DE2709633A1 - METHOD AND DEVICE FOR FASTENING A SOCKET IN A FLUID PIPELINE - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR FASTENING A SOCKET IN A FLUID PIPELINEInfo
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Description
Beschreibung zum Patentgesuchdescription to the patent application
der Firma Combustion Engineerino, Inc., Windsor, Conn. o6o95/USAfrom Combustion Engineerino, Inc., Windsor, Conn. o6o95 / USA
betreffend:concerning:
"Verfahren und Vorrichtung zum Befestigen einer Muffe in einer Fluid-Rohrleitung""Method and device for fastening a socket in a fluid pipeline"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen einer koaxial in einer Fluid-Rohrleitung angeordneten Muffe und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for fastening a sleeve arranged coaxially in a fluid pipeline and Devices for carrying out the process.
In einer Vielzahl von Anlagen kommen Fluid-Rohrleitungen vor, die ihrerseits von einem Fluid umschlossen sind. Ein Beispiel hierfür ist ein Rohr- und Druckgehäusewärmetauscher, bei dem ein erstes Fluid innerhalb der Fluid-Rohrleitung vorliegt und ein zweites Fluid die Außenseite der Rohrleitung umspült, so daß ein Wärmeaustausch zwischen beiden Fluiden ermöglicht wird. Solche Fluid-Rohrleitungen führen von Zeit zu Zeit zu Lecks infolge Bruch der Rohrleitungswandung, was zurückzuführen sein kann auf von Anfang an vorhandene Unvollkommenheiten oder durch späteren Verschleiß der Rohrleitung. Das resultierende Leck führt zu einem Fluidaustausch zwischen den ersten und zweiten Fluiden, und dies kann nicht immer tolerierbar sein. Dies wäre zum Beispiel der Fall, wenn die beiden Fluide gefährlich miteinander reagieren würden, oder wenn das eine Fluid irgendwelche unerwünschten Eigenschaften auf das zweite FluidFluid pipelines are used in a wide variety of systems before, which in turn are enclosed by a fluid. An example of this is a tube and pressure casing heat exchanger, at which has a first fluid inside the fluid pipeline and a second fluid flows around the outside of the pipeline, so that a heat exchange between the two fluids is made possible. Such fluid pipelines lead from time to time Leaks due to rupture of the pipeline wall, which may be due to imperfections or from the beginning due to later wear of the pipeline. The resulting leak leads to an exchange of fluid between the first and second fluids, and this may not always be tolerable. This would be the case, for example, if the two fluids were dangerous would react with each other, or if one fluid had any undesirable properties on the second fluid
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übertragen würde. Ein Beispiel für das letztere Problem liegt bei Dampferzeugerwärmetauschern vor, die zusammenarbeiten mit Druckwasserkernreaktoren, wobei die Fluide unter erheblich unterschiedlichem Druck stehen, und ein Fluid Radioaktivität enthält, während das andere nicht radioaktiv ist. Aus diesen Gründen nuß der fortgesetzte große Werte annehmende Fluidaustausch zwischen den beiden Fluiden durch ein Lekck in der Rohrleitung verhindert werden.would be transferred. An example of the latter problem lies here in the case of steam generator heat exchangers that work with Pressurized water nuclear reactors, where the fluids are under significantly different pressures, and one fluid is radioactivity while the other is non-radioactive. For these reasons, continued large fluid exchanges are required between the two fluids can be prevented by a leak in the pipeline.
