DE2953046C2

DE2953046C2 - Vorrichtung zum Elektroimpuls-Aufweiten von Rohren

Info

Publication number: DE2953046C2
Application number: DE19792953046
Authority: DE
Inventors: &Scaron;kolnikov Vadim Aleksandrovi&ccaron;; Vilskij Gennadij Nikolaev Borisovi&ccaron;; Ivanov Aleksej-Garri Georgievi&ccaron;; Sokolov Vasilij Ivanovi&Ccaron;; Carenko Pavel Ivanovi&ccaron;; Boris Jakovlevi&ccaron; Macurovskij; Kura&ccaron; Aleksandr Michajlovi&ccaron;; Stefani&scaron;in Nikitovi&ccaron;; Bycov Gennadij Vasilevi&ccaron;
Original assignee: PK BYURO ELEKTROGIDRAVLIKI AN
Current assignee: PK BYURO ELEKTROGIDRAVLIKI AN
Priority date: 1978-08-22
Filing date: 1979-08-21
Publication date: 1987-04-30
Also published as: JPS6031575B2; CA1113845A; WO1980000424A1; IT7925249A0; DE2953046T1; JPS55500746A; IT1163702B; FR2433988B1; FR2433988A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Elektroimpuls-Aufweiten von Rohren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, die aus der SU-PS 3 52 510 bekannt ist.
Beim Elektroimpuls-Aufweiten von Rohren finden elektrische Sprengpatronen Anwendung, die ein Gehäuse, einen Füllstoff und einen elektrischen Leiter enthalten. Die Sprengpatronen werden in die aufzuweitenden Rohre eingesetzt. Über eine Elektrode wird dem elektrischen Leiter der Sprengpatrone ein Energieimpuls zugeführt, so daß eine Hochspannungsexplosion des Leiters erfolgt. Der dabei entstehende Druckimpuls wirkt auf die Innenflächen des Rohres ein, das dadurch aufgeweitet wird.
Die Vorrichtung kann zum Aufweiten der Rohre von Wärmetauschern verwendet werden. Sie kann auch zum Aufweiten von Rohren ohne Rohrböden oder von in Matrizen eingesetzten Rohren dienen, oder für andere mit der Verformung von Rohren zusammenhängende Arbeitsgänge Anwendung finden.
Bei der eingangs genannten Vorrichtung befinden sich zum Positionieren der Elektrode, die nacheinander an die Sprengpatronen in den aufzuweitenden Rohren herangeführt wird, an den horizontalen und vertikalen Führungen Anschläge. Mit dieser Vorrichtung ist es nur möglich, in waagerechten und senkrechten Reihen angeordnete Rohre aufzuweiten. Außerdem muß bei einer Änderung der Abstände der Rohre eine entsprechend große Anzahl von Anschlägen von Hand verstellt werden. Mit einem Impuls kann immer nur ein Rohr aufgeweitet werden, so daß das Bearbeiten einer Anzahl von Rohren verhältnismäßig lange dauert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ihre Einsatzmöglichkeiten erweitert sind und die Vorrichtung effektiver arbeitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Durch die Ausgestaltung der Vorrichtung mit diesen Merkmalen wird es möglich, Rohre aufzuweiten, die in Bündeln aus waagerechten und senkrechten Reihen, konzentrischen Kreisen oder Spiralen usw. angeordnet sind. Die Vorrichtung weist eine hohe Leistungsfähgikeit auf, da es möglich ist, mit einem Impuls mehrere Rohre aufzuweiten.
Bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Elektroimpuls-Aufweiten von Rohren sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 8.
Dabei weisen die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 6, 7 und 8 den besonderen Vorteil auf, daß keine zeitaufwendige, manuelle Einstellung des Antriebs der Verschiebeeinrichtungen auf die Schrittweite zwischen den aufzuweitenden Rohren erforderlich ist. Dies ist besonders bei in Kreisen oder Spiralen angeordneten Rohrbündeln von Bedeutung. Das Einstellen der Vorrichtung auf wechselnde Rohrabstände und Rohranordnungen kann sehr einfach und schnell durch Änderung einer vorgegebenen Impulszahl an den Impulszählern vorgenommen werden.
Im folgenden wird die Erfindung durch ein konkretes Ausführungsbeispiel und an Hand der Zeichnung erläutert, in der das Schema einer Vorrichtung zum Elektroimpuls-Ausweiten von Rohren dargestellt ist.
Die Vorrichtung zum Elektroimpuls-Ausweiten von Rohren enthält einen Rahmen 1 mit einer an diesem montierten vertikalen Führung 2, an der eine Einrichtung für die Energiezufuhr zu elektrischen Sprengpatronen 3 befestigt ist, die in Form zweier Elektroden 4 ausgeführt ist, die an einen Stromimpulsgenerator 5 angeschlossen sind.
Die elektrischen Sprengpatronen 3 sind in (nicht gezeichneten) Rohren untergebracht.
