機(jī)械式管道擴(kuò)張器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于逐步擴(kuò)寬管道的機(jī)械式管道擴(kuò)張器。
【背景技術(shù)】
[0002]相應(yīng)的機(jī)械式管道擴(kuò)張器已在例如專利文獻(xiàn)DE2264207B1中詳細(xì)地公開，并且用于通過以下方式逐步地?cái)U(kuò)寬管道，即擴(kuò)張區(qū)段各自從內(nèi)部作用于管道并且擴(kuò)寬這些管道。這種擴(kuò)寬總是通過以下方式逐步地完成，即區(qū)段總是僅僅擴(kuò)寬管道的軸向的部分。這種機(jī)械式管道擴(kuò)張器一般應(yīng)用于大管道中，然而其中它們也可以應(yīng)用于略小的大口徑管道中，例如應(yīng)用于小于50.8厘米(20英寸)的管道中，尤其是當(dāng)這些管道構(gòu)造有更厚的壁時(shí)，并且這種的機(jī)械式管道擴(kuò)張器不同于例如在專利文獻(xiàn)W084/00120A1、US4198844或DE29618268U1中公開的、且尤其不能移進(jìn)管道中的管道擴(kuò)張器。
[0003]在此，這種機(jī)械式管道擴(kuò)張器一般包括拉桿、空心的壓件(Druckholm)、工具頭和驅(qū)動(dòng)件。所述拉桿軸向地以可相對(duì)于壓件移動(dòng)的方式布置于壓件中，所述工具頭包括與拉桿操作連接的楔子以及布置在楔子上、軸向地支承在壓件上且通過楔子的軸向運(yùn)動(dòng)可相對(duì)于壓件徑向移動(dòng)的擴(kuò)張區(qū)段，所述驅(qū)動(dòng)件使拉桿相對(duì)于壓件軸向地移動(dòng)。該裝置使得帶有擴(kuò)張區(qū)段的工具頭能夠通過很長(zhǎng)的管道長(zhǎng)度軸向地移動(dòng)到管道中，并且通過以下方式逐步地?cái)U(kuò)寬相應(yīng)的管道，即通過驅(qū)動(dòng)件和壓件或者拉桿對(duì)擴(kuò)張區(qū)段施加相應(yīng)的力。擴(kuò)張區(qū)段一般按照以下方式放置在相對(duì)于壓件和楔子的引導(dǎo)件中，即通過驅(qū)動(dòng)件可以很容易地實(shí)現(xiàn)復(fù)位，從而使得該區(qū)段能夠在擴(kuò)張過程后再次徑向地進(jìn)入，并且使得工具頭能夠軸向地在管道中移動(dòng)，以便能夠執(zhí)行下一個(gè)擴(kuò)寬步驟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)械式管道擴(kuò)張器，其中能夠在給定外徑的情況下通過拉桿和楔子傳遞盡可能大的力。
[0005]本發(fā)明的目的通過具有如下所限定特征的機(jī)械式管道擴(kuò)張器來實(shí)現(xiàn)。在下面的描述中記載了其它的、必要時(shí)獨(dú)立于上述特征的優(yōu)選的實(shí)施例。
[0006]如此可以實(shí)現(xiàn)一種用于逐步擴(kuò)寬管道的機(jī)械式管道擴(kuò)張器，包括拉桿、空心的壓件、工具頭和驅(qū)動(dòng)件，其中所述拉桿以可相對(duì)于壓件軸向移動(dòng)的方式布置在壓件中，所述工具頭包括與拉桿操作連接的楔子，以及布置在楔子上、軸向地支承在壓件上且通過楔子的軸向運(yùn)動(dòng)可相對(duì)于壓件徑向移動(dòng)的擴(kuò)張區(qū)段，所述驅(qū)動(dòng)件使拉桿相對(duì)于壓件軸向地移動(dòng)，該管道擴(kuò)張器的特征在于，所述拉桿與楔子通過非破壞性的不可拆卸的連接或者一體式地彼此相連，在給定外徑的情況下，通過所述拉桿和楔子能夠傳遞盡可能大的力。
