DE69210916T2 - Endverschluss zum Prüfen von Rohren - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Röhrentestvorrichtungen.
• Es sind Verbindungseinrichtungen bekannt zum temporären Abdichten des Endes von Röhren und Leitungen und zum Unterdrucksetzen der Röhren zu Testzwecken, um sicher zu sein, daß die Röhrenleitung nicht leckt. In jüngster Zeit ist zur vergrößerung der Oberfläche von Kupferröhrenleitungen, die in der Kühlschrankindustrie verwendet werden, das Merkmal eines gezogenen inneren Durchmessers ("Rifle ID") vorgesehen worden. Dieses Merkmal bringt einen Rändelvorgang mit sich, der an dem Innendurchmesser der Röhrenleitung durchgeführt wird. Mit den Abdichtvorrichtungen, die verwendet werden, wenn solche Komponenten druckgetestet werden, die diese Kupferröhrenleitung verwenden, sind Probleme aufgetreten. Gewisse vorbekannte Vorrichtungen haben eine O-Ring-Dichtung verwendet, die eine ungenügende Abdichtung bei hohen Drücken und eine minimale Dichtungslebenszeit liefert, und zwar aufgrund des hohen Innendruckes und des mit einer Nut versehenen inneren Durchmessers. Das Abdichten am Außendurchmesser der Kupferröhrenleitung hat nicht zufriedenstellende Ergebnisse geliefert, da der Außendurchmesser (OD) der Röhre nicht auf eine hinreichende Toleranz eingestellt wird, um eine konsistente Abdichtung zu gestatten.
• Ein weiteres Beispiel des Standes der Technik ist in der US-A-3 542 076 gegeben, die generell eine Röhrentestvorrichtung zum Einführen in eine offenendige Röhre zum Abdichten von einem Ende derselben offenbart. Die Röhrentestvorrichtung umfaßt ein Körperelement mit einer Axialbohrung und einen Endabschnitt, welcher in ein offenes Ende der Röhre eingeführt werden kann, einen Stab, welcher verschiebbar innerhalb der Bohrung angeordnet ist, ein erstes Ende hat, welches in die Röhre eingeführt werden kann, und ein zweites, entgegengesetztes Ende hat, welches dazu ausgelegt ist, außerhalb der Röhre zu bleiben, einen Handgriff, welcher an dem Stab festgelegt ist, um den Stab zwischen einer ersten, nicht abdichtenden Position und einer zweiten, abdichtenden Position zu bewegen, ein erstes Abdichtelement, welches benachbart dem Endabschnitt des Körperelementes montiert ist, wobei das erste Abdichtelement aus einem komprimierbaren elastischen Material hergestellt ist, so daß dessen äußerer Durchmesser zunimmt, wenn es lateral komprimiert wird, um an dem Innenumfang der Röhre anzugreifen und gegen das Entweichen von unter Druck stehendem Fluid abzudichten, eine Betätigungseinrichtung, die mit dem Stab verbunden ist und an dem ersten Abdichtelement derart angreifen kann, daß, wenn sich der Stab von der nicht abdichtenden Position in die abdichtende Position bewegt, die Betätigungseinrichtung das erste Abdichtelement lateral komprimiert, um dessen Außendurchmesser zu vergrößern, um an der Röhre abdichtend anzugreifen, einen Anschluß, welcher in dem Körperelement definiert ist und ausgelegt ist, um unter Druck stehendes Fluid von einer Druckquelle zu der Axialbohrung zu führen, und ein zweites Abdichtelement, welches den Stab in Richtung auf dessen zweites Ende umgibt, um gegen das Entweichen von unter Druck stehendem Fluid aus der Bohrung abzudichten, wenn sich der Stab in der abdichtenden Position befindet.
• Die Röhrentestvorrichtung der US-A-3 542 076 bringt das Problem mit sich, daß nach dem Abschluß des Drucktestes und der Freigabe der Innendichtung die Röhrentestvorrichtung die Neigung hat, daß sich beim Herausziehen aus der Röhre ein scharfer, rüttelnder Effekt einstellt.
• Erfindungsgemäß ist, wie es in den Ansprüchen angegeben ist, die zuvor erwähnte generell offenbarte Röhrentestvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckentlastungsvertiefung in dem Stab in Richtung auf dessen zweites Ende ausgebildet ist, wobei die Vertiefung derart positioniert ist, daß bei Bewegungen des Stabes von der abdichtenden Position in die nicht abdichtende Position Abschnitte der Vertiefung auf jeder Seite des zweiten Abdichtelementes liegen, wodurch vor dem Entfernen der getesteten Röhre ein Auslaßkanal für unter Druck stehendes Fluid aus der Axialbohrung geschaffen wird.
• Die Röhrentestvorrichtung der Erfindung überwindet das zuvor erläuterte Problem, da die Druckentlastungsvertiefung einen Ausgleichskanal für unter Druck stehendes Gas innerhalb der Röhrenleitung vor dem Entfernen der Röhrentestvorrichtung bzw. der Röhrentestverbindungsvorrichtung schafft, wodurch gleichzeitig mit dem Freigeben der Abdichtung innerhalb der Röhre die Röhre gegenüber der Atmosphäre entlüftet wird. Dies gestattet ein leichteres Entfernen der Röhrentestvorrichtung, nachdem das System druckentlastet worden ist, wodurch sich die Lebensdauer der Dichtung verlängert.
