Verfahren zum Festlegen

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Festlegen von Antriebs- oder Kuppelelementen - wie Nocken, Zahnrädern, Kurbelwangen - oder Lagerelementen - wie Gleitlagerbuchsen oder vollständigen Wälzlagern auf Rohren oder Rohrab­schnitten durch hydraulisches Aufweiten, zum Herstellen von gebauten Nockenwellen, Getriebewellen, Kurbelwellen oder dergleichen. Das Aufweiten der Rohre erfolgt hierbei ausschließlich im Bereich der jeweiligen Elemente über die Elastizitätsgrenze hinaus gegen eine bleibende elastische Vorspannung in den Elementen. Zur Entlastung der die aufzuweitenden Bereiche begrenzenden Dichtungen wird erfindungsgemäß in den Zwischen- oder Endbereichen ein über dem Umgebungsdruck liegender Gegendruck erzeugt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Festlegen von Antriebs- oder Koppelelementen - wie Nocken, Zahnrädern, Kurbelwangen - oder von Lagerelementen - wie Gleitlager­buchsen oder vollständigen Wälzlagern - auf Rohren oder Rohrabschnitten durch hydraulisches Aufweiten des Rohres im Bereich der jeweiligen Elemente über die Elastizi­tätsgrenze hinaus gegen eine elastische Vorspannung in den jeweiligen Elementen mittels einer Druckmittelsonde, die durch Dichtungen begrenzte Wirkabschnitte in Zuordnung zu den Elementen aufweist, die über ein erstes Bohrungssystem der Sonde mit einem Druckmittelerzeuger verbunden sind, und mit Zwischenabschnitten zwischen einzelnen Wirkab­schnitten, die in Verbindung mit einem zweiten Bohrungs­system der Sonde stehen, sowie mit Endabschnitten die sich jeweils an die äußersten Wirkabschnitte anschließen, wobei die Wirkabschnitte mit dem Rohr Wirkbereiche und die Zwischenabschnitte mit dem Rohr Zwischenbereiche, und die Endabschnitte mit dem Rohr Endbereiche bilden.

[0002] Aus der DE 37 26 083 A1 (Balcke-Dürr) ist eine Druckmit­telsonde bekannt, die über zwei voreinander unabhängige Bohrungssysteme verfügt, von denen ein erstes zur Beauf­schlagung der Wirkbereiche mit einem Druckmittelerzeuger verbunden ist und das zweite mit Verbindung zu den Zwi­schenabschnitten der Leckmediumabfuhr dienen soll, ins­besondere wenn einzelne der Dichtungen versagen. Das hiermit durchführbare Verfahren ist durch den Druckaufbau in den Wirkbereichen bis zum Überschreiten der Elastizi­tätsgrenze der betroffenen Rohrabschnitte und den an­schließenden Druckabbau gekennzeichnet. Entsprechend werden Druckerzeuger mit einem Ausgang verwendet, der unmittelbar mit dem ersten Bohrungssystem der Druckmit­telsonde verbunden ist.

[0003] Das wesentliche Problem bei dem bekannten Verfahren be­steht in der mangelnden Betriebssicherheit der Dichtungen, insbesondere da bei zunehmend größeren Wellentypen, die nach diesem Verfahren hergestellt werden sollen, die er­forderlichen Drücke weiter steigen werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das die Gefahr des Versagens von Dichtungen reduziert sowie die möglichen Standzeiten der Dichtungen steigert. Weiterhin soll eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Druckmittelsonde, sowie ein geeigneter mit einer derartigen Sonde verbindbarer Druckerzeuger zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt werden.

