EP2535124A1 - Mechanical pipe expander - Google Patents
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- EP2535124A1 EP2535124A1 EP12004428A EP12004428A EP2535124A1 EP 2535124 A1 EP2535124 A1 EP 2535124A1 EP 12004428 A EP12004428 A EP 12004428A EP 12004428 A EP12004428 A EP 12004428A EP 2535124 A1 EP2535124 A1 EP 2535124A1
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- EP
- European Patent Office
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- clamping
- clamping element
- ring
- zugxpander
- tool drive
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- 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
- B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
- B21D39/08—Tube expanders
- B21D39/20—Tube expanders with mandrels, e.g. expandable
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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- B21D41/00—Application of procedures in order to alter the diameter of tube ends
- B21D41/02—Enlarging
- B21D41/026—Enlarging by means of mandrels
- B21D41/028—Enlarging by means of mandrels expandable mandrels
Definitions
- the invention relates to a mechanical Switzerlandxpander for pipes with a pull rod, with at least one Expanderwerkmaschine, which exerts a radial expansion force on the tube by means of a radial movement, with a counter-bearing and with a tool drive, which axial relative movement between the tie rod and the anvil in a radial movement that drives the expander tool radially, and which is axially fixed to the tie rod by means of a clamping element, wherein the clamping element transmits a tensile force acting in a pulling direction of the tie rod by means of a radially applied to the tie rod clamping force on the tool drive
- a similar mechanical tensile expander or a mechanical tube expander is treated with a clamping element which transmits the tensile force applied by the drawbar to the tool drive.
- the clamping force of the clamping element is not radially but axially to the drawbar by means of a thread on the tie rod, in which engages a corresponding thread of a nut of the clamping element transmitted.
- the high forces acting on the clamping element or on the nut of the clamping element tensile forces can lead to thread breaks, which are caused by notch effect, and consequently to failures of this Switzerlandxpanders.
- a mechanical Buchxpander for pipes with a pull rod, with at least one Expanderwerkzeug, which exerts a radial expansion force by means of a radial expansion force on the pipe, with a counter-bearing and with a tool drive proposed which axial relative movement between the tie rod and the counter bearing converts into a radial movement, which drives the expander tool radially, and which is axially fixed to the tie rod by means of a clamping element, wherein the clamping element transmits a tensile force acting in a pulling direction of the tie rod by means of a radially applied to the tie rod clamping force on the tool drive and wherein the Buchxpander characterized in that the clamping element is a mechanically driven clamping element.
- the mechanically driven and thus mechanically strained and radially effective clamping element offers over the solution according to the DE 29 06 693 C2 the advantage that on the one hand a simple installation and a simple clamping of the clamping element is possible because it can be dispensed with additional hydraulic assemblies, and on the other hand because of the omission of other modules of the expander robust and can be used with a higher reliability, because additional sources of error reduced can be. Furthermore, a mechanically clamped and radially effective clamping element offers the possibility of the advantages of the solution after DE 29 06 693 C2 to use and to transfer tensile forces from the drawbar without the formation of a notch effect on the drawbar on the tool drive.
- the advantages mentioned above come into play, when the clamping element has an inner ring with an outer inner ring clamping surface and an axial to Inner ring displaceable outer ring having a complementary to the outer inner ring clamping surface inner outer ring clamping surface.
- the clamping element with inner ring and outer ring has the advantage that the clamping force can be applied with particularly simple means.
- the outer ring has a greater wall thickness than the inner ring, which may result in that the outer ring is less subject to elastic stretching due to the applied clamping force than the inner ring and thus by means the greater elastic deformation of the inner ring, the resulting clamping force can be applied to the pull rod effectively.
- the outer ring is stiffer than the inner ring, so that this arrangement is already inherently rigid enough to deploy accordingly large clamping forces radially inward.
- a correspondingly thicker wall thickness sufficient inherent rigidity of the outer ring can be easily provided.
- this can also be implemented by a suitable choice of material or by other measures.
- clamp angle is understood to mean the angle which the outer inner ring clamping surface or the inner outer annular clamping surface complementary thereto encloses with respect to the pulling direction or to an axis of symmetry of the pull rod which is axially connected to the drawbar.
- drive angle refers to that angle which is enclosed by said axis of the drawbar and an outer surface of the tool drive which is complementary to an inner surface of the expander tool.
- the mode of operation between the tool drive and the expander tool corresponds to that which exists between the inner ring and the outer ring, as explained above.
- a clamping angle of the clamping element and a drive angle of the tool drive with respect to a pulling direction of the pull rod opposite sign have, which constructively brings relief, since the angle does not need to be coordinated so precisely to avoid failures reliably.
- a mechanical Buchxpander for pipes with a pull rod, with at least one Expanderwerkmaschine, which exerts a radial expansion force on the tube by means of a radial movement proposed with an abutment and with a tool drive, which axial Relative movement between the drawbar and the anvil converts into a radial movement which drives the expander tool radially, and which is axially fixed to the pull rod by means of a clamping element, wherein the clamping element acting in a pulling direction of the drawbar pulling force by means of a radially applied to the drawbar clamping force on the tool drive transmits and wherein the Buchxpander characterized in that the tensile force is transmitted in the pulling direction on the clamping element on an intermediate ring and then on the tool drive.
- the intermediate ring projects beyond at least one axially before or behind it to the abutment arranged radially outwardly projecting assembly radial, so that this assembly during operation and in particular during insertion of Expanderwerkzeugs in a pipe or when transferring a pipe through the expander through the intermediate ring, for example, against an abutment against the pipe or against mechanical contact with third components or objects, can be protected.
- This relates, depending on the specific configuration of the mechanical Buchxpanders, in particular, for example, the outer ring, the expander tool in the retracted state, the tool drive and / or a lubricant ring or any hydraulic lines or any on the lubricant ring (32) arranged hydraulic assemblies.
