NL8201719A

NL8201719A - PLUG SYSTEM.

Info

Publication number: NL8201719A
Application number: NL8201719A
Authority: NL
Original assignee: Foster Wheeler Automated Weldi
Priority date: 1981-04-27
Filing date: 1982-04-26
Publication date: 1982-11-16
Also published as: GB2100386A; GB2100386B; ES511580A0; BE892992A; JPS57179594A; ES8405914A1

Description

-1- *-1- *

Plugstelsel.Plug system.

De uitvinding heeft betrekking op een plugstelsel voor het afdichten van een warmteuitwisselbuis en meer in het bijzonder op zulk een stelsel waarbij gebruik wordt gemaakt van een explosief werkende plugorgaan.The invention relates to a plug system for sealing a heat exchange tube and more particularly to such a system using an explosive acting plug member.

5 Vele huidige ontwerpen van warmteuitwisselaars zijn gekenmerkt door het gebruik.van een groot aantal warmteuitwissel-buizen waardoorheen een primair fluïdum wordt gevoerd in warmteuitwisselende relatie met een secundair fluïdum stromend over de buizen. Gedurende de levensduur van zulk een warmteuit-10 wisselaar ontstaan dikwijls scheuren en lekken in een aantal warmteuitwisselbuizen, waarbij door deze scheuren en lekken het mogelijk is dat de gewoonlijk gescheiden fluiden met elkaar in directe aanraking zouden kunnen konen waardoor aldus de doelmatigheid van de eenheid wordt verminderd.Many current heat exchanger designs are characterized by the use of a large number of heat exchange tubes through which a primary fluid is passed in heat exchange relationship with a secondary fluid flowing over the tubes. During the life of such a heat exchanger, cracks and leaks often arise in a number of heat exchange tubes, whereby these cracks and leaks allow the usually separated fluids to be in direct contact with each other, thus increasing the efficiency of the unit reduced.

15 De meest eenvoudige wijze om deze soorten lekkages te behandelen is om eenvoudig de betrekken warmteuitwisselbuis buiten gebruik te stellen, dat wil zeggen de buis aan beide einden af te sluiten in de buurt van de buizenplaat of buizen-platen. Dit is in het verleden gedaan door hittepluggen in 20 de betrekken einden van de buizen te lassen. Dit vereist echter betrekke lijk goede toegankelijkheid tot de buizen en resulteert in een lasrups welke gecorodeerd en dus buiten gebruik kan raken, Mechanisch ingedreven pluggen zijn reeds voorgesteld, naar deze zijn ook niet zonder problemen aangezien zij bijvoor-25 beeld moeilijk zijn aan te brengen met enige stevigheid en dat zij betrekkelijk gemakkelijk uittrekbaar zijn.The simplest way to treat these types of leaks is to simply decommission the affected heat exchange tube, ie, seal the tube at both ends near the tube sheet or tube plates. This has been done in the past by welding heat plugs into the involved ends of the tubes. However, this requires relatively good accessibility to the tubes and results in a weld bead which can become corroded and thus out of use. Mechanically driven plugs have already been proposed, these are also not without problems since they are, for example, difficult to apply with some strength and that they are relatively easy to pull out.

Daarom beoogt de uitvinding een explosief werkend plugstelsel voor het afdichten van een buis, waarbij het stelsel gemakkelijk kan worden aangebracht en een minimum aan inspanning 30 en kosten.Therefore, the invention contemplates an explosively acting plug system for sealing a tube, the system being easy to install and a minimum of effort and cost.

Een verder deel van de uitvinding is te voorzien in een plugstelsel van de bovengenoemde soort, waarbij het 8201719 -2- itiogelijk is on lekwegen te onderbreken en waarbij de weerstand tegen lekkage.en uittrekken van de geëxpandeerde afdichting betrekkelijk hoog zijn.A further part of the invention is to provide a plug assembly of the above-mentioned type, wherein it is possible to interrupt leakage paths and wherein the leakage and pull-out resistance of the expanded seal are relatively high.

