DE1949573C - Befestigen eines Rohres in einer dik ken Lochplatte mittels Explosionsdruckwel len und Sprengsatze hierzu - Google Patents

Description

Einige Ausiiiiuungsbeispic'e der Jbrfindung we:,!

msschnitte abgewandelter

Anordnung,

F i 8. 2, 3 und 4

Ordnungen. ,zein einer Boiiruni; ί einer Locnplattel (his: ,. ζ. B. dem Rohrboden eines Wärmeaustauschers. !-,.-findet sich ein zu befestigendes Rohr3, dessen Iu,. stecklänge deich der Dicke des Rohrbodens ist. D-Rohr weist" einen Teil 4 geringeren Durchmesst:

Rohre in einer Lochplatte unter Zuhilfenahme der . _,_ .

Explosionsdruckwellentechnik, d. h. durch Explosion io an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

einer Ladung im Rohrinnern, zu befestigen. Dabei Fig. I einen Längsscunitt einer erfindungsgemii:

sind zvei Verfahren ausgearbeitet worden. Es wurde versucht, die Rohie mittels Explosionsdruckwellen aufzuweiten und so an der Wand der Bohrung zum Anliegen zu bringen, was besonders dann err.pfehlensvvert sei, wenn die Lochplatte bezüglich des Lochtiurchmessers sehr dick ist, z. B. im Falle eines Rohrbodens eines Hochdruckwärmeaustauschers.

Gemäß einem anderen bekannten Verfahren wird ..„ _._.

das Rohr auf einem Teil seiner Einstecklänge in der 20 _auf, so daß sich ein Ringspalt 5 zwischen dem Roh Bohrung mittels Explosionsdruckwellen mit der umfang 6 und der Wand 7 der Bohrung 1 befinde: Lochplatte metallisch verbunden oder verschweißt Der Teil des Rohres mit dem reduzierten Durch (schweizerische Patentschrift 454 [94). Bei diesem messer ist der Teil, der mit dem Rohrboden mein¹ Verfahren wird bestenfalls nur ein sehr kleiner Teil lisch verbunden oder verschweißt werden soll. O,. der restlichen Einstecklänge des Rohres aufgeweitet 35 Ringspalt gewährleistet, daß die Rohnvandung ;i und in der Bohrung an der Lochplatte zum Anliegen dieser Zone vor dem Auftrennen auf der Wand ik-: b d Bohrung auf eine ausreichende Geschwindigkeit Iv

schleunigt werden kann, welches Voraussetzung is!

g g für das Zustandekommen der Verschweißung, ijn

Spiel zwischen Rohr und Lochplatt· bestehen, wel- 30 zu gewährleisten, daß das eingeschobene Rohr kor, dies zu Spaltkorrosion Anlaß geben kann. zentrisch in der Bohrung des Rohrbodens liegt, isi

es mit zwei Bunden 10 und 11 versehen. Diese Bunden sind in diesem Falle hydraulisch angebrachte gg Aufweitungen des Rohres. Der nicht aufgeweitete

erzielt als auch die Korrosionsbildung der Verbin- 35 Teil 12 des Rohres bildet mit der Bohrung einer. dungsstelle vermieden und trotzdem eine schnellere gleichmäßigen Ringspalt 13. Die Aufweitung U) Befestigungsmethode als bei den sonst üblichen dient aucli zur Vermeidung eines allfälligen Spaltes Methoden erzielt wird. Gemäß der Erfindung wird am hinteren Ende 14 des Rohrbodens, da es nicht dies dadurch erreicht, daß neben der genannten oder nur schwer gelingt, die Druckwellen derart Sprengladung noch eine zweite nur zum Aufweiten 40 zu beherrschen, daß sie das Rohr bis zum hinteren eines Teils der Einstecklänge des Rohres dienende Ende des Rohrbodens an die Bohrungswandung mit Sprengladung vorgesehen ist, wobei die erste Spreng- Sicherheit zum Anliegen bringen, ohne das Rohr ladung die Form eines Bechers hat, durch welchen in der Nähe seiner Austrittstelle 15 aufzublähen, die zweite Sprengladung verläuft und dessen Boden Spalte sind aber immer unerwünscht, da sie zur durchdringt, während der im Becher verbleibende 45 Spaltkorrosion Anlaß geben.

Raum zwischen den Sprengladungen mit einem die Im Rohr befindet sich ein elastischer Diucküber-

Detonationsdruckwellen der zweiten Sprengladung aufnehmenden Körper ausgefüllt ist.

