DE2408801A1

DE2408801A1 - Verfahren zum festen und vorzugsweise dichten verbinden eines, im wesentlichen zylindrischen, inneren teiles mit einem, im wesentlichen zylindrischen, aeusseren teil, das das innere teil umgibt, und vorrichtungen zum ausueben des verfahrens

Info

Publication number: DE2408801A1
Application number: DE19742408801
Authority: DE
Inventors: Richard Hoegh Dipl Westergaard
Original assignee: Sentralinstitutt for Industriell Forskning
Current assignee: Sentralinstitutt for Industriell Forskning
Priority date: 1973-02-27
Filing date: 1974-02-23
Publication date: 1974-09-05
Also published as: NO136223B; FR2218967A1; NO136223C; NL7402679A; FR2218967B1; IT1013769B; GB1468370A

Description

Sentralinstitutt for industriell forskning Forskningsveien 1; Oslo/Norwegn

Verfahren zum festen und vorzugsweise dichten Verbinden eines, im wesentlichen zylindrischen, inneren Teiles mit einem, im wesentlichen zylindrischen, äußeren Teil, das das innere Teil umgibt, und Vorrichtungen zum Ausüben des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum .festen und vorzugsweise dichten Verbinden eines, im wesentlichen zylindrischen, inneren Teiles mit einem, im wesentlichen zylindrischen, äußeren Teil, das das innere Teil umgibt, mittels Explosionsverformung und Vorrichtungen zum Ausüben des Verfahrens. Insbesondere betrifft die Erfindung das Verbinden von langgestreckten stabförmigen Teilen wie etwa Rohren, aber auch von massiven Stäben, von Kabeln und dergl.. Das umgebende äußere Teil hat vorzugsweise die Form diner Muffe oder Hülse. Es kann z.B. aus einer eigenständigen Buchse bestehen, die zwei Rohr-Enden umgibt, welche miteinander verbunden werden sollen; aber selbstverständlich kann diese Hülse auch fest mit einer der Stangen oder Kabel verbunden sein, die miteinander verbunden werden sollen und von denen ein Strang in die Hülse oder Muffe eingeführt wird.

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Wenngleich also die Erfindung auf verschiedenen Gebieten zweckmäßige Verwendung findet, so zum Verbinden von Säulen, Stangen Drähten und elektrischen Kabeln ebenso wie zum Verschließen von Rohren, wurde sie insbesondere im Hinblick auf das Verbinden von Rohren bei der Erstellung von Rohrleitungen, insbesondere von Gas- und ölpipelines am Meeresgrund, entwickelt.

Das Zusammenfügen von unterseeischen Rohrleitungen wird gewöhnlich an Bord eines Rohrlegerschiffes ausgeführt, ehe die Rohre abgesenkt werden. Dieses Vorgehen wirft viele Probleme auf, wenn die miteinander verbundenen Rohre abgesenkt werden, ohne daß sie dabei besonderen Biegebeanspruchungen ausgesetzt werden dürfen» Deshalb erwies sich dieses Vorgehen als nicht anwendbar bei der Verlegung von Rohrleitungen durch tiefe Gewässer. Hierfür ist es vielmehr wünschenswert, das Verbinden der Rohre am Meeresgrund selbst vorzunehmen, wenn es unter den dortigen Gegebenheiten durchführbar erscheint. Auf jeden Fall, gleichgültig, ob die Verbindung auf dem Meeresgrund oder an Bord eines Schiffes vorgenommen wird, ist es von großer Bedeutung, daß das Herstellen der Verbindungen so einfach und schnell wie möglich durchgeführt wird. Bekannte lösbare Kupplungen, die aus Planschen, Bolzen, Hülsen u.dgl. bestehen, genügen den Anforderungen bezüglich Leckdichtigkeit der Verbindung und der Möglichkeit der Überwachung und Wartung nicht. Aus diesem Grunde werden feste Verbindungen bevorzugt.

Feste Rohrleitungsverbindungen können durch Verschweißen erzielt werden, aber in tiefen Gewässern muß dieses innerhalb eines bewegbaren gasgefüllten Tauchkastens vorgenommen werden. Dieses Verfahren ist außerordentlich teuer und zeitaufwendig. Es sind auch schon Verbindungsverfahren bekannt, bei denen ein Explosivelement, das die gewünschte Verbindung erstellt, gezündet wird. Diese Verfahren beruhen auf zwei verschiedenen Methoden. Beim sog. Explosivschweißen wird ein Bauteil unter einer Art progressiv voranschreitender

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in Berührung mit einem anderen Wälzbewegung/gebracht. Beim sogenannten Explosionsverformen wird kein Verschweißen der Materialien angestrebt, sondern das Ziel ist, die Teile so zu verformen, daß Kanten, Wulste oder dergl. gebildet werden, die als eine Kraftübertragung und vorzugsweise als gegenseitig sich verriegelnder Eingriff zwischen einem Rohr und einer Hülse oder Muffe wirken.

