DE923964C - Verfahren und Vorrichtung zum Befestigen und Abdichten von Rohren in einer Wandung - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung -zum Befestigen und Abdichten von Rohren in einer Wandung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ,eine Vorrichtung zum Befestigen und Abdichten von Rohren in einer Wandung, insbesonderebei Wärmeaustauschern.
• Es ist bekannt, Rohre mit einer Kesselwandung ,durch Zusammendrücken eines allseits ums#chlossenen, elastischen, plastischen Mittels zu verbinden. Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß es einen Stempel zum Zusammen,-drücken des plastischen Mittels erfordert, der im Zusammenhan#g mit dem notwendigen hohen Druck eine Preßvorrichtung höheren Gewichts bedingt. Weiterhin ist bereits ein Verfahren bekannt, bei welchem die Rohre mit Hilfe eines Druckmittels an ein-em Rohrboden festgemacht werden können. Dabei müssen aber die Löcher zur Aufnahme der Rohre eine besondere, nur mit erhöhten Kosten, herste-Illbare Form besitzen. Außerdem ist die Abdichtung des Preßraumes für höhere Drücke ungelöst.
• Dagegen besteht die Erfindung darin, daß die Befestigungund Abdichtung durch ein. tropfbares oder gasförmiges, das Rohr ausweitendes und gegen die Locliwand, pressendes Druckmittel, bewirkt wird, wobei ein unter dem Druck dieses Druckmittels stehendes verformbares, den Preßraum abschließendes Dichtungsmittel von einer Stützvorrichtung gestützt wird, die während des Ausweitens des Rohres zum Anliegen an die Rohrwand gebracht wird, um mindestens in der Rohrwand eine innere Materi21spannung ohne Beschädigung des Dichtniittels zu erreichen.
• Die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen in da-s zu befestigende und a1zudichtende Rohr -abziellbar eingeschobenen Körper der im Rohr einen Raum bildet,-der d#S, Z* il-m kusweiten. und Anpressen des Rohres dienende Druckmittel aufnimmt, wobei das unter dem Druck dieses Druckmittels stehende verformbare, den Preßraum aihschließende Dichtungsmittel von einer Stützvorrichtung-gestützt wird, die während des Ausweitens des Rohres zum Anliegen ,an die Rohrwand. gebracht wird.
• In der Zeichnung sind zwei Beispieledes Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. i zeigt einen Ausschnitt einer Rohrplatte eines Wärmeaustauschers; -Fig. 2 gibt einen. Querschnitt durch Rohrplatte und Rohr sowie die Vorrichtung zum Ausweiten wieder; Fig. 3 erläutert die Abdichtung bzw. Befestigung eines Rohres mit geringer Wandstärke mittels einer Büchse.
• Die in Fig. i wiedergegebene Rohrplatte i, , beispielsweise eines Wärmeaustauschers, weist Rohre:2 auf, die in die Bahrlöcher 3 eingesetzt sind. Die Ab- messung der zwischenliegenden Stege 4 beträgt nur noch einen Bruchteil, z. B. ein Sechstel, des Rohrdurchmessers. Dies wird daidurch möglich, daß zur Befestigung und Abdichtung,die in die Röhrplatte i eingesetzten Rohre 2 durch Ausweiten unter dem Druck eines tropfbaren oder gas#förtnigen Druckmittels an, die Lochwandangepreßt werden. - Derart schmale Stege sind -nicht möglich, wenn die Rohre nach den bisherbekannten Verfahren mit Hilfe von Walzen und Dornen eingewalzt werden, wenigstens dann nicht, wenn ein gewisses Maß von Dichtheit verlangt wird. Sind die Stege so schmaJ wie in Fig. i, so kann durch das Einwalzen kein genügend dichter Sitz herbeigeführt werden. Einerseits bedingt das Einwalzen von Rohren, daß Bohrloch und Rohr genau zylindrisehe Form haben, andererseits erfährt die Lochwand beim Einwalizen eine Verformung. Nur von einer bestimmten Breite der Stege an wirkt sich diese Verformung nicht mehr auf die benachbarten Bohrlöcher aus. Unterhalb dies-er Breite bewirkt sie bei den. Bohrlöchern geringe Abweichungen von der zylindrischen Form, did Z. B. durch die ungleichartige Elastizität hervorgerufen werden. Diese Abweichungen verursachen Undichtheit beii den bereits eingewalzten Rohren.
