机械式管道扩张器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于逐步扩宽管道的机械式管道扩张器。
【背景技术】
[0002]相应的机械式管道扩张器已在例如专利文献DE2264207B1中详细地公开，并且用于通过以下方式逐步地扩宽管道，即扩张区段各自从内部作用于管道并且扩宽这些管道。这种扩宽总是通过以下方式逐步地完成，即区段总是仅仅扩宽管道的轴向的部分。这种机械式管道扩张器一般应用于大管道中，然而其中它们也可以应用于略小的大口径管道中，例如应用于小于50.8厘米(20英寸)的管道中，尤其是当这些管道构造有更厚的壁时，并且这种的机械式管道扩张器不同于例如在专利文献W084/00120A1、US4198844或DE29618268U1中公开的、且尤其不能移进管道中的管道扩张器。
[0003]在此，这种机械式管道扩张器一般包括拉杆、空心的压件(Druckholm)、工具头和驱动件。所述拉杆轴向地以可相对于压件移动的方式布置于压件中，所述工具头包括与拉杆操作连接的楔子以及布置在楔子上、轴向地支承在压件上且通过楔子的轴向运动可相对于压件径向移动的扩张区段，所述驱动件使拉杆相对于压件轴向地移动。该装置使得带有扩张区段的工具头能够通过很长的管道长度轴向地移动到管道中，并且通过以下方式逐步地扩宽相应的管道，即通过驱动件和压件或者拉杆对扩张区段施加相应的力。扩张区段一般按照以下方式放置在相对于压件和楔子的引导件中，即通过驱动件可以很容易地实现复位，从而使得该区段能够在扩张过程后再次径向地进入，并且使得工具头能够轴向地在管道中移动，以便能够执行下一个扩宽步骤。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种机械式管道扩张器，其中能够在给定外径的情况下通过拉杆和楔子传递尽可能大的力。
[0005]本发明的目的通过具有如下所限定特征的机械式管道扩张器来实现。在下面的描述中记载了其它的、必要时独立于上述特征的优选的实施例。
[0006]如此可以实现一种用于逐步扩宽管道的机械式管道扩张器，包括拉杆、空心的压件、工具头和驱动件，其中所述拉杆以可相对于压件轴向移动的方式布置在压件中，所述工具头包括与拉杆操作连接的楔子，以及布置在楔子上、轴向地支承在压件上且通过楔子的轴向运动可相对于压件径向移动的扩张区段，所述驱动件使拉杆相对于压件轴向地移动，该管道扩张器的特征在于，所述拉杆与楔子通过非破坏性的不可拆卸的连接或者一体式地彼此相连，在给定外径的情况下，通过所述拉杆和楔子能够传递尽可能大的力。
[0007]拉杆与楔子可以通过非破坏性的不可拆卸的连接或者由于它们一体式的设计而连接成一个结构单元，通过这种方式使得可通过这种结构单元传递的力能够在预先给定的空间范围的情况下最大化。如果管道是厚壁的并且必须相应地施加大的力，那么这点尤其对于较小直径的大管道(即尤其是直径小于50.8厘米的管道)而言是有利的，这是由于管道的小的直径只留有有限的空间用于容纳扩张区段、楔子、拉杆和拉杆在其中延伸的压件。
[0008]关于这点应当提及的是，在压件上支承扩张区段的作用在于，承受由于楔子的运动而引起的轴向力(该轴向力容易使得扩张区段沿着轴向跟随楔子的运动)，从而使得扩张区段必须对楔子的轴向移动沿着支承的方向通过径向的移动而反应。通过这种方式，在拉杆与压件之间的轴向的相对运动能够转换为扩张区段的径向的运动。
[0009]为了带有扩张区段的工具头能够在管道中轴向地移动很长的管道长度以及以通过驱动件和压件或者拉杆将相应的力施加于扩张区段上的方式而逐步地扩宽相应的管道，在这种管道扩张器中，比压件的直径更宽的区段可以径向地扩张，或者压件和拉杆的长度至少是压件或者待扩张管道的直径的5倍。
