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Die Erfindung betrifft einen Druckaufbaudorn zum Befestigen eines
Rohres in einem Rohrboden od. dgl., mit einem langgestreckten Kern mit einem Einsteckende
und einem Anschlußende, zwei axial im Abstand voneinander angeordneten, einen Aufweitbereich
begrenzenden Spannkonen, einer zwischen den Spannkonen im Aufweitbereich angeordneten
Abstandshülse und einer vom Anschlußende ausgehend im Kern verlaufenden, im Aufweitbereich
mündenden Druckmittelzuleitung, wobei die Spannkonen der Abstandshülse zugewandte
Schrägflächen aufweisen und die Schrägflächen mit den Stirnflächen der Abstandshülse
zwei umlaufende Dichtungsaufnahmenuten bilden, in jeder der Dich-
tungsaufnahmenuten
eine umlaufende, radial aufweitbare Dichtung angeordnet ist und vorzugsweise vom
Aufweitbereich aus gesehen außerhalb der Dichtungen jeweils ein auf der Schrägfläche
des entsprechenden Spannkonus gleitender, radial aufweitbarer Stützring angeordnet
ist und wobei mechanisch eine Vorabdichtung des Aufweitbereiches erzielbar ist.
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Der 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« in VGB KRAFTWERKSTECH-NIK, Heft 1/1979, Seiten81 bis 87). Gegenüber
dem »mechanischen Einwalzen« ist ein »hydraulisches Aufweiten« mit einer Vielzahl
von Vorteilen verbunden (vgl. P. Podhorsky und H. Krips »Hydraulisches Aufweiten
von Rohren«, aaO.). Ein besonderes 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 zählen verschiedene
vorrichtungsmäßige, also den Druckaufbaudorn betreffende Lösungen zum Stand der
Technik.
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Der zum Stand der Technik zählende Druckaufbaudorn, von dem die vorliegende
Erfindung ausgeht (vgl.
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die nicht vorveröffentlichte DE-OS 33 12 073), wird zum »hydraulischen
Aufweiten« zunächst mit Spiel in ein Rohrende eines zu befestigenden Rohres eingebracht.
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Erst nach dem Einbringen des Druckaufbaudornes in das Rohrende des
zu befestigenden Rohres wird der Hohlraum zwischen dem Rohrende des zu befestigenden
Rohres und dem Druckaufbaudorn abgedichtet.
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Dabei werden die Dichtungen nach dem Einbringen des Druckaufbaudornes
in das Rohrende mechanisch, nämlich über die Spannkonen in radialer Richtung aufgeweitet,
bis sie satt an der Innenwandung des Rohrendes zur Anlage kommen, so daß es zu der
gewollten und erforderlichen Vorabdichtung des Hohlraumes kommt. Die Spannkonen
werden dazu in axialer Richtung gegeneinander verstellt. Zur Realisierung der Verstellbarkeit
ist ein Spannkonus Teil einer auf den mit einem Gewinde versehenen Kern aufgeschraubten
Spannhülse. Wegen der mechanischen Aufweitung der Dichtungen können relativ große
Abstände zwischen dem Druckaufbaudorn und der Innenwandung des Rohrendes überbrückt
werden, dieser Druckaufbaudorn läßt sich daher auch bei relativ großen Toleranzen
der zu befestigenden Rohre verwenden.
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Während bei dem Druckaufbaudorn, von dem die Erfindung ausgeht, die
zuvor erläuterte Vorabdichtung mechanisch über die Spannkonen erfolgt, erfolgt die
betriebsmäßige Abdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden
Rohres und dem in dieses Rohrende eingebrachten Druckaufbaudorn gegenüber den bis
zu einige Tausend bar ansteigenden Aufweitdrücken durch das Druckmittel selbst.
Nach dem mechanischen Vorabdichten wird dazu über die Druckmittelzuführung schlagartig
Druckmittel mit sehr hohem Druck zugeführt. Dieses Druckmittel findet zunächst an
den Dichtungen noch Leckstellen vor. Allerdings ist der Druckabfall an den Dichtungen
sehr hoch, so daß der hydraulische Druck des Druckmittels selbst dazu führt, daß
die Dichtungen auf den Schrägflächen der Spannkonen weiter nach außen getrieben
werden,
wodurch wiederum die resultierenden Dichtkräfte erhöht werden. Im Ergebnis
erfolgt eine Selbstabdichtung des Hohlraumes zwischen dem Rohrende des zu befestigenden
Rohres und dem Druckaufbaudorn.
