other end contains an ignition device and along its bore a rapidly burning substance is distributed, with a continuous channel continuing the flame is free between the rapidly burning substance and the inner wall of the tube, and wherein the igniter is so arranged is that when ignited it ignites the rapidly burning substance, causing the explosive charge to explode.
Bei der bevorzugten Vorrichtung v/eist die Zündeinrichtung eine Ladung eines Brandgemicches auf, welches vorzugsweise von einem rohrförmigen Behälter mix offenem Ende umhüllt ist, der mit dem Flammenübertragungsrohr verbunden lot, so d&IE der rasch abbrennende Stoff der Flaj-rae des Braiiägemisches ausgesetzt ist, wenn dieses gezündet ist.In the preferred device v / e is the ignition device on a charge of incendiary mixture, which is preferably from a tubular container mix open end is encased, the solder connected to the flame tube, so the quick Burning substance exposed to the flaj-rae of the brewing mixture is when this is ignited.
um dö.s exakte Anbringen der Sprengladung innerhalb des aufzuweitenden Rohrabschnittes zu erleichtern, ist die .außenfläche des die Sprengladung entlmltenden langgestreckten Rohres vorzugsweise mit einem nach außen \?Orstelienden Bereich, beispielsweise einer Stufe oder einem Kragen versehen, der am Ende des Rohres anliegt, wer.ii dio Vorrichtung darin eingesetzt ist; ·in order to precisely attach the explosive charge within the widening area The outer surface is to facilitate the pipe section of the elongated tube releasing the explosive charge preferably with an area facing outwards, for example a step or a collar, which rests at the end of the tube, who inserted the device into it is; ·
Die Erfindung v/ird nachfolgend armand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in the form of the drawing.
Die Figur ist ein schematiceher Längsschnitt durch eine Vorrichtung in ihrer Stellung zum Aufweiten des Endes eines Rohres in eine Rohrplatte.The figure is a schematic longitudinal section through a device in position to expand the end of a pipe into a pipe plate.
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 Außendurchmesser des Rohres 10, wodurch sich ein Durchmesser-The end of a tube 10 which is to be expanded is arranged in an opening 11 in a tube plate 12. Of the The diameter of the opening is slightly larger than the outer diameter of the pipe 10, which results in a diameter
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spiel von 0,1 bis 0,5 mm ergibt. Die Öffnung 11 ist zur Außenfläche 15 der Rohrplatte 12 hin erweitert und bildet einen kegelstumpfförmigen üffnungsbereich 14 mit einem Kegelwinkel von ca. 10 .play of 0.1 to 0.5 mm results. The opening 11 is for Outer surface 15 of the tube plate 12 expands and forms a frustoconical opening area 14 with a Cone angle of approx. 10.
Ein Kunststoffrohr 1p, das an einem Ende geschlossen ist, i";t mit diesem geschlossenen Ende 16 mit Gleitsitz ohne "./eGentliciies Spiel in demjenigen Abschnitt des Endes des Rohres 10 angeordnet, der aufgeweitet werden soll. Um das exakte Anbringen des Rohres 15 zu erleichtern, ist auf dem Rohz· ein äußerer Kragen 17 gebildet, der am Ende des Rohres 10 und an der Außenfläche 13 der Rohrplatte zur Anlange komnt.A plastic pipe 1p closed at one end i "; t with this closed end 16 with a sliding fit without "./eGentliciies game in that section of the end of the Tube 10 arranged to be expanded. To that To facilitate exact attachment of the tube 15 is on the Rohz · an outer collar 17 is formed at the end of the tube 10 and on the outer surface 13 of the tube plate to the plant komnt.
Eine stoßempfindliche Sprengladung ist im blinden Ende 16 des Rohres 15 angeordnet und besteht aus einer Ladung 18 eines sekundären Sprengstoffs, wie Pentaerythritoltetranitrat, ■juid einer Ladung 19 aus primärem Zündsprengstoff, wie Bleiazid. Die Ladung kann, wie gezeigt, unmittelbar in das Ende 15 hinein verdichtet sein, oder sie kann zweckinäßigerweise in einem getrennten Behälter abgepackt unä. in ihre Lage eingesetzt sein.A shock-sensitive explosive charge is arranged in the blind end 16 of the tube 15 and consists of a charge 18 of a secondary explosive, such as pentaerythritol tetranitrate, and a charge 19 of a primary ignition explosive, such as lead azide. The charge may be compacted immediately into end 15, as shown, or it may conveniently be packaged in a separate container and the like. be put into their position.
