Aufweitvorrichtung für Rohrenden

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufweitvorrichtung (15) für Rohrenden mit einem zentralen Einsatzkörper (17 bzw. 114), mit am Außenumfang angeordneten und mit dem Innenumfang des aufzuweitenden Rohres (1, 122) in Eingriff bringbaren, syn­chron verstellbaren Druckstempeln (2 - 14 bzw. 121). Den im Einstzkörper (17 bzw. 114) gelagerten Druckstempeln (2 bis 14 bzw. 121) sind ihren maximalen Außenumfang bestimmende An­schlagbolzen (85 bis 90; 120) zugeordnet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufweitvorrichtung für Rohrenden mit einem zentralen Einsatzkörper.

[0002] Aus der DE-A-29 44 435 ist eine Aufweitvorrichtung für Rohren­den bekannt, die einen zentralen Einsatzkörper und am Außenum­fang angeordnete und mit dem Innenumfang des aufzuweitenden Rohres in Eingriff bringbare, synchron verstellbare Druckstem­pel aufweisen. Diese Druckstempel sind als Leisten ausgebildet, die von einem elastischen zylindrischen Balg nach außen gedrückt werden. Dabei ist den im Einsatzkörper gelagerten Druckstempeln ein ihren maximalen Außenumfang bestimmender Kalibrierring an der Außenseite des aufzuweitenden Rohres zugeordnet, der als Hubbegrenzungsmittel dient.

[0003] Bei einer derartigen Anordnung des Kalibrierringes am Außenum­umfang des aufzuweitenden Rohres kann das Rohrende auf einen vorbestimmten Außendurchmesser gebracht werden, wobei eine runde Außenfläche erzielt werden kann. Die Innenfläche des mit der bekannten Aufweitvorrichtung bearbeiteten Rohrendes ist jedoch unrund. Dies hat zur Folge, daß die Innenkanten zweier miteinander zu verbindender Rohrenden an den Stoßstel­len gegeneinander versetzt sind. Beim Verschweißen von dick­wandigen und hoch beanspruchten Rohren größeren Durchmessers (größer als 200 mm), wie sie im Kraftwerkbau und manchmal auch in der chemischen Industrie verwendet werden, ist es unbedingt notwendig, daß die Innendurchmesser der miteinander zu ver­schweißenden Rohrenden genau miteinander übereinstimmen. Dies betrifft sowohl den Gesamtdurchmesser als auch etwaige Unrund­heiten der beiden Rohrenden. Durch Kantenversatz erzeugte Stoß­stellen im Innern des Rohres führen nicht nur zu einer Verwir­ belung des darin strömenden Mediums, sondern auch zur Ablage­rung von Verunreinigungen und zur vorzeitigen Korrosion in diesen Bereichen. Außerdem behindern Stoßstellen die Inspek­tion und Wartung mit im Innern der Rohrleitungen verfahrbaren Geräten. Viel bedeutender ist es aber, daß der Kantenversatz bei der Ultraschallprüfung Fehleranzeigen hervorruft, die von eventuell vorhandenen echten Fehlerstellen nicht zu unterschei­den sind. Weil bei hochbelasteten Rohren aber die Ultraschall­prüfung der Schweißnahtzonen zwingend vorgeschrieben ist, ist das Verschweißen von Rohrenden mit nicht bündig aufeinander­stehenden Kanten schon aus diesem Grunde nicht zulässig. Dar­überhinaus wird aber auch die Festigkeit einer Schweißnaht durch den Kantenversatz negativ beeinflußt, weil insbesondere beim Maschinenschweißen die Gefahr besteht, daß die Wurzelnaht nicht durchgeschweißt wird.

