DE3304467A1 - Vorrichtung zum schrittweisen expandieren von grossrohren - Google Patents

Vorrichtung zum schrittweisen expandieren von grossrohren

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DE3304467A1
DE3304467A1 DE19833304467 DE3304467A DE3304467A1 DE 3304467 A1 DE3304467 A1 DE 3304467A1 DE 19833304467 DE19833304467 DE 19833304467 DE 3304467 A DE3304467 A DE 3304467A DE 3304467 A1 DE3304467 A1 DE 3304467A1
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Heinrich Dipl.-Ing. 5900 Siegen Berg
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Description

  • Vorrichtung zum schrittweisen Expandieren
  • von Großrohren Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schrittweisen Expandieren von Großrohren, bestehend aus einem Spreizkopf und aus einer mit dem Spreizkopf gekoppelten Spanneinrichtung.
  • Bestimmte Rohrarten, insbesondere längsgeschweißte Stahl-Leitungs-Großrohre, werden nach dem Schweißen einem sog.
  • Expandier-Vorgang unterzogen, bei dem die Rohrwand durch Aufbringen eines entsprechend hohen Innendruckes bis oberhalb seiner Streckgrenze um Beträge von ca. 1,0 bis 1,5 % plastisch verformt wird. Eine solche Expandierung stellt einen Kaltverformungsvorgang dar und gewährleistet neben einem gleichmäßigen Soll-Innendurchmesser eine Materialverfestigung und damit eine Qualitätssteigerung der Rohre. Gleichzeitig ergibt sich als Nebeneffekt eine Belastungsprüfung, weil sich Schwachstellen insbesondere im Bereich der Schweißnähte durch Bildung von Rissen zeigen.
  • In der Vergangenheit wurden Groß rohre hydraulisch durch den Aufbau eines hohen Innendrucks im gesamten Rohrinneren expandiert. Zu diesem Zweck wurde jedes Rohr in eine aus zwei halbzylindrischen hochfesten Schalen gebildete Aufnahme eingebracht, deren Innendurchmesser den Soll-Außendurchmesser der Rohre bestimmte. Nach dem druckdichten Verschließen der beiden Rohrenden wurde nach Füllen des Rohrinneren mit Wasser ein Druck aufgebaut, der eine Aufweitung des Rohres bis zur dichten Anlage seiner Aussenfläche an die Aufnahmeschalen gewährleistet. Eine derartige Expandieranlage erfordert hohe InvestitIonskosten und großen Werkzeugbedarf. Neben den relativ langen Zeiten für die Vorbereitung und Durchführung eines jeden Expandiervorganges ergeben sich ferner erhebliche Schwierigkeiten beim druckdichten zuverlässigen Verschließen der Rohrschüsse von herstellungsbedingt wechselnder Länge.
  • Aus der DE-PS 23 11 735 ist eine Vorrichtung zum mechanischen schrittweisen Aufweiten von Großrohren der angegebenen Gattung bekannt, bei welcher am freien Ende eines hohlzylindrischen Holms ein Stahl-Spreizkopf angeordnet ist, der aus einer Vielzahl von ringförmig angeordneten Stahl-Spreizsegmenten mit jeweils konischer Innenfläche und aus einem vielkantigen Innenkonus besteht, der an einer den Holm durchragenden Zugstange befestigt ist.
