DE2934803C2 - Unterdruckspannvorrichtung - Google Patents

Description

— daß für das Innenspannen von Hohlkörpern, insbesondere Rohren, mindestens zwei Kolben (4,4') gegen die Wirkung mindestens einer Feder (2) in einer evakuierbaren Führung (3) verschiebbar sind und an ihren freien, äußeren Enden jeweils einen Saugnapf (1) tragen;

— daß jeder der Saugnäpfe (1) über einen in seinem Mittelbereich (6) mündenden Kanal (10) an eine Absaugleitung (5) angeschlossen ist;

— daß die Führungen (3) paarweise entlang dem ■Gehäuse (7) derart angeordnet sind, daß jedes Kolbenpaar (4,4') eine gemeinsame Bewegungsachse besitzt;

— daß jedes Kolbenpaar (4,4') von einer sich gegen die Kolbenböden (8, 8') abstützenden Schraubendruckfeder (2) gegen Atmosphärendruck radial nach außen drückbar ist;

— daß die Feder (2) durch Evakuierung des Gehäuses (7) und der Führungen (3, 3') von dem Kolbenpaar (4,4') zusammendrückbar ist;

— daß alle Absaugleitungen (5) über ein auf dem Gehäuse (7) sitzendes Sammelstück (17) an eine Absaugsammelleitung (15) angeschlossen sind;

— daß das Gehäuse (7) mit einem Absaugstutzen (18) mit Anschlußstück versehen ist;

— und daß die Absaugsammelleitung (15) an ihrem freien Ende ebenfalls ein Anschlußstück aufweist.

2. Verfahren zum Innenspannen von Hohlkörpern, insbesondere Rohren, unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Gehäuse (7) der Spannvorrichtung ein erstes Mal evakuiert wird;

b) anschließend die Spannvorrichtung in den zu spannenden Hohlkörper eingesetzt wird;

c) das Gehäuse (7) daraufhin ein erstes Mal belüftet wird;

d) die nunmehr am Hohlkörper anliegenden Saugnäpfe (1) in ihrem Mittelbereichen (6) evakuiert werden;

e) das Gehäuse (7) zum Zusammenziehen der Kolben (4, 4') und gegebenenfalls des Hohlkörpers ein zweites Mal evakuiert wird;

f) daraufhin der Hohlkörper bearbeitet oder zur Absetzstelle vorgetrieben wird;

g) das Gehäuse (7) nun ein zweites Mal belüftet wird, so daß sich die Kolben (4, 4') auseinander bewegen und der Hohlkörper sich gegebenenfalls wieder aufweitet;

h) die Mittelbereiche (6) der Saugnäpfe (1) wieder belüftet werden;

i) das Gehäuse (7) ein drittes Mal evakuiert wird, um die Saugnäpfe (1) vom Hohlkörper abzulösen und die Spannung aus dem Hohlkörper zu entfernen.

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Die Erfindung geht aus von einer Unterdruckspannvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch die DE-AS 21 43 491 bekanntgewordenen Art.

Die bekannte LJnterdruckspannvorrichtung dient zum Spannen von Blechplatten, bei denen die zu spannende Platte über in Vertiefungen liegende Saugnäpfe gelegt wird. Der lippenartige Rand jedes Saugnapfes wird durch Aufpumpen eines darunterliegenden Preßluftschlauches gegen die Blechplatte bewegt Nach dem Anliegen der Lippen wird der Mittelbereich jedes Saugnapfes mittels einer Vakuumpumpe evakuiert. Durch ein Zusammenschalten mehrerer derartiger Saugnäpfe wird eine beträchtliche Spannkraft erreicht Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung liegt darin, daß nur ebene Platten gespannt werden können. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß Platten jeweils nur an ihrer Außenseite erfaßbar sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Unterdruckspannvorrichtung der im Obergebriff des Anspruchs 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß sie zum Innenspannen von Hohlkörpern, insbesondere Rohren, geeignet ist, um beispielsweise Rohre an schwer zugänglichen Stellen in andere Rohrkörper einzuschieben oder an ihrem Umfang zu bearbeiten.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei ferner im Unteransprdch 2 ein vorteilhaftes Verfahren unter Verwendung der Erfindung beansprucht ist, das teilweise technische Überschneidungen mit dem Stand der Technik aufweist.

Die amtsseitige Erfindungshöhe — Begründung unter Berücksichtigung des an sich bekannten Teils der Lösungsmerkmale ist der Prüfungsakte zu entnehmen.

Mit der beanspruchten Unterdruckspannvorrichtung können Rohrstücke in Beschleunigungskammern einer Elektronen- oder Protonenbeschleunigeranlage eingesetzt werden, um derartige Resonatoren vorübergehend auszuschalten. Hierzu verwendet man längsgeschlitzte Rohrstücke, die mittels der Unterdruckspannvorrichtung vor dem Einschieben im Durchmesser verringerbar sind. Nach dem Einsetzen und Abnehmen der Unterdruckspannvorrichtung erweitern sich die geschlitzten Rohrstücke wieder aus ihren ursprünglichen Durchmesser und legen sich dadurch an die Resonatorwand an. Auch lassen sich mit Hilfe der beanspruchten Vorrichtung Quadrupole mit dünnwandigeren Rohren auskleiden, als dies bisher der Fall war. Diese dünnwandigeren Rohre oder Folien können sich nämlich an den Polstücken abstützen und brauchen daher nicht selbsttragend zu sein. Dadurch wird eine wesentliche Materialersparnis bei den teuren Beschleunigerrohren erzielt.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.

