DE2903847A1

DE2903847A1 - Verfahren zur beseitigung der in einem rohr durch einen einklemmvorgang erzeugten restspannungen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2903847A1
Application number: DE19792903847
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Framatome SA
Current assignee: Areva NP SAS
Priority date: 1978-02-03
Filing date: 1979-02-01
Publication date: 1979-08-09
Also published as: AR216212A1; CA1110430A; DE2903847C2; GB2040757A; SE7900933L; ES477252A1; SU795442A3; SE421756B; GB2040757B; YU41398B; RO77959A; US4232442A; FR2416066B1; JPS5920402B2; IN151212B; IT7967174A0; BR7900582A; YU20579A; JPS54113672A; ZA79384B

Description

FRAMATOME

Tour Fiat - 1 place de la Coupole

92400 Courbevoie (Frankreich)

Verfahren zur Beseitigung der in einem Rohr durch einen Einklemmvorgang erzeugten Restspannungen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Beseitigung der in einem Rohr durch einen Einklemmvorgang erzeugten Restspannungen.

Im Lauf der Fertigung von Dampferzeugern oder anderen Wärmeaustauschern ist man gezwungen, eine große Zahl von Rohren an einer oder zwei Rohrplatten zu befestigen, die am Ende der Rohre angeordnet sind, wobei diese Befestigung äußerst dicht und widerstandsfähig sein muß.

Man führt seit langem diese Befestigung der Rohre im Inneren der Rohrplatten, die durchgehend von einer Bohrung mit einem etwas größeren Durchmesser als dem Außendurchmesser der Rohre durchsetzt sind, durch einen Schwelβvorgang durch, auf den eine Aufweitung der Rohre im Inneren der Bohrung, d. h. ein Einklemmvorgang folgt, im Laufe dessen das Rohr durch Rollen gegen die Bohrung gewalzt wird, wobei sich

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seine Wanddicke verringert und die erhaltene Befestigung äußerst dicht und widerstandsfähig wird.

Das Rohr wird an der Rohrplatte derart befestigt, daß es aus der Innenseite der Rohrplatte austritt, während das andere Ende des Rohres mit der Außenoberfläche der Rohrplatte fluchtet.

Der Aufweitungsvorgang des in die Bohrung der Rohrplatte eingesetzten Rohres besteht darin, eine Ausdehnung dieses Rohres derart vorzunehmen, daß seine Außenoberfläche in einem ersten Zeitraum in Kontakt mit der Bohrung kommt, und anschließend die Verformung des Rohres unter Bewirkung eines Walzens seiner Wand gegen die Bohrung fortzusetzen.

Man führt allgemein diese Aufweitung über eine Länge des Rohres durch, die angenähert der Durchgangsweite der Rohrplatte entspricht.

Die Zone des Rohres ,> wo die Verformung endet und die man Ubergangszone nennt, kann bezüglich der Rohrplatte entweder im Inneren oder außerhalb der Bohrung und in der Nähe der inneren Oberfläche der Rohrplatte, wo das Rohr mündet, oder auch genau auf Höhe der Innenoberflache der Platte liegen.

Die Rohre der Dampferzeuger und Wärmeaustauscher sind allgemein der Korrosion und mechanischen Bruchbeanspruchungen auf Höhe der ubergangszone unterworfen« Man

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hat festgestellt, daß der Grund dieser Korrosion und dieser mechanischen Brüche im wesentlichen eine anomal hohe Konzentration von Restspannungen in den Rohren auf der Höhe der Ubergangszone war. Der Vorgang der Gesamtaufweitung der Rohre unter Verringerung der Wanddicke dieser Rohre im Bereich der Rohrplatte führt zu einem Effekt hoher Restspannungen insbesondere in der Nähe der Außen- und Innenoberflächen dieser Rohre in der Ubergangszone.

Man führt allgemein das Einklemmen (oder die Aufweitung) dieser Rohre in der Rohrplatte mit einem Werkzeug durch, das ein längliches rohrförmiges Element aufweist, das drehbar an einem seiner Enden auf einem Träger montiert ist und an seinem anderen, vom Träger entfernten Ende einen Käfig mit Ausnehmungen aufweist, in denen Rollen angeordnet sind.

Eine koaxial angeordnete konische Stange, die das rohrförmige Element und den Rollenkäfig durchsetzt, ermöglicht, diese Rollen in Drehung zu versetzen und sie in der Radialrichtung im Inneren ihrer Ausnehmungen derart zu verschieben, daß sie gegenüber der Außenoberfläche des Käfigs für die Aufweitung durch Wirkung der Rollen auf die Innenoberfläche des Rohres auf Höhe der Bohrung der Rohrplatte und in ihrer Nähe hervortreten.

