DE2824961A1

DE2824961A1 - Vorrichtung zum hydraulischen aufweiten und anpressen eines in eine rohrbodenbohrung eingesetzten rohrendes an die bohrungswand

Info

Publication number: DE2824961A1
Application number: DE19782824961
Authority: DE
Inventors: Philip S Brown; Douglas G Harman
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1977-06-28
Filing date: 1978-06-07
Publication date: 1979-01-18
Also published as: CA1063065A; GB1583729A; SE425357B; ES471122A1; CH629982A5; IT1096762B; FR2395792A1; JPS5411874A; SE7807132L; IT7824836A0; US4125937A; FR2395792B1; JPS5521611B2; EG14605A; DE2824961C2

Description

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Augsburg, den 1. Juni 1978

Westinghouse Electric Corporation, Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania 15222, V.St.A.

Vorrichtung zum hydraulischen Aufweiten und Anpressen eines in eine Rohrbodenbohrung eingesetzten Rohrendes an die Bohrungswand

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum hydraulischen Aufweiten und Anpressen eines in eine Rohrbodenbohrung eingesetzten Rohrendes an die Bohrungswand nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

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Bei Dampferzeugern und anderen Wärmetauschern stellt das Aufweiten und feste Anpressen eines in eine Rohrbodenbohrung eingesetzten Endes eines Wärmetausehrohres innerhalb seines gesamten, in der Rohrbodenbohrung befindlichen Abschnittes eine schwierige Maßnahme dar.

Das bekannte mechanische Einwalzen des Rohrendes im gesamten Bereich seines den Rohrboden durchsetzenden Abschnittes ist eine sehr zeitraubende Arbeit und führt zu hohen RestZugspannungen im Übergangsbereich des Wärmetauschrohres und erfordert die Anwendung von Schmiermitteln, was wiederum die Notwendigkeit umfangreicher Reinigungsarbeiten zur vollständigen Beseitigung aller Schmxermxttelrückstände nach sich zieht.

Ein Aufweiten und Anpressen des Rohrendes mit Hilfe von Explosivverfahren ist einerseits mit großem Lärm verbunden und erfordert andererseits genaue Überwachungsund Steuerungsmaßnahmen sowie intensive Spezialausbildungen des Arbeitspersonals und unterliegt außerdem strengen gesetzlichen Regelungen.

Ein hydraulisches Aufweiten und Anpressen des Rohrendes ist dagegen leicht steuerbar, schnell durchführbar

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und erfordert nur ein Minimum an Ausbildung des Arbeitspersonals und bei Verwendung von demineralisiertem Wasser als Hydraulikmittel entfällt praktisch die Notwendigkeit nachfolgender Reinigungsarbeiten. Jedoch bereitet die Herstellung einer zufriedenstellenden, langlebigen Dichtung im Bereich des vorderen Endes der hydraulischen Aufweitvorrichtung Schwierigkeiten, da diese mit ihrem vorderen Ende über eine der gesamten Rohrbodendicke entsprechende Distanz in das Rohrende eingeführt werden muß und während des Arbeitsvorgangs leicht beschädigt werden kann, so daß das Rohrende unter Umständen nicht in ausreichendem Maße druckbeaufschlagt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die leicht in das betreffende Rohrende einführbar ist, ohne daß das am vorderen Ende des Dorns der Vorrichtung befindliche Dichtungselement der Gefahr der Beschädigung ausgesetzt ist und so eine druckmitteldichte Abdichtung im Bereic des vorderen Dornendes beim Aufweiten des Rohres sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebene Anordnung gelöst.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung mehr im einzelnen beschrieben, die einen Schnitt durch das in einen Rohrboden eingesetzte Ende eines Wärmetausehröhres mit einer in dieses eingeführten Vorrichtung nach der Erfindung unmittelbar vor Beginn des AufweitVorgangs zeigt.

Im einzelnen zeigt die Zeichnung einen Rohrboden 1 mit einer Bohrung 3, in welche ein Wärmetauschrohr 5 eingesetzt ist. Das Ende des Rohres 5 ist im Bereich der betreffenden Rohrbodenseite über eine kurze Distanz durch Einwalzen oder dergl. in Anlage an die Rohrbodenbohrungswand aufgeweitet und mit dem Rohrboden 1 verschweißt, um mit diesem einen dichten Abschluß 9 zu bilden.

In das Rohrende ist ein Dorn 11 eingeführt, der an seinem vorderen und seinem hinteren Ende jeweils einen 0-Dichtungsring 15 bzw. 13 trägt und zwischen sich und der Rohrwand einen Ringspalt 17 freiläßt. Der Außendurchmesser des Domes 11 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Rohres 5 vor dem Aufweiten.

An seinem hinteren Ende, also im Bereich der Mündung des Rohres 5, ist der Dorn 11 mit einer Schulter 19 ver-

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sehen, die radial auswärts über den Innendurchmesser des· Rohres 5 hinaus vorspringt und einen Anschlag für den Dorn darstellt, der seine Einführtiefe in das Rohr 5 begrenzt. An dem hinteren Dornende ist außerdem ein Druckmitte leinlaßs tut zen 21 vorgesehen, von welchem aus ein Druckmitteleinlaßkanal 23 durch den hinteren Dornendbereich hindurch verläuft und in den Ringsρalt 17 zwischen dem Dorn und der Rohrwand ausmündet, so daß Druckmittel in diesen Ringspalt 17 zum Aufweiten des Rohres eingeleitet werden kann. Vorderhalb der Schulter 19 ist eine Umfangsnut 25 gebildet, in welche der 0-Dichtungsring eingesetzt ist, der mit einer elastomerischen Stützscheibe zusammenwirkt und zwischen dem Dorn und der Rohrwand eine das hintere Ende des Ringspalts 17 dicht abschließende Abdichtung bildet.

