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 DruckflüssigkeitInfo
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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)
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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