DE3313461C1 - Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe einer Druckflüssigkeit - Google Patents

Description

• Des weiteren sind Hochdruckleitungen in Form von Hochdruckrohren bekannt. Ein für Drücke einer Druckflüssigkeit bis zu 4200 bar einsetzbares Hochdruckrohr weist dabei bei einem Innendurchmesser von 2 mm eine Wandstärke von ebenfalls etwa 2 mm auf. Ein solches Hochdruckrohr ist praktisch nicht flexibel, jedenfalls nicht als Hochdruckleitung für Anlagen der in Rede stehenden Art einsetzbar.
• Werden nun Aufweitdrücke über 2000 bar und bis zu 5000 bar benötigt, so wird der Aufweitdruckerzeuger von dem die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung usw. aufweisenden Gesamtaggregat getrennt und unmittelbar am Druckaufbaudorn angeordnet. Der Aufweitdruckerzeuger wird hierbei mit dem Druckaufbaudorn gemeinsam als eine Art Druckpistole ausgestaltet. Dadurch kann die den Aufweitdruckerzeuger mit dem Druckaufbaudorn verbindende Hochdruckleitung als völlig starrer gerader Rohrabschnitt geringster Länge ausgebildet sein. Das ist zwar von den erreichbaren Aufweitdrücken her optimal, jedoch leidet die Handhabbarkeit des Druckaufbaudornes sehr darunter, daß dieser nun mit dem Aufweitdruckerzeuger gemeinsam gehandhabt werden muß. Außerdem ist es höchst nachteilig, daß der Aufweitdruckerzeuger nicht mehr Teil des Gesamtaggregates, sondern von diesem getrennt ist.
• Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, die bekannte Hochdruckleitung so auszubilden, daß auch bei sehr hohen Drücken (über 2000 bar) ein stationär angeordneter und von dem Druckaufbaudorn getrennt aufgestellter Aufweitdruckerzeuger verwendbar ist, wobei die Bewegbarkeit des Druckaufbaudorns von Rohrende zu Rohrende gegeben sein muß.
• Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Hochdruckleitung aus mehreren, jeweils für sich starren, hochdruckfesten Rohrabschnitten besteht und zur Verbindung der einzelnen Rohrabschnitte miteinander mehrere druckfeste Schwenkverbindungen vorgesehen sind, wobei der Druckaufbaudorn nach jedem Befestigungsvorgang eines Rohres über die Hochdruckleitung zunächst bis zu dem Fülldruck beweglich und anschließend bei dem bis zu einigen tausend bar betragenden Aufweitdruck in der Aufweitstelle unbeweglich ist. Dabei ist die »erste« Schwenkverbindung zweckmäßigerweise direkt oder über einen weiteren Rohrabschnitt mit dem Aufweitdruckerzeuger verbunden, während die »letzte« Schwenkverbindung zweckmäßigerweise direkt oder über einen weiteren Rohrabschnitt mit dem Druckaufbaudorn verbunden ist.
• Gelenkrohre, also Hochdruckleitungen aus starren, hochdruckfesten Rohrabschnitten und aus die Rohrabschnitte miteinander verbindenden Schwenkverbindungen, sind an sich bekannt (vgl. die DE-AS 27 48 226). Sie sind jedoch für Drücke bis 5000 bar üblicherweise nicht ausgelegt und im Falle einer entsprechenden Auslegung außerordentlich aufwendig.
• Die »Flexibilität« der erfindungsgemäßen Hochdruckleitung, wie sie für die Anlage der in Rede stehenden Art zwingend erforderlich ist, wird durch die zwischen den Rohrabschnitten vorgesehenen Schwenkverbindungen verwirklicht. Diese Schwenkverbindungen müssen einerseits ein Schwenken der jeweils für sich starren Rohrabschnitte gegeneinander erlauben, müssen andererseits natürlich den hohen Aufweitdrücken bis zu 5000 bar standhalten. Der besondere Effekt der Erfindung liegt nun darin, daß erkannt worden ist, daß die Beweglichkeit der Hochdruckleitung nur bis zum einem relativ geringen Druck von einigen hundert bar erforderlich ist. Bei einige hundert bar übersteigenden Drücken der Druckflüssigkeit wird nämlich Beweglichkeit der Hochdruckleitung gar nicht benötigt, weil der Druckaufbaudorn dann bereits im Rohrende positioniert ist. Dadurch können die Schwenkverbindungen trotz der hohen Aufweitdrücke von bis zu 5000 bar konstruktiv recht einfach gestaltet werden. Die Erfindung beruht aber auf der Erkenntnis, daß bei Anlagen der in Rede stehenden Art eine »Flexibilität« der Hochdruckleitung nur so lange benötigt wird, bis der Druckaufbaudorn in das Rohrende des nächsten zu befestigenden Rohres eingeführt worden ist Ist der Druckaufbaudorn einmal an seinem vorgesehenen Platz angelangt, wird eine weitere »Flexibilität« der Hochdruckleitung während des eigentlichen Aufweitvorganges nicht benötigt Kern der Erfindung ist also eine bis zu relativ geringen Drücken »flexible« Hochdruckleitung bei einer Anlage der in Rede stehenden Art, die in der jeweiligen Arbeitsposition angelangt, höchsten Drücken standhält.
• Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der Erfindung auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft erläutert werden soll.
