EP2221122A1 - Vorrichtung, System und Verfahren zum Ausbeulen von Rohren in eingebautem Zustand - Google Patents

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EP2221122A1
EP2221122A1 EP09002480A EP09002480A EP2221122A1 EP 2221122 A1 EP2221122 A1 EP 2221122A1 EP 09002480 A EP09002480 A EP 09002480A EP 09002480 A EP09002480 A EP 09002480A EP 2221122 A1 EP2221122 A1 EP 2221122A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
bulge
ausbeuleinheit
pipes
buckling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09002480A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Günter Grobelny
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Balcke Duerr GmbH
Original Assignee
Balcke Duerr GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Balcke Duerr GmbH filed Critical Balcke Duerr GmbH
Priority to EP09002480A priority Critical patent/EP2221122A1/de
Priority to CA 2692908 priority patent/CA2692908A1/en
Priority to JP2010029097A priority patent/JP2010194610A/ja
Priority to RU2010105997/02A priority patent/RU2010105997A/ru
Priority to CN201010114416A priority patent/CN101813228A/zh
Publication of EP2221122A1 publication Critical patent/EP2221122A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
    • B21D1/06—Removing local distortions
    • B21D1/08—Removing local distortions of hollow bodies made from sheet metal

Definitions

  • the invention relates to a device for buckling pipes in the installed state, in particular for buckling pipes of heat exchanger tubes. Furthermore, the invention relates to a system for buckling of pipes in the installed state and to a method for buckling of pipes in the installed state.
  • the invention makes it possible to reduce the number of pipe leaks or pipe closures actually occurring and to counteract them in advance of their occurrence. This can be done according to the invention quickly and easily.
  • a device for buckling pipes in the installed state in particular for buckling pipes of heat exchanger tubes is provided, which has a bulge detection unit and a Ausbeulech.
  • the device according to the invention makes it possible to both detect and eliminate bumps in a single operation.
  • one and the same device is used for the detection and the bulging.
  • only devices are known from the prior art, which are used for buckling detection.
  • rotating eddy current probes or even rigid matching probes are used in the prior art. By means of these probes, it is not possible to make a bulge in the same step.
  • the strength of the conventional probes is thus basically that of finding a freedom from bulges in pipes.
  • the device according to the invention thus allows by the combination of a buckle detection unit with a Ausbeulech a faster and more targeted action against bumps.
  • the bulge detection unit and the bulging unit are preferably separate areas of the device, which are connected to one another. But it is also possible that the same areas of the device are used both for detection and for buckling.
  • the outer dimensions of the device are chosen so that the device is substantially suitably inserted into a tube to be exempted.
  • the device preferably has essentially a cylindrical shape, the outer diameter of which is adapted to the standard inner diameter of the tube to be flared out. Parts of the device may for example also be slightly conical.
  • the inside diameter of the tube to be flared is the desired specified inside diameter of the tube.
  • the standard internal diameter for pipes of heat exchanger tubes for a turbine condenser is typically on the order of 24-28 mm. Of course, the standard inside diameter can also deviate from this. Bumps cause this standard inside diameter is reduced.
  • the outer diameter of the device - in total or in essential parts such as the Ausbeulech and / or the detection unit or portions thereof - by at most 0.6 mm is less than the standard inside diameter of the tube preciselybulenden. This deviation can also be even lower, for example, the standard inner diameter of the tube by more than 0.5 mm, at most 0.4 mm, at most 0.3 mm or at most 0.2 mm greater than the outer diameter of the device or essential parts of it.
  • the outer dimensions or diameter of the device and the standard inner diameter of the tube to be dispensed are matched. In this case, the effective range of the Ausbeulhow should not have too much game to the standard inner diameter of the pipe, otherwise the Rohrinnenwandglättung is difficult.
  • the bulge detection unit is arranged in front of the bulging unit in relation to a tube insertion direction. If the device is thus introduced into a tube, then the device with the bulge detection unit is inserted into the tube first, and only then is the bulge unit introduced.
  • This has the advantage that during insertion, a bulge can first be detected by means of the bulge detection unit, whereupon a bulging of the tube can take place during further insertion by means of the bulging unit.
  • both the bulge detection unit and the bulging unit are preferably cylindrical. They preferably have a similar outer diameter and form adjacent areas of the device. They can be connected directly or indirectly with each other.
  • the bulge detecting unit is adapted to detect a bulge based on a determination of a mechanical resistance upon insertion of the device into a tube.
  • the bulge detection unit comes into contact with a bulge, whereby the insertion of the device is made more difficult by this contact.
  • the already small play around the bulge detection unit is further limited by the presence of the bulge in the tube, so that a collision with the bulge when inserting the device or during insertion of the bulge detection unit is likely.
  • the dimensions are selected so that bumps can be detected which are greater than 0.2 mm.
  • bumps of more than 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm or 0.6 mm can be detected.
  • the bumps are not detected based on a determination of a mechanical resistance, but in other ways.
  • the probes known per se for eddy current testing can be used as bulge detection units and combined with the bulging unit of the device.
  • the bulge detection unit has a calibration ring, the outer diameter of which is slightly smaller than the standard inner diameter of a tube to be flared out.
  • a calibration ring is substantially cylindrical, and its outer dimensions are known very accurately. He may also be slightly conical. It is preferred that the difference between the standard inner diameter a tube to be dispensed and the outer diameter of the Kalibrierrings is less than or equal to 0.6 mm, less than or equal to 0.5 mm, less than or equal to 0.4 mm and / or less than or equal to 0.2 mm.