Beispiele für das Verbinden von Rohren durch Explosionsverformung sind in.der US-PS 2 367 206, 3 343 248 und 3 710 434 sowie in der DT-OS 2 060 88O beschrieben. Bei der erstgenannten amerikanischen I&entschrift werden detonierende Zündschnüre oder Detonationskapseln benutzt, die um eine Verbindungshülse herum angeordnet werden. Deren Zünden ruft jedoch unerwünschte Druckwellen hervor, insbesondere, wenn diese Verbindung unter Wasser vorgenommen wird. Die Druckwelle kann etwa in der Nähe vorhandene Rohrlegungseinrichtungen beschädigen und verbietet die Anwesenheit von Personal. Dies stellt natürlich erhebliche Nachteile dar, durch die der Montagefortschritt verzögert wird. Nach der DT-OS 2 060 880 wird eine Sprengladung benutzt, die in einer Brennkammer zwischen der Verbinduiagshülse und einer diese umgebenden Hülle angeordnet ist. Solch eine äußere Hülle, die nicht Bestandteil der Verbindung ist, sondern nach deren Erstellung entfernt wird, muß als zusätzliches Teil gesondert eingebaut und wieder ausgebaut werden und verkompliziert deshalb den Verbindungsvorgang .

Solche äußere Abschirmungsmittel, die nach der Explosionsverformung wieder entfernt werden, werden auch bei den US-PS 3 343 248 und 3 710 434 benutzt. Diese Patentschriften zeigen auch die Verwendung von Sprengladungen, die innerhalb eines Rohres angeordnet sind und folglich umständlich einzubringen sind. Zusätzlich werden hierbei Druckwellen durch die Rohre in das umgebende Wasser abgestrahlt.

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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das insbesondere dazu geeignet ist, Rohre miteinander zu verbinden, ohne zu verlangen, daß das innere Glied hohl oder rohrförmig gestaltet ist, sowie Vorrichtungen zum Ausüben dieses Verfahrens. Darüber hinaus soll die angestrebte Lösung es ermöglichen, die Verbindung ohne Verwendung zusätzlicher äußerer Abschirm- oder Schutzhüllen zu erstellen, die nach der Ausbildung der Verbindung wieder entfernt werden müßten. Gleichzeitig soll eine von der Explosion ausgehende Druckwelle möglichst vermindert werden, so daß Schaden an Taucherpersonal und Taucheinrichtungen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens ein Verbindungselement oder -teil bis zum Ineingriffgeraten mit wenigstens einem der miteinander zu verbindenden Teile mittels wenigstens eines Explosivelementes, das zwischen dem äußeren und dem inneren Teil angeordnet ist, verformt wird. Dadurch wirkt das Material in der Hülse oder das Rohr selbst als Abschirmung während der Explosionsverformung, zum Schutz der Umgebung gegen Druckwellen. Zur weiteren Verminderung der Druckwellen, die von der Explosion herrühren, und zum Verhindern übermäßiger Deformation der beiden miteinander zu verbindenden Teile, werden die Verbindungselemente vorzugsweise in axialer Richtung der Teile fortschreitend verformt, ZoBo von einem Ende der Hülse zum anderen Ende, von beiden Enden zur Mitte oder von der Mitte zu den beiden Enden der Hülse hin.

Eine Vorrichtung zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens weist erfindungsgemäß wenigstens ein, bei Zünden von zwischen dem äußeren und dem inneren Teil angeordneten Explosivelementen zusammen mit wenigstens einem der Teile verformbares und damit in Eingriff gelangendes, Verbindungselement auf.

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Die Verbindungselemente können vorteilhaft die Form eines getrennten Ringes, einer Hülse oder einer Spirale haben, die zwischen den beiden Teilen angeordnet sind_o Die Verbindungselemente können zweckmäßig in einer Einschnürung in einem der Teile angeordnet sein und durch ihre Verformung in Eingriff mit dem anderen Teil gezwungen werden. In diesem Falle können die Explosivelemente vorteilhafterweise zwischen dem Verbindungselement und dem Boden dieser Einschnürung angeordnet sein. Jedoch kann das Verschlußelement, nach einer Abwandlung der Erfindung, auch so angewandt werden, daß es sowohl nach außen als auch nach innen hin verformt wird,und sowohl mit dem äußeren als auch mit dem inneren Teil (Hülse und Rohr) in Eingriff gerät; und in diesem Falle kann es zweckmäßig sein, Explosivelemente in einem Hohlraum im Körper des Verbindungselementes anzuordnen, damit dessen Querschnitt vergrößert wird.

Die Verbindungselemente müssen nicht als separate Elemente ausgebildet sein, sie können auch fest mit einem der zu verbindenden Teile, etwa durch Verschweißeiyverbunden oder einstückig damit geformt sein. In diesem Falle ist zweck·* mäßigerweise ein Explosivelement zwischen dem Verbindungselement und dem Teil angeordnet, mit dem es verbunden werden soll. Die Explosivelemente können aber auch innerhalb eines der Teile oder dicht zwischen zwei Abschnitten angeordnet sein, von denen der eine ein Verbindungselement bildet, während der andere Abschnitt zusätzlich zu seiner Wirkung als Übertragungsglied für die mechanische Kraft auf das Teil noch als Schutz während der Explosion dient.