[0004] Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Wirkbereiche mit einem zur Verformung des Rohres über die Elastizitäts­grenze hinaus geeigneten hohen Wirkdruck beaufschlagt werden und daß die Zwischenbereiche und die Endbereiche zumindest in Abschnitten beiderseits der Wirkbereiche zumindest während des Anstehens des hohen Wirkdruckes mit einem über dem Umgebungsdruck und unter dem zur Verformung über die Elastizitätsgrenze hinaus erforderlichen Druck liegenden geringeren Gegendruck beaufschlagt werden. Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren können wesentlich ge­steigerte Wirkdrucke erzeugt werden, ohne daß die Art der verwendeten Dichtungen - in der Regel übliche Ringdich­tungen - grundlegend abgewandelt werden müssen, da deren Versagen und Verschleiß in erster Linie von der abzudich­tenden Druckdifferenz bestimmt werden, während sie gegen eine Erhöhung des absoluten Druckniveaus relativ unem­pfindlich sind. Das erfindungsgemäße Erzeugen eines Gegen­druckes außerhalb der Wirkbereiche, der den dort freilie­genden Rohrkörper in keiner Weise in seinen Eigenschaften dauernd beeinträchtigt, verhindert das übermäßige Eintre­ten der Dichtungen in den Dichtspalt und erhöht damit die Standzeit der Dichtungen wesentlich und eröffnet zugleich die Möglichkeit einer weiteren Drucksteigerung. Besonders wichtig ist das Aufbringen des Gegendruckes an den Dich­tungen beim Druckabbau nach der Rohraufweitung, da in dieser Phase die Gefahr gegeben ist, daß die Dichtung im Dichtspalt teilweise eingeklemmt wird und beim Heraus­ziehen der Druckmittelsonde aus dem Rohrkörper eine mecha­nische Beschädigung erfährt.

[0005] Bei der Verwendung eines einfachen Druckmittelerzeugers, der den Druck nur ungesteuert aufbauen kann, wird zum Druckaufbau zunächst ein unterhalb des Wirkdruckes liegen­der Vordruck zum Dichtsetzen der Dichtungen in den Wirk­bereichen aufgebaut und danach erfolgt der weitere Druck­aufbau in den Wirkbereichen und ein Druckaufbau des Gegen­drucks in den Zwischenbereichen und Endbereichen, wobei der Druck in den Wirkbereichen immer höher liegt als in den Zwischen- und Endbereichen, bis der gewünschte Gegen­druck erreicht ist, und die Druckdifferenz unter der Auslegungsgrenze der Dichtungen bleiben muß, und danach findet der weitere Druckaufbau in den Wirkbereichen bis zum gewünschten Wirkdruck statt, wobei der höhere Druck in den Wirkbereichen immer ein Anliegen der Dichtungen sicher­stellt, während zum Druckabbau nach dem Aufbau und Halten des Wirkdrucks zunächst der Druck in den Wirkbereichen auf einen unterhalb des Gegendrucks liegenden Zwischendruck abgebaut wird, um ein Entlasten und Zurückspringen der Dichtungen zu ermöglichen, und danach der weitere Druck­abbau in den Wirkbereichen und der Druckabbau des Gegen­drucks in den Zwischenbereichen und Endbereichen gemein­sam stattfindet.

[0006] Je nach Ausgestaltung der Druckmitttelsonde sind die mit den zweiten Bohrungssystem in Verbindung stehenden Volu­mina der Zwischen- und Endbereiche relativ groß, so daß es sich in günstiger Weiterführung des Verfahrens anbietet, diese Hohlräume zunächst mit einem unterhalb des Gegen­druckes liegenden niedrigen Befülldruck mit dem Druck­mittel aufzufüllen. Dies setzt einen Druckmittelerzeuger mit entsprechender Steuerungsmöglichkeit voraus. Der genannte Verfahrensschritt ist sinngemäß in weiterer Ausgestaltung auf das Befüllen der Wirkbereiche vor der Aufgabe des Wirkdruckes auszudehnen. Der genannte Be­fülldruck ist je nach Verhalten der Dichtungen so ein­zustellen, daß er diese zur dichtenden Anlage am Rohr bringt, so daß bei der anschließenden Aufgabe des Wirk- und Gegendruckes keine unkontrollierten Verformungen der Dichtungen stattfinden.