  • the Ausbeultician is adapted to work by pressurizing.
  • pressurizing the Ausbeulappel this changes its outer diameter.
  • the outer diameter of the dentering unit preferably reaches exactly the standard inner diameter of the tube to be dehusked. As a result, the bulge is pushed out of the tube and eliminated.
  • the device is made of stainless steel.
  • the Ausbeultician has a substantially cylindrical body with a cavity, wherein in the cavity a pressurizable pressure medium can be introduced.
  • the Ausbeultician is multi-part, preferably in three parts, formed.
  • the bulging unit preferably has substantially cylindrical outer shells, to which the cavity adjoins.
  • a pressure is exerted on the outer shells of the Ausbeultician, which pass on to the outside and thereby push the bulge out of the tube without further, unwanted deformations of the surrounding pipe body occur.
  • an expandable tube which is pushed onto a tube-like structure which is located in the interior of the cavity. When pressurized, this tube expands circumferentially circular and presses evenly against the walls of the cavity, whereby the pressure is transmitted to the outer shells.
  • the outer shells serve as an abutment.
  • the pressure medium is preferably water.
  • the Ausbeultician on one side of a closure piece and on the opposite side to a pressure port.
  • the pressure port is used to initiate or provide a pressure medium in the Ausbeulech.
  • the end piece may for example have a cap nut, which protects the end of the screw from rust and pollution and minimized by covering the end of the screw injury.
  • the two sides are defined with reference to an axis (for example, axis of symmetry of the cylinder) of the device; they may be located, for example, in front and behind with regard to a tube insertion direction.
  • a sealing element is provided between the Ausbeulech and the end piece and / or between the Ausbeulech and the pressure port. This may be e.g. to act an O-ring or a flat gasket.
  • the outer diameter of the detection unit is greater than the outer diameter of the Ausbeulech. In this way, it can be ensured that when the device is inserted into a built-in tube, the detection unit collides with bulges and thereby detects or detect them, but on the other hand, the bulging unit itself slides unhindered over bumps or is also placed over it for the purpose of bulging can.
  • Such a difference of the (maximum) diameters is preferably at most 0.3 mm, at most 0.2 mm or / and at most 0.1 mm.
  • this relates to a system for buckling pipes, comprising the following elements: Firstly, the system comprises a device for buckling pipes in the installed state, as the device has been previously described in various embodiments.
  • the Ausbeultechnik is set up to work by pressurizing.
  • the system according to the invention has a pump, which is connected or connectable to the device for buckling pipes for the purpose of pressurization.
  • a pump may be e.g. to act an electrically driven water pump, which has been preferably converted specifically for the application described.
  • this pump has an adjusting device for a level of providable pressure for the Ausbeulech and / or for a pressure delivery period.
  • These two parameters can be adjusted based on the pipe material and the wall thickness of the pipe that is to be buckled.
  • the pressure delivery time and the amount of pressure are sufficient to permanently bulge the tube to achieve.
  • the pressure can be, for example, more than 110 bar.
  • the water pressure is in principle dependent on the dimensions of the pipe and the material used. By setting a certain pressure value over a certain period, an optimal bulging of the tube can take place according to the situation.
  • this relates to a method of buckling pipes in the installed state, comprising the following steps: first of all, an insertion of the device for buckling pipes into an already installed pipe, e.g. into a tube of heat exchanger tubes for a turbine condenser.
  • the inserted device has a buckle detection unit and a bulging unit, wherein the detection unit is inserted into the tube before the bulging unit.
  • the device may be e.g. to act the device described above for buckling of pipes.
  • a bulge is detected by detecting a resistance in inserting the device into the tube.
  • the outer dimensions of the detection unit may be chosen to be only slightly smaller than the standard inside diameter of the tube to be flared, so that when the device is inserted into the tube, a collision with a bulge is likely, even if it has only a very small extent or protrudes only very slightly inwards, eg only about 0.2 mm, about 0.4 mm or about 0.5 mm.
  • the device after detection of a first bump, the device is partially passed over this bump, so that the bulging unit comes to lie above the bump or on this bump, in which case buckling takes place in the last-mentioned position.
  • the bulging of the first bulge thus takes place during further advancement of the device in the tube to be dispensed.
  • the Ausbeulody is brought to an optimal position relative to the bulge.
  • the bulge unit is measured over a total length of about 120 mm in tube insertion direction, so after detecting the bulge, the entire device can be tilted by about 60 mm, i. about half of the longitudinal extent of the Ausbeulech continue to be advanced. This makes it possible for the bump to come to lie centrally above the dentering unit and to allow it to bulge out particularly well.
  • the device is again moved in the rearward direction after the bulge of the first bump and then again moved in the forward direction, wherein in the forward movement is then checked again whether there is still a bulge in the baggy area.
  • This makes it possible, on the one hand, to check whether a detected bulge has also been properly removed.
  • precaution can be taken that close to each other may have been several bumps, of which, however, only a single has been detected and eliminated. In the manner described, all bumps within a pipe can be eliminated in a complete operation of the device through the pipe macbierende. Accordingly, in accordance with a preferred embodiment of the invention, multiple bumps are removed from the tube in a tube prior to removal of the device.
  • the pressurization takes place over a predetermined period of time and at a predetermined pressure by means of a pump to which the device for buckling pipes is connected.
