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Verfahren zum dichten Verbinden zweier Rohrenden
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer dichten
Verbindung zwischen den Enden von Rohren mit gleichem oder unterschiedlichem Durchmesser.
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Die gegenseitige Verbindung zwischen den Abschnitten von aus Metall
gefertigten Rohrleitungen wird in der Mehrzahl der Fälle durch Schweißen oder mittels
eines Bundes mit Dichtungshülse realisiert. Der Stoß der zu verbindenden Rohrenden
bzw. die Ausführung von dichten (gas- und flüssigkeitsdichten) Rohrverbindungen
stellt eine zeit- und apparataufwendige Facharbeit dar, die auch bei über große
Praxis verfügenden Arbeitern eine erhöhte Kontrolle beansprucht.
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Es ist auch ein Verfahren bekannt, in dessen Verlauf die miteinander
zu verbindenden Rohrenden durch Explosionsverformung verbunden werden (HU-PS 173
472), aber auch dieses Verfahren beansprucht das traditionelle Schweißen.
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Die Abdichtung der Rohrverbindung wird dadurch erreicht, daß die verbundenen
Enden rundum verschweißt werden.
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Es sind weiterhin Verfahren bekannt, bei denen die Verbindung der
ineinander eingesetzten Rohrenden durch die Anwendung des Prinzips des sogenannten
Explosionsschweißens gelöst wird. (Das Grundprinzip dieser Verfahren ist in dem
Artikel Pipe Welding: The Unconventional Ways, Iron Age 1978/33 beschrieben). Bei
einem Teil der das Prinzip des Explosionsschweißens verwendenden Verfahren (z.B.
bei dem in der US-PS 4 231 506 beschriebenen Verfahren) wird der Bund durch Explodieren
von in großen Mengen auf dem Außenmantel des Rohres angeordnetem Sprengstoff realisiert.
Der Verwendungskreis derartiger "von außen her schweißenden Verfahren" ist infolge
der erhöhten Schallwirkung und der strengen
Sicherheitsmaßnahmen
recht beschränkt. Das mit Sprengstoff durchzuführende Schweißen kann auch durch
eine in dem Rohrinneren stattfindende Explosion vorgenommen werden. Obzwar in diesem
Fall die Schallwirkung geringer und die Sicherheit größer sind, müssen die Rohrenden
zwecks Vermeidung einer Defomation an der Stelle der Explosion mit kostenaufwendigen
Werkzeugen großer Masse umgeben werden.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das dichte Verbinden
der Abschnitte von aus Metall gefertigten Rohrleitungen ohne Schweißen realisiert
werden kann, und zwar mit einem einzigen Rohraufwalzarbeitsgang.
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Diese Operation wird nach erfolgtem Ineinandersetzen der Rohrenden
durch einen in dem Inneren des Rohrs mit kleinerem Durchmesser erzeugten Druckimpuls
durchgeführt.
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Im Sinne der Erfindung wird die Rohrverbindugn in der Weise realisiert,
daß eines der zu verbindenden Rohrenden im einem Werkzeug oder durch freie Formung
auf ein Maß erweitert wird, das es erlaubt, daß das andere Rohrende mit einem an
seinem Mantel angeordneten ringförmigen Dichtungsmaterial in das erweiterte Rohrende
eingesetzt werden kann. Danach wird in das erweiterte Rohrende das mit der ringförmigen
Dichtung bereits versehene Ende des anderen Rohrs eingesetzt, wonach im Inneren
des letzterwähnten Rohrs ein so hoher Druck erzeugt wird, daß dieser das innere
Rohr an der Stelle der Verbindung erweiternd das Dichtungsmaterial zwischen die
beiden Rohrwände pressen kann.
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Demnach bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum dichten Verbinden
von Rohrenden mit einem größeren und kleineren Durchmesser. Das Wesentliche des
Verfahrens besteht darin, daß das Rohrende mit dem kleineren Durchmesser in das
Rohrende mit dem größeren Durchmesser eingesetzt wird und zwischen die ineinander
eingesetzten
Rohrenden ein die erforderliche Abdichtung gewährleistendes
Material eingefügt wird, wonach in dem Rohr mit dem kleineren Durchmesser eine Druckwelle
erzeugt wird, wodurch zwischen den beiden Rohrenden ein dichter Bund zustandekommt.
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Es kann auch so verfahren werden, daß das Rohrende mit dem größeren
Durchmesser durch Auftreiben erzeugt wird.
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Es besteht auch die Möglichkeit, als Rohrabschnitt mit dem größeren
Durchmesser eine Muffe zu verwenden, die unter Zwischenschaltung des die Abdichtung
gewährleistenden Materials auf die Stoßstelle der beiden, mit einem zentralen Stirn
stoß aneinander angeschlossenen Rohrabschnitte mit kleinerem Durchmesser aufgezogen
wird.