  • Diese Zugstange ist mit ihrem freien Ende mit der Kolben stange eines Hydraulikzylinders verbunden und bewirkt über den Innenkonus eine radiale Auf spreizbewegung der Segmente, die sich mit ihrer einen Stirnwand an einem am Ende des Holms befestigten Gegenhalter abstützen. Die Längen der Zugstange und des Holms sind so bemessen, daß der Spreizkopf an jeder Stelle des Rohres positioniert werden kann. Das zu expandierende Rohr wird schrittweise über den Spreizkopf geschoben und durch taktweise Betätigung des Spreizkopfes mittels der hydraulischen Spanneinrichtung abschnittweise aufgeweitet. Die Spannvorrichtung ist in der Höhe feinfühlig einstellbar, um die Lage des für den jeweiligen Rohrdurchmesser notwendigen Spreizkopfes im Rohr zentrieren zu können. Diese bekannte Anlage erfordert ebenfalls einen außerordentlich hohen technischen Aufwand und benötigt einen großen Platz, so daß sie nur bei der Herstellung großer Stückzahlen rentabel eingesetzt werden kann. Darüber hinaus treten bei jedem Aufweitvorgang hohe Reibungskräfte im Grenzflächenbereich zwischen den Aufweitsegmenten und der Rohrinnenwand auf, die zu Abrieberscheinungen und zu einem frühzeitigen Verschleiß der Segmente führen. Um die Auswirkungen dieser Effekte zu mindern und Beschädigungen der Rohrinnenfläche zu vermeiden, wird vor dem Expandieren die Rohrinnenwand gereinigt und mit einem Gleitmittel beschichtet. Dieses Gleitmittel muß jedoch nach dem Expandieren wieder von der Rohrinnenwand entfernt werden, was einen mit zusätzlichen Kosten verbundenen Arbeitsvorgang bedeutet. Die zwischen zwei benachbarten Sementen befindlichen Spalte verbreitern sich während des radialen Aufweitvorgangs zu Fugen, die ungleichmäßi<,e Fließerscheinungen des Rohrmaterials zur Folge haben und ihre Spuren an der Rohrinnenwand hinterlassen. In diese verbreiterten Fugen können sich ferner Partikel absetzen, die beim Zusammenfahren der SpreiZkopfse#mente zu Schwierigkeiten führen und ggf. besondere Spülmaßnahmen erfordern, die in der DE-PS 1 807 837 beschrieben sind. Eine Untetikei der Aufweitung ergibt sich ferner im unmittelbaren Bereich der Schweißnaht, weil für die sich nach innen erstreckenden Raupen in einem der Aufweitsegmente eine entsprechend grol3e Längskerbe einy;earbeite-t sein muß. Spiral"eschwei!3tc Großrohre können mit einer solchen bekannten Vorrichtung nicht ohne weiteres auffflrund des spiralförmirren Verlaufs der Schweißnähte aufgeweitet werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum schrittweisen Expandieren von Großrohren zu schaffen, die kompakt ausgebildet ist und mit gegenüber gattungsgleichen Anlagen sehr viel geringeren Kosten hergestellt und betrieben werden kann und die ein in Umfangsrichtung gleichmäßiges Aufweiten von längs- und/oder spiralgeschweißten Groß rohren gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Spreizglied ein hohlyzlindrisches Bauteil aus einem elastisch verformbaren Material mit ausreichender Festigkeit, wie beispielsweise Gummi hoher Shorehärte, ist, welches auf der Zugstange zwischen dem Drücker und dem Gegenhalter sitzt, wobei die Querschnitte des Drückers, des Gegenhalters und des unbelasteten hochelastischen Bauteils nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Großrohres sind.
