DE3105735C2 - Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe einer Druckflüssigkeit - Google Patents

Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe einer Druckflüssigkeit

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DE3105735C2 DE3105735A DE3105735A DE3105735C2 DE 3105735 C2 DE3105735 C2 DE 3105735C2 DE 3105735 A DE3105735 A DE 3105735A DE 3105735 A DE3105735 A DE 3105735A DE 3105735 C2 DE3105735 C2 DE 3105735C2
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Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe einer Druckflüssigkeit, mit einem Druckaufbaudorn (1), einer Druckflüssigkeitsfülleinrichtung (2) und einem Aufweitdruckerzeuger (3). Dabei sind die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung (2) und der Aufweitdruckerzeuger (3) mit dem Druckaufbaudorn (1) verbunden und weist der Aufweitdruckerzeuger (3) einen Druckzylinder (12), einen Druckkolben (9) und eine Aufweitdruckdichtung auf. Damit auf ein selbstentsperrendes Rückschlagventil und auf ein von Hand zu betätigendes Restdruckabbauventil verzichtet werden kann, ist die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung (2) über den Aufweitdruckerzeuger (3) mit dem Druckaufbaudorn (1) verbunden, weist der Aufweitdruckerzeuger (3) also einen Füllanschluß (14) auf, und ist die Verbindung zwischen dem Füllanschluß (14) des Aufweit druck erzeugers (3) und dem Druckaufbaudorn (1) geöffnet, wenn der Aufweitdruckerzeuger (3) passiv ist, ist die Verbindung zwischen dem Füllanschluß (14) des Aufweitdruckerzeugers (3) und dem Druckaufbaudorn (1) gesperrt, wenn der Aufweitdruckerzeuger (3) aktiv ist.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe einer Druckflüssigkeit, mit einem Druckaufbaudorn-. einer Druckflüssigkeitsfülleinrichtung und einem Aufweitdruckerzeuger, wobei der Aufweitdruckerzeuger direkt und die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung über den Aufweitdruckerzeuger mit dem Druckaufbaudorn verbunden sind, wobei der Aufweitdruckerzeuger einen Druckzylinder, einen Druckkolben, eine Aufweitdruckdichtung sowie einen Füllanschluß für die DruckflüssigkeitsfUllcinrichtung aufweist und wobei die Verbindung zwischen dem Füllanschluß des Aufweitdruckerzeugers und dem Druckaufbaudorn geöffnet ist, wenn der Aufweitdruckerzeuger passiv ist und gesperrt ist, wenn der Aufweitdruckerzeuger aktiv ist.
Gegenstand der Erfindung ist das »hydraulische Aufweiten von Rohren«, das schon seit langem bekannt ist (vgl. z. B. die DE-OS 19 39 105 und den Aufsatz von M. Podhorsky und H. Krips »Hydraulisches Aufweiten von Rohren« ind VGB KRAFTWERKSTECHNIK, Heft !/1979, Seiten 81 bis 87) und wobei das Rohrende des zu befestigenden Rohres mit Spiel in eine Bohrung des Rohrbodens eingesetzt wird, in das Rohrende des zu befestigenden Rohres der Druckaufbaudorn eingebracht wird, der Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn an den beiden Enden eines Aufweitbereiches — mit Hilfe von mindestens zwei Dichtungen — abgedichtet wird und über mindestens eine durch den Druckaufbaudorn geführte und in den Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn mündende Druckmittelzuführung dem Hohlraum eine Druckflüssigkeit zugeführt wird.
Der druckdichten Befestigung von Rohren in Rohrboden od. dgl., z. B. der Wärmetauscherrohre in den Rohrboden von Wärmetauschern, kommt eine enorme wirtschaftliche Bedeutung zu. Über mehrere Jahrzehnte hinweg ist als Verfahren dazu das »mechanische Einwalzen« angewendet worden, das jedoch sehr aufwendig ist und nicht zu hinreichend exakt berechenbaren Ergebnissen führt (vgl. M. Podhorsky und H. Krips »Hydraulisches Aufweiten von Rohren«, aaO.). Gegenüber dem »mechanischen Einwalzen« ist das .»hydraulische Aufweiten« mit einer Vielzahl von Vorteilen verbunden (vgl. M. Podhorsky und H. Krips »Hydraulisches Aufweiten von Rohren«, aaO).
Bei der bekannten Anlage zum »hydraulischen Aufweiten von Rohren«, von der die Erfindung ausgeht (vgl. die DE-AS 26 16 523 und M. Podhorsky und H. Krips »!'ydraunschen Aufweiten von Rohren«, aaO), wird als Druckflüssigkeit Wasser verwendet, während die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung und der Aufweitdruckerzeuger mit von einer Pumpe gefördertem öl als Antriebsmittel arbeiten; ein zu der Druckfiüssigkeitseinfülleinrichtung gehörender Fülldrucker^euger und der Aufweitdruckerzeuger weisen jeweils einen Doppelkolben mit einem die Druckflüssigkeit, also Wasser, beaufschlagenden Druckkolben und einen ölbeaufschlagten Aniriebskolben auf.
