DE102015114345A1

DE102015114345A1 - Schrittweise wirksamer Rohrexpander sowie Verfahren zum schrittweisen Expandieren eines Rohrs

Info

Publication number: DE102015114345A1
Application number: DE102015114345.3A
Authority: DE
Inventors: Manfred Kolbe; Uwe Feldmann; Bernd Kleinjans
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2016-11-03
Also published as: CH711010A2; NL2016690A; RO131437A2; NL2016690B1; ITUA20162516A1

Abstract

Um bekannte Rohrexpansionsmethoden weiterzuentwickeln, schlägt die Erfindung einen schrittweise wirksamer Rohrexpander mit einem schrittweise lokal von radial Innen auf ein Rohr wirkenden Expanderkopf, der an einer Tragestange gehalten ist, sowie mit Verlagerungsmitteln zur relativen axialen Verlagerung des Expanderkopfs in Bezug auf das Rohr vor, bei welchem an dem Expanderkopf auf axialer Höhe des Expanderkopfs ein äußeres, ein Außenkaliber bildendes Außenmatrixelement vorgesehen ist. Vorzugsweise erfolgt die Expansion mittels einer nach außen hydroformend wirksamen Wirkfläche bzw. werden gleichzeitig Richtbiegekräfte aufgebracht.

Description

Die Erfindung betrifft einen schrittweise wirksamen Rohrexpander mit einem schrittweise lokal von radial Innen auf ein Rohr wirkenden Expanderkopf, der an einer Tragestange gehalten ist, sowie mit Mitteln zur axialen Verlagerung des Expanderkopfs in Bezug auf das Rohr.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum schrittweisen Expandieren eines Rohrs.
Gattungsgemäße schrittweise wirksame Rohrexpander sowie Verfahren zum schrittweisen Expandieren eines Rohrs sind aus dem Stand der Technik bekannt.
So sind beispielsweise aus der DE 22 58 359 A1 oder auch aus der EP 2 535 124 A1 mechanisch arbeitende Rohrexpander bekannt, wobei diese mechanischen Rohrexpander einen verhältnismäßig hohem Verschleiß unterliegen und bei Rohren mit kleinerem Durchmesser schon aus Platzgründen nur mit großen Einschränkungen zum Einsatz kommen können.
Darüber hinaus ist ein Expandieren von Rohren durch Verfahren, die einem Hydroformen ähnlich sind, bekannt, bei welchem ein gesamtes Rohr, in der Praxis in der Regel in einer Rohrprüfpresse, in eine Kaliberschale eingelegt und von innen mit einem Innendruck beaufschlagt wird, so dass es sich aufweitet und von Innen an die Kaliberschale anlegt. Bei Rohrlängen von 10 m oder mehr bedeutet dieses entsprechend lange Kaliberschalen, die insbesondere bei zu expandierenden Rohren mit unterschiedlichen geometrischen Abmessungen einen entsprechenden Rüstaufwand und sehr hohe Anlagenkosten, insbesondere durch einen entsprechend aufwändigen Werkzeugpark, bzw. den Einsatz jeweils an das zu verformende und das letztlich zu formende Rohr angepasst geformter Kaliberschalen bedingen.
Des Weiteren ist es beispielsweise aus der DE 31 05 712 A1 oder aus der EP 0 215 294 B1 bekannt, Rohre in einer Rohrscheibe dichtend einzupassen, indem von radial Innen lokal hydraulischer Druck auf das Rohrstück, welches axial auf Höhe der Rohrscheibe angeordnet ist, ausgeübt wird, bis das Rohr dichtend in die Rohrscheibe eingepresst ist. Diese Vorgehensweise eignet sich jedoch nicht zum schrittweisen Expandieren von Rohren, bei welchem das Ziel verfolgt wird, den gesamten Querschnitt des Rohres sukzessive in Längserstreckung des Rohres aufzuweiten.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen schrittweise wirksamen Rohrexpander sowie ein Verfahren zum schrittweisen Expandieren eines Rohrs bereitzustellen, welche speziell auch bei kleineren Rohrinnendurchmessern zum Einsatz kommen können.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen schrittweise wirksamen Rohrexpander sowie durch ein Verfahren zum schrittweisen Expandieren eines Rohrs mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere, ggf. auch unabhängig hiervon, vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Durch einen schrittweise wirksamen Rohrexpander mit einem schrittweise lokal von radial Innen auf ein Rohr wirkenden Expanderkopf, der an einer Tragestange gehalten ist, sowie mit Verlagerungsmitteln zur relativen axialen Verlagerung des Expanderkopf in Bezug auf das Rohr lässt sich speziell auch bei kleinen Rohrinnendurchmessern ein Rohr schrittweise expandieren, wenn auf axialer Höhe des Expanderkopfs ein äußeres, ein Außenkaliber bildendes Außenmatrixelement vorgesehen ist.
Dieses ermöglicht, dass komplexe Kontrollmechanismen, mit denen jeweils lokal die von Innen aufgebrachte Kraft kontrolliert wird, um ein Überschießen beim Expandieren zu vermeiden, unterbleiben können, was wiederrum Bauraum innen sparen kann.
Um nun einen schrittweise wirksamen, äußerst klein bauenden und wenig verschleißanfälligen Rohrexpander mit einem schrittweise lokal von radial Innen auf ein Rohr wirkenden Expanderkopf, der an einer Tragestange gehalten ist, sowie mit Mitteln zur relativen axialen Verlagerung des Expanderkopfs in Bezug auf das Rohr zu realisieren, kann einerseits an dem Expanderkopf eine radial nach außen hydroformend wirksame Wirkfläche und andererseits auf axialer Höhe des Expanderkopfs ein äußeres, ein Außenkaliber bildendes Außenmatrixelement vorgesehen sein.
Hierbei wird von der Grunderkenntnis ausgegangen, dass eine hydraulische Anordnung wesentlich weniger Bauraum benötigt als eine mechanische Anordnung, insbesondere wenn mit dieser entsprechend hohe Expansionskräfte aufgebracht werden müssen.
So ist es von erheblichem Vorteil, dass speziell der Expansionskopf um ein vielfaches kürzer ausgebildet ist als das zu expandierende Rohr bzw. als der letztendlich expandierte Rohrabschnitt des Rohrs. Schon hierdurch können im Durchmesser verschieden große Expansionsköpfe zum Expandieren unterschiedlicher Rohrdurchmesser signifikant wirtschaftlicher bereitgestellt werden als dies bei bisher üblichen Hydroformverfahren der Fall ist. Dieses gilt auch für entsprechende Außenmatrixelemente.