- a mechanical Buchxpander for pipes with a pull rod, with at least one Expanderwerkmaschine, which exerts a radial expansion force on the tube by means of a radial movement proposed with an abutment and with a tool drive, which axial Relative movement between the tie rod and the anvil converts into a radial movement which drives the expander tool radially, and which is axially fixed to the tie rod by means of a clamping element, wherein the clamping element acting in a pulling direction of the tie rod Pulling force by means of a radially applied to the pull rod clamping force on the tool drive transmits and wherein the Buchxpander characterized in that the tensile force is transmitted in the pulling direction on the clamping element on a lubricant ring and then on the tool drive.
- the intermediate ring is pierced by at least one hydraulic line, so that the intermediate ring can protect the hydraulic line accordingly.
- a hydraulic line can lead to the lubricant ring, for example, but also to other assemblies that must or must be supplied with oil or lubricant and / or hydraulic pressure.
- a further advantageous embodiment of the Buchxpanders is made possible when an inner inner ring clamping surface of the clamping element and a Switzerlandstangenklemm preparation the drawbar are cylindrical.
- This embodiment of the contact surface between clamping element and tie rod particularly advantageously prevents the occurrence of a notch effect, which preferably occurs with cross-sectional jumps and consequently can be reduced to a minimum when using a cylindrical surface.
- a notch-free surface transition thus provides for the reduction of voltage spikes and on the one hand enables higher loads to be transmitted or on the other hand to increase the service life or the reliability of the expander.
- the clamping element for mechanical clamping at least one axially effective clamping element, which is preferably itself formed mechanically.
- the clamping element Having radially circumferentially arranged clamping elements. For example, radially encircling and axially aligned with the inner ring of the clamping element screws can be arranged, which engage through the inner ring into the outer ring and tighten by tightening the inner ring with the outer ring.
- this relatively large forces can be applied with easy to operate and sufficiently stable trainees clamping elements.
- a single axially acting clamping nut for clamping the clamping element or for bracing the inner and outer ring can be used. Regularly, such a single clamping nut will be a custom-made item, which is correspondingly expensive to provide.
- the axial alignment of the clamping elements is not absolutely necessary per se, but has the advantage that the clamping elements can be effective directly between the inner and outer ring and are also relatively easy to access.
- the clamping element comprises at least one annular spring clamping element and / or a conical surface clamping element.
- the clamping element comprises at least one annular spring clamping element and / or a conical surface clamping element.
- it may prove necessary to provide a hub in order to be able to counteract the clamping forces to a sufficient extent radially since in general ring spring or a conical surface clamping elements are constructed symmetrically, so that sufficient, radially inwardly acting forces only by an outer hub, which counteracts radially outward forces and prevents the outer ring to escape radially outward, can be applied.
- a clamping element 21 is attached, whereby a force applied by the pull rod 2 in a pulling direction 3 tensile force is transmitted to a tool drive 12.
- the cylindrical surface of the tie rod 2 forms a Buchstangenklemm Colour 25 at the level of the clamping element 21.
- the clamping element 21 is clamped by an inner ring 22 of the clamping element 21 in the axial direction, ie in the pulling direction 3, clamped with an outer ring 26 of the clamping element 21 is.
- the axial clamping force which is applied via clamping elements 29, screws in this embodiment, is transformed by means of a clamping angle 28 between the inner ring 22 and the outer ring 26 in a radial clamping force.
- the tool drive 12 which adjoins the lubricant ring 32 and which is supplied with lubricant via the lubricant ring 32, drives an expander tool 11 via an inner driving ramp 13, which includes an angle of rotation 15 with the drawbar 2 or an axis of symmetry of the drawbar 2. Together with an external driving ramp 14 of the expander tool 11, the tool drive 12 converts the axial pulling movement of the drawbar 2 in the pulling direction 3 into a radial movement of the expander tool 11. To support and to support the tensile force transformation, the expander tool 11 abuts against an abutment 4, which is pierced by the pull rod and against which the pull rod 2 is arranged relatively movable.
- FIGS. 2 and 3 illustrated and essentially for explaining the further operation of the arrangement also after FIG. 1
- Traction expander 1 described here has a clamping element 21 designed as a clamping nut according to the prior art and is shown by way of example in retracted and in an expanding state.
- the fixation serves to retract the expander tools 11 during retraction of the drawbar 2 and consequently to create a gap between the expander tool 11 and the pipe so that the draw expander 1 can be approached unhindered to the next position of the pipe in which a corresponding expansion process is to take place.
- FIG. 1 has at the abutment 4 a corresponding and equal effective anchor and corresponding connections between the clamping element 21 of the expander 1 after FIG. 1 , the intermediate ring 21, the lubricant ring 32 and the tool drive 12 (in each case in FIG. 1 not explicitly shown), in which case the corresponding screw connection preferably does not include the inner ring 22 of the clamping element 21 and attaches only to the outer ring 26 with respect to the clamping element 21.
- the clamping elements 29 can be used accordingly for this connection, so that the inner ring 22 of the clamping member 21 is connected accordingly.
- the return stroke can be ensured in alternative embodiments by other suitable measures, as long as a corresponding countermovement of the expander tools 11 is achieved, with a induced by the pull rod 2 return stroke is advantageous because no additional drives are provided and only one implementation the return movement of the drawbar 2 in a return stroke of the expander tools 11 needs to be ensured.
- the designed as a clamping nut according to the prior art clamping element 21 of the expander 1 after FIGS. 2 and 3 also transfers the tensile force acting in the pulling direction 3 by a clamping force acting axially on the pull rod 2, like the clamping element 21 of the draw expander 1 FIG. 1 by a radially corresponding to claim 1 acting on the tie rod 2 clamping force.
- a traction unit of the Buchxpanders 1 for applying the tensile force on the drawbar 2 has, as is already known from the prior art, via a pull cylinder 41 and a tension piston 42 as from the FIGS. 2 and 3 can be seen and comes in the course expander 1 FIGS. 1 to 3 according to the application.
- the tension piston 42 is operatively connected to the pull rod 2, wherein the axial connection between the tension piston 42 and the pull rod 2 on the tool drive 12th turned away side on the trained as a single screw clamping element 21.