Nenn die Fluid-Rohrleitungen ohne weiteres zugänglich sind, kann man eine Vielzahl von Techniken verwenden, um die beschädigte Rohrleitung direkt zu reparieren, oder um eine Muffe oder einen Stopfen in die Rohrleitung einzubringen, womit das Leck vollständig gestopft wird, oder die gesamte Rohreleitung von einer Fluidquelle isoliert wird. In einiqen Fällen - so auch dem des Kemkraftwärmetauschers - kann es wegen Unzugänglichkeit oder wegen biologischer Gefahren schwierig sein, solche Reparaturen vorzunehmen. In solchen Fällen wurden Techniken entwickelt, um die Fluid-Rohrleitung von einer entfernten Stelle aus zu verstopfen, und damit vollständig außer Betrieb zu setzen. Einbördeln, Explosions-Expansion und/oder Schweißen wurden verwendet, um Stopfen in den Rohrenden zu befestigen. Einrollen und Schweißen sind ziemlich schwierig mit Fernbedienung durchzuführen, so daß sich die Exnlosions-Expansion als brauchbarstes Mittel herausgestellt hat, um Rohrleitungen durch Fernbedienung zu verstopfen.Make the fluid pipelines readily accessible there are a variety of techniques that can be used to repair the damaged pipeline directly or to repair a Inserting a socket or a plug into the pipeline, with which the leak is completely stopped, or the entire pipeline is isolated from a source of fluid. In some cases - so too that of the core power heat exchanger - such repairs can be difficult due to inaccessibility or due to biological hazards to undertake. In such cases, techniques have been developed to remotely connect the fluid pipeline clog, and thus completely shut down. Crimping, Explosive expansion and / or welding have been used to secure plugs in the pipe ends. Curl up and welding are quite difficult to do with remote control, so explosion expansion has been found to be the most useful means of remote control piping to clog.
Ein ernsthafter Nachteil des Verstopfens beider Enden eines Wärmetauscherrohres besteht darin, daß eventuell, wenn mehr und mehr Rohre verstopft werden, die Kapazität des Dampferzeugers immer geringer wird. Das Verstopfen führt zu einem Außerbetriebsetzen des gesamten Rohres, wenn im allgemeinen auch nur eine kleine örtliche Zone des Rohres an dem Leck beteiligt ist. Man hat versucht, ein Futter in die Rohrleitung einzubringen, umA serious disadvantage of clogging both ends of a heat exchanger tube is that eventually, if more and As more pipes become clogged, the capacity of the steam generator becomes less and less. The clogging leads to a shutdown of the entire pipe, if generally only a small local zone of the pipe is involved in the leak. Man tried to put a lining in the pipeline to
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den Abschnitt des Rohres zu isolieren, der beschädiat worden ist, um so das Leck zu unterbinden. Frühere Entwicklunnen hatten sich vorzugsweise zur Aufgabe gestellt, eine absolut leckdichte Verbindung durch Hartlöten, Lichtbogenschweißung, Explosionsschweißung oder andere Mittel herbeizuführen. Alle diese metallurgischen Verbindunqstechniken bringen Probleme mit sich, die nicht ohne weiteres lösbar sind, wenn man nicht gerade unter streng gesteuerten Laborbedingungen arbeitet. Dies beruht auf den Erfordernissen der Sauberkeit, dichten Passung, Wärmeübertragung und atmosphärischer Steuerung.isolate the section of pipe that has been damaged is to stop the leak. Earlier developments had primarily set themselves the task of an absolutely leak-proof Connection by brazing, arc welding, explosion welding or to bring about other means. All of these metallurgical joining techniques pose problems which cannot be solved without further ado if one is not working under strictly controlled laboratory conditions. This is based on the requirements of cleanliness, tight fit, heat transfer and atmospheric control.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Befestigen einer Muffe koaxial in einer Fluid-Rohrleituna zu schaffen, das mit relativ einfachen Mitteln durch Fernbetätigung durchführbar ist. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren führt es zu einer "mechanischen Interferenzverbindung", d.h. zu einer Formschlußverbindung. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus Patentanspruch 1; die Ansprüche 3 bis 8 definieren als zwekcmäßig oder vorteilhaft befundene Vorrichtunqen zur Durchführung des Verfahrens. Demgemäß wird eine rohrförmige Muffe zunächst in ein offenes Ende der Rohrleitung eingeführt und zu der gewünschten Stelle bewegt. Eine radial auswärts gerichtete Kraft wird dann von innerhalb der Muffe aus in einem ausgewählten Axialbereich derselben ausgeübt. Die Größe dieser Kraft wird so bemessen, daß der betreffende Axialabschnitt der Muffe nach außen in Kontakt mit der Innenwandung der Rohrleitung expandiert. Danach wird die Expansion um einen vorgegebenen Wert fortgesetzt, um auch den umgebenden Bereich der Rohrleitung zu expandieren, womit man schließlich die gewünschte form- und kraftschlüssige Verbindung erhält.The object of the invention is to create a method for fastening a sleeve coaxially in a fluid pipeline which can be carried out with relatively simple means by remote control. In contrast to the known methods, it leads to a "mechanical interference connection", ie to a form-fit connection. The solution to this problem results from claim 1; Claims 3 to 8 define devices found to be useful or advantageous for carrying out the method. Accordingly, a tubular sleeve is first inserted into an open end of the pipeline and moved to the desired location. A radially outward force is then exerted from within the socket in a selected axial area thereof. The magnitude of this force is such that the relevant axial section of the sleeve expands outward into contact with the inner wall of the pipeline. The expansion is then continued by a predetermined value in order to also expand the surrounding area of the pipeline, which ultimately results in the desired positive and non-positive connection.