Bei der weiteren Beschreibung wird jedoch eine andere Ausdrucksweise gewählt, um das Verbindungselement vom verbleibenden Abschnitt des Teiles zu unterscheiden, mit dem

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es verbunden oder einstückig ausgebildet ist. Z.B. wird der Ausdruck "Muffe" dann, wenn das Verbindungselement an eine Hülse oder Hülle angeschweißt ist, bevorzugt benutzt, um die "tatsächliche" Muffe oder Hülse zu bezeichnen, die das Verbindungselement umgibt. Gemäß dieser Bezeichnungsweise sind dann die Verbindungselemente und die Explosivelemente bei der erfindungsgemäßen Anordnung diejenigen, die zwischen z.B. der Muffe und dem Rohr einer Muffenrohrverbindung angeordnet sind.

Durch die Verformung kann bezweckt werden, daß die Verbindungselemente gegen eines der oder beide Teile gedruckt werden, die dadurch kraftschlüssig miteinander verbunden werden sollen, was noch dadurch gefördert werden kann, daß, falls erwünscht, zuvor die Oberfläche(n) aufgerauht wird (werden)ο Pur viele Anwendungsfälle wird jedoch eine formschlüssige Verbindung bevorzugte Eine Einbuchtung, etwa eine kreisringförmige Einschnürung zur Aufnahme des verformten Teiles des Verbindungselementes, kann z.B. in einem Teil vorgeformt sein. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können die Teile, die mittels der Verbindungselemente nach Verformungineinandergreifen, zugleich selbst verformt werden, so daß eine -formschlüssige Verbindung erzielt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Figo 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen zwei Rohren, teilweise dargestellt als Axialschnitt,

Fig. 2 ein Verbindungselement zur Anwendung in einer Anordnung nach Fig. 1,

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Figo 3 einen Axialschnitt durch eine Anordnung zum Verbinden des Spitzendes einer Muffenrohrverbindung eines Rohrstückes und das zugehörige Muffenende eines hier anschließenden gleichartigen Rohres, wobei diese Anordnung drei Verbindungselemente aufweist, von denen eines im verformten Zustand, nach dem Sprengen oder Zünden eines Explosivelementes, gezeigt ist, welches vom Körper des Verbindungselementes umgeben ist,

Fig. 4 einen Schnitt entsprechend Fig. 3, aber ein Verbindungselement in Form einer Hülse zeigend, in das ein Explosivelement in Form einer Spirale eingelegt ist,

Figo 5 einen Schnitt entsprechend Fig₀ j5, aber ein Verbindungselement zeigend, das mit der Muffe verschweißt ist«

Fig. 6 einen Schnitt entsprechend Figo 5, aber ein Verbindungselement zeigend, das einstückig mit der Muffe ausgebildet ist und somit ein Stück dieser Muffe selbst darstellt;

Fig. 7 bis Fig. 10 Ausschnittdarstellungen weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung, mit verschiedenen Formen der Verbindungselemente und der Einbuchtungen, mit denen die Verbindungselemente in Eingriff gelangen können;

Fig. 11 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines Verbindungselementes;

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Figo 12 einen Querschnitt eines Explosivelementes in vergrößerter Darstellung;

Fig. Ij5 einen Teilschnitt zur Erläuterung, wie ein Explosivelement, das in eine Muffe als äußeres der miteinander zu verbindenden Teile eingebaut ist, gezündet werden kann,,

Zwei Rohr-Enden 20a und 20b und eine sie verbindende Hülse 21 sind in Fig. 1 dargestellt. Zwischen der verbindenden Hülse 21 und der äußeren Oberfläche der Rohr-Enden 20a und 20b sind sechs kreisringförmige Verbindungselemente 22 angeordnet. Diese Verbindungselemente 23 bestehen bevorzugt aus weicherem Material als dio Hülse 21 und die Rohr-Enden 20a und 20b, beispielsweise aus relativ weichem Stahl. In einem Kanal innerhalb des Körpers jeden Verbindungselementes 22 ist ein Explosivelement 2J> vorgesehen., Die äußere Oberfläche des Rohr-Endes 20a bzw. 20b und ein Teil der inneren Oberfläche der Hülse 21 sind mit flachen umlaufenden Einschnürungen 24 versehen,/die hinein sich die Verbindungselemente 22 beim Zünden der Explosivelemente 23 ausdehnen können.

In der Hülse 21 sind zweckmäßigerweise Löcher 25 für Anzeigemittel, zur Anzeige,daß alle Verbindungselemente 22 verformt wurden, vorgesehen. Die Anzeigemittel bestehen z„B. aus Stiften, die aufgrund der Verformung des jeweiligen Verbindungselementes 22 geringfügig nach außen gestoßen werden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann diese Anzeige elektrisch mittels Kontakten durchgeführt werden, die beim Ausdehnen des Verbindungselementes 22 geschlossen werden_o Falls gewünscht, können auch Dehnungsmesser, Druckfühler oder dergl. eingebaut und elektrisch verdrahtet werden, um automatisch den Explosions-Ablauf in den Kanälen in den verschiedenen Verbindungselementen 22 zu erfassen.