  • the time period and the pressure can be preset, but the values can also be set flexibly in response to the detection of a bump.
  • the device is passed through an open tube of a heat exchanger tube from a tube to the opposite tube.
  • the device is pulled or pushed through the tube. This can be done for example via the hose connected to pressurize the device.
  • the device 1 shown has a substantially cylindrical outer shape.
  • the device 1 comprises a calibration ring 3 and a pressurizable sleeve 2, which serves as a Ausbeulech.
  • both the sleeve 2 and the calibration ring 3 are multi-part, for example, formed in three parts (not shown in detail).
  • the calibration ring 3 is on the Ausbeultician. 2 screwed, with an O-ring 4 is located between the two units as a sealing element.
  • a closure piece 7 With regard to the tube insertion direction R in the rear region of the device 1 there is a closure piece 7, which is also screwed onto the device, more precisely to the Ausbeulmaschine 2, again for sealing purposes, an O-ring 4 is used.
  • the end piece 7 has a cap nut 6.
  • a pressure port 5 In the direction of the tube insertion direction R in front there is a pressure port 5, to which a line to a pump (not shown), which can provide a pressure medium, can be connected.
  • the device 1 shown is rotationally symmetrical about the axis A of the device 1.
  • the device 1 is inserted with the calibration ring 3 first in a tube to be exempted.
  • the calibration ring 3 collides with any existing bumps due to the narrowing of the inside diameter of the tube. If such a resistance is detected during the collision with a bulge, the device 1 is inserted a little further into the tube until the detected bulge comes to lie as centrally as possible on or above the bulging unit 2. Then it is held with the insertion, and there is a pressurization of the Ausbeultician 2 with a pressure of predetermined height over a predetermined period. Thereafter, the device 1 is again pulled out of the pipe slightly (i.e., moved counter to the direction R).
  • the device according to the invention, the system according to the invention and the method according to the invention thus represent a very simple, time-saving and cost-saving solution.
  • a multiplicity of potential pipe leaks or pipe closures can therefore already be found in the Be detected and prevented, which significantly reduces system downtime, eg for power generation.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ausbeulen von Rohren in eingebautem Zustand, insbesondere zum Ausbeulen von Rohren von Wärmetauscher-Rohren, auf ein entsprechendes System, in das die Vorrichtung integriert ist, sowie auf ein Verfahren zum Einsatz der Vorrichtung. Die Vorrichtung weist eine Beulendetektionseinheit (3) und eine Ausbeuleinheit (2) auf. Dadurch wird es ermöglicht, in eingebauten Rohren in nur einem Arbeitsgang Beulen sowohl zu detektieren, als auch zu beseitigen. Bevorzugt erfolgt die Beulendetektion mechanisch, und das Ausbeulen erfolgt durch Druckbeaufschlagung der Ausbeuleinheit (2), wobei sich diese in Umfangsrichtung ausdehnt.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbeulen von Rohren in eingebautem Zustand, insbesondere zum Ausbeulen von Rohren von Wärmetauscher-Rohren. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein System zum Ausbeulen von Rohren in eingebautem Zustand sowie auf ein Verfahren zum Ausbeulen von Rohren in eingebautem Zustand.
    • Stand der Technik
  • Das Vorhandensein von Beulen innerhalb von Rohren stellt ein grundsätzliches Problem dar. Zum einen bieten Ausbeulungen im Inneren von Rohren Ansatzpunkte für Ablagerungen in Rohren, die zu einer Rohrverstöpfung und gegebenenfalls zu einem Rohrbruch führen können. Des Weiteren bilden Beulen aber auch Ansatzpunkte für Materialabtragungen im Inneren von Rohren, was gegebenenfalls zu einer Rohrleckage führen kann. Oftmals entstehen derartige Beulen bei der Durchführung von Neuberohrungen.
  • Je nach Einsatzgebiet von Rohren werden unterschiedliche Anforderungen an die Beulenfreiheit von Rohren gestellt. Einige Einsatzgebiete sind für kleine Beulen verhältnismäßig unempfindlich, in anderen hingegen stellen selbst kleine Beulen ein echtes Problem dar. So werden beispielsweise an Rohre von Wärmetauscher-Rohren, z.B. für einen Turbinenkondensator, hohe Anforderungen an eine Beulenfreiheit gestellt. Selbst Beulen von etwa 0,5 mm Größe führen in solchen Rohren zu Problemen, da durch den Einsatz von Reinigungskugeln (Tapprogge) ein Materialabtrag im Inneren des Rohres entsteht, der in weniger als zwei bis drei Jahren zur Rohrleckage führen würde. Alternativ kann es vorkommen, dass Reinigungskugeln im Bereich der Beulen stecken bleiben und dass es zu einem Rohrverschluss kommt. Dann sinkt die Leistung des Kondensators deutlich messbar ab. Im Betrieb einer Anlage z.B. für die Stromerzeugung bedeutet eine solche Rohrleckage oder ein solcher Rohrverschluss, dass es notwendig ist, die Leistung der Anlage z.B. auf 30% herabzusetzen, das VC-Wasser (vollentsalztes Wasser) außer Betrieb zu nehmen, die Wasserkammer muss geöffnet werden, es wird nach der Leckage gesucht, das Rohr wird gestopft, und anschließend kann die Anlage wieder angefahren werden. Dies kann durchaus vier bis fünf Tage dauern, in denen keine Stromabgabe ins Netz möglich ist. Es kommt also aufgrund des Vorhandenseins von minimalen Beulen in Rohren von Wärmetauscher-Rohren für Turbinenkondensatoren zu Ausfallzeiten der gesamten Anlage.