• Zunächst empfiehlt es sich, die Rohrabschnitte der erfindungsgemäßen Hochdruckleitung als vorzugsweise rechtwinklige Rohrbögen auszuführen.
• Was die Schwenkverbindungen betrifft, so können diese natürlich ohne weiteres Teile der Rohrabschnitte selbst sein, insbesondere dann, wenn die Rohrabschnitte als Rohrbögen ausgeführt sind. Allerdings hat es sich in der Praxis gezeigt, daß abdichtungstechnisch eine Trennung von Rohrabschnitten und Schwenkverbindungen zweckmäßig ist. Hier empfiehlt sich nun eine Ausgestaltung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schwenkverbindungen als zweiteilige Schwenkblöcke mit jeweils einem zylindrischen Tragteil und einem auf dem Tragteil schwenkbar gelagerten, ringförmigen Schwenkteil ausgeführt sind, zwischen dem Tragteil und dem Schwenkteil zwei umlaufende Dichtungselemente, vorzugsweise zwei O-Ring-Dichtungen, angeordnet sind, das Tragteil einen axialen Druckflüssigkeitsanschluß und das Schwenkteil einen radialen Druckflüssigkeitsanschluß aufweist, die Druckflüssigkeitsanschlüsse über eine rechtwinklig und zwischen den Dichtungselementen hindurch laufende Verbindungsleitung verbunden sind und an jedem der Druckflüssigkeitsanschlüsse ein Rohrabschnitt druckdicht angeschlossen ist. (Solche Schwenkverbindungen sind an sich bekannt, US-PS 37 76 270). Die Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Tragteil und dem Schwenkteil kann hier genau so erfolgen, wie die Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn. Insoweit läßt sich das abdichtungstechnische Knowhow aus dem Bereich der Druckaufbaudorne auf die Schwenkverbindungen der hiesigen Konstruktion voll übertragen. Dabei ist insbesondere auf die selbstabdichtende Wirkung der in Nuten einliegenden quer zu ihrer Hauptebene angeströmten 0-Ring-Dichtungen bei sehr hohen Drücken zu verweisen.
• Die erfindungsgemäße Hochdruckleitung ist besonders flexibel und technisch zweckmäßig einsetzbar, wenn alle Rohrabschnitte und/oder alle Schwenkverbindungen identisch aufgebaut sind. Dann läßt sich die Hochdruckleitung gewissermaßen im Baukastensystem erstellen.
• Grundsätzlich hängt die Anzahl der Rohrabschnitte und die Anzahl der Schwenkverbindungen davon ab, welche Bewegungen der Druckaufbaudorn der Anlage betriebsmäßig ausführen soll. Eingangs ist schon ange- sprochen worden, daß der Druckaufbaudorn einer solchen Anlage in immer gleicher Lage in die in einem Rohrboden zu befestigenden, parallel zueinander angeordneten Rohre eingeführt werden muß. Der Druckaufbaudorn muß also bei stets gleicher räumlicher Orientierung seiner Längsachse stets nur in Richtung seiner Längsachse und senkrecht dazu bewegt werden. Deshalb reicht eine parallelogrammartige Bewegbarkeit des Druckaufbaudornes aus, so daß eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage dadurch gekennzeichnet ist, daß insgesamt zwei Paare von Schwenkverbindungen vorgesehen sind und die Schwenkachse jeweils eines Paares parallel und die Schwenkachsen der Paare senkrecht zueinander angeordnet sind. Mit dieser Konstruktion sind Parallelogrammbewegungen des Druckaufbaudornes gegenüber dem Aufweitdruckerzeuger in allen Raumrichtungen möglich, eine Kippbewegung des Aufweitdruckerzeugers läßt sich mit dieser Konstruktion aber gewissermaßen »automatisch« ausschließen.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Hochdruckleitung einer erfindungsgemäßen Anlage.
• In der einzigen Figur ist eine erfindungsgemäße Hochdruckleitung 1 einer Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe einer Druckflüssigkeit dargestellt. Diese Anlage weist einen Aufweitdruckerzeuger als Teil eines stationären Gesamtaggregates und einen bewegbaren Druckaufbaudorn auf, wobei der Aufweitdruckerzeuger mit dem Druckaufbaudorn über die Hochdruckleitung 1 verbunden ist. In der einzigen Figur ist unten durch einen Pfeil angedeutet, wo die Druckflüssigkeit vom Aufweitdruckerzeuger her zuströmt und oben, wo die Druckflüssigkeit zum Druckaufbaudorn hin abströmt.
• Die Hochdruckleitung 1 besteht aus mehreren, jeweils für sich starren, hochdruckfesten Rohrabschnitten 2. Zur Verbindung der einzelnen Rohrabschnitte 2 miteinander sind mehrere hochdruckfeste Schwenkverbindungen 3 vorgesehen. Insgesamt sind drei Rohrabschnitte 2 und vier Schwenkverbindungen 3 vorgesehen.
• Die »erste« Schwenkverbindung 3 ist über einen weiteren Rohrabschnitt 4 mit dem nicht gezeigten Aufweitdruckerzeuger verbunden, während die »letzte« Schwenkverbindung 3 über einen weiteren Rohrabschnitt 5 mit dem nicht dargestellten Druckaufbaudorn verbunden ist.
• Durch die hochdruckfesten Schwenkverbindungen 3 sind Schwenkbewegungen der Rohrabschnitte 2 gegeneinander in drucklosem Zustand bzw. bis etwa zum Fülldruck der Druckflüssigkeit, also bis zu einigen hundert bar, möglich.