Durch die lediglich stückweise Expansion ergibt sich aufgrund der nicht-fließenden Bereich des restlichen Rohres eine Stabilisierung erreicht, die ein unkontrolliertes Fließen des Rohrmaterials insbesondere in Umfangsrichtung reduziert.
Vorteilhafterweise bewegt sich nicht nur der in das Rohr eingebrachte Expanderkopf sondern simultan oder auch zeitversetzt hierzu das Außenkaliber bzw. das Außenmatrixelement schrittweise in Richtung der Längserstreckung des Rohrs zwischen den einzelnen Expansionsphasen. Hierbei versteht es sich, dass es lediglich auf eine Relativbewegung zwischen dem Rohr einerseits und dem Expanderkopf sowie dem Außenkaliber bzw. Außenmatrixelement andererseits ankommt. Üblicherweise werden letztere ortsfest gehalten und das Rohr bewegt.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, dass die hier vorgeschlagene schrittweise Expansion äußerst kleine Expansionswerkzeuge und das Außenkaliber eine extreme Maßhaltigkeit ermöglichen.
Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn insbesondere der Expanderkopf an einer Tragestange angeordnet ist, die ausreichend lang ist, da sonst ein schrittweises Verlagern des Expanderkopfs innerhalb des Rohrs nur schwer zu realisieren ist. Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Länge der Tragestange wenigstens das Fünffache, vorzugsweise wenigstens das Zehnfache, des maximal durch den Expanderkopf erzielbaren Rohrinnendurchmessers beträgt.
Es versteht sich, dass das den Außenkaliber bildende Außenmatrixelement unterschiedlichst ausgebildet sein kann, um das zu expandierende Rohr von außen derart zu umschließen, dass eine geeignete Gegendruckfläche zu der radial nach außen hydroformend wirksamen Wirkfläche bereitgestellt werden kann.
Das Außenmatrixelement kann hierbei etwa auch als Rohr ausgestaltet sein, wenn dieses bei einem Expanderkopf seitigen Druckabfall ausreichend elastisch nach innen entspannt und hierdurch eine Relativbewegung zwischen dem Außenkaliber und dem zu expandierenden Rohr bzw. dem expandierten Rohr wieder möglich ist.
Sind im Bereich der Wirkfläche an dem Expanderkopf Mittel zum Erzeugen eines hydroformenden lokal wirksamen Innendrucks auf ein zu expandierendes Rohr vorgesehen, kann die radial nach außen hydroformend wirksame Wirkfläche an dem Expanderkopf sehr einfach und kompakt erzeugt bzw. bereitgestellt werden.
Es versteht sich, dass derartige Innendruckerzeugungsmittel konstruktiv vielfältig realisiert sein können, beispielsweise können sie flexible Druckkissenelemente umfassen, welche zwischen der Innenseite des zu expandierenden Rohrs und der Mantelfläche des Expanderkopfs wirken können.
So können die Innendruckerzeugungsmittel wenigstens ein flexibles Wirkelement umfassen, welches im Bereich der hydroformend wirksamen Wirkfläche angeordnet ist und diese bildet. Durch die Flexibilität kann eine entsprechende Wirkung, die einer unmittelbaren hydraulischen Beaufschlagung entspricht, erzielt werden. Je nach konkreter Umsetzung kann das flexible Wirkelement jedoch in Umfangsrichtung stabilisierend wirken, um die Gefahr eines unkontrollierten Fließens in diese Richtung zu minimieren.
Eine Wirkung, die einer unmittelbaren hydraulischen Beaufschlagung entspricht, kann insbesondere dann gewährleistet werden, wenn das flexible Wirkelement auf seiner dem Rohr abgewandten Seite mit einem hydraulischen Druck beaufschlagbar ist. Das flexible Wirkelement kann dann wie die den hydraulischen Druck bereitstellende Flüssigkeit etwaigen Bewegungen folgen.
Vorteilhafterweise umfassen die Innendruckerzeugungsmittel eine an der äußeren Mantelfläche des Expanderkopfs ausgearbeitete Materialausnehmung, welche sich vorzugsweise konzentrisch um die axiale Verlagerungsachse des Expanderkopfs herum erstreckt. Dieses ermöglicht einen einfachen und kontrollierten Druckaufbau des Innendrucks.
Die vorliegenden Innendruckerzeugungsmittel können zumindest teilweise durch den Expanderkopf an sich starr ausgestaltet werden, wenn sie eine Druckwanne umfassen, welche an der Mantelfläche des Expanderkopfs eingearbeitet ist.
Insbesondere kann das flexible Wirkelement eine mit Hydraulikflüssigkeit gefüllte Materialausnehmung als Dichtelement abdichten. Dieses kann beispielsweise dadurch gewährleistet werden, dass das flexible Wirkelement von einer Wandung der Materialausnehmung bis zu einer anderen Wandung reichen. Gegebenenfalls kann eine Relativbewegung zwischen dem flexiblen Wirkelement und der Materialausnehmung vorgesehen sein, solange eine ausreichende Dichtigkeit gewährleistet ist.
Eine ausreichende Dichtigkeit kann dann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass der Hydraulikdruck auf das flexible Wirkelement wirkt und dieses gegen die Wandung der Materialausnehmung drückt. Je nach konkreter Umsetzung können an dem flexiblen Wirkelement Dichtlippen oder ähnliches vorgesehen sein, mit denen die Dichtwirkung verstärkt werden kann.
Die vorliegende Wirkfläche, welche etwa durch eine im Wesentlichen starr an dem Expanderkopf ausgestaltete Materialausnehmung erzeugbar ist, kann auch an ihren axialen Endbereichen gegenüber angrenzenden Bauteilen bzw. Bereichen des Rohrexpanders oder dergleichen baulich einfach abgedichtet werden, wenn die Wirkfläche zwischen zwei axial voneinander beabstandeten, umlaufenden Dichtelementen angeordnet sind. Je nach konkreter Ausgestaltung der Dichtelemente kann auf eine Ausgestaltung der Innendruckerzeugungsmittel in Form einer Druckwanne oder über eine Materialausnehmung verzichtet werden, wenn sämtliche axialen Kräfte durch die Dichtelemente kompensiert werden können.