Die Elektroden 4 sind in Form von metallischen Stäben mit dielektrischer Umhüllung ausgebildet. Mit Hilfe eines Gelenkes 6 sind die Elektroden 4 über Schutzschirme 7 an einer ausfahrbaren Stange 8 angeordnet, mittels der die Elektroden 4 an der vertikalen Führung 2 befestigt sind. Die Schutzschirme 7 sind mit einer Feststellvorrichtung 9 versehen.
Die Vorrichtung umfaßt des weiteren horizontale Führungen 10, die am Rahmen 1 montiert sind, und eine Einrichtung 11 zur Vertikalverschiebung der Einrichtung zum Zuführen von elektrischer Energie zu den Sprengpatronen 3.
Die Einrichtung 11 schließt ein Treibrad 12 und ein getriebenes Rad 13 ein, auf dessen Achse eine Lamellenscheibe 14 angeordnet ist, die mit einem kontaktlosen Schalter 15 zusammenwirkt, der mit einem Impulszähler 16 in Verbindung steht, der an ein mit dem Stromimpulsgenerator 5 verbundenes Steuersystem 17 angeschlossen ist.
Die Vorrichtung enthält eine Einrichtung 18 zur Horizontalverschiebung der vertikalen Führung 2, die ein Treibrad 19 und ein getriebenes Rad 20 einschließt, auf dessen Achse eine Lamellenscheibe 21 angeordnet ist. Die Lamellenscheibe 21 wirkt mit einem kontaktlosen Schalter 22 zusammen, der mit einem Impulszähler 23 in Verbindung steht, der an das mit dem Stromimpulsgenerator 5 verbundene Steuersystem 17 angeschlossen ist.
Die Vorrichtung schließt ferner eine Rohrbündel-Drehvorrichtung 24 ein, die zwei Paare von Rollenauflagerungen enthält, von denen jedes Antriebsrollen 25 und eine (nicht gezeigte) angetriebene Rolle umfaßt. Auf der gemeinsamen Achse 26 der Antriebsrollen 25 befindet sich ein Treibrad 27, das mit einem getriebenen Rad 28 im Eingriff steht, auf dessen Achse eine Lamellenscheibe 29 angeordnet ist, die mit einem kontaktlosen Schalter 30 zusammenwirkt, der mit einem Impulszähler 31 in Verbindung steht, der an das mit dem Stromimpulsgenerator 5 verbunden Steuersystem 17 angeschlossen ist.
Der Antrieb der Einrichtung 11 enthält einen Elektromotor 32 und ein Reduziergetriebe 33.
Der Antrieb der Einrichtung 18 enthält einen Elektromotor 34 und ein Reduziergetriebe 35.
Der Antrieb der Drehvorrichtung 24 enthält einen Elektromotor 36 und ein Reduziergetriebe 37.
Die aufzuweitenden Rohre befinden sich in einem Rohrbündel 38.
Die Reduziergetriebe 33 und 35 stehen mit Spindeln 39 und 40 im Eingriff.
Die Vorrichtung zum Elektroimpuls-Aufweiten von Rohren arbeitet folgenderweise:
Beim Aufweiten von Rohren, die in Bündeln 38 in waagerechten Reihen liegen, werden die Elektroden 4 mit Hilfe der Einrichtung 11 zur Vertikalverschiebung und der Einrichtung 18 zur Horizontalverschiebung den äußersten Sprengpatronen 3 zugeführt, die in die aufzuweitenden Rohre eingesetzt sind. Mit Hilfe des Gelenkes 6 wird der erforderliche Winkel zwischen den Schutzschirmen 7 eingestellt und durch die Feststellvorrichtung 9 fixiert, der einen der Anordnung der Rohre im Bündel 38 gleichen Abstand zwischen den aktiven Enden der Elektroden 4 gewährleistet.
Es werden der Stromimpulsgenerator 5 und das Steuersystem 17 zur Steuerung der Anlage eingeschaltet. Der Stromimpulsgenerator 5 sendet einen Stromimpuls über die Elektroden 4 zu den elektrischen Sprengpatronen 3. Als Ergebnis einer Hochspannungsexplosion der elektrischen Leiter, die zu den elektrischen Sprengpatronen 3 gehören, entsteht ein Druckimpuls, der zur Verformung der Rohrwände führt. Im Augenblick der Explosion wird auf Anordnung des Steuersystems 17 der Elektromotor 34 der Einrichtung 18 zur Horizontalverschiebung der vertikalen Führung 2 eingeschaltet.
Über das Reduziergetriebe 35 wird das Drehmoment auf die Spindel 40 übertragen, wodurch die vertikale Führung 2, die die Stange 8 mit den an dieser befestigten Elektroden 4 trägt, über die Führungen 10 zu den folgenden Sprengpatronen 3 verschoben wird.
Zugleich wird vom Reduziergetriebe 35 das Drehmoment zum Treibrad 19 übertragen, das mit dem getriebenen Rad 20 in Eingriff steht, auf dessen Achse die Lamellenscheibe 21 befestigt ist. Beim Durchgang einer Lamelle der Lamellenscheibe 21 zwischen den Spulen des kontaktlosen Schalters 22 kommt am Impulszähler 23 ein Impuls an. Nachdem am Impulszähler 23 eine bestimmte, im voraus vorgegebene Impulszahl, die dem Abstand zwischen den aufzuweitenden Rohren im Bündel 38 entspricht, eingetroffen ist, führt der Impulszähler 28 dem Steuersystem 17 ein Signal zu, das dem Generator 5 einen Befehl für die Ausgabe des nächstfolgenden Stromimpulses erteilt. Dann wiederholt sich der Zyklus.
