DE3824453C2 - Verbindungselement - Google Patents
VerbindungselementInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L13/00—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints
- F16L13/02—Welded joints
- F16L13/0209—Male-female welded joints
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement aus zwei unter
Vorspannung über mindestens eine Paßfläche aneinanderstoßenden
Bauteilen, wobei eine die beiden Bauteile im Bereich der Paß
fläche übergreifende Überwurfhülse sich am ersten Bauteil über
ein Widerlager mit keilförmigen oder konischen Auflageflächen
abstützt und die Vorspannung mittels einer Schweißverbindung
auf das zweite Bauteil übertragen wird.
Lösbare Verbindungen wie Überwurfmuttern für Quetschverbindungen,
Bajonettringe für Bajonettverschlüsse oder Klammern für Flanschverbindungen
oder Dehnschrauben, wie sie aus DE-OS 27 34 47 bekannt
sind haben den Nachteil, daß an den zu verbindenden Bauteilen Ein
richtungen zum Verspannen der Bauteile gegeneinander vorzusehen sind,
wie beispielsweise Gewinde, Bajonettklinken oder Konusflansche.
Diese Einrichtungen haben den Nachteil, daß sie weder raum- noch
gewichtssparend sind.
Für unlösbare formschlüssig gesicherte Verbindungen werden bei
spielsweise Schneid- oder Preßklammern eingesetzt. Diese Ver
bindungselemente haben eine geringere Einbaugröße als die lösbaren,
setzen aber nachteilig voraus, daß die zu verbindenden Bauteile kalt-
oder warmverformbar sind.
Den geringsten räumlichen und gewichtsmäßigen Aufwand benötigen die
nichtlösbaren Löt- und Schweißverbindungen mit dem Nachteil, daß sie
nur für Verbindungen von Bauelementen aus schweißbaren Werkstoffen
einsetzbar sind, wie sie aus GB-PS 1,305,516 bekannt sind.
Aus US-PS 3,746.374 ist mit Fig. 7 eine gattungsgemäße Verbindung
bekannt, die aber den Nachteil hat, daß sie nicht geeignet ist, auf
kleinstem Raum zwei Bauteile miteinander zu verbinden, besonders
wenn beide Bauteile aufgrund ihrer Sprödigkeit nicht schweißbar
sind, denn die Lösung nach US-PS 3,746,374 erfordert, daß zumindest
eines der Bauteile schweißbar ist, wenn die Vorspannung für einen
Dichtsitz durch eine Schweißnaht eingebracht werden soll.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verbindungs
element anzugeben, das eine unlösbare hitzebeständige Verbindung
zwischen zwei Bauteilen aus Werkstoffen, die weder miteinander
verschweißbar noch lötbar noch kalt- oder warmverformbar sind
herstellt, wobei das Verbindungselement an unterschiedliche Bau
teilquerschnitte anpaßbar sowie raum- und gewichtssparend sein
soll.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Überwurfhülse aus zwei
verschweißten Einzelhülsen besteht, die mit jeweils einem Wi
derlager die Bauelemente unter Vorspannung aufeinander pressen,
wobei eine Paßfläche zu einem axial ausgerichteten radialen
Zentrieransatz und einem konischen Dichtsitz ausgebildet ist.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß beim Ein
bringen und Abkühlen der Schweißverbindung die Schweißnaht zwischen
zwei Einzelhülsen schrumpft und dadurch eine Vorspannung zwischen
den zu verbindenden Bauteilen erzeugt, die diese hitzebeständig und
unlösbar gegeneinander verspannt.
Um die Verspannung der beiden Bauteile gegeneinander zu verstärken
können die Bauteile mit der Überwurfhülse in einer Einspannvor
richtung wie beispielsweise einem Schraubstock unter einer zusätz
lichen Vorspannung vor dem Verschweißen zusammengesetzt und unter
dieser Vorspannung verschweißt wird.
Die erfindungsgemäße Lösung vermeidet mit dem Stand der Technik
verbundene Nachteile und hat gegenüber lösbaren Verbindungen den
Vorteil, daß die funktionsflächen wie Paßflächen oder Dichtflächen
oder Auflageflächen der Widerlager raum- und gewichtssparend den
Querschnitten der zu verbindenden Bauteile angepaßt werden können.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Erfindung wird erreicht,
wenn die Überwurfhülse aus einem Werkstoff mit höherem Wärmeaus
dehnungskoeffizienten bestehen als der Werkstoff eines oder beider
Bauteile vorzugsweise wenn die Überwurfhülse aus Metall und eines
oder beide Bauteile aus Keramik bestehen. Durch die stärkere
Schrumpfung in axialer Richtung der Überwurfhülse gegenüber
einem oder beiden Bauteilen wird eine der Schrumpfung der Schweiß
naht überlagerte zusätzliche Verspannung beim Abkühlen der Bau
elemente erreicht.