In einer konkreten Ausgestaltung ist die Wirkfläche von Dichtungselementen umgeben, welche in radialer Richtung expandierbar sind. Um sich einer radial räumlichen Expansion des zu expandierenden Rohrs gut anpassen zu können, ist es insofern vorteilhaft, wenn die Dichtelemente radial anstellbar, vorzugsweise hydraulisch anstellbar, sind. Hierdurch können die Dichtelemente immer ausreichend dichtend an der Innenseite des sich expandierenden Rohrs angeschmiegt gehalten werden, insbesondere auch bevor der eigentlichen Expansion, während bereits ein Druck aufgebaut wird.
Beispielsweise können diese Dichtelemente und/oder auch die flexiblen Wirkelemente durch expandierbare, und ggf. auch hohle, Polsterelemente verwirklicht werden, welche in Abhängigkeit einer fortschreitenden radialen Rohrexpansion ihr Körperraumvolumen vergrößern und anschließend wieder verkleinern können. Je nach konkreter Ausgestaltung können in die Dicht- oder flexiblen Wirkelemente noch elastische Elemente eingearbeitet sein, welche diese stabilisieren und etwaige Rückholkräfte aufbringen können. Insbesondere können diese Elemente aus Polyurethan-Elastomer, beispielsweise aus vernetztem Polyurethan-Elastomer, hochelastischem Polyurethan-Elastomer und/oder aus durch Polyaddition hergestelltem Polyurethan-Elastomer, wie insbesondere aus Vulkollan^® umfassen.
Konstruktiv einfacher und robuster können diese Dichtelemente umgesetzt werden, wenn sie einen flexiblen Dichtkörper umfassen, welcher zumindest teilweise aus einem flexiblen Vollmaterial besteht, wie beispielsweise einem Elastomer.
Dieser flexible Dichtkörper kann hierbei in geeigneter Weise durch von radial innen wirkende Kräfte oder durch Druckbeaufschlagung in Umfangsrichtung des Expanderkopfs gelängt werden, so dass er sich bei einer radialen Expansion des Rohrs stets dichtend an dieses Rohr anschmiegt. Hierbei kann sich das jeweilige Dichtelement hinsichtlich seines Querschnittes umso mehr verjüngen, je weiter die Expansion des Rohrs fortschreitet.
Damit die Dichtelemente beim radialen Anstellen stets ausreichend an dem Expanderkopf gelagert werden können, ist es vorteilhaft, wenn diese Dichtelemente jeweils in einer Dichtelementenut angeordnet sind, welche räumlich axial getrennt von der Druckwanne beabstandet angeordnet sind.
Eine besonders gute axiale Dichtigkeit der radial nach außen hydroformend wirksamen Wirkfläche kann gewährleistet werden, wenn sowohl diese Wirkfläche bzw. die diesbezügliche Materialausnehmung bzw. die Druckwanne als auch die Dichtelementenuten jeweils über eine eigene Druckleitung zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit verfügen.
Insofern ist es zweckmäßig, wenn die zu der Druckwanne führende Druckleitung von den Dichtelementenuten verschieden ist, so kann gewährleistet werden, dass die Dichtelemente insbesondere in axialer Richtung weniger stark durch die Druckbeaufschlagung belastet werden.
Vorzugsweise ist diese zu der Druckwanne bzw. zu den Innendruckerzeugungsmitteln führende Druckleitung axial von den Dichtelementenuten beabstandet angeordnet.
Hierbei ist die zu der Druckwanne bzw. zu den Innendruckerzeugungsmitteln führende Druckleitung vorzugsweise zwischen zwei axial zueinander beabstandeten Dichtelementen der vorliegenden Dichtung angeordnet.
Allerdings kann auf eine derartige Anordnung verzichtet werden, wenn ein flexibles Wirkelement auch als Dichtelement genutzt wird. Dann dient vorzugsweise der hydroformend lokal wirksame Innendruck als Druck zum Abdichten.
Wie eingangs bereits beschrieben, kann das Außenmatrixelement bei entsprechender Ausgestaltung bzw. ausreichend elastischen Rohren als umfangsseitig durchgängiges Rohr realisiert sein.
Das Außenmatrixelement kann jedoch wesentlich besser montierbar bzw. demontierbar, und mithin in Bezug auf das Rohr verlagerbar, ausgelegt werden, wenn das Außenmatrixelement wenigstens zwei radial trennbare, jeweils ein Teilkaliber tragende Teilelemente umfasst.
Mit dem vorliegenden Rohrexpander kann trotz der trennbaren Teilelemente des Außenmatrixelements eine gute Formhaltigkeit des expandierenden Rohrs gewährleistet werden, wenn zwischen den Teilkalibern ein Spalt vorgesehen ist, der vorzugsweise kleiner als ein durch einen aufgebrachten oder aufbringbaren Innendruck bedingter Biegeradius ist. Dieses ermöglicht auch eine größere Flexibilität hinsichtlich der Verfahrensführung und hinsichtlich der zu erreichenden Rohrdurchmesser, da der Spalt in gewissen Grenzen variiert werden kann, solange die gewünschten Toleranzen eingehalten werden können.
Vorzugsweise umfasst der Rohrexpander Mittel zum Aufbringen von Richtbiegekräften. Während der Expansion ist das expandierende Material ohnehin sehr großen Spannungen unterzogen, so dass, wenn zusätzliche Biegekräfte in Rohrlängsrichtung den Expansionskräften überlagert bzw. an dem Rohr angesetzt werden, geringer ausfallen können.
Insbesondere können die Richtbiegekräfte als 3- oder 4-Punkt-Biegekräfte aufgebracht werden, was ein gezieltes Richten ermöglicht.
So können die Aufbringmittel zum Ausbringen der Richtbiegekräfte radial zueinander verlagerbare und axial voneinander beabstandete Biegestempel umfassen, mit denen dann die Richtbiegekräfte aufgebracht werden können.
Vorzugsweise weisen die Biegestempel dem Rohr angepasste Kontaktflächen auf, so dass Markierungen des Rohrs auf ein Minimum beschränkt werden können.
Die Biegestempel können insbesondere auch das oder die Außenmatrixelemente umfassen, die ja ohnehin dem Rohr angepasst Kontaktflächen aufweisen und in dem expandierenden Bereich zu finden sind. Ggf. können die Aufbringmittel Mittel zum Neigen des Außenmatrixelements in Bezug auf das Rohr, in Bezug auf andere Biegestempel bzw. in Bezug auf den Expanderkopf umfassen. Ggf. kann auch das Außenmatrixelement axial geteilt ausgebildet sein, wobei ggf. ein Spalt zwischen den axialen Teilen vorgesehen sein kann, so dass durch einen axialen Versatz bzw. durch ein Neigen entsprechende Richtbiegekräfte aufgebracht werden können.