An seinem vorderen Ende ist der Dorn mit einem konischen Teil 27 versehen, der sich zum vorderen Ende des Dorries 11 hin erweitert. Auf diesem konischen Teil sitzt der O-Dichtungsring 15 sowie eine elastomerische Stützscheibe 26 und eine Feder 31. Diese Anordnung ermöglicht das Einschieben des vorderen Dornendes mit dem O-Dichtungsring 15 in das Rohr 5 ohne Verwendung eines Schmiermittels und ohne Gefahr der Beschädigung dieses Dichtungsringes. Der Außendurchmesser des O-Dichtungs-

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ringes 15 ist in dessen entspanntem Zustand etwas kleiner als der Innendurchmesser des Rohres 5. Die Stützscheibe besteht vorzugsweise aus Polyurethan oder einem anderen geeignetem Werkstoff und verhindert, daß der Dichtungsring 15 während der Druckbeaufschlagung des Ringspalts 17 vom vorderen Ende des Dornes heruntergedrückt wird. Beim Wiederherausziehen des Dornes dient das Druckmittel, vorzugsweise demineralisiertes Wasser, als Schmiermittel.

Nachstehend wird die Arbeitsweise des Dornes kurz beschrieben:

Der Dorn 11 wird mit seinem vorderen Ende in das Rohr 5 eingeschoben. Wenn der Dichtungsring 15 die Innenwand des Rohres 15 berührt, drückt er gegen die Feder 31» die nachgibt und den Dichtungsring 15 auf dem konischen Teil 27 des Dornes etwas zurückgleiten läßt. Da der Außendurchmesser des Dichtungsringes 15 etwas kleiner als der Innendurchmesser des Rohres 5 ist, zieht er sich dabei etwas zusammen, so daß die Reibung zwischen diesem Dichtungsring und dem Rohr auf ein Minimum herabgesetzt wird. Der andere Dichtungsring 13 gleitet nur eine kurze Distanz in das Rohr 5 hinein und ist deshalb kaum der Gefahr der Beschädigung ausgesetzt, während der Dorn 11 bis zur Anlage der Schulter 19 am Rohrboden 1 in das Rohr 5 eingeschoben

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wird. Danach wird Druckmittel, vorzugsweise demineralisiertes Wasser, durch den Einlaßstutzen 20 und den üinlaßkanal 23 in den Ringspalt 17 zwischen dem Dorn und dem Rohr 5 eingeleitet. Das unter hohem Druck stehende Druckmittel expandiert das Rohr, wobei der Rohrwerkstoff plastisch verformt wird, bis das Rohr fest an der Rohrbodenbohrungswand anliegt. Nach dem Aufweiten des Rohres wird das Druckmittel abgelassen und der Dorn 11 wird wieder aus dem Rohr 5 herausgezogen.

Die oben beschriebene Vorrichtung ermöglicht ein schnelles Aufweiten der in einen Rohrboden eingesetzten Enden von Wärmetausehrohren ohne Beschädigung der Dichtungen der Vorrichtung, so daß die zur Anwendung gebrachten Spannungen innerhalb von ziemlich gut definierten Grenzen liegen. Außerdem besteht keine Notwendigkeit einer nachfolgenden Reinigung der aufgeweiteten Rohrbereiche. Die Vorrichtung kann wiederholt benützt werden, ohne daß die Dichtungsringe ausgetauscht zu werden brauchen, da wegen der Anordnung des konischen Teils 27, der Feder 31 und der Stützscheibe 26 der Verschleiß des Dichtungsringes 15 am vorderen Dornende minimal gehalten wird.

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L e

e r s e ί t e

Claims

Patentansprüche

(^•Vorrichtung zum hydraulischen Aufweiten und Anpressen eines in eine Rohrbodenbohrung eingesetzten Rohrendes an die Bohrungswand, mit einem in das Rohrende einführbaren Dorn, der

Oa) im Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Rohrendes ist und beim Einführen in das Rohrende zwischen sich und der Rohrwand einen Ringspalt freiläßt,

Ob) im Bereich seines hinteren Endes einen in den Ringspalt ausmündenden Druckmitteleinlaßkanal aufweist,

Oc) hinterhalb der Ausmündung des Druckmitteleinlaßkanals in den Ringspalt eine über den Innendurchmesser des Rohrendes hinaus radial auswärts vorspringende Schulter aufweist,

Od) vorderhalb der Schulter eine Umfangsnut und ein darin eingesetztes Dichtungselement zur Herstellung einer druckmitteldichten Abdichtung des einen Ringspaltendes aufweist, und

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Oe) an seinem vorderen Ende ein das andere Ringspaltende abdichtendes Dichtungselement trägt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (11)

Ka) an seinem vorderen Ende einen sich nach vorne erweiternden konischen Teil (27) aufweist, und

Kb) ein das genannte weitere Dichtungselement (15) in Richtung zum vorderen Dornende hin drängendes Vorspanne lernen t (31) trägt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dichtungselemente jeweils 0-Ringe (13, 15) sind, daß weiter der Außendurchmesser des genannten weiteren Dichtungselements (15) geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Rohrendes (5) ist und daß auf dem konischen Teil (27) des vorderen Dornendes vorderhalb des weiteren Dichtungselements eine Elastomerscheibe (26) sitzt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannelement, welches das weitere Dichtungselement (15) nach vorne drängt, eine Feder (31) ist.

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