[0007] Der Druckabbau in den Wirkbereichen einerseits und den End- und Zwischenbereichen andererseits soll vorzugsweise in sinngemäß umgekehrter Reihenfolge wie der Druckaufbau erfolgen, wobei auch hier die Zielsetzung sein muß, die an den Dichtungen wirksamen Druckdifferenzen so gering wie möglich zu halten und mit umgekehrter Druckdifferenz ein Lösen der Dichtungen zu bewirken.

[0008] Nach einer günstigen Abwandlung wird der vorstehend ge­nannte Befülldruck bereits während des Einführens der Druckmittelsonde sowie während des Ziehens der Druckmit­ telsonde aus dem Rohrkörper aufgebracht, so daß Flüssig­keit unter geringem Druck die Dichtungen umspült. Hier­durch entsteht ein gewünschter reibungsmindernder Schmier­effekt für die Dichtungen gegenüber der rauhen Rohrkörper­innenwand.

[0009] Eine erfindungsgemäße Druckmittelsonde zur Durchführung der vorstehend genannten Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß jeweils außerhalb der äußeren, durch Dichtungen begrenzten Wirkabschnitte mit Abstand weitere Dichtungen zur Bildung von druckbeaufschlagbaren Endabschnitten ange­ordnet sind, daß die Endabschnitte mit dem gleichen System von Längskanälen und damit verbundenen radialen Bohrungen wie die Zwischenabschnitte verbunden sind und daß beide Bohrungssysteme gesondert mit Druckerzeugungsmitteln ver­bindbar sind. Mit einer derart aufgebauten Druckmittelson­de ist die Möglichkeit gegeben, wie oben erläutert vor oder während der Aufgabe des Wirkdrucks in den Wirkberei­chen den erforderlichen Gegendruck in den Zwischen- und Endbereichen zu erzeugen.

[0010] Eine andere erfindungsgemäße Druckmittelsonde ist dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise angeordneten Dichtungen der Wirkabschnitte beidseitig von jeweils zumindest einem durch mit Abstand angeordnete Dichtungen begrenzte Gegen­druckabschnitte eingerahmt sind, die paarweise mit dem zweiten System von Längskanälen und Radialbohrungen ver­bunden sind und daß beide Bohrungssysteme gesondert mit Druckerzeugungsmitteln abdichtend verbindbar sind. Hier­nach sind erfindungsgemäß jedem Wirkabschnitt separate benachbarte Abschnitte zugeordnet, in denen ein Gegendruck aufgebracht werden kann. Je nach Bauweise der Sonde kann diese Anordnung vorteilhaft sein, da die mit dem Gegen­druck zu beaufschlagenden Volumina wesentlich kleiner gehalten werden können. Das Erfordernis einer größeren Anzahl von Dichtungen tritt demgegenüber zurück. Die hiermit bezeichnete Ausgestaltung ist bei Sonden mit besonders ausgeprägten Dichtabschnitten größeren Durch­messers von Vorteil.

[0011] Die beiden zuvor genannten grundsätzlichen Ausgestaltungen der Sonde sind in günstiger Weise so zu kombinieren, daß ein drittes Bohrungssystem von Längskanälen und Radialboh­rungen vorgesehen wird, wobei die drei vorhandenen Systeme dann mit jeweils unterschiedlichem Druckniveau beauf­schlagt werden, so daß eine zweifach abgestufte Druck­differenz zur Aufgabe besonders hoher Drucke in den Wirk­bereichen möglich wird. Die den Wirkbereichen unmittelbar benachbarten Zwischendruckbereiche können dabei so kurz gehalten werden, daß sie auch noch innerhalb der festzu­legenden Elemente liegen und der in ihnen wirksame Druck das Rohr über die Elastizitätsgrenze hinaus verformt.