Ebenfalls kann bei möglichst reduziertem Verschleiß speziell auch bei kleineren Rohrinnendurchmessern eine Expansion eines Rohrs durch ein Verfahren zum schrittweisen Expandieren eines Rohrs realisiert werden, wenn das Rohr schrittweise mittels eines lokal von radial Innen gegen ein Außenkaliber wirkenden Expanderkopf expandiert und je Schritt sowohl das Außenkaliber als auch der Expanderkopf axial bezüglich des Rohrs verlagert werden.
Hierbei erfolgt eine Expansion von radial Innen gegen das Außenkaliber, was insbesondere bei kleinen Rohrinnendurchmessern ohne große Regelungen oder exakte Maßhaltigkeit von Innen mechanisch formend oder hydraulisch bzw. hydroformend geschehen kann. Durch das Außenkaliber kann die benötigte Maßhaltigkeit gewährleistet werden, so dass der Expanderkopf entsprechend einfach aufgebaut werden kann.
Hierbei wird das Rohr in Bezug auf den Expanderkopf und das Außenkaliber bzw. das Außenmatrixelement schrittweise in Längsrichtung des Rohrs verlagert, so dass sie in radialer Richtung bezogen auf die Längsrichtung des Rohrs axial auf gleicher Höhe angeordnet sind.
Anschließend wird der Expanderkopf mechanisch oder durch seine radial nach außen hydroformend wirksame Wirkfläche aktiviert und das Rohr in dem Abschnitt, in welchem der Expanderkopf und das Außenkaliber angeordnet sind, lokal nach radial außen in Richtung des Außenkalibers expandiert.
Der zwischen dem Expanderkopf und dem Außenkaliber befindliche Rohrabschnitt des zu expandierenden Rohrs wird also lokal gegen das Außenkaliber expandiert.
Durch die schrittweise Expansion erfolgt insgesamt eine entsprechende Aufweitung des vorzugsweise gesamten Rohrs, wodurch einerseits die Maßhaltigkeit des gesamten Rohrs und andererseits die Materialeigenschaften des gesamten Rohrs entsprechend vorteilhaft beeinflusst werden.
In der Regel werden die Rohre im Anschluss an die Expansion dann noch weiter als Rohrhalbzeuge verwendet und für ihre eigentliche Bestimmung angepasst.
Ein Verlagern des Außenkalibers in axialer Richtung der Längserstreckung insbesondere des bereits expandierten Rohrs kann mit geringem Kraftaufwand und betriebssicher vorgenommen werden, wenn das Außenkaliber vor einer axialen Verlagerung, vorzugsweise durch Öffnen von das Außenkaliber bereitstellenden Teilkalibern, geöffnet wird. Darüber hinaus kann hierdurch auch die Gefahr von mechanischen Beschädigungen an der Außenseite des zu expandierenden Rohrs reduziert werden, wenn das Außenkaliber durch Öffnen der Teilkaliber bezüglich seines Innendurchmessers temporär erweitert wird.
Um die radial nach außen hydroformend wirksame Wirkfläche gegenüber einer zwischen dem Expanderkopf und dem zu expandierenden Rohr existierenden Lücke temporär räumlich und dichtend trennen zu können, ist es verfahrenstechnisch besonders vorteilhaft, wenn vor dem lokalen Expandieren zunächst eine Dichtung zwischen dem Expanderkopf und dem Rohr geschlossen, vorzugsweise indem Dichtelemente mit einem schließenden Vordruck beaufschlagt werden, wird.
Wie vorstehend bereits erläutert, kann eine ausreichend hohe Abdichtung der radial nach außen hydroformend wirksame Wirkfläche gegenüber der zwischen dem Expanderkopf und dem zu expandierenden Rohr existierenden Lücke konstruktiv einfach innerhalb des Rohrs erreicht werden, wenn eine Beaufschlagungsseite der Dichtung während des Expandierens mit dem Expansionsdruck beaufschlagt wird.
Die Beaufschlagungsseite des jeweiligen Dichtungselements der Dichtung ist vorzugsweise die dem Expanderkopf zugewandte Seite dieses Dichtungselements, welche radial weiter innen als die dem Rohr zugewandte Seite angeordnet ist.
Insbesondere kann das jeweilige Dichtungselement derart in dem Expanderkopf eingelassen sein, dass es einerseits die radial nach außen hydroformend wirksame Wirkfläche in axialer Richtung und andererseits eine Vordruckleitung in radialer Richtung abgedichtet ist, so dass jedes der Dichtungselemente auf baulich kompakten Raum eine Doppeldichtfunktion unterschiedlicher Hydraulikräume erfüllt.
Insbesondere kann während des Expandierens ein Richtbiegen erfolgen, was energetisch günstig sein kann, wenn hier entsprechend die ohnehin während des Expandierens in dem Material befindlichen Spannungen genutzt werden, um dort auch Biegungen vorzunehmen. Vorzugsweise werden hierzu entsprechende Biegekräfte zusätzlich in Rohrlängsrichtung den Expansionskräften überlagert, was beispielsweise durch axial voneinander beabstandete Biegestempel erfolgen kann.
Als Biegestempel können beispielsweise die Außenmatrixelemente bzw. das Außenkaliber genutzt werden, insbesondere wenn diese axial geteilt sind. Die Ausnutzung der Außenmatrixelemente bzw. das Außenkaliber als Biegestempel ist auch insoweit vorteilhaft, als diese ohnehin in der Regel zum Zu- und Anstellen axial verlagerbar sind. Ggf. können hierzu noch ergänzend Neigungsmittel vorgesehen sein, mit denen die die Außenmatrixelemente bzw. das Außenkaliber in Bezug auf die Rohrachse, die anderen Biegeelemente oder den Expanderkopf geneigt werden können. Auch hierdurch können Biegekräfte aufgebracht werden.
Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht in axialer Richtung entlang der in 2 angedeuteten Linie I-I durch einen schrittweisen Rohrexpander mit an einem Expanderkopf umfassend eine radial nach außen hydroformend wirksame Wirkfläche und auf axialer Höhe des Expanderkopfs ein äußeres, ein Außenkaliber bildendes Außenmatrixelement;
2 eine schematische Schnittansicht des in der 1 gezeigten Rohrexpanders in radialer Richtung entlang der Linie II-II nach 1;
3 eine schematische weitere Schnittansicht des Rohrexpanders nach den 1 und 2 in ähnlicher Darstellung wie 2 bei geöffnetem Außenkaliber;
4 eine schematische Schnittansicht des Rohrexpanders mit einem alternativen Außenmatrixelement in ähnlicher Darstellung wie 2;
5 eine schematische Schnittansicht des Rohrexpanders nach 4 in ähnlicher Darstellung wie 3 bei geöffnetem Außenkaliber;
6 eine schematische Schnittansicht durch einen zweiten schrittweisen Rohrexpander in ähnlicher Darstellung wie 1;
7 eine schematische Schnittansicht durch einen dritten schrittweisen Rohrexpander in ähnlicher Darstellung wie 1 und 6; und
8 eine schematische Schnittansicht durch einen vierten schrittweisen Rohrexpander in ähnlicher Darstellung wie 1, 6 und 7.
