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EP0058385A1 - Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe einer Druckflüssigkeit - Google Patents

Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe einer Druckflüssigkeit Download PDF

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Publication number
EP0058385A1
EP0058385A1 EP82100962A EP82100962A EP0058385A1 EP 0058385 A1 EP0058385 A1 EP 0058385A1 EP 82100962 A EP82100962 A EP 82100962A EP 82100962 A EP82100962 A EP 82100962A EP 0058385 A1 EP0058385 A1 EP 0058385A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
expansion
mandrel
generator
pressure generator
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.)
Granted
Application number
EP82100962A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0058385B1 (de
Inventor
Wilfried Busse
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to AT82100962T priority Critical patent/ATE13823T1/de
Publication of EP0058385A1 publication Critical patent/EP0058385A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0058385B1 publication Critical patent/EP0058385B1/de
Expired 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
    • 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
    • B21D39/203—Tube expanders with mandrels, e.g. expandable expandable by fluid or elastic material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49805—Shaping by direct application of fluent pressure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining
    • Y10T29/49908—Joining by deforming
    • Y10T29/49938—Radially expanding part in cavity, aperture, or hollow body
    • Y10T29/4994—Radially expanding internal tube
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/53113—Heat exchanger
    • Y10T29/53122—Heat exchanger including deforming means

Definitions

  • the invention relates to a system for the pressure-tight fastening of a tube in a tube sheet with the aid of a hydraulic fluid, with a pressure build-up mandrel, a hydraulic fluid filling device and an expansion pressure generator, the hydraulic fluid filling device and the expansion pressure generator being connected to a pressure expansion mandrel and the expansion pressure generator being a pressure cylinder, a pressure piston and an expansion pressure seal - t ung.
  • the invention thus relates to the "hydraulic expansion of pipes", which has been known for a long time (cf., for example, DE-OS 19 39 105 and the essay by M. Podhorsky and H.
  • the invention is therefore based on the object to design and develop the system in question for "hydraulic expansion of pipes" so that the self-releasing check valve described and a manually operated residual pressure relief valve are no longer required.
  • the system according to the invention for the pressure-tight fastening of a tube in a tube sheet with the aid of a hydraulic fluid is initially and essentially characterized in that the hydraulic fluid filling device is connected to the pressure build-up mandrel via the expansion pressure generator, i.e. the expansion pressure generator has a filling connection and the connection between the filling connection of the expansion pressure generator and the pressure build-up mandrel is open when the expansion pressure generator is passive, the connection between the fill connection of the expansion pressure generator and the pressure build-up mandrel is blocked when the expansion pressure generator is active.
  • the expansion pressure generator is designed so that if it is provided between the pressure fluid filling device and the pressure build-up mandrel, the pressure fluid filling device is connected to the pressure build-up mandrel via the expansion pressure generator, it also takes over the function of the self-releasing check valve that was necessary in the prior art. If the expansion pressure generator is initially passive, the hydraulic fluid can be easily removed from the hydraulic fluid. k e its filling device are supplied to the pressure build-up mandrel via the expansion pressure generator, because then according to the teaching of the invention the connection between the filling connection of the expansion pressure generator and the pressure build-up mandrel is opened.
  • the connection between the filling connection of the expansion pressure generator and the pressure build-up mandrel is blocked according to the invention, so that the expansion pressure generator cannot press the hydraulic fluid back into the hydraulic fluid filling device. If the expansion pressure generator is passivated again after expansion, the connection between the pressure build-up mandrel and the filling connection of the expansion pressure generator is opened again, so that the residual pressure can be reduced in the hydraulic fluid filling device.
  • the teaching of the invention to realize an open connection between the filling connection of the expansion pressure generator and the pressure build-up mandrel when the expansion pressure generator is passive, on the other hand to realize a blocked connection between the fill connection of the expansion pressure generator and the pressure build-up mandrel when the expansion pressure generator is active can Realize particularly simply in that in the expansion pressure generator the filling connection - as seen in the direction of movement of the pressure piston - is provided in front of the expansion pressure seal. It is then advisable to provide the expansion pressure generator with a filling pressure seal before the filling connection, as seen in the direction of movement of the pressure piston. In this embodiment, therefore, the filling connection between the expanding pressure seal and the filling pressure seal is located on the expanding pressure generator.
