EP0058386B1

EP0058386B1 - Mandrel and method of pressure-sealed installation of a tube in a tube sheet or the like

Info

Publication number: EP0058386B1
Application number: EP82100963A
Authority: EP
Inventors: Wilfried Busse
Original assignee: Individual
Current assignee: BUSSE, WILFRIED
Priority date: 1981-02-17
Filing date: 1982-02-10
Publication date: 1986-05-28
Also published as: YU33282A; DE3105736C2; CS235530B2; AU8052682A; CA1178184A; PL235097A1; ATE19968T1; US4420867A; JPS57152333A; BR8200829A; EP0058386A1; RO83452B; RO83452A; ZA82755B; ES8301128A1; ES509561A0; DD202252A5; DE3105736A1; AU548571B2

Abstract

A tube end received in a bore of a tube sheet is expanded by introducing a mandrel into the tube end and utilizing fluid pressure to bias a pair of sealing rings outwardly to engagement with a tube end, thereby sealing off the clearance between the mandrel and the tube end. In addition to utilizing the fluid pressure to provide the sealing action, the invention admits the fluid pressure into the clearance and thereby expands the tube end.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckaufbaudorn zum druckdichten Befestigen eines Rohres in einem Rohrboden od. dgl. mit mindestens einer vorzugsweise zentral beginnenden und vorzugsweise radial auslaufenden Druckmittelzuführung, mindestens zwei in entsprechenden ringförmigen Dichtungsaufnahmenuten vorgesehenen Dichtungen und mindestens jeweils einer, sich von einer Dichtungsaufnahmenut zu der Druckmittelzuführung erstreckenden Druckmittelverbindung, wobei das Rohrende des zu befestigenden Rohres mit Spiel in eine Bohrung des Rohrbodens eingesetzt wird, in das Rohrende des zu befestigenden Rohres der Druckaufbaudorn mit Spiel eingebracht wird, der Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn an den beiden Enden eines Aufweitbereiches erst nach dem Einbringen des Druckaufbaudornes in das Rohrende durch Aufweiten der Dichtungen in radialer Richtung abgedichtet wird, über die in den Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn mündende Druckmittelzuführung dem Hohlraum eine Druckflüssigkeit zugeführt wird und zum Abdichten des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn die Dichtungen in radialer Richtung mit dem Druck der Druckflüssigkeit beaufschlagt werden.The invention relates to a pressure build-up mandrel for the pressure-tight fastening of a pipe in a tube sheet or the like with at least one preferably starting centrally and preferably radially tapering pressure medium supply, at least two seals provided in corresponding annular seal receiving grooves and at least one each extending from a seal receiving groove to the pressure medium supply Pressure medium connection, wherein the pipe end of the pipe to be fastened is inserted with play into a bore in the tube sheet, into the pipe end of the pipe to be fastened the pressure build-up mandrel is introduced with play, the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel at the two ends of a Expansion area is sealed only after the pressure build-up mandrel has been introduced into the pipe end by expanding the seals in the radial direction, via the into the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel opening pressure medium supply to the cavity, a hydraulic fluid is supplied and to seal the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel, the seals are acted upon in the radial direction with the pressure of the hydraulic fluid.