[0012] Erfindungsgemäße Druckerzeuger zur Durchführung des er­findungsgemäßen Verfahrens und zur Verbindung mit dem genannten Druckmittelsonden zeichnen sich dadurch aus, daß ein einziger Arbeits- oder Druckumsetzerkolben beim Ar­beitshub zumindest zwei Druckmittelausgänge mit unter­schiedlichen Drucken beaufschlagen kann, wobei insbeson­dere der Arbeitskolben als Differentialkolben ausgebildet sein kann und durch die Zuschaltung bestimmter Toträume die verschiedenen erforderlichen Druckverläufe erzeugt werden können.

[0013] Bevorzugte Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Sonden sind in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Druckmittelsonde mit zwei Bohrungs­systemen im Längs- und Querschnitt

Fig. 2 zeigt eine Druckmittelsonde mit drei Bohrungssy­stemen im Längs- und Querschnitt.

[0014] In Figur 1 ist ein Sondengrundkörper 1 erkennbar, der in einem Sondenkopf 2 endet und auf den zwei Hülsen 3, 4 auf­geschoben sind, die beispielsweise mit dem Grundkörper verlötet sind. Der Grundkörper besteht aus einem ein­stückig mit dem Sondenkopf verbundenen Innenrohr 5 und einem Außenrohr 6. Auf den Hülsen sind durch paarweise angeordnete Dichtungen 7, 8 Wirkbereiche a₁, a₂ definiert. Zwischen den Wirkbereichen liegt ein Zwi­schenbereich b. Auf dem Sondenkopf ist eine weitere Dichtung 11 angeordnet, die mit der Dichtung 10 einen Endbereich c definiert. Die Wirkbereiche sind durch radiale Bohrungen 12, 13 mit einer zentralen Druckmit­telzuführungsbohrung 14 im Sondengrundkörper 1 verbunden, die diesen vollständig durchdringt und im Sondenkopf 2 mittels eines Stopfens 15 verschlossen ist. Die Zwischen­bereiche b₁, b₂ sind über radiale Bohrungen 16, 17 mit einem als Nut im Innenrohr 5 ausgebildeten Längskanal 18 verbunden; der Endabschnitt c ist mittels einer weiteren radialen Bohrung 19 mit eben diesem Längskanal verbunden, der am Ende durch den Sondenkopf 2 verschlossen wird. Dieses zweite Bohrungsystem dient dem Aufbau des Gegen­drucks im gesamten Zwischenbereichen b und Endbereichen c.

[0015] In Figur 2 ist auf einen Sondengrundkörper 21 in ein­stückiger Bauweise eine Hülse 22 aufgeschoben, die zum Beispiel auf den Rohrkörper geklebt, aufgeschrumpft oder aufgelötet sein kann. Die Hülse trägt paarweise angeord­nete Dichtungen 23, 24 die einen Wirkbereich a₃ defi­ nieren. Über eine senkrecht zur Zeichnung liegende verlaufende radiale Bohrung 25 ist der Wirkbereich mit einem zentralen Druckmittelkanal 26 verbunden. Jeweils unmittelbar benachbart zu den Dichtungen 23, 24 liegen weitere Dichtungen 27, 28 auf der Hülse 22, die mit den zuvor genannten Gegen- oder Zwischendruckabschnitte d1, d2 definieren. Diese sind über radiale Bohrungen 29, 30 mit einem Längskanal 31 im Sondengrundkörper 21 verbunden, über den ein Gegendruck aufzubringen ist, sofern keine weiteren Bohrungen in der Sonde vorgesehen sind oder ein Zwischendruck, sofern die Sonde weiterhin über die nachstehend beschriebenen Einzelheiten verfügt. Diese bestehen in einem dritten System radialer Bohrungen 32, die über einen dritten Längskanal 33 gegebenenfalls mit einem Gegendruck für die Zwischen- und Endbereiche beauf­schlagt werden.