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Durch den betriebsmäßig auftretenden Aufweitdruck von bis zu einigen
Tausend bar wird der zuvor erläuterte Druckaufbaudorn in beachtlichem Maße auf Zug
beansprucht. Die auftretende Zugkraft errechnet sich dabei als Produkt aus dem auftretenden
Aufweitdruck und der Fläche, auf die der Aufweitdruck wirkt, die Druckangriffsfläche.
Die Druckangriffsfläche ist die Fläche eines Kreisringes, dessen Breite durch den
Abstand vom Grund der Dichtungsaufnahmenuten bis zur Innenwandung des Rohrendes
bestimmt ist. Dieser Abstand nun ist bei dem zuvor erläuterten Druckaufbaudorn relativ
groß, einerseits wegen der konstruktiven Vorgaben der mechanischen Vorabdichtung,
andererseits wegen der aus anwendungstechnischen Gründen gewünschten großen Spaltbreite
zwischen dem Druckaufbaudorn und der Innenwandung des Rohrendes beim Einbringen
des Druckaufbaudornes.
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Wegen der bei dem zuvor erläuterten Druckaufbaudorn relativ großen
Druckangriffsfläche sind die bei Aufweitdrücken bis zu einigen Tausend bar auftretenden
Zugkräfte ebenfalls sehr groß. Bei Druckaufbaudornen mit einem geringen Außendurchmesser,
beispielsweise einem Außendurchmesser von weniger als 20 mm, kommt es daher vor,
daß der Druckaufbaudorn auseinanderreißt.
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Im übrigen ist bei dem zuvor erläuterten, zum Stand der Technik zählenden
Druckaufbaudorn ein dichtungstechnisches Problem dadurch gelöst worden, daß jede
Dichtung aus zwei im wesentlichen ringförmigen, in axialer Richtung hintereinander
angeordneten Dichtelementen besteht, wobei die beiden Dichtelemente aus Materialien
unterschiedlicher Shore-Härte bestehen.
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Zur Erläuterung der Funktion dieser zweiteiligen Dichtungen und der
damit erzielbaren Vorteile wird auf die DE-OS 33 12 073 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt
hiermit auch zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldungsunterlagen gemacht
wird.
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Schließlich ist bei dem zuvor erläuterten, zum Stand der Technik
zählenden Druckaufbaudorn vom Aufweitbereich aus gesehen außerhalb der Dichtungen
noch jeweils ein auf der Schrägfläche des entsprechenden Spannkonus gleitender,
radial aufweitbarer Stützring in Form eines Keilringes vorgesehen. Jeder dieser
Stützringe weist einen schräg zur Längsachse verlaufenden Dehnungsschlitz auf. Durch
diese Stützringe wird der Verschleiß der Dichtungen gering gehalten, da der Ringspalt
zwischen der Innenwandung des Rohrendes und dem Druckaufbaudorn überbrückt und geschlossen
wird.
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Hinsichtlich der Stützringe besteht bei dem zuvor ererläuterten Druckaufbaudorn
das Problem, daß zwar der am Anschlußende angeordnete Stützring beim Losschrauben
der Spannhülse zwangsweise gelöst wird, daß aber der am Einsteckende angeordnete
Stützring relativ häufig klemmt. Dann muß der Druckaufbaudorn insgesamt ewtas vorgeschoben
werden, um den Stützring zu lösen, was umständlich und auch technisch nicht immer
möglich ist.
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Unter Berücksichtigung der voranstehenden Ausführungen liegt der
Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, den zum Stand der Technik zählenden Druckaufbaudorn
so auszugestalten und weiterzubilden, daß ein Auseinanderreißen auch bei kleinem
Durchmesser des Druckaufbaudorns sicher verhinderbar ist und daß
Schwierigkeiten
beim Herausziehen des Druckaufbaudorns aus dem Rohrende nicht mehr auftreten.
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Der erfindungsgemäße Druckaufbaudorn, bei dem die zuvor aufgezeigte
Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß beide Spannkonen ortsfest am
Kern angeordnet, vorzugsweise einstückig mit dem Kern ausgeführt sind, daß im Aufweitbereich
unmittelbar angrenzend an den dem Anschlußende des Kerns nahen Spannkonus ein Vorspannkonus
ortsfest am Kern angeordnet, vorzugsweise einstückig mit dem Kern ausgeführt ist,
daß die Schrägfläche des Vorspannkonus dem angrenzenden Spannkonus zugewandt ist
und mit die entsprechende Dichtungsaufnahmenut bildet und daß zur Erzielung der
Vorabdichtung des Aufweitbereiches die Abstandshülse, die Dichtungen und, so vorhanden,
die Stützringe gemeinsam gegenüber dem Kern in Richtung des Einsteckendes des Kerns
verschiebbar sind. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß ein Auseinanderreißen
des Druckaufbaudorns dadurch praktisch sicher verhindert werden kann, daß beide
Spannkonen integrale Bestandteile des Kerns des Druckaufbaudorns sind. Dadurch kann
ohne Rücksicht auf irgendwelche Verschraubungen od. dgl. der Kern des Druckaufbaudorns
optimal gestaltet werden und auch bei kleinen Durchmessern des Druckaufbaudorns,
beispielsweise bei einem Durchmesser von weniger als 20 mm, hält ein solcher Druckaufbaudorn
trotz großer Spaltbreiten Aufweitdrücken bis zu mehreren Tausend bar stand.