Gegenstand der Erfindung ist also ein Druckaufbaudorn für ein Verfahren, das als "hydraulisches Aufweiten von Rohren" schon seit langem bekannt ist (vgl. z.B. die DE-OS 19 39 105 und den Aufsatz von M. Podhorsky und H. Krips "Hydraulisches Aufweiten von Rohren" in VGB KRAFTWERKSTECHNIK, Heft 1/1979, Seiten 81 bis 87). Dem druckdichten Befestigen von Rohren in Rohrböden od. dgl., z.B. der Wärmetauscherrohre in den Rohrböden von Wärmetauschern, kommt eine enorme wirtschaftliche Bedeutung zu. Über mehrere Jahrzehnte hinweg ist als Verfahren dazu das "mechanische Einwalzen" angewendet worden, das jedoch sehr aufwendig ist und nicht zu hinreichend exakt berechenbaren Ergebnissen führt (vgl. M. Podhorsky und H. Krips "Hydraulisches Aufweiten von Rohren", aaO). Gegenüber dem "mechanischen Einwalzen" ist das "hydraulische Aufweiten" mit einer Vielzahl von Vorteilen verbunden (vgl. M. Podhorsky und H. Krips "Hydraulisches Aufweiten von Rohren", aaO).The invention thus relates to a pressure build-up mandrel for a method which has long been known as "hydraulic expansion of pipes" (cf. for example DE-OS 19 39 105 and the essay by M. Podhorsky and H. Krips "Hydraulic expansion of Pipes "in VGB KRAFTWERKSTECHNIK, issue 1/1979, pages 81 to 87). The pressure-tight fastening of tubes in tube sheets or the like, e.g. the heat exchanger tubes in the tube sheets of heat exchangers is of enormous economic importance. For several decades, "mechanical rolling" has been used as a method, but this is very complex and does not lead to results that can be calculated with sufficient accuracy (cf. M. Podhorsky and H. Krips "Hydraulic expansion of pipes", loc. Cit.). Compared to "mechanical rolling", "hydraulic expansion" has a number of advantages (see M. Podhorsky and H. Krips "Hydraulic expansion of pipes", loc. Cit.).

Ein besonderes Problem bei der praktischen Durchführung der druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden od. dgl., also des "hydraulischen Aufweitens" besteht in der Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn. Insoweit sind verschiedene Lösungen bekannt.A particular problem in the practical implementation of the pressure-tight fastening of a pipe in a tube sheet or the like, that is to say the "hydraulic expansion", consists in sealing the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel. In this respect, various solutions are known.

Bei einem bekannten Verfahren (vgl. die DE-OS 19 39 105), wird der Druckaufbaudorn mit Spiel in das Rohrende des zu befestigenden Rohres eingebracht und der Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn erst nach dem Einbringen des Druckaufbaudornes in das Rohrende abgedichtet. Im einzelnen werden dabei die Dichtungen nach dem Einbringen des Druckaufbaudornes in das Rohrende des zu befestigenden Rohres mechanisch, nämlich über Spannkonen, in radialer Richtung vergrößert, so daß es zu der gewollten und erforderlichen Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem in dieses Rohrende eingebrachten Druckaufbaudorn kommt. Diese Art der Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem in dieses Rohrende eingebrachten Druckaufbaudorn ist insoweit nachteilig, als nach dem Einbringen des Druckaufbaudornes in das Rohrende des zu befestigenden Rohres mindestens ein Spannkonus in axialer Richtung eingestellt werden muß, was natürlich relativ zeitaufwendig ist.In a known method (cf. DE-OS 19 39 105), the pressure build-up mandrel is introduced with play into the pipe end of the pipe to be fastened and the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel only after the pressure build-up mandrel has been introduced into it Sealed pipe end. In detail, the seals are mechanically enlarged after the introduction of the pressure build-up mandrel into the pipe end of the pipe to be fastened, namely via clamping cones, so that it leads to the desired and required sealing of the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the in this pipe end inserted pressure build mandrel comes. This type of sealing of the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel introduced into this pipe end is disadvantageous insofar as after the introduction of the pressure build-up mandrel into the pipe end of the pipe to be fastened, at least one clamping cone must be set in the axial direction, which of course is relative is time consuming.

