DE69116765T2

DE69116765T2 - Büchse zur Rohrverbindung in Anwendung als Memory-Legierungsform

Info

Publication number: DE69116765T2
Application number: DE69116765T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Horikawa; Kazuo Matsubara; Hisashi Mogi; Yoshikazu Tuzuki
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1990-08-06
Filing date: 1991-08-05
Publication date: 1996-09-12
Anticipated expiration: 2011-08-06
Also published as: CA2048466A1; EP0470902B1; EP0470902A1; DE69116765D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Auskleidung für Rohrverbindungen unter Verwendung von Memorymetall-Legierungen als Befestigungsmittel und insbesondere auf eine Auskleidung von Rohrverbindungen für das gegenseitige Verbinden von Rohren durch Einsetzen einer Auskleidung, die in Form einer Hülse ausgebildet ist und einen geringfügig größeren Innendurchmesser aufweist als die Außendurchmesser der beiden zu verbindenden Rohre, in den Innenabschnitt eines aufschrumpfbaren Zylinders, der durch seine Memorymetall-Legierung in eine zylindrische Form gegossen ist, durch Einsetzen der jeweiligen Enden der beiden Rohre in die Auskleidung, Erwärmen des aufschrumpfbaren Zylinders und Zusammendrücken der Auskleidung von einer Außenrichtung infolge der Kontraktionskraft der Formwiederherstellung.
Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Auskleidung für Rohrverbindungen für die Anwendung an Stellen, an denen bei solchen Rohrverbindungen eine hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit erforderlich ist (z.B. Verbindungen von Rohren in verschiedenen Arten von Kernenergiekraftwerken oder in verschiedenen Arten von Chemieanlagen).
Rohrverbindungen dieses Konstruktionstyps sind in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 50-93847 (US-Patente 4,951, 978; 4,836,586; 4,469,357; 4,455,041; 4,379,575 und 4,296,955) offenbart.
Von allen diesen in der angeführten japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 50-93847 offenbarten Rohrverbindungen sind die Verbindungen ausgewählt und in Fig. 14 bis 16 beschrieben, die sich am zutreffendsten auf den Stand der Technik der vorliegenden Erfindung beziehen.
Fig. 14 und 15 zeigen eine dieser Rohrverbindungen. Fig. 14 zeigt den Zustand, bevor die Rohre gegenseitig verbunden sind und Fig. 15 zeigt den Zustand, wenn die Rohre gegenseitig verbunden sind.
In den Zeichnungen ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Auskleidung bezeichnet, die in Form einer Hülse gebildet und aus rostfreiem Stahl und anderen Metallen hergestellt ist und bei der der Innendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser der beiden miteinander zu verbindenden Rohre 2 und 3, die den gleichen Durchmesser aufweisen. An der Innenfläche dieser Auskleidung 1 sind Vorsprünge 11 gleicher Höhe im Abschnitt dicht an den beiden Enden angeordnet, die sich, mit Ausnahme des Mittelabschnittes, entlang einer äußeren Richtung in Längsrichtung fortsetzen.
Das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen aufschrumpfbaren Zylinder, der mit einer Memorymetall-Legierung in eine zylindrische Form gegossen ist, um zu ermöglichen, daß sein Innendurchmesser geringfügig größer wird als der Außendurchmesser der Auskleidung 1, dem bei Raumtemperatur in eine äußere Richtung eine Dehnungsspannung auferlegt wird und der so hergestellt ist, daß er sich in bis zur Formwiederherstellungs-Temperatur in die Richtung, in der sein Durchmmesser bei Erwärmung schrumpft, zusammenzieht.
Wenn die Rohre 2, 3 gegenseitig verbunden sind, wird die Auskleidung 1 in den auf schrumpfbaren Zylinder eingesetzt, wie in Fig. 14 gezeigt ist, und die Endabschnitte der Rohre 2, 3 werden so in die Auskleidung 1 eingesetzt, daß die jeweiligen Endabschnitte 20, 30 der Rohre 2, 3 im Mittelabschnitt 10 der Auskleidung zusammentreffen, wie in der Abbildung durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Danach wird in diesem Zustand der aufschrumpfbare Zylinder 4 bis auf seine Formwiederherstellungs- Endtemperatur erwärmt. Infolge dieses Erwärmungsprozesses schrumpft der aufschrumpfbare Zylinder 4, um die memorisierte Form wiederherzustellen und die Vorsprünge 11 an der Innenfläche der Auskleidung 1 schneiden durch das Zusammendrücken der Auskleidung 1 von einer äußeren Richtung her, geringfügig in die Außenfläche der Rohre 2, 3 ein, wie in Fig. 15 gezeigt ist, so daß dieser Abschnitt abgedichtet ist und die beiden Rohre 2, 3 miteinander verbunden sind.