• Beim Einpreßverfahren mittels Ausweiten unter dem Druck eines Druckmittels hin-gegen kann ein dichter Sitz auch dann, noch erreicht werden, wenn sich die Form des Bohrloches unterdern Einfluß der ungleichmäßigen Elastizität, - beispielsweise der Sechseckform, etwas nähert, da sich der Rohrquerschnitt beim Ausweiten dieser Form von selbst anpaßt.
• Ein weiterer Vor-teil besteht darin, daß: die Rohre 2 mit Spiel leicht in die Rohrplatte i eingesetzt werden können. Auch wenn das Spiel, nicht bei altlen Rohren 2 gleich groß ist, d. h. wenn Unterschiede in den Durchmessern der Bohraöcher 3 und ,der Rahre:2 vorhanden sind, wird trotz-dem bei all-en Rohren.:2 praktisch ein gleich großer Anp,reßdruek erzielt. Zwar werden die Rohre 2 dem Spiel entsprechend mehr oder weniger ausgeweitet, hingegen werden sie entsprechend dem für alle Rohre 2 gleich hohen Druckdes Druckmittels angepreßt.
• In das Rohr 2 (Fig. 2) ist der Körper 5 eingeschoben, der mit ider Rohrwand 6 einen Raum 7 bildet, der das zum Ausweiten und Anpressen des Rohres, 2 dienende Druckmittel aufnimmt. Hierzu ist der Körper 5 als dickwandiges Zufuhrrohr für das Druckmittel ausgehildet, dessen Län#gsbohrung 8 am linken Ende geschlossen, ist unddas mit einer in den Preßraum 7 mündenden, Querbohrung 9 versehen ist. Der den Preßraum 7 begrenzende Teil des Zufuhrrohres 5 weist einen Durchmesser D auf, der nur etwas kleiner als der Innendurchmesser D, des auszuweitenden Rohres 2 ist. Der Preßraum 7 ist auf beiden, Seiten mit einem plastischen oder elastischen Dichtungsmittel, etwa Gumimiringen io, versehen. Zur Abstützung der Ringe io sind je zwei einstellbare konische Ringe ii und 1:2 vorgesehen, von denen,die äußeren 12 in "der Längsrichtung geschlitzt sind. Zur Einstellung (der Ringe ii und 12 dienen die auf das Zufuhrrohr 5 aufgeschraubten Einstellmuttern 13- und -14-Beim Einschieben -des Zufuhrrohres 5 in das Rohr 2 werden die Muttern 13 und 14 nur so weit leicht angezogen, bis die Ringe ii an den Gummiringen io anliegen. Danach wird das Druckmittel in den Raum 7 eingelasseng das z. B. unter einem Druck von 2-ooo at steht. Die Gummiringe io werden mit diesem Druck belastet unddichten den Raum 7 vollständig.ab, wobei sie die Ringe i i und die Ringe 12 schieben, so daß die geschlitzten Ringe i?- an die Rohrwand 6 angepreßt werden und ein Herausquellen der Gummiringe io über die konischen Ringe i i hinaus verhindern.
• Das Rohr 2 weitet sich auf der ganzen Länge L des Preßraumes 7 aus und wird so fest gegen die Lochwa,nd der Bohrung 3 gepreßt, daß nach Ab- lassen des Druckmittels zwischen dem Rohr 2 und der Lochwanid 3 ein Anpreßdruck in dem erforderlichen Maß bestehenbleibt.
• Die Länge L ides Preßraumes 7 zwischen den Dichtungen io istderart im Vergleich zur Länge L, des Bohrloches 3 bemessen, -daß die DichtunIgs#inge io sich nahezu außerhalb des Bohrloches j befinden. Dadurch wird das Rohr 2 zu beiden Seiten des BohrlOches 3 anden Stellen 15 etwas ausgebaucht, so daß eine axiale Verschiebung des Rohres 2, im Bohrloch 3 verhindert wird, auch wenn das Rohr:2 bzw. die Plätte i mit -einer Kraft belastet wird, die größer ist als die durch den Anpreßdruck zwischen Lochwand und Rohr 2 erzeugte Reibungskraft.
