-
"Verfahren zum druckdichten Befestigen eines Rohres in einem Rohrboden
-
mit Hilfe einer Druckflüssigkeit"
Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum druckdichten Befestigen eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe
einer Druckflüssigkeit, bei dem die Druckflüssigkeit von einem Aufweitdruckerzeuger
über einen flexiblen Hochdruckschlauch einem Druckaufbaudorn zugeführt wird und
bei dem der Druckaufbaudorn mit einem Aufweitdruck bis zu einigen tausend bar beaufschlagt
wird.
-
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, das als "hydraulisches
Aufweiten von Rohren" schon seit langem bekannt ist (vgl. z. B. die DE-OS 19 39
105). Beim "hydraulischen Aufweiten von Rohren" wird ein Rohrende eines zu befestigenden
Rohres mit Spiel in eine Bohrung eines Rohrbodens eingesetzt, wird in das Rohrende
des zu befestigenden Rohres der Druckaufbaudorn eingebracht, wird weiter 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
und wird schließlich über eine durch den Druckaufbaudorn geführte und in den Hohlraum
zwischen dem Rohrende des zu befestigenen Rohres und dem Druckaufbaudorn mündende
Druckmittelzuführung dem Hohlraum die Druckflüssigkeit zugeführt. Das Zuführen der
Druckflüssigkeit erfolgt zunächst mit einem relativ geringen Druck von einigen hundert
bar, dem sogenannten Fülldruck. Ist der Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden
Rohres und dem Druckaufbaudorn mit Druckflüssigkeit vollständig gefüllt, so wird
der Druck der Druckflüssigkeit drastisch erhöht bis zum Erreichen des Aufweitdruckes
von einigen tausend bar.
-
Beim "hydraulischen Aufweiten von Rohren" sind in der Regel nicht
etwa nur einzelne Rohre in Rohrböden zu befestigen, sondern es ist regelmäßig eine
Vielzahl von Rohren in einem Rohrboden zu befestigen, beispielsweise für Wärmetauscher
od. dgl.. Die zu befestigenden Rohre sind dabei im Regelfall parallel zueinander
angeordnet. Wegen der Vielzahl zu befestigender Rohre kommt es auf eine leichte
Handhabbarkeit des Druckaufbaudornes an, da der Druckaufbaudorn in jedes einzelne
der zu befestigenden Rohre eingeführt werden muß.
-
Bei den in Rede stehenden Aufweitdrücken von einigen tausend bar kommt
natürlich der Verbindung des Aufweitdruckerzeugers mit dem Druckaufbaudorn, also
der Hochdruckleitung bzw. dem Hochdruckschlauch, eine entscheidende Bedeutung zu.
Ist der Aufweitdruckerzeuger Teil eines Gesamtaggregates, das beispielsweise auch
noch eine Druckflüssigkeitsfülleinrichtung, eine Druckflüssigkeitspumpe, eine Steuereinrichtung
usw. aufweist, so muß die Hochdruckleitung bzw. der Hochdruckschlauch eine erhebliche
Länge und/oder eine erhebliche Fl#xibilität aufweisen, damit der Druckaufbaudorn
in alle in einem Rohrboden zu befestigenden Rohre eingeführt werden kann.
-
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, bis zu Aufweitdrücken von
maximal 1.800 bar metallisch armierte Hochdruckschläuche zu verwenden. Diese Hochdruckschläuche
verschleißen allerdings bei Aufweitdrücken über 1.800 bar außerordentlich schnell.
Sind beispielsweise bei 1.800 bar noch bis zu 20.000 Lastwechsel möglich, so sind
mit derartigen Hochdruckschläuchen bei 3.000 bar Aufweitdruck nur noch einige hundert
Lastwechsel möglich.
