СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ ТРУБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ РАСШИРЕНИЙ ТРУБЫ Российский патент 2007 года по МПК B21D26/02 F15B3/00 

Изобретение относится к способу гидравлического расширения трубы в удерживающем отверстии примыкающего компонента. При осуществлении этой процедуры гидравлического расширения давление создается в напорной среде с помощью смазочного масла для гидравлических систем через посредство сепаратора сред и напорного гидроусилителя. Изобретение также касается устройства для осуществления этой процедуры. Кроме того, изобретение относится к способу определения максимального допустимого количества гидравлических расширений трубы до достижения усталости материала зонда.

Способы и устройства этого типа известны, например, из документа DE 2616523. В прошлом эти способы и устройства доказали свою пригодность, помимо прочих приложений, для крепления теплообменных труб в теплообменниках или при изготовлении коленчатых валов автомобильных двигателей.

Поскольку с использованием гидравлических процессов и установок можно развить очень высокое давление, отдельные компоненты, которые подвергаются воздействию давления, со временем проявляют признаки усталости материала. Это может поставить под сомнение надежность применения устройства расширения. Поэтому применение устройств расширения контролируют посредством регулярного технического обслуживания. Техническое обслуживание предусматривает замену множества работающих под давлением компонентов в зависимости от предварительно определенных интервалов технического обслуживания. Таким образом, интервалы технического обслуживания ограничивают применение устройств расширения. Благодаря громадному успеху этих гидравлических установок нарастает желание использовать устройства для гидравлического расширения чаще и/или на протяжении более длительных периодов времени, чем это было возможно до сих пор.

Следовательно, задача изобретения состоит в том, чтобы увеличить количество гидравлических расширений, которые можно провести с использованием устройства расширения.

Эта задача решается с помощью способа в соответствии с п.1 формулы изобретения, способа в соответствии с п.11 формулы изобретения и устройства в соответствии с п.14 формулы изобретения. Представление о дополнительных предпочтительных вариантах осуществления можно получить из зависимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение связано с известным способом гидравлического расширения труб. Этот способ предусматривает создание давления в напорной среде с помощью смазочного масла для гидравлических систем через посредство сепаратора сред и напорного гидроусилителя. Этот известный способ отличается тем, что при его осуществлении для расширения используют две разных жидкости, которые отделены друг от друга. Одной жидкостью является напорная среда, а другой - смазочное масло для гидравлических систем, которое оказывает воздействие, создающее давление, на напорную среду. Этот способ выгоден, в частности, при использовании воды в качестве напорной среды, потому что расширенные трубы не вступают в контакт со смазочным маслом для гидравлических систем и поэтому не требуют трудоемкой очистки после завершения процесса расширения.

Контур напорной среды и контур смазочного масла для гидравлических систем разделены за счет использования сепаратора сред и напорного гидроусилителя, причем оба они соединены с обоими контурами жидкостей. Сепаратор сред служит для заполнения устройства расширения и/или напорного гидроусилителя. Напорный гидроусилитель служит собственно для повышения давления, необходимого для расширения.

Обычно способ гидравлического расширения труб осуществляют в виде следующих технологических этапов: подают зонд, заполняют пространство расширения и устройство расширения напорной средой, повышают давление в напорной среде, сохраняют давление расширения в течение предварительно определенного времени расширения и, наконец, уменьшают давление расширения. В принципе, протекание такого процесса можно поддерживать. Испытания, проведенные автором изобретения, доказали, что необходимо интенсифицировать некоторые технологические этапы, чтобы решить задачу, заложенную в основу изобретения. Соответственно, задача настоящего изобретения решается посредством следующего способа:

а) вставляют зонд в трубный элемент, подлежащий расширению, окружают этот трубный элемент удерживающим отверстием снаружи, надевают уплотнения на зонд, чтобы изолировать пространство расширения между трубным элементом, подлежащим расширению, и зондом;