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Korrosionserscheinungen zwischen den Rohr-Enden 20a und 20b sowie zwischen dem Rohr und der Hülse 21 und/oder den Verschlußelementen 22 - sei es vor oder nach dem Zusammenbau - können durch anodischen Schutz in bekannter Weise durch Verwendung von Zink, Cadmium, Aluminium oder anderem Metall verhindert werden, das gegenüber dem Material des Rohres und der Hülse 21 anodisch wirkt. In der Zeichnung sind Einlagen 26 solch einen Metalles dargestellt. Auch 3ine Chrom-Plattierung oder eine andere Plattierung kann für diesen Zweck benutzt ■werden.

Die Hülse 21 ist an nur einem Ende (in der Zeichnung, Pig. 1, rechts) mit einem nach innen ragenden Plansch versehen, während das andere Ende offen ist. Die Verbindungselemente 22 können in die Hülse 21 eingelegt und darin auf beliebige Art festgelegt werden. Zum Verbinden werden die Rohr-Enden 22a und 22b in die Hülse 21 eingeschoben, die die Verbindungselemente 22 enthält.

Eine Stirnansicht eines Verbindungselementes 22 ist in Pig. 2 gezeigt. Das Verbindungselement 22 kann aus einem geraden Strang hergestellt sein, wobei die Kanäle darin an den Enden verschlossen werden, woraufhin der Strang zu einem Ring gebogen, wie er in Pig. 2 gezeigt ist, und an der Stowstelle stumpf verschweißt wird. Eine Zündvorrichtung kann diametral gegenüber dieser Verschweißungsstelle oder, an einem Ende des Explosivelementes, an einer Seite der Verschweißungsstele angeordnet sein. Wenn die Zündvorrichtung der Verschweißungsstelle diametral gegenüber angeordnet ist, dann verläuft die Explosionswelle in beiden Richtungen längs des Ringes auf die Verschweißungsstelle zu und unterstützt noch die Verschweißung,

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wodurch die Gegebenheit, daß die "Verschweißungsstelle eine Zone ohne Explosivladung darstellt, vollständig oder wenigstens teilweise kompensiert wird. Die Verbindungsstellen der einzelnen ringförmigen Verbindungselemente 22 sind vorteilhafterweise gegeneinander verdreht angeordnet.

Im Interesse einer guten Verformungswirkung der ringförmigen Verschlußelemente 22 ist es 2;weckmäßig, den Kanal für die Explosivelemente mit einem Querschnitt auszuführen, der in axialer Richtung gelängt ist. Der Querschnitt hat dann etwa die Form eines abgeflachten Rohres, und eine Aufweitung auf einen angenähert kreisförmigen Querschnitt ist leichter erzielbar, ohne übermäßige Verformungsspannungen in das Verschlußelement 22 einführen zu müssen, die dessen Reißen bewirken könnten.

Anstatt mittels Stumpfschweißung zu einem in sich geschlossenen Ring ausgebildet zu sein, kann das Verbindungselement 22 auch offen sein und z.B. abgeschrägte Enden aufweisen. Dadurch wird es möglich, den Durchmesser eines Ringes etwas zu stauchen, während er in der Hülse eingelegt wird. Auf diese Weise kann sogar bewerkstelligt werden, einen solchen Ring hinter einen überstehenden Endflansch einzuführen. Wenn jedoch je ein Endflansch an beiden Enden der Hülse benötigt wird, wird aber zweckmäßigerweise einer dieser Plansche erst nach dem Einlegen der ringförmigen Verbindungselemente 22 an der Hülse befestigt.

Wie bereits erwähnt, werden ringförmige Verbindungselemente 22, die einen inneren Kanal abgeflachten Querschnittes, wie in Fig. 1 gezeigt, aufweisen, im wesentlichen in radialer Richtung verformt, und deshalb wird im allgemeinen ein zum

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Verschließen dienender Endflansch unnötig sein_o Die Explosivelemente 23 können nacheinander in der gewünschten Folge gezündet werden,, Z.B. kann das äußere (links in Pig» 1) zuerst gezündet werden, wodurch eine Verbindung hervorgerufen wird, die eine axiale Ausdehnung der nachfolgend behandelten Verbindungselemente 22 verhindert. Der Kanal im Verbindungselement 22 sollte einen relativ großen Querschnitt aufweisen, da ein enger Kanal bei großem Körper-Querschnitt geringe oder gar keine Verformung vor Bruch des Materials des Verbindungselementes zur Folge hat. Wie schon erwähnt, sind längliche Querschnitte für den Kanal zu bevorzugen, die dann in Richtung auf Kreisform verformt werden, wenn die Explosivladung 23 gezündet wurde. Unter entsprechend günstigen Umständen kann Jedoch prinzipiell auch ein Kanal kreisförmigen Querschnittes angewandt werden»

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel skizziert, bei dem eine Muffe 121 an ein Rohr-Ende 120b angeschweißt ist und auf diese Weise ein Muffenende des Rohres bildet. Diese Muffe 121 ist am Ende mittels eines Flanschteiles 121' verschlossen, das an die Stirnfläche der Muffen angeschweißt ist. Eines der ringförmigen Verbindungselemente 22 (rechts in Fig. 3) ist nach der Detonation des Explosivelementes dargestellt, womit gezeigt werden soll, daß bei dieser Ausführungsform das Ausbilden einer Verbindung auf einer Verformung des Rohr-Endes 120a beruht, an dem eine geringfügig nach innen gerichtete Einbeulung hervorgerufen wird.