Der in den 1 bis 3 gezeigte schrittweise wirksame Rohrexpander 1 umfasst einen Expanderkopf 10, welcher in ein in radialer Richtung 5 zu expandierendes Rohr 2 eingeführt und zum radialen Expandieren dieses Rohrs 2 schrittweise in axialer Richtung 6 relativ zu dem Rohr 2 verlagert wird.
Der Expanderkopf 10 ist hierbei an einer relativ langen Tragestange 22 des schrittweise wirksamen Rohrexpanders 1 gehalten, so dass eine Relativbewegung zwischen dem Expanderkopf 10 und dem zu expandierenden Rohr 2 problemlos auch bei sehr langen Rohren 2 umgesetzt werden kann.
Zum Initiieren einer derartigen Relativbewegung zwischen dem Expanderkopf 10 und dem Rohr 2 verfügt der schrittweise wirksame Rohrexpander 1 über entsprechende Verlagerungsmittel 24, mittels welchen in diesem Ausführungsbeispiel das zu expandierende Rohr 2 in axialer Richtung 6 bewegbar ist, während gleichzeitig der Expanderkopf 10 mithilfe der Tragestange 22 in ortsfester Position gehalten werden kann.
Hierzu weisen bei diesem Ausführungsbeispiel die Verlagerungsmittel 24 beispielhaft eine Vielzahl an Axialtransportwalzen 26 auf, welche von radial außen auf die Mantelfläche 3 des Rohrs 2 reibschlüssig aufgesetzt werden können, so dass das Rohr 2 in axialer Richtung 6 bewegt und relativ zu dem ortsfest gehaltenen Expanderkopf 10 verlagert werden kann, wenn zumindest eine der Axialtransportwalzen 26 entsprechend rotatorisch angetrieben wird. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann für den axialen Transport ein Zangenwagen vorgesehen sein.
Darüber hinaus umfasst der schrittweise wirksame Rohrexpander 1 noch ein äußeres, ein Außenkaliber 30 bildendes Außenmatrixelement 40, welches zum Expandieren des Rohrs 2 stets auf axialer Höhe 31 des Expanderkopfs 10 positioniert ist, so dass der Expanderkopf 10 und das Außenmatrixelement 40 während der Expansion des Rohrs 2 radial nebeneinander und axial auf gleicher Höhe 31 angeordnet sind.
Das Außenkaliber 30 gibt somit den mit dem Außenmatrixelemente 40 maximal erzielbaren Expansionsdurchmesser des Rohrs 2 abzüglich einer elastischen Rückfederung des Rohrs 2 nach dem Expansionsvorgang vor.
Das Außenmatrixelement ist hierbei durch wenigstens zwei radial trennbare, jeweils ein Teilkaliber 35 tragende Teilelemente 45 ausgestaltet, welche an ihren sich gegenüberliegenden Enden 39 (nur exemplarisch beziffert) durch einen Spalt 38 (nur exemplarisch beziffert) voneinander getrennt sind.
Der jeweilige Spalt 38 ist bei diesem Ausführungsbeispiel noch durch jeweils einen entsprechend zwischen den beiden Teilelementen 45 platzierten Abstandhalter 48 (nur exemplarisch beziffert) gewährleistet. Alternativ können hier auch andere Ausführungen vorgesehen sein.
Ferner ist der jeweilige Spalt 38 in diesem Ausführungsbeispiel kleiner als ein durch einen gegen die Teilkaliber 35 aufgebrachten oder aufbringbaren Innendruck bedingter Biegeradius der Teilkaliber 35.
Wie gemäß der Anordnung nach 4 und 5 gezeigt ist, kann auf den Spalt 38 und die Abstandhalter 48, welche die Spaltweite des jeweiligen Spalts 38 garantieren, ggf. verzichtet werden, so dass leichter ausgeformt werden kann.
Jedenfalls wird bei einer Expansion das zu expandierende Rohr 2 gegen den Außenkaliber 30, welcher das Rohr 2 in dem Bereich des Außenmatrixelements 40 in Umfangsrichtung 4 des Rohrs 2 umschließt, gedrückt, um nach der elastischen Rückfederung des Rohres 2 auf den vorgesehenen Expansionsdurchmesser des Rohrs 2 zu gelangen.
Ein hierfür erforderlicher, hydroformender lokal wirksamer Innendruck wird durch eine radial nach außen hydroformend wirksame Wirkfläche 12 bereitgestellt, welche wiederum mithilfe des Expanderkopfs 10 bereitgestellt ist und um diesen in Umfangsrichtung 4 umlauft.
Hierzu sind insbesondere in dem Bereich 11 des Expanderkopfs 10 Mittel 14 zum Erzeugen des hydroformenden lokal wirksamen Innendrucks auf ein zu expandierendes Rohr 2 vorgesehen, wobei die Wirkfläche 12 speziell durch eine Materialausnehmung 15 formuliert ist, welche außen an der Umfangsseite 13 des Expanderkopfs 10 ausgearbeitet ist.
Die Materialausnehmung 15 gestaltet eine Druckwanne 18 an dem Expanderkopf 10 aus, wobei eine zum Erzeugen der Wirkfläche 12 bzw. des hydroformenden lokal wirksamen Innendrucks Hydraulikflüssigkeit 19 von der Druckwanne 18 aufgenommen werden kann.
In dem Expanderkopf 10 ist eine Druckleitung 16 einbracht, so dass diese Hydraulikflüssigkeit 19 von einer Expansionsdruckpumpe 62 der Innendruckerzeugungsmittel 14 durch den Expanderkopf 10 hindurch bis an die Druckwane 18 gefördert werden kann.
Baulich besonders einfach ist die Druckleitung 16 an der entfernt angeordneten Expansionsdruckpumpe 62 fluidisch angeschlossen, da die Druckleitung 16 mit einem Druckleitungsabschnitt 20 bis durch Tragestange 22 hindurch geführt ist.