Im übrigen ist eine Art des "hydraulischen Aufweitens" bekannt (vgl. die DE-OS 24 00 148), bei der die Dichtungen, mit denen der Druckaufbaudorn versehen ist, von vornherein einen Außendurchmesser haben, der "geringfügig" größer ist als der Innendurchmesser des Rohrendes des zu befestigenden Rohres, bei der also der Druckaufbaudorn nur durch eine nicht unerhebliche Kraft in axialer Richtung in das Rohrende des zu befestigenden Rohren eingebracht werden kann. (Um trotz möglicher Plustoleranzen des Innendurchmessers des Rohrendes des zu befestigenden Rohres und möglicher Minustoleranzen des Außendurchmessers der Dichtungen des Druckaufbaudornes noch eine sichere Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn zu gewährleisten, muß der Außendurchmesser der Dichtungen des Druckaufbaudornes im Verhältnis zum Innendurchmesser des Rohrendes des zu befestigenden Rohres entsprechend gewählt werden. Treten dann Minutoleranzen des Innendurchmessers des Rohrendes des zu befestigenden Rohres und Plustoleranzen der Dichtungen des Druckaufbaudornes auf, so ist der Außendurchmesser der Dichtungen des Druckaufbaudornes nicht mehr "geringfügig", sondern erheblich größer als der Innendurchmesser des Rohrendes des zu befestigenden Rohres. Die Folge davon ist, daß einerseits eine ganz erhebliche Kraft in axialer Richtung aufgebracht werden muß, um den Druckaufbaudorn in das Rohrende des zu befestigenden Rohres einzubringen, daß andererseits die Dichtungen des Druckaufbaudornes beim Einbringen des Druckaufbaudornes in das Rohrende des zu befestigenden Rohres beschädigt werden.) Nachteilig ist dabei außerdem, daß der Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn vor dem Zuführen der Druckflüssigkeit nicht entlüftet werden kann, so daß die eingeschlossene Luft extrem strak komprimiert wird, - mit allen Gefahren, die damit verbunden sein können.For the rest, a type of "hydraulic expansion" is known (see. DE-OS 24 00 148), in which the seals with which the pressure build-up mandrel is provided have an outer diameter from the start that is "slightly" larger than the inner diameter the pipe end of the pipe to be fastened, in which case the pressure build-up mandrel can only be introduced into the pipe end of the pipes to be fastened in the axial direction by a not inconsiderable force. (In order to ensure a safe seal of the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel, despite possible plus tolerances of the inner diameter of the pipe end of the pipe to be fastened and possible minus tolerances of the outer diameter of the seals of the pressure build-up mandrel, the outer diameter of the seals of the pressure build-up mandrel must be in proportion Then, if there are minute tolerances of the inside diameter of the pipe end of the pipe to be fastened and plus tolerances of the seals of the pressure build-up mandrel, the outer diameter of the seals of the pressure build-up mandrel is no longer "slightly", but considerably larger than that The consequence of this is that on the one hand a very considerable force has to be applied in the axial direction in order to push the pressure build-up mandrel into the pipe end of the pipe to be fastened s to introduce that, on the other hand, the seals of the pressure build-up mandrel are damaged when the pressure build-up mandrel is inserted into the pipe end of the pipe to be fastened.) Another disadvantage is that the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel are not vented before the pressure fluid is supplied can, so that the enclosed air is compressed extremely strictly - with all the dangers that can be associated with it.

Der bekannte, ganz zu Anfang erläuterte Druckaufbaudorn, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht (vgi. die Literaturstelle Patent Abstracts of Japan Vol. 4 No. 92, Seite 158 M 18, Mitte vom 3. Juli 1980), wird wie bei dem anfänglich erläuterten Verfahren mit Spiel in das Rohrende des zu befestigenden Rohres eingebracht. Der Hohlraum zwischen dem Rohrende und dem Druckaufbaudorn wird erst nach dem Einbringen des Druckaufbaudornes in das Rohrende abgedichtet, hier jedoch dadurch, daß die Kraft zur radialen Vergrößerung der Dichtungen und damit zur Abdichtung des Hohlraumes aus dem Druck der Druckflüssigkeit abgeleitet wird, deren "eigentliche Aufgabe" das Aufweiten des Rohrendes des zu befestigenden Rohres ist. Einerseits bedarf es also bei diesem Druckaufbaudorn nicht einer mechanischen Einstellung eines Spannkonus, andererseits kann der Druckaufbaudorn ohne eine erhebliche Kraft in axialer Richtung in das Rohrende des zu befestigenden Rohres eingebracht werden.The well-known print explained at the very beginning structure mandrel, from which the present invention is based (see, for example, Patent Abstracts of Japan Vol. 4 No. 92, page 158 M 18, middle of July 3, 1980) is, as in the initially explained method, with play in the pipe end of the introduced pipe to be attached. The cavity between the pipe end and the pressure build-up mandrel is only sealed after the pressure build-up mandrel has been introduced into the pipe end, but here in that the force for radially enlarging the seals and thus for sealing the cavity is derived from the pressure of the pressure fluid, the "real task of which "is the widening of the pipe end of the pipe to be fastened. On the one hand, this pressure build-up mandrel does not require a mechanical adjustment of a clamping cone, on the other hand the pressure build-up mandrel can be inserted into the pipe end of the pipe to be fastened in the axial direction without considerable force.

Bei dem zuvor erläuterten, bekannten Druckaufbaudorn sind die beiden Druckmittelverbindungen von der eigentlichen Druckmittelzuführung durch zwei Kolbenventile entkoppelt. Die Funktionsweise dieses Druckaufbaudornes ist so, daß nach dem Einbringen in das Rohrende des zu befestigenden Rohres durch die Druckmittelzuführung Druckflüssigkeit einströmt. Die Druckflüssigkeit durchströmt in einer Axialbohrung den Kolben des ersten Kolbenventils und tritt unmittelbar dahinter in die Druckmittelverbindungen zu der ersten Dichtungsaufnahmenut ein. Die entsprechende Dichtung wird radial aufgeweitet und gegen die Innenwandung des Rohrendes des zu befestigenden Rohres gedrückt. Gleichzeitig wird der Kolben des ersten Kolbenventils in axialer Richtung verschoben und die Druckmittelverbindungen zu der ersten Dichtungsaufnahmenut werden geschlossen. Die Druckflüssigkeit wirkt weiter durch die Druckmittelzuführung auf den Kolben des zweiten Kolbenventils und schiebt diesen axial in Richtung des Endes des Druckaufbaudornes. Dadurch wird ein zwischen dem gegenüberliegenden Ende des Kolbens dieses zweiten Kolbenventils und der in der zweiten Dichtungsaufnahmenut befindlichen Dichtung eingeschlossenes Flüssigkeitsvolumen mit dem Druck der Druckflüssigkeit beaufschlagt, so daß die zweite Dichtung nun radial aufgeweitet wird und den Aufweitraum vollständig abdichtet. Ist der Kolben des zweiten Kolbenventils weit genug in Richtung des vorderen Endes des Druckaufbaudornes vorgeschoben worden, so wird eine radial verlaufende Druckmittelverbindung von der Druckmittelzuführung in den Hohlraum geöffnet und die Druckflüssigkeit kann in den Hohlraum eintreten. Nun kann das eigentliche Aufweiten des Rohrendes des Rohres beginnen.In the known pressure build-up mandrel explained above, the two pressure medium connections are decoupled from the actual pressure medium supply by two piston valves. The function of this pressure build-up mandrel is such that, after being introduced into the pipe end of the pipe to be fastened, pressure fluid flows through the pressure medium supply. The hydraulic fluid flows through the piston of the first piston valve in an axial bore and immediately behind it enters the pressure medium connections to the first seal receiving groove. The corresponding seal is expanded radially and pressed against the inner wall of the pipe end of the pipe to be fastened. At the same time, the piston of the first piston valve is displaced in the axial direction and the pressure medium connections to the first seal receiving groove are closed. The hydraulic fluid continues to act on the piston of the second piston valve through the pressure medium supply and pushes it axially in the direction of the end of the pressure build-up mandrel. As a result, a liquid volume enclosed between the opposite end of the piston of this second piston valve and the seal located in the second seal receiving groove is acted upon by the pressure of the pressure liquid, so that the second seal is now expanded radially and completely seals the expansion space. If the piston of the second piston valve has been advanced far enough in the direction of the front end of the pressure build-up mandrel, a radially extending pressure medium connection from the pressure medium supply is opened into the cavity and the pressure fluid can enter the cavity. Now the actual widening of the pipe end of the pipe can begin.