Nachteilig ist bei der bekannten Anlage, von der die Erfindung ausgeht, daß in der Verbindung zwischen der Druckflüssigkeitsfülleinrichtung und dem Druckaufbaudorn mindestens ein selbstentsperrendes Rückschlagventil (Rückschlagventil 19 in der DE-AS 26 16 523) vorgesehen sein muß. Dieses selbstentsperrende Rückschlagventil hat zunächst als Rückschlagventil die Aufgabe, dann, wenn mit Hilfe der Druckflüssigkeitsfülleinrichtung Druckflüssigkeit dngefJM ist, den Aufbau des Aufweitdruckes — mit Hilfe des Aufweitdruckerzeugers — zu ermöglichen, also zu verhindern, daß der Aufweitdruckerzeuger die Druckflüssigkeit in die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung zurückdrückt. Das Rückschlagventil muß aber auch selbstentsperrend sein, und zwar aus folgendem Grund:
Beim Aufbau des Aufweildruckes — bis ca. 4000 bar — wird die Druckflüssigkeit komprimiert; das Volumen der unter dem Aufweitdruck stehenden Druckflüssigkeit ist um das Kompressionsvolumen kleiner als das Volumen der entspannten Druckflüssigkeit. Nun entsteht zwar beim Aufweiten — durch das Aufweiten des Rohrendes des zu befestigenden Rohres — ein Verdrängungsvolumen, das beim Abbau des Aufweitdruckes für die Druckflüssigkeit zur Verfügung steht. Da jedoch das Kompressionsvolumen in der Regel größer ist als das Verdrängervolumen, verbleibt die Druckflüssigkeit nach dem Abbau des Aufweitdruckes, d. h. also dann, wenn der Aufweitdruckerz;uger passiv geworden ist, unter einem Restdruck, der abgebaut werden muß.
Nun ist praktisch nicht möglich, ein hinreichend funktionssicheres selbstentsprechendes Rückschlagventil zu bauen, das bis zu ca. 4000 bar Aufweitdruck als Rückschlagventil absolut druckdicht ist, das bei einem Fülldruck von z. B. 400 bar noch nicht selbstsperrend wirksam wird und das bei einem Restdruck von z. B. 300 bar sicher selbstentsperrend wirksam wird. (Liegt der Restdruck oberhalb des Fülldruckes, so kann ein
seibstenisperrendes Rückschlagventil natürlich ohnehin nicht verwendet werden.) Im Ergebnis wird bei der bekannten Anlage, von der die Erfindung ausgehl, mit einem von Hand zu betätigenden Restdruckabbauventil gearbeitet, wenn wirklich sichergestellt werden soll, daß der erläuterte Restdruck tatsächlich abgebaut wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anlage zum »hydraulischen Aufweiten von Rohren« so auszugestalten und weiterzubilden, daß das erläuterte selbstentsperreniie Rückschlagventil und ein von Hand zu betätigendes Restdruckabbauventil nicht mehr benötigt werden.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist durch eine Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß bei dem Aufweitdruckerzeuger der Füllanschluß — in Bewegungsrichtung des Druckkoibens gesehen — vor der Aufweitdruckdichtung vorgesehen ist.
Es ist bei einem gattungsfernen Verfahren (vgl. die DE-OS 26 38 949), nämlich einem Verfahren zum Anformen von Zapfen an einer Platine, bekannt, ein Druckmittel durch einen Kanal in einem Niederhalter in eine Ringnut einer einen Fließpreßstempel aufrahmenden Führungsbohrung und durch die Führungsbohrung einer Vertiefung der Platine zuzuführen, wobei durch den niedergehenden Fließpreßstempel die Ringnut von der Führungsbohrung getrennt und damit im Bereich der Führungsbohrung eine bestimmte Druckmittelmenge zwischen der Vertiefung der Platine und der Arbeitsfläche des Füeßpreßstempels eingeschlossen wird.