- a fixing nut (not shown) is provided, which the axial connection in the Werxpander 1 after FIGS. 2 and 3 between clamping element 21 and the tool drive 12 creates, which has already been described above for the return stroke.
- a similar fixing nut is also in the course expander 1 after FIG. 1 intended. Instead of such a fixing nut, a corresponding other possibility, also to transmit compressive forces for a return stroke, may be provided.
- a tension chamber 43 and a pressure chamber 44 are each two chambers, a tension chamber 43 and a pressure chamber 44, formed, wherein the tension chamber 43 generates a pressure for applying the tensile force in the pulling direction 3.
- the pressure chamber 44 acts in the opposite direction, so that the expanded by the tensile force expander tool 11 can be retracted for the return stroke.
- FIG. 4 illustrated embodiment largely corresponds to the in FIG. 1 illustrated embodiment, so that the same or equivalent components are also numbered the same and a repeated explanation of the same to avoid repetition is omitted.
- the clamping bracket 28 and the drive angle 15 is formed with opposite signs, whereby any release forces that can act on the clamping element 21 during operation, not with the expansion forces but with the forces applied by the abutment forces occur and therefore significantly lower. It is understood that such a configuration is also independently advantageous from the other features of the present embodiment.
- the clamping elements 29 not only the outer ring 26 and the inner ring 22, but brace the intermediate ring 31 with the outer ring 26 and the inner ring 22 which is disposed between the outer ring 26 and the intermediate ring 31.
- the force relationships between the Homogenized inner ring and the outer ring and thus a uniform as possible clamping can be realized.
- the intermediate ring 31 both radially outwardly projecting outer ring 26 and the radially outwardly projecting lubricant ring 32 and the radially outwardly projecting tool drive tool radially, so that the intermediate ring 31 can protect these assemblies from mechanical stresses.
- hydraulic assemblies 34 and the intermediate ring 31 piercing hydraulic lines 33 are protected by this intermediate ring 31 accordingly from mechanical stresses.
- the lubricant ring 32 is selected to be radially small, that the hydraulic assemblies 34 are radially within the intermediate ring 31 and radially within the expander tool 11 and the tool drive 12 can be found and protected by these modules.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen mechanischen Zugexpander für Rohre mit einer Zugstange, mit wenigstens einem Expanderwerkzeug, welches mittels einer radialen Bewegung eine radiale Expansionskraft auf das Rohr ausübt, mit einem Gegenlager und mit einem Werkzeugtrieb, welcher eine axiale Relativbewegung zwischen der Zugstange sowie dem Gegenlager in eine radiale Bewegung wandelt, die das Expanderwerkzeug radial antreibt, und welcher mit der Zugstange mittels eines Klemmelementes axial festgelegt ist, wobei das Klemmelement eine in einer Zugrichtung der Zugstange wirkende Zugkraft mittels einer radial zur Zugstange aufgebrachten Klemmkraft auf den Werkzeugtrieb überträgtThe invention relates to a mechanical Zugxpander for pipes with a pull rod, with at least one Expanderwerkzeug, which exerts a radial expansion force on the tube by means of a radial movement, with a counter-bearing and with a tool drive, which axial relative movement between the tie rod and the anvil in a radial movement that drives the expander tool radially, and which is axially fixed to the tie rod by means of a clamping element, wherein the clamping element transmits a tensile force acting in a pulling direction of the tie rod by means of a radially applied to the tie rod clamping force on the tool drive
Die
Um die über die Kerbwirkungen hervorgerufenen Schäden an der Zugstange zu vermeiden, schlägt die
Es ist daher Aufgabe der Erfindung einen Zugexpander mit einem Klemmelement zur Verfügung zu stellen, welcher sowohl einfach montiert als auch ein dauerfest betrieben werden kann.It is therefore an object of the invention to provide a Zugxpander with a clamping element available, which can be easily mounted as well as a permanently operated.
Um die Aufgabe zu lösen, wird ein mechanischer Zugexpander für Rohre mit einer Zugstange, mit wenigstens einem Expanderwerkzeug, welches mittels einer radialen Bewegung eine radiale Expansionskraft auf das Rohr ausübt, mit einem Gegenlager und mit einem Werkzeugtrieb vorgeschlagen, welcher eine axiale Relativbewegung zwischen der Zugstange sowie dem Gegenlager in eine radiale Bewegung wandelt, die das Expanderwerkzeug radial antreibt, und welcher mit der Zugstange mittels eines Klemmelementes axial festgelegt ist, wobei das Klemmelement eine in einer Zugrichtung der Zugstange wirkende Zugkraft mittels einer radial zur Zugstange aufgebrachten Klemmkraft auf den Werkzeugtrieb überträgt und wobei sich der Zugexpander dadurch auszeichnet, dass das Klemmelement ein mechanisch getriebenes Klemmelement ist.To achieve the object, a mechanical Zugxpander for pipes with a pull rod, with at least one Expanderwerkzeug, which exerts a radial expansion force by means of a radial expansion force on the pipe, with a counter-bearing and with a tool drive proposed which axial relative movement between the tie rod and the counter bearing converts into a radial movement, which drives the expander tool radially, and which is axially fixed to the tie rod by means of a clamping element, wherein the clamping element transmits a tensile force acting in a pulling direction of the tie rod by means of a radially applied to the tie rod clamping force on the tool drive and wherein the Zugxpander characterized in that the clamping element is a mechanically driven clamping element.
Das mechanisch getrieben und mithin auch mechanisch verspannte und radial wirksame Klemmelement bietet gegenüber der Lösung nach der
Insbesondere kommen die vorstehend genannten Vorteile zur Geltung, wenn das Klemmelement einen Innenring mit einer äußeren Innenringklemmfläche und einen axial zum Innenring verlagerbaren Außenring mit einer zu der äußeren Innenringklemmfläche komplementären inneren Außenringklemmfläche aufweist. Zusätzlich weist das Klemmelement mit Innenring und Außenring den Vorteil auf, dass die Klemmkraft mit besonders einfachen Mitteln aufgebracht werden kann.In particular, the advantages mentioned above come into play, when the clamping element has an inner ring with an outer inner ring clamping surface and an axial to Inner ring displaceable outer ring having a complementary to the outer inner ring clamping surface inner outer ring clamping surface. In addition, the clamping element with inner ring and outer ring has the advantage that the clamping force can be applied with particularly simple means.