• Die Rohrabschnitte 2 sind als rechtwinklige Rohrbögen ausgeführt und an beiden Enden jeweils mit Schraubanschlußkörpern 6 versehen.
• Die Schwenkverbindungen 3 sind als zweiteilige Schwenkblöcke ausgeführt. Jede der als zweiteilige Schwenkblöcke ausgeführten Schwenkverbindungen 3 weist ein zylindrisches Tragteil 7 und ein auf dem Tragteil 7 schwenkbar gelagertes, ringförmiges Schwenkteil 8 auf. Zwischen dem Tragteil 7 und dem Schwenkteil 8 sind zwei umlaufende Dichtungselemente 9 in Form von O-Ring-Dichtungen angeordnet, und zwar in umlaufenden Dichtungsaufnahmenuten 10 im Tragteil 7. Das Tragteil 7 weist einen axialen Druckflüssigkeitsanschluß 11 auf, während das Schwenkteil 8 einen radialen Druckflüssigkeitsanschluß 12 aufweist. Die Druckflüssigkeitsanschlüsse 11,12 sind über eine rechtwinklig und zwischen den Dichtungselementen 9 hindurch laufende Verbindungsleitung 13 miteinander verbunden. An jedem der Druckflüssigkeitsanschlüsse 11, 12 ist ein Rohrabschnitt 2 bzw. 4 oder 5 druckdicht, nämlich über den Schraubanschlußkörper 6, angeschlossen.
• Alle Rohrabschnitte 2 sind identisch aufgebaut Ebenso sind alle Schwenkverbindungen 3 identisch aufgebaut. Die Hochdruckleitung list also insgesamt baukastenartig zusammengesetzt.
• Wie eingangs schon angesprochen worden ist, sind insgesamt vier Schwenkverbindungen 3 vorgesehen.
• Die Schwenkachsen von jeweils zwei Schwenkverbindungen 3, nämlich der »ersten« und der »letzten« Schwenkverbindung 3 einerseits und der beiden »mittleren« Schwenkverbindungen 3 andererseits, sind parallel zueinander angeordnet. Die Schwenkachsen dieser beiden Paare von Schwenkverbindungen 3 sind wiederum senkrecht zueinander angeordnet. Damit erlaubt das eine Paar von Schwenkverbindungen 3 eine parallelogrammartige Bewegung des Druckaufbaudornes in der Horizontalen, während das andere Paar von Schwenkverbindungen 3 eine parallelogrammartige Bewegung des Druckaufbaudornes in der Vertikalen erlaubt Auf einfache Weise wird mit der dargestellten Hochdruckleitung 1 eine Kippbewegung des nicht dargestellten Druckaufbaudornes ausgeschlossen.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Hochdruckleitung für eine Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe einer mittels eines Druckaufbaudornes auf das Rohrende einwirkenden Druckflüssigkeit, zur Verbindung eines vom Druckaufbaudorn getrennt angeordneten Aufweitdruckerzeugers mit dem Druckaufbaudorn, wobei der Druckaufbaudorn einerseits mit einem Fülldruck von einigen hundert bar, andererseits mit einem Aufweitdruck von einigen tausend bar beaufschlagbar und nach jedem Befestigungsvorgang eines Rohres zum nächsten Rohrende bewegbar ist, dadurch g e k e n n -z ei c h n e t, daß die Hochdruckleitung (1) aus mehreren, jeweils für sich starren, hochdruckfesten Rohrabschnitten (2) besteht und zur Verbindung der einzelnen Rohrabschnitte (2) miteinander mehrere druckfeste Schwenkverbindungen (3) vorgesehen sind, wobei der Druckaufbaudorn nach jedem Befestigungsvorgang eines Rohres über die Hochdruckleitung (1) zunächst bis zu dem Fülldruck beweglich und anschließend bei dem bis zu einigen tausend bar betragenden Aufweitdruck in der Aufweitstelle unbeweglich ist.
2. 2. Hochdruckleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrabschnitte (2) als vorzugsweise rechtwinklige Rohrbögen ausgeführt sind.
3. 3. Hochdruckleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkverbindungen (3) als zweiteilige Schwenkblöcke mit jeweils einem zylindrischen Tragteil (7) und einem auf dem Tragteil (7) schwenkbar gelagerten, ringförmigen Schwenkteil (8) ausgeführt sind, zwischen dem Tragteil (7) und dem Schwenkteil (8) zwei umlaufende Dichtungselemente (9), vorzugsweise zwei O-Ring-Dichtungen, angeordnet sind, das Tragteil (7) einen axialen Druckflüssigkeitsanschluß (11) und das Schwenkteil (8) einen radialen Druckflüssigkeitsanschluß (12) aufweist, die Druckflüssigkeitsanschlüsse (11i, 112) über eine rechtwinklig und zwischen den Dichtungselementen (9) hindurch laufende Verbindungsleitung (13) verbunden sind und an jedem der Druckflüssigkeitsanschlüsse (11, 112) ein Rohrabschnitt (2) druckdicht angeschlossen ist.
4. 4. Hochdruckleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Rohrabschnitte (2) und/oder alle Schwenkverbindungen (3) der Hochdruckleitung (1) identisch aufgebaut sind.
5. 5. Hochdruckleitung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt zwei Paare von Schwenkverbindungen~(3) vorgesehen sind und die Schwenkachsen jeweils eines Paares parallel und die Schwenkachsen der Paare senkrecht zueinander angeordnet sind.