Erfindungsgemäß ist der Aufweitdruckerzeuger so ausgeführt, daß er, wenn die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung über den Aufweitdruckerzeuger mit dem Druckaufbaudorn verbunden ist, die Funktion des im Stand der Technik notwendig gewesenen selbstentsperrenden Rückschlagventils mit übernimmt. 1st der Aufweitdruckerzeuger nämlich zunächst passiv, so kann die Druckflüssigkeit ohne weiteres von der Druckflüssigkeitsfüliciüi ichtung über den Aufweitdruckerzeuger dem Druckau^audorn zugeführt werden, weil dann iccmäß der Lehre der Erfindung die Verbindung zwischen dem Füllanschluß des Aufweitdruckerzeugers und dem Druckaufbaudorn geöffnet ist. Wird dann — zum Aufbau des Aufweitdruckes — der Aufweitdruckerzeuger aktiviert, d. h. der Druckkolben de*. Aufweitdruckerzeugers in Richtung Druckaufl audorn bewegt, so wird erfindungsgemäß die Verbindung zwischen dem Füllanschluß des Aufweitdruckerzeugers und dem Druckaufbaudorn gesperrt, so daß der Aufweitdruckerzeuger die Druckflüssigkeit nicht in die Druckflüssigkeitsfülleir.richtung zurückdrücken kann. Wird nach dem Aufwehen der Aufweitdruckerzeuger wieder passiviert, der Druckkolben also zurückbewegt, so wird die Verbindung zwischen dem Druckaufbaudorn und dem Füllanschluß des Aufweitdruckcrzeugers wieder geöffnet, so daß sich der Restdruck in die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung abbauen kann.
Es empfiehlt sich weiterhin, den Aufweitdruckerzeuger — in Bewegungsrichtung des Druckkolbens gesehen — vor dem Füllnnschluß mit einer Fülldruckdichtung zu versehen, fiel dieser Ausführungsform befindet sich also an dem Aufweitdruckerzeuger der Füllanschluß zwischen der Aufweitdruckdichtung und der Fülldruckdichtung.
Bei der erfindungsgemäßen Anlage zum hydraulischen Aufweiten von Rohren wird der Druckkolbtn des Aufweitdruckerzeugers it: H^r Regel durch den erläuter-
ten Restdruck der Druckflüssigkeit in eine passive Endstellung gebracht Gleichwohl kann es sich empfehlen, den Aufweitdruckerzeuger mit einer eine passive Endstellung des Druckkolbens sicherstellenden Druckfeder zu versehen. Dadurch wird verhindert, daß die Verbindung zwischen dem Füllanschluß des Aufweitdruckerzeugers und dem Druckaufbaudorn durch den Druckkolben des Aufweitdruckerzeugers teilgeöffnet bzw. teilgesperrt ist, wenn der Aufweitdruckerzeuger passiv ist.
Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt, ist bei dem Aufweitdruckerzeuger die Aufweitdruckdichtung in der Jnnenwandung des Druckzylinders vorgesehen, also als sogenannte Stangendichtung ausgeführt, — während im Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, bei dem Aufweitdruckerzeuger die Aufweitdruckdichtung in der Außenwandung des Druckkolbens vorgesehen, also als sogenannte Kolbendichtung ausgeführt isi. Die Ausführung der Aufweitdruckdichtang des Aufweitdruckerzeugers als sogenannte Stanp^ndichtung hat gegenüber der Ausführung als sogena.m'e Kolbendichtung eine Mehrzahl von Vorteilen. Insbesondere läßt sich der Druckkolben für das Zusammenwirken mit der Aufweitdruckdichtung besser bearbeiten als der Druckzylinder.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert; es zeig
F i g. 1 eine schemuiische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage zum »hydraulischen Aufweiten von Rohren« und
Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich größerer Darstellung, den Aufweitdruckerzeuger der Anlage nach F i g. 1 teilweise im Schnitt.
Die Fig. I zeigt eine Anlage zur druckdichten Befestigung eines nicht dargestellten Rohres in einem nicht dargestellten Rohrboden mit Hilfe einer Druckflüssigkeit, mil einem Druckaufbaudorn 1. einer Druckflüssigkeitsfülleinrichtung 2 und einem Aufweitdruckerzeuger 3. Der Aufweitdruckerzeuger 3 ist direkt mit dem Druckaufhaudorn 1 verbunden. Die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung 2 ist über den Aufweitdruckerzeuger 3 mit dem Druckaufbaudorn 1 verbunden. Dazu weist der Aufweitdruckerzeuger 3 einen Füllans:hluß 14 auf. und is: die Verbindung zwischen dem Füllanschluß 14 des Aufweitdruckerzeugers 3 und dem Druckaufbaudorn 1 geöffnet, wenn der Aufweitdruckerzeuger 3 passiv ist. dagegen gesperrt, wenn der Aufweitdruckerzeuger 3 aktiv ist.
Als Druckflüssigkeit wird Wasser verwendet, während die Druckflüssit'keitsfülleinrichtung 2 und der Aufweitdruckerzeuger 3 mit von einer Pumpe 4 gefördertem öl als Antrieosmittel arbeiten; ein zu der Druckfijssigkcitsfülleinrichtung 2 gehörender Fülldruckerzeuger 5 und der Aufweitdruckerzeuger 3 weisen jeweils einen Doppelkolben 6, 7 mit jeweils einem die Druckflüssigkeit, also das Wasser beaufschlagenden Druckkolben 8, 9 und jeweils einen ölbeaufschlagten AntriebsKniben 10, 11 auf. Im übrigen zeigt die Fig. 1 eine Mehrzahl von Verbindungs-, Meß- und Sleucrrniücln auf. die hier der Beschreibung nicht bedürfen.