Eine dünne, metallene, rohrförmige Kapsel 20, die eine Ladung eines Brand gemisches 21 enthält, ist auf das offene'-Ende des Rohres 15 aufgeschoben und mit Klebeband 22 befestigt. In der Kapsel 20 und im G-er.isch 21 ist ein Schlitz 23 gebildet, der zur Aufnahme einer Schlaufe einer hier nicht gezeigten Zündschnur zur. Zünden des Gemisches 21 dient. Sin dünner Strang aus Kordit 24 ist in der Bohrung des Rohres 15 lose angeordnet und erstreckt sind von der öffnung, v/o er von der ü'lanme des Brandgemisches 21 gezündet wird, bis zu einer Stelle in der ITähe der primären Zündladung 19» -;o die flamme des brennenden Kordits die Ladung 19 zur Zündung bringt.A thin, metal, tubular capsule 20, which contains a charge of a fire mixture 21, is pushed onto the open end of the tube 15 and fastened with adhesive tape 22. In the capsule 20 and in the G-er.isch 21 a slot 23 is formed, which is used to receive a loop of a fuse, not shown here. Ignition of the mixture 21 is used. A thin strand of cordite 24 is loosely arranged in the bore of the tube 15 and extends from the opening, before it is ignited by the surface of the combustion mixture 21, to a point in the vicinity of the primary ignition charge 19 »- ; o the flame of the burning cordite ignites the charge 19.
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Um die Detonation der Sprengladung zu verursachen, wird eine Zündschnurschiaufe in den Schlitz 23 gebracht und angezündet. Bei der Detonation der Sprengladung wird das Ende des Rohres 10 in innige Berührung mit der Rohrplatte aufgeweitet und darin fest "befestigt.Yienn eine ausreichende Sprengladung verwendet wird, werden die einander "berührenden Oberflächen miteinander verschweißt.To cause the explosive charge to detonate, a Fuse loops brought into the slot 23 and ignited. When the explosive charge is detonated, the end of the tube 10 is expanded into intimate contact with the tube plate and firmly attached in it. Yienn used an adequate explosive charge is, the "touching surfaces" are welded together.
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 einer weiteren, hier nicht gezeigten Rohrplatte angeordnet. Jede Rohrplatte kann mehrere öffnungen zur weiteren Aufnahme darin zu "befestigender Rohre haben. 3ei Anwendung des erfindungsgemäßen "Verfahrens kann die Zündschnurlänge so gewählt werden, daß die abgedichteten Enden entweder einzeln, nacheinander oder gleichzeitig aufgeweitet werden, je nach dem wie es zweckmäßig ist.In the general application of the invention "when fastening tubes in tube plates, such as" in the manufacture of heat exchangers, the tube 10 is also arranged with its other end in an opening of a further tube plate, not shown here. Each tube plate can have several openings for further receiving tubes to be "fastened" therein. When using the method according to the invention, the fuse length can be selected so that the sealed ends are widened either individually, one after the other or at the same time, depending on how it is expedient.
Es liegt auf der Hand, daß das oben beschriebene Verfahren ohne weiteres zum Vereinigen von zwei Rohren oder zum Befestigen eines Endstücks, "beispielsweise eines Hipp eis 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 Pail muß jedoch das Element normalerweise außen gegen eine Verformung an der Verbindungsstelle abgestützt werden.It will be apparent that the method described above can readily be used to join two pipes or to fasten them an end piece, "for example a Hipp ice cream or a nozzle at the end of the tube can be adapted by the tube plate 12 of the arrangement shown here the corresponding element is replaced. Must be in this pail however, the element will normally be supported externally against deformation at the junction.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8131 | Rejection |