Voor het bereiken van deze en andere doeleinden is 5 het uitgevonden stelsel gekenrrerkt door het gebruik van een plug net een aantal cirkelvormige uitstekende delen welke vanaf het uitwendige oppervlak daarvan reiken en bestemd zijn on te reiken tot In dichte nabijheid van bet inwendige oppervlak van de af te dichten buis. Ben explosieve lading wordt opgesteld 10 in een krachtoverdragende huls binnen een boring gevormd in de plug en bij ontsteken van het explosieve materiaal wordt de plug radiaal buitenwaarts geëxpandeerd om de uitstekende delen tegen de buis te drijven. Een in elkaar grijpende passing wordt gevormd tussen het uitwendige oppervlak van de uitstekende 15 delen en de binnenwand van de buis, waardoor mogelijke lekwegen worden onderbreken en een betrekkelijk hoge weerstand tegen lekkage en uittrekken wordt ontwikkeld.For achieving these and other purposes, the invented system is characterized by the use of a plug with a number of circular projections extending from its exterior surface and intended to reach in close proximity to the interior surface of the surface. pipe to be sealed. An explosive charge is disposed in a force-transmitting sleeve within a bore formed in the plug and upon ignition of the explosive material, the plug is expanded radially outward to drive the projections against the tube. An interlocking fit is formed between the outer surface of the protruding parts and the inner wall of the tube, thereby interrupting possible leakage paths and developing a relatively high leakage and pull-out resistance.

De uitvinding zal nu worden beschreven aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld met betrekking tot de tekening.The invention will now be described with reference to an exemplary embodiment of the drawing.

20 Fig. 1 is een gedeeltelijk vooraanzicht van een buizen- plaat van een gebruikelijke warmteuitwisselinrichting met een aantal wannteuitwisselbuizen.FIG. 1 is a partial front view of a tube sheet of a conventional heat exchanger with a number of heat exchange tubes.

Fig. 2 is een vergrote langsdoorsnede van een buis volgens fig. 1 en toont het uitgevonden plugstelsel hierin 25 gestoken,Fig. 2 is an enlarged longitudinal section of a tube of FIG. 1 showing the invented plug assembly inserted therein,

De fig. 3 en 4 zijn doorsneden als volgens fig. 2 maar tonen andere uitvoeringsvorrten van het uitgevonden plugstelsel.Figures 3 and 4 are sectional views as in Figure 2 but show other embodiments of the invented plug assembly.

Aangegeven in fig. 1 is een buizenplaat 10 welke 30 een onderdeel kan zijn van een warmteuitwisselaar met een aantal warmteuitwisselbuizen 12. De einden van de buizen 12 zijn aan een zijde van de buizenplaten 10 aangebracht en reiken door de openingen in de buizenplaat in verbinding met een ruimte welke zich uitstrekt aan de andere zijde van de buizenplaat. Veilig-35 heidshalve is slechts een deel van de buizenplaat 10 en buizen 12 aangegeven in fig. 1, maar het is duidelijk dat de warmte- 82 0 1 7 1 9 -3- c * uitwisselaar ook is voorzien van een vat welke de buizenplaat ontsluit en welke voorzien is van inlaten en uitlaten voor een primair warmteuitwisselend fluïdum en een secundair warmtte-uitwisselend fluïdum. Volgens een gebruikelijke opstelling van 5 deze soort kunnen de buizen 12 U-vormig gebogen zijn waarbij beide einden van elke buis reiken door de buizenplaat 10.Referred to in Figure 1, a tube sheet 10 may be part of a heat exchanger with a plurality of heat exchange tubes 12. The ends of the tubes 12 are disposed on one side of the tube sheets 10 and extend through the openings in the tube sheet in connection with a space that extends on the other side of the tube sheet. For the sake of safety, only part of the tube sheet 10 and tubes 12 is shown in Fig. 1, but it is clear that the heat exchanger is also provided with a vessel containing the tube sheet. and which is provided with inlets and outlets for a primary heat exchanging fluid and a secondary heat exchanging fluid. According to a conventional arrangement of this kind, the tubes 12 can be bent in a U-shape, with both ends of each tube extending through the tube plate 10.