Eine weitere erfindungsgemäße Befestigung ist da- pp g

durch gekennzeichnet, daß neben der genannten 50 den. In den Druckübcrtragungsrinsatz ist ein Mantel-Sprengladung noch eine zweite nur zum Aufweiten rohr 22 aus Kunststoff geschoben, das in der Reihcneines Teils der Einstecklänge des Rohres dienende ld

Sprengladung vorgesehen ist, wobei die erste Spreng-

ladung die Zündpatrone umgibt, an deren Ende sich pgg pgp

die zweite Sprengladung anschließt, und Aufweiten 55 können die Form einer Sprengschnur mit Kunststoff- und Verschweißen etwa gleichzeitig stattfinden. mantel haben. Das Mantelrohr 22 weist am Umfang

Eine andere erfindungsgemäße Befestigung ist dadurch gekennzeichnet, daß neben der genannten

Sprengladung noch eine zweite nur zum Aufweiten ( g)

eines Teils der Einstecklänge des Rohres dienende 60 führen. Die Ziindlcitungcn sind durch öffnungen 30 Sprengladung vorgesehen ist, an die sich die Züncl- und 31 im Mantelrohr zur Zündpatrone geführt. Die patrone anschließt. h Bfi

Schließlich ist eine erfindungsgemäße Befestigung

dadurch gekennzeichnet, daß neben der genannnten g ,

Sprengladung eine zweite nur zum Aufweiten eines 65 Schwaden der Explosionen in die Schweißzone geTeils der Eiiistecklänge des Rohres dienende Spreng- langen. Rauchschwaden wirken korrosiv.
liKluijg und im Anschluß an diese eine dritte der Um das Rohr im Rohrboden zu befestigen, wird

Versd-veilUing des Rohres mit der Lochplatte auf die Zündpatrone 23 vom Zündauslöser betätigt. Die

g p g

gebracht. Besondcs bei einer Lochplatte, deren Dicke ein Vielfaches des Rohrdurchmessers beträgt, bleibt auf den größten Teil der Einstecklänge ein

p g

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rohr in einer Lochplatte so zu verbinden, daß sowohl die bei Schweißen übliche Abdichtungsgüte

tragungseinsatz 20, dessen Boden 21 das Rohr 3 einseitig abschließt und dazu dient zu verhindern, daß Explosionsprodukte in das Rohr geschleudert wcrkbi i i Ml

rohr 22 au g,

folge eine Zündpatrone 23. eine erste Sprengladung oder Spr^.igkörper 24 und eine dieser anschließende, zweite Sprengladung 25 enthält. Beide Sprengkörper i Sh i Kff

zwei Rollen 26 und 27 auf, in welche die Ziindleitungen 28 und 29 der Zündpatrone verlegt sind, welche zu einem (nicht gezeichneten) Zündauslöser

Bohrung I ist während des Befestigungsvorganges mittels eines Bundcs32 am Druckübertragungseinsatz abgeschlossen. Dadurch wird verhindert, daß Rauch

Zündpatrone zündet den ersten Sprengkörper 24 Durch die bei der Explosion entstehenden Druckwellen wird das Rohr über die ganze Länge zwischen den hydraulisch erzeugten Aufweitungen 10 und 11 aufgeweitet, so daß es dort mit seinem Außenumfang fest an den Innenumfang der Bohrung 1 im Rohrhoden anliegt. Im Augenblick, da die laufende Detonation des ersten Sprengkörpers 24 den zweiten Sprengkörper 25 erreicht, zündet er diesen. Durch die bei dessen Detonation entstehenden Druck- to wellen wird der Teil 4 des Rohres mit dem reduzierten Durchmesser mit der Innenwand der Bohrung •,•erschweißt. Da das Rohr durch den Sprengkörper 24 aufgeweitet und dadurch verankert war, ist eine Bewegung des Rohres während des folgenden Veridnveißvorganges unmöglich.