Die Tragestange 22 ist an der Expansionsdruckpumpe 62 dann nur noch mittels eines relativ kurzen flexiblen Druckschlauchs 21 fluidisch angeschlossen, was in abweichenden Ausführungsformen auch anders, beispielsweise durch eine starre Rohrleitung oder durch einen unmittelbaren Anschluss, umgesetzt sein kann.
Die in die Druckwanne 18 hinein geförderte Hydraulikflüssigkeit 19 ist in axialer Richtung 6 gegenüber einer zwischen dem Expanderkopf 10 und der Rohrinnenseite 7 des Rohrs 2 existierenden Lücke 8 in allen Phasen des Expansionsverfahrens durch eine entsprechend ausgebildete Dichtung 50 abgedichtet.
Diese Dichtung 50 umfasst zwei axial voneinander beabstandete, an dem Expanderkopf 10 in Umlaufrichtung 4 umlaufend angebrachte Dichtelemente 54 (nur exemplarisch beziffert), welche an den axialen Enden 58 der radial nach außen hydroformend wirksame Wirkfläche 12 vorgesehen sind.
Das jeweilige Dichtungselement 54 sitzt hierbei in einer Dichtungsnut 59, welche an dem Expanderkopf 10 umlaufend eingestochen ist.
Um die radial nach außen hydroformend wirksame Wirkfläche 12 unabhängig von der Breite der Lücke 8 und/oder von dem in der Druckwanne 18 vorherrschenden Druckverhältnisse stets immer gut gegenüber der Umgebung abdichten zu können, sind die Dichtelemente 54 radial anstellbar ausgestaltet.
In diesem Ausführungsbeispiel ist eine derartige radiale Anstellbarkeit konstruktiv einfach dadurch ermöglicht, dass die Dichtelemente 54 hydraulisch in radialer Richtung 5 anstellbar sind.
Hierzu sind die Dichtungsnuten 59 durch eine Vordruckleitung 56 mit einer Vordruckpumpe 61 fluidisch wirkverbunden. Die Vordruckleitung 61 ist hierbei sowohl von dem Expanderkopf 10 als auch von der Tragestange 22 ausgestaltet, wobei die Tragestange 22 mittels eines weiteren flexiblen Druckschlauchs 57 an der Vordruckpumpe 61 fluidisch angeschlossen ist, was in abweichenden Ausgestaltungen ebenfalls ohne weiteres anders, beispielsweise durch starre Leitungen oder durch eine unmittelbare Verbindung, umgesetzt sein kann.
Somit können die Dichtungselemente 54 von radial innen mit einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit 19 beaufschlagt und somit bedarfsweise nach radial außen gegen die Rohrinnenseite 7 des Rohrs 2 gepresst bzw. angestellt werden.
Die vorliegenden Innendruckerzeugungsmittel 14 sind konstruktiv verbunden, da sowohl die Vordruckpumpe 61 als auch die Expansionsdruckpumpe 62 jeweils ihre Hydraulikflüssigkeit 19 aus einem gemeinsamen Flüssigkeitsvorrat 63 beziehen können.
Hierbei sind die stromab der Vordruckpumpe 61 und der Expansionsdruckpumpe 62 angeordneten flexiblen Druckschläuche 57 und 58 mittels eines Rückschlagventils 64 miteinander fluidisch verbunden, so dass ein Druckausgleich erfolgen kann, um eine ausreichende Dichtigkeit der Dichtungen zu gewährleisten.
Zum schrittweise Expandieren des Rohrs 2 wird der Expanderkopf 10 in das Rohr 2 eingebracht und innen in dem Rohr 2 an dem zu expandierenden Bereich des Rohrs 2 positioniert.
Das Außenkaliberelement 40 ist bzw. wird auf axialer Hohe 31 des Expanderkopfs 10 positioniert, so dass das Außenkaliber 30 des Außenkaliberelements 40 das Rohr 2 außen umschließt. Nach dem Expandieren wird das Rohrs 2 axial um einen Schritt verlagert.
Insofern werden bei diesem Ausführungsbeispiel je Schritt sowohl das Außenkaliber 30 als auch der Expanderkopf 10 axial bezüglich des Rohrs 2 verlagert.
Es versteht sich, dass in abweichenden Umsetzungen auch zuerst das Außenkaliberelement 40 und anschließend der Expanderkopf 10 oder umgekehrt gegenüber dem Rohr 2 verlagert werden können. In der Regel wird das Rohr 2 in Bezug auf den Expanderkopf 10 und das Außenkaliberelement 40 verlagert.
Hierbei befindet sich das Außenkaliberelement 40 gemäß der Darstellung nach der 2 noch in geöffnetem Zustand.
Für den eigentlichen Expansionsvorgang wird das Außenkaliberelement 40 dann jedoch in einen geschlossen Zustand überführt, wie dieser gemäß der Darstellung nach der 3 gezeigt ist.
Dann wird über die Vordruckpumpe 61 auf die Beaufschlagungsseite 55 der Dichtelemente 54 ein Vordruck gegeben, so dass die Dichtung 50 geschlossen wird. Hierbei drückt die Hydraulikflüssigkeit 19 von Innen derart gegen die Dichtungselemente 54, dass diese Dichtungselemente 54 in Abhängigkeit von dem sich in der Vordruckleitung 56 aufbauenden Druck mehr oder weniger intensiv gegen die Rohrinnenseite 7 des Rohrs 2 gepresst werden.
Ist nun die Dichtung 50 ausreichend dicht gegenüber dem Rohr 2 angestellt, wird die Druckwanne 18 über die Expansionsdruckpumpe 62 mit der Hydraulikflüssigkeit 19 und mit Druck beaufschlagt, wobei, wenn der Vordruck überstiegen wird, das Rückschlagventil 64 öffnet und hierdurch der Druck auch auf die Beaufschlagungsseite 55 der Dichtelemente 54 gegeben wird, so dass die Dichtung 50 interaktiv an den Expansionsdruck des Rohrexpanders 1 angepasst werden kann. Hierdurch ist immer gewährlistet, dass die Dichtung 50 auch gegen den hohen Expansionsdruck abdichtet.
Ggf. kann auch eine Entlüftung des abgedichteten Volumens vorgesehen sein, insbesondere wenn Wasser zum Aufbringen des hydroformenden Innendrucks genutzt wird.