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In diesem Fall bildet die Muffe den Rohrabschnitt mit dem größeren
Durchmesser,an die beidseitig je ein Rohrabschnitt mit kleinerem Durchmesser angeschlossen
ist.
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Der die Rohrenden weitende Druckimpuls wird vorzugsweise durch die
Explosion eines Sprengstoffes erzeugt.
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Der Sprengstoff ist eine mobile Energiequelle mit gut dimensionierbarem
Energieinhalt, die einerseits im Rohrinneren - d.h. innerhalb eines verhältnismäßig
geringen Volumens - einen Druckimpuls mit hohem Energieinhalt zu erzeugen fähig
ist. Anderseits werden für die Freigabe der Energie keine komplizierten Vorrichtungen
beansprucht; daher kann ein Sprengstoff vorteilhaft auf dem Gelände, bei im Freien
durchzuführenden Arbeiten, verwendet werden.
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Die Erfindung wird anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels
mit Hilfe der Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigt: Figur 1 einen die Realisierungsweise des erfindungsgemäßen
Verfahrens darstellenden Längsschnitt
und Figur 2 den Längsschnitt
einer unter Zuhilfenahme der Anordnung nach Figur 1 erzeugten Rohrverbindung.
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Bei der hier als Beispiel aufgezeigten Verwirklichung der Erfindung
wird die Verbindung von Wasserleitungsstahlrohren gleichen Durchmessers veranschaulicht.
Die Abmessung der Rohre beträgt 0 110 x 5 mm; Materialqualität: C-Stahl.
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In den am Ende des Rohrs 1 kugelartig aufgeweiteten Abschnitt 3 wird
das ringförmige Dichtungsmaterial 5 eingesetzt. Aus dem Standpunkt des zur Rohrverbindung
dienenden erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Verfahren, mit dem der Abschnitt
3 des Rohres geweitet wird, unbedeutend.
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Bei dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel wurde das Ende des Rohres
1 unter Anwendung des bekannten Explosionsverfahrens geweitet.
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In den ungeformten Endabschnitt 4 des Rohres 2 wird der Behälter 7
eingesetzt. Der Behälter 7 ist zylindrisch.
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Gegebenenfalls sind seine Stirnwände dicker oder steifer als seine
Umfangswand. Der Behälter 7 enthält die zentral angeordnete Sprengstoffüllung 6
- z.B. lig Hexogen - und ein druckübermittelndes Medium - z.B. Wasser. Der derweise
vormontierte Abschnitt 4 des Rohres 2 wird bis zum Anschlag in den vorgeformten
Abschnitt 3 des Rohres 1 eingeschoben. Darauffolgend wird die Sprengstofffüllung
mit der elektrischen Zündkapsel 9 gezündet und dadurch wird im Inneren des Rohres
2 ein Druck erzeugt.
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Dieser von innen nach außen wirkende Druck weitet mit Hilfe des druckübermittelnden
Mediums 8 das Rohr 2, wodurch das Dichtungmaterial 5 zwischen die Abschnitte 3
und
4 der Rohre 1 und 2 eingepreßt wird und der Bund nach Figur 2 entsteht.
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Im Sinne unserer Versuche überstanden die in dieser Weise erzeugten
Verbindungen einen Probedruck von 16 bar.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Verbinden aller plastisch
formbarer Metallrohrabschnitte verwendet werden.
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Ein Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß bei der Montage der
Rohrleitung die Güte der Verbindung nur durch die Materialqualität der Dichtung
und der Rohrenden sowie durch die Größe des mit höchster Genauigkeit reproduzierbaren
Druckimpulses bestimmt wird; so ist die Qualität der Verbindung von der Subjektivität
der ausführenden Person - im Gegensatz zu den geschweißten oder mit der Hand abgedichteten
Bünden - unabhängig.
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Mit den bekannten mit Explosion stattfindenden Rohrverbindungsverfahren
verglichen besteht ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin,
daß eine Sprengstoffüllung nur in dem Rohrinneren verwendet wird, wodurch einerseits
die Schallwirkung vermindert und anderseits die Sicherheit weitgehend erhöht werden.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß im Verlaufe der Montage geringere Winkelabweichungen möglich sind, wodurch man
besser der Gestaltung der Baugrube folgen kann.
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Die Dichtung kann auf eines der zu verbindenden Rohrenden werkseitig
aufgesetzt werden, wodurch der Arbeitsbedarf der Montage an Ort und Stelle geringer
wird. Im Hinblick darauf, daß erfindungsgemäß Rohrenden mit unterschiedlichen Druchmessern
verbunden werden, auch
dann, wenn die zu verbindenden Rohre gleiche
Durchmesser aufweisen, kannadas erfindungsgemäße Verfahren auch zur Verbindung von
Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden, wodurch die bei den
traditonellen Verfahren üblichen Reduktionsprofile sich erübrigen.
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