  • the pressure piston of the expansion pressure generator is generally moved into a passive end position by the explained residual pressure of the pressure fluid brings. Nevertheless, it may be advisable to provide the expansion pressure generator with a compression spring which ensures a passive end position of the pressure piston. This prevents the connection between the filling connection of the expansion pressure generator and the pressure build-up mandrel from being partially opened or partially blocked by the pressure piston of the expansion pressure generator when the expansion pressure generator is passive.
  • the expansion pressure seal is provided in the expansion wall generator in the inner wall of the pressure cylinder, that is to say embodied as a so-called rod seal, while in the prior art from which the invention is based, the expansion pressure seal in the expansion pressure generator in provided the outer wall of the pressure piston, that is designed as a so-called piston seal.
  • the design of the expansion pressure seal of the expansion pressure generator as a so-called rod seal has a number of advantages over the design as a so-called piston seal.
  • the pressure piston for interacting with the expansion pressure seal can be machined better than the pressure cylinder.
  • the pressure build-up mandrel is introduced with play into the pipe end of the pipe to be fastened and the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel is sealed only after the pressure build-up mandrel has been introduced into the pipe end (cf. DE-OS 19 39 105).
  • the seals are mechanically enlarged after the introduction of the pressure build-up mandrel into the pipe end of the pipe to be fastened, namely via clamping cones, so that it leads to the desired and required sealing of the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel introduced into this pipe end.
  • the seals with which the pressure build-up mandrel is provided have from the outset an outside diameter which is "slightly" larger than the inside diameter of the pipe end of the pipe to be fastened (cf. DE-OS 24 00 148).
  • the pressure build-up mandrel can thus only be introduced into the pipe end of the pipe to be fastened in the axial direction by a not inconsiderable force.
  • the pressure build-up mandrel is introduced with play into the pipe end of the pipe to be fastened and the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel is sealed only after the pressure build-up mandrel has been introduced into the pipe end, specifically in that the force for the radial increase in the Seals of the pressure build-up mandrel and thus for sealing the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel is derived from the hydraulic fluid, the "real task" of which is to widen the pipe end of the pipe to be fastened.
  • the pressure fluid is supplied first at a first flow rate and then at a second flow rate, the first flow rate being so low that a seal of the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel does not yet take place, while the second flow rate is so high that the cavity between the pipe end of the pipe to be fastened and the pressure build-up mandrel is sealed.
  • FIG. 1 shows a system for the pressure-tight fastening of a tube (not shown) in a tube sheet, not shown, with the aid of a pressure fluid, with a pressure build-up mandrel 1, a pressure fluid filler 2 and an expansion pressure generator 3.
  • the pressure fluid filler 2 and the expansion pressure generator 3 are with the pressure build-up mandrel 1 connected.
  • Water is used as the pressure fluid, while the Hydraulic fluid filling device 2 and the expansion pressure generator 3 work with oil conveyed by a pump 4 as the drive means; a filling pressure generator 5 belonging to the hydraulic fluid filling device 2 and the expansion pressure generator 3 each have a double piston 6, 7, each with a pressure piston 8, 9 which pressurizes the hydraulic fluid, that is to say the water, and in each case an oil-loaded drive piston 10, 11. 1 shows a plurality of connecting, measuring and control means, which do not need to be described here.
  • the expansion pressure generator 3 has a pressure cylinder 12, the double piston 7 with the pressure piston 9 and an expansion pressure seal 13, which is effective between the pressure cylinder 12 and the pressure piston 9.
  • the hydraulic fluid filling device 2 is connected via the expansion pressure generator 3 to the pressure build-up mandrel 1, that is to say the expansion pressure generator 3 has a filling connection 14, and the connection between the filling connection 14 of the expansion pressure generator 3 and the pressure build-up mandrel 1 is opened when the expansion pressure generator 3 is passive, on the other hand locked when the expansion pressure generator 3 is active.
  • the expansion pressure generator 3 is designed so that, if it is provided as it were between the hydraulic fluid filling device 2 and the pressure build-up mandrel 1, it also takes over the function of the self-releasing check valve that was necessary in the prior art. If the expansion pressure generator 3 is initially passive, the pressure fluid can be fed easily from the pressure fluid filling device 2 via the expansion pressure generator 3 to the pressure build-up mandrel 1, because then, according to the teaching of the invention, the connection between the filling connection 14 of the expansion pressure generator 3 and the pressure build-up mandrel 1 is opened is.