Ist der Expansionsvorgang bzgl. des Rohrs 2 im Bereich der Wirkfläche 12 erfolgt, wird der Vordruck zum Anstellen der Dichtung 50 und der Expansionsdruck zum Expandieren des Rohrs 2, aber auch zum weiteren Anstellen der Dichtung 50, reduziert, so dass der Expanderkopf 10 weiter in axialer Richtung 6 relativ zu dem Rohr 2 verlagert werden kann.
Entsprechend werden auch die Teilelemente 45 des Außenmatrixelements 40 bzw. die diesbezüglichen Teilkaliber 35 zumindest soweit voneinander entfernt, dass auch das Außenkaliber 30 problemlos gegenüber dem Rohr 2 verlagert werden kann, insbesondere relativ zu dem zuvor expandierten Bereich des Rohrs 2.
Gemäß der Darstellungen nach den 4 und 5 ist ein alternatives Außenmatrixelement 140 gezeigt, welches anstelle des zuvor beschriebenen Außenmatrixelements 40 an der vorliegenden schrittweise wirksamen Rohrexpander 1 und im Zusammenwirken mit dem Expanderkopf 10 verwendet werden kann.
Dieses alternative Außenmatrixelement 140 besteht aus drei Teilelementen 145 (nur exemplarisch beziffert), welche im zusammengesetzten Zustand (siehe 4) des Außenmatrixelements 140 gemeinsam das Außenkaliber 130 bilden.
Hierbei bilden die Teilelemente 145 jeweils ein Teilkaliber 135 (nur exemplarisch beziffert) des Außenkalibers 130, also insgesamt drei Teilkaliber 135 des Außenkalibers 130.
Durch diesen dreiteiligen Aufbau kann insbesondre auf einen Spalt 38 (siehe 2 und 3) oder Abstandhalter 48 zwischen den einzelnen Teilelementen 145 verzichtet werden, wie diese noch bei der in den 1 bis 3 gezeigten Lösung hinsichtlich des Außenmatrixelements 40 vorgesehen sind.
Wie unmittelbar ersichtlich, können die Mittel, mit denen das Außenmatrixelement 40, 140 geöffnet und geschlossen werden kann, auch dazu genutzt werden das Außenmatrixelement 40, 140 in radiale Richtung 5 in Bezug auf die Verlagerungsmittel 24 zu verlagern, so hierdurch Richtbiegekräfte insbesondere auch während des Expandierens aufgebracht werden können. Ergänzend hierzu sind Neigungsmittel 75 (lediglich durch einen Doppelpfeil angedeutet), mit denen das Außenmatrixelement gegenüber der axialen Richtung 6 bzw. der Rohrachse oder dem Expanderkopf 10 geneigt werden kann, wodurch ebenfalls Richtbiegekräfte aufgebracht werden können.
Somit können bei diesen Ausführungsbeispielen sowohl die Verlagerungsmittel 24 als auch die Außenmatrixelemente 40, 140 als Biegestempel 71 und mithin gemeinsam, bzw. ggf. die Außenmatrixelemente 40, 140 sogar alleinig, als Aufbringmittel 70 zum Aufbringen von Richtbiegekräften genutzt werden, was insbesondere während des Expandierens geschehen kann.
Wie unmittelbar ersichtlich, ist das Außenmatrixelement 40 in seiner Kontaktfläche 75 zu dem Rohr 2 der Form des Rohrs 2 angepasst. Auch für die Kontaktfläche 75 der Axialtransportwalzen 26 mit dem Rohr 2 kann eine entsprechende Form gewählt werden.
Die in den 6 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach 1, so dass auch identisch wirkende Baugruppen identisch beziffert sind.
In Abweichung zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 weisen die Ausführungsbeispiele nach 6 bis 8 ein flexibles Wirkelement 51 auf, welches zwischen der Hydraulikflüssigkeit 19 und dem Rohr 2 an dem Expanderkopf 10 angeordnet ist und gleichzeitig als Dichtelement 54 dient. Diese besteht bei vorliegenden Ausführungsbeispielen aus Vulkollan^®, kann jedoch auch aus anderen Materialien bestehen, solange diese ausreichend stabil und gleichzeitig elastisch sind.
Das flexible Wirkelement 51 wird an seiner Innenseite mit der Hydraulikflüssigkeit 19 beaufschlagt, so dass diese über das flexible Wirkelement 51 hydroformend von Innen auf das Rohr 2 wirken kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 6 ist das flexible Wirkelement 51 fest mit dem übrigen Expanderkopf 10 verbunden, während es bei den Ausführungsbeispielen nach 7 und 8 jeweils diesbezüglich bzw. in Bezug auf die Materialausnehmung 15 verlagerbar bzw. expandierbar ist.
Zu Abdichtungszwecken weist das flexible Wirkelement 51 des Ausführungsbeispiels nach 7 Dichtlippen (nicht beziffert) auf, die durch den Druck der Hydraulikflüssigkeit nach axial außen gedruckt werden und so abdichtend wirken. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 8 wird die druckbedingte axiale Expansion des flexiblen Wirkelements 51 als Dichtung genutzt.
Als Hydraulikflüssigkeit 19 kommt insbesondere eine Emulsion aus Wasser und Öl in Frage.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 6 werden die Verlagerungsmittel 24 nicht als Biegestempel 71 genutzt. Stattdessen ist ein Biegestempel 71 vorgesehen, der ähnlich dem Außenmatrixelement 40 ausgebildet ist und dementsprechend axial und in seinem Neigungswinkel veränderbar ist. Hierdurch können unter Mithilfe des Außenmatrixelements 40 entsprechend Richtbiegekräfte aufgebracht werden, wobei vorzugsweise dieser ergänzende Biegestempel 71 in Richtung der Aufweitschritte vor dem Außenmatrixelement 40 liegt, so dass erster an dem unbearbeiteten Rohr ansetzt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 7 ist ein aus zwei Teilmatrizen 41, 42 bestehende Außenmatrixelement 40 vorgesehen, welche die Aufbringmittel 70 bilden und sowohl axial als auch in ihrem Neigungswinkel zueinander bzw. auf die Rohrachse oder den Expanderkopf 10 anstellbar sind.
Das Ausführungsbeispiel nach 8 nutzt stattdessen separate ergänzende Biegestempel 71, die von radial innen auf das Rohr 2 wirken, an dem Expanderkopf 10 angebracht sind und gemeinsam mit dem Außenmatrixelement als Aufbringmittel 70 wirken. Es versteht sich, dass auch diese ergänzenden Biegestempel Kontaktflächen 75 aufweisen, die dem Rohr 2 in ihrer Form angepasst sind.