  • Bei Betätigung der Spannvorrichtung wird das in Form eines hohlzylindrischen Gummikissens ausgebildete hochelastische Bauteil durch eine Axialbewegung der Zugstange vom Drücker axial zusammengedrückt, was einen entsprechend hohen Andruck seiner Außenwand gegen die Innenwand des übergezogenen Rohres und dessen Aufweitung bewirkt. Im Rohrmaterial treten über den Umfang gleichmäßig verteilte hohe Zugspannungen auf, die eine gleichmäßige Aufweitung des jeweiligen Rohrabschnittes bis über die Streckgrenze hinaus zur Folge haben. Da sich das Gummikissen unter hohem Druck etwa wie eine Flüssigkeit verhält, werden die bei Verwendung von starren Spreizsegmenten beim Aufweiten zwangsläufig auftretenden kleinen Relativbewegungen im Grenzflächenbereich vermieden, so daß auch kein Abrieb durch Scherkräfte entsteht und Reibungsschäden weder an der Oberfläche des Gummikörpers noch an der Rohrinnenfläche auf treten. Dies hat zur Folge, daß die Rohrinnenwand nicht gereinigt werden muß und in jedem Fall ein Einsprühen oder sonstiges Beschichten mit einem Gleitmittel entfallen kann. Der Wegfall einer Vor- und Nachbehandlung der Rohre bedeutet eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung des Expandiervorgangs. Das materialbedingte Verhalten des unter hohen Druck gesetzten Gummikissens eröffnet ferner die Möglichkeit eines universellen Einsatzes der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufweiten von längs- ebenso wie von spiralgeschweißten Großrohren, weil sich die über die Innenwand hinausstehenden Schweißraupen beim Aufweiten einfach in das elastische Metall eindrücken, ohne dieses jedoch mechanisch anzugreifen, Gegenüber einer aus einer Vielzahl von starren Spreizsegmenten und einem konischen Drücker gebildeten mechanischen Expandiervorrichtung mit außerhalb des jeweiligen Rohrschusses angeordneter Spanneinrichtung unterscheidet sich die erfindungs gemä ße Expandiervorrichtung in vorteilhafter Weise durch ihr technisch einfaches Konzept, dessen konstruktive Verwirklichung mit einer wesentlich geringeren Anzahl an Einzelteilen durchgeführt werden kann, welche darüber hinaus nicht fein bearbeitet werden müssen. Dies führt zu um ein Mehrfaches niedrigeren Herstellungskosten, so daß mit der erfindungsgemäßen Expandiervorrichtung auch Großrohre in kleineren Stückzahlen expandiert und damit in ihrer Qualität angehoben werden können.
  • Das Aufweiten von dünnwandigen Rohren aus einem gut formbaren Metall, wie Aluminium und Kupfer, ist durch axiales Zusammenpressen eines im Rohrinneren positionierten Gummipfropfen an sich bekannt und wird beispielsweise zur Befestigung von diirmen Wärmetau#cherrof1ron in Bohrungen von Trapplatten angewant. IJQ# wurdo ~jedoch t).i #;her ftür praktisch ummöglich gehalten, dieses bei (iünnw#ndit-\on kleinen Röhrchen bekannte Vorgehen wegen der außerordentlich hohen notwendigen Drücke auch zum Expandieren von hochfesten Großrohren einzusetzen, deren Wandstärke bei ca. 8 mm und mehr liegt.
  • Eine besonders leichte und kompakte Ausgestalt'.lng der erfindungsgemäßen Expandiervorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Spannvorrichtung ein Hydraulikzylinder ist, dessen Kolben mit der Zugstange fest verbunden ist und dessen Zylindergehäuse sich mit einer Stirnfläche direkt am scheibenförmigen Gegenhalter abstützt. Diese Vorrichtung kann aufgrund ihres geringen Gewichtes z. B. am freien Ende eines relativ leichten, ggf. rohrförmigen, Holms befestigt sein, in dessen Inneren auch die Hochdruck- und die Rücklaufleitung des Hydraulikzylinders untergebracht sind. Die Vorrichtung kann sich auf Rollen im Rohr abstützen. Das aufzuweitende Rohr wird dann schrittweise über diese Spreizvorrichtung vorgeschoben und durch Betätigen der Spannvorrichtung und Zusammendrücken des Gummikörpers aufgeweitet. Es besteht auch die kostengünstigere Möglichkeit, diese kompakte Expandiervorrichtung mittels eines Zugorgans schrittweise durch ein ortsfest gehaltenes Großrohr hindurchzuziehen und das Rohr abschnittsweise nacheinander aufzuweiten. Da bei Verwendung beispielsweise eines Seils als Zugorgan die Durchzuglänge nicnt auf die Rohrlänge begrenzt ist, önen auch ganze Robrstrine#e nach dem Zusammenschweißen der einzelnen Rohrschüsse vom Verleger aufgeweitet werden, was insbesondere im Bereich der Stoßschweißverbindungen von Bedeutung ist, weil diese dabei gleichzeitig auf mö;#liche Schwachstellen geprüft werden können.