    • Beschreibung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, die Ausfallzeiten von Anlagen, die aufgrund von Rohrleckagen oder Rohrverschlüssen hervorgerufen werden, zu verringern. Die Erfindung erlaubt es, die Zahl von tatsächlich auftretenden Rohrleckagen oder Rohrverschlüssen zu verringern und bereits im Vorfeld ihres Auftretens dagegen vorzugehen. Dies kann gemäß der Erfindung schnell und auf einfache Weise erfolgen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
  • Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Ausbeulen von Rohren in eingebautem Zustand, insbesondere zum Ausbeulen von Rohren von Wärmetauscher-Rohren bereitgestellt, die eine Beulendetektionseinheit und eine Ausbeuleinheit aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es durch die Kombination einer Beulendetektionseinheit mit einer Ausbeuleinheit, in einem einzigen Arbeitsgang Beulen sowohl zu detektieren als auch gleich zu beseitigen. Für die Detektion und die Ausbeulung kommt somit ein und dieselbe Vorrichtung zum Einsatz. Demgegenüber sind aus dem Stand der Technik nur Vorrichtungen bekannt, die zur Beulendetektion eingesetzt werden. Zur Beulendetektion werden im Stand der Technik rotierende Wirbelstromsonden oder aber auch starre passende Sonden eingesetzt. Mittels dieser Sonden ist es aber nicht möglich, im selben Arbeitsschritt auch eine Ausbeulung vorzunehmen. Des Weiteren ist es dadurch erschwert, eine in einem separaten Arbeitsschritt vorgenommene Ausbeulung an der richtigen Stelle vorzunehmen. Die Stärke der herkömmlichen Sonden liegt somit im Grunde genommen darin, bei Rohren eine Beulenfreiheit festzustellen. Wurden durch Sonden Beulen festgestellt, so war es stets notwendig, das gesamte Rohr auszutauschen, was mit einem erheblichen Einsatz an Zeit, Material und Arbeitskraft verbunden war. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt somit durch die Kombination einer Beulendetektionseinheit mit einer Ausbeuleinheit ein schnelleres und auch gezielteres Vorgehen gegen Beulen.
  • Bei der Beulendetektionseinheit und der Ausbeuleinheit handelt es sich bevorzugt um separate Bereiche der Vorrichtung, die miteinander verbunden sind. Es ist aber auch möglich, dass dieselben Bereiche der Vorrichtung sowohl zur Detektion als auch zum Ausbeulen eingesetzt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die äußeren Abmessungen der Vorrichtung so gewählt, dass die Vorrichtung im Wesentlichen passend in ein auszubeulendes Rohr einführbar ist. Bevorzugt besitzt die Vorrichtung dabei im Wesentlichen eine zylindrische Formgebung, deren Außendurchmesser an den Norminnendurchmesser des auszubeulenden Rohres angepasst ist. Teile der Vorrichtung können beispielsweise auch leicht konisch ausgebildet sein. Bei dem Norminnendurchmesser des auszubeulenden Rohres handelt es sich um den gewünschten spezifizierten Innendurchmesser des Rohres. Der Norminnendurchmesser liegt bei Rohren von Wärmetauscher-Rohren für einen Turbinenkondensator typischerweise in der Größenordnung von 24 - 28 mm. Natürlich kann der Norminnendurchmesser auch hiervon abweichen. Beulen führen dazu, dass dieser Norminnendurchmesser reduziert wird. Bevorzugt ist es so, dass der Außendurchmesser der Vorrichtung - insgesamt oder in wesentlichen Teilen wie beispielsweise der Ausbeuleinheit und/oder der Detektionseinheit oder Teilbereichen davon - um höchstens 0,6 mm geringer ist als der Norminnendurchmesser des auszubeulenden Rohres. Diese Abweichung kann auch noch geringer ausfallen, z.B. kann der Norminnendurchmesser des Rohres um höchstens 0,5 mm, um höchstens 0,4 mm, um höchstens 0,3 mm oder um höchstens 0,2 mm größer sein als der Außendurchmesser der Vorrichtung bzw. wesentlicher Teile davon. In jedem Fall sind die äußeren Abmessungen bzw. der Durchmesser der Vorrichtung und der Norminnendurchmesser des auszubeulenden Rohres aufeinander abgestimmt. Dabei sollte der Wirkbereich der Ausbeuleinheit nicht zu viel Spiel zum Norminnendurchmesser des Rohres aufweisen, da sonst die Rohrinnenwandglättung erschwert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Beulendetektionseinheit bezogen auf eine Rohreinführrichtung vor der Ausbeuleinheit angeordnet. Wird die Vorrichtung also in ein Rohr eingeführt, so wird die Vorrichtung mit der Beulendetektionseinheit voran in das Rohr eingeführt, erst danach erfolgt ein Einführen der Ausbeuleinheit. Dies hat den Vorteil, dass beim Einführen zuerst mithilfe der Beulendetektionseinheit eine Beule detektiert werden kann, woraufhin bei einem weiteren Einführen mithilfe der Ausbeuleinheit ein Ausbeulen des Rohres erfolgen kann. So wird das Detektieren einer Beule und das Ausbeulen derselben in einem Arbeitsgang möglich. Bevorzugt sind dabei sowohl die Beulendetektionseinheit als auch die Ausbeuleinheit zylindrisch ausgebildet. Sie weisen bevorzugt einen ähnlichen Außendurchmesser auf und bilden einander benachbarte Bereiche der Vorrichtung. Sie können dabei direkt oder indirekt miteinander verbunden sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Beulendetektionseinheit so ausgebildet, dass sie eine Beule basierend auf einer Feststellung eines mechanischen Widerstandes beim Einschieben der Vorrichtung in ein Rohr detektiert. Dabei kommt die Beulendetektionseinheit mit einer Beule in Kontakt, wobei das Einschieben der Vorrichtung durch diesen Kontakt erschwert wird. Das ohnehin geringe Spiel um die Beulendetektionseinheit herum wird durch das Vorhandensein der Beule im Rohr weiter eingeschränkt, so dass ein Zusammenstoßen mit der Beule beim Einschieben der Vorrichtung bzw. beim Einschieben der Beulendetektionseinheit wahrscheinlich wird. Bevorzugt sind die Abmessungen so gewählt, dass Beulen erkannt werden können, die größer als 0,2 mm sind. Alternativ können Beulen von mehr als 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm oder 0,6 mm detektiert werden.