Wenn eine Anzahl von Vorsprüngen 11, die sich in eine äußere Richtung fortsetzen, an der Innenfläche der Auskleidung 1 ausgebildet ist, widersteht diese konventionelle Rohrverbindung der Zug- und Druckkraft entlang den axialen Richtungen der Rohre 2, 3. Es gibt jedoch einen Schwachpunkt hinsichtlich der Kraft in Torsionsrichtungen (Drehrichtungen) der Rohre 2, 3.
Fig. 16 zeigt eine andere Auskleidung für Rohrverbindungen, die in der vorher angeführten Zeitschrift beschrieben ist. Hierin sind sowohl eine Anzahl von Vorsprüngen 11 gleicher Höhe , die sich in ihrer äußeren Richtung zu beiden Seiten mit Ausnahme des Mittelabschnittes 10 in ihren Längsrichtungen fortsetzen, als auch eine Anzahl von Vorsprüngen 12, die durch eine Anzahl von Schlitzen 13 unterbrochen sind, an Positionen dicht an den Endabschnitten entlang den Längsrichtungen an der Innenfläche der Auskleidung 1a in Form einer Hülse und aus Metall hergestellt, ausgebildet.
Die Auskleidung 1a in Fig. 16 weist einen Schlitz 13 auf und schwächt diesen Abschnitt, um zu gestatten, daß ein Abschnitt der Auskleidung 1a selbst durch eine geringe Druckkraft mit den Rohren in Kontakt gebracht werden kann, wenn die Auskleidung 1a von der äußeren Richtung her durch das Schrumpfen des aufschrumpbaren Zylinders zum gegenseitigen Verbinden der Rohre unter Druckbeanspruchung kommt. Bei der gegenseitigen Verbindung der Rohre unter Verwendung dieser Auskleidung 1a in gleicher Weise wie die Verbindung in Fig. 15 wird, da die durch die Schlitze 13 unterbrochenen Vorsprünge 12 geringfügig in die Oberflächen der zu verbindenden Rohre einschneiden und der Endabschnitt jedes Vorsprunges 12 die Kräfte in den Torsionsrichtungen (Drehrichtungen) der beiden durch die Rohroberflächen eingehängten Rohre aufnimmt, diese Auskleidung 1a gegenüber den Kräften in den Torsionsrichtungen der beiden verbundenen Rohre geringfügig widerstandsfähiger.
Wenn jedoch eines der verbundenen Rohre eine starke torsionale Richtungskraft aufnimmt, werden die Abschnitte dicht an den beiden Endabschnitten der Auskleidung 1a durch die Ausbildung der Schlitze 13 geschwächt und neigen daher dazu, sich in Torsionsrichtung zu verformen. Die Auskleidung 1a neigt ferner zu einer Verformung, wenn die Schlitze 13 durch Ausschneiden ausgebildet werden und es war schwierig, die Auskleidungen 1a mit einer hohen Rundungsgenauigkeit in jedem Querschnitt herzustellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Auskleidung zur Verfügung zu stellen, die nicht nur eine starke Kraft in Axialrichtung der verbundenen Rohre aufnehmen kann, sondern auch eine starke Kraft in Torsionsrichtung, und die somit bei den Rohrverbindungen mit auf schrumpfbarem Zylinder aus Memorymetall-Legierungen eine größere Sicherheit und Zuverlässisgkeit aufweist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ferner, eine Auskleidung zur Verfügung zu stellen, deren Rundheit im Querschnitt mit höherer Genauigkeit hergestellt werden kann, und die bei Auskleidungen für Rohrverbindungen mit auf.schrumpfbarem Zylinder aus Memorymetall-Legierungen eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Verformung in einer Torsionsrichtung bietet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zum Erreichen der vorher erwähnten Aufgaben eine Auskleidung für Rohrverbindungen unter Verwendung einer Memorymetall-Legierung gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
Die optionalen Merkmale der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 8 offenbart.