[0007]拉桿與楔子可以通過非破壞性的不可拆卸的連接或者由于它們一體式的設(shè)計(jì)而連接成一個(gè)結(jié)構(gòu)單元，通過這種方式使得可通過這種結(jié)構(gòu)單元傳遞的力能夠在預(yù)先給定的空間范圍的情況下最大化。如果管道是厚壁的并且必須相應(yīng)地施加大的力，那么這點(diǎn)尤其對(duì)于較小直徑的大管道(即尤其是直徑小于50.8厘米的管道)而言是有利的，這是由于管道的小的直徑只留有有限的空間用于容納擴(kuò)張區(qū)段、楔子、拉桿和拉桿在其中延伸的壓件。
[0008]關(guān)于這點(diǎn)應(yīng)當(dāng)提及的是，在壓件上支承擴(kuò)張區(qū)段的作用在于，承受由于楔子的運(yùn)動(dòng)而引起的軸向力(該軸向力容易使得擴(kuò)張區(qū)段沿著軸向跟隨楔子的運(yùn)動(dòng))，從而使得擴(kuò)張區(qū)段必須對(duì)楔子的軸向移動(dòng)沿著支承的方向通過徑向的移動(dòng)而反應(yīng)。通過這種方式，在拉桿與壓件之間的軸向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)能夠轉(zhuǎn)換為擴(kuò)張區(qū)段的徑向的運(yùn)動(dòng)。
[0009]為了帶有擴(kuò)張區(qū)段的工具頭能夠在管道中軸向地移動(dòng)很長(zhǎng)的管道長(zhǎng)度以及以通過驅(qū)動(dòng)件和壓件或者拉桿將相應(yīng)的力施加于擴(kuò)張區(qū)段上的方式而逐步地?cái)U(kuò)寬相應(yīng)的管道，在這種管道擴(kuò)張器中，比壓件的直徑更寬的區(qū)段可以徑向地?cái)U(kuò)張，或者壓件和拉桿的長(zhǎng)度至少是壓件或者待擴(kuò)張管道的直徑的5倍。
[0010]—般來說，在支承的區(qū)域中和在楔子上設(shè)置有帶有倒扣的引導(dǎo)槽或者其它的部件，其可與區(qū)段上的相應(yīng)的連桿或者倒扣相互作用，以當(dāng)拉桿和壓件之間的軸向運(yùn)動(dòng)反向時(shí)(此時(shí)拉桿和壓件用作壓桿和空心的拉件)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)張區(qū)段的復(fù)位。然而在此，復(fù)位時(shí)的受力情況一般沒有問題，這是因?yàn)閺?fù)位基本上沒有動(dòng)力。
[0011]相應(yīng)地，壓件在必要時(shí)可以構(gòu)造成多個(gè)部件并且可能還包括屬于工具頭的部件，這是沒有問題的。在本發(fā)明中，位于驅(qū)動(dòng)件與擴(kuò)張區(qū)段之間的在擴(kuò)張過程中被要求加壓的整個(gè)部件應(yīng)當(dāng)算作壓件。
[0012]如同壓件在必要時(shí)可以構(gòu)造成多個(gè)部件一樣，可以考慮將楔子構(gòu)造成多件式的。如此，可以在楔子上布置例如分別硬化了的引導(dǎo)功能件或按壓功能件，擴(kuò)張區(qū)段能夠在它們上滑動(dòng)。相應(yīng)地，在此還可以使用滑動(dòng)材料。尤其是還可以考慮，通過相應(yīng)放置的部件來實(shí)現(xiàn)對(duì)與各個(gè)擴(kuò)張區(qū)段互相作用的楔子角度的最終校準(zhǔn)和描述。相應(yīng)地，在本發(fā)明中，“楔子”的概念包括每個(gè)通過非破壞性的不可拆卸的連接或者一體式地與拉桿連接的部件，其在拉桿的遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)件的端部處徑向地超過拉桿、優(yōu)選地還超過壓件的內(nèi)徑地延伸而出，或者包括每個(gè)布置在拉桿的遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)件的端部處的部件，其帶有小于45°、優(yōu)選小于30°或者小于20°的逆著拉伸方向擴(kuò)大的楔角。