[0004] Es ist auch eine Aufweitvorrichtung bekannt, bei der das Rohr­ende mittels eines axial zum Rohr verschiebbaren, konischen Druckstempels aufweitbar ist (GB-A-2 066 122). Dabei weist der Druckstempel drei Aufweitbacken auf, die jeweils ein Drittel des Innenumfanges des aufzuweitenden Rohres überdecken. Mit dieser Vorrichtung lassen sich auch dickwandige Rohrenden auf­weiten. Die Vorrichtung ist jedoch als stationäre Maschine kon­zipiert und ist aufgrund ihres hohen Gewichtes und ihrer erheb­lichen Abmessungen für einen Montageeinsatz vor Ort nicht ge­eignet. Darüberhinaus ist es eine Eigenart dieser Vorrichtung, daß es einer erheblichen Erfahrung des Bedienungspersonals be­darf, um ein Rohr auf einen bestimmten vorgegebenen Innendurch­messer zu weiten. Hierbei ist nicht nur das unvermeidliche Zu­rückfedern der Rohrwand als solches zu berücksichtigen, son­dern dieses Zurückfedern ist auch von der Art des Materials der Rohrwand sowie von der Wanddicke abhängig. Dies führt da­zu, daß in mehreren Schichten aufgeweitet und immer wieder zwischendrin nachgemessen werden muß. Dabei ist das Nachmes­sen unrunder Rohre recht schwierig und nur mit dem Innenumfang­bandmaß möglich.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufweitvorrich­tung für Rohrenden zu entwickeln, die beim Aufweiten definier­te Innendurchmesser erzeugt, und Unrundheiten der Innenfläche weitgehend vermeidet. Darüberhinaus soll die Aufweitvorrichtung auch einfach zu handhaben sein. Insbesondere soll mit ihr eine Aufweitung auf einen bestimmten, vorgebbaren Innenumfang schnell und zuverlässig durchführbar sein. Darüber hinaus soll die Auf­weitvorrichtung vor Ort von einem Mann handhabbar sein.

[0006] Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im An­spruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbil­dungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0007] Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem da­rin zu sehen, daß man die Aufweitung auf eine runde Rohrinnen­fläche mit einem vorbestimmten Innendurchmesser vornehmen kann.

[0008] Dies führt dazu, daß man bei der Lieferfirma für die Rohre ge­ringere Anforderungen an die geforderten Toleranzen stellen muß und die Rohre somit billiger beziehen kann.

[0009] Die Erfindung ist besonders für den Einsatzbereich bei größe­ren Rohrdurchmessern geeignet.

[0010] Der Hub eines jeden Druckstempels läßt sich über einen keil­förmigen Anschlagbolzen, der durch einen Längsschlitz im Druck­stempel quer zu dessen Führung und axial zum Einsatzkörper ver­stellbar ist, kontinuierlich begrenzen. Es ist aber auch mög­lich, einen Kalibrierring im Innern des Einsatzkörpers zu la­gern und die Druckstempel über Fortsätze mit dem Kalibrierring in Eingriff zu bringen. Hierdurch wird die Vorraussetzung da­für geschaffen, mit ein und demselben Kalibrierring unterschied­liche Aufweitungen vorzunehmen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn durch die Verstellung des Kalibrierringes relativ zum Einsatzkörper Bereiche des Kalibrierringes mit unterschied­lichem radialem Abstand von der Symmetrieachse mit den Fort­sätzen der Druckstempel in Eingriff bringbar sind.

[0011] Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

FIG 1 eine schaubildliche Ansicht einer in ein Rohrende einge­setzten Aufweitvorrichtung,

FIG 2 die teilweise aufgebrochene Stirnseite der Aufweitvor­richtung der FIG 1,

FIG 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der in einem Rohr­ende zur Anlage gebrachten Aufweitvorrichtung der FIG 2,

FIG 4 einen Querschnitt durch einen Teil einer anderen Aufweit­vorrichtung mit einem im Innern des Einsatzkörpers ange­ordneten Anschlagbolzen mit Kalibrierring.