Wie die Figuren zeigen, weist der Aufweitdruckerzeuger 3 einen Druckzylinder 12. den Doppelkolbcn 7 mit dem Dn"-kkolbcn 1^ und eine Aufweitdruckdichtiing 13 auf, die zwischen dem Druckzylinder 12 und dem Druckkolben 9 wirksam ist.
Im dargestellten Alisführungsbeispiel isl bei dem Aufweitdrucker/euger 3 der Rillanschliiß 14 — in Bewegungsrichtung des Druekkolbens 9 gesehen — vor der Aufweitdruckdichtung 13 vorgesehen und weist der Aufweitdruckerzeugcr 3 — in Bewegungsrichtung des Druckkolbens 9 gesehen — vor dem Füllanschluß 14 eine Fülldruckdichtung 15 auf; der Rillanschluß 14 befindet sich also zwischen der Aufweitdruckdichtung 13 und der Fülldruckdichtung 15. Im übrigen weist der Aufweitdruckerzeuger 3 noch eine eine passive Endstellung des Druckkolbens 9 sicherstellende Druckfeder 16 auf und ist die Aufwcitdriirkdichtung 13 in der Innenwandung des Druckzylinders 9 vorgesehen, also als sogenannte Stangendichtung ausgeführt.
Der Aufweitdruckerzeuger 3 ist so ausgeführt, daß er die Funktion des im Stand der Technik notwendig gewesenen selbstentsperrenden Rückschlagventils mit übernimmt. Ist der Aufweitdruckerzeuger 3 zunächst passiv, so kann die Druckflüssigkeit ohne weiteres von der Druckflüssigkeitsfülleinrichmng 2 über den Aufweitdruckerzeuger 3 dem Druckaufbaudorn 1 zugeführt werden, weil ja dann die Verbindung zwischen dem Füllanschluß 14 des Aufweitdruckerzeugers 3 und dem Druckaufbaudorn I geöffnet ist. Wird dann — zum Aufbau des Autweitdruckes — der Aufweitdruckerzeuger aktiviert, d h. der Druckkolben 9 in Richtung des Druckaufbaudornes I bewegt, so wird die Verbindung zwischen dem Fiillanschluß 14 des Aufweitdruckerzeugers 3 und dem Druckaufbaudorn I gesperrt, so daß der Aiifweitdruckerzeuger 3 die Druckflüssigkeit nicht in die Druckflüssigkeit^füHcinrichUing 2 ziirückdrücken kann. Wird dann ;ich dem Aufweiten der Aufweitdrucker/.euger ) wieder passiviert. d.h. der Druckkolben 9 in seine Ruhestellung zurückhcwegt. so wird die Verbindung zwischen dem Füllansehluß 14 des Aufweitdruckerzeugers 3 und dem Druckaufbaudorn 1 wieder geöffnet, so daß sich der Restdriirk in die Druckflüssigkeitscinrichturig 2 abbauen kann.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;
1. Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe einer Druckflüssigkeit, mit einem Druckaufbaudorn, einer Druckflüssigkeitsfülleinrichtung und einem Aufweitdruckerzeuger, wobei der Aufweitdruckerzeuger direkt und die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung über den Aufweitdruckerzeuger mit dem Druckaufbaudorn verbunden sind, wobei der Aufweitdruckerzeu- ]0 ger einen Druckzylinder, einen Druckkolben, eine Aufweitdruckdichtung sowie einen Füllanschluß für die Druckflüssigkeitseinrichtung aufweist und wobei die Verbindung zwischen dem Füllanschluß des Aufweitdruckerzeugers und dem Druckaufbaudorn geöffnet ist, wenn der Aufweitdruckerzeuger passiv ist und gesperrt ist, wenn der Aufweitdruckerzeuger aktiv ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Aufweitdruckerzeuger (3) der Füllanschluß (14)
— in Bewegungsrichtung des Druckkolbens (9) gesehen — vor der Aufweitdruckdichtung (13) vorgesehen ist
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufweitdruckerzeuger (3) — in Bewegungsrichtung des Druckkolbens (9) gesehen
— vordem Füllanschluß(14)eine Fülldruckdichtung (15) aufweist.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufweitdruckerzeuger (3) eine eine passive Endstellung des Druckkolbens (9) sicherstellende Druckfeder(16)aufweist.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Wei dem Aufweitdruckerzeuger (3) die Aufweitdruckdichtung (13) in der Innenwandung des Druckzylinders (12) vorgesehen, also als sogenannte Stangendichiung ausgeführt ist.
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