  • the connection between the filler connection 14 of the expansion pressure generator 3 and the pressure build-up mandrel 1 is blocked according to the invention. so that the expansion pressure generator 3 cannot push the hydraulic fluid back into the hydraulic fluid filling device 2. If the expansion pressure generator 3 is then passivated again after expansion, the connection between the filling connection 14 of the expansion pressure generator 3 and the pressure build-up mandrel 1 is opened again, so that the residual pressure in the hydraulic fluid filling device 2 can be reduced.
  • the filling connection 14 - seen in the direction of movement of the pressure piston 9 - is provided in the expansion pressure generator 3 in front of the expansion pressure seal 13 and the expansion pressure generator 3 - viewed in the direction of movement of the pressure piston 9 - has a filling pressure seal 15 in front of the filling connection 14; the filling connection 14 is thus between the expanding pressure seal 13 and the filling pressure seal 15.
  • the expanding pressure generator 3 also has a passive end position of the pressure piston 9, pressure spring 16 and the expanding pressure seal 13 is provided in the inner wall of the pressure cylinder 9, that is to say as a so-called rod seal executed.

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Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe einer Druckflüssigkeit, mit einem Druckaufbaudorn (1), einer Druckflüssigkeitsfülleinrichtung (2) und einem Aufweitdruckerzeuger (3). Dabei sind die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung (2) und der Aufweitdruckerzeuger (3) mit dem Druckaufbaudorn (1) verbunden und weist der Aufweitdruckerzeuger (3) einen Druckzylinder (12), einen Druckkolben (9) und eine Aufweitdruckdichtung auf. Damit auf ein selbstentsperrendes Rückschlagventil und auf ein von Hand zu betätigendes Restdruckabbauventil verzichtet werden kann, ist die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung (2) über den Aufweitdruckerzueger (3) mit dem Druckaufbaudorn (1) verbunden, weist der Aufweitdruckerzeuger (3) also einen Füllanschluß (14) auf, und ist die Verbindung zwischen dem Füllanschluß (14) des Aufweitdruckerzeugers (3) und dem Druckaufbaudorn (1) geöffnet, wenn der Aufweitdruckerzeuger (3) passiv ist, ist die Verbindung zwischen dem Füllanschluß (14) des Aufweitdruckerzeugers (3) und dem Druckaufbaudorn (1) gesperrt, wenn der Aufweitdruckerzeuger (3) aktiv ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe einer Druckflüssigkeit, mit einem Druckaufbaudorn, einer Druckflüssigkeitsfülleinrichtung und einem Aufweitdruckerzeuger, wobei die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung und der Aufweitdruckerzeuger mit einem Druckaufbaudorn verbunden sind und der Aufweitdruckerzeuger einen Druckzylinder, einen Druckkolben und eine Aufweitdruckdich- tung aufweist. Gegenstand der Erfindung ist also das "hydraulische Aufweiten von Rohren", das schon seit langem bekannt ist (vgl. z. B. die DE-OS 19 39 105 und den Aufsatz von M. Podhorsky und H. Krips "Hydraulisches Aufweiten von Rohren" in VGB KRAFTWERKSTECHNIK, Heft 1/1979, Seiten 81 bis 87) und wobei das Rohrende des zu befestigenden Rohres mit Spiel in eine Bohrung des Rohrbodens eingesetzt wird, in das Rohrende des zu befestigenden Rohres der Druckaufbaudorn eingebracht wird, der Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn an den beiden Enden eines Aufweitbereiches - mit Hilfe von mindestens zwei Dichtungen - abgedichtet wird und über mindestens eine durch den Druckaufbaudorn geführte und in den Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn mündende Druckmittelzuführung dem Hohlraum eine Druckflüssigkeit zugeführt wird.
  • Der druckdichten Befestigung von Rohren in Rohrböden od. dgl., z. B. der Wärmetauscherrohre in den Rohrböden von Wärmetauschern, kommt eine enorme wirtschaftliche Bedeutung zu. Über mehrere Jahrzehnte hinweg ist als Verfahren dazu das "mechanische Einwalzen" angewendet worden, das jedoch sehr aufwendig ist und nicht zu hinreichend exakt berechenbaren Ergebnissen führt (vgl. M. Podhorsky und H. Krips "Hydraulisches Aufweiten von Rohren", aa0.) Gegenüber dem "mechanischen Einwalzen" ist das "hydraulische Aufweiten" mit einer Vielzahl von Vorteilen verbunden (vgl. M. Podhorsky und H. Krips "Hydraulisches Aufweiten von Rohren", aa0).