Die Ladungen der beiden Sprengkörper 24 und 25 sind ihren Aufgaben, das Aufweiten bzw. das Ver-•chweißen des Rohres, angepaßt, d. h. die Ladung des Sprengkörpers 25 ist größer als die des Sprengkörpers 24. Die größere Ladung kann z. B. dadurch erreicht werden, daß der Innendurchmesser des Druckübertragungseinsatzes 20 in der Schweißzone größer ist als in der Aufweitungszone, so daß dort mehr Sprengstoffmasse untergebracht werden kann. Auch können die Detonationsgeschwindigkeiten beider Sprengkörper unterschiedlich gewählt werden. Es ist vorteilhaft, die Detonationsgeschwindigkeit des der Aufweitung des Rohres dienenden Sprengkörpers 24 groß zu wählen, da dann mit einer kleinen Sprengstoffmenge ein großer Aufweiteffekt erreicht *ird. Die Detonationsgeschwindigkeit des der Verichweißung dienenden Sprengkörpers 25 kann demgegenüber kleiner gewählt werden.

Bei der Anordnung c^mäß Fig. 2 weist eine Bohrung 35 in eirrm Rohrboden 36 nahe der Rohrmündung 37 eine leicht konische Erweiterung 38 auf. Der halbe Spitzenwinkel der Erweiterung ist mit η bezeichnet. In den Rohrboden ist ein zu befestigendes Rohr 39 eingeschoben. Ein Druckübertragungseinlatz 40 mit einem Bund 41 ist in das Rohr bis zum Anschlag des Bundes angebracht. Der Oruckübertragungseinsatz weist eine Längsbohrung 42 auf, in welcher eine Sprengladung oder ein Sprengkörper 43 In der Form einer Sprengschnur angebracht ist. Im festlichen Raum 44 der Längsbohrung 42 befindet »ich ein Dämpfungsmittel 45. Der Druckübertra-{iungscinsatz 40 weist weiterhin auf der Bundseite tine Anbohrung 46 auf, mit einem konischen Grund 47. In dieser Anbohrung steckt eine becherartig geformte Sprengladung oder Sprengkörper 48. der In seinem konisch ausgebildeten Boden 49 eine dem Durchmesser des Sprengkörpers 43 entsprechende bohrung 50 aufweist. Der zwischen Sprengkörper 43 lind Sprengkörper 48 verbleibende Raum ist mit einem Metallrohr 51 versehen, das über den Bund 41 des Druckübertragungseinsatzes 40 hinausragt.

Um das Rohr 39 im Rohrboden zu befestigen, wird der Sprengkörper 43 an seinem rechten Ende gezündet. Der Sprengkörper detoniert dabei in Richtung des Rohres 39, d. h. in F i g. 2 von recnts nach links. Dabei nimmt das MctallrohrSl den größten Teil der Druckenergie elastisch auf, so daß im Bereich dieses Mctallrohres kaum eine Verformung des Rohres 39 auftritt. Sobald die Detonation das Ende 52 des Metallrohres 51 passiert, wird das Rohr 39 über die restliche Länge des Sprengkörpers 43 aufeeweitet und in der Bohrung befestigt. Das Dämpfungsmittel 45, das ζ. B. aus einem Schaumstoff auf Polyurethan-Basis besteht, verhindert ein übermäßiges Aufstauen der Explosionswellenfront. Im Moment, da die Detonation des Sprengkörpers 43 den Boden 49 des Sprengkörpers 48 erreicht, zündet sie auch diesen Sprengkörper. Dessen Detonation wandert nun in der entgegensetzten Richtung, auf der Zeichnung von links nach rechts, dabei das Rohrende 53 mit dem Rohrboden 36 verschweißend. Bei dieser Anordnung werden somit mittels einer einzigen von außen einseitig in das Rohr eingeführten Zündung zwei von einem Punkt aus gleichzeitig in entgegengesetzter Richtung laufende Detonationen hervorgerufen.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 3 ist ein Druckübertragungseinsatz 65 versehen mit einem Sprengkörper 66, de« eine Zündpatrone 67 anschließt, welche ihrerseits von einem Sprengkfr _:>er 68 in der Form einer Sprengfolie umgeben ist. Dt Sprengkörper 66, der wiederum die Form einer Sprengschnur aufweist, dient der Aufweitung eines Rohres 69 mit einer Lochplatte 70, die Sprengfolie 68 der Verschweißung des Rohrendes mit der Lochplatte. Beide Sprengkörper werden gleichzeitig durch die Zündpatrone 67 gezündet, so daß die Aufsveitung und die Verschweißung praktisch gleichzeitig stattfinden.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 4 wird ein Teil eines Rohres aufgeweitet und an seinen beiden Enden mit einem Rohrboden verschweißt. Dazu wird eine Bohrung 75 einer Lochplatte 76 an der vorderen Seite 77 mit einem konischen Teil 78, die hintere oder Rohrbündelseite 79 der Bohrung mit einem konischen Teil 80 und einem zylindrischen Teil 81 versehen. Das Rohrinnere ist wiederum mit einem Druckübertragungseinsatz 82 versehen. Im Druckübertragnngseinsatz befindet sich eine Zündpatrone 85 — mit den Zünddrähten 86 und 87 — und daran anschließend ein Sprengkörper 88, der sich auf den größten Teil der Einstecklänge des Rohres erstreckt und der Aufweitung des Rohres dient. Dtti Sprengkörper 88 schließt sich ein Sprengkörper 89 an, der der Verschweißung des Rohres mit dem Rohrboden nahe der Rohrmündung dient. Die Zündpatrone 85 liegt zum Teil innerhalb eines becherartigen Sprengkörpers 90, welcher darin mittels eines Einsatzes 91 zentriert ist. Der Druckübertragungseinsatz ist auf der Rohrbündelseite mit einem fest damit verbundenen Pfropfen 83 abgeschlossen, so daß die Zündpatrone nicht (durch Rückstoßwiikung) ins Rohrinnere getrieben werden kann. Auch weiden die korrosiven Rauchschwaden am Eindringen ins Rohrinnere behindert. Auf der Rohrmündungsseite ist der Druckübertragungseinsatz mit einem Pfropfen 84 abgeschlossen, der verhindert, daß Rauchschwaden j η die Schweißzone gelangen.