Ein besonders vorteilhafter Anwendungsfall ist die Reparatur einer Metallischen Rohrleitung »it eine« beschädigten Wandungsabschnitt. Hier wählt man eine rohrförmige Netallmuffe mit einer A particularly advantageous application is the repair of a metallic pipeline "with a" damaged wall section. Here you choose a tubular metal sleeve with a
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Länge, die größer ist als die Axialerstreckung der Beschädigung. Die Muffe wird innerhalb der Rohrleitung so positioniert, daß sich an jedem Ende ein Muffenabschnitt Über den beschädigten Wandungsabschnitt hianaus erstreckt. An jedem Ende der Muffe wird dann die Form/Kraftschlußverbindung durch die Expansion hergestellt, und die so angebrachte Muffe isoliert den beschädigten Wandungsabschnitt von der Strömung innerhalb der Rohrleitung und vergrößert darüber hinaus die Axialfestigkeit der Rohrleitung in diesem Bereich.Length greater than the axial extent of the damage. The sleeve is positioned within the pipeline so that a sleeve section extends over the damaged one at each end Wall section extends hianaus. At each end of the socket, the form / force connection is then made by the expansion produced, and the sleeve so attached isolates the damaged wall section from the flow within the Pipeline and also increases the axial strength of the pipeline in this area.
Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the subject matter of the invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawings explained.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Rohrmuffe, die innerhalb einer Fluidleituno gemäß der Erfindung befestigt wird,Fig. 1 shows a longitudinal section through a pipe socket which is fastened within a fluid line according to the invention,
Übertragung einer radial auswärts gerichteten Kraft auf einen Teil der Innenwandung der Muffe, undTransmission of a radially outwardly directed force to part of the inner wall of the socket, and
Fig. 3 stellt eine mechanische Vorrichtung für dieselbe Funtektion wie die Vorrichtung nach Fig. 2 dar, bei der jedoch eine Kompressionskraft auf ein Elastomermaterial ausgeübt wird.Fig. 3 shows a mechanical device for the same function as the device of Fig. 2, in which, however, a compressive force is exerted on an elastomeric material.
In Fig. 1 ist eine Muffe 10 dargestellt, die innerhalb einer Fluid-Leitung 12 positioniert ist, welche Verschleißerscheintungen 14 in ihrer Außenwandung aufweist. Diese Figur stellt die Verbindung gemäß der Erfindung dar, und zwar in einer Zwischenstufe auf der rechten Seite und - auf der linken Seite - nachdem die Muffe innerhalb der Rohrleitung befestigt worden ist durch Einwirkenlassen eines internen radial gerichteten Druckes auf die Innenwandung der Muffe. Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei alternativeIn Fig. 1, a sleeve 10 is shown, which is positioned within a fluid line 12, which signs of wear 14 has in its outer wall. This figure shows the connection according to the invention, in an intermediate stage on the right-hand side and - on the left-hand side - after the sleeve has been fastened inside the pipeline by applying an internal radial pressure to the Inner wall of the socket. Figures 2 and 3 show two alternative ones
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Vorrichtungen, welche die FernübertraaunT der erforderlichen Innekraft auf die Muffe ermöglichen, dnrart, daß die .Muffe und die Rohrleitung nach außen expandieren, und so eine mechanische Verbindung miteinander aincrehen.Devices that enable the remote transmission of the required Allow internal force on the sleeve, dnrart that the .muffe and expand the pipeline outwards, thus twisting a mechanical connection with one another.