De warmteuitwisselaar kan voorzien zijn van een schot zodat het primaire warmteuitwisselende fluidum de buizen zou binnenstromen door één einde vanaf een gebied beneden de buizenplaat 10 in fig. 1, waarna het fluidum door de buizen stroomt in warmteuitwisselende relatie met het secundaire fluidum dat door het vat boven de buizenplaat stroomt, waarna het primaire fluidum door de andere, einden van de buizen wegstroomt naar het gebied beneden de buizenplaat.The heat exchanger may be bulkheaded so that the primary heat exchange fluid would flow into the tubes through one end from an area below the tube sheet 10 in Figure 1, after which the fluid flows through the tubes in heat exchange relationship with the secondary fluid passing through the vessel flows above the tube sheet, after which the primary fluid flows through the other ends of the tubes to the area below the tube sheet.

15 Om een einde van een of neer van de buizen 12 om de bovengenoemde, redenen te pluggen of af te dichten, wordt een plug 14 gestoken in het einde van een buis 12 volgens fig. 2.For plugging or sealing one end of one or down of the tubes 12 for the above reasons, a plug 14 is inserted into the end of a tube 12 of FIG. 2.

De plug is voorzien van een epen einde 14a welke reikt tot het niveau van de onderzijde van de buizenplaat 10 volgens fig. 2, 20 en gesloten einde 14b welke reikt tot ongeveer de bovenzijde van de buizenplaat en een centrale boring 16 reikend tussen deze beide einden.The plug is provided with a pin end 14a reaching to the level of the bottom of the tube sheet 10 of FIGS. 2, 20 and closed end 14b reaching approximately the top of the tube sheet and a central bore 16 extending between these two ends .

De uitwendige diameter van de plug 14 is een weinig minder dan de inwendige diameter van de buis 12 en een aantal 25 op afstand van elkaar gelegen ringen of uitsteeksels 18 zijn gevormd op het uitwendige oppervlak van de plug. De cirkelvormige uitsteeksels 18 reiken naar het inwendige oppervlak van de buis 12 met juist genoeg speling cm de plug 14 in de buis te kunnen steken. Volgens de uitvoeringsvorm volgens fig. 2 zijn de 30 uitsteeksels 18 kegelvormig in overlangse dwarsdoorsnede met een kegelhcek van ongeveer 60°. De uitsteeksels 18 zijn langs de, hartlijn op gelijke afstand van elkaar cpgesteld en zijn qp afstand gelegen van het open einde 14a van de plug 14 tot ongeveer halverwege de einden 14a en 14b, waarbij elk uitsteeksel 35 continu reikt rondom het uitwendige oppervlak van de plug.The external diameter of the plug 14 is slightly less than the internal diameter of the tube 12, and a number of spaced rings or protrusions 18 are formed on the external surface of the plug. The circular projections 18 extend to the interior surface of the tube 12 with just enough clearance to allow the plug 14 to be inserted into the tube. According to the embodiment of Fig. 2, the protrusions 18 are conical in longitudinal cross section with a cone angle of approximately 60 °. The protrusions 18 are equidistantly spaced along the centerline and are spaced from the open end 14a of the plug 14 to approximately midway between the ends 14a and 14b, each protrusion 35 continuously extending around the exterior surface of the plug .

8201719 -4-8201719 -4-

De plug 14 en de uitsteeksels 18 kunnen van een metaal vervaardigd ' zijn.The plug 14 and the protrusions 18 may be made of a metal.

Een kracht overdragend orgaan in de vorm van een huls 20 van kunststof reikt binnen de boring 16 van de plug 14.A force transfer member in the form of a plastic sleeve 20 extends within the bore 16 of the plug 14.

5 De huls 20 reikt vanaf het einde 14a van de plug 14 naar een plaats voorbij de plaats van de laatste rij uitsteeksels 18, dat wil zeggen ongeveer halverwege tussen de einden 14a en 14b van de plug. De huls 20 kan vervaardigd zijn uit een thermoplastisch hardhaar hars van gebruikelijke samenstelling.The sleeve 20 extends from the end 14a of the plug 14 to a location beyond the location of the last row of projections 18, that is, approximately midway between the ends 14a and 14b of the plug. The sleeve 20 can be made of a thermoplastic hard hair resin of conventional composition.