-
Aber nicht nur der Absolutwert des zu erreichenden Aufweitdruckes
ist für die Lebensdauer des jeweils verwendeten Hochdruckschlauches von Bedeutung,
sondern auch die Art, wie der Aufweitdruck aufgebaut wird. Der Druckanstiegswinkel,
also die Steilheit der Druckanstiegskurve, ist ebenso von Bedeutung wie die Kontinuität
des Druckanstieges.
-
Der Druckanstiegswinkel, also die Steilheit der Druckanstiegskurve,
hängt von verschiedenen Randbedingungen, wie z. B. der Größe des zwischen dem Rohrende
des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn gebildeten Hohlraumes, vom Grad
der Entlüftung dieses Hohlraumes, von der Länge der Hochdruckleitung, von der Kapazität
des Druckerzeugers usw. ab. Was die Kontinuität des Druckanstieges betrifft, so
ist bei den bislang bekannten Verfahren eine Aufteilung des Druckanstieges in zwei
Druckanstiegsphasen vorgesehen, nämlich eine erste Druckanstiegsphase von Null bis
zum Fülldruck der Druckflüssigkeit, dann eine kurze Ruhephase ohne Druckanstieg
und danach die zweite Druckanstiegsphase vom Fülldruck von einigen hundert bar kontinuierlich
hinauf bis zum Aufweitdruck von einigen tausend bar.
-
Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß diese Art des Druckanstieges
bei Verfahren der in Rede stehenden Art bezüglich der Lebensdauer des verwendeten
Hochdruckschlauches noch nicht optimal ist. Dementsprechend liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren so zu verbessern, daß eine größere
Lebensdauer des verwendeten Hochdruckschlauches erreicht wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe
gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Druckflüssigkeit von Null
bis zum Aufweitdruck in mehreren Stufen, nämlich mit mehreren Druckanstiegsphasen
und mehreren, die Druckanstiegsphasen voneinander trennenden Ruhephasen, erhöht
wird. Erfindungsgemäß wird also der Druck der Druckflüssigkeit von Null bis zum
Aufweitdruck von einigen tausend bar bewußt diskontinuierlich, gewissermaßen treppenartig
erhöht. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß Hauptursache für die unbefriedigende
Lebensdauer des verwendeten Hochdruckschlauches der im wesentlichen kontinuierliche
Druckanstieg über einige tausend bar bis zum Aufweitdruck ist. Erfindungsge#mäß
ist weiter erkannt worden, daß der Hochdruckschlauch der in Rede stehenden Art erheblich
langsamer verschleißt und erheblich weniger unter den auftretenden hohen Drücken
leidet, wenn man während des Druckanstieges bis zum Aufweitdruck jeweils abschnittsweise
Erholzeiten für das Material des Hochdruckschlauches vorsieht. Dabei kann der Druckanstieg
zwischen den Erholzeiten genauso steil oder auch steiler sein als bei dem bekannten
Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht. Das hat auf die Lebensdauer des verwendeten
Hochdruckschlauches dann praktisch keinen negativen Einfluß mehr. Insgesamt wird
also die Gesamtzeit für die Erhöhung des Druckes der Druckflüssigkeit von Null bis
zum Aufweitdruck beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht größer als bei dem bekannten
Verfahren mit einem weitgehend kontinuierlichen Druckanstieg.
-
Die Verringerung der Lebensdauer des verwendeten Hochdruckschlauches
mit wachsendem Absolutwert des Aufweitdruckes wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
nicht tangiert. Bei ein und demselben Aufweitdruck aber ist die
Lebensdauer
des verwendeten Hochdruckschlauches bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ganz erheblich größer als bei Durchführung des bekannten Verfahrens, von-dem die
Erfindung ausgeht.
-
Die voranstehenden Ausführungen machen deutlich, daß des erfindungsgemäße
Verfahren nicht nur für das "hydraulische Aufweiten von Rohren" bedeutsam ist, sondern
eine grundsätzliche Bedeutung für alle Anwendungsfälle hat, in denen Hochdruckschläuche
betriebsmäßig großen Druckänderungen ausgesetzt sind. Insoweit ist das erfindungsgemäße
Verfahren von ganz grundsätzlicher, über den Bereich des "hydraulischen Aufweitens
von Rohren" hinausgehender Bedeutung.