Fig. 2 läßt das Verfahren erkennen, aenäß dem die Reparaturmuffe 10 innerhalb des Rohres 12 befestigt wird, unc1 das nun im einzelnen erläutert wird. Der Außendurchmesser der Reparaturmuffe ist etwas geringer als der Innendurchmesser des zu reparierenden Rohres, so daß die Muffe ohne weiteres innerhalb des Rohres eingeführt und axial längs diesen bewegt werden kann, in eine gewünschte Position, wobei sich die Muffenenden über den verschlissenen Bereich hinaus erstrecken, der von der Fluidströmung innerhalb der Rohrleitung zu isolieren ist. Wie oben angedeutet, erkennt man bei näherer Betrachtuna der Fig. 1, daß die Verbinduncrsstelle 16 auf der rechten Seite eine Zwischenstufe bei der Befestigung der Muffe innerhalb der Rohrleituno darstellt, wobei die Muffe in Kontakt mit der Innenwandung des Rohres expandiert worden ist, jedoch die Rohrleitungswandung selbst noch nicht expandiert wurde, um die endgültige mechanische Verbindung zu bilden, v:ie sie dann an der Verbindungsstelle 18 auf der linken Seite zeigt.Fig. 2, the method reveals aenäß which the repair sleeve 10 is mounted within the tube 12, unc 1 is now explained in detail. The outside diameter of the repair sleeve is slightly less than the inside diameter of the pipe to be repaired, so that the sleeve can be easily inserted within the pipe and moved axially along it, into a desired position, with the sleeve ends extending beyond the worn area, the is to be isolated from the flow of fluid within the pipeline. As indicated above, on closer inspection of FIG. 1 it can be seen that the connection point 16 on the right-hand side represents an intermediate stage in the fastening of the sleeve within the pipe, the sleeve having been expanded in contact with the inner wall of the pipe, but the Pipeline wall itself has not yet been expanded in order to form the final mechanical connection, v: ie it then shows at connection point 18 on the left-hand side.
Nachdem die Muffe an der gewünschten Stelle positioniert worden ist, innerhalb der Rohrleitung, werden entsprechend konstruierte Vorrichtungen verwendet, um eine radial auswärts gerichtete Kraft von innerhalb der Muffe auszuüben,zunächst an einem Ende und dann am anderen Ende der Muffe, damit diese zunächst nach außen in Kontakt mit der Innenwandung der Rohrleitung expandiert wird, und dann weiter expandiert wird, gemeinsam mit der Rohrleitung selbst, was zu einem mechanischen Formschluß führt. Da die Muffe und die Rohrleitung im wesentlichen äquivalente Elastizitätskonstanten aufweisen, und da demgemäßAfter the socket has been positioned in the desired location, within the pipeline, appropriate designed devices to apply a radially outward force from within the socket, initially at one end and then at the other end of the sleeve, so that this first outwardly in contact with the inner wall of the pipeline is expanded, and then expanded further, along with the pipeline itself, resulting in a mechanical Positive locking leads. Since the socket and the pipeline have substantially equivalent elastic constants, and there accordingly
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das äußere Rohr einer Zugspannung qleicher Größenordnuna unterworfen wird wie die Muffe, muß ein geringes mechanisches Spiel zwischen der Muffe und dem Rohr an der Verbindungsstelle existieren. Im Ergebnis erzielt man keine Verbindung mit absoluter Leckdichte, doch wird das Lecken soweit begrenzt, daß sich nur eine sehr kleine Leckmenge ergibt, die auf weniger als 100 cc/Min. geschätzt wird. Die Muffe bewirkt mechanische Festigkeit in Axialrichtuna so, daß ein Trennen des Rohres in dem verschlissenen Bereich verhindert wird, falls die Rohrwandung vollständig zerstört wird.the outer tube of a tensile stress of the same order of magnitude like the socket, there must be a slight mechanical play between the socket and the pipe at the junction exist. As a result, a joint with absolute leak tightness is not obtained, but leakage is limited to such an extent that there is only a very small amount of leakage, which is less than 100 cc / min. is appreciated. The sleeve is mechanical Strength in the axial direction so that a separation of the pipe in the worn area is prevented if the pipe wall is completely destroyed.