  • Bei der bekannten Anlage zum "hydraulischen Aufweiten von Rohren", von der die Erfindung ausgeht (vgl. die DE-AS 26 16 523 und M. Podhorsky und H. Krips "Hydraulisches Aufweiten von Rohren", aa0), wird als Druckflüssigkeit Wasser verwendet, während die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung und der Aufweitdruckerzeuger mit von einer Pumpe gefördertem Ö1 als Antriebsmittel arbeiten; ein zu der Druckflüssigkeitsfülleinrichtung gehörender Fülldruckerzeuger und der Aufweitdruckerzeuger weisen jeweils einen Doppelkolben mit einem die Druckflüssigkeit, also das Wasser, beaufschlagenden Druckkolben und einen ölbeaufschlagten Antriebskolben auf.
  • Nachteilig ist bei der bekannten Anlage, von der die Erfindung ausgeht, daß in der Verbindung zwischen der Druckflüssigkeitsfülleinrichtung und dem Druckaufbaudorn mindestens ein selbstentsperrendes Rückschlagventil (Rückschlagventil 19 in der DE-AS 26 16 523) vorgesehen sein muß. Dieses selbstentsperrende Rückschlagventil hat zunächst als Rückschlagventil die Aufgabe, dann, wenn mit Hilfe der Druckflüssigkeitsfülleinrichtung Druckflüssigkeit eingefüllt ist, den Aufbau des Aufweitdruckes - mit Hilfe des Aufweitdruckerzeugers - zu ermöglichen, also zu verhindern, daß der Aufweitdruckerzeuger die Druckflüssigkeit in die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung zurückdrückt. Das Rückschlagventil muß aber auch selbstentsperrend sein, und zwar aus folgendem Grund:
    • Beim Aufbau des Aufweitdruckes - bis ca. 4.000 bar - wird die Druckflüssigkeit komprimiert; das Volumen der unter dem Aufweitdruck stehenden Druckflüssigkeit ist um das Kompressionsvolumen kleiner als das Volumen der entspannten Druckflüssigkeit. Nun entsteht zwar beim Aufweiten - durch das Aufweiten des Rohrendes des zu befestigenden Rohres - ein Verdrängungsvolumen, das beim Abbau des Aufweitdruckes für die Druckflüssigkeit zur Verfügung steht. Da jedoch das Kompressionsvolumen in der Regel größer ist als das Verdrängungsvolumen, verbleibt die Druckflüssigkeit nach dem Abbau des. Aufweitdruckes, d. h. also dann, wenn der Aufweitdruckerzeuger passiv geworden ist, unter einem Restdruck, der abgebaut werden muß.
  • Nun ist es praktisch nicht möglich, ein hinreichend funktionssicheres selbstentsperrendes Rückschlagventil zu bauen, das bis zu ca. 4.000 bar Aufweitdruck als Rückschlagventil absolut druckdicht ist, das bei einem Fülldruck von z. B. 400 bar noch nicht selbstentsperrend wirksam wird und das bei einem Restdruck von z. B. 300 bar sicher selbstentsperrend wirksam wird. (Liegt der Restdruck oberhalb des Fülldruckes, so kann ein selbstentsperrendes Rückschlagventil natürlich ohnehin nicht verwendet werden.) Im Ergebnis wird bei der bekannten Anlage, von der die Erfindung ausgeht, mit einem von Hand zu betätigenden Restdruckabbauventil gearbeitet, wenn wirklich sichergestellt werden soll, daß der erläuterte Restdruck tatsächlich abgebaut wird.
  • Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, die in Rede stehende Anlage zum "hydraulischen Aufweiten von Rohren" so auszugestalten und weiterzubilden, daß das erläuterte selbstentsperrende Rückschlagventil und ein von Hand zu betätigendes Restdruckabbauventil nicht mehr benötigt werden.
  • Die erfindungsgemäße Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe einer Druckflüssigkeit, bei der die zuvor dargelegte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung über den Aufweitdruckerzeuger mit dem Druckaufbaudorn verbunden ist, der Aufweitdruckerzeuger also einen Füllanschluß aufweist, und die Verbindung zwischen dem Füllanschluß des Aufweitdruckerzeugers und dem Druckaufbaudorn geöffnet ist, wenn der Aufweitdruckerzeuger passiv ist, die Verbindung zwischen dem Füllanschluß des Aufweitdruckerzeugers und dem Druckaufbaudorn gesperrt ist, wenn der Aufweitdruckerzeuger aktiv ist.
  • Erfindungsgemäß ist also der Aufweitdruckerzeuger so ausgeführt, daß er, wenn er gleichsam zwischen der Druckflüssigkeitsfülleinrichtung und dem Druckaufbaudorn vorgesehen ist, die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung also über den Aufweitdruckerzeuger mit dem Druckaufbaudorn verbunden ist, die Funktion des im Stand der Technik notwendig gewesenen selbstentsperrenden Rückschlagventils mit übernimmt. Ist der.Aufweitdruckerzeuger zunächst passiv, so kann die Druckflüssigkeit ohne weiteres von der Druckflüssig- keitsfülleinrichtung über den Aufweitdruckerzeuger dem Druckaufbaudorn zugeführt werden, weil ja dann gemäß der Lehre der Erfindung die Verbindung zwischen dem Füllanschluß des Aufweitdruckerzeugers und dem Druckaufbaudorn geöffnet ist. Wird dann - zum Aufbau des Aufweitdruckes - der Aufweitdruckerzeuger aktiviert, so wird erfindungsgemäß die Verbindung zwischen dem Füllanschluß des Aufweitdruckerzeugers und dem Druckaufbaudorn gesperrt, so daß der Aufweitdruckerzeuger die Druckflüssigkeit nicht in die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung zurückdrücken kann. Wird nach dem Aufweiten der Aufweitdruckerzeuger wieder passiviert, so wird die Verbindung zwischen dem Druckaufbaudorn und dem Füllanschluß des Aufweitdruckerzeugers wieder geöffnet, so daß sich der Restdruck in die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung abbauen kann.
  • Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die zuvor erläuterte grundsätzliche Lehre der Erfindung im einzelnen zu realisieren sowie auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft erläutert werden soll.
  • Die Lehre der Erfindung, eine geöffnete Verbindung zwischen dem Füllanschluß des Aufweitdruckerzeugers und dem Druckaufbaudorn dann zu realisieren, wenn der Aufweitdruckerzeuger passiv ist, dagegen eine gesperrte Verbindung zwischen dem Füllanschluß des Aufweitdruckerzeugers und dem Druckaufbaudorn dann zu realisieren, wenn der Aufweitdruckerzeuger aktiv ist, läßt sich besonders einfach dadurch verwirklichen, daß bei dem Aufweitdruckerzeuger der Füllanschluß - in Bewegungsrichtung des Druckkolbens gesehen - vor der Aufweitdruckdichtung vorgesehen wird. Dann empfiehlt es sich, den Aufweitdruckerzeuger - in Bewegungsrichtung des Druckkolbens gesehen - vor dem Füllanschluß mit einer Fülldruckdichtung zu versehen. Bei dieser Ausführungsform befindet sich also an dem Aufweitdruckerzeuger der Füllanschluß zwischen der Aufweitdruckdichtung und der Fülldruckdichtung.
  • Bei der erfindungsgemäßen Anlage zum "hydraulischen Aufweiten von Rohren" wird der Druckkolben des Aufweitdruckerzeugers in der Regel durch den erläuterten Restdruck der Druckflüssigkeit in eine passive Endstellung gebracht. Gleichwohl kann es sich empfehlen, den Aufweitdruckerzeuger mit einer eine passive Endstellung des Druckkolbens sicherstellenden Druckfeder zu versehen. Dadurch wird verhindert, daß die Verbindung zwischen dem Füllanschluß des Aufweitdruckerzeugers und dem Druckaufbaudorn durch den Druckkolben des Aufweitdruckerzeugers teilgeöffnet bzw. teilgesperrt ist, wenn der Aufweitdruckerzeuger passiv ist.
  • Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt, ist bei dem Aufweitdruckerzeuger die Aufweitdruckdichtung in der Innenwandung des Druckzylinders vorgesehen, also als sogenannte Stangendichtung ausgeführt, - während im Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, bei dem Aufweitdruckerzeuger die Aufweitdruckdichtung in der Außenwandung des Druckkolbens vorgesehen, also als sogenannte Kolbendichtung ausgeführt ist. Die Ausführung der Aufweitdruckdichtung des Aufweitdruckerzeugers als sogenannte Stangendichtung hat gegenüber der Ausführung als sogenannte Kolbendichtung eine Mehrzahl von Vorteilen. Insbesondere läßt sich der Druckkolben für das Zusammenwirken mit der Aufweitdruckdichtung besser bearbeiten als der Druckzylinder.
  • Ein weiteres Problem bei der praktischen Durchführung des "hydraulischen Aufweitens" besteht in der Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn. Insoweit sind verschiedene Lösungen bekannt.
  • Bei einer ersten bekannten Ausführungsform des "hydraulischen Aufweitens" wird der Druckaufbaudorn mit Spiel in das Rohrende des zu befestigenden Rohres eingebracht und der Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn erst nach dem Einbringen des Druckaufbaudornes in das Rohrende abgedichtet (vgl. die DE-OS 19 39 105). Im einzelnen werden dabei die Dichtungen nach dem Einbringen des Druckaufbaudornes in das Rohrende des zu befestigenden Rohres mechanisch, nämlich über Spannkonen, in radialer Richtung vergrößert, so daß es zu der gewollten und erforderlichen Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem in dieses Rohrende eingebrachten Druckaufbaudorn kommt. Diese Art der Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem in dieses Rohrende eingebrachten Druckaufbaudorn ist insoweit nachteilig, als nach dem Einbringen des Druckaufbaudornes in das Rohrende des zu befestigenden Rohres mindestens ein Spannkonus in axialer Richtung eingestellt werden muß, was natürlich relativ zeitaufwendig ist.
  • Bei einer zweiten bekannten Ausführungsform des "hydraulischen Aufweitens" haben die Dichtungen, mit denen der Druckaufbaudorn versehen ist, von vornherein einen Außendurchmesser, der "geringfügig" größer ist als der Innendurchmesser des Rohrendes des zu befestigenden Rohres (vgl. die DE-OS 24 00 148). Dabei kann also der Druckaufbaudorn nur durch eine nicht unerhebliche Kraft in axialer Richtung in das Rohrende des zu befestigenden Rohres eingebracht werden. (Um trotz möglicher Plustoleranzen des Innendurchmessers des Rohrendes des zu befestigenden Rohres und möglicher Minustoleranzen des Außendurchmessers der Dichtungen des Druckaufbaudornes noch eine sichere Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn zu gewährleisten, muß der Außendurchmesser der Dichtungen des Druckaufbaudornes im Verhältnis zum Innendurchmesser des Rohrendes des zu befestigenden Rohres entsprechend gewählt werden. Treten dann Minustoleranzen des Innendurchmessers des Rohrendes des zu befestigenden Rohres und Plustoleranzen der Dichtungen des Druckaufbaudornes auf, so ist der Außendurchmesser der Dichtungen des Druckaufbaudornes nicht mehr "geringfügig", sondern erheblich größer als der Innendurchmesser des Rohrendes des zu befestigenden Rohres. Die Folge davon ist, daß einerseits eine ganz erhebliche Kraft in axialer Richtung aufgebracht werden muß, um den Druckaufbaudorn in das Rohrende des zu befestigenden Rohres einzubringen, daß andererseits die Dichtungen des Druckaufbaudornes beim Einbringen des Druckaufbaudornes in das Rohrende des zu befestigenden Rohres beschädigt werden.) Nachteilig ist dabei außerdem, daß der Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn vor dem Zuführen der Druckflüssigkeit nicht entlüftet werden kann, so daß die eingeschlossene Luft extrem stark komprimiert wird, - mit allen Gefahren, die damit verbunden sein können.
  • Um das zuvor dargelegte Problem der Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn besser gelöst zu haben, empfiehlt es sich, zwecks Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn die Dichtun- .gen mit der Druckflüssigkeit zu beaufschlagen, und zwar zweckmäßigerweise so, daß durch die Druckflüssigkeit auf die Dichtungen eine radial nach außen wirkende Kraft ausgeübt wird. Dabei wird also der Druckaufbaudorn mit Spiel in das Rohrende des zu befestigenden Rohres eingebracht und der Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn erst nach dem Einbringen des Druckaufbaudornes in das Rohrende abgedichtet, und zwar dadurch, daß die Kraft zur radialen Vergrößerung der Dichtungen des Druckaufbaudornes und damit zur Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn aus der Druckflüssigkeit abgeleitet wird, deren "eigentliche Aufgabe" das Aufweiten des Rohrendes des zu befestigenden Rohres ist. Einerseits bedarf es also nicht einer mechanischen Einstellung eines Spannkonus, andererseits treten aber auch die Probleme nicht auf, die dann auftreten, wenn die Dichtungen des Druckaufbaudornes von vornherein einen Außendurchmesser haben, der größer ist als der Innendurchmesser des Rohrendes des zu befestigenden Rohres, der Druckaufbaudorn also nur durch eine nicht unerhebliche Kraft in axialer Richtung in das Rohrende des zu befestigenden Rohres eingebracht werden kann.