Es wird bevorzugt, daß die zweiten Vorsprünge der Auskleidung für Rohrverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung eine Anzahl von vorstehenden Streifen sind, die sich entlang einer äußeren Richtung diskontinuierlich erstrecken, eine Anzahl von vorstehenden Streifen, die in einem beliebigen Intervall nebeneinander angeordnet sind und sich entlang einer axialen Richtung erstrecken, eine Anzahl vorstehender Streifen, nebeneinander in einem beliebigen Intervall unter einem vorgegebenen Torsionswinkel zu einer Achse angeordnet oder eine Anzahl von Vorsprüngen die entlang einer Außenrichtung punktförmig angeordnet sind.
Wenn die zweiten Vorsprünge eine Anzahl in einem beliebigen Intervall unter einem vorgegebenen Torsionswinkel zu einer Achse nebeneinander angeordneter vorstehender Streifen sind, ist es vorteilhaft, daß die vorstehenden Streifen, die dichter an einem Endabschnitt angeordnet sind und die Streifen, die dichter an dem anderen Endabschnitt angeordnet sind, in umgekehrter Torsionswinkelrichtung in Bezug auf die Axialrichtung gebildet sind.
Jede der vorher erwähnten Auskleidungen gemäß der vorliegenden Erfindung ist aus dem gleichen Metall als Rohmaterial wie das Rohrleitungsmaterial für die zu verbindenden Rohre hergestellt, um Korrosion infolge der elektrischen Potentialdifferenz zwischen dem verbundenen Rohr und jeder Auskleidung zu verhindern.
Jede Auskleidung gemäß der vorliegenden Erfindung wird für das gegenseitige Verbinden der Rohre mit ihrem geringfügig kleineren Außendurchmesser als der Kreisdurchmesser, der durch die Spitzenabschnitte der ersten Vorsprünge definiert ist, verwendet.
Bei der gegenseitigen Verbindung von Rohren unter Verwendung irgendeiner vorher erwähnten Auskleidung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, nachdem die Auskleidung in den Innenabschnitt des aufschrumpfbaren Zylinders, der aus Memorymetall-Legierungen mit Wärmeschrumpfungseigenschaften hergestellt ist, eingesetzt ist, die Endabschnitte der mit der Innenseite der Auskleidung zu verbindendenden Rohre von beiden Seiten der Auskleidung eingesetzt sind, der mit den Rohren gegenseitig zu verbindende Endabschnitt in der Mitte der Auskleidung angeordnet ist, in diesem Zustand der auf schrumpfbare Zylinder bis zur Formwiederherstellungs-Endtemperatur (austenitische Transformations-Endtemperatur) der Memorymetall-Legierung als Rohmaterial zu erwärmen.
Der aufschrumpfbare Zylinder wird in die Richtung geschrumpft, daß sein Durchmesser kleiner wird, wenn er, wie vorher erwähnt, erwärmt wird und durch Stoßen der Auskleidung gegen den Verbindungsabschnitt zwischen den jeweiligen Rohren von der äußeren Richtung her schneiden daher die jeweiligen Spitzenabschnitte der ersten und zweiten Vorsprünge in den Innenabschnitten der Auskleidung in die Oberflächen ihrer jeweiligen Rohre, um die Rohre gegenseitig zu verbinden.
Im Zustand des gegenseitigen Verbindens der Rohre schneiden die ersten Vorsprünge im Innenabschnitt der Auskleidung in die Oberflächen der gegenseitig verbundenen Abschnittsdichtung der jeweiligen rohrverbundenen Abschnitte und nehmen die Kraft in Axialrichtung der beiden Rohre auf. Die zweiten Vorsprünge in den Innenabschnitten der Auskleidung schneiden in die Oberflächen der jeweiligen Rohre und nehmen die Kraft in Axial- und Torsionsrichtung der beiden verbundenen Rohre auf.
Auf diese Weise wird der verbundene Abschnitt der beiden Rohre gegenüber den Kräften in Axial- und Torsionsrichtung dieser Rohre durch die ersten und zweiten Vorsprünge in der Auskleidung widerstandsfähiger.