   Die Erfindung betrifft eine Hochdruckleitung für eine Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe einer mittels eines Druck aufbaudornes auf das Rohrende einwirkenden Druckflüssigkeit, zur Verbindung eines vom Druckaufbaudorn getrennt angeordneten Aufweitdruckerzeugers mit dem Druckaufbaudorn, wobei der Druckaufbaudorn einerseits mit einem Fülldruck von einigen hundert bar, andererseits mit einem Aufweitdruck von einigen tausend bar beaufschlagbar und nach jedem Befestigungsvorgang eines Rohres zum nächsten Rohrende bewegbar ist.

   Unter anderem ist eine als flexibles Metallrohr ausgebildete Hochdruckleitung für Anlagen zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden bekannt (vgl. die eingetragenen Unterlagen des DE-GM 80 13 400), die mit einer Gummiummantelung versehen ist. Wegen der zwingend notwendigen Flexibilität des Metallrohres ist diese Hochdruckleitung nur für Aufweitdrücke bis zum ca. 2000 bar einsetzbar.

   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 befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn mündende Druckmittelzuführung dem Hohlraum eine 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 tvgl. z. B. die DE-OS 1939 105).

   Mit solchen Anlagen sind nicht etwa nur einzelne Rohre in Rohrböden zu befestigen, sondern es sind 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 der Anlagen der in Rede stehenden Art, zumindest des Druckaufbaudornes von Anlagen der in Rede stehenden Art an. Der Druckaufbaudorn nämlich muß ja in jedes einzelne der zu befestigenden Rohre eingeführt werden.

   Bei den in Rede stehenden Aufweitdrücken von einigen tausend bar kommt natürlich der Verbindung des Aufweitdruckerzeugers mit dem Druckaufbaudorn, also der Hochdruckleitung, 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 eine erhebliche Länge und/oder eine erhebliche Flexibilität aufweisen, damit der Druckaufbaudorn in alle in einem Rohrboden zu befestigenden Rohre eingeführt werden kann.

   Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, bis zu Aufweitdrücken von maximal 1800 bar metallisch armierte Höchstdruckschläuche zu verwenden. Diese Höchstdruckschläuche verschleißen allerdings bei Aufweitdrücken über 1800 bar außerordentlich schnell.

   Sind beispielsweise bei 1800 bar noch bis zu 20 000 Lastwechsel möglich, so sind mit derartigen Höchstdruckschläuchen bei 3000 bar Aufweitdruck nur noch einige hundert Lastwechsel möglich.