10 Een koordvormig explosief orgaan 22 reikt binnen de huls 20 over de gehele lengte van de huls en steekt buitenwaarts van de einden van de huls en de plug 14. Het explosieve orgaan 22 bevat een bepaald aantal korrels van explosief materiaal welke gelijkmatig zijn opgesteld langs de hartlijn van het orgaan 15 en zijn gebed binnen een lichaam van vezel of kunststof. Het uitstekende deel van het explosieve orgaan 22 kan verbonden zijn net een niet getekende ontstekingskap welke verbonden kan zijn op gebruikelijke wijze met een op afstand opgestelde electrische ontsteker.A cord-shaped explosive member 22 extends within the sleeve 20 along the entire length of the sleeve and protrudes outwardly from the ends of the sleeve and the plug 14. The explosive member 22 contains a certain number of granules of explosive material which are evenly arranged along the axis of the member 15 and its prayer within a fiber or plastic body. The protruding part of the explosive member 22 may be connected to a detonation cap (not shown) which may be connected in a conventional manner to a remote electric detonator.

20 Bij het ontsteken van het explosieve orgaan 22 op de boven aangegeven wijze wordt de schokgolf van de ontsteking in radiale richting overgedragen via de huls 20 van kunststof naar de plug 14 waardoor de plug en daarmee de cirkelvormige uitsteeksels 18 worden gedrukt tegen de binnenwand van de 25 buis 12. Als gevolg van de zeer hoge drukken welke gedurende zeer korte tijd heersen, wordt de plug geëxpandeerd tot een diameter groter dan het gat in de buizenplaat 10. Hierdoor worden de uitsteeksels 18 gedrukt in het inwendige oppervlak van de buis en veroorzaken daardoor het onderbreken van mogegelijke 30 lekwegen en ontwikkelen een betrekkelijk hoge weerstand tegen lekkage en uittrekken.When the explosive member 22 is ignited in the manner indicated above, the shock wave of the ignition is transmitted radially through the plastic sleeve 20 to the plug 14, whereby the plug and thus the circular projections 18 are pressed against the inner wall of the Tube 12. Due to the very high pressures prevailing for a very short time, the plug is expanded to a diameter larger than the hole in the tube sheet 10. This causes the protrusions 18 to be pressed into the interior surface of the tube and thereby cause interrupting possible leak paths and developing a relatively high resistance to leakage and extraction.

De. uitvoeringsvormen volgens de fig. 3 en 4 zijn gelijksoortig aan die volgens fig. 2 en omvatten identieke onderdelen welke zijn aangegeven net dezelfde verwijzingscijfers. 35 Volgens de uitvoeringsvorm volgens fig. 3 zijn een aantal axiaal 8201719 -5- Völgens de uitvoeringsvorm volgens fig. 3 zijn een aantal axiaal op afstand gelegen, langs de ctntrek reikende uitsteeksels 24 aanwezig op het uitwendige oppervlak van de plug 14. Elk uitsteeksel 24 heeft een rechthoekige dwarsdoorsnede 5 waarbij een (feel van het uitwendige oppervlak verwijderd is (door draaien op een draaibank) om een concave uitholling te vormen. Hierdoor heeft elk uitsteeksel 24 twee puntvormige gedeelten 24a en 24b welke continu reiken rondom het uitwendige oppervlak van de plug 14 onmiddellijk nabij het inwendige opper-10 vlak van de buis 12. Bij ontsteken van het explosieve orgaan 22 op de wijze als bespreken bij de voorafgaande uitvoeringsvorm, worden de uitsteeksels 24a en 24b gedrukt in het inwendige oppervlak van de buis cp dezelfde wijze en met hetzelfde resultaat als de uitsteeksels 18 bij de voorafgaande uitvoeringsvorm. 15 Volgens de uitvoeringsvorm van fig. 4 zijn een aantal axiaal cp afstand van elkaar gelegen, langs de ontrek reikende uitsteeksels 26 aanwezig cp het uitwendige oppervlak van de plug 14. De uitsteeksels 26 hebben een in hoofdzaak vierkante dwarsdoorsnede en reiken continu rondom het uitwendige opper-20 vlak van de plug 14 en werken op identieke wijze aan de uitsteeksels 18 en de uitsteeksels 24 van de uitvoeringsvormen volgens fig. 1 en 2.The. Embodiments of FIGS. 3 and 4 are similar to those of FIG. 2 and include identical parts identified with the same reference numerals. According to the embodiment of Fig. 3, a number of axial 8201719-5. According to the embodiment of Fig. 3, a number of axially spaced projections 24 extending along the contraction are present on the exterior surface of the plug 14. Each projection 24 has a rectangular cross-section 5 where a (feel of the external surface is removed (by turning on a lathe) to form a concave recess. As a result, each projection 24 has two pointed sections 24a and 24b which extend continuously around the external surface of the plug 14 immediately adjacent to the interior surface of the tube 12. Upon firing of the explosive member 22 in the manner discussed in the previous embodiment, the protrusions 24a and 24b are pressed into the interior surface of the tube cp in the same manner and with the same result as the protrusions 18 in the previous embodiment 15. According to the embodiment of Fig. 4, a number are Axially spaced, projections 26 extending along the tug extend on the outer surface of the plug 14. The protrusions 26 have a substantially square cross-section and extend continuously around the outer surface of the plug 14 and act on identical the projections 18 and the projections 24 of the embodiments of Figures 1 and 2.