[0010]—般来说，在支承的区域中和在楔子上设置有带有倒扣的引导槽或者其它的部件，其可与区段上的相应的连杆或者倒扣相互作用，以当拉杆和压件之间的轴向运动反向时(此时拉杆和压件用作压杆和空心的拉件)实现扩张区段的复位。然而在此，复位时的受力情况一般没有问题，这是因为复位基本上没有动力。
[0011]相应地，压件在必要时可以构造成多个部件并且可能还包括属于工具头的部件，这是没有问题的。在本发明中，位于驱动件与扩张区段之间的在扩张过程中被要求加压的整个部件应当算作压件。
[0012]如同压件在必要时可以构造成多个部件一样，可以考虑将楔子构造成多件式的。如此，可以在楔子上布置例如分别硬化了的引导功能件或按压功能件，扩张区段能够在它们上滑动。相应地，在此还可以使用滑动材料。尤其是还可以考虑，通过相应放置的部件来实现对与各个扩张区段互相作用的楔子角度的最终校准和描述。相应地，在本发明中，“楔子”的概念包括每个通过非破坏性的不可拆卸的连接或者一体式地与拉杆连接的部件，其在拉杆的远离驱动件的端部处径向地超过拉杆、优选地还超过压件的内径地延伸而出，或者包括每个布置在拉杆的远离驱动件的端部处的部件，其带有小于45°、优选小于30°或者小于20°的逆着拉伸方向扩大的楔角。后者的角度参数使得这种楔角与可能在现有技术中能够找到的螺钉或者类似结构的螺纹角度不同，但是它对于楔子功能(即逆着拉伸方向设置的扩展功能，通过该扩展功能可以径向向外地以力作用于区段)不起作用，这是因为尤其是相应的螺钉或者类似的部件会以更陡的侧翼工作，其中相应陡峭的侧翼可能在楔子与扩展区段之间传递力时会导致较高的摩擦和不利的受力关系。
[0013]显然，拉杆也可以设计成多件式的，只要(尤其是在压件的区域中并且朝向楔子)有非破坏性的不可拆卸的连接即可。
[0014]优选地，楔子具有带有圆柱形侧面的楔顶。这种圆柱形的侧面使得能够在朝向拉杆的方向上均匀和在拉伸的方向上平衡在拉伸时由于楔形或者由于可能设置在楔子上的部件而可能出现的应力，由此最终可以释放朝向拉杆的非破坏性的不可拆卸的连接，并且由此整体地传递更大的拉伸应力。
[0015]相应有利的是，楔子以沿着朝向驱动件的方向且必要时直到上述楔顶处的方式逐渐变细，并且通过这种方式能够将力均匀地引入楔顶中。
[0016]当楔顶与楔子的其余部分一体式地构造而成时，由于稳定的原因整体来说也是有利的，这是因为应力能够特别均匀地引入楔顶中，并且于此下降。
[0017]优选地，楔顶具有轴向的大于下降长度的楔顶延伸部，在该下降长度内，通过楔子的楔形和在楔子上设置的部件所引起的局部应力下降。在一定的力的情况下局部应力会在一定的下降长度内下降这一机械学已知的问题会导致，当选择足够长的楔顶时，在楔顶的轴向朝向拉杆的端部上会没有或者只有相当小的局部应力，而是仅仅经过整个楔顶径向地分布着用于扩张所需要而出现的拉伸应力，从而使得在楔顶与拉杆之间的非破坏性的不可拆卸的连接尽可能均匀地受力，并且由此能够传递尽可能大的拉力。
[0018]可以采用例如在其上支承有引导功能件的结构或者槽作为相应的(除了原本的楔形外)能够在楔子上导致对应力形成干扰的部件。同样地，扩张区段的局部的支承面或者分担扩张力的部件的接触点或更小的接触面会导致这种局部的应力。
[0019]当楔顶具有轴向的大于拉杆直径的一半、优选大于拉杆的整个直径的楔顶延伸部时，一般是足够的。对于这种延伸部必须考虑到，直到非破坏性的不可拆卸的连接处的局部应力有充分地降低。
[0020]优选地，拉杆的直径与楔顶的直径相等，从而能够尽可能大面积地和尽可能均匀地构造非破坏性的不可拆卸的连接，这也最终使得在可比的空间范围中可传递的力实现最大化。尤其是，可以将可能由于直径差别而引起的意外的局部应力降低到最小。
[0021]非破坏性的不可拆卸的连接可以轴向地布置在压件的