Je nach konkreter Ausgestaltung können die vorstehend anhand unterschiedlicher Ausführungsbeispiele erläuterten Aufbringmittel 70 bzw. zur Expansion genutzten Einrichtungen in abweichenden Ausführungsbeispielen auch kombiniert werden.
An dieser Stelle sei explizit darauf hingewiesen, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen und/oder Figuren beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die erläuterten Merkmale, Effekte und Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen bzw. erzielen zu können.
Es versteht sich, dass es sich bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen lediglich um erste Ausgestaltungen der Erfindung handelt. Insofern beschränkt sich die Ausgestaltung der Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele.
Bezugszeichenliste

1: Rohrexpander
2: Rohr
3: Mantelfläche
4: Umfangsrichtung
5: radiale Richtung
6: axiale Richtung
7: Rohrinnenseite
8: Lücke
10: Expanderkopf
11: Bereich
12: Wirkfläche
13: Umfangsseite
14: Innendruckerzeugungsmittel
15: Materialausnehmung
16: Druckleitung
18: Druckwanne
19: Hydraulikflüssigkeit
20: Druckleitungsabschnitt
21: Druckschlauch
22: Tragestange
24: Verlagerungsmittel
26: Axialtransportwalzen
30: Außenkaliber
31: axiale Höhe
35: Teilkaliber
38: Spalt
39: Enden (exemplarisch beziffert)
40: Außenmatrixelement
41: Teilmatrix
42: Teilmatrix
45: Teilelement
48: Abstandhalter
50: Dichtung
51: flexibles Wirkelement
54: Dichtelement (exemplarisch beziffert)
55: Beaufschlagungsseite (exemplarisch beziffert)
56: Vordruckleitung
57: weiterer Druckschlauch
58: axiale Enden
59: Dichtungsnuten (exemplarisch beziffert)
61: Vordruckpumpe
62: Expansionsdruckpumpe
63: Flüssigkeitsvorrat
64: Rückschlagventil
70: Aufbringmittel
71: Biegestempel
72: Kontaktfläche
75: Neigemittel
130: Außenkaliber
135: Teilkaliber
140: alternatives Außenmatrixelement
145: Teilelemente

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2258359 A1 [0004]
EP 2535124 A1 [0004]
DE 3105712 A1 [0006]
EP 0215294 B1 [0006]

Claims

Schrittweise wirksamer Rohrexpander (1) mit einem schrittweise lokal von radial Innen auf ein Rohr (2) wirkenden Expanderkopf (10), der an einer Tragestange (22) gehalten ist, sowie mit Verlagerungsmitteln (24) zur relativen axialen Verlagerung des Expanderkopfs (10) in Bezug auf das Rohr (2), dadurch gekennzeichnet, dass auf axialer Höhe (31) des Expanderkopfs (10) ein äußeres, ein Außenkaliber (30; 130) bildendes Außenmatrixelement (40; 140) vorgesehen ist.
Rohrexpander (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Expanderkopf (10) eine radial nach außen hydroformend wirksame Wirkfläche (12) vorgesehen ist.
Rohrexpander (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Wirkfläche (12) an dem Expanderkopf (10) Mittel (14) zum Erzeugen eines hydroformenden lokal wirksamen Innendrucks auf ein zu expandierendes Rohr (2) vorgesehen sind.
Rohrexpander (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innendruckerzeugungsmittel (14) wenigstens ein flexibles Wirkelement (51) umfassen, welches im Bereich der hydroformend wirksamen Wirkfläche (12) angeordnet ist und diese bildet und welches seinerseits auf seiner dem Rohr (2) abgewandten Seite mit einem hydraulischen Druck beaufschlagbar ist..
Rohrexpander (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Wirkelement (51) eine mit Hydraulikflüssigkeit (19) gefüllte Materialausnehmung (15) als Dichtelement (54) abdichtet.
Rohrexpander (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkfläche (12) zwischen zwei axial voneinander beabstandeten, umlaufenden Dichtelementen (54) angeordnet ist und die Dichtelemente (54) vorzugsweise radial anstellbar, vorzugsweise hydraulisch anstellbar, sind.
Rohrexpander (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenmatrixelement (40; 140) wenigstens zwei radial trennbare, jeweils ein Teilkaliber (35; 135) tragende Teilelemente (45; 145) umfasst.
Rohrexpander (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenmatrixelement (40; 140) wenigstens zwei axial voneinander beabstandete Teilmatrizen (41, 42) zum Aufbringen von Richtbiegekräften aufweist, die vorzugsweise radial zueinander verlagerbar sind.
Rohrexpander (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Teilkalibern (35) bzw. den Teilmatrizen (41, 42) ein Spalt (38) vorgesehen ist, der vorzugsweise kleiner als ein durch einen aufgebrachten oder aufbringbaren Innendruck bedingter Biegeradius ist.
Rohrexpander (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch Mittel (70) zum Aufbringen von Richtbiegekräften.
Rohrexpander nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbringmittel (70) radial zueinander verlagerbare und axial voneinander beabstandete Biegestempel (71) umfassen, die insbesondere dem Rohr (1) angepasste Kontaktflächen (72) aufweisen und vorzugsweise auch das Außenmatrixelement (40) umfassen.
Rohrexpander nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbringmittel (70) Mittel (75) zum Neigen des Außenmatrixelements (40) in Bezug auf das Rohr (2) bzw. auf den Expanderkopf (10) umfassen.
Verfahren zum schrittweisen Expandieren eines Rohrs (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) schrittweise mittels eines lokal von radial Innen gegen ein Außenkaliber (30; 130) wirkenden Expanderkopf (10) expandiert und je Schritt sowohl das Außenkaliber (30; 130) als auch der Expanderkopf (10) axial bezüglich des Rohrs (2) verlagert werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenkaliber (30; 130) vor einer axialen Verlagerung, vorzugsweise durch Öffnen von das Außenkaliber (30; 130) bereitstellenden Teilkalibern (35; 135), geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem lokalen Expandieren zunächst eine Dichtung (50) zwischen dem Expanderkopf (10) und dem Rohr (2) geschlossen, vorzugsweise indem Dichtelemente (54) mit einem schließenden Vordruck beaufschlagt werden, wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beaufschlagungsseite (55) der Dichtung (50) während des Expandierens mit dem Expansionsdruck beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass während des lokalen Expandierens ein Richtbiegen erfolgt, indem vorzugsweise zusätzliche Biegekräfte in Rohrlängsrichtung den Expansionskräften überlagert bzw. an dem Rohr (2) angesetzt werden.