So kann zwischen dem Innenring und dem Außenring die radial auf die Zugstange wirkende Klemmkraft besonders vorteilhaft ausgebildet werden, wenn die beiden Ringe gegeneinander geneigte Klemmflächen aufweisen und diese Klemmflächen die radiale Klemmkraft durch ein axiales Verspannen der beiden Ringe aufbringen. Folglich ist es für einen Zugexpander mit Klemmelement, welches einen Innenring und einen Außenring aufweist, insbesondere von Vorteil, wenn die äußere Innenringklemmfläche und die innere Außenringklemmfläche zumindest zum Teil einer Kegelmantelfläche entsprechen. Die zueinander komplementären Kegelmantelflächen, welche alternativ auch Pyramidenmantelflächen sein können, sind somit in der Lage als Keile bzw. Rampen verwendet zu werden, um die axiale Spannkraft in eine radial wirkende Klemmkraft zu transformieren.Thus, between the inner ring and the outer ring acting radially on the tie rod clamping force can be formed particularly advantageous if the two rings against each other inclined clamping surfaces and these clamping surfaces apply the radial clamping force by an axial clamping of the two rings. Consequently, it is for a Zugxpander with clamping element having an inner ring and an outer ring, in particular advantageous if the outer inner ring clamping surface and the inner outer ring clamping surface at least partially correspond to a conical surface. The mutually complementary conical surface areas, which may alternatively be pyramid shell surfaces, are thus able to be used as wedges or ramps to transform the axial clamping force into a radially acting clamping force.
Im Zusammenhang mit einem Innenring und mit einem Außenring ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn der Außenring eine stärkere Wanddicke aufweist als der Innenring, was zur Folge haben kann, dass der Außenring einer elastischen Dehnung aufgrund der aufgebrachten Klemmkraft weniger unterliegt als der Innenring und somit mittels der größeren elastischen Verformung des Innenringes die resultierende Klemmkraft auf die Zugstange effektiver aufgebracht werden kann. Ganz allgemein ist es dementsprechend vorteilhaft, wenn der Außenring steifer als der Innenring ausgebildet ist, so dass diese Anordnung bereits ausreichend eigensteif ist, um entsprechend große Klemmkräfte nach radial innen auszubringen. Durch eine entsprechende stärkere Wanddicke kann eine ausreichende Eigensteifigkeit des Außenrings einfach bereitgestellt werden. Andererseits kann dieses auch durch eine geeignete Materialwahl oder durch andere Maßnahmen umgesetzt werden.In connection with an inner ring and with an outer ring, it is also advantageous if the outer ring has a greater wall thickness than the inner ring, which may result in that the outer ring is less subject to elastic stretching due to the applied clamping force than the inner ring and thus by means the greater elastic deformation of the inner ring, the resulting clamping force can be applied to the pull rod effectively. Very generally, it is accordingly advantageous if the outer ring is stiffer than the inner ring, so that this arrangement is already inherently rigid enough to deploy accordingly large clamping forces radially inward. By means of a correspondingly thicker wall thickness, sufficient inherent rigidity of the outer ring can be easily provided. On the other hand, this can also be implemented by a suitable choice of material or by other measures.
Für einen Zugexpander mit Klemmelement, welcher einen Innenring und einen Außenring aufweist, ist es ebenfalls besonders vorteilhaft, wenn ein Klemmwinkel des Klemmelementes und ein Triebwinkel des Werkzeugtriebes in Bezug auf eine Zugrichtung der Zugstange ein gleiches Vorzeichen aufweisen.For a Zugxpander with clamping element, which has an inner ring and an outer ring, it is also particularly advantageous if a clamping angle of the clamping element and a drive angle of the tool drive with respect to a pulling direction of the tie rod have the same sign.
Als "Klemmwinkel" wird hierbei der Winkel verstanden, welchen die äußere Innenringklemmfläche bzw. die hierzu komplementäre innere Außenringklemmfläche zu der Zugrichtung oder zu einer axial zur Zugstange stehende Symmetrieachse der Zugstange einschließt. Insofern bezeichnet der Begriff "Triebwinkel" denjenigen Winkel, welcher von besagter Achse der Zugstange und einer äußeren Oberfläche des Werkzeugtriebes, die zu einer inneren Oberfläche des Expanderwerkzeuges komplementär ist, eingeschlossen wird. Insofern entspricht die Wirkungsweise zwischen dem Werkzeugtrieb und dem Expanderwerkzeug derjenigen, welche zwischen dem Innenring und dem Außenring, wie vorstehend erläutert, ebenfalls vorliegt.In this case, the term "clamping angle" is understood to mean the angle which the outer inner ring clamping surface or the inner outer annular clamping surface complementary thereto encloses with respect to the pulling direction or to an axis of symmetry of the pull rod which is axially connected to the drawbar. As such, the term "drive angle" refers to that angle which is enclosed by said axis of the drawbar and an outer surface of the tool drive which is complementary to an inner surface of the expander tool. In this respect, the mode of operation between the tool drive and the expander tool corresponds to that which exists between the inner ring and the outer ring, as explained above.