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Da erfindungsgemäß die Spannkonen nun ortsfest am Kern angeordnet
sind, ist eine Vorabdichtung durch axiale Verstellung eines Spannkonus nicht mehr
möglich. Erfindungsgemäß ist nun zur Realisierung einer Vorabdichtung einem Spannkonus
ein Vorspannkonus gegenüber angeordnet, der eine der Schrägfläche des Spannkonus
zugewandte Schrägfläche aufweist. Werden nun nach Eindringen des Druckaufbaudorns
in das Rohrende des zu befestigenden Rohres die Abstandshülse, die Dichtungen und,
so vorhanden, die Stützringe gemeinsam in Richtung des Einsteckendes des Kerns verschoben,
so wird die dem Einsteckende nahe Dichtung durch Wechselwirkung mit der Schrägfläche
des dortigen Spannkonus und die dem Anschlußende nahe Dichtung durch Wechselwirkung
mit der Schrägfläche des Vorspannkonus aufgeweitet. Dadurch wird eine Vorabdichtung
erzielt.
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Die betriebsmäßige Abdichtung des Aufweitbereiches erfolgt auch bei
dem erfindungsgemäßen Druckaufbaudorn durch das Druckmittel selbst. Wird nämlich
nach dem zuvor erläuterten mechanischen Vorabdichten Druckmittel über die Druckmittelzuleitung
zugeführt, so wird die dem Einsteckende nahe Dichtung weiter auf der Schrägfläche
des zugehörigen Spannkonus nach außen getrieben, wodurch dort die resultierenden
Dichtkräfte erhöht werden. Die dem Anschlußende nahe Dichtung wird auf die Schrägfläche
des dem Vorspannkonus benachbarten Spannkonus überführt, so daß auch dort die resultierenden
Dichtkräfte erhöht werden. Wesentlich für die Erfindung ist also, daß die Bewegung
der dem Anschlußende nahen Dichtung beim betriebsmäßigen Abdichten der Bewegung
dieser Dichtung beim Vorabdichten entgegengerichtet ist.
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Selbstverständlich ließe sich die Lehre der Erfindung in prinzipiell
gleicher Weise auch mit entgegengesetzten Bewegungsrichtungen verwirklichen. Dann
müßte allerdings der Vorspannkonus unmittelbar angrenzend an den dem Einsteckende
des Kerns nahen Spannkonus angeordnet sein. Diese Lösung bietet aber konstruktive
Schwierigkeiten,
da die mechanische Verschiebung der verschiedenen Teile des Druckaufbaudorns zur
Vorabdichtung des Aufweitbereiches vom Einsteckende zum Anschlußende hin erfolgen
müßte.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Druckaufbaudorn
auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft erläutert werden
soll.
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Zuvor ist ausgesagt worden, daß bei dem erfindungsgemäßen Druckaufbaudorn
der Vorspannkonus im Aufweitbereich unmittelbar angrenzend an den dem Anschlußende
des Kerns nahen Spannkonus angeordnet ist. Bei der Gestaltung der Abstandshülse
kann man dieser Tatsache besonders elegant dadurch Rechnung tragen, daß die Abstandshülse
stirnseitig eine den Vorspannkonus zum Teil aufnehmende Aufweitung aufweist. Mit
anderen Worten wird also die Abstandshülse so konstruiert, daß sie mit ihrer vorderen
Stirnfläche den Vorspannkonus zum Teil ringartig überfaßt. Dadurch kommt die Dichtung
frühzeitig an der Stirnfläche der Abstandshülse zur Anlage und kann diese beim Gleiten
auf der Schrägfläche des Vorspannkonus in Richtung des Einsteckendes des Kerns verschieben.