  • Im Prinzip ist es auch denkbar, dass die Beulen nicht basierend auf einer Feststellung eines mechanischen Widerstandes, sondern auf andere Art und Weise detektiert werden. Beispielsweise können die an sich bekannten Sonden für eine Wirbelstromprüfung als Beulendetektionseinheiten verwendet werden und mit der Ausbeuleinheit der Vorrichtung kombiniert werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Beulendetektionseinheit einen Kalibrierring auf, dessen Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Norminnendurchmesser eines auszubeulenden Rohres. Ein solcher Kalibrierring ist im Wesentlichen zylindrisch, und seine äußeren Abmessungen sind sehr genau bekannt. Er kann auch leicht konisch ausgebildet sein. Bevorzugt ist es so, dass die Differenz zwischen dem Norminnendurchmesser eines auszubeulenden Rohres und dem Außendurchmesser des Kalibrierrings kleiner oder gleich 0,6 mm, kleiner oder gleich 0,5 mm, kleiner oder gleich 0,4 mm und/oder kleiner oder gleich 0,2 mm ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ausbeuleinheit eingerichtet, um mittels Druckbeaufschlagung zu arbeiten. Bei Druckbeaufschlagung der Ausbeuleinheit verändert diese ihren äußeren Durchmesser. Bevorzugt erreicht der Außendurchmesser der Ausbeuleinheit bei Druckbeaufschlagung exakt den Norminnendurchmesser des auszubeulenden Rohres. Dadurch wird die Beule aus dem Rohr gedrückt und beseitigt. Bevorzugt ist wenigstens die Ausbeuleinheit der Vorrichtung aus Edelstahl.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Ausbeuleinheit einen im Wesentlichen zylindrischen Körper mit einem Hohlraum auf, wobei in dem Hohlraum ein mit Druck beaufschlagbares Druckmittel einleitbar ist. Um sich in Umfangsrichtung ausdehnen zu können, ist die Ausbeuleinheit mehrteilig, bevorzugt dreiteilig, ausgebildet. Bevorzugt verfügt die Ausbeuleinheit dabei über im Wesentlichen zylindrische Außenschalen, an die sich der Hohlraum anschließt. Bei Druckbeaufschlagung wird ein Druck auf die Außenschalen der Ausbeuleinheit ausgeübt, die diesen nach außen weitergeben und dadurch die Beule aus dem Rohr herausdrücken, ohne dass weitere, ungewollte Verformungen des umgebenden Rohrkörpers auftreten. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich im Innern des Hohlraumes ein dehnbarer Schlauch, der auf ein Rohr-ähnliches Gebilde, das sich im Inneren des Hohlraumes befindet, aufgeschoben ist. Bei Druckbeaufschlagung dehnt sich dieser Schlauch in Umfangsrichtung kreisförmig aus und drückt gleichmäßig gegen die Wände des Hohlraumes, wodurch der Druck an die Außenschalen weitergegeben wird. Dabei dienen die Außenschalen als Widerlager. Bei dem Druckmittel handelt es sich bevorzugt um Wasser.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Ausbeuleinheit an ihrer einen Seite ein Abschlussstück und an der gegenüberliegenden Seite einen Druckanschluss auf. Der Druckanschluss dient zur Einleitung bzw. Bereitstellung eines Druckmittels in die Ausbeuleinheit. Wird das Abschlussstück mit der Ausbeuleinheit verschraubt, so kann das Abschlussstück z.B. eine Hutmutter aufweisen, die das Schraubenende vor Rost und vor Verschmutzung schützt sowie durch ein Verdecken des Schraubenendes Verletzungsgefahren minimiert. Die beiden Seiten werden Bezug nehmend auf eine Achse (z.B. Zylindersymmetrieachse) der Vorrichtung definiert, sie können z.B. hinsichtlich einer Rohreinführrichtung vorne und hinten liegen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Ausbeuleinheit und dem Abschlussstück und/oder zwischen der Ausbeuleinheit und dem Druckanschluss ein Dichtelement vorgesehen. Dabei kann es sich z.B. um einen O-Ring oder um eine Flachdichtung handeln.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Außendurchmesser der Detektionseinheit größer als der Außendurchmesser der Ausbeuleinheit. Dadurch kann gewährleistet werden, dass bei einem Einführen der Vorrichtung in ein eingebautes Rohr die Detektionseinheit mit Beulen kollidiert und diese dadurch detektiert bzw. diese detektierbar werden, andererseits aber die Ausbeuleinheit selbst ungehindert über Beulen hinweggleitet bzw. auch zum Zwecke der Ausbeulung über diesen platziert werden kann. Bevorzugt beträgt ein solcher Unterschied der (maximalen) Durchmesser höchstens 0,3 mm, höchstens 0,2 mm oder/und höchstens 0,1 mm.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf ein System zum Ausbeulen von Rohren, das folgende Elemente aufweist: Zum einen weist das System eine Vorrichtung zum Ausbeulen von Rohren in eingebautem Zustand auf, wie die Vorrichtung vorab bereits in verschiedensten Ausführungsformen beschrieben worden ist. Dabei ist die Ausbeuleinheit eingerichtet, um mittels Druckbeaufschlagung zu arbeiten. Des Weiteren weist das erfindungsgemäße System eine Pumpe auf, die mit der Vorrichtung zum Ausbeulen von Rohren zwecks Druckbeaufschlagung verbunden oder verbindbar ist. Bei einer solchen Pumpe kann es sich z.B. um eine elektrisch angetriebene Wasserpumpe handeln, die bevorzugt für den beschriebenen Einsatz speziell umgebaut worden ist.