  • Besonderer Bedeutung kommt einer Ausgestaltung des zuvor beschriebenen Verfahrens zu, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Druckflüssigkeit zuerst mit einer ersten Strömungsgeschwindigkeit und dann mit einer zweiten Strömungsgeschwindigkeit zugeführt wird, wobei die erste Strömungsgeschwindigkeit so gering ist, daß eine Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn noch nicht stattfindet, während die zweite Strömungsgeschwindigkeit so groß ist, daß eine Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn stattfindet. Wird dem Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn über die Druck- mittelzuführung Druckflüssigkeit mit der ersten Strömungsgeschwindigkeit zugeführt, dann verdrängt die in den Hohlraum einströmende Druckflüssig- keit zuerst die in dem Hohlraum befindliche Luft; der Hohlraum wird also entlüftet. Wegen der geringen Strömungsgeschwindigkeit der Druckflüssig- keit ist der Druckabfall hinter der Stelle, an der die Dichtungen mit der Druckflüssigkeit beaufschlagt werden, so gering, daß die durch die Druckflüssigkeit auf die Dichtungen ausgeübte Kraft nicht ausreicht, die Dichtungen so zu spannen, daß eine-Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn stattfindet. Wird nun die Strömungsgeschwindigkeit der Druckflüssigkeit erhöht, so ist der Druckabfall hinter der Stelle, an der die Dichtungen mit der Druckflüssigkeit beaufschlagt werden, so groß, daß die durch die Druckflüssigkeit auf die Dichtungen ausgeübte Kraft ausreicht, die Dichtungen nunmehr so zu spannen, daß eine Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden Rohres und dem Druckaufbaudorn stattfindet.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert; es zeigt
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage zum "hydraulischen Aufweiten von Rohren" und
    • Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich größerer Darstellung, den Aufweitdruckerzeuger der-Anlage nach Fig. 1, teilweise im Schnitt.
  • Die Fig. 1 zeigt eine Anlage zur druckdichten Befestigung eines nicht.dargestellten Rohres in einem nicht dargestellten Rohrboden mit Hilfe einer Druckflüssigkeit, mit einem Druckaufbaudorn 1, einer Druckflüssigkeitsfülleinrichtung 2 und einem Aufweitdruckerzeuger 3. Die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung 2 und der Aufweitdruckerzeuger 3 sind mit dem Druckaufbaudorn 1 verbunden. Als Druckflüssigkeit wird Wasser verwendet, während die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung 2 und der Aufweitdruckerzeuger 3 mit von einer Pumpe 4 gefördertem Öl als Antriebsmittel arbeiten; ein zu der Druckflüssigkeitsfülleinrichtung 2 gehörender Fülldruckerzeuger 5 und der Aufweitdruckerzeuger 3 weisen jeweils einen Doppelkolben 6, 7 mit jeweils einem die Druckflüssigkeit, also das Wasser beaufschlagenden Druckkolben 8, 9 und jeweils einen ölbeaufschlagten Antriebskolben 10, 11 auf. Im übrigen zeigt die Fig. 1 eine Mehrzahl von Verbindungs-, Meß- und Steuermitteln auf, die hier der Beschreibung nicht bedürfen.
  • Wie die Figuren zeigen, weist der Aufweitdruckerzeuger 3 einen Druckzylinder 12, den Doppelkolben 7 mit dem Druckkolben 9 und eine Aufweitdruckdichtung 13 auf, die zwischen dem Druckzylinder 12 und dem Druckkolben 9 wirksam ist.
  • Erfindungsgemäß ist die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung 2 über den Aufweitdruckerzeuger 3 mit dem Druckaufbaudorn 1 verbunden, weist also der Aufweitdruckerzeuger 3 einen Füllanschluß 14 auf, und ist die Verbindung zwischen dem Füllanschluß 14 des Aufweitdruckerzeugers 3 und dem Druckaufbaudorn 1 geöffnet, wenn der Aufweitdruckerzeuger 3 passiv ist, dagegen gesperrt, wenn der Aufweitdruckerzeuger 3 aktiv ist.