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Bislang ist noch nichts darüber gesagt worden, wie die Verschiebung
der verschiedenen Teile des Druckaufbaudorns zur Vorabdichtung des Aufweitbereiches
verwirklicht werden kann. Zweckmäßigerweise ist dazu nun am Anschlußende des Kerns
eine Vorspannvorrichtung angebracht. Diese Vorspannvorrichtung weist zweckmäßigerweise
eine auf dem Kern axial verschiebbar angeordnete, an der dem Anschlußende nahen
Dichtung bzw. dem entsprechenden Stützring zur Anlage kommende Schubhülse auf. Eine
solche Schubhülse erlaubt eine Kraftübertragung in das Rohrende des aufzuweitenden
Rohres hinein. Im übrigen ist es zweckmäßig, wenn die Vorspannvorrichtung einen
vorzugsweise an der Schubhülse angreifenden Betätigungshebel aufweist. Dieser Betätigungshebel
kann besonders zweckmäßig in einem pistolenartigen, ortsfest mit dem Kern verbundenen
Griffteil schwenkbar gelagert sein.
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Durch Betätigen des Betätigungshebels kann bei der zuvor erläuterten
Konstruktion der Vorspannvorrichtung der Betätigungshebel im Griffteil geschwenkt
werden. Das freie Ende des Betätigungshebels greift dabei an der Schubhülse an und
verschiebt diese axial auf dem Kern in Richtung des Einsteckendes. Dadurch wird
dann die Verschiebung der übrigen Teile des Druckaufbaudorns in der angegebenen
Weise realisiert.
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Bei dem erfindungsgemäßen Druckaufbaudorn entstehen dadurch, daß
die Spannkonen ortsfest am Kern angeordnet bzw. ausgebildet sind, verschiedene Probleme,
u. a hinsichtlich der Konstruktion der Abstandshülse. Die Abstandshülse kann nämlich
nicht einfach über den Kern des Druckaufbaudorns geschoben werden, da der Innendurchmesser
der Abstandshülse ja etwa dem Außendurchmesser des Kerns im Aufweitbereich entsprechen
sollte. Eine erste Lösung dieses Problems ergibt sich dadurch, daß die Abstandshülse
einen parallel zur Längsachse verlaufenden Dehnungsschlitz aufweist.
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Dazu muß die Abstandshüle aus elastischem Material bestehen. Dann
kann sie unter Vergrößerung ihres Innendurchmessers über den Spannkonus nahe dem
Einsteckende des Kerns geschoben werden und schließt sich danach eng um den Kern
im Aufweitbereich. Das ist möglich, da betriebsmäßig die Abstandshülse nur in Richtung
ihrer Längsachse auf Druck beansprucht wird.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, den Dehnungsschlitz nach Aufschieben
der Abstandshülse zu schließen,
beispielsweise zu verlöten od. dgl.
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Eine Alternative zu der zuvor erläuterten Lösung besteht darin, die
Abstandshülse aus zwei Halbschalen aufzubauen, also zwei parallel zur Längsachse
verlaufende Schlitze vorzusehen. Dabei können die Halbschalen einfach im Aufweitbereich
um den Kern des Druckaufbaudorns herumgelegt werden. Hier müssen aber die Schlitze
geschlossen bzw. die beiden Halbschalen anderweitig miteinander fest verbunden werden.
Das kann nach einer weiteren Lehre der Erfindung dadurch geschehen, daß die Abstandshülse
zwei die Halbschalen betriebsmäßig fest verbindende Überwurfhülsen aufweist. Diese
Überwurfhülsen müssen nicht zwingend einen Dehnungsschlitz aufweisen, da sie einen
Innendurchmesser aufweisen können, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser
des dem Einsteckende nahen Spannkonus.
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Ist die Abstandshülse aus zwei Halbschalen aufgebaut und sind Überwurfhülsen
für die Verbindung dieser Halbschalen vorgesehen, so empfiehlt es sich, die Halbschalen
mit stirnseitig offenen, die Überwurfhülsen aufnehmenden Umfangsnuten zu versehen.
Dadurch kann erreicht werden, daß bei aufgeschobenen Überwurfhülsen diese mit den
Halbschalen zusammen eine ganz glatte zylindermantelförmige Oberfläche bilden.
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Bei der zuvor ausführlich erläuterten Lehre der Erfindung ist nicht
zwingend vorausgesetzt, daß Stützringe vorgesehen sind. Gleichwohl empfiehlt es
sich aus den eingangs erläuterten Gründen, Stützringe vorzusehen.
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Eine weitere Lehre der Erfindung, der eine über den vorliegenden Fall
hinausgehende, grundsätzliche Bedeutung zukommt, ist dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Stützring einen keilringförmigen, der Schrägfläche des entsprechenden Spannkonus
zugeordneten Innenteil und einen axial nach außen anschließenden, hülsenförmigen
Außenteil aufweist. Diese Gestaltung der Stützringe hat den Vorteil, daß diese nach
außen über die Schrägflächen der Spannkonen axial hinausragen.
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Dadurch können die Stützringe zum Teil innerhalb und zum Teil außerhalb
des Rohrbodens zu liegen kommen.
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Werden dann die vor den Stützringen liegenden Dichtungen mit dem Aufweitdruck
beaufschlagt, werden die Stützringe auf die Schrägflächen der Spannkonen aufgeschoben
und dadurch gegen die Innenwandung des Rohrendes gepreßt. Bei geschickter Wahl der
Steigung der Schrägflächen sind die durch die Stützringe an die Innenwandung des
Rohrendes übermittelten, radial nach außen gerichteten Kräfte gerade so groß, daß
eine geringfügige Aufweitung des Rohrendes auch hier erfolgt Damit werden die bislang
unvermeidlich auftretenden Restspalte eliminiert.
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Im übrigen hat die zuvor erläuterte Ausgestaltung der Stützringe
noch den Vorteil, daß eine evtl. vorhandene Vorspannvorrichtung am hülsenförmigen
Außenteil eines Stützringes eine zweckmäßige Angriffsmöglichkeit findet.
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Konstruktiv ist es erforderlich, daß jeder Stützring einen Dehnungsschlitz
aufweist. Dieser Dehnungsschlitz sollte zweckmäßigerweise im Innenteil schräg und
im Außenteil parallel zur Längsachse verlaufen.
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Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der gleichfalls besondere
und eigenständige Bedeutung zukommt, ist ein Druckaufbaudorn der in Rede stehenden
Art dadurch gekennzeichnet, daß am Einsteckende und vorzugsweise auch am Anschlußende
des Kerns jeweils eine federnde Rückstellvorrichtung für die Stützringe angeordnet
ist. Eine solche Rückstellvorrichtung, die zumindest am Einsteckende des Kerns vorgesehen
sein sollte, führt zu einem Lösen des entsprechenden Stützringes, so daß das eingangs
erläuterte hinderliche Verklemmen ausgeschlossen wird. Bei dem erfindungsgemäßen
Druckaufbaudorn mit feststehenden Spannkonen sind natürlich zweckmäßigerweise am
Einsteckende und am Anschlußende federnde Rückstellvorrichtungen für die Stützringe
vorgesehen.
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Im zuvor erläuterten Zusammenhang empfiehlt sich eine Ausgestaltung
eines erfindungsgemäßen Druckaufbaudorns, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jede
federnde Rückstellvorrichtung ein mit dem Kern verbundenes Widerlager und ein zwischen
dem Widerlager und dem Stützring wirksames Federelement aufweist.
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Gegebenenfalls kann zwischen dem Federelement und dem Stützring auch
noch ein Zwischenring vorgesehen sein. Im einzelnen empfiehlt sich für die am Einsteckende
eines erfindungsgemäßen Druckaufbaudorns angeordnete Rückstellvorrichtung die Ausbildung
des Widerlagers als im Querschnitt T-förmiger, vom Einsteckende her in den Kern
einschraubbarer Zapfen. Anstelle eines einschraubbaren Zapfens kann auch ein eingeschlagener
oder eingeschweißter Zapfen vorgesehen sein. Eine Einschraubbarkeit empfiehlt sich
aber aus wartungstechnischen Gründen. Sie ist auch ausreichend, da das Widerlager
ja nur mit relativ geringen Kräften beaufschlagt wird.
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Für die am Anschlußende des erfindungsgemäßen Druckaufbaudorns angeordnete
Rückstellvorrichtung empfiehlt es sich, das Widerlager als mittels der Vorspannvorrichtung
auf dem Kern axial verschiebbare Ringscheibe auszubilden. Das Widerlager ist also
hier gewissermaßen indirekt, nämlich über die Vorspannvorrichtung, mit dem Kern
verbunden. Die Rückstellvorrichtung ist dadurch gewissermaßen in die Vorspannvorrichtung
integriert.
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Hinsichtlich der Ausgestaltung des Federelementes für eine Rückstellvorrichtung
der zuvor erläuterten Art bieten sich natürlich grundsätzlich alle Möglichkeiten.
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So ist die Verwendung einer Schraubendruckfeder als Federelement ebenso
möglich wie die Verwendung eines elastisch verformbaren Gummipuffers od. dgl. Als
besonders zweckmäßig für den vorliegenden Anwendungsfall hat sich aber eine Ausführung
des Federelements als Tellerfedersäule erwiesen.
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Was die Ausgestaltung der Dichtungen bei dem zuvor erläuterten, erfindungsgemäßen
Druckaufbaudorn betrifft, so ist im wesentlichen auf die Offenbarung der DE-OS 33
12 073 hinzuweisen. Grundsätzlich ist die Lehre der vorliegenden Erfindung mit Dichtungen
zu verwirklichen, die nur ein ringförmiges Dichtelement aufweisen. Gleichwohl ist
es zweckmäßig, auch bei dem erfindungsgemäßen Druckaufbaudorn zwei ringförmige,
in axialer Richtung hintereinander angeordnete Dichtelemente vorzusehen. Das gilt
insbesondere für die dem Anschlußende nahe Dichtung, da mit zwei Dichtelementen
hier auch beim Übergang von der mechanischen Vorabdichtung auf die hydraulische
betriebsmäßige Abdichtung keine leckgefährdete Übergangsphase auftritt. Die Shore-Härte
der verwendeten Dichtelemente kann dabei ohne weiteres gleich sein, wenngleich auch
hier die Verwendung von Dichtelementen unterschiedlicher Shore-Härte mitunter vorteilhaft
ist.
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Ein besonderer Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Druckaufbaudorn
ist darin zu sehen, daß die Abstandshülse, die Dichtungen und die Stützringe sämtlich
vom Einsteckende des Kerns her auf den Kern aufgebracht werden können. Aus diesem
Grunde kann man die Ker-
ne von Druckaufbaudornen für Rohre unterschiedlichen
Rohrdurchmessers am Anschlußende alle gleich ausgestalten. Damit läßt sich am Anschlußende
einerseits eine einheitliche Vorspannvorrichtung, andererseits eine einheitliche
Rückstellvorrichtung verwenden. Das ist herstellungstechnisch und von der Ersatzteilbeschaffung
her natürlich außerordentlich zweckmäßig.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt F i g. 1 ausschnittweise, im Teilschnitt,
einen Rohrboden mit einem Rohrende eines zu befestigenden Rohres und darin eingesetztem
Druckaufbaudorn und Fig.2 im Teilschnitt ein Ausführungsbeispiel einer Abstandshülse
für einen Druckaufbaudorn gemäß Fig. 1.
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F i g. 1 zeigt ausschnittweise und im Teilschnitt einen Rohrboden
1, in dem ein Rohr 2 befestigt werden soll.
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Das Rohrende 3 des Rohres 2 ist mit Spiel in eine Bohrung 4 des Rohrbodens
1 eingesetzt. In das Rohrende 3 des Rohres 2 ist ein Druckaufbaudorn 5 eingebracht,
dessen Außendurchmesser im Ruhezustand deutlich kleiner ist als der Innendurchmesser
des Rohrendes 3, im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Differenz der
Durchmesser 0,5 mm.
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Der Druckaufbaudorn 5 weist einen langgestreckten, zylindrischen
Kern 6 mit einem Einsteckende 7 und einem Anschlußende 8 auf. Deutlich erkennbar
sind zwei axial mit Abstand voneinander angeordnete, einen Aufweitbereich 9 begrenzende
Spannkonen 10, 11, eine zwischen den Spannkonen 10, 11 im Aufweitbereich 9 angeordnete
Abstandshülse 12 und eine vom Anschlußende 8 ausgehend im Kern verlaufende, im Aufweitbereich
9 mündende Druckmittelzuleitung 12. Nicht dargestellt ist, daß die Abstandshülse
12 Bohrungen zum Durchtritt von Druckmittel in den Aufweitbereich 9 aufweist.
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Die Spannkonen 10, 11 weisen der Abstandshülse 12 zugewandte Schrägflächen
14, 15 auf. Die Schrägflächen 14, 15 bilden mit den gegenüberliegenden Stirnflächen
der Abstandshülse 12 zwei umlaufende Dichtungsaufnahmenuten 16, 17. In jeder der
Dichtungsaufnahmenuten 16, 17 ist eine umlaufende, radial aufweitbare Dichtung 18,
19 angeordnet. Vom Aufweitbereich 9 aus gesehen ist außerhalb der Dichtung 18 ein
auf der Schrägfläche 14 des Spannkonus 10 gleitender, radial aufweitbarer Stützring
20 angeordnet. Ein entsprechender Stützring 21 ist am Spannkonus 11 angeordnet.
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Deutlich erkennbar ist, daß beide Spannkonen 10, 11 ortsfest am Kern
6 angeordnet, nämlich einstückig mit dem Kern 6 ausgeführt sind. Im Aufweitbereich
9 ist unmittelbar angrenzend an den dem Anschlußende 8 des Kerns 6 nahen Spannkonus
11 ein Vorspannkonus 22 ortsfest am Kern 6 angeordnet, nämlich auch einstükkig mit
dem Kern ausgeführt. Die Schrägfläche 23 des Vorspannkonus 22 ist dem angrenzenden
Spannkonus 11 zugewandt und bildet mit die entsprechende Dichtungsaufnahmenut 17.
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Zur Erzielung einer Vorabdichtung des Aufweitbereiches 9 sind, vom
Anschlußende 8 aus, der Stützring 21, die Dichtung 19, die Abstandshülse 12, die
Dichtung 18 und der Stützring 20 gemeinsam gegenüber dem Kern 6 in Richtung des
Einsteckendes 7 des Kerns 6 verschiebbar. Bei dieser Verschiebebewegung wird die
Dichtung 19 durch die Schrägfläche 23 des Vorspannkonus 22 aufgeweitet, während
die Dichtung 18 durch die Schrägfläche 14 des Spannkonus 10 aufgeweitet wird.
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Die Abstandshülse 12 weist stirnseitig eine den Vor-
spannkonus 22
zum Teil aufnehmende Aufweitung 24 auf.
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Am Anschlußende 8 des Kerns 6 ist eine Vorspannvorrichtung 25 angebracht.
Die Vorspannvorrichtung 25 weist eine auf dem Kern 6 axial verschiebbar angeordnete,
an der dem Anschlußende 8 nahen Dichtung 19 bzw. dem entsprechenden Stützring 21
zur Anlage kommende Schubhülse 26, einen an der Schubhülse 26 angreifenden Betätigungshebel
27 und ein ortsfest mit dem Kern 6 verbundenes, pistolenartiges Griffteil 28 auf.
Der Betätigungshebel 27 ist in dem Griffteil 28 schwenkbar gelagert. Das Griffteil
28 ist über ein Schraubgewinde 29 mit dem Kern 6 des Druckaufbaudorns 5 fest verbunden.
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In F i g. ist nicht erkennbar, daß die Abstandshülse 12 einen parallel
zur Längsachse verlaufenden Dehnungsschlitz aufweist. Demgegenüber zeigt aber F
i g. 2 eine Abstandshülse 12, die aus zwei Halbschalen 30, 31 besteht, also zwei
parallel zur Längsachse verlaufende Schlitze 32 aufweist. Einer dieser Schlitze
32 ist in F i g. 2 zu erkennen. Die in Fig. 2 in einem Ausführungsbeispiel dargestellte
Abstandshülse 12 weist im übrigen noch zwei die Halbschalen 30, 31 betriebsmäßig
fest verbindende Überwurfhülsen 33,34 auf. Zur Aufnahme der Überwurfhülsen 33, 34
sind die Halbschalen 30, 31 mit stirnseitig offenen Umfangsnuten 35,36 versehen.
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Aus F i g. ist weiter erkennbar, daß jeder Stützring 20, 21 einen
kreisringförmigen, der Schrägfläche 14, 15 des entsprechenden Spannkonus 10, 11
zugeordneten Innenteil und einen axial nach außen anschließenden, hülsenförmigen
Außenteil aufweist. Das ist in F i g. 1 so deutlich erkennbar, daß auf die Verwendung
von weiteren Bezugszeichen, die die Erkennbarkeit eher verschlechtern würden, verzichtet
worden ist. Nicht erkennbar ist in F i g. 1 allerdings, daß jeder Stützring einen
Dehnungsschlitz aufweist, der im Innenteil schräg und im Außenteil parallel zur
Längsachse verläuft.
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Am Einsteckende 7 und am Anschlußende 8 des Kerns 6 des in F i g.
1 dargestellten Druckaufbaudorns 5 ist jeweils eine federnde Rückstellvorrichtung
37 bzw.
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38 angeordnet. Jede federnde Rückstellvorrichtung 37 bzw. 38 weist
ein mit dem Kern 6 verbundenes Widerlager 39 bzw. 40 sowie ein zwischen dem Widerlager
39 bzw. 40 und dem entsprechenden Stützring 20 bzw. 21 wirksames Federelement 41
bzw. 42 auf. Das Widerlager 39 der am Einsteckende 7 angeordneten Rückstellvorrichtung
37 ist als im Querschnitt T-förmiger, vom Einsteckende 7 her in den Kern 6 einschraubbarer
Zapfen ausgebildet. Das dortige Federelement 41 kommt im übrigen über einen Zwischenring
43 am Stützring 20 zur Anlage. Das Widerlager 40 der am Anschlußende 8 angeordneten
Rückstellvorrichtung 38 ist als mittels der Vorspannvorrichtung 25 auf dem Kern
6 axial verschiebbare Ringscheibe ausgebildet. Dieses als Ringscheibe ausgebildete
Widerlager 40 ist über Führungszapfen 44 in Führungsbüchsen 45 im Griffteil 28 der
Vorspannvorrichtung 25 geführt.
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Schließlich ist aus F i g. 1 deutlich erkennbar, daß die Federelemente
41, 42 der Rückstellvorrichtungen 37, 38 beide als Tellerfedersäulen ausgeführt
sind.
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Was die Dichtungen 18, 19 betrifft, so sind diese beide jeweils aus
zwei im wesentlichen ringförmigen, in axialer Richtung hintereinander angeordneten
Dichtelementen 46, 47 aufgebaut. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die
beiden Dichtelemente 46, 47 jeder Dichtung 18 bzw. 19 aus Materialien gleicher Shore-Härte
und haben gleiche Abmessungen. Grundsätzlich können diese Dichtelemente 46, 47 aber
auch aus
Material unterschiedlicher Shore-Härte bestehen, wobei
dann das vom Aufweitbereich 9 aus gesehen innere Dichtelement 46 aus dem Material
geringerer Shore-Härte und das äußere Dichtelement 47 aus dem Material größerer
Shore-Härte bestehen sollte. Weitere unter Umständen zweckmäßige Ausgesta]tungen
der Dichtungen 18, 19 sind in der schon mehrfach genannten DE-OS 33 12 073 beschrieben.
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Die Funktionsweise des in F i g. 1 dargestellten Druckaufbaudorns
5 ist folgende: Ist der Druckaufbaudorn 5 in das Rohrende 3 des Rohres 2 eingebracht,
wie das in F i g. 1 dargestellt ist, so wird der Betätigungshebel 27 im Griffteil
28 betätigt und in F i g. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt.
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Durch diese Schwenkbewegung wird das Widerlager 39 in F i g. 1 nach
links auf dem Kern 6 verschoben. Dieser Bewegung folgen das Federelement 42, die
Schubhülse 26, der Stützring 21, die Dichtung 19, die Abstandshülse 12, die Dichtung
18, der Stützring 20 und der Zwischenring 43. Das Federelement 41 wird bei dieser
Bewegung ebenso vorgespannt wie das Federelement 42. Die Dichtung 18 wird durch
Wechselwirkung mit der Schrägfläche 23 des Vorspannkonus 22 aufgeweitet und kommt
abdichtend an der Innenwandung des Rohrendes 3 zur Anlage. Entsprechendes erfolgt
bei der Dichtung 18 durch Wechselwirkung mit der Schrägfläche 14 des Spannkonus
10. Nun wird über die Druckmittelzuleitung 13 dem Aufweitbereich 9 Druckmittel zugeleitet.
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Dieses Druckmittel umströmt über die vorliegenden Spalte die Abstandshülse
12 ohne weiteres und füllt den Aufweitbereich 9. Durch den schnell ansteigenden
Druck des Druckmittels im Aufweitbereich 9 wird die Dichtung 18 weiter axial nach
außen auf der Schrägfläche 14 des Spannkonus 10 heraufgetrieben, der Stützring 20
wird durch die Keilwirkung der Schrägfläche 14 kräftig gegen die Innenwandung des
Rohrendes 3 gedrückt. Die beiden Dichtelemente 46 und der 47 der Dichtung t9 werden
von der Schrägfläche 23 des Vorspannkonus 22 auf die Schrägfläche 15 des Spannkonus
11 überführt, wobei der Einspannzustand dieser Dichtung 19 unverändert aufrechterhalten
bleibt. Auch hier wird dann die Dichtung 19 auf der Schrägfläche 15 des Spannkonus
11 weiter nach außen getrieben und der Stützring 21 wird kräftig gegen die Innenwandung
des Rohrendes 3 gepreßt. Dadurch wird gleichzeitig die Schubhülse 26 zum Anschlußende
8 hin zurückgeschoben. Diese Bewegung wird über das Federelement 42 und das Widerlager
40 auf den Betätigungshebel 27 übertragen.
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Der Druck des Druckmittels im Aufweitbereich 9 wird nun auf einem
gewünschten Wert für eine gewünschte Zeit gehalten und danach entspannt. Fällt der
Druck des Druckmittels im Aufweitbereich 9 ab, so werden die Stützringe 20, 21 vermittels
der Rückstellvorrichtungen 37, 38 zurückgeschoben und der Druckaufbaudorn 5 insgesamt
erreicht wieder den in F i g. 1 dargestellten Zustand.
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Der Druckverlauf kann über eine Kontrolleuchte im Griffteil 28 überwacht
werden.
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Die verschiedenen, auf den Kern 6 des in F i g. 1 dargestellten Druckaufbaudorns
5 aufzubringenden Teile lassen sich vom Einsteckende 7 her montieren, wobei natürlich
das Widerlager 39 der Rückstellvorrichtung 37 aus dem Kern 6 herausgeschraubt sein
muß. Die Überwurfhülsen 33, 34 der in F i g. 2 dargestellten Abstandshülsen 12 weisen
dabei einen solchen Innendurchmesser auf, daß sie ohne weiteres über den Spannkonus
10 geschoben werden können, ohne daß ein Dehnungsschlitz
vorhanden sein müßte.