In der Auskleidung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Auskleidung selbst durch beliebige Kräfte in einer Torsionsrichtung, die auf eines der verbundenen Rohre wirken, in keinem Falle in einer Torsionsrichtung leicht verformbar und sie kann mit hoher Rundheitsgenauigkeit hergestellt werden, weil die Außenwand der Hülse sich kompakt fortsetzt.
Die vorher beschriebenen Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erkennbar. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 eine Querschnittsansicht, die den Zustand vor dem gegenseitigen Verbinden der Rohre darstellt, als eine Ausführung der Auskleidung für Rohrverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht, die den gegenseitig verbundenen Zustand der Rohre unter Verwendung der Auskleidung von Fig. 1 darstellt;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht in vergrößertem Maßstab in Richtung der Pfeile entlang der Linie A-A von Fig. 2;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführung der Auskleidung für Rohrverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine Seitenansicht der Auskleidung von Fig. 4;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführung der Auskleidung für Rohrverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht in Richtung der Pfeile entlang der Linie B-B von Fig. 6;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht einer noch anderen Ausführung der Auskleidung für Rohrverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine Seitenansicht einer noch anderen Ausführung der Auskleidung für Rohrverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 eine Abwicklung in Richtung der Pfeile entlang der Linie C-C von Fig. 9;
Fig. 11 eine Querschnittsansicht einer noch anderen Ausführung der Auskleidung für Rohrverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 eine partielle Halbschnittansicht, die eine Modifikation der Auskleidung für Rohrverbindungen von Fig. 11 darstellt;
Fig. 13 eine Halbschnittansicht&sub1; die eine andere Modifikation der Auskleidung für Rohrverbindungen von Fig. 11 darstellt;
Fig. 14 eine Auskleidung für Rohrverbindungen gemäß dem Stand der Technik in einer Querschnittsansicht, die den Zustand vor dem gegenseitigen Verbinden der Rohre derstellt;
Fig. 15 eine Querschnittsansicht, die den Zustand darstellt, in dem die Rohre unter Verwendung der Auskleidung für Rohrverbindungen von Fig. 14 gegenseitig verbunden sind und
Fig. 16 eine Querschnittsansicht&sub1; die eine andere Auskleidung für Rohrverbindungen gemäß dem Stand der Technik zeigt.
Fig. 1 bis 3 zeigen eine Auskleidung für Rohrverbindungen als eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Eine Auskleidung 5 ist in einer Hülsenform gebildet und aus dem rostfreien Stahl SUS 304 hergestellt, wobei dieser Werkstoff der gleiche ist, wie der der zu verbindenden Rohre 2, 3. Der rostfreie Stahl SUS 304 ist ein rostfrier Stahl, der nach Japanischem Industrie Standard hergestellt ist. Es handelt sich dabei um eine Fe-Legierung mit 18 bis 20 % Cr und 8,00 bis 10,50 % Ni. Auf der Innenfläche dieser Auskleidung 5 setzen sich erste Vorsprünge (vorstehende Streifen) 51, 51 mit gleicher Höhe entlang einer äußeren Richtung zu beiden Seiten mit Ausnahme eines Mittelabschnittes 50 in einer Längsrichtung fort und bilden jeweils eine Ringform. Weiterhin sind zweite Vorsprünge (vorstehende Streifen) 52, 52, durch vier ausgeschnittene Abschnitte 53 unterbrochen, in einem gleichen Abstand entlang ihren äußeren Richtungen an Stellen angeordnet, die näher zu den beiden Endabschnitten als die ersten Vorsprünge 51 liegen. Der erste Vorsprung 51 und der zweite Vorsprung 52 der Auskleidung 5 sind in dieser bevorzugten Ausführung jeweils durch Ausschneiden gebildet.
Der Durchmesser R eines Kreises, der durch die gegenseitige Verbindung der Spitzenabschnitte der zweiten Vorsprünge 52 in der Auskleidung 5 gebildet wird, ist annähernd in gleicher Weise gebildet, wie der Durchmesser r eines Kreises, der durch die Spitzenabschnitte der ersten Vorsprünge 51 gebildet wird. Dieser Durchmesser R ist nicht in gleicher Weise gebildet wie der Durchmesser r, sondern R kann geringfügig größer sein als r (z.B. weniger als 3% von r).