Insbesondere bietet ein gleiches Vorzeichen für den Klemmwinkel des Klemmelementes und den Triebwinkel des Werkzeugtriebes in Bezug auf eine Zugrichtung der Zugstange - beide Winkel sind auf das selbe Koordinatensystem referenziert - Vorteile auf Grund der gleichen Wirkrichtung der Klemmkraft und der Kraft des Expanderwerkzeuges, wenn an der Zugstange die Zugkraft anliegt.In particular, a similar sign for the clamping angle of the clamping element and the drive angle of the tool drive with respect to a pulling direction of the drawbar - both angles are referenced to the same coordinate system - benefits due to the same effective direction of the clamping force and the force of Expanderwerkzeuges when on the drawbar the tensile force is applied.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Zugexpanders weist der Klemmwinkel relativ zum Triebwinkel einen kleineren oder einen gleichen Betrag auf, was die vorteilhaften Folge hat, dass - sofern die Reibungsverhältnisse identisch sind - die an dem Klemmelement wirkende Klemmkraft stets größer ist als die auf das Expanderwerkzeug wirkende Kraft. Wie sofort ersichtlich, wird ein Lösen des Klemmelementes betriebssicher durch diese Ausgestaltung vermieden. Es ist sofort ersichtlich, dass bei unterschiedlichen Reibzuständen, beispielsweise durch Schmiermittel zwischen Werkzeugtrieb und Expanderwerkzeug, die Winkel durchaus unterschiedliche sein können.In a particularly advantageous embodiment of the expander of the clamping angle relative to the drive angle on a smaller or equal amount, which has the advantageous consequence that - if the friction conditions are identical - the clamping force acting on the clamping element is always greater than acting on the Expanderwerkzeug Force. As can be seen immediately, a release of the clamping element is reliably avoided by this embodiment. It is immediately apparent that at different friction conditions, for example by lubricant between the tool drive and expander tool, the angle can be quite different.
Alternativ können ein Klemmwinkel des Klemmelementes und ein Triebwinkel des Werkzeugtriebes in Bezug auf eine Zugrichtung der Zugstange entgegen gesetzte Vorzeichen aufweisen, was konstruktiv Erleichterung bringt, da die Winkel nicht so genau aufeinander abgestimmt werden müssen, um etwaige Fehlfunktionen betriebssicher vermeiden zu können.Alternatively, a clamping angle of the clamping element and a drive angle of the tool drive with respect to a pulling direction of the pull rod opposite sign have, which constructively brings relief, since the angle does not need to be coordinated so precisely to avoid failures reliably.
Auch wird, um die eingangs genannte Aufgabe zu lösen, ein mechanischer Zugexpander für Rohre mit einer Zugstange, mit wenigstens einem Expanderwerkzeug, welches mittels einer radialen Bewegung eine radiale Expansionskraft auf das Rohr ausübt, mit einem Gegenlager und mit einem Werkzeugtrieb vorgeschlagen, welcher eine axiale Relativbewegung zwischen der Zugstange sowie dem Gegenlager in eine radiale Bewegung wandelt, die das Expanderwerkzeug radial antreibt, und welcher mit der Zugstange mittels eines Klemmelementes axial festgelegt ist, wobei das Klemmelement eine in einer Zugrichtung der Zugstange wirkende Zugkraft mittels einer radial zur Zugstange aufgebrachten Klemmkraft auf den Werkzeugtrieb überträgt und wobei sich der Zugexpander dadurch auszeichnet, dass die Zugkraft in Zugrichtung über das Klemmelement auf einen Zwischenring und dann auf den Werkzeugtrieb übertragen wird.Also, in order to solve the problem mentioned above, a mechanical Zugxpander for pipes with a pull rod, with at least one Expanderwerkzeug, which exerts a radial expansion force on the tube by means of a radial movement, proposed with an abutment and with a tool drive, which axial Relative movement between the drawbar and the anvil converts into a radial movement which drives the expander tool radially, and which is axially fixed to the pull rod by means of a clamping element, wherein the clamping element acting in a pulling direction of the drawbar pulling force by means of a radially applied to the drawbar clamping force on the tool drive transmits and wherein the Zugxpander characterized in that the tensile force is transmitted in the pulling direction on the clamping element on an intermediate ring and then on the tool drive.
Durch einen derartigen Zwischenring ist einerseits eine einfache Montage sowie ein einfaches Verspannen des Klemmelementes möglich, da hinter dem Zwischenring angeordnete, also auf der dem Klemmelement abgewandten Seite angeordnete, Baugruppen durch den Zwischenring von etwaigen lokalen Verspannungen, die durch das Klemmelement bedingt sein könnten, durch den Zwischenring entlastet werden können.By such an intermediate ring on the one hand a simple assembly and a simple clamping of the clamping element is possible because arranged behind the intermediate ring, so arranged on the side facing away from the clamping element, assemblies through the intermediate ring of any local stresses that could be caused by the clamping element through the intermediate ring can be relieved.
Vorzugsweise überragt der Zwischenring wenigstens eine axial vor oder hinter ihm bis zum Gegenlager angeordnete, bis radial außen ragende Baugruppe radial, so dass diese Baugruppe während des Betriebs und insbesondere bei einem Einführen des Expanderwerkzeugs in ein Rohr bzw. beim Überführen eines Rohrs über das Expanderwerkzeug durch den Zwischenring, beispielsweise gegen ein Anstoßen gegen das Rohr oder auch gegen mechanischen Kontakt mit dritten Bauteilen oder Gegenständen, geschützt werden kann. Dieses betrifft, je nach konkreter Ausgestaltung des mechanischen Zugexpanders, insbesondere beispielsweise den Außenring, das Expanderwerkzeug in eingefahrenem Zustand, den Werkzeugtrieb und/oder einen Schmiermittelring bzw. etwaige Hydraulikleitungen oder etwaige auf dem Schmiermittelring (32) angeordnete hydraulische Baugruppen.Preferably, the intermediate ring projects beyond at least one axially before or behind it to the abutment arranged radially outwardly projecting assembly radial, so that this assembly during operation and in particular during insertion of Expanderwerkzeugs in a pipe or when transferring a pipe through the expander through the intermediate ring, for example, against an abutment against the pipe or against mechanical contact with third components or objects, can be protected. This relates, depending on the specific configuration of the mechanical Zugxpanders, in particular, for example, the outer ring, the expander tool in the retracted state, the tool drive and / or a lubricant ring or any hydraulic lines or any on the lubricant ring (32) arranged hydraulic assemblies.