• Das Schlitzender konischen Ringe 12, verhinidert bleibende De#hnungen. dieser Ringe und ermöglicht es, nach dem Ablassen des Druckmittels und nach der Lösung der Muttern 13 und 14 das Zufuhrröhr 5 aus dem ausgeweiteten Röhr:2 herauszuziehen und in das nächste Rohr einzusetzen. Zum Ändern der Lärige L des Druckraunles 7 können Abstandsringe 17 vor den Dichtungsringen io eingelegt werden.
• Der Anpreßdruck, welcher nach dem Ausweiten der Rohre 2 von der Lochwand 3 her auf die äußere kohroberfläche wirkt, ist abhängig von der Streckgrenze des Rohrmaterials und von, der Streel#gr-enz#z des das Rohr umgebenden Materials der Bohrun-'y, 3, ferner von der Wandstärke der Rohre.
• Dieser Anpreßdruck ist um so größer, auch kanin das Rohr:2 gegen einen um so größeren Druck dichten, je höher die Streckgren.z:-, des Materials der Lochlwand 3 ist. Mit Vorteil weist außerdem das Material des Bohrloches eine höhere Streckgrenze auf als das Rolirmaterial.
• Hingegen wird der Anpreßdruck um so kleiner, je dün#ner die Rohrwandung ist. Bei dem Rohr 18 nach Fig. 3 mit sehr kleiner Waridstärke kann daher der Fall eintreten, daß der Anpreßdruck zu klein wird. Deshalb wird das Rohr iS unter An.-wendung einer Büchse ig, in der für das Rohr 2 beschriebenen Weise eingepr#eßt. Dabei ist der Anpreßdruck zur Hauptsache von der Wandstärke der Büchse ig abhängig und kann durch deren Wahl auf den gewünschten Wert gesteigert wer-den. Das Ausbauchen von Rohr 18 und Büchse ig ist ebenfalls möglich.
• Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine ganze Reihe oder daß Gruppen von Rohren 2 mittels einer entsprechenden, Anzahl von Zufuhrrohren 5 gleichzeitig befestigt werden können. Auch können währenddes Befestiggens eines Rohres 2a (Fig. i) die benachbarten, bereits befestigten Rohre 2b vom Druckmittel gegendie Lochwand 3 gepreßt werden, wob-,i angenommen ist, daß die Rohre 2c noch nicht befestigt sind. Die Rohre 2C könnten aber auch schon mit einem kleineren Druck vorgepreßt werden, wie auch der Druck in den Rohren 2,b kleiner sein kann als im Rohr 2a. Ferner kann es vorteilhaft sein, die Befestigung und Abdichtungder Rohre 2 stufenweise in der Art vorzunehmen,daß das Druckmittel nacheinander mit verschieden hohen Drücken zur Wirkung gelangt. So kön-nen z. B. ein Teil oder alle Rohre zuerst mit einem kleinen Druck des Druckmittels vorgepreßt zn werden, um diesen Druck zuerst bei einer zweiten oder einer weiteren. Pressung auf den höchsten Wert zu erhöhen.
• Dadurch,daß die Rohre bedeutend näher als Bise her zusammengerückt werden können, ergibt sich für Austauscher von Wärme zwischen zwei gasförmigen Stoffen verschiedenen Druckes, z. B. für die Wärmeaustauscher von Gasturbinenanlagen, der Vorteil, daß die Rohre so nahe zusammengerückt werden können, daß das Gas höheren Druckes auf der Außenseite der Rohre und das Gas niederen Druches durch das Rohrinnere strömen kann. Dies ermöglicht, den Durchtrittsquerschnitt auf der Außenseite zwischen den Rohren kleiner zu wählen als den Durchtrittsquerschnitt durch das In"nere der Rohre. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß eine sehr große Wärmeaustauschfläche in, der Raumeinheit untergebracht werden kann urid daß das Gas höheren Druckes die Rohrplatten iii der Weise be- lastet, daß die Rohre auf Zug beansprucht werden. Infolgedessen stützen die Rohre die Ro#hrplatten. Besondere Vorkehrungen zur Stützung der ebenen Rohrplatten gegen hohen überdruck werden dann überflüssig.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Befestigen und Abdichten von Rohren in einer Wandung, insbesondere bei Wärmea,ustauschern, dadurch gekennzeichnet daß die Befestigung und Abdichtung durch ein tropfbares oder gasförmiges, das Rohr ausweitendes und gegen die Lochwand pressendes Druckmittel bewirkt wird, wobei ein unter dem Druck dieses Druckmittels stehendes verformbares, den Preßraum abschließendes Dichtungsmittel von einer Stützvorrichtung gestützt wird, die während des Ausweitens des Rohres zum Anliegen an die Rohrwand gebracht wird, um m-indestens in der Rohrwand eine innere Materialspannung ohne Beschädigung des Dichtmittels zu erreichen.