[0012] In der schaubildlichen Darstellung der FIG 1 und der FIG 2 sind die einzelnen, an der Rohrinnenwand des aufzuweitenden Rohrendes 1 anliegenden Druckstempel 2 bis 14 der Aufweitvor­richtung 15 gut zu erkennen. Auch die zentrale Bohrung 16 des die Druckstempel tragenden Einsatzkörpers 17 der Aufweitvor­richtung 15 ist hier deutlich zu sehen. An der Stirnseite des Einsatzkörpers stehen die Justierschrauben 18 bis 41 für die Hubbegrenzung der einzelnen Druckstempel vor. Der Einsatzkör­per 17 ist, wie auch in der Figur 2 zu erkennen ist, auf der einen Seite mit einem ca. 20 mm breiten Spalt 42 versehen. Die­ser Spalt ist in der FIG 1 und in der FIG 2 durch einen Paßkör­per 43 ausgefüllt dargestellt. Dieser Paßkörper trägt eine vor­stehende Anschlußnase 44, mit der er beim axialen Einschieben in den Spalt 42 über einen Hydraulikanschlußstecker 45 an die im Einsatzkörper 17 verlaufende zentrale Hydraulikleitung 46 für die übrigen Druckstempel anschließbar ist. Diese zentrale Hydraulikleitung ist über einen weiteren Hydraulikstecker 47 an eine Hydraulikversorgungsleitung 48 anschließbar. Durch die zentrale Bohrung 16 ist in der Darstellung der FIG 1 ein wei­terer Versorgungsschlauch 49 für eine hier nicht weiter darge­stellte, tiefer im Rohr befindliche Rohrzentriervorrichtung (nicht dargestellt) eingezeichnet.

[0013] Den Innenaufbau des Einsatzkörpers 17 verdeutlichen am besten die FIG 2 und 3. Im aufgebrochenen Abschnitt der FIG 2 erkennt man die am Umfang des Einsatzkörpers 17 radial angeordneten Druckstempel 2 bis 14, die in im Ausführungsbeispiel gestuften Bohrungen 50 bis 54 des Einsatzkörpers nach Art eines Kolbens radial verschiebbar sind. Diese Druckstempel, die in ihrem Durchmesser den Bohrungen 50 bis 54 angepaßt sind, haben ring­förmig umlaufende Rillen 55 bis 66, in denen je ein O-Ring 67 bis 78 zur Abdichtung eingelegt ist.

[0014] Die FIG 2 läßt auch gut erkennen, daß die Druckstempel 2 bis 14 in ihrem kleineren Durchmesser einen Längsschlitz 79 bis 84 besitzen, durch den ein Anschlagbolzen 85 bis 90 hindurch­geführt ist. Durch diesen Anschlagbolzen ist der Hub der Druck­stempel in beiden Richtungen begrenzt.

[0015] Wie der FIG 3 zu entnehmen ist, besitzen die Anschlagbolzen eine untere keilförmige Kante 91, welche die gleiche Neigung zur Symmetrieachse des Druckstempels hat, wie das ihnen zuge­wandte Ende des Längsschlitzes 84 im Druckstempel 11. Der An­schlagbolzen 90 läßt sich mittels einer Justierschraube 26 je nach Bedarf unterschiedlich weit in den Längsschlitz 84 des Druckstempels 11 hineinschrauben. Außerdem ist in der FIG 3 der Hydraulikstecker 47 für die zentrale Hydraulikleitung 46 im Schnitt dargestellt.

[0016] In der FIG 3 erkennt man darüber hinaus, daß die Druckstempel 11 nicht exakt radial, sondern aus der senkrecht zur Symmetrie­achse 92 des Einsatzkörpers gelegenen Schnittebene der FIG 2 heraus etwa um ca. 5 Grad zum Rohr hin geneigt sind. Weil die der Innenwand des aufzuweitenden Rohrendes 1 zugewandten Ober­flächen der Druckstempel 2 bis 14, wie die FIG 2 zeigt, eine zylindrische Krümmung aufweisen, die etwa den gleichen Radius wie der Innenradius des aufzuweitenden Rohres besitzen, hat das zur Folge, daß ihre rohreinwärtsgerichteten, der Rohrinnenwand zugewandten inneren Kanten sich beim Ausweiten des Rohrendes nicht in die Rohrinnenwand eindrücken. Die erzielte Aufweit­kontur bleibt somit trichterförmig. Die Anschlagbolzen 85 bis 90 begrenzen nicht nur den maximalen Hub der Druckstempel, son­dern hindern sie auch daran, sich um ihre Längsachse zu drehen. Dadurch bleibt die zylindrische Wölbung der Außenoberfläche der Druckstempel zur Wölbung der Rohrinnenwand ausgerichtet.