Ebenso wird, um die eingangs genannte Aufgabe zu lösen, ein mechanischer Zugexpander für Rohre mit einer Zugstange, mit wenigstens einem Expanderwerkzeug, welches mittels einer radialen Bewegung eine radiale Expansionskraft auf das Rohr ausübt, mit einem Gegenlager und mit einem Werkzeugtrieb vorgeschlagen, welcher eine axiale Relativbewegung zwischen der Zugstange sowie dem Gegenlager in eine radiale Bewegung wandelt, die das Expanderwerkzeug radial antreibt, und welcher mit der Zugstange mittels eines Klemmelementes axial festgelegt ist, wobei das Klemmelement eine in einer Zugrichtung der Zugstange wirkende Zugkraft mittels einer radial zur Zugstange aufgebrachten Klemmkraft auf den Werkzeugtrieb überträgt und wobei sich der Zugexpander dadurch auszeichnet, dass die Zugkraft in Zugrichtung über das Klemmelement auf einen Schmiermittelring und dann auf den Werkzeugtrieb übertragen wird.Likewise, in order to achieve the object mentioned, a mechanical Zugxpander for pipes with a pull rod, with at least one Expanderwerkzeug, which exerts a radial expansion force on the tube by means of a radial movement, proposed with an abutment and with a tool drive, which axial Relative movement between the tie rod and the anvil converts into a radial movement which drives the expander tool radially, and which is axially fixed to the tie rod by means of a clamping element, wherein the clamping element acting in a pulling direction of the tie rod Pulling force by means of a radially applied to the pull rod clamping force on the tool drive transmits and wherein the Zugxpander characterized in that the tensile force is transmitted in the pulling direction on the clamping element on a lubricant ring and then on the tool drive.
Durch einen derartigen Schmiermittelring ist, obgleich dieses eine zusätzliche Baugruppe darstellt, einerseits eine einfache Montage sowie ein einfaches Verspannen des Klemmelementes möglich, da ein etwaiger Verzug in dem Klemmelement, die insbesondere bei der Lösung nach der
Vorzugsweise wird der Zwischenring von wenigstens einer Hydraulikleitung durchstoßen, so dass der Zwischenring dementsprechend auch die Hydraulikleitung schützen kann. Hierbei versteht es sich, dass eine derartige Hydraulikleitung beispielsweise zu dem Schmiermittelring aber auch zu anderen Baugruppen führen kann, die mit Öl bzw. Schmiermittel und/oder mit Hydraulikdruck versorgt werden müssen oder sollen.Preferably, the intermediate ring is pierced by at least one hydraulic line, so that the intermediate ring can protect the hydraulic line accordingly. It is understood that such a hydraulic line can lead to the lubricant ring, for example, but also to other assemblies that must or must be supplied with oil or lubricant and / or hydraulic pressure.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Zugexpanders wird ermöglicht, wenn eine innere Innenringklemmfläche des Klemmelementes und eine Zugstangenklemmfläche der Zugstange zylindrisch sind. Diese Ausgestaltung der Kontaktfläche zwischen Klemmelement und Zugstange bewirkt besonders vorteilhaft die Vermeidung einer Kerbwirkung, welche bevorzugt bei Querschnittsprüngen auftritt und folglich bei der Verwendung einer zylindrischen Oberfläche auf ein Minimum reduziert werden kann. Ein kerbfreier Oberflächenübergang sorgt somit für den Abbau von Spannungsspitzen und ermöglicht einerseits höhere Lasten zu übertragen bzw. andererseits die Lebensdauer bzw. die Zuverlässigkeit des Zugexpanders zu erhöhen.A further advantageous embodiment of the Zugxpanders is made possible when an inner inner ring clamping surface of the clamping element and a Zugstangenklemmfläche the drawbar are cylindrical. This embodiment of the contact surface between clamping element and tie rod particularly advantageously prevents the occurrence of a notch effect, which preferably occurs with cross-sectional jumps and consequently can be reduced to a minimum when using a cylindrical surface. A notch-free surface transition thus provides for the reduction of voltage spikes and on the one hand enables higher loads to be transmitted or on the other hand to increase the service life or the reliability of the expander.
Für ein einfaches Aufbringen der Klemmkraft ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das Klemmelement zur mechanischen Verspannung wenigstens ein axial wirksames Spannelement aufweist, welches vorzugsweise selbst mechanisch ausgebildet ist. Ferner ist es, um eine besonders gleichmäßige Einleitung der Spannkraft zu erzielen, vorteilhaft, wenn das Klemmelement radial umlaufend angeordnete Spannelemente aufweist. So können beispielsweise radial umlaufend und axial ausgerichtet an dem Innenring des Klemmelementes Schrauben angeordnet sein, welche durch den Innenring hindurch in den Außenring eingreifen und durch Anziehen den Innenring mit dem Außenring verspannen. Eine ringförmige Anordnung mehrerer Spannelemente erscheint zwar aufwändig zu bedienen, da jedes einzelnes Spannelement einzeln betätigt werden muss. Andererseits können hierdurch verhältnismäßig große Kräfte mit an sich einfach zu betätigenden und ausreichend stabil auszubildenden Spannelementen aufgebracht werden. Alternativ könnte beispielsweise aber auch eine einzelne axial wirkende Spannmutter zum Verspannen des Klemmelements bzw. zum Verspannen des Innen- und Außenrings genutzt werden. Regelmäßig wird es sich bei einer derartigen einzelnen Spannmutter um eine Sonderanfertigung handeln, die entsprechend aufwändig bereitzustellen ist. Die axiale Ausrichtung der Spannelemente ist an sich nicht zwingend notwendig, hat jedoch den Vorteil, dass die Spannelemente unmittelbar zwischen Innen- und Außenring wirksam werden können und darüber hinaus verhältnismäßig einfach zugänglich sind.For a simple application of the clamping force, it is also advantageous if the clamping element for mechanical clamping at least one axially effective clamping element, which is preferably itself formed mechanically. Furthermore, in order to achieve a particularly uniform introduction of the clamping force, it is advantageous if the clamping element Having radially circumferentially arranged clamping elements. For example, radially encircling and axially aligned with the inner ring of the clamping element screws can be arranged, which engage through the inner ring into the outer ring and tighten by tightening the inner ring with the outer ring. Although an annular arrangement of a plurality of clamping elements appears to be expensive to operate, since each individual clamping element has to be actuated individually. On the other hand, this relatively large forces can be applied with easy to operate and sufficiently stable trainees clamping elements. Alternatively, for example, but also a single axially acting clamping nut for clamping the clamping element or for bracing the inner and outer ring can be used. Regularly, such a single clamping nut will be a custom-made item, which is correspondingly expensive to provide. The axial alignment of the clamping elements is not absolutely necessary per se, but has the advantage that the clamping elements can be effective directly between the inner and outer ring and are also relatively easy to access.