Um das Rohr im Rohrboden zu befestigen, wird die Zündpatrone 85 gezündet, welche ihrerseits das Abbrennen des becherartigen Sprengkörpers 90 und des Sprengkörpers 8ff einleitet. Durch die vom Sprengkörper 90 ausgehenden Druckwellen wird das Rohr in derselben Weise wie für Fig. 2 beschrieben auf der Rohrbündelseite 79 mit der Lochplatte verschweißt. Der zylindrische Teil 81 der Bohrung 75 verhindert dabei, daß das Rodr außerhalb des Rohrbodens aufgebläht wird. Die Aufblähung bleibt somit auf den zylindrischen Teil 81 der Bohrung beschränkt. Heim Abbrennen des Sprengkörpers 88

wird das Rohr aufgeweitet und an der Bohrungsinnenwand zum Anliegen gebracht. Wenn der Abbrenn Vorgang das Ende des Sprengkörpers erreicht, zündet dieser den Sprengkörper 89, welcher das Rohr über den konischen Teil der Bohrung mit der Lochplatte verschweißt. Das Aufblähen des Rohres auf der Rohrbündelseite kann, statt durch den zylindrischen Teil 81 oder zusätzlich dazu, verhindert werden durch das Anbringen einer Verdammung, z. B. in der Form einer Flüssigkeitsschicht auf der Lochplatte bei vertikal gestelltem Rohrbündel. Der Vorteil ist. daß die Sprengladung 90 noch dichter an die Schweißzone herangeführt werden kann.

Um die Lärmbelästigung während der Befestigungsarbeiten zu verringern, kann die Lochplatte mit einer Haube versehen sein. Die Haube kann evakuiert werden.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Befestigen eines Rohres in einer dicken Lochplatte mittels Explosionsdruckwellen, mit einer der Verschweißung des Rohres auf einem Teil seiner Einstecklänge mit der Lochplatte dienenden, von einem Druckübertragungselement umgebenen Sprengladung und einer Zündpatrone, dadurch gekennzeichnet, daß neben der genannten Sprengladung noch eine zweite nur zum Aufweiten eines Teils der Einstecklänge des Rohres (39) dienende Sprengladung (43) vorgesehen ist. wobei die erste Sprengladung die Form eines Bechers (48) hat, durch welchen die zweite Sprengladung (43) verläuft und dessen Boden (49) durchdringt, während er nu cecher (48) verbleibender Raum zwischen den Sprengladungen mit einem die Detonationsdruckwellen der zweiten Sprengladung (43) aufnehmenden Körper (51) ausgefüllt ist (Fi g. 2).