In einem typischen Anwendungsfall wird ein Inconel 600 Rohr mit einem Außendurchmesser von 19 mm, wie sie üblicherweise in Kernkraftdampferzeugern verwendet werden,und das eine Warsddicke von 1,22 mm aufweist, mit einer Muffe versehen, die einen Außendurchmesser von 15,875 mm und eine Wanddicke von o,813 mm besitzt, die ebenfalls aus Inconel 600 besteht. Die Muffenlänge wird so aewählt, daß sie sich über den verschlissenen Bereich uir eine Länge hinaus erstreckt, die erforderlich ist, üngenauiqkeiten bei der Axiallokalisierung auszugleichen. Innendnruck wird dann auf einen begrenzten Bereich von einem Ende der Muffe ausgeübt, um eine Expansion der Muffe und des Rohres gemeinsam zu bewirken, um so den gewünschten mechanischen Formschluß zu erzielen. Innendrücke von 980 bis 1050 at sind notwendig, um die gewünschte Expansion des Rohres und der Muffe - wie oben beschrieben - zu erzielen, was nachfolcrend in \erbinduna mit Vorrichtungen für die Ausübung des erforderlichen radial gerichteten Qrticks noch im einzelnen erläutert wird.In a typical application, an Inconel 600 Pipe with an outside diameter of 19 mm, as is commonly used in nuclear power steam generators, and that Has a thickness of 1.22 mm, provided with a sleeve which has an outer diameter of 15.875 mm and a wall thickness of 0.813 mm, which also consists of Inconel 600. The sleeve length is chosen so that it extends over the worn one Area extends beyond a required length, inaccuracies in axial localization balance. Internal pressure is then applied to a limited area from one end of the sleeve for expansion to effect the sleeve and the pipe together in order to achieve the desired mechanical form fit. Internal pressures from 980 to 1050 at are necessary to achieve the desired expansion of the pipe and the socket - as described above, what subsequently in \ erbinduna with devices for exercising of the required radially directed square in detail is explained.
Fig. 2 zeigt eine hydraulische Vorrichtuna 20 für die übertragung der radial auswärts aerichteten Kraft, die erforderlich ist, um die Expansionsverbinduna zu bewirken.Fig. 2 shows a hydraulic device 20 for the Transmission of the radially outward force that is required is to effect the expansion connection.
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Die Vorrichtung ist dargestellt positioniert nahe dem Ende einer Muffe 10, die in der aewünschten Axialposition innerhalb des äußeren Rohres 12 angeordnet worden ist. Die Vorrichtung umfaßt einen zentralen Dorn 22 mit einem festen Anschlag 24 und einen bev/ecrliehen Anschlag 26. Der feste Anschlag 24 umfaßt einen radial erweiterten Abschnitt des Dornes, der so bemessen ist, daß er dicht in den Innendurchmesser der Muffe 10 paßt. Der bewegliche Anschlag 26 umfaßt einen Ring mit einem Außendurchmesser gleich dem des festen Anschlages und einem Innendurchmesser, der einen ena tolerierten Gleitsitz auf dem Außendurchmesser des Dornes ergibt. Das Ende des Dornes, das sich in die Muffe erstreckt, ist mit einer Mutter 28 versehen, die auf Gewindegängen 3O des Dornes sitzt und verwendet wird, um innerhalb bestimmter Grenzwerte die Position des beweglichen Anschlaaes 26 axial bezüglich des Dornes 22 zu justieren. Der feste und der bewegliche Anschlag zusammen mit dem Abschnitt 3 2 des Dornes, der sich zwischen ihnen erstreckt, und der Innenwandung 34 der Muffe 10 wirken zusammen, um einen Ringraum 36 zu definieren, der in Fluidkommunikation mit der Innenwandung der Muffe steht. Ein Paar von einander zugekehrten ü-förmigen Querschnitt aufweisenden Topfdichtungen 38 ist um den Dorn herum angeordnet innerhalb des Ringraums 36, und die Dichtungen liegen mit ihren flachen Stirnflächen 40 an dem festen Anschlag bzw. dem beweglichen Anschlag an, während ihrer U-förmiger Querschnitt in Fluidkomrnunikation mit dem Ringraum steht. Die ü-förmigen Querschnitt aufweisenden Topfdichtungen 38 sind die primären Hydraulikfluidabdichtelemente und werden ihrerseits dem Druck unterworfen, d.h. daß bei zunehmendem Innendruck auch der Abdichteffekt vergrößert wird. Der Dorn ist mit einem sich in Axialrichtung erstreckenden Hydraulikdurchlaß 40 in seinem Zentrum versehen, der innerhalb des Dornes im Bereich des Ringraums 36 endet. Ein zweiter Durchlaß 42 erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zu dem ersten vom Ende des ersten Durchlaßes durch dieThe device is shown positioned near the end a sleeve 10, which in the desired axial position within of the outer tube 12 has been placed. The device includes a central mandrel 22 with a fixed stop 24 and a bev / ecrliehen stop 26. The fixed stop 24 includes a radially flared portion of the mandrel sized to fit snugly into the inside diameter of the socket 10 fits. The movable stop 26 comprises a ring with an outer diameter equal to that of the fixed stop and an inside diameter which results in an ena tolerated sliding fit on the outside diameter of the mandrel. The end of the The mandrel, which extends into the sleeve, is provided with a nut 28 which sits on threads 3O of the mandrel and is used, within certain limit values, the position of the movable abutment 26 axially with respect to the Adjust mandrel 22. The fixed and the movable stop together with the section 3 2 of the mandrel, which is between extends them, and the inner wall 34 of the sleeve 10 cooperate to define an annulus 36 which is in fluid communication with the inner wall of the sleeve. A pair of mutually facing U-shaped cross-sections Cup seal 38 is disposed around the mandrel within the annulus 36, and the seals lie flat End faces 40 on the fixed stop or the movable stop, during their U-shaped cross-section in fluid communication stands with the annulus. The cup seals 38 having a U-shaped cross section are the primary hydraulic fluid sealing elements and are in turn subjected to the pressure, i.e., as the internal pressure increases, so too does the sealing effect is enlarged. The mandrel is provided with an axially extending hydraulic passage 40 in its center, which ends within the mandrel in the area of the annular space 36. A second passage 42 extends substantially perpendicularly to the first from the end of the first passage through the
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Dornwandung und bewirkt Fluidkoiratiunikation zwischen dem ersten Hydraulikdurchlaß und dem Ringraum 36. Ein entsprechendes Hydraulikfitting 44 an dem Ende des Domes stellt die Verbindung her zu einer Leituna 46, mittels der Hydraulikfluid von einer Zwangsförderpumpe 48 eingespeist wird. Ein vorgegebener fester volumentrischer Durchsatz von Hydraulikfluid, aesteuert durch eine Kontrolleinrichtung 50, nach Aufbringen eines ersten Grunddruckes, bestimmt den Maximaldurchmesser der Expansion der Verbindungsstelle. Als Beispiel sei anaegeben, daß für ein Rohr mit 19 mm Außendurchmesser und eine Muffe mit 15,875 mm Außendurchmesser, wie oben angegeben, der Druck, der erforderlich ist, um die Muffe plastisch in Kontakt mit dem Dampferzeugerrohrinnendurchmesser zu expandieren, 42 bis 49 at beträgt. Der Druck wird dann durch Zufuhr eines festen volumetrischen Durchsatzes auf einen Spitzenwert von 980 bis 1050 at gebracht, um beide Rohre in die endgültige Konfiguration zu expandieren. Für eine expandierte Zone von etwa 25 mm Länge ist in dem obigen Beispiel ein Enddurchsatz von 1 cm erforderlich, was zu einer bleibenden Durchmesserexpansion des Außenrohres von 6,25 +/- 20 % führt.Mandrel wall and causes fluid communication between the first Hydraulic passage and the annular space 36. A corresponding hydraulic fitting 44 at the end of the dome provides the connection forth to a Leituna 46, by means of the hydraulic fluid from a forced feed pump 48 is fed. A given one fixed volumetric flow rate of hydraulic fluid, controlled by a control device 50, after applying a first basic pressure, determines the maximum diameter of the expansion of the Junction. As an example it should be stated that for a pipe with an outer diameter of 19 mm and a socket with an outer diameter of 15.875 mm, as stated above, the pressure required to make the socket plastically in contact with the boiler pipe inside diameter to expand is 42 to 49 at. The pressure is then applied by a fixed volumetric supply Throughput peaked at 980-1050 atm to expand both tubes to the final configuration. For an expanded zone of about 25 mm in length, a final throughput of 1 cm is required in the above example, resulting in a permanent diameter expansion of the outer tube of 6.25 +/- 20%.