Die Spannvorrichtung ist insbesondere in Vakuumeinrichtungen einsetzbar, da durch das Evakuieren des Gehäuses keine Verunreinigungen nach außen gelangen, sondern durch den Unterdruck stets an den Dichtungen gehalten werden. Derartige Verunreinigungen treten beispielsweise durch Dichtungsabrieb sowie durch Fetteilchen auf.

Ein längliches Gehäuse 7 von kreisförmigem oder viereckigem Querschnitt ist an seinem freien Gehäuseende 9 vakuumdicht verschlossen, beispielsweise durch einen aufgeschweißten oder aufgeschraubten

Deckel. An dem gegenüberliegenden Gehäuseende ist eine Trennwand 11 vorgesehen, die ebenfalls einen vakuumdichten Verschluß bildet. Hiner der Trennwand 11 setzt sich das Gehäuse 7 bis zu einer nicht dargestellten Handhabungseinrichtung fort, die beispielsweise ein Teleskopzylinder sein kann. Es ist klar, daß anstelle eines Teleskopzylinders auch mehrere aneinander schraubbare Verlängerungsstücke verwendbar sind.

In der Nähe der Trennwand 11 setzt ein Absaugatutzen 18 ai; das Gehäuse 7 an, der mit einem nicht dargestellten Anschlußstück zum Anschließen eines zu einer ebenfalls nicht dargestellten Vakuumpumpe führenden Schlauches versehen ist Es ist dem Fachmann klar, daß das Anschlußstück zur Herstellung einer vakuumdichten Verbindung geeignet sein muß. Derartige Schlauch- oder Rohrkupplungen sind allgemein bekannt

Zwischen dem Absaugstutzen 18 und dem dreien Gehäuseende 9 ist das Gehäuse 7 in einer Ausführung mit vier Führungen 3, 3' versehen, von denen jeweils zwei paarweise diametral gegenüber angeordnet sind. Die Führungen 3,3' jeweils eines Paares fluchten derart miteinander, daß ihre Längsachsen zusammenfallen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Führungen 3, 3' an das Gehäuse 7 angeformte zylindrische Rohrstutzen, die in einer anderen Ausführung auch mit dem Gehäuse verschweißt oder vakuumdicht verschraubt sein können. In den Führungen 3, 3' sitzen bezüglich der Gehäuselängsachse radial verschiebbare Kolben 4, 4', die in der Nähe ihres jeweü'gen Kolbenbodens 8, 8' zur Abdichtung der Führung 3, 3' O-Ringe 12 tragen. Die O-Ringe 12 sind in am Umfang der Kolben 4,4' vorgesehene Nuten eingelegt.

Zwischen den Kolbenboden 8,8' jedes Kolbenpaares 4, 4' stützt sich eine Feder 2, vorzugsweise eine Schraubendruckfeder, ab. Die Federkraft jeder Feder 2 ist so bemessen, daß die Kolben 4,4' bei im Inneren des Gehäuses 7 herrschendem Atmosphärendruck kräftig nach außen gedrückt werden. Zur Verhinderung des Austretens der Kolben 4,4' aus den Führungen 3,3' sind letztere durch Deckel 13 abgedeckt, die eine im Durchmesser geringere öffnung als die Führungen 3,3' haben. Oberhalb der für das Einlegen der O-Ringe 12 vorgesehenen Nuten verringert sich der Durchmesser jedes Kolbens 4,4', so daß eine Schulter 16 gebildet ist, die beim Anliegen an die Unterseite des Deckels 13 ein Austreten des Kolbens 4 aus der Führung 3 verhindert. Jeder Deckel 13 kann ferner mit einer nichi dargestellten Kugelführung versehen sein, um ein Verkanten des zugehörigen Kolbens 4,4' zu verhindern.

Die Federkraft der Federn 2 darf hingegen nur so groß sein, daß beim Evakuieren des Gehäuses 7 die Kolben 4 und 4' vom äußeren Atmosphärenaruck gegen die Wirkung der Feder 2 radial nach innen geschoben werden.