-
Im folgenden werden nun Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens beispielhaft erläutert.
-
Was den Druckanstieg in den Druckanstiegsphasen betrifft, so empfiehlt
es sich, in den Druckanstiegsphasen den Druck der Druckflüssigkeit sehr schnell
zu erhöhen, insbesondere einen Druckanstiegswinkel über 600 zu verwirklichen.
-
Für die Lebensdauer des verwendeten Hochdruckschlauches ist natürlich
die Ausdehnung der jeweiligen Druckanstiegsphasen hinsichtlich des Druckes von erheblicher
Bedeutung. Hier hat sich eine Ausdehnung der Druckanstiegsphasen von etwa 600 bar
als Optimum erwiesen. Allerdings sollte dann, wenn, wie zuvor erläutert, anfänglich
mit einem Fülldruck von einigen hundert bar gearbeitet wird, in der ersten Druckanstiegsphase
nur eine Druckerhöhung auf den Fülldruck erfolgen, auch wenn das nur beispielsweise
300 bar sind.
-
Im übrigen empfiehlt es sich, alle Druckanstiegsphasen etwa gleich
lang zu wählen, um eine möglichst gleichmäßige Belastung des Hochdruckschlauches
zu gewährleisten. Ist ein Aufweitdruck von etwa 4.000 bar vorgesehen, so empfiehlt
es sich, insgesamt etwa vier bis acht Druckanstiegsphasen mit der entsprechenden
Anzahl von Ruhephasen dazwischen vorzusehen.
-
In den Ruhephasen sollte der Druck der Druckflüssigkeit am besten
überhaupt nicht erhöht werden. Auch die Ruhephasen sollten alle etwa gleich lang
sein, wobei die Länge der Ruhephasen einen Kompromiß aus der gewünschten Erholung
des Materials des Hochdruckschlauches und der gewünschten Gesamtzeit bis zum Erreichen
des Aufweitdruckes darstellt.
-
Im folgenden wird die Erfindung nochmals kurz anhand einer Zeichnung
erläutert. Es zeigt Fig. 1 den zeitlichen Verlauf des Druckes der Druckflüssigkeit
bei dem Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht und Fig. 2 den zeitlichen Verlauf
des Druckes der Druckflüssigkeit bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
-
In Fig. 1 ist deutlich erkennbar, daß bei dem bekannten Verfahren,
von dem die Erfindung ausgeht, zunächst ein Anstieg des Druckes der Druckflüssigkeit
bis zu einem Fülldruck von etwa 300 bar erfolgt. Dann bleibt der Druck der Druckflüssigkeit
eine kurze Zeit konstant, um danach kontinuierlich mit einem Druckanstiegswinkel
von etwa 600 bis auf etwa 4.000 bar Aufweitdruck anzusteigen.
-
Im Gegensatz zu Fig. 1 steigt der Druck der Druckflüssigkeit bei dem
in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens stufenartig
an. Insgesamt steigt der Druck der Druckflüssigkeit hier in sieben Druckanstiegsphasen
bis zum Aufweitdruck von etwa 4.000 bar an.
-
Die Druckanstiegsphasen sind voneinander durch sechs Ruhephasen gleicher
Länge getrennt, in denen der Druck der Druckflüssigkeit nicht erhöht wird und in
denen sich das Material des verwendeten Hochdruckschlauches erholen kann. Der Druckanstieg
in jeder der Druckanstiegsphasen erfolgt mit einem Druckanstiegswinkel von etwa
700; je Druckanstiegsphase erfolgt eine Erhöhung des Druckes um etwa 600 bar. Lediglich
in der letzten Druckanstiegsphase wird der Druck nur um etwa 400 bar erhöht, um
den richtigen Aufweitdruck von 4.000 bar zu erreichen.
-
- Leerseite -