Nachteilig ist bei dem zuvor erläuterten, bekannten Druckaufbaudorn, daß die Druckmittelverbindungen der ersten Dichtungsaufnahmenut nur kurzzeitig mit der Druckmittelzuführung verbunden sind und daß die Druckmittelverbindungen der zweiten Dichtungsaufnahmenut nur indirekt, nämlich unter Zwischenschaltung des Kolbens des zweiten Kolbenventils, mit der Druckmittelzuführung verbunden sind. Das bedeutet, daß zwischen dem Kolben des zweiten Kolbenventils und der in der entsprechenden Dichtungsaufnahmenut einliegenden Dichtung ein Druckflüssigkeitsvolumen eingeschlossen ist, da Leckverluste auftreten, muß hier regelmäßig Druckflüssigkeit nachgefüllt werden. Außerdem wird die Druckmittelverbindung von der Druckmittelzuführung zum Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn erst nach vollständigem Abdichten dieses Hohlraumes freigegeben, so daß der Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn vor dem Zuführen der Druckflüssigkeit nicht entlüftet werden kann, - mit den eingangs erläuterten Gefahren, die damit verbunden sein können. Schließlich ist der bekannte Druckaufbaudorn mit den beiden Kolbenventilen kompliziert aufgebaut und ziemlich störanfällig.A disadvantage of the known pressure build-up mandrel explained above is that the pressure medium connections of the first seal receiving groove are only briefly connected to the pressure medium supply and that the pressure medium connections of the second seal receiving groove are only indirectly connected to the pressure medium supply, namely by interposing the piston of the second piston valve. This means that a volume of hydraulic fluid is enclosed between the piston of the second piston valve and the seal lying in the corresponding seal receiving groove, since leakage losses occur, hydraulic fluid must be refilled here regularly. In addition, the pressure medium connection from the pressure medium supply to the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel is only released after this cavity has been completely sealed, so that the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel cannot be vented before the pressure fluid is supplied , - with the dangers explained at the beginning, which can be connected with it. Finally, the well-known pressure build-up mandrel with the two piston valves has a complicated structure and is prone to failure.

Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den zuvor erläuterten, bekannten Druckaufbaudorn so auszugestalten und weiterzubilden, daß das Problem der Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn konstruktiv einfacher und besser gelöst ist. Aufgabe der Erfindung est auch die Angabe eines in diesem Zusammenhang besonders zweckmäßigen Arbeitsverfahrens.Starting from the previously explained prior art, the invention has for its object to design and develop the previously described known pressure build-up mandrel that the problem of sealing the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel is structurally simpler and better solved. The object of the invention is also to specify a working method which is particularly expedient in this context.

Der erfindungsgemäße Druckaufbaudorn, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelverbindungen unmittelbar an die Druckmittelzuführung ängeschlossen sind. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß die beim Stand der Technik als zwingend notwendig angesehenen Kolbenventil völlig entfallen können, und zwar aus folgendem Grunde:

Die radial verlaufende Druckmittelverbindung zwischen der Druckmittelzuführung und dem Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn sowie die bei in das Rohrende eingeführtem Druckaufbaudorn zu Anfang vorhandenen schmalen Ringspalte zwischen den Dichtungen und der Innenwandung des Rohrendes wirken als Drosselstelle für die Strömung der Druckflüssigkeit. An dieser Drosselstelle tritt abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit der Druckflüssigkeit ein Druckabfall auf. Der vor dieser Drosselstelle somit herrschende höhere Druck der Druckflüssigkeit wirkt radial nach außen gerichtet auf die Dichtungen und dient dazu, diese Dichtungen aufzuweiten. Da durch das Aufweiten der Dichtungen die Breite der Ringspalte sinkt, wächst der Druckabfall an der Drosselstelle, - es handelt sich also um einen selbstverstärkenden Abdichtungsvorgang. Die geringfügigen Leckverluste zu Beginn eines Abdichtungsvorganges können dabei leicht hingenommen werden, da als Druckflüssigkeit üblicherweise Wasser verwendet wird.

The pressure build-up mandrel according to the invention, in which the above-mentioned object is achieved, is characterized in that the pressure medium connections are directly connected to the pressure medium supply. According to the invention, it has been recognized that the piston valve which is regarded as absolutely necessary in the prior art can be dispensed with entirely, for the following reason:

The radial pressure medium connection between the pressure medium supply and the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel, as well as the narrow annular gaps between the seals and the inner wall of the pipe end that initially exist when the pressure build-up mandrel is inserted, act as a throttle point for the flow of the pressure fluid. At this throttling point, a pressure drop occurs depending on the flow rate of the hydraulic fluid. The higher pressure of the pressure fluid prevailing in front of this throttle point acts radially outward on the seals and serves to widen these seals. As the width of the annular gaps decreases due to the widening of the seals, the pressure drop at the throttling point increases - it is therefore a self-reinforcing sealing process. The slight leakage losses at the start of a sealing process can easily be tolerated because Hydraulic fluid usually water is used.