б) нагнетают давление в напорной среде в течение заполнения, время которого составляет, по меньшей мере, 1 с и, по большей мере, 20 с, в напорном гидроусилителе, который соединен с зондом, а также в зонде и пространстве расширения, при этом сепаратор сред создает давление заполнения в напорной среде, которое в 1,3-1,5 раза, а предпочтительно - в 1,4 раза, больше давления смазочного масла для гидравлических систем;

в) повышают давление расширения в напорной среде в течение повышения давления, время которого составляет, по меньшей мере, 1 с и, по большей мере, 20 с, вследствие чего давление расширения в напорной среде увеличивается посредством напорного гидроусилителя до величины, в 13-15 раз, а предпочтительно - в 14 раз, превышающей давление смазочного масла для гидравлических систем;

г) поддерживают давление расширения в напорной среде в течение предварительно определенного времени расширения, составляющего, по меньшей мере, 1 с и, по большей мере,10 с;

д) автоматически уменьшают давление расширения в конце времени расширения.

Решение задачи, заложенной в основу изобретения, предусматривает взаимосвязь большого количества различных технологических параметров, которые совместно создают разные синергические эффекты в сложных сочетаниях. Поэтому для упрощения в нижеследующем описании представлены только индивидуальные эффекты технологических этапов.

Ограничивая время заполнения временным интервалом, который ограничен упомянутыми верхним и нижним пределами, можно надлежащим образом приспособить упругие уплотнения на зонде к механическим напряжениям, возникающим на этом технологическом этапе. Это уменьшает скорость деформации, приводя тем самым к уменьшенным признакам усталости материала на уплотнениях. Заполнение напорной средой включает в себя заполнение пространства расширения, зонда и всех напорных линий и устройств, которые соединены с зондом, например таких, как напорный гидроусилитель. Кроме того, период заполнения ограничен таким образом, что он гарантирует время отклика, которое достаточно велико для насосов и поршней устройства расширения. И вместе с тем, период заполнения оптимизирует протекание операций за максимально короткое время. Помимо этого, превышение максимального времени подсказывает, например, что существует некоторая утечка, и поэтому следует проверить уплотнения или зонд.

Ограничение времени повышения давления некоторым максимальным временем приводит к уравновешенному созданию давления расширения в устройстве в экономичном режиме работы. В результате минимального времени повышения давления при минимальном давлении расширения время передачи давления на уплотнения снова оказывается достаточно большим, чтобы увеличить их устойчивость. Таким образом, уплотнения не претерпевают воздействие разрывоопасных нагрузок.

Так, временной интервал от 1 с максимум до 20 с представляет собой - как во время наполнения, так и во время повышения давления - оптимальный компромисс между предпочтительной высокой скоростью осуществления процесса и более медленной передачей давления, которая желательна для длительного течения процесса. Благодаря этому компромиссу уплотнения, надетые на зонд, несомненно, обладают повышенной устойчивостью в течение короткого времени заполнения и времени повышения давления.

Кроме того, исследование показало, что, в частности, увеличение давления расширения до величины, в 13-15 раз, а предпочтительно - в 14 раз, превышающей давление смазочного масла для гидравлических систем, посредством напорного гидроусилителя во взаимодействии за ограниченные интервалы времени при заполнении пространства расширения с зондом представляет собой конкретно благоприятную пропорциональную величину. Это сочетание тоже уменьшает признаки износа в уплотнениях и в зонде с большей эффективностью по сравнению с той, которую можно было бы ожидать при использовании отдельных мер. Доказано, что идеальным является давление расширения, в 14 раз превышающее давление смазочного масла для гидравлических систем.

Кроме того, давление расширения поддерживают в течение времени расширения, составляющего от 1 с максимум до 10 с. Под влиянием давления расширения труба начинает пластически деформироваться. Материал трубы «течет», поскольку он испытывает большую и длительную деформацию. Деформации трубы регулируют посредством времени, а не посредством приложения давления. Этого достигают путем выбора времени расширения в зависимости от материалов труб, геометрии удерживающего отверстия и жесткости и/или геометрии примыкающего компонента. Ограничение интервала времени также приводит к такому поведению при деформации, которое соответствует обычным размерам и материалам. Уплотнения имеют как раз достаточно времени, чтобы «отследить» пластические деформации трубного элемента, подлежащего расширению. В этой связи отметим, что минимальный предел, составляющий 1 с, по существу, и является тем значением, которое требуется, поскольку при этом обычно применяемые материалы пластически деформируются в достаточной степени.