Fig. k zeigt eine Verbindung für Erdrohre (Spülrohre) oder dergl.o Auch in diesem Fall sind keine Einschnürungen in der Muffe 221 oder im Rohr 220a vorgesehen. Hier ist nicht beabsichtigt, eine wesentliche Verformung der Muffe 221 oder des Rohres 220a zu erzeugen, da eine für den Anwendungszweck hinreichende Verbindung schon durch die Kraftschlußwirkung

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erzielt wird, die aus der Verformung allein der Verbindungselemente 222 resultiert, welche hier aus Hülsen aus weichem Material wie Blei bestehen, in die Explosivelemente 223 in Form einer Spirale eingebettet sind«: Jedes Explosivelement 123 kann z.B. aus einer Zündschnur bestehen, die in eine abgeflachte Metallröhre eingelegt ist.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das wieder auf einer Verformung eines inneren Rohres 32Oa beruht. Das Verbindungselement 322 hat hier die Form einer Hülse, die an die innere Oberfläche einer Muffe 321 angeschweißt ist» Kreisringförmige Einschnürungen 327, je eine für jedes Explosivelement 323* sind an der inneren Oberfläche der Muffe 321 vorgesehen.

Ein weiteres zweckmäßiges Ausführungsbeispiel für die Ausbildung der Verbindungselemente o22 ist in Fig. 6 dargestellt. Hier sind Verbindungselemente 422 einstückig mit einer Muffe 421 ausgebildet, nämlich als ringförmige Kanäle 427* die einen flachen axial verlängerten Querschnitt aufweisen und in die Muffe 421 eingeformt sind. Diese Kanäle nehmen je ein Explosivelement 423 auf. Nach Einlegen des Explosivelementes 423 (und bei Bedarf wenigstens eines Schutzringes 429) werden die Kanäle 427 durch Verschweißen geschlossen, wie an der Verbindungsstelle 430 gezeigt. Die Wirkung dieser eingeformten Verbindungselemente 422 ist genau die gleiche wie die der hülsenförmigen Verbindungselemente 322 in Fig. 5* wobei diese jetzt notwendigerweise aus demselben Material wie die übrige Muffe 421 bestehen während die hülsenförmigen Verbindungselemente 322 in Fig. aus einem anderen Material als demjenigen der Muffe 321 bestehen können, was in vielen Fällen von Vorteil sein mag, da ein stark federndes Material im Verbindungselement .22 einen Rückschlageffekt hervorruft, der eine weniger feste Verbindung erzeugen könnte, wenn nicht zusätzliche Vorsorge-

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maßnahmen getroffen würden, wie sje oben beschrieben sind. In vielen Fällen ist daher ein Verbindungselement zu bevorzugen, das aus einem weicheren und stärker deformierbaren Material besteht, als die miteinander zu verbindenden Teile selbsto

In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem ein Verbindungselement 522 einen Teil des inneren Rohr-Endes 52Oa bildet, das an die Muffe 521 angeschlossen werden soll. Diese Darstellung zeigt auch, daß Einbuchtungen oder Einschnürungen 527* in denen Explosivelemente 523 angeordnet sind, in das Verschlußeleraent 522 eingeformt sein können, anstatt in das Rohr-Ende 52Oa, an das das Verbindungselement 522 angeschlossen ist. Dasselbe gilt für die kreisringförmige Einschnürung 627 in Fig. 8, indem diese hier in das zugehörige Verbindungselement 6222 eingeformt ist, welches jedoch ein Teil einer angeschweißten Muffe 621 ist.

Fig. 9 und Fig. 10 zeigen wieder Ausführungsbeispiele, bei denen die Verbindungselemente 722 bzw. 822 die Form separater Ringe aufweisen, die in Einschnürungen in einer Muffe 721 bzw, 821 eingelegt sind. Explosivelemente 723 bzw. 823 sind hier jeweils zwischen einem Ring und dem Boden der Einschnürung, in die der Ring eingelegt ist, angeordnet» Bei der Ausführungsform nach Figo 9 ist das Explosivelement 723 schmaler als das Verbindungselement 722, welches eine entsprechend breite Vertiefung zur Aufnahme des Explosivelementes 723 aufweist. Bei den Ausführungsformen nach Fig. 9 und Figo 10 ist der Raum fur die Explosivelemente 723 bzw. 823 nicht hermetisch verschlossen, wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen, weshalb jedes Explosivelement ο23 gewöhnlich von einer Hülle 731 bzw. 83I

ist
umgeben^ die hinreichend verformbar ist, so daß sie nach dem Zünden und Explodieren des Explosivelementes „23 noch

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unversehrt ist und dadurch verhindert,, daß Verschmutzungen oder andere Explosionsprodukte freigesetzt werden.