  • Imine weitere Ausgestaltung cter L"rfindun,# ziechnet cli sich dadurch aus, daß d.ws Großrolic -im Bereich des Spreizkopfen außen einem ggf. längsgeteilten hoclifest;en tlrrte 1; #ir9:r(.b('r0 ist, der den Außendurchmesser des expandierten Großrohrs festlegt. Diese vorteilhafte Ausführung gewährleistet genau definierte Innen- und Außendurchmesser des Großrohres nach dem Expandieren und ermöglicht gegenüber einer Ausführung ohne diesen äußeren Rohrabschnitt eine Vergrößerung der auf den Gummikörper ausgeübten Druckkräfte, was zu einer Vergrößerung der mit jedem Schritt möglichen Länge des aufzuweitenden Rohrabschnittes führt. Dieser äußere Rohrabschnitt wird bei bewegbar ausgeführtem Spreizkopf synchron mitverschoben und seine beiden schalenförmigen, während des Expandiervorgangs miteinander verriegelten Einzelteile, können so weit auseinanderbewegt werden, daß nach einem Expandiervorgang das Rohr freikommt und die relative Vorschubbewegung zur Durchführung des nächstfolgenden znpandierschritts ausgeführt werden kann. Die Innenfläche der Rohraufnahme kann eine verformbare Schicht tragen, in die sich die äußere Schweißraupe des Rohrs beim Aufweiten eindrückt. Zur Erzielung einer über die gesamte Länge des hohlzylindrischen Gummikörpers gleichmäßigen Aufweitung kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Gummikörper aus einer Vielzahl von gleichachsig nebeneinander angeordneten Gummischeiben aufgebaut sein, die unterschiedliche Form und elastische Eigenschaften haben können. Neben einer verbesserten Verteilung des auf den jeweiligen Rohrabschnitt ausgeübten Druckes über die Länge des gesamten Gummikörpers ermöglicht diese Ausführung ein einfaches und kostengünstiges Auswechseln von besonders verschlissenen Teilen. Um gesonderte Bewegungen der Einzeischeiben an ihren gegenseitigen Anlageflächen zu begünstigen, können zwischen allen oder einzelnen Gummischeiben dünne Trennscheiben aus z. B. Stahlblech mit glatten Oberflächen angeordnet werden. Eine andere zusätzlich oder einzeln anwendbare Möglichkeit zur gleichmäßigen Verteilung des vom Gummikörper auf die Rohrinnenwand ausgeübten Andruckes über möglichst die gesamte Länge des Gummikörpers liegt in der Profilierung seiner Umfangsfläche beispielswei-se durch Einarbeiten von einer oder mehreren ringförmigen Einsenkungen insbesondere im Mittelteil, in dem die größte Spreizwirkung eintritt.
  • Schließlich zeichnet sich noch eine Ausgestaltung der Erfindung dadurch aus, daß zwischen der Innenfläche des hohl zylindrischen Gummikörpers und der Zugstange ein ringförmiger Druckraum vorgesehen ist, der zusammen mit oder gesondert vom Hydraulikzylinder mit einem Druckmittel beaufschlagt werden kann und den radialen Andruck des Summikörpers an die Rohrinnenwandung verstärkt.
  • Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Expandiervorrichtung im Axialschnitt; Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 währena eines Expandiervorganges; Fig. 3 einen Querschnitt Ill-Ill der Vorrichtung nach Fig. 2; Fig. 4 eine andere Ausführung der Expandiervorrichtung im Axialschnitt; Fig. 5 die Vorrichtung nach Fig. 4 während eines Expandiervorgangs; Fig. 6,7 zwei weitere Ausführungen der Exp#diervorrichtungen jeweils im Axialschnitt.