Bezugszeichenliste

[0016] 

1 Sondengrundkörper

2 Sondenkopf

3 Hülse

4 Hülse

5 Innenrohr

6 Außenrohr

7 Dichtung

8 Dichtung

9 Dichtung

10 Dichtung

11 Dichtung

12 Radialbohrung

13 Radialbohrung

14 Längskanal

15 Stopfen

16 Radialbohrung

17 Radialbohrung

18 Längsnut

19 Radialbohrung

20

21 Sondengrundkörper

22 Hülse

23 Dichtung

24 Dichtung

25 Radialbohrung

26 Längskanal

27 Dichtung

28 Dichtung

29 Radialbohrung

30 Radialbohrung

31 Längskanal

32 Radialbohrung

33 Längskanal

a₁, a₂, a₃ Wirkbereich

b₁, b₂ Zwischenbereich

c Endbereich

d₁, d₂ Gegendruck oder Zwischenbereich

Ansprüche

1. Verfahren zum Festlegen von Antriebs- oder Koppelele­menten - wie Nocken, Zahnrädern, Kurbelwangen - oder von Lagerelementen - wie Gleitlagerbuchsen oder vollständigen Wälzlagern - auf Rohren oder Rohrab­schnitten durch hydraulisches Aufweiten des Rohres im Bereich der jeweiligen Elemente über die Elastizitäts­grenze hinaus gegen eine elastische Vorspannung in den jeweiligen Elementen, mittels einer Druckmittelsonde, die durch Dichtungen begrenzte Wirkabschnitte in Zu­ordnung zu den Elementen aufweist, die über ein erstes Bohrungssystem der Sonde mit einem Druckmittelerzeuger verbunden sind, und mit Zwischenabschnitten zwischen einzelnen baute schlitten, die in Verbindung mit einem zweiten Bohrungssystem der Sonde stehen, sowie mit Endabschnitten die sich jeweils an die äußersten Wirkabschnitte anschließen, wobei die Wirkabschnitte mit dem Rohr Wirkbereiche und die Zwischenabschnitte mit dem Rohr Zwischenbereiche, und die Endabschnitte mit dem Rohr Endbereiche bilden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wirkbereiche mit einem zur Verformung des Rohres über die Elastizitätsgrenze hinaus geeigneten hohen Wirkdruck beaufschlagt werden und daß die Zwischenbereiche und die Endbereiche zumindest in Abschnitten beiderseits der Wirkbereiche zumindest während des Anstehens des hohen Wirkdruckes mit einem über dem Umgebungsdruck und unter dem zur Verformung über die Elastizitätsgrenze hinaus erforderlichen Druck liegenden geringeren Gegendruck beaufschlagt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Druckaufbau zunächst ein unterhalb des Wirkdruckes liegender Vordruck zum Dichtsetzen der Dichtungen in den Wirkbereichen aufgebaut wird und danach der weitere Druckaufbau in den Wirkbereichen und ein Druckaufbau des Gegendrucks in den Zwischenbereichen und Endbereichen erfolgt, wobei der Druck in den Wirkbereichen immer höher liegt als in den Zwischen- und Endbereichen, bis der gewünschte Gegendruck erreicht ist und
danach der weitere Druckaufbau in den Wirkbereichen bis zum gewünschten Wirkdruck stattfindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem Druckaufbau des Wirkdrucks zu den Wirkbe­reichen und des Gegendrucks in den Zwischen- und Endbereichen diese mit einem unterhalb des Gegen­druckes liegenden niedrigen Befülldruck aufgefüllt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Druckabbau nach dem Aufbau und Halten des Wirkdrucks zunächst der Druck in den Wirkbereichen auf einen unterhalb des Gegendrucks liegenden Zwischen­druck abgebaut wird, um ein Entlasten und Zurück­springen der Dichtungen zu ermöglichen und danach der weitere Druckabbau in den Wirkbereichen und der Druckabbau des Gegendrucks in den Zwischenbereichen und Endbereichen gemeinsam stattfindet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtungen mittels der Aufgabe des Befüll­drucks in den Wirkbereichen und/oder in den Zwi­schenbereichen und Endbereichen bis zur dichtenden Anlage am Rohr verformt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein dem Befülldruck entsprechender Druck bereits vor dem Einschieben der Sonde und/oder noch beim Ziehen der Sonde aus dem Rohrstück zu Spülzwecken aufrechterhalten wird.