Die Fig. 7 bis Fig. 10 zeigen also Ausführungsbeispiele, bei denen das Teil, das mit dem Verbindungselement „2;5 aufgrund Verformung in Eingriff gerät, mit kreisringförmigen Einstichen 524, 624, 724, 824 ausgestattet ist, welche die verformten Teile des jeweiligen Verbindungselementes .22 aufnehmen. In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 8 bis Fig. 10 sind diese kreisringförmigen Einstiche 624, 724, 824 am inneren Rohr .2Oa vorgenommen, welches daher an diesem Ende eine etwas größere Stärke aufweisen sollte, um nicht durch die Einstiche 624, 724, 824 unzulässig geschwächt zu werden. Wie in Fig. 8 gezeigt, wird diese zusätzliche Verstärkung zweckmäßigerweise dadurch erzielt, daß ein Rohr-Ende 620a aus einem gesonderten Bauelement gebildet ist, welches an das Ende eines Rohres 620 angeschweißt wird. Die Verwendung eines solchen besonders erstellten Rohrendes erhöht zwar die Kosten für die Verbindung, aber gleichzeitig bringt sie spürbare technische Vorteile mit sich. So ist es einfacher, das Endstück mit den erforderlichen Toleranzen zu bearbeiten. Darüber hinaus ist es einfacher, Gummidichtungen zur Isolation der Verbindung vorzusehen, wenn es wünschenswert ist, Wasser zu entfernen und durch ein kompressibles Medium wie Luft oder Sauerstoff oder durch Vakuum zu ersetzen, um die Tendenz eines Rückschlages beim Erstellen der Verformung zu mindern, wodurch eine nicht sehr feste Verbindung entstehen könnte.

Selbst dann, wenn eine Hülse oder ein Ringelement durch Explosionsumformung gegen ein inneres Rohr so angepreßt wird, daß dieses innere Rohr auf einen kleineren Durch-

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messer zusammengedrückt wird, drückt das Ringelement dennoch nicht überall mit großer Kraft gegen das Rohr an. Dies rührt teils daher, daß die Druckwelle und nicht das Ringelement selbst einen Großteil der Verformungskraft erzeugt, teils auch aus elastischer Entspannung und direktem Rückprall nach einem elastischen Schlag. Die Ausbreitung der Druckwelle kann dadurch gedämpft werden, daß der freie Raum unter Vakuum gehalten oder eine Füllung mit Leichtgas, wie Wasserstoff oder Helium, vorgesehen wird_o Der Rückschlag kann auch dadurch vermindert v/erden, daß ein weicheres Material im Verbindungselement oder an der Oberfläche des inneren Rohres (oder einer äußeren Muffe, wenn das Verbindungselement gedehnt wird, um damit in Eingriff zu geraten), vorgesehen wird. Der Einfluß des Rückschlages kann schließlich auch dadurch gemindert werden, daß Einstiche 524, 624, 724 bzw. 824 bestimmter Gestalt vorgesehen werden. Insbesondere sind die Einstiche 724 und 824 gemäß Fig. 9 und Fig. 10 in axialer Richtung durch Wände begrenzt, die sich im wesentlichen in Richtung der Verformung erstrecken. Das Verbindungselement 822 oder derjenige Teil des Verschlußelementes 722, der verformt wird, muß nicht den Boden dieser Einstiche 824 bzw. 724 nach der Verformung berühren, da eine Verformung in axialer Richtung (mit einem möglicherweise auftretendem Rückschlag) keine Bedingung ist für das Erzielen einer Verschlußkraft in axialer Richtung. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figo 8 ist der Rückschlag dadurch vermindert, daß ein Ring 6j2 aus z.B. Aluminium oder Kupfer in den Boden des Einstiches 624 eingelegt ist, in welchen das Verschlußelement 622 hinein verformt wird. Der Ring 632 wird plastisch verformt und dient als eine Dichtung, wenn er durch den deformierten Teil des Verschlußelementes 622 unter Druck gesetzt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 wird ein gleicher Effekt dadurch

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erzielt, daß Einschnürungen 524 in Form mehrerer ziemlich grob geformter, einander benachbarter Rillen vorgesehen sind. Am Grunde dieser Rillen ist Raum für Luft, und das Verschlußelement 522 wird beim Verformen über die Firste zwischen diesen Rillen gebogen, wodurch der Aufprall nicht so stark wird, daß daraus ein wesentlicher Rückschlag herrührt,,

Eine andere zweckmäßige Möglichkeit, eine feste Verbindung zu erzielen, ist in Fig. 5 gezeigte Hier ist angegeben, daß Explosivladungen 328 in einem gestreckten Explosivelement 323 unsymmetrisch positioniert werden, wodurch eine unsymmetrische Verformung und eine Axialkraft erzielt werden, die die Ausbildung einer festen Verbindung ohneLose unterstützen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verbindungselement .22 ist in Fig. 11 gezeigt. Hier ist jedes Verbindungselement 922 in zwei Ringe 922* und 922*' aufgeteilt, die einander berührende konische Oberflächen haben, wobei ein Ring den anderen bedeckt» Aufgrund axialer Bewegung der beiden Ringe 922^! und 922^l! relativ zueinander ruft der von diesen konischen Oberflächen ausgehende Keileffekt eine radial nach außen und radial nach innen gerichtete Verformungskraft hervor, wodurch die Ringe verformt werden und sichergestellt wird, daß eine feste Verbindung sowohl am inneren Rohr 92Oa als auch an der äußeren Muffe 921 entsteht, während diese Teile möglichst noch einer Verformung der gleichen Art, wie in Fig. 3 gezeigt, unterworfen werden. In diesem Falle muß eine axial gerichtete Kraft ausgeübt werden, um eine wechselseitige Verschiebung der Ringe des Verbindungselementes 922 hervorzurufen. Diese Kraft wird durch ein Explosivelement 923 ' geliefert, welches in einem Gehäuse 931 eingeschlossen ist,