Bei einer Änderung des erforderlichen Verschiebungsschrittes der Elektroden 4 reicht es aus, die vorgegebene Impulszahl am Impulszähler 23 zu verändern.
Nachdem die Elektroden 4 die in der Reihe äußersten Sprengpatronen 3 erreicht haben, schaltet das Steuersystem 17 den Elektromotor 32 der Einrichtung 11 zur Vertikalverschiebung der Einrichtung für die Energiezufuhr zu den elektrischen Sprengpatronen 3 ein. Von dem Elektromotor 32 wird das Drehmoment über das Reduziergetriebe 33 auf die Spindel 39 übertragern, wodurch die Stange 8 über die vertikale Führung 2 zu den nächstfolgenden waagerechten Reihen der Sprengpatronen 3 verschoben wird. Das Treibrad 12, das sich auf der gleichen Achse wie die Spindel 39 befindet, überträgt das Drehmoment zum getriebenen Rad 13, auf dessen Achse die Lamellenscheibe 14 befestigt ist. Beim Durchgang einer Lamelle der Lamellenscheibe 14 zwischen den Spulen des kontaktlosen Schalters 15 kommt am Impulszähler 16 ein Impuls an. Nachdem am Impulszähler 16 eine bestimmte, im voraus vorgegebene Impulszahl angekommen ist, die dem Abstand zwischen den waagerechten Reihen der Rohre im Bündel 38 entspricht, führt der Impulszähler 16 dem Steuersystem 17 ein Signal zu, das dem Stromimpulsgenerator 5 einen Befehl für die Ausgabe eines nächstfolgenden Stromimpulses und für die Einrichtung 18 zur Horizontalverschiebung der vertikalen Führung 2 erteilt.
Falls erforderlich, kann die Einrichtung 11 zur Vertikalverschiebung in dem Betriebszustand arbeiten, der vorstehend für die Einrichtung 18 beschrieben wurde, wobei die Einrichtung 18 die vertikale Führung 2 um einen Schritt zwischen den senkrechten Reihen der Rohre im Bündel 38 verschiebt.
Beim Aufweiten von Rohren, die im Bündel 38 in konzentrischen Kreisen angeordnet sind, werden die Elektroden 4 den elektrischen Sprengpatronen 3 gegenübergestellt. Auf Befehl des Steuersystems 17 wird der Stromimpulsgenerator 5 eingeschaltet und eine Hochspannungsentladung über die Elektroden 4 zu den elektrischen Sprengpatronen 3 herbeigeführt. Gleichzeitig mit der Entladung wird die Drehvorrichtung 24 zur Drehung des Rohrbündels 38 eingeschaltet. Das Drehmoment wird vom Motor 36 über das Reduziergetriebe 37 auf die Antriebsrollen 25 übertragen, welche das Rohrbündel 38 drehen. Auf der Achse 26 der Antriebsrollen 25 befindet sich das Treibrad 27, das das Drehmoment zu dem getriebenen Rad 28 überträgt, mit dem zusammen sich die Lamellenscheibe 29 dreht. Beim Durchgang einer Lamelle der Lamellenscheibe 29 zwischen den Spulen des kontaktlosen Schalters 30 kommt am Impulszähler 31 ein Impuls an. Nachdem am Impulszähler 31 eine bestimmte, im voraus vorgegebene Impulszahl angekommen ist, die einen bestimmten Drehungswinkel des Rohrbündels 38 entspricht, führt der Impulszähler 31 ein Signal dem Steuersystem 17 zu, das einen Befehl dem Generator 5 für die Ausgabe eines nächstfolgenden Stromimpulses erteilt, worauf sich der Zyklus wiederholt. Nach beendetem Aufweiten von Rohren am gesamten Kreisumfang wird auf Befehl des Steuersystems 17 die Einrichtung 11 zur Vertikalverschiebung eingeschaltet. Die Einrichtung 11 spricht ähnlich wie oben beschrieben an, wodurch die Elektroden 4 zu den nächsfolgenden konzentrischen Kreisen verschoben werden.
Die gleichzeitige Arbeit der Einrichtungen 11, 18 und 24 ermöglicht die Verschiebung der Elektroden 4 längs einer beliebigen Bahn.
Somit gestattet die Vorrichtung zum Elektroimpuls- Aufweiten von Rohren, mit einem Stromimpuls mehrere Rohre aufzuweiten.
Die Anwendung von Einrichtungen, die den Verschiebungsschritt der Elektroden 4 im Raum und den Drehwinkel des Rohrbündels 38 vorgeben, macht es möglich, das Einstellen der Anlage zu vereinfachen und ihre Möglichkeiten zu erweitern, etwa Rohre aufzuweiten, deren Stirnseiten im Rohrbündel 38 nicht nur in Reihen, sondern auch in Kreisen, Spiralen usw. angeordnet sind.

Claims

1. Vorrichtung zum Elektroimpuls-Aufweiten von Rohren, mit

- einem Rahmen (1) mit

- einer an diesem montierten vertikalen Führung (2), an der eine Einrichtung zum Zuführen von elektrischer Energie zu elektrischen Sprengpatronen (3) in Form einer Elektrode (4) verschiebbar angeordnet ist, sowie mit
- einer an diesem montierten horizontalen Führung (10),

mit

- einer Vertikal-Verschiebeeinrichtung (11) zur Verschiebung der Einrichtung zum Zuführen von elektrischer Energie, mit
- einer Horizontal-Verschiebeeinrichtung (18) zum Verschieben der vertikalen Führung (2), mit
- einem Stromimpulsgenerator (5), der mit der Einrichtung zum Zuführen von elektrischer Energie verbunden ist, und mit
- einem Steuersystem (17), das mit dem Stromimpulsgenerator (5), der Horizontal-Verschiebeeinrichtung (18) und der Vertikal-Verschiebeeinrichtung (11) verbunden ist,

gekennzeichnet durch

- eine Rohrbündel-Drehvorrichtung (24), und durch
- eine Ausführung der Einrichtung zum Zuführen von elektrischer Energie in der Form eines oder mehrerer Elektrodenpaare (4), die mit dem Stromimpulsgenerator (5) verbunden sind, wobei der Stromimpulsgenerator (5) über das Steuersystem (17) mit der Vertikal-Verschiebeeinrichtung (11), der Horizontal-Verschiebeeinrichtung (18) und mit der Rohrbündel-Drehvorrichtung (24) in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpaare (4) hintereinandergeschaltet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Elektrodenpaar (4) eine Elektrode an die negative Klemme und die andere Elektrode an die positive Klemme des Stromimpulsgenerators (5) angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Elektrodenpaar (4) an Schutzschirme (7) montiert ist, die an einer ausfahrbaren Stange (8) angebracht sind, wobei die Schutzschirme (7) mit der Möglichkeit einer Winkelverschiebung und Fixierung schwenkbar miteinander verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Elektroden jedes Elektrodenpaares (4) an die positive Klemme des Stromimpulsgenerators (5) angeschlossen ist, während die andere Elektrode in Kontakt mit dem Rohrbündel (38) steht und an die negative Klemme des Stromimpulsgenerators (5) angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrbündel-Drehvorrichtung (24) einige Paare von Rollenauflagerungen enthält, wobei die gemeinsame Achse (26) der Antriebsrollen (25) der Rollenauflagerungen mit einer Einrichtung verbunden ist, die den Drehwinkel des Rohrbündels (38) vorgibt und über das Steuersystem (17) mit dem Stromimpulsgenerator (5) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Vorgabe der Schrittweite der Horizontal-Verschiebeeinrichtung (18), und durch eine Einrichtung zur Vorgabe der Schrittweite der Vertikal-Verschiebeeinrichtung (11), wobei die Antriebe der Horizontal- und der Vertikalverschiebeeinrichtung (11, 18) über die die Schrittweite vorgebenden Einrichtungen mit dem Steuersystem (17) und dem Stromimpulsgenerator (5) in Verbindung stehen.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Vorgabe der Schrittweite der Horizontal-Verschiebeeinrichtung (18), der Vertikal-Verschiebeeinrichtung (11) und des Drehwinkels ein einstufiges Getriebe (33, 35, 37) aufweisen, bei denen auf den Achsen getriebener Räder (13, 20, 28) Lamellenscheiben (14, 21, 29) angeordnet sind, die mit kontaktlosen Schaltern (15, 22, 30) zusammenwirken, die über Impulszähler (16, 23, 31) mit dem Steuersystem (17) und dem Stromimpulsgenerator (5) in Verbindung stehen.