7. Druckmittelsonde mit zumindest zwei voneinander unabhängigen Systemen mit jeweils einem Längskanal und damit verbundenen radialen Bohrungen, bei der die radialen Bohrungen des einen Systems in den durch paarweise angeordnete Dichtungen begrenzten Wirkab­schnitten und die radialen Bohrungen des anderen Systems in den dazwischenliegenden Zwischenabschnitten enden
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils außerhalb der äußeren, durch Dichtungen (10) begrenzten Wirkabschnitte (a₂) mit Abstand weitere Dichtungen (11) zur Bildung von druck­beaufschlagbaren Endabschnitten (c) angeordnet sind, daß die Endabschnitte (c) mit dem gleichen System von Längskanälen (18) und damit verbundenen radialen Bohrungen (16, 17, 19) wie die Zwischenabschnitte (b) verbunden sind und daß beide Bohrungssysteme gesondert mit Druckerzeugnungsmitteln verbindbar sind.

8. Druckmittelsonde mit zumindest zwei voneinander un­abhängigen Systemen mit jeweils einem Längskanal und damit verbundenen radialen Bohrungen, bei der die radialen Bohrungen des einen Systems in den durch paarweise angeordnete Dichtungen begrenzten Wirk­abschnitten enden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die paarweise angeordneten Dichtungen (23, 24) der Wirkabschnitte (a₃) beidseitig von jeweils zumindest einem durch mit Abstand angeordnete Dichtungen (27, 28) begrenzte Gegendruckabschnitte (d) eingerahmt sind, die paarweise mit dem zweiten System von Längs­kanälen (31) und Radialbohrungen (29, 30) verbunden sind und daß beide Bohrungssysteme gesondert mit Druckerzeugungsmitteln abdichtend verbindbar sind.

9. Sonde nach Anspruch 7 und 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein drittes unabhängiges System mit einem Längskanal (33) und damit verbundenen radialen Bohrungen (32) vorgesehen ist, wobei ein System mit den den Wirkabschnitten unmittelbar benachbarten Abschnitten und ein System mit den verbleibenden Zwischen- und Endabschnitten verbunden ist.

10. Druckerzeuger zur Verbindung mit einer Druckmittelsonde nach einem der Ansprüche 8 bis 9 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Arbeits- oder Druckumsetzerkolben vorgesehen ist, der beim Arbeitshub zumindest zwei Druckmittel­ausgänge mit unterschiedlichem Höchstdruck beauf­schlagt.

11. Druckerzeuger nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckverläufe bis zum Höchstdruck an den Druckmittelausgängen zeitlich unterschiedlich steuerbar sind, insbesondere zeitweise auf unter­einander gleicher Druckdifferenz einstellbar sind.

12. Druckerzeuger nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß an Druckmittelausgängen jeweils mehrere, insbe­sondere in beliebiger Reihenfolge veränderbare Drücke einstellbar sind.

13. Druckerzeuger nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Arbeits- oder Druckumsetzerkolben als Diffe­rentialkolben ausgebildet ist.

14. Druckerzeuger nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenwege und damit die Druckmittelmengen einstellbar bzw. begrenzbar sind.

15. Druckerzeuger nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vom Arbeits- oder Druckumsetzerkolben beauf­schlagten Druckräume durch zuschaltbare Leitungs­führungen untereinander oder mit Toträumen verbindbar sind.

Zeichnung