  • Bevorzugt weist diese Pumpe eine Einstelleinrichtung auf für eine Höhe von bereitstellbarem Druck für die Ausbeuleinheit und/oder für eine Druckbereitstellungsdauer. Diese beiden Parameter können basierend auf dem Rohrmaterial und der Wanddicke des Rohres, das ausgebeult werden soll, eingestellt werden. Die Druckbereitstellungsdauer und die Höhe des Druckes sind ausreichend, um dauerhaft ein Ausbeulen des Rohres zu erreichen. Der Druck kann dabei beispielsweise mehr als 110 bar betragen. Der Wasserdruck ist im Prinzip von den Abmessungen des Rohres und von dem verwendeten Werkstoff abhängig. Durch das Einstellen eines bestimmten Druckwertes über eine bestimmte Dauer kann situationsangepasst ein optimales Ausbeulen des Rohres erfolgen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf ein Verfahren zum Ausbeulen von Rohren in eingebautem Zustand, das die folgenden Schritte aufweist: Zunächst erfolgt ein Einführen der Vorrichtung zum Ausbeulen von Rohren in ein bereits eingebautes Rohr, z.B. in ein Rohr von Wärmetauscher-Rohren für einen Turbinenkondensator. Die eingeführte Vorrichtung weist dabei eine Beulendetektionseinheit und eine Ausbeuleinheit auf, wobei die Detektionseinheit vor der Ausbeuleinheit in das Rohr eingeführt wird. Bei der Vorrichtung kann es sich z.B. um die bereits oben beschriebene Vorrichtung zum Ausbeulen von Rohren handeln.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt wird eine Beule durch Detektieren eines Widerstandes beim Einführen der Vorrichtung in das Rohr detektiert. Beispielsweise können die Außenabmessungen der Detektionseinheit so gewählt sein, dass sie nur sehr geringfügig kleiner sind als der Norminnendurchmesser des auszubeulenden Rohres, so dass beim Einführen der Vorrichtung in das Rohr eine Kollision mit einer Beule wahrscheinlich wird, selbst wenn diese nur eine sehr geringe Ausdehnung besitzt bzw. nur sehr geringfügig nach innen vorspringt, z.B. nur um etwa 0,2 mm, etwa 0,4 mm oder etwa 0,5 mm.
  • Anschließend erfolgt ein Ausbeulen des Rohres im Bereich der detektierten Beule durch eine Beaufschlagung mit Druck, und anschließend wird die Vorrichtung aus dem Rohr entnommen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nach einem Detektieren einer ersten Beule die Vorrichtung über diese Beule teilweise hinweggeführt, so dass die Ausbeuleinheit über der Beule bzw. an dieser Beule zu liegen kommt, wobei dann in letztgenannter Lage das Ausbeulen erfolgt. Das Ausbeulen der ersten Beule erfolgt also beim weiteren Vorschieben der Vorrichtung in dem auszubeulenden Rohr. Die Ausbeuleinheit wird dazu in eine optimale Position relativ zu der Beule gebracht. Verfügt z.B. die Ausbeuleinheit über eine Gesamtlänge von ca. 120 mm gemessen in Rohreinführrichtung, so kann nach einem Detektieren der Beule die gesamte Vorrichtung um ca. 60 mm, d.h. etwa die Hälfte der Längsausdehnung der Ausbeuleinheit, weiter vorgeschoben werden. Dies ermöglicht es, dass die Beule mittig über der Ausbeuleinheit zu liegen kommt und ein Ausbeulen besonders gut erfolgen kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Vorrichtung nach dem Ausbeulen der ersten Beule wieder in rückwärtiger Richtung bewegt und anschließend wieder in Vorwärtsrichtung bewegt, wobei in der Vorwärtsbewegung dann erneut geprüft wird, ob in dem ausgebeulten Bereich noch eine Beule vorliegt. Dies ermöglicht es zum einen, zu überprüfen, ob eine detektierte Beule auch ordnungsgemäß beseitigt worden ist. Des Weiteren kann Vorsorge dafür getroffen werden, dass nahe beieinander eventuell mehrere Beulen gelegen haben, von denen jedoch nur eine einzige detektiert und beseitigt worden ist. Auf die beschriebene Art und Weise können alle Beulen innerhalb eines Rohres bei einem kompletten Durchführvorgang der Vorrichtung durch das auszubeulende Rohr beseitigt werden. Entsprechend werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einem Rohr mehrere Beulen vor dem Entnehmen der Vorrichtung aus dem Rohr entfernt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Druckbeaufschlagung über einen vorbestimmten Zeitraum und mit einem vorbestimmten Druck mittels einer Pumpe, an die die Vorrichtung zum Ausbeulen von Rohren angeschlossen ist. Dabei kann der Zeitraum sowie der Druck fest voreingestellt sein, die Werte können jedoch auch in Reaktion auf die Detektion einer Beule flexibel festgelegt werden.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Vorrichtung durch ein offenes Rohr eines Wärmetauscher-Rohres von einer Rohrscheibe bis zur gegenüberliegenden Rohrscheibe hindurchgeführt. Bevorzugt wird die Vorrichtung durch das Rohr hindurchgezogen oder hindurchgeschoben. Dies kann beispielsweise über den zwecks Druckbeaufschlagung der Vorrichtung angeschlossenen Schlauch erfolgen.