Die den Kolbenboden 8,8' abgewandten freien Enden der Kolben 4, 4' sind mit einem L-förmigen Kanal 10 versehen, der beispielsweise durch eine Axialbohrung und eine im rechten Winkel dazu ausgeführte Radialbohrung herstellbar ist. Der radiale Teil des Kanals 10 mündet in einen aufgeschweißten Rohrstutzen mit Rohrverbindung 14 zum Anschließen einer flexiblen Absaugleitung 5. Die den Kolben 4, 4' abgewandten Enden der Absaugleitungen 5 sind jeweils paarweise an T-Stücke 20 angeschlossen, die mit einem Ende in ein auf dem Gehäuse 7 sitzendes Sammelstück 17 führen. Das Sammelstück 17 besitzt im Inneren einen Ringkanal, wodurch das in der Figur dargestellte obere T-Stück 20 mit dem unteren T-Stück 20' in Strömungsverbindung steht

An das Sammelstück 17 ist ferner eine Absaugsammelleitung 15 angeschlossen, die ebenfalls zu einer nicht dargestellten Vakuumpumpe führt

Auf die freien Enden der Kolben 4,4' sind Saugnäpfe 1 aufgesetzt, die in ihren Mittelbereichen 6 jeweils derart durchbohrt sind, daß die Auflagefläche des Mittelbereichs 6 strömungsmäßig an den L-förmigen Kanal 10 angeschlossen ist

Es ist klar, daß zum Spannen stark gekrümmter Flächen oder Hohlkörper schlanke, hohe Saugnäpfe verwendet werden, die sich dem Krümmungsradius gut anpassen.

Die Kolben können in einer anderen Ausführung auch in axialer und/oder radialer Richtung des Gehäuses gegeneinander versetzt sein.

Zum Betrieb der Unterdruckspannvorrichtung wird zunächst der Absaugstutzen 18 über das Anschlußstück 19 an eine Vakuumpumpe angeschlossen und das Innere des Gehäuses 7 evakuiert. Dadurch schiebt der auf die Saugnäpfe 1 wirkende Atmosphärendruck die Kolben 4, 4' radial nach innen, so daß sich der Abstand der Saugnäpfe 1 und damit die Arbeitshöhe der Saugnäpfe verringert Mit zusammengeschobenen Kolben 4, 4' ist die Unterdruckspannvorrichtung nun in das Innere eines Rohrstücks 21 einschiebbar und an der vorgesehenen Stelle absetzbar.

Nach dem Erreichen der vorgesehenen Spannstelle wird das Gehäuse 7 wieder belüftet, beispielsweise durch Abtrennen der Schauchverbindung zur Vakuumpumpe oder durch Umschalten eines Ventils. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Ventil ein Dreiwegeventil, das abwechselnd den Absaugstutzen 18 und die Absaugsammelleitung 15 mit der Vakuumpumpe verbindet und mit dem außerdem eine unabhängige Belüftung von Absaugstutzen 18 und Absaugsammelleitung 15 möglich ist. Derartige Ventile sind dem Fachmann bekannt.

Wird das Gehäuse 7 belüftet, dann herrscht auch im Inneren des Gehäuses Atmosphärendruck und die Federn 2 drücken die Kolben 4, 4' radial nach außen gegen die Wand des strichpunktiert eingezeichneten Rohrstücks 21. Dadurch legen sich die Saugnäpfe 1 dichtend an die Rohrinnenwand an und ihr Mittelbereich 6 ist nun über die Absaugleitungen 5, die T-Stücke 20, 20', das Sammelstück 17 und die Absaugsammelleitung 15 evakuierbar. Bei evakuierten Mittelbereichen 6 werden die Saugnäpfe 1 vom Atmosphärendruck fest gegen die Rohrinnenwand gedrückt und die Spannwirkung ist um so größer, je größer die Druckdifferenz zwischen Mittelbereich und Äußerem der Saugnäpfe ist.

Nach dem Evakuieren der Mitteibereiche der Saugnäpfe ist das Rohrstück auf der Unterdruckspannvorrichtung festgespannt und an der gewünschten Stelle einsetzbar oder an seinem Umfang bearbeitbar. Im Falle eines längsgeschlitzten Rohrstücks läßt sich durch erneutes Evakuieren des Gehäuseinneren der Durchmesser des Rohrstücks verringern, indem wiederum der Atmosphärendruck die Kolben gegen die Wirkung der Federn nach innen drückt. Ein derart im Durchmesser reduziertes Rohrstück läßt sich nun in ein anderes Rohrstück oder einen anderen Hohlraum einschieben und mit Hilfe von nicht dargestellten Verlängerungsstangen oder mittels eines Teleskopzylinders bis zur gewünschten Absetzstelle vortreiben. Ist das geschlitzte Rohrstück in Stellung gebracht, dann wird das Gehäuse

wiederum belüftet und die Federn drücken — unterstützt von der Federwirkung des Rohrstücks selbst — die Kolben nach außen. Das Rohrstück legt sich dann dicht an der Außenwand an. Durch Belüften der Absaugsammelleitung 15 werden auch die Mittelbereiche der Saugnäpfe 1 wieder belüftet, so daß diese von der Rohrwandung abnehmbar sind. Das Zurückziehen der Unterdruckspannvorrichtung erfolgt nach einem erneuten Evakuieren des Gehäuseinneren, wodurch die Saugnäpfe zusammen mit ihren Kolben von der Rohrwand wegbewegt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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Patentansprüche:

1, LJnterdruckspannvorrichtung mit einem an eine Vakuumpumpe anschließbaren, evakuierbaren Gehäuse sowie mit Saugnäpfen, dadurch gekennzeichnet,