И, наконец, автоматическое уменьшение давления расширения в конце времени расширения гарантирует немедленный сброс нагрузки на зонде, а также на уплотнениях зонда. Таким образом, можно избежать необязательных нагрузок, если желаемые результаты уже достигнуты, а это, несомненно, увеличивает срок службы таких компонентов.

В итоге, во время расширения отдельной трубы это приводит к более медленному протеканию процесса, которое компенсируется возросшим количеством расширений, осуществляемых при использовании той же самой установки расширения. Таким образом, операцию расширения нескольких труб можно воплотить быстрее и экономичнее.

В предпочтительном варианте осуществления способа создают давление расширения, составляющее от 200 до 400 МПа (от 2000 до 4000 бар). Доказано, что этот диапазон давления подходит, в частности, для расширения труб из всех распространенных материалов - с точки зрения устойчивости устройств расширения.

Если проводят гидравлическое расширение труб, которые заранее заключены в трубную плиту, то в предпочтительном варианте осуществления способа зонд располагают на некотором расстоянии от края термосварного шва трубной плиты, причем это расстояние составляет 1,0-1,5 внутреннего диаметра трубы, подлежащей расширению.

Кроме того, деформацию, появляющуюся в трубе, предпочтительно измеряют во время расширения. Это измерение деформации трубы, проводимое во время расширения, можно использовать для оптимизации приложения давления, чтобы защитить устройства, используемые для воплощения способа, например такие, как зонд и уплотнения, от необязательной или избыточной нагрузки.

Помимо этого, предпочтительно определять деформацию, появляющуюся в трубе из-за падения давления в напорной среде и/или в смазочном масле для гидравлических систем. Таким образом, деформацию можно измерять косвенно с помощью известных свойств напорной среды и/или смазочного масла для гидравлических систем. С этой целью, например, можно измерять поведение пластической деформации с использованием некоторых методов измерения, поскольку поведение материала изменяется существенно, и при этом достигается предел текучести (граница текучести). Например, до тех пор, пока не достигнут предел текучести, сталь имеет приблизительно линейную корреляцию механического напряжения и механической деформации, а после этого большие деформации появляются и без дальнейшего увеличения давления. Если стальная труба «течет», то она внезапно растягивается под преобладающим давлением. Этот эффект теперь используется для регистрации поведения деформации с использованием методов измерения. Таким образом, в напорной среде, которая подвергается воздействию давления, возможен - опять внезапный - сброс давления из-за того, что поперечное сечение трубы быстро увеличивается. Это приводит к кратковременному уменьшению давления, которое можно определить, воспользовавшись методами измерения, например такими, как установление флуктуации давления или также приводной способности гидравлической системы. Таким образом, можно измерять развивающиеся деформации непосредственно во время расширения.

Предпочтительно осуществлять способ так, чтобы давление расширения и/или время расширения оказывались выбираемыми в зависимости от деформации, появляющейся в трубе. Так, параметры расширения связывают с действительно появляющейся деформацией, чтобы гарантировать оптимизацию давления расширения и времени расширения таким образом, что они позволяют получить точную желаемую деформацию.

Способ предпочтительно воплощают с помощью системы управления таким образом, что система управления поддерживает постоянное давление расширения в течение времени расширения. Это означает, что в данном варианте осуществления способа посредством подходящей системы управления, например такой, как компьютер с носителем информации и процессором, определяют давление расширения посредством этой системы управления, пользуясь подходящими измерительными устройствами, например такими, как датчики высокого давления. Если в течение процесса расширения в пространстве расширения происходят интенсивные объемные изменения, то можно регулировать скорость процесса посредством системы управления с помощью органа привода, например такого, как гидравлический насос. Это выравнивает падение давления, которое развивается из-за податливости (текучести), и опять оптимизирует и/или ускоряет процесс расширения.