Diese Wirkung wird vorteilhaft vergrößert, wenn die Länge der
Überwurfhülse 3- bis 30fache vorzugsweise das 5 bis 15fache
ihrer Wandstärke beträgt.
Lösbare Verbindungselemente benötigen kreisrunde- oder teilkreis
förmige Funktionsflächen, wodurch an Bauteilen mit nicht kreis
förmigem Querschnitt großvolumige flansche als Querschnittsüber
gänge vorzusehen sind. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung sieht
deshalb vor, die Form der Funktionsflächen der Überwurfhülse den
Querschnitten der beiden Bauteile anzupassen.
Besonders gut eignet sich die Erfindung für rohrförmig ausgebildete
Bauteile mit runden, ovalen oder eckigen Querschnittsflächen.
Für den Einsatz der Erfindung in gasführenden Systemen ist es
vorteilhaft, daß die Paßfläche neben einem axial ausgerichteten
radialen Zentrieransatz einen gasdichten konischen oder sphäroiden
Dichtsitz aufweist.
Die folgende Figur zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Verbindungs
element aus zwei rohrförmigen keramischen Bauteilen
mit verschweißter metallischen Überwurfhülse.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Verbindungselement aus zwei
rohrförmigen keramischen Bauteilen 3 und 6 mit verschweißter
Überwurfhülse 2, 7 aus Metall, die mit jeweils einem Widerlager 4
und 8 die keramischen Bauteile 3 und 6 unter Vorspannung aufeinander
preßt, wobei eine Paßfläche 1 zu einem axial ausgerichteten ra
dialen Zentrieransatz 9 und einen konischen Dichtsitz 10 ausgebildet
ist. Die Vorspannung verursachende Schweißnaht 5 ist in diesem Bei
spiel unmittelbar zwischen den beiden Einzelhülsen 2 und 7 ange
ordnet. Die Länge der Überwurfhülse kann in diesem Beispiel das
10fache ihrer Wandstärke sein. Der Dichtungssitz 10 und die Wi
derlager 4 und 8 sind konusförmig ausgeführt.
Die zugempfindlichen keramischen Bauteile 3 und 6 werden durch
dieses Verbindungselement vorteilhaft ausschließlich auf Druck
belastet. Zur Vergrößerung der Vorspannung kann eine mechanische
Vorspannung über einen Schraubstock auf die Verbindungselemente
während der Verschweißung ausgeübt werden.
Claims (6)
1. Verbindungselement aus zwei unter Vorspannung über mindestens eine
Paßfläche aneinander stoßenden Bauteilen, wobei eine die beiden
Bauteile im Bereich der Paßfläche übergreifende Überwurfhülse sich
am ersten Bauteil über ein Widerlager mit keilförmigen oder
konischen Auflageflächen abstützt und die Vorspannung mittels
einer Schweißverbindung auf das zweite Bauteil übertragen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Überwurfhülse aus zwei ver
schweißten Einzelhülsen (2 und 7) besteht, die mit jeweils einem
Widerlager (4 und 8) die Bauelemente (3 und 6) unter Vorspannung
aufeinander pressen, wobei eine Paßfläche (1) zu einem axial aus
gerichteten radialen Zentrieransatz (9) und einem konischen Dicht
sitz (10) ausgebildet ist.
2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Überwurfhülse aus einem Werkstoff mit höherem Wärmeaus
dehnungskoeffizienten besteht als der Werkstoff des ersten (3)
oder beider Bauteile (3 und 6).
3. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwurfhülse aus Metall und das erste (3) oder beide
Bauteile (3 und 6) aus Keramik bestehen.
4. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Länge der Überwurfhülse das 3 bis
30fache vorzugsweise 5 bis 15fache ihrer Wandstärke ist.
5. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die Überwurfhülse mit ihrer
Querschnittsfläche der Kontur der Querschnittsfläche der beiden
Bauteile (3, 6) angepaßt.
6. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß das erste (3) und das zweite Bauteil (6) rohr
förmig ausgebildet sind und runde, ovale oder eckige Querschnitts
flächen haben.
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Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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D2 | Grant after examination | ||
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