-
Rohrexpander
-
Bei einem bekannten Rohrexpander (DE-PS 22 58 359) mit den Merkmalen
des Oberbegriffes des Anspruches 1 ist der Ring eine Mutter. Die Zugstange ist hochbeansprucht
und durch die Kerbwirkung des Gewindes gefährdet. Den Zugstangendurchmesser zu minimieren
ist nämlich insofern notwendig, als der Expander in einem vorgesehenen Bereich der
Rohrinnendurchmesser eine weitgehende Verjüngung des Keilkörpers erforderlich macht
und an dem verjüngten Ende wegen der Polygonkontur des Keilkörpers eine Mindeltwanddicke
verbleiben muß.
-
Die Erfindung bezweckt, eine Anordnung zu treffen, die die kritische
Stelle der Zugstange vermeidet.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles
des Anspruches 1.
-
Alle Merkmale des kennzeichnenden Teiles sind in Einheit bekannt bei
einer lösbaren Verbindung zur Ubertragung einer Drehkraft von einer Welle auf eine
andere(SKF-Druckschrift tnnkimEind').Zum Unterschied gegenüber einer aufgeschrumpften,
unlösbaren Nabe oder Muffe kann eine Verbindung mit den Merkmalen des kennzeichnenden
Teiles wieder aufgelöst werden.
-
Mit dem Merkmal von Anspruch 2 wird in zweckmäßiger Ausführungsform
erreicht, daß die hydraulische Verspannung des Außenringes
eine
besonders hohe radiale Anpressung des dünnwandigen Kegelringes an die Zugstange
erzeugt.
-
Das Merkmal von Anspruch 3 ist bei dem Rohrexpander der eingangs bezeichneten
Art bekannt. Dabei haben die Schrauben die Aufgabe, eine Rückholkraft, bei der die
Zugstange auf Druck beansprucht wird, auf den Keilkörper auszuüben. Während aber
ein Muttergewinde bedenkenlos Kräfte in beide Richtungen übertragen kann, erscheint
der Gedanke, die Spannverbindung in umgekehrter Richtung zu belasten, zunächst widersprüchlich.
-
Voraussetzung ist eine dafür ausreichende kleine Kegelneigung.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Die im weiteren erläuterte Zeichnung zeigt mit: Figur 1 im Längsschnitt einen Rohrabschnitt
mit darin befindlichem Expander.
-
Figur 2 die Anordnung nach Figur 1 im Querschnitt entsprechend Linie
II-II.
-
Figur 3 die Anordnung nach Figur 1, jedoch mit einem geschlitzten
dünnwandigen Kegelring, dargestellt entsprechend der Schnittlinie II-II.
-
Auf einem Keilkörper 1 mit vieleckigem Querschnitt sitzt über den
Umfang verteilt eine Anzahl Spreizsegmente 2. Der Keilkörper ist von einer Zugstange
3 durchdrungen, die zur Kolbenstange eines Preßzylinders führt. Der Preßzylinder
stützt#ine Reaktionskraft über einen nichtgezeichneten hohlen Holm, der die Länge
des zu expandierenden Rohres 4 berücksichtigt, und der in ein Schulterstück 5 endet,
an den Spreizsegmenten ab.
-
Zur Abtragung der Zugkraft der Stange 3 an die Schulter 6 des Keilkörpers
1 sitzt auf dem überstehenden Ende der Zugstange
ein Spannringverband
7. Dieser besteht aus einem dünnwandigen Kegelring 8 und einem damit gepaarten dickwandigen
Außenring 9, wobei die Neigung des Kegelringes 8 zum Ende der Zugstange hin ansteigt.
Das innere, d.h. zum Keilkörper 1 hin gelegene Ende des Kegelringes 8 ist als Kolben
10 ausgebildet und das innere Ende des dickwandigen Außenringes 9 als Zylinder 11.
Zuleitung zu dem aktiven Zylinderraum ist eine radial verlaufende Hydraulikbohrung
12. Eine zweite Hydraulikbohrung 13, die ebenfalls radial verläuft und in eine ringförmige
Aussparung 14 mündet, dient zur Benetzung des Kegelspaltes 15. Achsparallele Schrauben
16 befestigen den Außenring 9 an der Schulter 6 des Keilkörpers 1.