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entsprechend den Explosivelementen 723 bzw. 823 in Fig. 9 und Fig. 10. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist auch in diesem Falle das Explosivelement 923 zwischen der Muffe 921 und dem Rohr 920a angeordnet. Vorzugsweise ist der Konus-Winkel der einander berührenden Oberflächen der beiden Ringe so gewählt, daß die Reibverbindung zwischen den Ringen selbsthemmend wirkt und so nicht durch irgendwelche Auswirkungen, wie Rückschlag oder Elastizität des Explosivelementes 923* be-einflußt wird.

Ein bevorzugtes Beispiel für den Aufbau eines Explosivelementes 23 ist in Fig. 12 gezeigt. Im Zentrum des Expiosivelementes 23 sind Stränge 40 aus einem Explosivstoff angeordnet. Diese Stränge 40 können z.B. die Form flacher Streifen oder runder Rohre haben, die den Explosivstoff enthalten. Die Stränge 4o- können von einem inkorapressiblen Material 4l, durch das der Explosivstoff an Ort und Stelle gehalten und die Druckwelle übertragen wird, umgeben sein. Im Ausführungsbeispiel nach Fig.12 ist ein solches inkompressibles Material 41, z.B. ein festes Kunststoffmaterial, nur an einer Seite der Stränge 40 gezeigt, während ein Druckwellen absorbierendes Material 42, z.B. Gewebe oder Gespinst, an der anderen Seite vorgesehen ist. Dieser Aufbau ist in solchen Fällen zweckmäßig, bei denen das Explosivelement 23 zwischen dem Verbindungselement »22 und dem Rest eines Bauteiles, von dem das Verschlußelement .23 einen Teil darstellt, angeordnet ist« In solchem Falle sollte das Explosivelement 23 vorzugsweise nur in eine Richtung wirken, nämlich in Richtung des Verbindungselementes .22, während das angrenzende Bauteil vorzugsweise nicht verformt werden soll. In Figo 12 ist darüber hinaus eine Hitzeisolation 45 aus Asbest oder anderem hitzeisolierenden Material eingezeichnet, das den Explosivstoff gegen Hitzeeinwirkung bei Schweißarbeiten

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schützen soll, die ausgeführt werden, nachdem das Explosivelement 23 an Ort und Steile-eingelegt wurde„ Das Explosivelement 23 ist mit einem Schutzschild 43 aus z.B. Kunststoff oder weichem und relativ plastischem Metall wie Aluminium oder Kupfer umgeben. Wie schon in Verbindung mit Pig_o 9, Fig„ 10 und Pig. Il erwähnt, kann das Explosivelement 23 zusätzlich ein stärkeres Metall-Gehäuse 31 erhalten, das bei der Detonation oder beim Explodieren nicht zerbricht. Dieses Gehäuse 31 unterstützt auch das Ableiten der Hitze von den benachbarten Schweißstellen fort» Das Zünden des Explosivelementes kann von äußern mittels eines kräftigen Detonators eingeleitet werden, sofern erwünscht unterstützt durch ein Zündhütchen (als zweiten Detonator) oder andere spezielle Vorrichtungen innerhalb des Explosivelementes 23·

In Figo 13 ist ein Explosivelement 23 gezeigt, das einen solchen inneren zweiten Detonator 44 aufweist, der von außen mittels einer ersten Zündvorrichtung gekündet wird, die radial durch die Hülse oder die Muffe 21 hindurch verläuft. Die Zündvorrichtung enthält eine Zündhülse 50, die durch die Muffe 21 hindurch in das Verbindungselement 22 eingeschraubt ist« Am inneren Ende, welches durch einen Deckel 51 verschlossen ist, weist die Zündhülse eine erste Sprengladung 52 auf, die über eine Schnur 53 gezündet wird. Elektrische Drähte verlaufen von dieser Zündschnur zu einem Kontakt 54 außerhalb der Muffe 21. Wenn die Explosivelemente 23 im inneren Rohr oder im Muffenende, anstelle in der Muffe 21, eingebaut sind, dann können zum Einleiten der Detonation nach außen sich erstreckende Kanäle für die Zündvorrichtung benutzt werden.,

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nicht die mit der Erfindung gegebenen Möglichkeiten erschöpfend aufzählen, sondern nur einige typische Anwendungsbeispiele der Erfindung aufzeigen,

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die weiteren Variationen unterworfen werden können« Insbesondere können die verschiedenen bei den Ausführungsbeispielen besprochenen Einzelheiten und Zusatzmaßnahmen auch in anderer Weise, als in der Zeichnung dargestellt, miteinander kombiniert werden.