  • Die Erfindung wird noch besser verstanden werden unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur. Dabei ist zu beachten, dass es sich bei der Figur nur um eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung handelt, die in keinerlei Weise einschränkend für den Schutzbereich der Erfindung auszulegen ist.
    • Figur 1
    zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausbeulen von Rohren in eingebautem Zustand.
  • Die gezeigte Vorrichtung 1 weist eine im Wesentlichen zylindrische Außenform auf. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Kalibrierring 3 sowie eine mit Druck beaufschlagbare Hülse 2, die als Ausbeuleinheit dient. Dabei sind sowohl die Hülse 2 als auch der Kalibrierring 3 mehrteilig, z.B. dreiteilig ausgebildet (nicht im Detail dargestellt). Der Kalibrierring 3 ist auf die Ausbeuleinheit 2 aufgeschraubt, wobei sich zwischen den beiden Einheiten als Dichtelement ein O-Ring 4 befindet. Im Hinblick auf die Rohreinschubrichtung R im hinteren Bereich der Vorrichtung 1 befindet sich ein Abschlussstück 7, das ebenfalls auf die Vorrichtung, genauer auf die Ausbeuleinheit 2, aufgeschraubt ist, wobei wiederum zu Dichtzwecken ein O-Ring 4 eingesetzt wird. Das Abschlussstück 7 weist eine Hutmutter 6 auf. In Richtung auf die Rohreinführrichtung R vorne befindet sich ein Druckanschluss 5, an den eine Leitung zu einer Pumpe (nicht gezeigt), die ein Druckmittel bereitstellen kann, anschließbar ist. Die gezeigte Vorrichtung 1 ist rotationssymmetrisch um die Achse A der Vorrichtung 1 ausgebildet.
  • Im Betrieb wird die Vorrichtung 1 mit dem Kalibrierring 3 voran in ein auszubeulendes Rohr eingeschoben. Dabei kollidiert der Kalibrierring 3 mit eventuell vorhandenen Beulen aufgrund der Verengung des Norminnendurchmessers des Rohres. Wird ein solcher Widerstand bei der Kollision mit einer Beule detektiert, so wird die Vorrichtung 1 noch ein Stück weiter in das Rohr eingeschoben, bis die detektierte Beule möglichst zentral an bzw. über der Ausbeuleinheit 2 zu liegen kommt. Dann wird mit dem Einschieben innegehalten, und es erfolgt eine Druckbeaufschlagung der Ausbeuleinheit 2 mit einem Druck vorbestimmter Höhe über einen vorbestimmten Zeitraum. Anschließend wird die Vorrichtung 1 wieder ein Stück aus dem Rohr herausgezogen (d.h. entgegen der Richtung R bewegt). Es erfolgt ein erneuter Vorschub in Rohreinschubrichtung R, wobei überprüft wird, ob die Beule auch korrekt beseitigt worden ist und/oder ob in dem behandelten Bereich angrenzend noch eine weitere Beule existiert. Gegebenenfalls wird der Ausbeulprozess wiederholt. Auf diese Weise wird die gesamte Vorrichtung 1 von einem Rohrende zum anderen Rohrende bewegt. Es können mehrere Beulen in einem einzigen Arbeitsgang detektiert und beseitigt werden. Bei einer Rohrlänge von ca. 13 m und ca. drei bis vier Beulen im Rohr kann eine Detektion der Beulen sowie die Beseitigung der Beulen innerhalb von ca. 15 bis 20 Minuten erfolgen. Außerdem werden für die Bedienung der Vorrichtung höchstens zwei Mitarbeiter benötigt, von denen einer die Pumpe bedient und ein anderer das Werkzeug durch das Rohr hindurchführt. Im Gegensatz dazu würde das Auswechseln eines Rohres ca. 60 Minuten dauern, wobei mindestens drei, wenn nicht mehr Mitarbeiter erforderlich wären. Hinzu kämen in letzterem Fall zusätzliche Materialkosten.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung, das erfindungsgemäße System sowie das erfindungsgemäße Verfahren stellen somit eine sehr einfache, Zeit sparende und Kosten sparende Lösung dar. Eine Vielzahl von potentiellen Rohrleckagen oder Rohrverschlüssen kann somit bereits im Vorfeld erkannt und verhindert werden, was Ausfallzeiten von Anlagen z.B. für die Stromerzeugung signifikant reduziert.