  • In der Zeichnung sind gleiche Bauteile verschiedener Ausführungen mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die Expandiervorrichtung nach Fig. 1 bis 3 besteht aus einem Spreizkopf 1, einer mit diesem zusammengebauten hydraulischen Spannvorrichtung 2 und aus einer längsgeteilten Rohraufnahme 5. Ein Großrohr 4 wird in den Ringspalt 5 zwischen der Rohraiifnc#hme 5 und dom entlas-Ucten Spreizkopf 1 schrittweise vorgeschoben.
  • Der Spreizkopf 1 enthält als Spreizglied einen hohlzylindrischen Gummikörper 6, der an seiner rechten Stirnseite an einem scheibenförmigen Druckglied 7 und an seiner in der Zeichnung linken Stirnseite an einem Gegenhalter 8 anliegt, der bei der dargestellten Ausführung gleichzeitig die Endwand eines Zylindergehäuses 9 der Spannvorrichtung bildet.
  • Das Druckglied 7 und das Zylindergehäuse 9 haben einen Querschnitt, der nur geringfügig kleiner als der lichte Querschnitt des Rohres 4 ist und eine schrittweise Vorschubbewegung des Spreizkopfes 1 synchron mit der Rohraufnahme 3 zuläßt. Diese Vorschubbewegung kann beispielsweise durch einen Seilzug#1O, 11 erzeugt werden, der an der einen Stirnfläche des Druckgliedes 7 bzw. der Rohraufnahme 3 angeschlagen ist.
  • Mit dem scheibenförmigen Druckglied 7 ist eine Zugstange 12 verschraubt, die den hohlzylindrischen Gummikörper 6 und den Gegenhalter bzw. die Stirnwand 8 des zylindergehäuses 9 durchragt und in einer Ausnehmung in der linken Gehäuse-Stirriwand 13 geführt ist. Ein auf der Zugstange 12 befestigter Kolben 14 unter-teilt den ZyliYiderinnenraum in zwei Arbeitskammern 15 und 16, wobei die Arbeitskammer 15 über einen in der Zugstange 12 ausgebildeten Kanal 17 und die Arbeitskammer 16 über eine Bohrung 18 in der Gehäuse-Stirnwand 13 jeweils mit ~einer flexiblen fIochdruckleitung 19, 20 verbunden sind.
  • Die beiden Stirnflächen und die zylindrische Innenfläche des elastischen Ringkörpers 6 können mit einem Gleitmittel beschichtet sein, um die geringen Relativbewegungen zwischen den jeweiligen Flächen des Ringkörpers 6 und der Zugstange 12 bzw. dem Druckstück 7 und dem Gegenhalter 8 ohne größeren Abrieb des hochelastischen Gummiwerkstoffes zuzulassen. Ferner können die Endbereiche des Gummikörpers 6 durch Armierungen 6a z. B. in Form von sog. elastischen Stahlseilen, von einvulkanisierten Fasern oder von ring- bzw. plattenförmigen Segmenten, verstärkt sein, um das Einquetschen des Gummis in die Ringspalte zu verhindern.
  • Wie aus Fig. 3 ersichtlich, besteht die Rohraurnahme 3 aus zwei halbschalenförmigen Rohrstücken 21, 22, deren Länge zumindest der axialen wirksamen Länge des Spreizkopfes entspricht. Bei der dargestellten Ausführung weist jede Halbschale 21, 22 mindestens zwei diametral gegenüberliegende Ansätze 23-26 auf, die als Widerlager für zwei Spann- und Verriegelungsorgane 27, 28 dienen.
  • Die Innenflächen der beiden Halbschalen 21, 22 sind mit einer verformbaren Einlage 21a, 22a aus z. B. Gummi oder einem anderen geeigneten Material beschichtet.