Auf konstruktiv optimal einfache Weise sind mit dem erfindungsgemäßen Druckaufbaudorn alle Probleme des bekannten Druckaufbaudornes gelöst, von dem die Erfindung ausgeht. Zweckmäßig ist es dabei noch, wenn der Außendurchmesser der Dichtungen - ohne Beaufschlagung der Dichtungen durch die Druckflüssigkeit - kleiner ist als der Außendurchmesser des Druckaufbaudornes.All problems of the known pressure build-up mandrel, from which the invention is based, are solved in a structurally optimally simple manner with the pressure build-up mandrel according to the invention. It is also expedient if the outside diameter of the seals is smaller than the outside diameter of the pressure build-up mandrel without the seals being exposed to the pressure fluid.

Besondere Bedeutung kommt im zuvor erläuterten Zusammenhang einem Verfahren zum druckdichten Befestigen eines Rohres in einem Rohrboden od. dgl. zu, bei dem das Rohrende des zu befestigenden Rohres mit Spiel in eine Bohrung des Rohrbodens eingesetzt wird, in das Rohrende des zu befestigenden Rohres ein Druckaufbaudorn mit Spiel eingebracht wird, über eine im Druckaufbaudorn vorgesehene, in den Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn mündende Druckmittelzuführung dem Hohlraum eine Druckflüssigkeit zugeführt wird, der Hohlraum an den beiden Enden eines Aufweitbereiches durch Aufweiten von zwei in entsprechenden ringförmigen Dichtungsaufnahmenuten des Druckaufbaudornes angeordneten Dichtungen in radialer Richtung abgedichtet wird und zu diesem Abdichten die Dichtungen in radialer Richtung mit dem Druck der Druckflüssigkeit beaufschlagt werden, das also mit einem Druckaufbaudorn der erfindungsgemäßen Art durchgeführt werden kann und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Druckflüssigkeit dem Hohlraum zuerst mit einer ersten Strömungsgeschwindigkeit und dann mit einer zweiten Strömungsgeschwindigkeit zugeführt wird, wobei die erste Strömungsgeschwindigkeit so gering ist, daß eine Abdichtung des Hohlraumes durch die Dichtungen noch nicht stattfindet, während die zweite Strömungsgeschwindigkeit so groß ist, daß eine Abdichtung des Hohlraumes stattfindet. Wird dem Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn über die Druckmittelzuführung Druckflüssigkeit mit der ersten Strömungsgeschwindigkeit zugeführt, dann verdrängt die in den Hohlraum einströmende Druckflüssigkeit zuerst die in dem Hohlraum befindliche Luft; der Hohlraum wird also entlüftet. Wegen der geringen Strömungsgeschwindigkeit der Druckflüssigkeit ist der Druckabfall an der oben erläuterten Drosselstelle so gering, daß die durch die Druckflüssigkeit auf die Dichtungen ausgeübte Kraft nicht ausreicht, die Dichtungen so aufzuweiten und zu spannen, daß eine Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn stattfindet. Wird nun die Strömungsgeschwindigkeit der Druckflüssigkeit erhöht, so ist der Druckabfall an der oben erläuterten Drosselstelle groß genug, so daß die durch die Druckflüssigkeit auf die Dichtungen ausgeübte Kraft ausreicht, die Dichtungen nunmehr so aufzuweiten und zu spannen, daß eine Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn stattfindet.Of particular importance in the context explained above is a method for pressure-tight fastening of a tube in a tube sheet or the like, in which the tube end of the tube to be attached is inserted with play into a bore in the tube sheet, and a pressure build-up mandrel in the tube end of the tube to be attached is introduced with play, via a pressure medium supply provided in the pressure build-up mandrel and opening into the cavity between the tube end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel, a pressure fluid is supplied to the cavity, the cavity at the two ends of an expansion area by expansion of two in corresponding annular seal receiving grooves Pressure build-up mandrel arranged seals is sealed in the radial direction and for this sealing the seals are acted upon in the radial direction with the pressure of the pressure fluid, which can thus be carried out with a pressure build-up mandrel of the type according to the invention and thereby characterized is characterized in that the pressure fluid is supplied to the cavity first at a first flow rate and then at a second flow rate, the first flow rate being so low that the cavity is not yet sealed by the seals, while the second flow rate is so high, that the cavity is sealed. If pressure fluid is supplied to the cavity between the tube end of the tube to be fastened and the pressure build-up mandrel via the pressure medium supply at the first flow rate, then the pressure fluid flowing into the cavity first displaces the air in the cavity; the cavity is thus vented. Because of the low flow velocity of the hydraulic fluid, the pressure drop at the throttling point explained above is so small that the force exerted on the seals by the hydraulic fluid is not sufficient to widen and tighten the seals in such a way that the cavity is sealed between the tube end of the tube to be fastened and the pressure build-up mandrel takes place. If the flow rate of the hydraulic fluid is now increased, the pressure drop at the throttling point explained above is large enough that the force exerted on the seals by the hydraulic fluid is sufficient to widen and tighten the seals so that a seal of the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert.In the following the invention will be explained with reference to a drawing showing only one embodiment.

Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch einen Rohrboden 1, in dem ein Rohr 2 druckdicht befestigt werden soll. Ein Rohrende 3 des Rohres 2 ist mit Spiel in eine Bohrung 4 des Rohrbodens 1 eingesetzt. In das Rohrende 3 des zu befestigenden Rohres 2 ist ein Druckaufbaudorn 5 eingebracht, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrendes 3. Der Hohlraum 6 zwischen dem Rohrende 3 des zu befestigenden Rohres 2 und dem Druckaufbaudorn 5 wird an den beiden Enden eines Aufweitbereiches 7 mit Hilfe von zwei Dichtungen 8 abgedichtet. Über eine durch den Druckaufbaudorn 5 geführte und in den Hohlraum 6 zwischen dem Rohrende 3 des zu befestigenden Rohres 2 und dem Druckaufbaudorn 5 mündende Druckmittelzuführung 9 wird dem Hohlraum 6 eine Druckflüssigkeit zugeführt.The single figure shows a section through a tube sheet 1, in which a tube 2 is to be attached in a pressure-tight manner. A tube end 3 of the tube 2 is inserted with play into a bore 4 in the tube sheet 1. A pressure build-up mandrel 5 is introduced into the pipe end 3 of the pipe 2 to be fastened, the outside diameter of which is smaller than the inner diameter of the pipe end 3. The cavity 6 between the pipe end 3 of the pipe 2 to be fastened and the pressure build-up mandrel 5 becomes an expansion area 7 at both ends sealed with the help of two seals 8. A pressure fluid is supplied to the cavity 6 via a pressure medium feed 9 which leads through the pressure build-up mandrel 5 and opens into the cavity 6 between the pipe end 3 of the pipe 2 to be fastened and the pressure build-up mandrel 5.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Druckaufbaudorn 5 neben der Druckmittelzuführung 9, die zentral beginnt und radial ausläuft, zwei ringförmige Dichtungsaufnahmenuten 10 auf, in denen die Dichtungen 8 vorgesehen sind. Die Dichtungsaufnahmenuten 10 sind durch jeweils eine Druckmittelverbindung 11 unmittelbar an die Druckmittelzuführung 9 angeschlossen. Der Außendurchmesser der Dichtungen 8 ist kleiner als der Außendurchmesser des Druckaufbaudornes 5.In the exemplary embodiment shown, the pressure build-up mandrel 5 has, in addition to the pressure medium supply 9, which begins centrally and runs out radially, two annular seal receiving grooves 10 in which the seals 8 are provided. The seal receiving grooves 10 are each directly connected to the pressure medium feed 9 by a pressure medium connection 11. The outside diameter of the seals 8 is smaller than the outside diameter of the pressure build-up mandrel 5.