• Eine bevorzugte Röhrentestvorrichtung schafft ein erstes Dichtelement in der Form einer weiten, elastomeren Dichtung, die zu einer größeren Dichtfläche führt als die zuvor erwähnte Testvorrichtung des Standes der Technik, die eine O- Ring-Dichtung verwendete, wodurch sich die Wirksamkeit der Dichtung zwischen der Röhrentestvorrichtung und der getesteten Röhre erhöht.
• Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel derselben unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in welcher:
• Figur 1 eine Seitenschnittansicht einer Röhrentestvorrichtung unter Ausführung der Merkmale der Erfindung in der nicht abdichtenden Position ist;
• Figur 2 eine Seitenteilschnittansicht derselben Röhrentestvorrichtung in der betätigten oder abdichtenden Position ist; und
• Figur 3 eine Teilvorderansicht der Röhrentestvorrichtung entlang Linie 3-3 in Figur 2 ist.
• Eine Röhrentestvorrichtung 2 liefert eine zufriedenstellendere Abdichtung, wenn dünnwandige, deformierbare Röhrenleitungen mit dem Merkmal eines gezogenen Innendurchmessers ("Rifle ID") getestet werden und bietet eine längere Dichtungslebensdauer. Generell, wie es in Figur 1 gezeigt ist, umfaßt die Röhrentestvorrichtung 2 einen Körper 4, welcher eine Axialbohrung 6 aufweist, die sich über dessen gesamte Länge erstreckt. Der Körper 4 hat einen Schulterabschnitt 8 und einen Endabschnitt 10. Der Endabschnitt 10 ist dazu ausgelegt, in eine Röhre 12 eingeführt zu werden. Die Bohrung 6 ist am Schulterabschnitt 8 des Körpers 4 vergrößert, und deren Funktion ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung. Ein Stab 16 ist innerhalb der Bohrung 6 verschiebbar zwischen der in Figur 1 dargestellten nicht abdichtenden Position und der in Figur 2 dargestellten abdichtenden Position angeordnet. Der Stab 16 umfaßt ein erstes, mit einem Gewinde versehenes Ende 18 und ein zweites, vergrößertes Ende 20, welches gegenüber dem Schulterabschnitt 8 des Körpers 4 vorsteht. Der Stab 16 befindet sich am Endabschnitt 10 des Körpers 4 in einer engen Toleranzbeziehung zu der Bohrung 6. Am Schulterabschnitt 8 des Körpers 4 ist ein Durchgang 24 zwischen der Bohrung 6 und dem Stab 16 ausgebildet. Der Stab 16 ist mit einer Längsvertiefung oder einem Kanaldurchgang 26 versehen&sub1; welcher sich im wesentlichen von einem Punkt direkt unterhalb eines Abschnittes des Durchganges 24 zu dem ersten, mit einem Gewinde versehenen Ende 18 des Stabes 16 erstreckt, wie es in Figur 3 zu sehen ist. Der Kanaldurchgang 26 schafft einen Durchgang für unter Druck stehendes Gas, damit dieses in die Röhrenleitung strömen kann.
• Ein Handgriff 30 ist schwenkbar an dem vergrößerten zweiten Ende 20 des Stabes 16 mittels eines Stiftes 32 angebracht. Der Handgriff 30 hat ein erstes Ende 34 und ein zweites Ende 36. Eine Nockenscheibe 38 ist zwischen dem ersten Ende 34 des Handgriffs 30 und dem Schulterabschnitt 8 des Körpers 4 angeordnet und liefert eine Nockenfläche für den Handgriff 30, wenn dieser über einen Bogen von 90º geschwenkt wird, wie es nachstehend beschrieben werden wird.
• Eine Senkung 40 ist in dem linken Ende des Körpers 4 benachbart der Nockenscheibe 38 ausgebildet und steht mit der Bohrung 6 in Verbindung. Ein Dichtelement wie ein O-Ring 42 ist in der Senkung 40 angeordnet, um das linke Ende der Bohrung 6 benachbart dem vergrößerten zweiten Ende 20 des Stabes 16 in fluiddichter Beziehung abzudichten.
• Eine weite elastomere Dichtung 46, ein Betätigungsring 48 und ein Abstandselement 50 sind um das erste Ende 18 des Stabes 16 herum angeordnet. Die elastomere Dichtung 46 hat ein Verhältnis von Wanddicke zu Länge von etwa 1 zu 3. Die Dichtung 46 ist vorzugsweise aus Chloropren-Gummi hergestellt, welcher unter dem Handelsnamen "Neopren" von E.I. du Pont vertrieben wird, obwohl dieser durch andere Elastomere ersetzt werden kann, wenn diese mit dem Testfluid und anderen Testbedingungen kompatibel sind. Wirksam verwendete Abdichtungen haben die folgenden Größen: (a) .89 cm (.35") Außendurchmesser (OD) x .56 cm (.22") Innendurchmesser (ID) x .48 cm (.19") Länge und (b) .74 cm (.29") Außendurchmesser (OD) x .41 cm (.16") Innendurchmesser (ID) x .48 cm (.19") Länge. Der Ring 48 und das Abstandselement 50 umgeben den Stab 16 und bewegen sich mit diesem. Die elastomere Dichtung 46 stößt an dem Endabschnitt 