В еще одном варианте осуществления способа в соответствии с изобретением системе управления сообщают, по меньшей мере, геометрию трубы, подлежащей расширению, геометрию удерживающего отверстия в примыкающем компоненте и предварительно определенную удерживающую силу трубы. Система управления определяет давление расширения, необходимое для достижения этой удерживающей силы трубы, и время расширения. Это означает, что достигаемая удерживающая сила, то есть сила, с которой следует удерживать трубу в удерживающем отверстии, сообщается системе управления в качестве целевого значения. Пользуясь им, а также техническими характеристиками, касающимися геометрии трубы, подлежащей расширению, система управления может автоматически вычислять параметры давления расширения и времени расширения, необходимые для достижения цели.

Следует задать системе управления диаметр и толщину стенки трубы, а также диаметр отверстия, характерный для удерживающего отверстия. Технические характеристики, касающиеся материалов трубы, подлежащей расширению, и/или примыкающего компонента, необходимы только в случае, если, например, используют материалы, отличающиеся от обычных, или ряд материалов, отличающихся друг от друга. Тогда следует сообщить системе управления технические характеристики, касающиеся физических свойств этих материалов, например таких, как модуль упругости. Если всегда используют одни и те же материалы, то значения параметров материалов сообщают системе управления, сохраняя их в практичной и удобной форме базы данных о материалах. Тогда система управления может определять давление расширения, требуемое для достижения расширения, пользуясь значениями геометрических параметров и параметров материалов.

В частности, выгодно, если для того, чтобы узнать требуемое давление расширения и время расширения, система управления автоматически определяет свойства материала трубы, а при необходимости - также свойства материала примыкающего компонента, пользуясь измерением деформации. Путем регистрации поведения деформации в зависимости от прикладываемого давления система управления может либо распознать основные материалы, используемые в процессе расширения, путем сравнения измеренных значений, полученных в результате измерения деформации, с базой данных о материалах, либо она может автоматически рассчитать собственные законы поведения материалов. Это обеспечивает повышенную точность в применении давлений расширения и времен расширения и значительно уменьшает нагрузку зонда и уплотнительных компонентов. Таким образом, увеличивается количество операций расширения, которые можно провести с использованием одного устройства расширения.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения система управления определяет степень износа зонда. Степень износа является результатом того количества расширений, которые действительно проведены с использованием зонда. Однако система управления также может регистрировать механические напряжения, которые действительно развиваются в зонде, в качестве степени износа. Эти механические напряжения можно определять, например, исходя из давлений, прикладываемых в гидравлической системе. Степень износа гарантирует оценку состояния зонда, обеспечивая при этом возможность идеального регулирования количества расширений и/или длительности применения зонда в соответствии с его долговечностью. Это приводит к количествам применений и/или расширений, явно большим, чем количество тех, которые можно было бы осуществить в противном случае с помощью одного зонда.

Задача, заложенная в основу настоящего изобретения, также решается посредством способа определения максимального количества гидравлических расширений трубы, которые можно провести с помощью одного зонда. Это максимальное количество расширений определяют с учетом деформаций трубы, характерных для расширенной трубы. Таким образом, это способ предсказания устойчивости зонда, при котором нагрузка зонда определяется непосредственно по деформациям трубы, расширяемой этим способом, а не по непосредственной нагрузке трубы. Преимущество этого способа заключается в том, что деформации расширенной трубы можно измерять значительно проще, чем посредством нагружения самого зонда механическим напряжением. С другой стороны, в зависимости от используемых уплотнений существует прямая корреляция между деформацией трубы и нагрузкой зонда. Исходя из этой корреляции можно определить верхний предел нагрузочной способности зонда.

