DEVICE FOR THE PRESSURE-SEALED FASTENING OF TUBES IN TUBE SHEETS

Abstract: 1. A device for the pressure-tight securing of tubes in tube plates by expanding the tube end therein, the device comprising a probe (6) introducible into the corresponding tube end, at least two seals (7) which are disposed in spaced-apart relationship on the generated surface of the probe (6) co-operating with the tube to be expanded to bound an annular chamber which is filled with pressure medium to effect the expansion, the device also having a pressure multiplier (2, 4) which is disposed on the probe (6) and which brings pressure medium to the pressure necessary for the expanding step, the pressure multiplier comprising a low-pressure piston (2) adapted to be supplied with work medium an a high-pressure piston (4) which has a smaller piston area than the low-pressure piston (2) and which is adapted to be supplied with work medium and which is operative on the pressure medium in the annular chamber, characterized in that the low-pressure piston (2), which is displaceably guided in a casing (1), is formed with a central bore (2b) into which the high-pressure piston (4) fixedly connected to the casing (1) extends and which communicates with the generated surface of the probe (6) between the seals (7) by way of a high-pressure line (9), the same extending through the high-pressure piston (4).

Description: Vorrichtung zum druckdichten Befestigen von Rohren in Rohrböden Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum druckdichten Befestigen von Rohren in Rohrböden durch Aufweiten des innerhalb des Rohrbodens liegenden Rohrendes mittels einer in das jeweilige Rohrende einführbaren Sonde, welche durch mindestens zwei im Abstand voneinander befindliche Dichtungen mit dem aufzuweitenden Rohrstück einen Ringraum bildet, der zum Aufweiten nit Druckmittel gefüllt uird,das durch einen an der Sonde angeordneten Druckübersetzer auf den für den je- weiligen Aufweitvorgang erforderlichen Druck gebracht wird, wobei der Druckübersetzer einen mit Arbeitsmittel beaufschlagbaren Niederdruckkolben und einen auf das Druckmittel in Rinn- raum einwirkenden Hochdruckkolben geringerer Kolbenfläche umfasst. Eine Vorrichtuno der voranstehend beschriebenen Art ist beispielsweise aus der DE-PS 2 616 523 bekannt. Bei der Draktischen Ausbildung dieser bekannten Konstruktion ist der Hochdruckkolben mit der Niederdruckkolben verbunden unc ragt mit seinem vorderen Ende in ein Zylindercehäuse hinein, das über eine Hochdruckleitung mit der Mantelfläche der Sonde zwischen den Dichtungen verbunden ist. Rel dieser bekannten Konstruktion ermiht: sich ein sroner Raum- bedarf für den an der Sonde anneordneten Druckübersetzer, weil sowobl der Niederdruckkolben als auch der Hcchdruckkolben ein eigenes Zylindergehause benötigt, die zudem hintereinander angeordnet sind. Weiterhin besitzt der Druckübersetzer ein hohes Gewicht, weil insbesondere das Zylindergehäuse des Hochdruckkolbens sehr starkiandig ausgeführt werden muss,um die in der Praxis auftretenden hohen Drücke aufnehmen zu kennen. Da der Druckübersetzer mit der Sonde beweot und gehalten werden muss, ergibt sich eine insgesamt grossvolumige und schwere Vorrichtung, die das mit hoher Präzision durchzuführende Arbeiten erschwert. Der Erfindung liegt deshalb die Aufoabe zugrunde, die Bedienung einer Vorrichtung der voranstehend beschriebenen Art dadurch zu erleichtern, dass der mit der Sonde verbundene Druckübersetzer erheblich kleiner und leichter ausgeführt wird. Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der in einem Gehause verschiebbar geführte Niederdruckkolben mit einer zentralen Bohrung versehen ist,in die der feststehend mit dem Gehause verbundene Hochdruckkolben hineinragt und die über eine den Hochdruckkolben durchdringende Hochdruckleitung mit der Mantelfläche der Sonde zwi- schen den Dichtungen verbunden ist. Durch die erfindungsgem?'Ee Ausbildung entfällt ein zusgtzliches Gehäuse für den Hochdruckkolben,weil dieses durch den mit der zentralen Bohrung versehenen Niederdruckkolben gebildet wird. Hierdurch wird jedoch nicht nur eine räumliche Verkleinerung des Druckübersetzers erzielt,sondern auch eine erheblich aünsti- gere Aufnahme der im Hochdruckraum herrschenden Drücke. Der durch die Bohrung im Niederdruckkolben gebildete Hochdruckraum ist nämlich nicht nur von der wegen der Druckflächendifferenz sehr kräftigen Wand des Miederdruckkolbens umgeben, sondern zusätzlich von der Wand des Gehäuses, in dem der Niederdruckkolben verschiebbar geführt ist. Beide Bauteile nehmen somit die im Hochdruckraum herrschenden Kröfte auf, so cass leichtere Herk stoffe und geringere Abmessungen für den Druckübersetzer verwendet werden können, der somit nicht nur erheblich kleiner, sondern auch esentlich leichter ausgeführt erden kann. Um die Stabilität zu erhöben und insbesondere das Entstehen von Korbrissen zu vermeiden, sind gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung die Stirnfläche des Niederdruckkolbens und/oder des Hochdruckkolbens nach aussen gewölbt und die Gegenfläche des Gehäuses bzw. der Bohrung im Niederdruckkolben entsorechend konkav ausgebildet. Zur Verbesserung der rührung auf dem feststehenden Hochdruckkolben ist cemäss einen weiteren Merkmal der Efindung der niederdruckkolben mit einer dickwandigen Verlängerung seines Kolbenmantels versehen. Mit der Erfindung wird weiterhïn vorgeschlagen, die Verlängerung des Niederdruckkolbens mit konischen Anschlagflächen für entsprechende Anlageflächen auszubilden,die an demjenigen Teil des Gehtuses ausgebildet sind, der den Hochdruckkolben umgibt. Diese Jeiterbildung schützt den Druckübersetzer vor Beschädi- gungen oder Zerstörungen, wenn beispielsweise durch Ündichtigkeiten im aufzuweitenden Ringraum der Miederdruckkolben in seine Endstellung innerhalb des Gehuses gelangt. Bei einer bevorzugten Ausfübrungsform der Erfindung ist das Gehäuse durch ein büchsenförmiges Gehöusehauptteil mit der zylindrischen Führungsfläche für den Miederdruckkolbe und durch ein den hochdruckkolben trapendes Gehäusevorderteil gebildet, an den zunleich die Sonde bevestint ist. Hierdurch erribt sich eine pur weni@e Bauteile urfassende Ausführung. Eine weitere Vereinfechung ergibt sich, wenn im Gahäusevordertvil ein Zweiwegeventil anceordnet wird, durch das die Hochdruckleitung wahlweise mit einer drucklosen Vorratsbehälter oder mit der Druckleitung einer Puope für das DruckTittel verbindbar ist. Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsheispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung cphand aines scheratischer Läpgsschnittes dar -estellt. Die Vorrichtung zun druckdichten Befestigen ven Rohren in Rohrböden umfasst ein Gehuse l,das durch ein büchsenförmiges Gehäuse- hauptteil la und ein Gehäuseverderteil lb gebildet mird, die beim Ausführungsbeispiel miteinander verschraubt sind. Im Gehäusehauptteil la ist eine zylindrische Führungsfläche le für einen Miederdruckkolben 2 ausgebIldet, der an seinen Kolben mantel mit Dichtringen 3 versehen ist. Die Kolbenfläche 2a des Niederdruckkolbens 2 ist nach aussen gewölbt. Die Gegenfläche ld des Gehe-usehauptteils la ist entsprechend konkav ausgeführt. In Niederdruckkolben 2 ist eine zentrale Bohrung 2b ausgebildet, in die ein Hochdruckkolben 4 hineinragt. Auch dieser Hochdruckkolben 4 ist mit mehreren Dichtringen 5 versenen, um eine Dichtung zwischen hochdruckkolben 4 und niederdruckkolben 2 zu erzie len. Der Hochdruckkolben 4 ¯ 45 feststehend an Gehuse 1 ange ordnet. Beim Ausführungsbeipiel ist er einstückig mit dem Ge husevorderteil lb ausgeführt. Auch beim Hochdruckkolben Zt ist die Kolbenfläche 4a nach aussen gewölbt. Die entsprechende Gegen fläche 2e im Grund der zentralen Bohrung 2b im Hiederdruckkolben 2 ist wiederum konkav ausgeführt. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist unmittelbar am Gehäusevorderteil lb des Gehäuse 1 eine in das aufzuweitende Rohrende einzuführende Sonde befestigt. Auf dieser Sonde et sind zwei Dichtunnsn 7 angeordnet, die nach dem Einführen der Sonde 6 in ein innerhalb eines Rchrbodens liegendes Rohrende mit dem aufzumeitenden Rohrstück und der zwischen dem Dichtungen 7 liegenden mantelfl2che der Sonde 6 einen Ringraum bilden, der zun Aufweiten mit Druckmittel @efüllt wird. Der für den jeweiligen Aufweitvorgang erforderliche Druck diese Druckmittels wird im Hcchdruckroum G des voranstchend beschrie nenen Druckübersetzers erzeugt. Zu diesen Zweck ist der Hochdruckraum 8 über eine den Hochdruckkolben 4 durchdringende Hochdruckleitung 9 mit dor Mantelfläche der Snnde 6 zwischen den Dichtungen 7 verbunden. Beim Ausführungsbeispiel besteht diese Hochdruckleitung 9 aus einer den Hochdruckkolben 4 und das Gehäusevnrderteil lb sowie einen Teil der Sonde 6 durchdringenden Längsbohrung. U ; die aus dem Gehäuse 1 und der Sonde 6 bestehende Vorrichtung in das jeweils aufzureitende Rohrende einführen zu können, und hierbei die Handhabung zu verbessern, ist beim Ausführungs- beispiel das Gehäusehauptteil la mit eine pistolenartigen Handgriff 10 versehen. Am Gehäusevorderteil lb ist ein zusätzlicher Haltegriff 11 angebracht. Auf der Zeichnung ist weiterhin schematisch ein Schaltseheme für das zum Aufweiten verwendete Druckmittel dargestellt. Die Darstellung zeigt einen drucklosen Vorratsbehälter 12 für das Druck. mittel, der über eine Ansaugleitung 13 mit einer Pumpe 14 verbunden ist. Die Druckleitung 15 dieser Pumpe 14 führt zum Gehäuse- hauptteil la, um die Kolbenfläche 2a des Miederdruckkolbens 2 mit Druckmittel zu beaufschlanen. Damit das Druckmittel auch in den Hochdruckraum 8 des Drucküber- setzers gelangen kann, ist in der Druckleitung 15 der Pumpe 14 ein Umschaltventil 16 angeordnet, über welches die Druckleitung 15 mit der zum Hochdruckraum 8 fübranden Hochdruckleitung 9 im Gehäusevorderteil lb verbunden werden kann. Die Verbindung geschiebt mir Hilfe einer Verbinduncsleitung 17 und eines Zweiwege- vantils 18, das im Gehäusevorderteil lb enceordnet ist. An dieses Zweiwegeventil 18 ist eine Rückflufleitung 19 angeschlessen, gie zum Vorratsbehälter 12 führt. Sobald die Sonde 6 in ein aufzuweitences Rohrende eingesetzt und ausgerichtet wergen ist, gird durh die Pumpe 14 Druckmittel aus den Veretsbahälter 12 über die Ansaugleitung 13 nogesaugt und über die Druckleitung. 15, das Umschaltventil 16 und die Verbin- dungsleitung 17 den Zeiegeventil 18 zugeführt. Dieses Zweiwegeventil 18 stellt die Verbindung mit der Hochdruckleitung 9 her, so dass sowohl der durch die Dichtungen 7 abgedichtete Ringraum um die Sonde 6 als auch der Hochdrukraum 8 des Druck übersetzers mit Druckmittel gefüllt werden. Hierbei wird der Niederdruckkolben 2 in seine in der Zeichnung dargestellte Ausgangsstellung verschoben. Anschliessend wird das Unschaltventil 16 in die auf der Zeichnung dargestellte Stellung gebracht, in der es die Pumpe 14 mit der Kolbenfläche 2a des Niederdruckkolbens 2 verbindet. Hierdurch wird der Niederdruckkolben 2 in der Zeichnung nach links bewegt. Diese Bewegung verursacht eine Druckerhöhung im Hochdruckraum 8 und damit im Ringraum innerhalb des aufzuweitenden Rohrendes. Diese Druckerhöhung entspricht dem Verhältnis der Kolbenfläche 2a zur Kolbenflöche 4a. Durch Regelung des in der Druckleitung 15 erzeugten Druckes kann somit jeder gewünsch- te Aufweitdruck erzeugt werden. Sobald der Aufweitvorgang abgeschlossen ist, wird das Zweiwege- ventil 18 derart umgeschaltet,dass nunmehr die Hochdruckleitung 9 mit der Rückflussleitung 19 verbunden ist. Hierdurch gelangt das Druckmittel in den Vorratsbehälter 12,bevor die Sonde 6 aus dem aufgeweiteten Rohrende herausgezogen wird. Nach Umschalten sowohl des Zweiwegeventils 18 als auch des Umschaltventils 16 steht die Vorrichtung für einen erneuten Aufweitvorgang zur Verfügung. Durch die Anordnung des Hochdruckkolbens 4 innerhalb des Nieder druckkolbens 2 werden die im Hochdruckraum 8 entstehenden hohen Druckkräfte sowohl vom Niederdruckkolben 2 als auch von Gehäuse- hauptteil la aufgenommen. Es werden somit zwei Bauteile zur Auf nahme der sehr hohen Kräfte herangezogen. Die gewölbten Kolben flächen 