10 des Körpers 4 an. Der Betätigungsring 48 hat ein dünnes Ende 51 und eine geneigte Fläche 52. Ein Haltering 56 ist auf der geneigten Fläche 52 des Betätigungsringes 48 zwischen der elastorneren Dichtung 46 und dem Abstandselement 50 angeordnet. Das Abstandselement 50 hat einen vorstehenden Abschnitt 58, der die Einrichtung liefert, durch welche der Haltering 56 die geneigte Fläche 52 des Betätigungsringes 48 in eine Verankerungsoder Verriegelungsposition hinaufgedrückt wird. Eine Arretierungsmutter und eine Scheibe 64 sind an dem mit einem Gewinde versehenen ersten Ende 18 des Stabes 16 festgelegt, um die elastomere Dichtung 46, den Betätigungsring 48, den Haltering 56 und das Abstandselement 50 in den relativen Positionen zu halten, wie es in Figur 1 gezeigt ist.
• Ein elastisches Arretierungselement 66 ist an dem Außenumfang des Endabschnittes 10 des Körpers 4 benachbart dem Schulterabschnitt 8 angeordnet. Bei Einführen der Vorrichtung 2 in eine Röhre 12 greift das Arretierungselement 66 an dem Innenumfang des Endes der Röhre 12 an und bildet einen Spalt 68 zwischen der Röhre 12 und dem Schulterabschnitt 8 des Körpers 4, wodurch verhindert wird, daß die Röhre 12 an dem Schulterabschnitt 8 des Körpers 4 anstößt und beschädigt wird.
• Ein Fluideinlaß 70 ist in dem Schulterabschnitt 8 des Körpers 4 angeordnet und steht mit dem Durchgang 24 in Verbindung. Dieser Einlaß 70 ist dazu ausgelegt, unter Druck stehendes Fluid von einer Druckquelle (nicht gezeigt) entgegenzunehmen. Eine Druckentlastungsvertiefung 72 ist in dem Stab 16 an dem zweiten Ende 20 vorgesehen, um für ein Entlüften des unter Druck stehenden Gases zu sorgen.
• Beim Betrieb wird die Röhrentestvorrichtung 2 in eine zu testende Röhre 12 eingeführt, wobei sich der Handgriff 30 in der unverriegelten, nicht abdichtenden Position befindet, die in Figur 1 gezeigt ist. Nach vollständiger Einführung, so, daß das Röhrenende fest an dem Arretierungselement 66 angreift, wird der Handgriff 30 entgegen dem Uhrzeigersinn um einen Bogen von 90º in eine verriegelte und abdichtende Position gedreht, die in Figur 2 gezeigt ist. Wenn der Handgriff 30 gedreht wird, wird der Stab 16 nach links gezogen, wie dies in Figur 2 zu sehen ist, wodurch der Betätigungsring 48 nach links bewegt wird, was eine Komprimierung der elastomeren Dichtung 46 bewirkt, wodurch sich deren äußerer Durchmesser erhöht und diese in abdichtendes Angreifen an der Innenwand der Röhre 12 gezwungen wird, um eine feste Abdichtung zu bilden. Zur selben Zeit wird auch das Abstandselement 50 nach links bewegt, und der vorstehende Abschnitt 58 wirkt auf den Haltering 56, so daß dieser die geneigte Fläche 52 des Betätigungsringes 48 nach oben geschoben wird. Dies verursacht, daß auch der Haltering 56 an der Innenwand der deformierbaren Röhre 12 angreift, und zwar unter Ausbildung einer Innenvertiefung und eines Außenwulstes, um die Röhrentestvorrichtung 2 sicher an Ort und Stelle innerhalb der Röhre 12 zu verankern. In der nicht abdichtenden Position von Figur 1 liegen Abschnitte der Entlastungsvertiefung 72 auf jeder Seite der Dichtung 42. In der abdichtenden Position von Figur 2 ist die Entlastungsvertiefung 72 vollständig auf die linke Seite des O-Rings 42 verschoben, der gegen das Entweichen von Gas abdichtet. Somit wird eine druckdichte Abdichtung am Ende der Röhre 12 ausgebildet, wo die Röhrentestvorrichtung 2 angebracht ist. Normalerweise wird ein unter Druck stehendes Gas zum Testen der Röhrenleitung verwendet, andere unter Druck stehende Fluide einschließlich unter Druck stehender Flüssigkeiten können jedoch auch verwendet werden.
• Unter Druck stehendes Fluid wird in die Röhrentestvorrichtung 2 über den Einlaß 70 eingeführt. Das Fluid fließt durch den Durchgang 24, durch die Längsvertiefung 26 in dem Stab 16 und in die druckzutestende Röhre 12.
• Wenn der Test abgeschlossen worden ist, wird die entgegengesetzte Abfolge dieser Schritte durchgeführt. Wenn der Handgriff 30 in die nicht abdichtende Position von Figur 1 zurückkehrt, passiert ein Abschnitt der Entlastungsvertiefung 72 den O-Ring 42, wie es in Figur 1 gezeigt ist, und liefert eine Entlastung des Druckes, welcher sich innerhalb der Röhre 12 aufgebaut hat. Die elastomere Dichtung 46, der Betätigungsring 48, der Haltering 56 und das Abstandselement kehren in die nicht abdichtende Position zurück, die in Figur 1 gezeigt ist. Hierdurch läßt sich die Röhrentestvorrichtung 2 leichter entfernen, und der O-Ring 42 und die elastomere Dichtung 46 nutzen weniger ab.