Предпочтительно определять максимальное количество возможных расширений с использованием уже определенных деформаций трубы до проведения операций расширения. Это означает, что максимальное возможное количество расширений, которое можно определить с использованием зонда, определяется на основании желаемых деформаций трубы и - настолько, насколько это возможно - даже перед проведением хотя бы одной операцией расширения с использованием зонда. Следовательно, рабочие условия зонда, а значит и срок его службы, определяются конкретно. Таким образом, даже перед начальной операцией зонда можно информировать пользователя зонда о том, как часто он сможет пользоваться зондом в этих условиях. Это обеспечивает очень точное оценочное значение для зонда. Пользуясь этим значением, можно определить верхний предел нагрузочной способности зонда.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения деформации трубы, появляющиеся в трубе, измеряются после воплощения, по меньшей мере, одного, а предпочтительно - каждого расширения, и с помощью этого измерения определяют максимальное количество возможных расширений. Таким образом, после каждого расширения и с учетом действительно достигнутой деформации трубы можно определить, сколько расширений еще возможны с использованием устройства расширения. Следовательно, создается возможность воплощения изменяемых рабочих условий и/или переменных интенсивных деформаций с использованием устройства расширения при оптимизированной точности прогноза устойчивости.

Кроме того, этот способ в соответствии с настоящим изобретением также можно осуществить начиная с прогноза устойчивости, который основан на уже определенных деформациях трубы. Затем - в случае отклонения от этих определенных деформаций - определяют скорректированное максимальное количество расширений, учитывая деформации трубы, которые на самом деле произошли, с использованием зонда. Начиная с первого теоретического оценочного значения можно приближаться к прогнозу, который постоянно улучшается после каждого расширения, до достижения максимального допустимого количества расширений.

В итоге, при реализации обеих конфигураций процесса в целях прогноза устойчивости можно - благодаря повышенной точности прогноза - уменьшить используемые коэффициенты надежности при определении максимальных допустимых расширений под давлением. Это приводит к дальнейшему явному увеличению количества расширений, которые можно провести с использованием зонда. В то же время улучшенный прогноз обеспечивает пользователю повышенную надежность, поскольку действительная степень нагружения зонда определяется точнее.

Поставленная задача решается также с помощью устройства для осуществления этих способов. Устройство имеет сепаратор сред, напорный гидроусилитель и зонд с уплотнениями. Давление в напорной среде создается посредством сепаратора сред и напорного гидроусилителя с помощью смазочного масла для гидравлических систем. Основным материалом зонда является 34 CrNiMo 6. При испытаниях доказано, что этот специальный материал, в частности, является стойким к давлению, способным выдерживать постоянное нагружение и стойким к коррозии.

В еще одной конфигурации настоящего изобретения уплотнения на зонде состоят из уплотнительного материала с твердостью по Шору, составляющей 90 единиц шкалы А. Смолистые материалы, имеющие такую твердость, обладают хорошей упругой деформируемостью, высокой устойчивостью и превосходными уплотнительными свойствами.

Кроме того, смазочное масло для гидравлических систем должно соответствовать части 2 стандарта DIN 51525. Это гарантирует конкретно высокую меру рабочей надежности и экономичность устройства гидравлического расширения, которые, как показали испытания, в значительной степени зависят от качества используемого смазочного масла для гидравлических систем. Таким образом, предполагается, что смазочное масло для гидравлических систем решает задачу наличия источника энергии и при этом надежно смазывает все внутренние детали устройства расширения, которые движутся относительно друг друга. В то же время смазочное масло такого сорта для гидравлических систем не оказывает агрессивное воздействие на вышеупомянутые уплотнительные элементы, не вспенивается из-за прикладываемых рабочих давлений, обладает хорошими свойствами стойкости к старению и обеспечивает надежную защиту от коррозии. И, наконец, смазочное масло такого сорта для гидравлических систем также имеет благоприятную вязкостно-температурную характеристику, то есть разности температур, возникающие в этом масле во время операции расширения, не вызывают в дальнейшем слишком большие изменения вязкости.