Eine Einrichtung zur Rotation und zum Stoßen der Stange in der Längsrichtung ermöglicht, die Rollen zu betätigen und das Einklemmen des Rohres auf der ganzen

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Länge der Rollen, . bis zu einer gewünschten Wanddickenverringerung (3 bis 5 %) zu bewirken. Nachdem das gewünschte Verformungsmaß erreicht ist, löst man das Werkzeug, indem man die Steuerstange der Rollen relativ zum Käfig zurückführt und dieses Werkzeug in die folgende Zone des Rohres einführt, um hier einen neuen Einklemmvorgang über eine der Länge der Rollen entsprechende Länge vorzunehmen.

Dieses Werkzeug oder Aufweitgerät weist allgemein drei oder vier Rollen auf. Die schrittweise Verschiebung dieses Werkzeugs im Inneren des Rohres über die gesamte Zone dieses Rohres, das sich in der Bohrung befindet, ermöglicht einerseits eine Aufweitung dieses Rohres von einem etwas geringeren Außendurchmesser als dem Durchmesser der Bohrung und ein Walzen der Wand des Rohres gegen die Wand der Bohrung.

Man nimmt also nacheinander das Aufweiten aller Rohre der Rohrplatte so vor, daß man das rohrförmige Element des den Rollenkäfig aufweisenden Werkzeugs in das Innere jeden Rohres einführt, indem man die Einrichtung zum Drehen und Stoßen der Steuerstange zur Betätigung der Rollen in Gang setzt und das Werkzeug schrittweise im Inneren der Bohrung verschiebt.

Es sind auch andere Aufweitungsverfahren bekannt, jedoch ermöglicht keines dieser Verfahren die Vermeidung der Erzeugung von hohen Restspannungen im Bereich der Übergangszone.

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Man hat daher nach Verfahren und Vorrichtungen gesucht, die eine Beseitigung dieser Restspannungen nach dem Aufweiten ermöglichen.

Es wurde beispielsweise angegeben, ein Walzen der Innenoberfläche des Rohres in seiner aufgeweiteten Zone im Inneren der Rohrplatte vorzunehmen. Es wurde auch angegeben, ein diffeftziertes Aufweiten vorzunehmen, wobei die Verformung der Wand des Rohres über die Länge der Bohrung nach einem bestimmten Programm variabel ist.

Diese ziemlich kompliziert durchführbaren Verfahren ermöglichen indessen nicht, eine vollständige Beseitigung der Restspannungen im Bereich der Ubergangszone an der Außenseite der Rohre zu erzielen.

Ein Verfahren, wo man eine Aufweitung des Rohres im Bereich der Ubergangszone derart vornimmt, daß man seinen Innendurchmesser und seinen Außendurchmesser ohne Bewirkung eines Walzvorganges vergrößert, wobei der Außendurchmesser des Rohres nach der Aufweitung geringer als der Innendurchmesser der Bohrung bleibt, würde eine gute Beseitigung der Restspannungen ermöglichen.

Für die Durchführung dieses Verfahrens bei einer großen Zahl von Rohren, wie z. B. im Fall der Rohrplatten der Wärmeaustauscher von Kernkraftanlagen ist jedoch kein Werkzeug bekannt, das schnell und leicht eine Aufweitung des Rohres genauer Amplitude an einer bestimmten Stelle im Rohr entsprechend der Ubergangszone ermöglicht.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Beseitigung der in einem Rohr durch einen Einklemmvorgang dieses Rohres in einer eine Platte
großer Wanddicke von einer Seite zur anderen durchsetzenden Bohrung erzeugten Restspannungen, in die das Rohr
derart eingesetzt wird, daß eines seiner Enden mit einer der Oberflächen der Platte fluchtet und es aus der anderen Oberfläche der Platte hervorragt, wobei das Einklemmen
oder Einpressen durch Aufweitung und Walzen des Rohres
auf Höhe der Platte bis zu einer der Stelle, wo das
Rohr aus der Platte austritt, nahen, Ubergangszone genannten Zone erfolgt, welche Vorrichtung in bekannter Weise eine Mittel zur Steuerung und Ermöglichung der Handhabung
der Vorrichtung tragende Halterung, ein längliches rohrförmiges Element, das an einem seiner Enden um seine
Achse drehbar in der Halterung montiert ist und an seinem anderen, von der Halterung entfernten Ende einen rohrförmigen Käfig bildet, der durch seine ganze Wanddicke von mehreren länglichen Ausnehmungen durchsetzt ist, die zur Aufnahme von lose und in der Radialrichtung beweglich im Inneren
ihrer Ausnehmung montierten Rollen dienen, um entweder
teilweise nach außerhalb des Käfigs vorzuragen oder sich im Gegenteil völlig in den Käfig zurückzuziehen, welche
Rollen in allen Fällen einen geringen Winkel mit der
Achse des Käfigs bildende Drehachsen aufweisen, und eine Stange zur Steuerung der Rollen, die über die ganze Länge koaxial zu dem rohrförmigen Element angeordnet ist, einen Endteil konischer Form aufweist, der durch die Bohrung
innerhalb des Käfigs im Kontakt mit den Rollen hindurchreicht, und an ihrem dem konischen Endteil entgegengesetzten Ende mit einem Motor zur Rotation der Stange und