-
Zur Montage wird der Keilkörper 1 auf die Zugstange aufgeschoben und
sodann das Paar Ringe 8 und 9. Sodann wird der dickwandige Außenring 9 mit den Schrauben
16 an der Schulter 6 befestigt und nach Ausrichtung der Anordnung etwa mittels Handpumpe
hydraulischer Druck auf die beiden Bohrungen 12 und 13 gegeben. Die sich im Zylinder
11 aufbauende Kraft schiebt die korrespondierenden Kegelflächen fest aufeinander,
sodaß der Spalt 15 verschwindet. Der Hydraulikdruck, der von der ringförmigen Aussparung
14 ausgeht, weitet den Spalt 15 durch eindringende Hydraulikflüssigkeit auf, indem
er die beiden Ringe 8 und 9 radial elastisch verformt.
-
Der Ring 8 erleidet wegen der dünneren Wand eine stärkere Verformung,
d.h. Kontraktion zur Stange 3 hin. Die Kraft des Zylinders 11 besorgt, daß der Spalt
klein genug ist, die Hydraulikflüssigkeit nicht nennenswert außen austreten zu lassen.
Nach dieser Verspannung der beiden Ringe 8 und 9 werden die Bohrungen 12 und 13
wieder drucklos. Die Verspannung der beiden Ringe bleibt bestehen, weil die Neigung
des Kegels, die in der Zeichnung übertrieben groß gezeichnet ist, sehr klein ist.
-
Der beschriebene Spannringverband bewirkt auf dem Ende der Zugstange
3 eine solch große radiale Anpreßkraft, daß die gesamte Zugkraft über diesen Spannringverband
an den Keilkörper
1 übergeleitet wird. Für die Beanspruchung der
Zugstange ist keine Schwachstelle mehr vorhanden. Der Durchmesser der Zugstange
richtet sich nach der Stelle 17. Das verjüngte Ende 18 des Keilkörpers erlaubt es
nicht, den Durchmesser der Zugstange 3 an jener Stelle kleiner zu machen.
-
In einer abgewandelten Ausführung eines dünnwandigen Kegelringes 19,
der in den Außenkonturen dem Kegelring 8 entspricht, sind, über den Umfang verteilt,
drei achsparallele Schlitze 20 eingefräst. Sie beginnen am äußeren Ende des Kegels
und erstrecken sich bis nahe an den Zylinder 11, wobei für diese Maßbeziehung auf
die Figur 1 verwiesen wird. In dem entsprechend angepaßten Außenring 21 ist nicht,
wie in Figur 2 nur eine Hydraulikbohrung 13 und ein durchgehender Ringkanal 14 vorhanden,
sondern die Hydraulikbohrung dreimal jeweils zentrisch zu den drei Spannfeldern.
Anstelle des Ringkanales 14 sind drei untereinander getrennte aber in derselben
Umfangsrichtung verlaufende Kanalsegmente 22 vorhanden.
-
Zum Entspannen der Expandersegmente 2 von der Innenwand des Rohres
4 kann in der Zugstange 3 anfangs eine erhebliche Druckkraft auftreten. Diese Rückholkraft
wird über die Schrauben 16 auf den Keilkörper 1 ausgeübt. Der Spannringverband wird
dabei an sich im Lösesinne beansprucht. Wegen der besonders hohen Selbstsperrung
der Kegelflächen bleibt der Verband dabei jedoch erhalten.
-
Zum Loslösen des Spannringverbandes wird Druck auf die Hydraulikbohrung
13 gegeben, jedoch nicht auf die Bohrung 12. Der Ölfilm, der sich wiederum in dem
Kegelspalt 15 bildet, gibt die metallene Verspannung frei, so daß eine Druckkraft
in der Stange 3 bei entsprechendem Festhalten des Ringes 9 den Kegelring 8 aus dem
Verband herausschiebt und damit die radiale Verspannung abbaut.