Помимо этого, смазочное масло для гидравлических систем отфильтровано и/или охлаждено, вследствие чего максимальная температура масла предпочтительно ограничена диапазоном от 40 до 50°С. В частности, смазочное масло для гидравлических систем должно удовлетворять уровню чистоты 16/12, что соответствует норме стандарта ISO 4406. Охлаждение препятствует снижающему надежность нагреванию смазочного масла для гидравлических систем, вследствие чего обычно используют маслоохладитель с воздушным охлаждением, который включается при 50°С и отключается при 40°С.

В частности, в устройстве предпочтительно использовать обессоленную воду в качестве напорной среды. Она не оказывает агрессивное воздействие на расширенные трубы, и тогда отпадает необходимость очистки труб после гидравлического расширения.

Настоящее изобретение станет более понятным после изучения нижеследующего подробного описания, если его рассматривать совместно с прилагаемыми чертежами, на которых схематически иллюстрируется следующее:

на фиг.1 представлено пространственное изображение в сечении устройства гидравлического расширения с зондом в соответствии с первым вариантом осуществления;

на фиг.2 представлено продольное сечение зонда, вставленного в трубу, подлежащую расширению, в соответствии со вторым вариантом осуществления.

Устройство 1 расширения, изображенное на фиг.1, имеет зонд 2, сепаратор 3 сред, напорный гидроусилитель 4, бак 5 для воды, переключающий клапан 6 и бак 7 для масла. В сепараторе 3 сред установлен подвижный поршень 8 сепаратора сред. В напорном гидроусилителе имеется подвижный поршень 9 гидроусилителя. Напорный гидроусилитель 4 соединен с баком 7 для смазочного масла для гидравлических посредством гидравлической линии 10. Сепаратор 3 сред соединен посредством гидравлической линии 11, которая ответвляется от гидравлической линии 10, и гидравлической линии 12 с баком 7 для масла. От бака 5 для воды отходит напорная линия 13 воды, которая ведет к линии 14 зонда. От линии 14 зонда ответвляется напорная линия 15 воды, которая ведет к сепаратору 15 сред.

На первом этапе способа гидравлического расширения трубы 16 в фиксирующем отверстии 17 примыкающей трубной плиты 18 вставляют зонд 2 в эту трубу. В первом варианте осуществления зонда 2, проиллюстрированном на фиг.1, круговой упор 19, выступающий поверх диаметра трубы 16, гарантирует, что уплотнения 20 и 21 зонда находятся внутри удерживающего отверстия 17. Упор 19 также гарантирует, что расширение трубы имеет место только в области удерживающего отверстия 17. Кроме того, расстояние между упором 19 и задним уплотнением 21 зонда равно 1,0 диаметра трубы, подлежащей расширению, потому что здесь труба 16, подлежащая расширению, уже заключена в трубную плиту 18 для уплотнения герметизированным сварным швом 22.

После вставления и регулирования зонда 2 с его помощью перекачивают воду в пространство расширения таким образом, что гидравлический переключающий клапан 6 сначала переводится в первое положение I. Затем перекачивают смазочное масло для гидравлических систем из насоса 23 по гидравлической линии 12 в сепаратор 3 сред. Это смазочное масло для гидравлических систем прижимает поршень 8 сепаратора сред к воде, которая ранее направлялась из бака 5 для воды в сепаратор 3 сред, проходя по напорной линии 15 для воды в напорную линию 13 воды, вследствие чего обратный клапан 24 предотвращает протекание воды обратно в бак 5 для воды. Воду перекачивают в линию 14 зонда, и вода протекает через зонд 2 в пространство расширения, заключенное между двумя уплотнениями 20 и 21, а также стенкой трубы и зондом. При этом вода также течет в напорный гидроусилитель 4. Отношение площадей поршня и сепаратора 3 сред, составляющее 1:1,4, приводит к тому, что давление воды возрастает в 1,4 раза по сравнению с давлением смазочного масла для гидравлических систем. Это гарантирует быстрое заполнение пространства расширения зонда и напорного гидроусилителя.