  • Das Expandieren des Rohres mit der vorstehend beschriebenen Ausführung vollzieht sich in folgender Weise: Im Zustand nach Fig. 1 befindet sich der Spreizkopf in seiner entspannten eingezogenen Stellung, in der beide Arbeitskammern 15, 16 des Hydraulikzylinders drucklos sind. Der linke Rohrteil wurde in einem vorherc#ehenden Vorgang bereits aufgeweitet, woraufhin die Expandiervorrichtung mittels der Seilzüge 10, 11 um eine vorgegebene Länge in die in Fig. 1 dargestellte Position bei voneinander gelösten Halbschalen 21, 22 der Rohraufnahme 3 verfahren wurde. Anschließend sind die beiden Halbschalen 21, 22 durch Betätigen der Spannmittel 27, 28 miteinander wieder verspannt worden, wodurch der äußere Aufweit-Durchmesser des Großrohres 4 festgelegt ist. Dieser Zustand ist in Fig. 1 dargestellt. Durch Beaufschlagen der Arbeitskammer 15 mit Hydrauliköl oder Wasser wird in dieser Arbeitskammer 15 ein Druck von etwa 200 bar und mehr aufgebaut, der gleichzeitig auf den Kolben 14 und die Stirnwand 8 des im Rohr frei verschiebbar gelagerten Zylinders einwirkt. Der Gummikörper 6 wird somit von seinen beiden Stirnseiten her zusammengedrückt und weitet sich unter Ausübung eines entsprechend hohen Andruckes an die Innenwand des Rohres 4 nach radial außen auf, da sein Volumen konstant bleibt. Diese Aufweitung des Gummikörpers 6 bewirkt eine Streckung des beaufschlagten Rohrabschnittes bis über die Streckgrenze. Die Aufweitung des Rohrabschnittes wird begrenzt durch eine Druckanlage an die Innenfläche der beiden hochfesten Halbschalen 21, 22 aer Rohraufnahme 3. Nach diesem Aufweitvorgang wird die Arbeitskammer 15 des Zylinders 2 entlastet und ggf.
  • Druckmittel in die Arbeitskammer 16 geleitet, wodurch der hochelastische Gummikörper 6 seine in Fig. 1 dargestellte Ursprungsform wieder einnimmt. Aufgrund der elastischen Rückverformung des aufgeweiteten Rohrabschnitts kommt dieser von den Innenflächen der Rohraufnahme 3 frei, deren Halbschalen durch Lösen der Spannmittel 27, 28 um geringe Beträge auseinanderbewegt werden, um einen ausreichend großen Ringspalt 5 für eine freie Vorschubbewegung des Spreizkopfes 1 sicherzustellen. Um eine möglichst hohe Taktfolge und Betriebssicherheit zu gewährleisten, werden die einzelnen Arbeits-und Bewegungsvorgänge automatisch gesteuert, so daß jeder Aufwcitvorgang nur einige Sekunden erfordert.
  • Durch das Vorsehen der Rohraufnahme ist es möglich, bei entsprechend hohen Druckkräften nahezu die gesamte Länge des zusammengedrückten Gummikörpers 6 zum Aufweiten auszunutzen, wobei praktisch vernachlässibare Abrieb- bzw. Verschleißerscheinungen durch geringfügiges Einpressen des Gummis in den Spalt zwischen dem Druckglied 7 bzw. dem Zylindergehäuse 8 und der Rohrinnenwand ohne weiteres in Kauf genommen werden können.
  • Zur konstruktiven Vereinfachung kann die Rohraufnahme 3 auch weggelassen werden, was jedoch praktisch zu einer Verkürzung der bei jedem Aufweitschritt möglichen Länge des zu expandierenden Rohrabschnitts führt. Praktische Erfahrungen haben nämlich ergeben, daß ohne die Abstützung an der hochfesten Rohraufnahme nur im mittleren Bereich eines gemäß Fig. 1, 2 ausgebildeten ninfachen Gummikissens ausreichend hohe radiale Kräfte wirksam sind, welche die Expansion des Rohres innerhalb der gewünschten Grenzen herbeiführen.