Wie sofort ersichtlich ist nicht ausschließlich eine Verwendung von Schrauben notwendig. Es können zum Aufbringen einer Spannkraft ebenfalls Bolzen, Nieten, Zuganker oder Klemmen verwendet werden.As can be seen immediately is not only a use of screws necessary. It can also be used to apply a clamping force bolts, rivets, tie rods or clamps.
Zuletzt ist es auch vorteilhaft für einen Zugexpander, wenn das Klemmelement wenigstens ein Ringfeder-Spannelement und/oder ein Kegelflächen-Spannelement umfasst. Insofern bietet sich die Möglichkeit auf genormte und in Masse und daher kostengünstig produzierte Maschinenelemente zurückzugreifen, welche sich vielfach bewährt haben und somit besonders die Betriebssicherheit erhöhen können. Hierbei kann es sich als notwendig erweisen, eine Nabe vorzusehen, um radial außen in ausreichendem Maße den Klemmkräften begegnen zu können, da in der Regel Ringfeder- oder ein Kegelflächen-Spannelemente symmetrisch aufgebaut sind, so dass ausreichende, nach radial innen wirkende Kräfte erst durch eine Außennabe, welche radial nach außen wirkenden Kräften begegnet und ein Ausweichen des Außenrings nach radial außen verhindert, aufgebracht werden können.Lastly, it is also advantageous for a pull expander if the clamping element comprises at least one annular spring clamping element and / or a conical surface clamping element. In this respect, there is the possibility to resort to standardized and mass-produced and therefore cost-produced machine elements, which have proven themselves many times and thus can particularly increase the reliability. In this case, it may prove necessary to provide a hub in order to be able to counteract the clamping forces to a sufficient extent radially, since in general ring spring or a conical surface clamping elements are constructed symmetrically, so that sufficient, radially inwardly acting forces only by an outer hub, which counteracts radially outward forces and prevents the outer ring to escape radially outward, can be applied.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1- eine Anordnung aus Zugstange, Klemmelement, Werkzeugtrieb und Expanderwerkzeug eines mechanischen Zugexpanders;
Figur 2- eine schematische Detaildarstellung eines Zugexpanders mit einer herkömmlichen Klemmeinrichtung in eingefahrenem Zustand;
Figur 3- den Zugexpander nach
in expandierendem Zustand; undFigur 2 Figur 4- eine alternative Anordnung aus Zugstange, Klemmelement, Werkzeugtrieb und Expanderwerkzeug eines mechanischen Zugexpanders in ähnlicher Darstellung wie
.Figur 1
- FIG. 1
- an arrangement of pull rod, clamping element, tool drive and expander tool of a mechanical Zugxpanders;
- FIG. 2
- a schematic detail of a Zugxpanders with a conventional clamping device in the retracted state;
- FIG. 3
- the train expander after
FIG. 2 in an expanding state; and - FIG. 4
- an alternative arrangement of drawbar, clamping element, tool drive and expander tool of a mechanical expander in a similar representation as
FIG. 1 ,
An einer Zugstange 2 eines Zugexpanders 1 nach
Zur Erzeugung der Klemmkraft wirken eine äußere Innenringklemmfläche 23 des Innenringes 22 und eine Außenringklemmfläche 27 des Außenringes 26, welche jeweils mit dem Klemmwinkel 28 gegen die Zugstange 2 geneigt sind, zusammen. Die Zugkraft in Zugrichtung 3 wird schlussendlich über die kraftschlüssig miteinander wirkverbundenen Flächen, die Zugstangenklemmfläche 25 und eine inneren Innenringklemmfläche 24 des Innenringes 22, auf einen Zwischenring 31 und einen Schmiermittelring 32 und dann auf den Werkzeugtrieb 12 übertragen.To produce the clamping force an outer inner
Der Werkzeugtrieb 12, welcher sich dem Schmiermittelring 32 anschließt und welcher über den Schmiermittelring 32 mit Schmiermittel versorgt wird, treibt über eine innere Triebrampe 13, welche mit der Zugstange 2 bzw. einer Symmetrieachse der Zugstange 2 einen Triebwinkel 15 einschließt, ein Expanderwerkzeug 11 an. Zusammen mit einer äußeren Triebrampe 14 des Expanderwerkzeugs 11 wandelt der Werkzeugtrieb 12 die axiale Zugbewegung der Zugstange 2 in Zugrichtung 3 in eine radiale Bewegung des Expanderwerkzeugs 11 um. Zur Abstützung und zur Unterstützung der Zugkrafttransformation liegt das Expanderwerkzeug 11 an einem Gegenlager 4 an, welches von der Zugstange durchstoßen wird und gegen welches die Zugstange 2 relativ bewegbar angeordnet ist.The
Der in
Sowohl bei dem Ausführungsbeispiel nach
Auch sind das Klemmelement 21 des Zugexpanders 1 nach
Hierbei versteht es sich, dass statt der vorgenannten und nicht näher bezifferten Schrauben und/oder statt der Anker 5 auch andere Verbindungen vorgesehen sein können, die ausreichend fest sind, um einen derartigen Rückhub zu ermöglichen und die Expanderwerkzeuge 11 geeignet einzufahren. Die hierbei auftretenden Kräfte sind jedenfalls wesentlich geringer, als bei dem Expansionsprozess.It is understood that instead of the aforementioned and unspecified figured screws and / or instead of the
Auch die Anordnung nach