Um eine gute Abdichtung an der Außenfläche 52 der U-förmigen Querschnitt aufweisenden Topfdichtungen zu erzielen, ist die Innenwandung 34 der Muffe 10 mit einer glatten Oberfläche ausgestattet mit einer Rauhtiefe von 16 MikrozollRMS oder besser, so daß sich eine gute, im wesentlichen leckfreie Abdichtung ergibt, wenn der hydraulische Druck angewandt wird. Es hat sich auch gezeigt, daß es, um Beschädigungen der Abdichtungen beim Zusammenbau zu verhindern, wünschenswert ist, Einführkammern und eine Dichtungsschmierung vorzusehen, um die Montage zu erleichtern.To ensure a good seal on the outer surface 52 of the U-shaped To achieve cross-section having cup seals, is the Inner wall 34 of the sleeve 10 is equipped with a smooth surface with a peak-to-valley height of 16 microinches RMS or better, making a good, essentially leak-free seal when the hydraulic pressure is applied. It has also been shown to prevent damage to the seals To prevent assembly, it is desirable to provide insertion chambers and seal lubrication to facilitate assembly to facilitate.
In Fig. 3 ist eine mechanische Expandiervorrichtung 54 dargestellt, bei der ein ringförmiger Elastomerstopfen 56 innerhalb einer Muffe 10 expandiert wird, was zu einer Expansion der Muffe und des Rohres führt, um die gewünschte FormschlußverbindungIn Fig. 3, a mechanical expanding device 54 is shown, in which an annular elastomer plug 56 within a socket 10 is expanded, which leads to an expansion of the socket and the pipe to the desired interlocking connection
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herzustellen. Die Vorrichtuna umfaßt einen langgestrewckten Dorn 58, der an einer, Ende 60 mit Gewinde versehen ist, auf dem eine Justiernutter 6 2 sitzt, so daß die Axialposition eines beweglichen Anschlages 64 eingestellt werden kann. Der bewegliche Anschlag umfaßt einen Rinrr, dessen Innendurchmesser und Außendurchmesser mit relativ engen Toleranzen au^ den Dorn 58 bzw. in die Innenwandung 34 der "Tuffe 10 passen. Ein 'ester Anschlag 66, identischen Aufbaus wie der bewegliche Anschlag, ist auf dem Dorn 58 im Axialabstanc5 von dem beweglichen Anschlag 64 positioniert, so daß ein Rinaraum definiert wire, innerhalb dem der ringförmige Elastomerstopfen 56 gehalten ist. Der feste Anschlag 66 wird in der gewünschten Position innerhalb der Muffe 10 mittels eines lanaaestreckten Peaktionsrohres 68 gehalten, der durch außerhalb des Rohres und in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel stationär gehalten ist. Das Reaktionsrohr besitzt eine Zentralöffnuna 70, die sich hindurch erstreckt, und durch die der Dorn geführt ist. wenn die Dornbaugruppe in eine Muffen/Rohranordnung eingeführt worden ist in der gewünschten Position, wie in Fig. 3 angedeutet, wird ein Hydraulikzylinder oder eine mechanische Vorrichtung (nicht dargestellt, jedoch durch den Pfeil 72 angedeutet) verwendet, um an dem Dorn zu ziehen und den beweglichen Anschlag 64, der hier als Kolben dient, und den Dorn in Richtung auf den stationären Anschlag 66 zu ziehen. Die Axialbewegung erhöht den Druck auf den Elastomerstopfen 56, der, wenn er umschlossen ist, in ähnlicher Weise wie ein Fluid wirkt, indem er einen gleichförmigen auswärts gerichteten Druck auf die Muffe und das Rohr ausübt.to manufacture. The Vorrichtuna langgestrewckten comprises a mandrel 58, which is provided at one end 60 with threads, o f the a Justiernutter 6 2 is located so that the axial position of a movable stop 64 can be adjusted. The movable stop comprises a ring, the inner diameter and outer diameter of which fit with relatively tight tolerances on the mandrel 58 or in the inner wall 34 of the tuff 10. An ester stop 66, identical in construction to the movable stop, is on the mandrel 58 positioned in the axial distance 5 from the movable stop 64, so that a narrow space is defined within which the annular elastomer stopper 56 is held The reaction tube has a central opening 70 extending therethrough and through which the mandrel is guided when the mandrel assembly has been inserted into a socket / tube assembly in the desired position, as in FIG Fig. 3 indicated, a hydraulic cylinder or a mechanical device (not shown llt, but indicated by the arrow 72) is used to pull on the mandrel and to pull the movable stop 64, which here serves as a piston, and the mandrel in the direction of the stationary stop 66. The axial movement increases the pressure on the elastomeric plug 56 which, when enclosed, acts in a manner similar to a fluid by exerting a uniform outward pressure on the socket and pipe.