2a und 4a sowie Ge?enfl--'chen ld und 2c vermeiden das Entstehen von Kerbsnannungen und schaffen eine zuverlässine Anlage des Kolbens in der jeweiligen Endstellung. Um die Führung des Niederdruckkolbens 2 auf dem feststehenden Hochdruckkolben 4 zu verbessern, ist der Niederdruckkolben 2 mit einer dickwandigen Verlängerung 2e seines Kolbenmantels versshen. Diese Verlangerunn 2e ist mit konischen Anschlagflächen 2f für entsprechende Anlageflächen le ausgeblldet,die ar Geh usevor- derteil lb in denjenigen Bereich ausgebildet sind,der den Hochdruckkolben 4 umgibt. Durch diese konischen Anschlaaflachen 2f und entsprechenden Anlageflächen le wird eine sichere Anlage des Niederdruckkolbens 2 auch in der anderen Endstellung am Gehäusevorderteil lb erreicht, beispielsweise wenn durch einen plötzlichen Druckabfall im Hochdruckraum 8 der Niederdruckkolben 2 schlagartig in seine vordere Endstellung gelangt. Bezugziffernliste: 1 Gehause 1a gehäusehauptteil 1b Gehäusevorderteil 1c Führungsfläche 1d Gegenfläche le Anlagefläche 2 Niederdruckkolben 2a Kolbenfläche 2b Bohrung 2c Gegenfläche 2e Verlängerung 2f Anschlagfläche 3 Dichtring 4 Hochdruckkolben 4a Kolbenflche 5 Dichtring 5 Sonde 7 Dichtung 8 Hochdruckraum 9 Hochdruckleitung 10 Handgriff 11 Haltegriff 12 Vorratsbehälter 13 Ansaugleitung 14 Pumpe 15 Druckleitung 16 Umschaltventil 17 Verbindungsleitung 18 Zweiwegeventil 1? Rüc"flu?1 eitunn

Claims: Patentansprüche : 1. Vorrichtung zum druckdichten Befestigen von Rohren in DSohr- böden durch Aufweiten des innerhalb des Rohrboden liegenden Rohrendes mittels einer in das jeweilige Rohrende pinführ- baren Sonde, welche durch mindestens zwei im Abstand vonein ander befindliche Dichtungen mit dem aufzuweitenden Rohr stück einen Ringraum bildet, der zum Aufweiten mit Druckmit- tel gefüllt wird, das durch einen an der Sonde angeordneten- Druckübersetzer auf den für den jeweiligen Aufweitvorgang erforderlichen Druck gebracht ; ;ird,wobei der Druckübersetzer einen mit Arbeitsmittel beaufschlagbaren Niederdruckkolben und einen auf das Druckmittel in Ringraum einwirkenden Hoch druckkolben geringerer Kolbenfläche umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der in einen Gehäuse (1) verschiebbar geführte Nieder- druckkolben (2) mit einer zentralen Bohrung (2b) versehen ist, in die der feststehend mit dem Gehäuse (1) verbundene Hoch druckkolben (4) hineinragt und die über eine den Hochdruck kolben (4) durchdringende Hochdruckleitung (9) mit der Manteifläche der Sonde (6) zwischen den Dichtungen (7) verbunden ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dir Kolbenfläche (2a, 4a) des Niederdruckkolbens (2) und/oder des Hochdruckkolbens (4) nach aussen gewölbt und die Gepenflä ehe (ld, 2c) des Gehäuses (1) bzw. der Bohrung (2b) in Niederdruckkolben (2) entsprechend konkav ausgebildet ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der niederduckkolben (2) mit einer dickwandieden Ver lrnge rung (2e) seines Kolbenmantels versehen ist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch cekennzeichet, dass die Verlängerung (2e) des niederdruckkolbens (2) mi konischen Anschlag flehen (2f) für entsprechende Anlageflä- chen (le) ausgebildet ist,die an demjenigen Teil des Gehnu- ses (1) ausgebildet sind, das den Hochdruckkolben (4) umgibt. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) durch ein büchsen förmiges Gehausehauptteil (la) mit der zylindrischen Führungs fläche (lc) für den Niederdruckkolben (2) und durch ein den Hochdruckkolben (4) tragendes Gehausevorderteil (lb) gebil det ist, an dem zugleich die Sonde (6) befestigt ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass im Gehäusevorderteil (lb) ein Zweiwegeventil (18) angeordnet ist, durch das die Hochdruckleitung (9) wahlweise mit einen drucklosen Vorratsbehälter (12) oder mit der Druckleitung (15) einer Pumpe (14) für das Druckmittel verbindbar ist.

Inventors: KRIPS, HERBERT, PODHORSKY, MIROSLAV, DR.
Applicants: BALCKE-DURR AG
Application year: 1985
Main classification: B21D39
IPC codes: B21D39