2. 2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen in das zu befestigende und abzudichtende Rohr (2) ab7iehbar eingeschobenen Körper (5), der im Rohr einen Raum (7) bildet, der das zum Ausweiten, und Anpressen des Rohres (i) ,dienende Druckmittel aufnimmt, wobei das unter dem Druck dieses Druckmitte#ls stehende verformbare, den Preßraum abschließende Dichturigsmittel (io) von einer Stützvorrichtung (11, 12) gestützt wird, die während des Ausweiten,s des Rohres (2) zum Anliegen an die Rohrwarid gebracht wird. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung und Abdichtung stufenweise in der Art erfolgt, daß das Druckmittel nacheinander mit verschieden hohen Drücken zur Wirkung gelangt. 4. Verfahren nfach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß während der Befestigung eines Rohres (2a) die benachbarten Rohre (2b, 2e) ebenfalls durch ein Druck:mittel gegen die Wand ihrer Bohrung gepreßt werden. 5. Verfahren nach den Ansprüchen i und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den benachbarten Rohren (2b, 2c) ein kleinerer Anpreßdruck als in dem zu befestigenden Rohr (2a) zur Anwendung gelangt. 6. Verfahren nach Anspruch i, zum Befestigen und Abdichten von dünnwandigen Rohren in einer Wand, dadurch gekennzeichnet, daß in das dünnwandige Rohr eine Büchse (ig) eingesetzt wird, um zu ermöglichen, an der Befestigungsstelle den nötigen Anpreßdruck zwischen Rohr und Wand zu erzeugen. 7. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wahl der Materialien beim Ausweiten und Anpressen des Rohres die Streckgren,ze des Rohrmaterials Überschritten, die Streckgrenze des Materials der Wandung dagegen nicht erreicht wirid. 8. Vorrichtung naffi Anspruch 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß der genannte Körper (5) als dickwandiges Rohr ausgebildet ist, welches an einem Ende geschlossen und mit einer in den Preßraum (7) mündenden Böhrung (9) versehen ist, wobei ein den Preßraum (7) begrenzender Teil des dickwanndigen, Rohres einen Durchmesser (D) aufweist, der kleiner als der Innendurchmesser (D,) des auszuweitenden Rohres (2) ist, daß ferner das dickwandige Rohr (5) auf beiden Seiten des Preßraumes (7) je mit einem nachgiebigen Dichtungskörper (io) und zwei einstellbaren konischen Ringen (11, 12) versehen ist, von denen der äußere geschlitzt ist, und daß zur Einstellung der konischer Ringe auf das dickwandige Rohr aufgeschraubte Einstellmuttern (13, 14) vorgesehen sind. g. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) des Preßraumes (7) zwischen seitlichen Dichtungsringen (io) desselben zur Länge (L1) des Bohrloches (3) derart bemessen ist, daß die Dichtungsringe (io) sich außerhalb des Bohrloches (3) befinden. so daß das Rohr (2,) bei seinem Ausweiten zu beiden Seiten des Böhrloches (3) etwas ausgebaucht wird, um eine Sicherung gegen axiale Verschiebung des Rohres zu erhalten. io. Vorrichtung nach Anspruch :2, dadurch ,gekennzeichnet, daß als Mitteil zur stirnseitigen Abdichtung des Preßraumes (7) Gummiringe vorgesehen sind.