Wenn die Rohre 2 und 3 gegenseitig verbunden sind, wird die Auskleidung 5 in den Innenabschnitt eines aufschrumpfbaren Zylinders 4 eingesetzt, der in einer zylindrischen Form gegossen ist und aus einem Wärmeschrumpftyp einer Memorymetall-Legierung hergestellt ist und weiterhin werden die Rohre 2, 3 von beiden Enden der Auskleidung 5 in diese Auskleidung 5 eingesetzt. Darauf wird der aufschrumpfbare Zylinder 4 bis zu seiner Formwiederherstellungstemperatur erwärmt und, unter Aufrechterhaltung des Zustandes, werden die Endabschnitte 20, 30 der Rohre 2,3 gegenseitig angenähert oder sie treffen in einem Abschnitt des Mittelabschnittes 50 in der Auskleidung 5 zusammen. Wenn der aufschrumpfbare Zylinder 4 durch Erwärmen des aufschrumpfbaren Zylinders 4 in der in Fig. 2 gezeigten Form in seine Memoryform zurückkehrt, wird die Auskleidung 5 durch die Formwiederherstellungskraft kräftig gegen den äußeren Teil des Abschnittes gedrückt, in dem die Rohre 2, 3 von der Außenrichtung her miteinander verbunden werden sollen und die jeweiligen Spitzenabschnitte jedes ersten Vorsprunges 51 und jedes zweiten Vorsprunges 52 kommen in den Zustand, in dem sie in die Oberflächen der Rohre 2, 3 schneiden, woraus sich eine gegenseitige Verbindung zwischen den Rohren 2, 3 ergibt.
Wenn die Rohre 2, 3 unter Verwendung der Auskleidung 5 in dem Zustand gegenseitig verbunden sind, der in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, sind der Verbindungsabschnitt und der äußere Abschnitt fest abgedichtet und gegenüber der äußeren Kraft in Axialrichtung der Rohre 2, 3 widerstandsfähig, da der Spitzenabschnitt jedes ersten Vorsprunges 51 in die Oberfläche der Rohre 2, 3 einschneidet. Sie sind gegeneüber der äußeren Kraft in Torsionsrichtung der Rohre 2,3 widerstandsfähig, da sich die Außenwand der Auskleidung 5 in kompakter Form fortsetzt, der Spitzenabschnitt jedes zweiten Vorsprunges 52 in die Oberflächen des Rohres 2, 3 einschneidet und der Endabschnitt jedes Vorsprunges 52 in Drehrichtung der Rohre 2,3 hängt.
Weiterhin ist die Auskleidung 5 entgegen der äußeren Kraft in Torsionsrichtung schwer zu verformen, da sich die äußere Wand kompakt wie vorher beschrieben fortsetzt und gleichzeitig ist es leicht, die Auskleidung mit hoher Genauigkeit der Querschnittsrundheit herzustellen.
Sowohl die beim Schrumpfen des aufschrumpfbaren Zylinders 4 für die Wiederherstellung der Form erforderliche Erwärmungstemperatur als auch der Temperaturbereich zum Beibehalten der Formwiederherstellungskraft werden in Abhängigkeit von den Zusammensetzungen der Legierungen und von den Bearbeitungsbedingungen bei der Herstellung des aufschrumptbaren Zylinders 4 frei gewählt.
So wird zum Beispiel für den in der vorhergehenden bevorzugten Ausführung verwendeten auf schrumpfbaren Zylinder 4 eine Legierung Ni-Ti-Nb verwendet, die so bearbeitet wird, daß sie eine Dicke von 10 mm, eine Dehnungsbeanspruchung von 4 bis 8% in einer äußeren Richtung bei Raumtemperatur und eine Formwiederherstellungstemperatur von 100ºC aufweist, um zu ermöglichen, daß ihre Formwiederherstellungskraft bis zu -40ºC aufrechterhalten wird.
Unter Bezugnahme auf die vorhergehend beschriebene bevorzugte Ausführung ist die Auskleidung 5 so ausgebildet, daß die Dicke 2 mm, die Höhen der Vorsprünge 51, 52 von der Innenfäche 0,5 mm und der Durchmesser r eines Kreises, gebildet durch den Spitzenabschnitt jeder der Vorsprünge 51, und der Durchmesser R eines Kreises, der die Spitzenabschnitte jedes Vorsprunges 52 verbindet, 36 mm betragen kann. Der Nenndurchmesser 1B (Außendurchmesser 34 mm) wird für die verbundenen Rohre 2, 3 verwendet.