Die zulässige Axialbewegung des Domes und im Ergebnis die Gesamtexpansion des Elastomers 56 wird auf einen voraegebenen Wert begrenzt durch einen mechanischen Anschlag, der einen Abschnitt 74 vergrößerten Durchmessers auf dem Dorn umfaßt, so daß eine Ringschulter gebildet wird, die in EingriffThe permissible axial movement of the dome and as a result the overall expansion of the elastomer 56 is set to a predetermined value Value limited by a mechanical stop comprising a portion 74 of enlarged diameter on the mandrel, so that an annular shoulder is formed which engages
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gelangt nit einem zugehörigen Anschlagstück 76 in Form einer zweiten Rinaschulter, vorgesehen in den stationären Reaktionsrohr 68.arrives with an associated stop piece 76 in the form of a second Rina shoulder, provided in the stationary reaction tube 68.
Für die oben verwendeten Daten eines Rohres mit 19 mm Außendurchmesser und einer Muffe mit 15,375 mm Außendurchmesser wurde ein Dorn 58 verwendet mit einen Schaftdurchnesser von 7,937 mn zusammen mit einem Urethanstopfen mit einem Innendurchmesser gleich dem Schaftdurchmesser des Dornes und einem Außendurchmesser von 14,2P75 mn zum Einpassen in die Muffe. Ein typisches Material für den Stopfen ist ein Urethangußstück, wie es von der Firma Acushnet Co. unter dem Handelsnamen Elastocast Urethan vertrieben wird.For the data used above, a pipe with an outer diameter of 19 mm and a socket with an outer diameter of 15.375 mm a mandrel 58 was used with a shaft diameter of 7.937 mn together with a urethane plug with an inner diameter equal to the shaft diameter of the mandrel and an outside diameter of 14.2P75 mn for fitting into the socket. A typical material for the plug is a urethane casting such as that available from Acushnet Co. under the tradename Elastocast urethane is sold.
Mit einem solchen Material sind Axialkräfte (Richtung 72) in der Größenordnung von 1360 kg erforderlich, um einen Verformungsdruck au^ den Elastomerstopfen in der Größenordnuna von 1050 at zu erzielen. Das diametrale Spiel zwischen den Anschlägen oder Kolben 64, 66 und der inneren iMuffenwandung 34 und dem Dorn liegen in der Größenordnung von Ofo25 mm, um eine Extrusion des Ela&omers unter den hohen Verformunasdrücken zu verhindern.With such a material, axial forces (direction 72) of the order of magnitude of 1360 kg are required in order to achieve a deformation pressure on the elastomer plug in the order of magnitude of 1050 atm. The diametrical clearance between the stoppers or pistons 64, 66 and the inner iMuffenwandung 34 and the mandrel are in the order of O f o25 mm, in order to prevent extrusion of the Ela & Omers under the high Verformunasdrücken.
Der Fachmann erkennt, daß zwei oder mehr hydraulische Kammern oder Elastomer-Expander auf einem gemeinsamen Dorn komprimiert werden können, und demgemäß die Fähigkeit haben können, mehr als eine Expansionsverbindung in einem Arbeitsgang herzustellen. Zwar sind solche Vorrichtungen hier nicht im einzelnen beschrieben, doch lägen sie innerhalb des Rahmens der Erfindung.Those skilled in the art will recognize that two or more hydraulic chambers or elastomer expanders are on a common mandrel can be compressed, and accordingly have the ability to have more than one expansion joint in one operation to manufacture. While such devices are not described in detail here, they are within the scope the invention.
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