  • Die Ausführung nach Fig. 4, 5 entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau der vorstehend beschriebenen, so daß diesbezüglich auf die obige Beschreibung verwiesen werden kann. Zur verbesserten Beherrschung des Andrucks des hochelastischen Ringkörpers 6 an die Rohrinnenwand ist zwischen der Zugstange 12 und der inneren Umfangsfläche des Ringkörpers 6 ein Ringraum 30 vorgesehen, der über einen in der Zugstange 12 verlaufenden Kanai 31 und eine im Rohr geführte Hochdruckleitung mit einem Druck beaufschlagt werden kann, der eine zusätzliche Aufweit- und Spreizwirkung über die gesamte Länge des Ringkörpers 6 hinweg in Richtung der Pfeile 33 ausübt.
  • Diese Ausführung kann mit einer Rohraufnahme 3 oder - wie dargestellt - auch ohne diese eingesetzt werden, was den konstruktiven Aufwand vermindert und im Hinblick auf die notwendige synchrone Vorschubbewegung der beiden Bauteile auch eine betriebstechnische Vereinfachung zur Folge hat. Die Funktionsweise dieser Vorrichtung entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig.
  • 1 bis 3.
  • Bei der Ausführung nach Fig. 6 ist die Spannvorrichtung 2 und der Spreizkopf 1 als gemeinsames Bauteil am Ende eines hohlen Holms 35 befestigt. Dieser Holm wird an seinem hinteren Ende von einem Gerüst gehaltert und ist in seiner Höhe einstellbar, um eine genaue Ausrichtung und Zentrierung des Spreizkopfes 1 und der Spannvorrichtung 2 auf die Mittelachsen unterschiedlich weiter Rohre zu ermöglichen. Bei dieser Ausführung werden somit die Rohre schrittweise über die Spannvorrichtung in Richtung ihrer Längsachse bewegt. Wie ersichtlich, ist der Gummikörper 6 bei dieser Ausführung aus mehreren Gummischeiben 36 mit dünnwandigen glatten Stahl-Trennscheiben 37 zusammengebaut, die miteinander nicht verbunden und axial nebeneinander auf der Zugstange 12 zwischen dem Druckstück 7 und dem Gegenhalter 8 angeordnet sind. Die Gummischeiben 36 können unterschiedliche Form und unterschiedliche Shore-Härten bzw. Elastizitätseigenschaften besitzen, um eine möglichst große und gleichmässige wirksame Andrucklänge gegen die Innenwand des Rohres 4 - auch ohne Verwendung einer Rohraufnahme 3 -zu erhalten. So können beispielsweise die beiden äußersten Scheiben schmaler sein und aus einem härteren Gummi bestehen bzw. Verstärkungseinlagen 36a aufweisen, um dem Eindrücken ihrer Gummiecken in die sich beim Aufweiten bildenden bzw. vergrößernden Ringspalte entgegenzuwirken.
  • Die sich an diese anschließenden Gummischeiben 36 sollten aus einem weicheren Werkstoff bestehen, um bereits in diesen Bereichen ausreichend hohe radiale Andruckkräfte zu erzielen. Die mittleren Scheiben wiederum sollten geringfügig härter sein, damit die radiale Andruckkraft, die normalerweise in diesem mittleren Abschnitt am größten ist, in Grenzen bleibt. Durch eine Abstimmung der Scheibendicken und Gummihärten kann eine besonders verschleißarme und über längere Rohrabschnitte gleichmäßig wirksame Vorrichtung erzielt werden.