Claims (8)

1. Röhrentestvorrichtung zum Einführen in eine offenendige Röhre (12), um ein Ende von dieser abzudichten, mit einem Körperelement (4), das eine Axialbohrung (6) und einen Endabschnitt (10) aufweist, der dazu ausgelegt ist, in das offene Ende der Röhre (12) eingeführt zu werden, einem Stab (16), welcher verschiebbar in der Bohrung (6) angeordnet ist, wobei der Stab (16) ein erstes Ende (18) hat, welches dazu ausgelegt ist, in die Röhre (12) einzutreten, und ein zweites, entgegengesetztes Ende (20) hat, welches dazu ausgelegt ist, außerhalb der Röhre (12) zu verbleiben, einer Griffeinrichtung (30), welche an dem Stab (16) festgelegt ist, um den Stab (16) zwischen einer ersten, nicht abdichtenden Position und einer zweiten, abdichtenden Position zu bewegen, einem ersten Abdichtelement (46), welches benachbart dem Endabschnitt (10) des Körperelementes (4) montiert ist, wobei das erste Abdichtelement (46) aus einem komprimierbaren elastischen Material hergestellt ist, um dessen äußeren Durchmesser zu vergrößern, wenn es lateral komprimiert wird, um an den Innenumfang der Röhre (12) anzugreifen und gegen das Entweichen von unter Druck stehendem Fluid abzudichten, einer Betätigungseinrichtung (48), welche mit dem Stab (16) verbunden ist und derart an dem ersten Abdichtelement (46) angreifen kann, daß, wenn sich der Stab (16) von der nicht abdichtenden Position in die abdichtende Position bewegt, die Betätigungseinrichtung (48) das erste Abdichtelement (46) lateral komprimiert, um dessen Außendurchmesser zu vergrößern, um das abdichtende Angreifen an der Röhre (12) zu bewirken, einem Anschluß (70), welcher in dem Körperelement (4) ausgebildet und dazu ausgelegt ist, unter Druck stehendes Fluid von einer Druckquelle zu der Axialbohrung (6) zu führen, und einem zweiten Abdichtelement (42), welches den Stab (16) an dessen zweitem Ende (20) umgibt, um gegen das Entweichen von unter Druck stehendem Fluid aus der Bohrung (6) abzudichten, wenn sich der Stab (16) in der abdichtenden Position befindet, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stab (16) an dem zweiten Ende (20) eine Druckentlastungsvertiefung (72) ausgebildet ist, die derart angeordnet ist, daß Abschnitte der Vertiefung (72) auf jeder Seite des zweiten Abdichtelementes (42) liegen, wenn der Stab (16) von der abdichtenden Position in die nicht abdichtende Position bewegt ist, wodurch ein Auslaß für unter Druck stehendes Fluid aus der Axialbohrung (6) vor dem Entfernen der getesteten Röhre (12) geschaffen wird.

2. Röhrentestvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Abdichtelement (46) ein Verhältnis von Wanddicke zu Länge von etwa 1 zu 3 hat.

3. Röhrentestvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Betätigungseinrichtung (48) einen Betätigungsring (48) aufweist, der an dem ersten Ende (18) des Stabes (16) angeordnet ist.

4. Röhrentestvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Betätigungsring (48) ein dünnes Ende (51) und geneigte Seiten (52) hat.

5. Röhrentestvorrichtung nach Anspruch 4, mit einem Abstandselement (50), welches benachbart dem Betätigungsring (48) angeordnet ist.

6. Röhrentestvorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Haltering (56) zwischen dem ersten Abdichtelement (46) und dem Abstandselement (50) an dem Betätigungsring (48) an dessen dünnem Ende (51) angeordnet ist, derart, daß der Haltering (56) die geneigten Seiten (52) des Betätigungsringes (48) durch das Abstandselement (50) nach oben geschoben wird, wenn der Stab (16) von der nicht abdichtenden Position in die abdichtende Position bewegt wird, und an dem Innenumfang der Röhre (12) angreift, um die Röhrentestvorrichtung (2) in der Röhre (12) festzulegen.

7. Röhrentestvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem elastischen Anschlag (66), welcher von dern Endabschnitt (10) des Körperelementes (4) an dessen Außenumfang getragen wird, wobei der Anschlag (66) dazu ausgelegt ist, an dem offenen Ende der getesteten Röhre (12) anzugreifen.

8. Röhrentestvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Abdichtelement (46) den Stab (16) bedeckt und umgibt und zwischen einem Ende des Endabschnittes (10) und der Betätigungseinrichtung (48) angeordnet ist, um hierzwischen komprimiert zu werden.