На следующем этапе способа переключающий клапан 6 переводят в положение II, так что маслонасос 23 перекачивает смазочное масло для гидравлических систем в напорный гидроусилитель 4 и одновременно - через посредство гидравлической линии 11 - вызывает возврат поршня 8 сепаратора сред в исходное положение. Таким образом, смазочное масло для гидравлических систем перекачивается одновременно в напорный гидроусилитель 4 и выдавливается из сепаратора 3 сред, и в сепаратор 3 сред всасывается новая вода. Сжатие смазочного масла для гидравлических систем в напорном гидроусилителе 4 вызывает повышение давления в воде в напорном гидроусилителе 4, а также в связанном с ним пространстве расширения. Отношение площадей поршня и напорного гидроусилителя 4, составляющее 1:14, вызывает увеличение давления воды в 14 раз по сравнению с давлением смазочного масла для гидравлических систем. Во время этого процесса давление смазочного масла для гидравлических систем можно считывать с манометра 25. Если желаемое давление в смазочном масле для гидравлических систем достигнуто, то в пространстве расширения происходит соответствующее увеличение давления расширения в 14 раз. Это давление поддерживается в течение некоторого конечного времени расширения. В конце времени расширения и/или достижения желаемой деформации трубы переключающий клапан 6 переводится в третье положение. Это ненагруженное положение, в котором происходит сброс нагрузки в зонде 2, сепараторе 3 сред и напорном гидроусилителе 4. При этом маслонасос 23 отключается, так что вода может толкать назад поршень 9 напорного гидроусилителя, поскольку вода может течь только в напорный гидроусилитель 4 из-за наличия обратного клапана 26. В конце процесса расширения зонд 2 можно извлечь из расширенной трубы 16, и тогда остаточная вода вытекает, а устройство 1 расширения оказывается снова готовым к еще одному процессу расширения.

На фиг.2 проиллюстрирован второй вариант осуществления зонда 2, который имеет две приточных линии 27 и 28, каждая из которых соединена с линией 14 зонда. На этих двух приточных линиях 27, 28 в кольцевой выемке 29 установлено уплотнительное кольцо 20.

Преимущество этого варианта осуществления зонда состоит в том, что заполнение пространства расширения между двумя уплотнениями 20, 21 происходит таким образом, что вода перекачивается по линии 14 зонда и соединенным с ней приточным линиям 27 и 28. Эта вода прижимает уплотнительные кольца 20 и 21 к стенке трубы 16. Это означает, что уплотнительные кольца не выступают над поверхностью зонда 2 во время его вставления. Следовательно, вставить зонд 2 можно легко. Уплотнения 20, 21 - только во время заполнения водой пространства расширения - растягиваются вытекающей водой и вследствие этого оказываются на трубе 16, обеспечивая уплотнения. Это минимизирует истирание уплотнений 20, 21 во время вставления в трубу 16 и тем самым увеличивает количество расширений, которые можно провести с использованием этих уплотнений.