后者的角度參數(shù)使得這種楔角與可能在現(xiàn)有技術(shù)中能夠找到的螺釘或者類似結(jié)構(gòu)的螺紋角度不同，但是它對(duì)于楔子功能(即逆著拉伸方向設(shè)置的擴(kuò)展功能，通過該擴(kuò)展功能可以徑向向外地以力作用于區(qū)段)不起作用，這是因?yàn)橛绕涫窍鄳?yīng)的螺釘或者類似的部件會(huì)以更陡的側(cè)翼工作，其中相應(yīng)陡峭的側(cè)翼可能在楔子與擴(kuò)展區(qū)段之間傳遞力時(shí)會(huì)導(dǎo)致較高的摩擦和不利的受力關(guān)系。
[0013]顯然，拉桿也可以設(shè)計(jì)成多件式的，只要(尤其是在壓件的區(qū)域中并且朝向楔子)有非破壞性的不可拆卸的連接即可。
[0014]優(yōu)選地，楔子具有帶有圓柱形側(cè)面的楔頂。這種圓柱形的側(cè)面使得能夠在朝向拉桿的方向上均勻和在拉伸的方向上平衡在拉伸時(shí)由于楔形或者由于可能設(shè)置在楔子上的部件而可能出現(xiàn)的應(yīng)力，由此最終可以釋放朝向拉桿的非破壞性的不可拆卸的連接，并且由此整體地傳遞更大的拉伸應(yīng)力。
[0015]相應(yīng)有利的是，楔子以沿著朝向驅(qū)動(dòng)件的方向且必要時(shí)直到上述楔頂處的方式逐漸變細(xì)，并且通過這種方式能夠?qū)⒘鶆虻匾胄斨小?br>[0016]當(dāng)楔頂與楔子的其余部分一體式地構(gòu)造而成時(shí)，由于穩(wěn)定的原因整體來說也是有利的，這是因?yàn)閼?yīng)力能夠特別均勻地引入楔頂中，并且于此下降。
[0017]優(yōu)選地，楔頂具有軸向的大于下降長(zhǎng)度的楔頂延伸部，在該下降長(zhǎng)度內(nèi)，通過楔子的楔形和在楔子上設(shè)置的部件所引起的局部應(yīng)力下降。在一定的力的情況下局部應(yīng)力會(huì)在一定的下降長(zhǎng)度內(nèi)下降這一機(jī)械學(xué)已知的問題會(huì)導(dǎo)致，當(dāng)選擇足夠長(zhǎng)的楔頂時(shí)，在楔頂?shù)妮S向朝向拉桿的端部上會(huì)沒有或者只有相當(dāng)小的局部應(yīng)力，而是僅僅經(jīng)過整個(gè)楔頂徑向地分布著用于擴(kuò)張所需要而出現(xiàn)的拉伸應(yīng)力，從而使得在楔頂與拉桿之間的非破壞性的不可拆卸的連接盡可能均勻地受力，并且由此能夠傳遞盡可能大的拉力。
[0018]可以采用例如在其上支承有引導(dǎo)功能件的結(jié)構(gòu)或者槽作為相應(yīng)的(除了原本的楔形外)能夠在楔子上導(dǎo)致對(duì)應(yīng)力形成干擾的部件。同樣地，擴(kuò)張區(qū)段的局部的支承面或者分擔(dān)擴(kuò)張力的部件的接觸點(diǎn)或更小的接觸面會(huì)導(dǎo)致這種局部的應(yīng)力。
[0019]當(dāng)楔頂具有軸向的大于拉桿直徑的一半、優(yōu)選大于拉桿的整個(gè)直徑的楔頂延伸部時(shí)，一般是足夠的。對(duì)于這種延伸部必須考慮到，直到非破壞性的不可拆卸的連接處的局部應(yīng)力有充分地降低。
[0020]優(yōu)選地，拉桿的直徑與楔頂?shù)闹睆较嗟?，從而能夠盡可能大面積地和盡可能均勻地構(gòu)造非破壞性的不可拆卸的連接，這也最終使得在可比的空間范圍中可傳遞的力實(shí)現(xiàn)最大化。尤其是，可以將可能由于直徑差別而引起的意外的局部應(yīng)力降低到最小。
[0021]非破壞性的不可拆卸的連接可以軸向地布置在壓件的