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einer Kolben-Zylinder-Einheit zur Bewegung der Stange in Axialrichtung bezüglich des rohrförmigen Elements verbunden ist, welcher Motor eine Rotation der Rollen durch Reibkontakt mit der Stange ermöglicht und welche Kolben-Zylinder-Einheit die Bewegung der Rollen in Radialrichtung der Axialverschiebung der Stange ermöglicht, derart auszugestalten, daß sie die AufWeitung des Rohres auf Höhe der Übergangszone schnell und in automatischer Weise zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung außerdem aufweist:

einen von der Halterung getragenen regulierbaren Anschlag zur Kontaktnahme mit der Eingangsfläche der Platte zwecks genauer Positionierung des den Rollenkäfig bildenden Endes des rohrförmigen Elements im Rohr auf der Höhe der Übergangszone und

eine Einrichtung zur Steuerung der Bewegung zur Translation und Drehung der Steuerstange bezüglich des rohrförmigen Elements, die eine genau gesteuerte Aufweitung des Rohres auf Höhe der Übergangszone ermöglicht und ein Mittel zur Ingangsetzung des Motors, wenn die Steuerstange durch Translation unter Wirkung der Kolben-Zylinder-Einheit in Anlage an den Rollen kommt, sowie eine Einrichtung zum Zählen der durch die Steuerstange bewirkten Umdrehungszahl aufweist, die ein Anhalten des Motors nach einer bestimmten Umdrehungszahl und gleichzeitig die Unterbrechung der Speisung der Kolben-Zylinder-Einheit bewirkt.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem Entspannungsvorgang eines Rohres eines Dampfgenerators näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht der Vorrichtung durch ihre Symmetrieebene ?

Fig. 2 eine zum Teil geschnittene Ansicht des Körpers der Vorrichtung zur Veranschaulichung der Noniuseinrichtung, die eine genaue Positionierung des Rollenkäfigs im Rohr ermöglicht? und

Fig. 3 das Ende der Vorrichtung in der Stellung in der

Zone des Rohres, die die Aufweitung durchgemacht hat.

Man sieht in Fig. 1 den -Tragkörper 1 der Vorrichtung, der den Hauptkörper dieser Vorrichtung darstellt, in dessen Innerem die Bewegungs- und Steuerorgane der Vorrichtung angeordnet sind.

Dieser Tragkörper setzt sich aus einem Kasten zusammen, an dessen Basis ein Handgriff 2 angebracht ist, der die Handhabung der Vorrichtung ermöglicht und einen Druckknopf oder Steuerknopf 3 zum Ingangsetzen und Anhalten dieser Vorrichtung trägt.

Am Kasten ist außerdem ein Zuleitungskabel 4 zur Speisung des Antriebsteilst der Vorrichtung mit elektrischem Strom und mit Fluid befestigt.

Man sieht in den Fig. 1 und 2 die verschiedenen, im Inneren des Tragkörpers 1 angeordneten Antriebsorgane der Vorrichtung.

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Diese Antriebsorgane weisen eine mit Druckluft betriebene Kolben-Zylinder-Einheit 6 und einen pneumatischen Motor 7 auf, deren Aufbau und Steuermittel im einzelnen noch unten beschrieben werden.

Die Vorrichtung weist außerdem ein längliches rohrförmiges Element 8 auf, das mit einem seiner Enden fest mit einer Garnitur 9 verbunden ist, die dank der Lager und 11 drehbar im Tragkörper 1 montiert ist. Das längliche rohrförmige Element 8 ist so um seine Achse gegenüber dem Tragkörper 1 drehbeweglich,indem es lose montiert, jedoch dank der beweglichen Fassung 9 in der Axialrichtung blockiert ist.