Fig. 4 und 5 zeigen eine Modifikation einer Auskleidung in dem Zustand, in dem die Vorsprünge in zwei auf schrumpfbare Zylinder 4 eingesetzt sind. Auf der Innenfläche einer Auskleidung 5a ist ein Streifen des ersten Vorsprunges (vorstehender Streifen) 51 auf jeder Seite mit Ausnahme des Mittelabschnittes 50 ausgebildet und der zweite Vorsprung (vorstehender Streifen) 52, unterbrochen durch jeden Ausschnittabschnitt 53, ist an der Stelle gebildet, die näher zu beiden Seiten als jeder Vorsprung 51 liegt und ist jeweils alle zwei Reihen entlang den äußeren Richtungen vorhanden. In zwei zweiten Vorsprüngen 52, 52 zu beiden Seiten dieser Auskleidung 5a ist die Stelle des Ausschnittabschnittes 53 in einem gleichen Intervall versetzt.
Die Größe und das Material jedes Abschnittes in dieser Auskleidung 5a sind die gleichen wie die in der bevorzugten Ausführung, die in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, und da die Funktionsweise und die Vorteile fast die gleichen sind, wie die bei der Auskleidung 5, wird auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet.
Fig. 6 und 7 zeigen eine andere bevorzugte Ausführung der Auskleidung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Eine Auskleidung 5b ist in einer Hülsenform ausgebildet, so daß sich ihre Außenwand kompakt fortsetzt und sie ist aus dem gleichen Metall hergestellt, wie die Auskleidung in Fig. 1. Auf der Innenfläche der Auskleidung 5b sind zwei jeder der ersten Vorsprünge (vorstehenden Streifen) 51, die sich entlang einer äußeren Richtung erstrecken, an ihren beiden Seiten mit Ausnahme des Mittelabschnittes 50 ausgebildet und zwei jeder der zweiten Vorsprünge (vorstehenden Streifen) 52, die durch jeden Ausschnittabschnitt 53 unterbrochen sind, sind in zwei Reihen entlang ihrer äußeren Richtung an der Stelle ausgebildet, die näher zu den beiden Endabschnitten liegt, als jeder Vorsprung 51. Die zwölf zweiten Vorsprünge 52 , die entlang einer axialen Richtung an den Stellen, die näher an den beiden Endabschnitten liegen als die der ersten Vorsprünge 51, eine vorgegebene Länge aufweisen, sind in einem bestimmten Abstand ausgebildet. Das kann auch dann praktiziert werden, wenn der gegenseitige Abstand zwischen diesen Vorsprüngen 52, 52 nicht konstant ist und jeder Vorsprung 52 kann unterbrochen werden, wenn nur der Vorsprung 52 entlang seiner axialen Richtungen gehalten wird.
Der Durchmesser R eines Kreises, der den Spitzenabschnitt jedes zweiten Vorsprunges 52 in der Auskleidung 5b entlang einer äußeren Richtung verbindet, ist gleich dem Durchmesser r eines Kreises, der aus dem Spitzenabschnitt jedes ersten Vorsprunges gebildet wird.
Bei der gegenseitigen Verbindung der Rohre unter Verwendung dieser Auskleidung 5b zusammen mit dem aufschrumpfbaren Zylinder 4 schneiden wie bei der Auskleidung 5 in Fig. 1 bis 5, die jeweiligen Spitzenabschnitte jedes ersten Vorsprunges 51 und jedes zweiten Vorsprunges 52 in die Oberflächen der zu verbindenden Rohre ein, wobei jeder Vorsprung 51 und jeder Vorsprung 52 die äußere Kraft in einer Axialrichtung zu den Rohren und jeder Vorsprung 52 hauptsächlich die äußere Kraft in einer torsionalen Richtung zu den Rohren aufnimmt. Daraus ergibt sich, daß die Auskleidung 5b gegenüber der Kraft in Axialrichtung und in Torsisonsrichtung widerstandsfähig ist.
Die Größe jedes Abschnittes dieser Auskleidung 5b ist die gleiche wie die jedes Abschnittes der Auskleidung 5 in Fig. 1. Der sonstige Aufbau und die sonstigen Funktionsweisen sind die gleichen wie die der Auskleidung 5 in Fig. 1, und daher wird auf ihre ausführliche Beschreibung verzichtet.