In de aanvrage is tot nu toe sprake van uitsteeksels, niettegenstaande het feit dat de uitsteeksels in werkelijkheid 25 kunnen worden gevormd als resultaat van een aantal continue, axiaal op afstand van elkaar gelegen groeven welke door draaien cp een draaibank zijn aangebracht op het uitwendige oppervlak yan de plug.The application has heretofore referred to protrusions, notwithstanding the fact that the protrusions may actually be formed as a result of a number of continuous axially spaced grooves which are rotated on the external surface of a lathe the plug.

Als een niet beperkend voorbeeld van de afmetingen 30 en de afstanden tussen de uitsteeksels gevormd op de plug volgens de uitvinding, kunnen de uitsteeksels 26 van de uitvoeringsvorm volgens fig. 4 een hoogte hebben gemeten in een richting evenwijdig aan de hartlijn van de plug van ongeveer 0,06 inch en een 'diepte corresponderende met de diepte van de 35 corresponderende groef van 0,02 inch. De afstand tussen de 8201719 -6- uitsteeksels is gelijk aan een hoogte en dus 0,6 inch en, na de explosie, zijn de uitsteeksels in het inwendige oppervlak van de buis gedrukt over een afstand van ongeveer 0,002 inch.As a non-limiting example of the dimensions 30 and the distances between the protrusions formed on the plug of the invention, the protrusions 26 of the embodiment of Fig. 4 may have a height measured in a direction parallel to the axis of the plug of approximately 0.06 inch and a depth corresponding to the depth of the corresponding groove of 0.02 inch. The distance between the 8201719-6 protrusions is equal to a height, and thus 0.6 inches, and, after the explosion, the protrusions are pressed into the interior surface of the tube by a distance of about 0.002 inches.

82017198201719

Claims

1. An explosive acting plug device for sealing a pipe, the device consisting of a plug with an internal bore and an external diameter which is slightly smaller than the internal diameter of the pipe to be sealed, whereby a force transmitting sleeve extends within the bore of the plug, an explosive member extends within the sleeve and a number of protrusions extend from the external surface of the plug and are intended to extend close to the internal surface of the tube, the protrusions extending around the explosive member such that, upon firing of the explosive member, the plug is expanded radially outward to drive the protrusions against the tube.

2. Device according to claim 1, wherein the plug has a closed end and an open end for receiving the sleeve and the explosive member.

The device of claim 1 wherein the protrusions have a conical cross section.

The device of claim 3 wherein the angle of the cone is about 60 °.

The device of claim 1 wherein the protrusions have a rectangular cross section.

The device of claim 5 wherein a concave counterbore is provided in the protrusions.

A device according to any preceding claim, wherein each of the protrusions continuously skirt around the exterior surface of the plug.

Device according to any one of claims 1 to 6, wherein, after. the expansion, the protrusions protrude into the internal surface of the tube.

9. An explosive acting plug device for sealing a tube substantially as described in the description relating to Figs. 2, 3 or 4. 8201719