Der Druckaufbaudorn 5 ist mit Spiel in das Rohrende 3 des zu befestigenden Rohres 2 eingebracht worden. Zwecks Abdichtung des Hohlraumes 6 zwischen dem Rohrende 3 des zu befestigenden Rohres 2 und dem Druckaufbaudorn 5 werden die Dichtungen 8 mit der Druckflüssigkeit beaufschlagt, und zwar so, daß durch die Druckflüssigkeit auf die Dichtungen 8 eine radial nach außen wirkende Kraft ausgeübt wird. Die Druckflüssigkeit wird zuerst mit einer ersten Strömungsgeschwindigkeit und dann mit einer zweiten Strömungsgeschwindigkeit zugeführt, wobei die erste Strömungsgeschwindigkeit so gering ist, daß eine Abdichtung des Hohlraumes 6 zwischen dem Rohrende 3 des zu befestigenden Rohres 2 und dem Druckaufbaudorn 5 noch nicht stattfindet, während die zweite Strömungsgeschwindigkeit so groß ist, daß eine Abdichtung des Hohlraumes 6 stattfindet.The pressure build-up mandrel 5 has been introduced with play into the pipe end 3 of the pipe 2 to be fastened. For the purpose of sealing the cavity 6 between the pipe end 3 of the pipe 2 to be fastened and the pressure build-up mandrel 5, the seals 8 are acted upon by the pressure fluid, in such a way that a force acting radially outwards is exerted on the seals 8 by the pressure fluid. The hydraulic fluid is first supplied at a first flow rate and then at a second flow rate, the first flow rate being so low that the cavity 6 between the pipe end 3 of the pipe 2 to be fastened and the pressure build-up mandrel 5 is not yet sealed while the second Flow rate is so great that the cavity 6 is sealed.

Claims

1. Pressure build-up mandrel (5) for use in the pressure-tight fastening of a pipe (2) in a pipe-plate (1) or the like comprising at least one pressure fluid feed-pipe (9) preferably extending centrally at the beginning and preferably extending radially to the end, further comprising at least two seals (8) positioned in corresponding annular seal holding grooves (10) and finally comprising at least one pressure fluid connection (11) extending from each seal holding groove (10) to the feed-pipe (9), wherein the end (3) of the pipe (2) to be fastened is placed with play in a bore (4) of the pipe-plate (1), the mandrel (5) is inserted into the end (3) of the pipe (2) with play, the hollow space (6) between the end (3) of the pipe (2) and the mandrel (5) is sealed off at both ends of an expanding zone (7) by expanding the seals (8) radially, and a pressure fluid is fed into the hollow space (6) between the end (3) of the pipe (2) and the mandrel (5) through the feed-pipe (9) emptying into the hollow space (6), and wherein for sealing off the hollow space (6) between the end (3) of the pipe (2) and the mandrel (5) the pressure fluid exerts onto the seals (8) a force directed radially outward, characterized in that the fluid connections (11) are directly connected to the feed-pipe (9).

2. Pressure build-up mandrel according to claim 1, characterized in that, the outside diameter of the seals (8) - when the seals (8) are not acted upon by the pressure fluid - is smaller than the outside diameter of the mandrel (5).

3. A process forthe pressure-tight fastening of a pipe (2) in a pipe-plate (1) or the like, wherein the end (3) of the pipe (2) is placed with play in a bore (4) of the pipe-plate (1), a pressure build-up mandrel (5) is inserted with play into the end (3) of the pipe (2), a pressure fluid is fed into the hollow space (6) between the end (3) of the pipe (2) and the mandrel (5) through a pressure fluid feed-pipe (9) emptying into the hollow space (6), the hollow space (6) is sealed off at both ends of an expanding zone (7) by expanding radially two seals (8) positioned in corresponding annular seal holding grooves (10) of the mandrel (5), and in order to realize this sealing the pressure fluid exerts onto the seals (8) a force directed radially outwards, characterized in that the pressure fluid is fed into the hollow space (7) first with a first flow velocity and then with a second flow velocity, the first flow velocity being as low as not to seal off the hollow space (6) by the seals (8), whereas the second flow velocity is as high as to seal off the hollow space (6) by the seals (8).