An seinem nicht mit dem Tragkörper verbundenen Ende 1 weist das rohrförmige Element 8 einen Teil 14 größerenn Durchmessers als dem des übrigen Teils des rohrförmigen Elements auf, welcher Teil 14 einen Käfig mit fünf Ausnehmungen wie 15 und 16 in Fig. 1 hildet.

Diese Ausnehmungen wie 15 und 16 durchsetzen die Wand des rohrförmigen Elements 8 durch dessen gesamte Wanddicke und münden folglich im Inneren des zentralen, hohlen Teils dieses Elements 8.

Im Inneren* der Ausnehmungen des Käfigs 14 sind längliche Rollen wie 17 und 18 angeordnet, die sehr leicht konisch und leicht zur Achse des Käfigs 14 in ihrer in Fig. 1 dargestellten Ruhelage geneigt sind. In dieser Ruhestellung sind die Rollen völlig in ihre zugehörige Ausnehmung 15 und 16 im Käfig 14 zurückgezogen.

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Man sieht in Fig.¹ auch eine Steuerstange 20, die im Inneren des rohrförmigen Elements 8 bei Übereinstimmung ihrer Achse mit der Achse des rohrförmigen Elements 8 angeordnet ist.

Das Ende 20' dieser Steuerstange 20 weist eine konische Form auf, wobei sich der Querschnitt dieser Steuerstange zum Ausgang des rohrförmigen Elements 8 hin verringert. Die Steuerstange. 20 durchsetzt völlig das rohrförmige Element 8, wobei der Endteil des Endes 20' dieser Steuerstange am Ausgang des Elements 8 hervorragt..

Die Steuerstange 20 durchsetzt also die zentrale Bohrung des Käfigs 14, wo sie mit ihrem konischen Teil 20' in Kontakt mit den Rollen 17 und 18 kommt, die in Fig. 1 in ihrer Ruhestellung dargestellt sind.

Die im Käfig 14 angebrachten Ausnehmungen wie 15 und

haben eine solche Form, daß die Rollen in der Radialrichtung beweglich bleiben,, um sich von der Achse des rohrförmigen Teils zu entfernen oder sich dieser zu nähern und dabei stets im Inneren der Ausnehmung gehalten zu werden, welches auch ihre Stellung sei.

Man sieht in Fig. 3 die Rollen in einer nach auBerhalb des Käfigs 14 vortretenden Stellung»

Diese unterschiedlichen Stellungen der Rollen werden durch Längsbewegung der Steuerstange^erhalten, deren konischer

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Teil 20' im Kontakt mit den Rollen bei seiner Axialbewegung bleibt, die, wenn sie zum äußeren Ende des rohrförmigen Elements 8 hin erfolgt, einen Austritt der Rollen bewirkt. Wie auch ihre Radialstellung gegenüber dem rohrförmigen Element sei, haben die Rollen eine Achse» die etwas gegenüber der Achse des rohrförmigen Elements geneigt ist.

Die Steuerstange weist an ihrem äußeren Ende einen Anschlag 23 zur Begrenzung ihrer Bewegung auf.

Das sich an der Seite des Tragkörpers 1 befindende oder innere Ende dieser Steuerstange 20 ist nach seinem Austritt aus dem rohrförmigen Element 8 an einer beweglichen Garnitur 24 befestigt, die ihrerseits fest mit einem Zahnrad 25 verbunden ist, das mit dem hinteren Ende der Steuerstange 20 verbunden ist, das in einem mit einem Schlitten 27 zur Verschiebung fest verbundenen Lager 26 aufgenommen ist.

Das Zahnrad 25 kämmt mit der Innenverzahnung einer Muffe 28, deren Achse mit der Achse der Steuerstange 20 übereinstimmt und das mittels zweier im Inneren des Tragkörpers 1 angeordneter Lager 30 und 31 drehbar montiert ist.

Die Verzahnung der Muffe 28 ist über eine der Bahn der Steuerstange 20 in der Axialrichtung entsprechende Länge ausgearbeitet.

Das Zahnrad 25 und die Steuerstange 20 sind also direkt oder mittels der Garnitur 24 mit der Muffe 28 drehfest

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verbunden, jedoch gegenüber dieser Muffe frei für Translationsbewegungen .

Die Außenfläche der Muffe 28 ist in Form eines Zahnrades. bearbeitet, das den Drehantrieb der Muffe und der Steuerstange 20 ermöglicht.

Man sieht in Fig. 2, daß dieses Zahnrad 32 zur Drehung durch den Motor 7 mittels der Getrieberäder 33 und 34 angetrieben wird, die ein bestimmtes Untersetzungsverhältnis zu erhalten gestatten.