2. Befestigen eines Rohres in einer dicken Lochplatte mittels Explosionsdnickwellcn. mit einer der Verschweißung des Rohres auf ei nun ,0 Teil seiner Einstecklänge mit der Lochplatte dienenden, von einem Druckübertragungselement umgebenen Sprengladung und einer Zündpatrone, dadurch gekennzeichnet, daß neben der genannten Sprengladung noch eine zweite nur zum Aufweiten eines Teils der Einstecklänge des Rohres dienende Sprengladung (66) vorgesehen ist. wobei die erste Sprengladung (68) die Zündpatrone (67) umgibt, an deren Ende sich die zweite Sprengladung (66) anschließt, und Aufweiten und Verschweißen etwa gleichzeitig stattfinden (Fig. 3).

3. Befestigen eines Rohres in einer dicken Lochplatte mittels Explosionsdnickwellen, mit einer der Verschweißung des Rohres auf einem Teil seiner Einstecklänge mit der Lochplatte dienenden, von einem Druckübertragungselement umgebenen Sprengladung und einer Zündpatrone, dadurch gekennzeichnet, daß neben der genannten Sprengladung (25) noch eine zweite nur zum Aufweiten eines Teils der Einstecklänge des Rohres dienende Sprengladung (24) vorgesehen ist. an die sich die Zündpatrone (23) anschließt (Fig. 1).

4. Befestigen eines Rohres in einer dicken Lochplatte mittels Explosionsdnickwellen, mit einer der Verschweißung des Rohres auf einem Teil seiner Einstecklänge mit der Lochplatte dienenden, von einem Druckübertragungselement umgebenen Sprengladung und einer Zündpatrone, dadurch gekennzeichnet, daß neben der genannten Sprengladung eine zweite nur zum Aufweiten eines Teils der Einstecklänge de? Rohres dienende Sprengladung (88) und im Anschluß an diese eine dritte der Verschwcißunc des Rohres mit der Lochplatte (76) auf einem zweiten anderen Teil der Einstecklänge dienende Sprengladung (90) vorgesehen ist. wobei die zweite und dritte Sprengladung (88 bzw. 90) zn gleicher Zeit von der Zündpatrone (85) gezündei werden (F ^; g. 4).

5 Sprengsatz für die Befestigung eines Rohre! nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet. daP die erste Sprengladung eine Sprengfolie (68) ist die eine der Zündung der ersten (68) und zweiter Sprengladung (66) dienende Zündpatrone (67; umgibt (Fi g. 3).

6. Sprengsatz für die Befestigung eines Rohre« nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, da(.^; der Druckiihertragungseinsatz (20) auf der Rohr bündelseite mit einem die Schweißzone abschirmenden Flansch (32, Fig. I) versehen ist.

7. Sprengsatz für die Befestigung eines Rohre* nach Anspruch I oder 5, dadurch gekennzeichnet daß der Innendurchmesser des Druckübertni gungscinsat/es (40, 65) in der Schweißzone größe 1 ist als in der Ausweitungszone (F i g. 2 bzw. 3)

8. Sprengsatz für die Befestigung eines Rohre nach Anspruch 4. mit vertikal gestelltem Rohr bündel, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohr bündelseite (79) der Lochplatte (76) mit einei Dämmschicht versehen ist (Fig. 4).

9. Sprengsatz für die Befestigung eines Rohre· nach Anspruch 1.2. 3. dadurch gekennzeichne! daß die der Verschweißung dienende cp-u Sprengladung (48, F i g. 2; 68, F i g. 3; 25. F i g. 1 sich im Bereich des der Rohrmündung nahe liegenden Teiles des Rohres (39, 69 bzw. 3) K findet.

10. Sprengsatz für die Befestigung eines Rohre nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet. <M sich die der Verschweißung dienende erste um dritte Sprengladung (89 bzw. 90) im Bereich c. beiden Seiten (77 bzw. 79) der Lochplatte (76 befinden (Fi g. 4).

Π. Sprengsatz nach einem der voransehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, "daß ti ■ Sprengladungen unterschiedliche Abbrenne: schwindigkeit haben.

12. Sprengsatz nach einem der vorangehende: Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, "daß au Abbrenngeschwindigkeit der der Aufweitune die nenden Sprengladung größer ist als die der" Ver schweißung dienende Sprengladung.

13. Sprengsatz nach einem der vorangehende; Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, "daß di. Ladung der der Verschweißung dienenden Sprengladung oder Sprengladungen größer ist als die de Aufweitung dienende Sprengladune.

14. Sprengsatz nach einem der voraneehendei Ansprüche, dadurch gekennzeichnet "dr-P di Abbrenngeschwindigkeit der der Aufwestune die nenden Sprengladung höher ist als die Schallee schwindigkeit in der Rohrwand.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen