DE2932055C2

DE2932055C2 - Vorrichtung zum Befestigen eines Rohres in einer Bohrung eines Rohrbodens

Info

Publication number: DE2932055C2
Application number: DE2932055A
Authority: DE
Inventors: Hideaki Kudamatsu Kamohara; Teruo Ibaraki Matsumoto; Yasumasa Hitachi Tamai; Yuji Yoshitomi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-08-11
Filing date: 1979-08-07
Publication date: 1985-05-23
Also published as: DE2932055A1; GB2028199A; FR2432903A1; JPS5524742A; GB2028199B; IT1119144B; IT7968652A0; FR2432903B1; JPS5622409B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen eines Rohres in einer Bohrung eines Rohrbodens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer derartigen, aus der GB-PS 10 50 797 be kannten Vorrichtung wird ein Rohr in einem Rohrboden dadurch festgelegt, daß in das Rohr ein Aufweitelement aus einem elastischen Material eingeführt wird. Durch das Aufweitelement erstreckt sich eine Stange. Der Ring des Aufweitelements aus elastischem Material wird radial gegenüber der aufzuweitenden Stelle des Rohres angeordnet Dann wird die Stange so bewegt daß ihr Kopf auf die eine Stirnseite des Aufweitelements drückt, auf dessen andere Stirnseite ein Widerlager einwirkt. Durch axiales Komprimieren des Aufweitelements verformt es sich radial und drückt gegen die Rohrinnenwand. Die Rohrinnenwand wird unter dem Einfluß der so erzeugten Radialkräfte gegen die Innenwand der Bohrung im Rohrboden gedrückt, wobei sie sich auiweitci. Auf die Stange wird eine Zugkraft dadurch ausgeübt, daß an ihr der Kolben eines Hydraulikzylinders befestigt ist. Als Gegenlager ist der Stirnseite des Rohrs in Zugrichtung der Stange eine Anschlagfläche zugeordnet, die in einer Positionierhülse vorgese

hen ist

Da es mit der bekannten Vorrichtung nicht möglich ist, die Stange axial so zu bewegen, daß das Rohr axial Ui eine vorgegebene Position bezüglich des Rohrbodens bewegbar ist, ist es äußerst schwierig, den gewünschten Rohrabschnitt der aufzuweiten ist, in einer genau vorgegebenen Position bezüglich der das Rohr aufnehmenden Bohrung im Rohrboden anzuordnen. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht

ίο deshalb darin, die Vorrichtung der eingangs genannten

Art so auszubilden, daß sich mit ihr ein genau definierter Rohrabschnitt in einer festgelegten Lage bezüglich der Bohrung im Rohrboden aufweiten läßt Die Lösungsmittel für diese Aufgabe sind im Kenn-

zeichen des Patentanspruchs 1 zusammengefaßt Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß es mit technisch äußerst einfachen Mitteln möglich ist, eine vorher festgelegte genau definierte Positionierung des Rohrs in der öffnung im Rohrboden vor dem Festlegen daran vorzunehmen und das Rohr am Rohrboden in dieser gewünschten Position durch Aufweiten zu fixieren.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 fm Längsschnitt eine erste Ausführungsform der Vorrichtung, F i g. 2 im Schnitt ein Aufweitelement

Fig.3 im Schnitt eine Ausführungsform eines eine festgelegte Änderung seiner axialen Länge zulassenden Teils,

F i g. 4 bis 6 die Vorrichtung von F i g. 1 bei den verschiedenen Arbeitsschritten,

F i g. 7 in einem Diagramm die Rohreinführtiefe nach der Rohraufweitung abhängig von der Rohreinführtiefe vor der Rohraufweitung,

F i g. 8 und 9 im Längsschnitt ein Modell für die Messung der in F i g. 7 aufgetragenen Werte,

Fig. 10 im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung, und

Fig. Ί1 die Vorrichtung beim Festlegen eines Rohres am Rohrboden eines Wärmeaustauschers. Die in F i g. 1 und in den F i g. 4 bis 6 gezeigte Ausfüh- rungsform der Vorrichtung besteht aus einem Zugele ment 6 in Form einer Stange, die an einem Ende mit einer nicht gezeigten hydraulischen Betätigungseinrichtung verbunden ist und deren anderes Ende einen Kopf 6a aufweist der sich in einem Rohr 2 befindet das in

so einer Bohrung eines Rohrbodens 1 festgelegt werden soll. Das Zugelement 6 erstreckt sich durch das Rohr 2 und durch eine in der Bohrung im Rohrboden 1 angeordnete Positionierhülse 10 sowie durch eine Bohrung in einem Gegenhalter 7, der an dem Rohrboden auf der dem Rohr 2 gegenüberliegenden Seite anliegt Unter Zwischenlage von Zwischenbüchsen 13 sind in dem Rohr 2 zwei eine festgelegte Änderung ihrer Länge zulassende Teile 11 und 12 angeordnet Das Rohr 2 ragt über eine festgelegte Länge in die Bohrung im Rohrboden 1. In diesem Bereich ist die im einzelnen in Fig. 2 gezeigte Aufweiteinrichtung angeordnet, die einen ersten, in der Positionierhülse 10 angeordneten Dichtungsring 8 und einen zweiten, im Rohr 10 angeordneten Dichtungsring 8 aufweist, die an den einander zugewandten Stirnflächen konische Ausnehmungen aufweisen, in welche kegelstumpförmige Dichtungsringe 18 eingesetzt sind, die zwischen sich ein Aufweitelement 5 aus elastischem Material aufnehmen.

Wenn auf die Dichtungsringe 8 ein Axialdruck ausgeübt wird, weiten sie sich radial. Der eine Dichtungsring 8 kommt dabei in innigen Kontakt mit der Innenfläche des aufzuweitenden Rohres 2, wodurch ein plastisches Fließen des Aufweitelements 5 verhindert wird. Die Dichtungsringe 18 wirken so, daß kleine Spalte zwischen den Dichtungsringen 8 und dem Zugelement 6 geschlossen werden, so daß das Aufweitelement 5 sich unter dem Axialdruck nur radial ausweiten kann.

In Fig.3 ist ein eine festgelegte Änderung seiner Länge zulassendes Teil 11 bzw. 12 gezeigt Das Teil 11 besteht aus zwei Hülsenabschnitten 15 und 16 jeweils mit einem radialen Randflansch. Zwischen den Randflanschen erstreckt sich eine Buchse 14 aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Silikonkautschuk derart, daß zwischen den den Randflanschen gegenüberliegenden Stirnseiten der Hülsenabschnitte 15 und 16 ein festgelegter freier Raum 17 verbleibt Wenn auf das Teil 11 eine Axialkraft ausgeübt wird, aähern sich die einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Hülsenabschnitte 15 und 16 unter Verkleinerung des freien Raums 17 an, bis sie aneinanderstoßen. Aufgrund der Annäherung der radialen Flansche der Hülsenabschnitte 15 und 16 wird die dazwischenliegende Buchse 14 aus elastischem Material axial zusammengedrückt und weitet sich dadurch radial aus. Entsprechend dem Außendurchmesser der Buchse 14 aus elastischem Material ohne Axialbelastung kann erreicht werden, daß die Umfangsfläche der Buchse 14 mit der Innenfläche des Rohrs 2 in Reibungseingriff gelangt — Teil 12 — oder ein derartiger Reibungseingriff gerade unterbleibt — Teil H-.

Wie in F i g. 4 gezeigt ist ist die Vorrichtung in dem Rohr 2 so angeordnet daß ein freier Raum a zwischen dem Ende des Rohres 2 und dem Ende der Positionierhülse 10 in der Bohrung im Rohrboden 1 verbleibt Dieser freie Raum a bildet eine vorgegebene Einführtiefe für das Rohr 2, über der es am Rohrboden 1 festgelegt werden soll. Mit Hilfe einer nicht gezeigten hydraulischen Anordnung wird auf das Zugelement ein Zug entsprechend der Kraft Fi in Richtung des zugehörigen Pfeils ausgeübt Über den Kopf 6a des Zugelements 6 wird dadurch ein Druck auf den einen Randflansch des eine festgelegte Änderung seiner Länge zulassenden Teils 12 ausgeübt, dessen anderer Randflansch an einer Zwischenbuchse 13 abgestützt ist. Dabei werden die einander zugewandten Stirnseiten der Hülsenabschnitte 15 und 16 aufeinander zu bewegt und in Kontakt miteinander gebracht. Dadurch expandiert die Buchse 14 aus elastischem Material radial nach außen und kommt aufgrund ihrer Umfangsabmessung unter dem radial wirkenden Druck Pin innigen Kontakt mit der Innenfläche des Rohres 2. Bei einer weiteren Axialbewegung des Zugelements 6 wird somit das Rohr 2 in axialer Richtung durch die Zugkraft /"gezogen.

Dabei werden nun auch die gegenüberliegenden Stirnwände des von dem Teil 12 durch eine Zwischenbüchse 13 getrennten, eine festgelegte Längenänderung zulassenden Teils 11 aufeinander zu bewegt und in Kontakt miteinander gebracht wobei die zwischen den 6c Randflanschen der Hülsenabschnitte 15 und 16 befindliche Büchse aus elastischem Material, wie Silikonkautschuk, axial zusammengedrückt wird. Aufgrund der geringeren Querschnitisabmessung der Buchse 14 verglichen mit dem Teil 12 stellt sich kein Reibungseingriff mit der Innenseite des Rohres 2 ein.

Wenn, wie in F i g. 5 gezeigt ist, die gegenüberliegenden Stirnseiten der Hülsenabschnitte 15 und 16 des Teils 11 unter der Kraft F₂ am Zugelement 6 aneinanderstoßen, ist das Zugelement axial um einen Abstand verschoben, der dem axialen Abstand des freien Raums 17 ohne Dreckkraft entspricht, wodurch das Rohr 2 axial auf eine vorher festgelegte Einführtiefe in die Bohrung im Rohrboden 1 eingeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Innenfläche des Rohres 2 noch nicht in Kontakt mit dem Aufweitelement 5.

Wenn gemäß F i g. 6 von der die Zugkraft ausübenden Einrichtung eine Kraft Fs auf das Zugelement 6 ausgeübt wird, wird unter dem AxiaJdruck der Dichtungsringe 8 und 18 das Aufweitelement 5 in Axialrichtung zusammengedrückt und dadurch radial nach außen aufgeweitet wodurch das Rohr 2 aufgeweitet und an der Innenseite der Bohrung im Rohrboden 1 festgelegt wird. Ein plastisches nach-außen-Füeßen des Materials des Aufweitelements 5 wird durch die Dichtungsringe 18 und 8, wie aus F i g. 6 ersichtlich, verhindert

Zur Feststellung der Abhängigkeit der Rohreinführtiefe a vor der Rohraufweitung von der Rohreinführtiefe 1 nach der Rohraufweitung, die in F i g. 7 dargestellt ist. wird ein Modell in Form eines den Rohrboden 1 darstellenden Zylinders verwendet, der eine Länge L von 65 mm, einen Außendurchmesser D\ von 60 mm und eine Bohrung mit einem Innendurchmesser Eh von 22 mm aufweist. Das im Rohrboden 1 festzulegende Rohr 2 hat einen Außendurchmesser d von 21,4 mm und eine Stärke t von 1,2 mm. Das Rohr 2 wird auf die Einführtiefe a in die Bohrung Xa eingeführt und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter einem Druck von 1500 bar aufgeweitet wobei die Rohreinführtiefe 1 nach der Aufweitung bestimmt wird. Das Diagramm von F i g. 7 zeigt, daß unabhängig von der Rohreinführtiefe 1 nach der Rohraufweitung immer den gleichen Betrag von 1,2 mm hat.

Die in Fig. 10 gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung hat eine Positionierhülse 10. Die dem aus Urethankautschuk bestehenden Aufweitelement 5 zugeordneten Dichtungsringe 8 bestehen aus faserverstärktem Kunststoff, dessen Härte größer ist als die des Urethankautschuks.

Bei der in F i g. 11 gezeigten Ausführungsform wird das Rohr so positioniert, daß es um einen Abstand C über die Innenseite des Rohrbodens 1 vorsteht, um nach dem Aufweiten eine zusätzliche Festlegung durch Verschweißung zu ermöglichen. Dabei ist in dem Gegenhalter 7 eine Aussparung ausgebildet, um das Rohr 2 über den Rohrboden 1 innen auf der Höhe C vorstehen zu lassen. Das Aufweitelement 5 erstreckt sich über eine vorgegebene Länge innerhalb des im Rohrboden 1 befindlichen Rohrteils. Bei der Ausführungsform von F i g. 11 hat das Rohr 2 einen Außendurchmesser von 25 mm und eine Wanddicke von 2 mm. Für die Aufweitung wird über das Zugelement 6 im Aufweitelement ein Druck von 3000 bar erzeugt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Befestigen eines Rohres in einer Bohrung eines Rohrbodens mit einer Positionierhülse und mit einem in der Positionierhülse axial verschiebbaren, sich in das Rohr erstreckenden Zugelement und mit einem zwischem dem Zugelement und der Positionierhülse, dem aufzuweitenden Rohrabschnitt radial gegenüberliegend angeordneten, aus elastischem Material bestehenden Aufweitelement, gekennzeichnet durch zwei zwischen dem Zugelement (6a) und dem Aufweitelement (5) angeordnete, bei Betätigung des Zugelements (6) eine festgelegte Änderung ihrer axialen Lange zulassende Teile (11,12), von denen jedes aus zwei Hülsenabschnitten (15,16) mit axial äußeren Radialflanschen und einer dazwischen angeordneten Buchse (14) aus elastischem Material besteht, wobei durch die Reduzierung der axialen Länge des zugelementseitigen Teils (12) seine Buchse (14) in Reibungseingriff mit dem Rohr (2) kommt und die axiale Längenänderung des zwischen dem Teil (12) und dem Aufweitelement (5) angeordneten weiteren Teils (U) der axialen Einschublänge (a, c)des Rohres (2) in den Rohrboden (1) entspricht

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Längenänderung der Teile (11,12) durch den Abstand der axial innen liegenden Stirnseiten der Hülsenabschnitte (15,16) voneinander festgelegt ist, den diese bei an den Radialflanschen druckfrei anliegenden Buchsen (14) aus elastischem Material haben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwischen den Teilen (U, 12) und dem Aufweitelement (5) angeordnete Zwischenbüchsen (13).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (14) aus Silikonkautschuk und die Hülsenabschnitte (15, 16) aus Metall bestehen.