Andererseits ist die Steuerstange 20 am Schlitten 27 mittels des Lagers 26 bei den Translationsbewegungen des Schlittens 27 befestigt, bleibt jedoch frei zur Drehung gegenüber diesem Schlitten 27.

Der Schlitten 27 selbst ist mit der Kolbenstange 35 der pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit 6 verbunden, deren Kolben 36 sich in der mit dem Tragkörper 1 einstückigen Zylinderkammer verschiebt. Der Kolben 36 wird bei diesen Bewegungen durch eine Führungsstange 37 geführt, die an der ZyIInderkammer befestigt ist. Dichtungsringe ermöglichen eine Sicherstellung der Abdichtung zwischen einerseits dem Kolben und andererseits der ZyIInderkammer und der Führungsstange 37.

Der Kolben 36 weist eine Fläche 36a, auf die die Druckluft zur Bewegung des Kolbens nach der Hinterseite der Vorrichtung, und eine Fläche 36b auf, auf die die Druckluft zum Vorrücken des Kolbens und der Kolbenstange zum vorderen Teil der Vorrichtung mit dem rohrförmigen Element 8 und dem Rollenkäfig 14 einwirkt.

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Die doppelt wirkende Kolben-Zylinder-Einheit 6 kann also derart gespeist werden, daß sie eine Vorwärtsbewegung oder eine Rückwärtsbewegung bewirkt.

Wenn die Kolben-Zylinder-Einheit eine Rückwärtsbewegung bewirkt, drückt die Kolbenstange 35 den Schlitten 27, der seinerseits die Steuerstange 20 zu einer Rückwärtsbewegung bis zur äußersten in Fig. 1 dargestellten Stellung antreibt, wo die Steuerstange 20 maximal zurückgezogen ist. In dieser Stellung sind die Rollen 17, 18 völlig in ihre zugehörige Ausnehmung zurückgezogen.

Die Kolbenstange 35 ist andererseits mit der Hinterseite des Schlittens für dessen Bewegung durch Drücken in die Vorwärtsrichtung mittels einer Feder 40 verbunden, an der ein Betätigungsstück 41 in Anlage kommen kann, das mit dem Ende der Kolbenstange 35 fest verbunden ist.

Bei seiner Vorwärtsbewegung wird der Schlitten 27 also durch einen von dem mit der Kolbenstange verbundenen Betätigungsstück 41 ausgeübten^üJh' die Druckluft auf die Fläche des Kolbens 36 einwirkt, mittels der Feder 40 angetrieben.

Der Schlitten 27 trägt außerdem einen in den Figuren nicht dargestellten Kontakt, der die Einschaltung

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des Motors 7 ermöglicht, der die Steuerstange 20 in Drehbewegung antreibt, wenn dieser Kontakt bei einer Relativbewegung zwischen dem Betätigungsstück 41 und dem Schlitten 27 betätigt wird.

Der Nonius 47 ermöglicht eine äußerst genaue Regulierung der Lage des Anschlags 46, der/ wenn er in eine Lage an der Außenseite 45 der Rohrplatte kommt, eine äußerst genaue Tiefenpositionierung des aktiven, aus dem Käfig 14 mit den Rollen 17 und 18 bestehenden Teils der Vorrichtung im Rohr ermöglicht, an dem man den Vorgang der Beseitigung der Spannungen durchführt.

Um die Verwendungsbedingungen der Vorrichtung insbesondere in dem Fall, wo man die Arbeitsgänge an den Rohren eines bereits installierten Dampfgenerators einer Kernkraftanlage vornimmt, zu verbessern, sind Umlenkorgane an der Steuerstange 20 und am rohrförmigen Element δ vorgesehen. So erkennt man ein doppeltes Kardangelenk 50 an der Steuerstange 20 und ein einfaches Kardangelenk 51 am rohrförmigen Element 8. Man kann so die Vorrichtung zur Beseitigungen Spannungen in Rohren verwenden, die für eine Vorrichtung mit einem starren Rohr und einer starren Steuerstange nicht zugänglich wären.

Es ist auch ein Markierer 52 am rohrförmigen Element vorgesehen, welcher Markierer mit einem drehbaren Teil der Vorrichtung im Lauf der Beseitigung der Spannungen oder^des Auf Weitungsausgleichs verbunden ist, so daß er auf.. dem festen Bauteil, das ihm während dieses Vorganges gegenübersteht, d. h. auf der Außenfläche der Rohrplatte die Markierung eines Kreises bewirkt, was anzeigt, daß der Auf-

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Weitungsausgleich an dem entsprechenden Rohr vorgenommen wurde.

Diese Markierung ist äußerst nützlich für den Arbeiter; denn die Zahl von Rohren je Rohrplatte ist äußerst hoch, und man kann so jeden Irrtum oder jede Vergeßlichkeit vermeiden.

Es soll nun ein Vorgang der Spannungsbeseitigung anhand der Fig. 1, 2 und 3 erläutert werden.

Man sieht in Fig. 3 die Rohrplatte 60, in deren Bohrung 61 die Eiripressung und Aufweitung eines Rohres 62, d. h. eine Aufweitung des Rohres bezüglich seines Durchmessers unter Verringerung der Wanddicke dieses Rohres, bis zu einem Längsabstand von der Innenoberfläche der Rohrplatte in der Größenordnung von 3 mm vorgenommen wurden. In der Nähe der Stelle, wo das Rohr aus der Rohrplatte austritt, hat man also die Fortsetzung des Gesamtaufweitens des Rohres vermieden, das so von der Wand auf dieser geringen Länge entsprechend der Zone, wo die Restspannungen in der Außenmaterialschicht die größten sind, losgelöst geblieben ist.

Nachdem der AufWeitungsvorgang einmal vorgenommen ist, führt man die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung mit ihren entsprechend Fig. 1 zurückgezogenen Rollen auf Höhe der Übergangszone, wie in Fig. 3 dargestellt ist.

Tatsächlich wurde zu Beginn der Bearbeitung an einer Rohrplatte eine Vorregulierung des Anschlags 46 vorgenommen.

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und der Arbeiter begnügt sich damit, die genaue Lage der Übergangszone bezüglich ihrer Bezugslage zu bestimmen, was die Vornahme einer Korrektur der Lage dank des Nonius ermöglicht.

Nachdem die Korrektur vorgenommen wurde, führt man die Vorrichtung in das Rohr bis zum Anschlag ein. Der aktive Teil der Vorrichtung, der aus dem die Rollen aufweisenden Käfig 14 besteht, ist dann in seiner in Fig. 3 dargestellten Lage auf Höhe der Übergangszone, wobei die Mitte der Rollen 17, 18 und 19 in Längsrichtung auf der Höhe der Übergangszone ist. Die Vorrichtung ist dann in guter Lage zum Beginn der Entspannungsbehandlung. Der Arbeiter betätigt den Druck- oder Steuerknopf 3, was die öffnung eines Elektroventils bewirkt, das die Speisung der hinteren Kammer der Kolben-Zylinder-Einheit 6 mit Druckluft ermöglicht, die auf die Fläche 36b des Kolbens 36 einwirkt, um diesem eine Vorwärtsbewegung zu erteilen, die eine gleiche Bewegung der Kolbenstange 35 und des mit der Steuerstange 20 zur Translation fest verbundenen Schlittens. bewirkt. Die Translation der Steuerstange 20 nach vorn löst die Verschiebung der Rollen 17,18, 19 in der Radialrichtung aus, wobei diese Rollen aus dem Käfig hervortreten, wie in Fig.3 dargestellt., ist, bis zu dem Augenblick, wo sie auf die Innenoberfläche des Rohres treffen. Die Vorwärtsbewegung der Steuerstange 20 wird dann unterbrochen, was das Anhalten des. mit der Steuerstange 20 in Translation festen Schlittens 27 bewirkt.

Während die Bewegung der Kolbenstange 35 nach vorn fortgesetzt wird, nähert sich das Betätigungsstück 41 dem

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Schlitten 27 unter Kompression der Feder 40 und betätigt schließlich den Kontakt, der die Einschaltung des Motors bewirkt. Die Steuerstange 20 wird dann in Drehung angetrieben, und ihr konischer Teil 20' im Reibkontakt mit den Rollen des Käfigs 14 treibt diese Rollen zur Drehung an, während gleichzeitig ein gewisser radialer Druck auf diese Rollen durch die Steuerstange 20 ausgeübt wird, die immer noch dem Druck der Kolben-Zylinder-Einheit 6 ausgesetzt ist.

Die Rollen treiben den Käfig 14 zur .Drehung um seine Achse an, wobei die Rollen die Bohrung des Rohres auf ihrer gesamten Kontaktzone überstreichen. Dieses Abwälzen der Rollen bewirkt eine Aufweitung des Rohres, die ihrerseits das Vorrücken der Steuerstange 20 und damit eine weitergehende Aufspr_eizung der Rollen und eine neue Aufweitung des Rohres 62 auf Höhe der Übergangszone ermöglicht.

Man zählt die Zahl der von der Vorrichtung durchgemachten Umdrehungen, die unter Berücksichtigung des durch die pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit ausgeübten Drucks einer bestimmten Aufweitung des Rohres entspricht.

Eine mit der Steuerstange verbundene Einrichtung oder ein bei jeder Umdrehung der Steuerstange bewegliches Stück ermöglichen, auf einen Kontakt einzuwirken, wenn die Steuerstange um eine bestimmte Weite vorgerückt ist.

So wird, wenn eine bestimmte Aufweitung erreicht ist, der Kontakt betätigt und wirkt auf ein Servoventil ein,

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das die Unterbrechung der Dreh- und Translationsbewegungen der Steuerstange 20 und dann die Änderung der Drehrichtung der Steuerstange 20 und die Speisung der Zylinderkammer der Kolben-Zylinder-Einheit 6 in dem Sinne bewirkt, daß die Einwirkung der Druckluft auf die Fläche 36a des Kolbens 36 ermöglicht wird, um die Rollen zu befreien und das Aufweitungsgerät des Rohres zurückzuziehen»

Es ist festzustellen, daß der Zyklus der Arbeitsgänge von dem Augenblick ab automatisch ist, wo der Druck- oder Steuerknopf 3 vom Arbeiter betätigt wurde^.

Im Fall von Rohren eines Außendurchmessers von 22,22 mm mit Toleranzen von + 0,13 und - 0,18 mm bezüglich dieser Durchmesser und einer Wanddicke von 1,27 mm mit einer Toleranz von +0,12 mm, wobei der Durchmesser der Bohrung 22,60 mm bei Toleranzen von + 0,08 mm und - 0,05 mm war, bemerkte man, daß eine Durchmessererhöhung der Rohre von O,15 mm im Lauf des Aufweitungsvorganges mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung eine völlige Entspannung der Rohre ergab, wenn man in Rohren arbeitet, die eine völlige Aufweitung bis zu einer Höhe auf einem Niveau von wenigen mm innerhalb der Bohrung von - der Innenfläche der Rohrplatte aus erfahren haben.

In diesem Fall sieht man, daß die Erhöhung des Durchmessers auf einen Wert begrenzt wurde, der vermeidet, daß die Außenfläche des Rohrs in Kontakt mit der Oberfläche der Bohrung in der Übergangszone im Lauf der Aufweitung kommt, wodurch eine Beseitigung der Restspannungen hervorgerufen wird. Man vermeidet so das Walzen des Rohres

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gegen die Bohrung.

Man sieht, daß die GegenaufWeitungsbehandlung einerseits auf Höhe der Übergangszone und andererseits an einem Teil des Rohres jenseits dieser Zone zum Inneren des sekundären Teils des Dampfgenerators so durchgeführt wurde, daß die Wanddicke des Rohres im Lauf dieser Aufweitung im wesentlichen konstant bleibt.

Man prüfte die Beseitigung der Restspannungen durch einen Test mit kochendem Magnesiumchlorid im gesamten Schwankungsbereich der Bereichsweiten entsprechend den oben angegebenen Toleranzen an für einen Dampfgenerator repräsentativen Modellen.

Man sieht also, daß die Beseitigung der Spannungen durch einen äußerst einfachen Vorgang von für den Arbeiter leichter Durchführbarkeit erreicht wurde, wobei die Abfolge der Einzelvorgänge automatisch durchgeführt wurde.

Andererseits ermöglicht die Ausgestaltung der Vorrichtung in gelenkiger Form ihren Einsatz unter Bedingungen schwieriger Zugänglichkeit.

Selbstverständlich ist das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel nicht als beschränkend zu verstehen, sondern man kann Einzelheiten oder Verlassen der Erfindung abwandeln. Insbesondere gilt die Beschreibung ebenfalls in dem fall, wo sich die Ubergangszone außerhalb der Bohrung befindet.

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So kann man sich auch eine Vorrichtung zum Antrieb der Steuerstange in Rotation und Translation zur Steuerung der Rollen abweichend von den beschriebenen vorstellen. Man kann ebenfalls jede Art von Einrichtung zum Zählen der Umdrehungszahl der Steuerstange verwenden.

Man kann sich auch eine Einrichtung zur Regelung der Tiefe der Vorrichtung in den Rohren in anderer Weise als der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen vorstellen.

Schließlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beseitigung der Restspannungen nach der Aufweitung von Rohren nicht nur bei den Rohrplatten von Dampfgeneratoren, wie z. B. den in den Kernreaktoren verwendeten, sondern auch bei jedem anderen Träger oder jeder anderen Platte eines Wärmeaustauschers anwendbar.