[0017] Die Druckstempel sind durch Verschieben der Anschlagbolzen 85 bis 90 parallel zur Symmetrieachse 92 des Einsatzkörpers 17 individuell so in ihrem Hub begrenzbar, daß die gewünschte Aufweitkontur erreicht wird. Der Hydraulikdruck bzw. der Pump­widerstand steigt an, sobald die Innenwand der Längsschlitze 79 bis 84 an den Anschlagbolzen 85 bis 90 zur Anlage gelangen. Dies ist ein deutliches Zeichen für die Beendigung des Aufweit­vorganges. Die genaue Anlage der einzelnen Druckstempel 2 bis 14 an der Rohrinnenwand kann auch visuell kontrolliert werden.

[0018] Die FIG 4 zeigt einen Ausschnitt aus einem anderen Einsatzkör­per 114, wie er für Aufweitvorrichtungen für besonders große Rohrdurchmesser angezeigt ist. In diesem Fall befindet sich ein Kalibrierring 115 im Innern des Einsatzkörpers. Er trägt an seinem inneren Umfang sägezahnförmig schräggestellte Flächen­teile 116 bis 118. Diese sind mit entsprechend geneigten Flä­chenelementen 119 von nach innen geführten Fortsätzen 120 der einzelnen Druckstempel 121 in Eingriff bringbar. Hier bestimmen sich der maximale Hub des Druckstempels 121 und die dadurch be­stimmte maximale Aufweitgröße des Rohres 122 nach der Drehlage des Kalibrierringes 115 im Einsatzkörper 114. Mit dieser Ein­richtung läßt sich der Hub der Druckstempel besonders schnell verändern. Auch besteht bei diesem Einsatzkörper 114 die Mög­lichkeit, die Druckstempel 121 nach Beendigung des Aufweitvor­ganges durch Verdrehen des Kalibrierringes 115 in ihre Aus­gangsstellung zurückzuziehen. Die erstmalige Einstellung die­ses Kalibrierringes läßt sich exakt, schnell und einfach vor­nehmen, wenn man die Druckstempel 121 gegen einen Kalibrier­ring mit entsprechend gewähltem Einlegering andrückt und so­ dann den inneren Kalibrierring 115 bis zur Anlage an die ge­neigte Flächenelemente 119 der Fortsätze 120 dreht und in die­ser Stellung arretiert.

Ansprüche

1. Aufweitvorrichtung für Rohrenden mit einem zentralen Ein­satzkörper, mit am Außenumfang angeordneten und mit dem Innen­umfang des aufzuweitenden Rohres in Eingriff bringbaren, syn­chron verstellbaren Druckstempeln, dadurch ge­kennzeichnet, daß den im Einsatzkörper (17 bzw. 114) gelagerten Druckstempeln (2 bis 14 bzw. 121) ihren maxi­malen Außenumfang bestimmende Anschlagbolzen (85 bis 90; 120) zugeordnet sind.

2. Aufweitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Hub eines jeden Druckstem­pels (2 bis 14) über einen durch einen Schlitz (79 bis 84) im Druckstempel quer zu dessen Führung axial zum Einsatzkörper (17) verstellbaren keilförmigen Anschlagbolzen (85 bis 91) kontinuierlilch begrenzbar ist (FIG 2).

3. Aufweitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß ein Kalibrierring (115) im Inneren des Einsatzkörpers (114) gelagert und die Druckstem­pel (121) über als Fortsätze ausgebildete Anschlagbolzen (120) mit dem Kalibrierring in Eingriff bringbar sind (FIG 4).

4. Aufweitvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß durch Verstellung des Kali­brierringes (115) relativ zum Einsatzkörper (114) Bereiche (116, 117, 118) des Kalibrierringes mit unterschiedlichem radialem Abstand von der Symmetrieachse (92) mit den Anschlag­bolzen (120) in Eingriff bringbar sind.

5. Aufweitvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Anschlagbolzen (120) Schul­tern (119) tragen, die mit der Innenseite des Kalibrierringes (115) in Eingriff bringbar sind.

6. Aufweitvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß die mit den Schultern (119) der Anschlagbolzen (120) in Eingriff bringbaren Innenflächen (116, 117, 118) des Kalibrierringes (115) sägezahnförmig abgeschrägt sind.

7. Aufweitvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­kennzeichnet, daß die mit den Schultern der An­schlagbolzen (120) in Eingriff bringbaren Innenflächen des Kalibrierringes ihren Innendurchmesser in axialer Richtung konisch verändern und der Kalibrierring relativ zum Einsatz­körper axial verschiebbar ist.

Zeichnung