DE3824453C2 - Verbindungselement - Google Patents

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.