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Claims

Ansprüche

y Vorrichtung zur Beseitigung der in einem Rohr durch einen Einklemmvorgang dieses Rohres in einer eine Platte großer Wanddicke von einerjSeite zur anderen durchsetzenden Bohrung erzeugten Restspannungen, in die das Rohr derart eingesetzt wird, daß eines seiner Enden mit einer der Oberflächen der Platte fluchtet und es aus der anderen Oberfläche der Platte hervorragt, wobei das Einklemmen oder Einpressen durch Aufweitung und Walzen des Rohres auf Höhe der Platte bis zu einer der Stelle, wo das Rohr aus der Platte austritt, nahen, Übergangsζone genannten Zone erfolgt, welche Vorrichtung in bekannter Weise

eine Mittel zur Steuerung und Ermöglichung der Handhabung der Vorrichtung tragende Halterung,

ein längliches rohrförmiges Element, das an einem seiner Enden um seine Achse drehbar in der Halterung montiert und an seinem anderen, von der Halterung entfernten Ende einen rohrförmigen Käfig bildet, der durch seine ganze Wanddicke von mehreren länglichen Ausnehmungen durchsetzt ist, die zur Aufnahme von lose und in der Radialrichtung beweglich im Inneren ihrer Ausnehmung montierten Rollen dienen, um entweder teilweise nach außerhalb des Käfigs vorzuragen oder sich im Gegenteil völlig in den Käfig zurückzuziehen, welche Rollen in allen Fällen einen geringen Winkel mit der Achse des Käfigs bildende Drehachsen aufweisen und

31O-(78/11)-TF

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eine Stange zur Steuerung der Rollen, die über die ganze Länge koaxial zu dem rohrförmigen Element angeordnet ist, einen Endteil konischer Form aufweist, der durch die Bohrung innerhalb des Käfigs im Kontakt mit den Rollen hindurchreicht, und an ihrem den konischen Endteil entgegengesetzten Ende mit einem Motor zur Rotation der Stange und einer Kolben-Zylinder-Einheit zur Bewegung der Stange in Axialrichtung bezüglich des rohrförmigen Elements verbunden ist, welcher Motor eine Rotation der Rollen durch Reibkontakt mit der Stange ermöglicht und welche Kolben- und Zylindereinheit die Bewegung der Rollen in Radialrichtung durch Axialverschiebung der Stange ermöglicht,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung außerdem aufweist:

einen von der Halterung (1) getragenen regulierbaren Anschlag (46) zur Kontaktnahme mit der Eingangsfläche (45) der Platte (60) zwecks genauer Positionierung des den Rollenkäfig (14) bildenden Endes des rohrförmigen Elements (8) im Rohr (62) auf der Höhe der Ubergangszone und

eine Einrichtung (6,7) zur Steuerung der Bewegung zur Drehung und Translation der Stange (20) bezüglich des rohrförmigen Elements (8), die eine genau gesteuerte Aufweitung des Rohres (62) auf Höhe der Ubergangszone ermöglicht und ein Mittel zur Ingangsetzung des Motors, wenn die Stange (20) unter Wirkung der Kolben- Zylindereinheit (6) in Anlage an den Rollen (17, 18) kommt, sowie eine Einrichtung zum Zählen der durch die Steuerstange (20) bewirkten Umdrehungszahl aufweist, die ein Anhalten des Motors nach einer bestimmten Umdrehungszahl und gleichzeitig die Unterbrechung der Speisung der Kolben-Zylinder-Einheit (6) bewirkt.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Ingangsetzung des Motors aus einem Schlitten (27), der mit der Steuerstange (20) zur Translation fest verbunden und mit der Kolbenstange (35) der Kolben-Zylinder-Einheit (6) durch direkten Kontakt für die Bewegungen der Steuerstange (20) entsprechend einem Rücklauf bezüglich der Rollen (17, 18) und mitteis eines Betätigungsstücks (41) über ein in Axialrichtung elastisch verformbares Organ (Feder 40) in Anlage am Schlitten (27) für die Bewegungen der Steuerstange (20) zu den Rollen (17, 18) hin verbunden ist, und aus einem elektrischen, vom Schlitten (27) getragenen Kontakt zur Steuerung des Einschaltens des Motors (7) durch das mit der sich gegenüber dem Schlitten (27) verschiebenden Kolbenstange (35) verbundene Betätigungsstück (41) besteht, wenn die Steuerstange (20) gegen die Rollen (17, 18) blockiert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (8) und die Steuerstange (20) in Richtung ihrer Länge aus mehreren Teilen bestehen, die durch Kardangelenke (51, 50) verbunden sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (8) oder ein Teil davon einen Markierer (52) trägt, der mit der Eingangsfiäche (45) der Platte (60) zwecks deren Markierung beim Vorgang der Beseitigung der Spannungen in Kontakt kommt.

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