Claims (20)

  1. Vorrichtung (1) zum Ausbeulen von Rohren in eingebautem Zustand, insbesondere zum Ausbeulen von Rohren von Wärmetauscher-Rohren, mit
    - einer Beulendetektionseinheit (3); und
    - einer Ausbeuleinheit (2).
  2. Vorrichtung (1) gemäß dem vorangehenden Anspruch, deren äußere Abmessungen so gewählt sind, dass die Vorrichtung (1) im Wesentlichen passend in ein auszubeulendes Rohr einführbar ist.
  3. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Beulendetektionseinheit (3) bezogen auf eine Rohreinführrichtung (R) vor der Ausbeuleinheit (2) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Beulendetektionseinheit (3) eine Beule basierend auf einer Feststellung eines mechanischen Widerstandes beim Einschieben der Vorrichtung (1) in ein Rohr detektiert.
  5. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Beulendetektionseinheit (3) einen Kalibrierring (3) aufweist, dessen Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Norminnendurchmesser eines auszubeulenden Rohres.
  6. Vorrichtung (1) gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei die Differenz zwischen dem Norminnendurchmesser eines auszubeulenden Rohres und dem Außendurchmesser des Kalibrierrings (3) kleiner oder gleich 0,6 mm, kleiner oder gleich 0,5 mm, kleiner oder gleich 0,4 mm und/oder kleiner oder gleich 0,2 mm ist.
  7. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ausbeuleinheit (2) eingerichtet ist, um mittels Druckbeaufschlagung zu arbeiten.
  8. Vorrichtung (1) gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei die Ausbeuleinheit mehrteilig, insbesondere dreiteilig ausgebildet ist, um sich in Umfangsrichtung ausdehnen zu können.
  9. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ausbeuleinheit (2) einen im Wesentlichen zylindrischen Körper mit einem Hohlraum aufweist, wobei in den Hohlraum ein mit Druck beaufschlagbares Druckmittel einleitbar ist.
  10. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ausbeuleinheit (2) an ihrer einen Seite ein Abschlussstück (7) und an der gegenüberliegenden Seite einen Druckanschluss (5) aufweist.
  11. Vorrichtung (1) gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei zwischen der Ausbeuleinheit (2) und dem Abschlussstück (7) und/oder zwischen der Ausbeuleinheit (2) und dem Druckanschluss (5) ein Dichtelement (4), insbesondere ein O-Ring (4), vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Außendurchmesser der Detektionseinheit (3) größer als der Außendurchmesser der Ausbeuleinheit (2) ist.
  13. System zum Ausbeulen von Rohren, das folgendes aufweist:
    - eine Vorrichtung (1) zum Ausbeulen von Rohren in eingebautem Zustand gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Ausbeuleinheit (2) eingerichtet ist, um mittels Druckbeaufschlagung zu arbeiten; und
    - eine Pumpe, die mit der Vorrichtung (1) zum Ausbeulen von Rohren zwecks Druckbeaufschlagung verbunden oder verbindbar ist.
  14. System gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei die Pumpe eine Einstelleinrichtung aufweist für:
    - eine Höhe von bereitstellbarem Druck für die Ausbeuleinheit (2); und/oder
    - eine Druckbereitstellungsdauer.
  15. Verfahren zum Ausbeulen von Rohren in eingebautem Zustand, das die folgenden Schritte aufweist:
    - Einführen einer Vorrichtung (1) zum Ausbeulen von Rohren in ein eingebautes Rohr, wobei die Vorrichtung eine Beulendetektionseinheit (3) und eine Ausbeuleinheit (2) aufweist, wobei die Detektionseinheit (3) vor der Ausbeuleinheit (2) in das Rohr eingeführt wird;
    - Detektieren einer Beule durch Detektieren eines Widerstandes beim Einführen der Vorrichtung (1);
    - Ausbeulen des Rohres im Bereich der detektierten Beule durch Beaufschlagen mit Druck;
    - Entnehmen der Vorrichtung (1) aus dem Rohr.
  16. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei nach einem Detektieren einer ersten Beule die Vorrichtung (1) über diese Beule teilweise hinweggeführt wird, so dass die Ausbeuleinheit (2) über der Beule zu liegen kommt, und wobei dann in letztgenannter Lage das Ausbeulen erfolgt.
  17. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei die Vorrichtung (1) nach dem Ausbeulen der ersten Beule in rückwärtiger Richtung bewegt wird und anschließend wieder in Vorwärtsrichtung bewegt wird, wobei in der Vorwärtsbewegung dann erneut geprüft wird, ob in dem ausgebeulten Bereich noch eine Beule vorliegt.
  18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei in einem Rohr mehrere Beulen vor dem Entnehmen der Vorrichtung (1) aus dem Rohr entfernt werden.
  19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die Druckbeaufschlagung über einen vorbestimmten Zeitraum und mit einem vorbestimmten Druck mittels einer Pumpe erfolgt, an die die Vorrichtung (1) zum Ausbeulen von Rohren angeschlossen ist.
  20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei die Vorrichtung (1) durch ein offenes Rohr eines Wärmetauscher-Rohres von einer Rohrscheibe bis zur gegenüberliegenden Rohrscheibe hindurchgeführt wird.
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