  • Die Ausführung nach Fig. 7 entspricht in ihrem konstruktiven Aufbau derjenigen nach Fig. 6, wobei der einteilige Druckkörper 6 an seinem Außenumfang besonders profiliert ist. Um dem beispielsweise in Fig. 2 und 5 dargestellten Eindrücken der radial äußeren Ringecken des Gummikörpers in den sich vergrößernden Spalt entgegenzuwirken, sind bei dieser Ausführung nach Fig. 7 die beiden äußersten axialen Ränder des Gummikissens 6, 38, 39 allmählich verjüngt ausgebildet. Im mittleren Bereich ist in das Gummikissen eine ringförmige Einsenkung 40 eingearbeitet, die von zwei wulstartigen Erhebungen 41, 42 nach beiden Seiten gegenüber den Verjüngungen 38, 39 begrenzt wird. Diese Ausgestaltung des Gummikissens hat einen ähnlichen Effekt wie diejenige nach Fig. 6, indem sie nämlich beim Expandiervorgang eine gleichförmige Druckverteilung über nahezu die gesamte Länge des Gummikörpers 6 bewirkt, was zu einer gleichmäßigen Aufweitung bzw. Expansion des Rohrabschnitts der Länge 1 bei zusammengedrücktem Gummikörper 6 führt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungen begrenzt. Vielmehr können verschiedene Maßnahmen einzelner Ausführungen miteinander kombiniert werden. So kann beispielsweise jede Gummischeibe 36 an ihrem Außenumfang eine oder mehrere ringförmige Einsenkungen oder Rinnen 40 gemäß Ausführung nach Fig.
  • 7 aufweisen. Ferner kann der in Fig. 7 dargestellte Ringkörper auch bei Ausführungen gemäß Fig. 1-5 sinnvoll eingesetzt werden. Gleiches gilt für die Anwendung der Rohraufnahme 3 bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 4, 5 bzw. 6 und 7. Die beiden Halbschalen der Rohraufnahme können auch statt der Spannglieder 27 bzw. 28 an einer Seite gelenkig miteinander verbunden sein.

Claims (14)

  1. Ansprüche Vorrichtung zum schrittweisen Expandieren von Großrohren, bestehend aus einem Spreizkopf, der ein zwischen einem Druckglied und einem Gegenhalter angeordnetes aufweitbares Spreizglied aufweist, sowie aus einer Spannvorrichtung, deren Zugstange mit dem Druckglied verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizglied (6) ein hohlzylindrischer Körper aus einem elastisch verformbaren Material ist, welches auf der Zugstange (12) zwischen dem Druckglied (7) und dem Gegenhalter (8) sitzt, wobei die Querschnitte des Druckgliedes (7), des Gegenhalters (8) und des unbelasteten hochelastischen Bauteils (6) nur geringfügig kleiner als der Innenquerschnitt des Großrohres (4) sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung ein Hydraulikzylinder (8, 14) ist, dessen Kolben (14) mit der Zugstange (12) fest verbunden ist und dessen Zylindergehäuse (9) mit dem scheibenförmigen Gegenhalter (8) zusammengebaut ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizkopf (1) am freien Ende eines hohlen stationären Tragholms montiert ist, und daß am Großrohr (4) taktweise betätigbare Vorschubmittel angreifen.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spreizkopf (1) ein Vorschub- bzw. Vorzugmittel (1O, 11) für eine schrittweise Bewegung durch das Großrohr (4) zugeordnet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Großrohr (4) zumindest im Bereich des Spreizkopfes (1) außen von einer Rohraufnahme (3) umgeben ist, die den Außendurchmesser des expandierten Großrohrs festlegt.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Rohraufnahme (3) eine verformbare Schicht aufweist.
  7. 7. Vckrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daB die Rohraufnahme (3) synchron mit dem Spreizkopf (1) bewegbar ist und aus zwei komplementären, miteinander fest verriegelbaren Halbschalen (21, 22) sowie aus Spanngliedern (27, 28) besteht.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Ringkörper (6) aus mehreren gleichacnsig nebeneinander angeordneten Scheiben (36) aufgebaut ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (6) eine über seine axiale Länge sich ändernde Elastizität und Verformbarkeit besitzt.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (36) unterschiedliche Elastizitäten besitzen oder profiliert sind.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Scheiben (36) dünnwandige glatte Trennscheiben (37) angeordnet sind.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Außenmantel des Ringkörpers (6, 36) mindestens eine ringförmige Vertiefung (40) ausgebildet ist.
  13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ringkörper (6) und der Zugstange (12) ein mit Druckmitteln beaufschlagbarer Ringraum. (30) vorgesehen ist.
  14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (6, 36) an seinen beiden Enden Verstärkungen (6a, 36a) aufweist.
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