  • Erfindungsgemäß ist also der Aufweitdruckerzeuger 3 so ausgeführt, daß er, wenn er gleichsam zwischen der Druckflüssigkeitsfülleinrichtung 2 und dem Druckaufbaudorn 1 vorgesehen ist, die Funktion des im Stand der Technik notwendig gewesenen selbstentsperrenden Rückschlagventils mit übernimmt. Ist der Aufweitdruckerzeuger 3 zunächst passiv, so kann die Druckflüssigkeit ohne weiteres von der Druckflüssigkeitsfülleinrichtung 2 über den Aufweitdruckerzeuger 3.dem Druckaufbaudorn 1 zugeführt werden, weil ja dann gemäß der Lehre der Erfindung die Verbindung zwischen dem Füllanschluß 14 des Aufweitdruckerzeugers 3 und dem Druckaufbaudorn 1 geöffnet ist. Wird dann - zum Aufbau des Aufweitdruckes - der Aufweitdruckerzeu- ger aktiviert, so wird erfindungsgemäß die Verbindung zwischen dem Füllanschluß.14 des Aufweitdruckerzeugers 3 und dem Druckaufbaudorn 1 gesperrt, so daß der Aufweitdruckerzeuger 3 die Druckflüssigkeit nicht in die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung 2 zurückdrücken kann. Wird dann nach dem Aufweiten der Aufweitdruckerzeuger 3 wieder passiviert, so wird die Verbindung zwischen dem Füllanschluß 14 des Aufweitdruckerzeugers 3 und dem Druckaufbaudorn 1 wieder geöffnet, so daß sich der Restdruck in die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung 2 abbauen kann.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist bei dem Aufweitdruckerzeuger 3 der Füllanschluß 14 - in Bewegungsrichtung des Druckkolbens 9 gesehen - vor der Aufweitdruckdichtung 13 vorgesehen und weist der Aufweitdruckerzeuger 3 - in Bewegungsrichtung des Druckkolbens 9 gesehen - vor dem Füllanschluß 14 eine Fülldruckdichtung 15 auf; der Füllanschluß 14 befindet sich also zwischen der Aufweitdruckdichtung 13 und der Fülldruckdichtung 15. Im übrigen weist der Aufweitdruckerzeuger 3 noch eine eine passive Endstellung des Druckkolbens 9 sicherstellende Druckfeder 16 auf und ist die Aufweitdruckdichtung 13 in der Innenwandung des Druckzylinders 9 vorgesehen, also als sogenannte Stangendichtung ausgeführt.

Claims (5)

1. Anlage zur druckdichten Befestigung eines Rohres in einem Rohrboden mit Hilfe einer Druckflüssigkeit, mit einem Druckaufbaudorn, einer Druckflüssigkeitsfülleinrichtung und einem Aufweitdruckerzeuger, wobei die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung und der Aufweitdruckerzeuger mit dem Druckaufbaudorn verbunden sind und der Aufweitdruckerzeuger einen Druckzylinder, einen Druckkolben und eine Aufweitdruckdichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeitsfülleinrichtung (2) über den Aufweitdruckerzeuger (3) mit dem Druckaufbaudorn (1) verbunden ist, der Aufweitdruckerzeuger (3) also einen Füllanschluß (14) aufweist, und die Verbindung zwischen dem Füllanschluß (14) des Aufweitdruckerzeugers (3) und dem Druckaufbaudorn (1) geöffnet ist, wenn der Aufweitdruckerzeuger (3) passiv ist, die Verbindung zwischen dem Füllanschluß (14) des Aufweitdruckerzeugers (3) und dem Druckaufbaudorn (1) gesperrt ist, wenn der Aufweitdruckerzeuger (3) aktiv ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Aufweitdruckerzeuger (3) der Füllanschluß (14) - in Bewegungsrichtung des Druckkolbens (9) gesehen - vor der Aufweitdruckdichtung (13) vorgesehen ist.
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufweitdruckerzeuger (3) - in Bewegungsrichtung des Druckkolbens (9) gesehen vor dem Füllanschluß (14) eine Fülldruckdichtung (15) aufweist.
4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufweitdruckerzeuger (3) eine eine passive Entstellung des Druckkolbens (9) sicherstellende Druckfeder (16) aufweist.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Aufweitdruckerzeuger (3) die Aufweitdruckdichtung (13) in der Innenwandung des Druckzylinders (12)vorgesehen ist, also als sogenannte Stangendichtung ausgeführt ist.
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