Способы и устройство предназначены для гидравлического расширения трубы. Способ осуществляют следующим образом, создают давление в напорной среде с помощью смазочного масла для гидравлических систем через посредство сепаратора сред и напорного гидроусилителя. Устройство содержит сепаратор сред, напорный гидроусилитель и зонд с уплотнениями, давление в напорной среде создается посредством сепаратора сред и напорного гидроусилителя с помощью смазочного масла для гидравлических систем, причем основным материалом зонда является 34CrNiMo₆. Максимальное количество расширений определяют с учетом деформаций расширяемых труб. Технический результат - повышение надежности. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ гидравлического расширения трубы (16) в удерживающем отверстии (17) примыкающего компонента (18), при котором создают давление в напорной среде с помощью смазочного масла для гидравлических систем через посредство сепаратора (3) сред и напорного гидроусилителя (4), и при котором вставляют зонд (2) в трубный элемент, подлежащий расширению, окружают этот трубный элемент удерживающим отверстием (17) снаружи, надевают уплотнения (20, 21) на зонд (2), чтобы изолировать пространство расширения между трубным элементом, подлежащим расширению, и зондом (2); нагнетают давление в напорной среде в течение заполнения, время которого составляет, по меньшей мере, 1 с и, по большей мере, 20 с, в напорном гидроусилителе (4), который соединен с зондом (2), а также в зонде (2) и пространстве расширения, при этом сепаратор (3) сред создает давление заполнения в напорной среде, которое в 1,3-1,5 раза, а предпочтительно - в 1,4 раза больше давления смазочного масла для гидравлических систем; повышают давление расширения в напорной среде в течение повышения давления, время которого составляет, по меньшей мере, 1 с и, по большей мере, 20 с, вследствие чего давление расширения в напорной среде увеличивается посредством напорного гидроусилителя (4) до величины, в 13-15 раз, а предпочтительно - в 14 раз превышающей давление смазочного масла для гидравлических систем; поддерживают давление расширения в напорной среде в течение предварительно определенного времени расширения, составляющего, по меньшей мере, 1 с и, по большей мере, 10 с; автоматически уменьшают давление расширения в конце времени расширения.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что создают давление расширения, составляющее от 200 до 400 МПа (от 2000 до 4000 бар).3. Способ по одному из п.1 или 2, отличающийся тем, что для расширения трубы (16), которая заключена в трубную плиту (18), располагают зонд (2) на некотором расстоянии от края (22) термосварного шва трубной плиты, причем это расстояние составляет 1,0-1,5 внутреннего диаметра трубы (16), подлежащей расширению.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют, по меньшей мере, одну деформацию, появляющуюся в трубе (16).5. Способ по п.1, отличающийся тем, что выбирают давление расширения и/или время расширения в зависимости от деформации, появляющейся в трубе (16).6. Способ по п.1, отличающийся тем, что с помощью системы управления поддерживают давление расширения на постоянном уровне в течение времени расширения.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что системе управления сообщают, по меньшей мере, геометрию трубы (16), подлежащей расширению, и удерживающего отверстия (17) в примыкающем компоненте (18), а также предварительно определенную удерживающую силу трубы, при этом система управления определяет давление расширения, необходимое для достижения этой удерживающей силы трубы, и время расширения.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения требуемого давления расширения и времени расширения, с помощью системы управления независимо определяют свойства материала трубы (16), а при необходимости - и примыкающего компонента (18), пользуясь измерением деформации.9. Способ по п.1, отличающийся тем, что с помощью системы управления определяют степень износа зонда (2).10. Способ определения максимального количества гидравлических расширений трубы, которые можно провести с помощью одного зонда, отличающийся тем, что максимальное количество расширений определяют с учетом деформаций расширенной трубы (16).11. Способ по п.10, отличающийся тем, что максимальное количество возможных расширений определяют с использованием уже определенных деформаций трубы до проведения операций расширения.12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что деформации трубы измеряют после воплощения, по меньшей мере, одной, а предпочтительно - каждой операции расширения, и с помощью этого измерения определяют максимальное количество возможных расширений.13. Устройство для осуществления способа по одному из пп.1-9, которое имеет сепаратор (3) сред, напорный гидроусилитель (4) и зонд (2) с уплотнениями (20, 21), вследствие чего давление в напорной среде создается посредством сепаратора (3) сред и напорного гидроусилителя (4) с помощью смазочного масла для гидравлических систем, причем упомянутое устройство осуществления этого способа расширения отличается тем, что основным материалом зонда (2) является 34 CrNiMo 6.14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что уплотнения (20, 21) на зонде (2) содержат уплотнительный материал с твердостью по Шору, составляющей 90 единиц шкалы А.15. Устройство по п.13 или 14, отличающееся тем, что смазочное масло для гидравлических систем соответствует норме части 2 стандарта DIN 51525.16. Устройство по п.13, отличающееся тем, что смазочное масло для гидравлических систем отфильтровано и/или охлаждено, вследствие чего максимальная температура масла предпочтительно ограничена диапазоном от 40°С до 50°С.17. Устройство по п.13, отличающееся тем, что в качестве напорной среды используют обессоленную воду.