Es versteht sich, dass der Rückhub in alternativen Ausführungsformen auch durch andere geeignete Maßnahmen gewährleistet werden kann, solange eine entsprechende Gegenbewegung der Expanderwerkzeuge 11 erzielt wird, wobei ein durch die Zugstange 2 induzierter Rückhub vorteilhaft ist, da keine ergänzenden Triebe vorgesehen sein und lediglich ein Umsetzen der Rückbewegung der Zugstange 2 in einen Rückhub der Expanderwerkzeuge 11 gewährleistet werden braucht.It is understood that the return stroke can be ensured in alternative embodiments by other suitable measures, as long as a corresponding countermovement of the
Das als Klemmmutter nach dem Stand der Technik ausgeführte Klemmelement 21 des Zugexpanders 1 nach
Eine Zugeinheit des Zugexpanders 1 zum Aufbringen der Zugkraft auf die Zugstange 2 verfügt, wie dies bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, über einen Zugzylinder 41 sowie über einen Zugkolben 42 wie aus den
Hierbei ist der Zugkolben 42 mit der Zugstange 2 wirkverbunden, wobei die axiale Verbindung zwischen dem Zugkolben 42 und der Zugstange 2 an der dem Werkzeugtrieb 12 abgewandten Seite über das als einzelne Schraube ausgebildete Klemmelement 21 erfolgt. In diesem ist eine Fixiermutter (nicht dargestellt) vorgesehen, welche die axiale Verbindung bei dem Zugexpander 1 nach
Zwischen dem Zugzylinder 41 sowie dem Zugkolben 42 sind jeweils zwei Kammern, eine Zugkammer 43 und eine Druckkammer 44, ausgebildet, wobei die Zugkammer 43 einen Druck zum Aufbringen der Zugkraft in Zugrichtung 3 erzeugt. Die Druckkammer 44 wirkt in entgegen gesetzter Richtung, so dass das durch die Zugkraft expandierte Expanderwerkzeug 11 für den Rückhub wieder eingefahren werden kann.Between the
Das in
Allerdings sind bei dem in
Auch verbinden bei diesem Ausführungsbeispiel die Spannelemente 29 nicht nur den Außenring 26 und den Innenring 22, sondern verspannen den Zwischenring 31 mit dem Außenring 26 und dem Innenring 22, der zwischen dem Außenring 26 und dem Zwischenring 31 angeordnet ist. Hierdurch können, auch unabhängig von den übrigen Merkmalen dieses Ausführungsbeispiels bei einem mechanischen Zugexpander mit einem Innenring, einem Außenring und einem weiteren Ring, vorzugsweise dem Zwischenring, die Kraftverhältnisse zwischen dem Innenring und dem Außenring homogenisiert und mithin eine möglichst gleichförmige Verspannung realisiert werden.Also connect in this embodiment, the clamping
Auch überragt bei diesem Ausführungsbeispiel der Zwischenring 31 sowohl den bis radial außen ragenden Außenring 26 als auch den bis radial außen ragenden Schmiermittelring 32 und den bis radial außen ragenden Werkzeugtrieb Werkzeug radial, so dass der Zwischenring 31 diese Baugruppen vor mechanischen Beanspruchungen schützen kann. Ebenso werden hydraulische Baugruppen 34 sowie den Zwischenring 31 durchstoßende Hydraulikleitungen 33 durch diesen Zwischenring 31 dementsprechend vor mechanischen Beanspruchungen geschützt.Also protrudes in this embodiment, the
Ein derartiger Schutz ist in der Regel für das Expanderwerkzeug 11 nicht notwendig, da dieses ohnehin für hohe mechanische Beanspruchungen und einen Kontakt mit dem Rohr ausgelegt ist. Andererseits ist es ohne weiteres möglich, den Zugexpander 1 derart zu dimensionieren, dass die Expanderwerkzeuge 11 derart weit zurückgezogen werden können, dass sie radial innerhalb des Zwischenrings 31 oder auch des Werkzeugtriebs 11 liegen und mithin durch diese Baugruppen geschützt werden, wenn Montagetätigkeiten, wie das Überführen eines Rohrs über den Zugexpander 1 oder das Einführen des Zugexpanders 1 in ein Rohr, durchgeführt werden. Durch ein Bewegen des Klemmelements 21 auf das Gegenlager 4 zu können dann die Expanderwerkzeuge 11 zum Expandieren wieder nach radial außen gebracht werden.Such protection is usually not necessary for the
Darüber hinaus ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Schmiermittelring 32 derart radial klein gewählt, dass auch die hydraulischen Baugruppen 34 radial innerhalb des Zwischenrings 31 und radial innerhalb des Expanderwerkzeugs 11 bzw. des Werkzeugtriebs 12 zu finden sind und durch diese Baugruppen geschützt werden.In addition, in this embodiment, the
- 11
- ZugexpanderZugexpander
- 22
- Zugstangepull bar
- 33
- Zugrichtungtensile direction
- 44
- Gegenlagerthrust bearing
- 55
- Ankeranchor
- 1111
- Expanderwerkzeugexpander tool
- 1212
- Werkzeugtriebtool drive
- 1313
- innere Triebrampeinner driving ramp
- 1414
- äußere Triebrampeouter driving ramp
- 1515
- Triebwinkelengine angle
- 2121
- Klemmelementclamping element
- 2222
- Innenringinner ring
- 2323
- äußere Innenringklemmflächeouter inner ring clamping surface
- 2424
- innere Innenringklemmflächeinner inner ring clamping surface
- 2525
- ZugstangenklemmflächeZugstangenklemmfläche
- 2626
- Außenringouter ring
- 2727
- AußenringklemmflächeOuter ring clamping surface
- 2828
- Klemmwinkelclamping profile
- 2929
- Spannelementclamping element
- 3131
- Zwischenringintermediate ring
- 3232
- Schmiermittelringlubricant ring
- 3333
- Hydraulikleitunghydraulic line
- 3434
- hydraulische Baugruppehydraulic assembly
- 4141
- ZugzylinderPulling cylinders
- 4242
- Zugkolbentraction piston
- 4343
- Zugkammerpull chamber
- 4444
- Druckkammerpressure chamber
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