Die Erfindung ist somit nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sie umfaßt auch alle faehmännisehen Abwandlungen sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.

- Ansprüche -

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Claims

Ansprüche

Iy Verfahren zum festen und vorzugsweise dichten Verbinden eines im wesentlichen zylindrischen inneren Teiles mit einem im wesentlichen zylindrischen äußeren Teil, das das innere Teil umgibt, mittels Explosionsverformung, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Verbindungselement bis zum Ineingriffgeraten mit wenigstens einem der miteinander zu verbindenden Teile mittels wenigstens eines Explosivelementes, das zwischen dem äußeren und dem inneren Teil angeordnet ist, verformt wird.

2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente sukzessiv in axialer Richtung der Teile fortschreitend verformt werden.

3· Vorrichtung zum festen und vorzugsweise dichten Verbinden eines im wesentlichen zylindrischen inneren Teiles mit einem im wesentlichen zylindrischen äußeren Teil, das das innere Teil umgibt, mittels Explosivverformung, zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch wenigstens ein Verbindungselement (22, 122, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 822, 922), das zur Erzielung der Verbindung zwischen beiden Teilen mit mindestens einem Teil aufgrund Verformung in Eingriff geraten kann, und durch Explosivelemente (23, 123, 223, 323, 423, 523, 623, 723, 823, 923), die zwischen dem äußeren und dem inneren Teil angeordnet sind und nach ihrem Zünden die erwünschte Verformung der Verbindungselemente hervorrufen.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3* gekennzeichnet durcü VerMndungs elemente (22) in Form separater Bauelemente _s insbesondere eines Ringes, einer Hülse oder einer Spirale, die zwischen den beiden Teilen angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (22) in einer Einschnürung (24) in einem der Teile angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3* 4 oder 5.» dadurch gekenn-» zeicnnet, daß ein Explosivelement (23) innerhalb des Körpers des Verbindungselementes (22) zum Ausweiten seines Querschnittes angeordnet ist»

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Explosivelement (23) in einem Kanal im Körper des Verbindungselementes (22) angeordnet ist, dessen Querschnitt in Richtung senkrecht zur Richtung der erwünschten Verformung länglich ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch ein Explosivelement (223) in Form einer Spirale, die in ein hülsenförmiges Verbindungselement (222) eingebettet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Explosivelement (23) zwischen dem Verbindungselement (22) und dem Boden der Einschnürung (24), in die das Verbindungselement (22) eingelegt ist, angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3j gekennzeichnet durch

ein Verbindungselement (22), das mit einem der Teile, etwa durch Schweißen oder in Form einstückiger Ausbildung, fest verbunden ist.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Explosivelement (23), das zwischen dem Verbindungselement (22) und dem damit zu verbindenden Teil angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Explosivelement (23) in einer Tascne oder Aushöhlung im Verbindungselement (22) oder im angrenzenden Teil angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dais die Tasche oder Aushöhlung für das Explosivelement (23) einen Querschnitt aufweist, der in axialer Richtung der ' Teile länglich ist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Teile, die mittels des Verbindungselementes (22) aufgrund dessen Verformung verbunden werden, wenigstens eine Einschnürung (24), etwa in Form einer kreisringförmigen Vertiefung, zur Aufnahme des verformten Teiles des Verbindungselementes (22) aufweist.

15ο Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Wände vorgesehen sind, die die Einschnürungen (.24) axial begrenzen und sich im wesentlichen in Richtung der gewünschten Verformung des Verbindungselementes (22) erstrecken.

16. Vorrichturg nach Anspruch 14 oder 15* dadurch gekennzeichnet, daß eine Einlage (Ring 632) aus besser als das Material der zu verbindenden Teile verformbarem Material am Grunde der Einschnürung (624) vorgesehen ist.

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17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

3 bis 16, gekennzeichnet durch ein Verbindungselement (22) aus gegenüber dem Material der zu verbindenden Teile leichter verformbarem Material.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (22), die Explosivelemente (22) und deren Zündmittel als Baueinheit mit einem der Teile verbunden sind.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

3 bis l8, dadurch gekennzeichnet, daß das Explosivelement (23) dünne Rohre oder Streifen (Stränge 40) aus Explosivstoff aufweist, die wenigstens teilweise in ein inkompressibles Material (41) eingebettet sind, welches in eine Hülle (Schutzschild 43) aus Metall oder Kunststoff eingeschlossen ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19* dadurch gekennzeichnet, daß ein druckabsorbierendes Material (42) zwischen dem Explosivstoff und dem Schutzschild (43) an derjenigen Seite vorgesehen ist, die von der Richtung der gewünschten Verformung abgewandt ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch I9 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Explosivelement (23) eine Hitzeisolation (45), etwa aus Asbestmaterial oder einem anderen thermisch isolierenden Material, als Schutz für den Explosivstoff während der Herstellung der Baueinheit aufweist.

22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschild (43) aus einer Aluminium- oder Kupferlegierung besteht.

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