Fig. 8 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführung der Auskleidung 5 der vorliegenden Erfindung.
Wie bei der Auskleidung 5b in Fig. 6 sind auf der Innenfläche einer Auskleidung 5c bei dieser Ausführung die ersten Vorsprünge (vorstehenden Streifen) 51, 51 zu beiden Seiten des Mittelabschnittes 50 in einer Längsrichtung ausgebildet und eine Anzahl von zweiten Vorsprüngen (vorstehenden Streifen) 52 ist in einem Torsionswinkel Θ von etwa 45º zu einer Achse geneigt und jeweils an der Stelle angeordnet, die näher zu den beiden Endabschnitten liegt als diese Vorsprünge 51. Die zweiten Vorsprünge 52, 52, die links und rechts vom ersten Vorsprung 51 angeordnet sind, sind von der gegenseitigen Lage her ebenfalls vorteilhaft, obwohl der Torsionswinkel Θ zur Achse in der gleichen Richtung liegt. Bei dieser Ausführung sind jedoch die Vorsprünge 52, 52, die rechts und links liegen, in jeweils umgekehrter Torsionsrichtung gebildet.
Der Durchmesser r eines Kreises, der durch den Spitzenabschnitt jedes ersten Vorsprunges 51 in der Auskleidung 5c gebildet wird, ist fast gleich dem Durchmesser R eines Kreises, der den Spitzenabschnitt jedes zweiten Vorsprunges 52 in einer äußeren Richtung verbindet.
Beim gegenseitigen Verbinden der Rohre unter Verwendung dieser Auskleidung 5c zusammen mit dem aufschrumpfbaren Zylinder 4 wie bei der Auskleidung 5 in Fig. 1 und 5, schneiden die Spitzenabschnitte jedes ersten Vorsprunges 51 und jedes zweiten Vorsprunges 52 in die Oberfläche der zu verbindenden Rohre, wobei jeder Vorsprung 51 und jeder Vorsprung 52 hauptsächlich die äußere Kraft in Axialrichtung zu den Rohren und jeder Vorsprung 52 hauptsächlich die äußere Kraft in Torsionsrichtung zu den Rohren aufnimmt. Dadurch ist die Auskleidung 5c gegenüber den Kräften in Axial- und Torsionsrichtung widerstandsfähig.
Die Abmessungen und das Rohmaterial jedes Abschnittes dieser Auskleidung 5c und der sonstige Aufbau sind die gleichen, wie bei der in Fig. 1 gezeigten Auskleidung 5 und daher wird auf ihre ausführliche Beschreibung verzichtet.
Fig. 9 und 10 zeigen eine noch andere Ausführung der Auskleidung in der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf eine Auskleidung 5d in dieser Ausführung sind auf der Innenfläche der Auskleidung die ersten Vorsprünge (vorstehenden Streifen) 51, 51 zu beiden Seiten des Mittelabschnittes 50 in einer Längsrichtung wie bei der in Fig. 6 gezeigten Auskleidung 5b ausgebildet und eine Anzahl der zweiten Vorsprünge 52 ist an Stellen ausgebildet, die in ihrer punktförmigen Anordnung zumindestens entlang ihrer Außenrichtungen näher den beiden Endabschnitten liegen als die Vorsprünge 51. Der Durchmesser R eines Kreises, der den Spitzenabschnitt jedes zweiten Vorsprunges 52 entlang der Außenrichtung verbindet, ist fast gleich dem Durchmesser r eines Kreises, der durch den Spitzenabschnitt jedes ersten Vorsprunges 51 gebildet wird.
Beim gegenseitigen Verbinden der Rohre unter Verwendung dieser Auskleidung 5d zusammen mit dem auf schrumpfbaren Zylinder 4 schneiden wie bei der Auskleidung 5 in Fig. 1 und 5 die Spitzenabschnitte jedes ersten Vorsprunges 51 und jedes zweiten Vorsprunges 52 in die Oberfläche der zu verbindenden Rohre, wobei jeder Vorsprung 51 und jeder Vorsprung 52 hauptsächlich die Außenkraft in einer Axialrichtung zu den Rohren und jeder Vorsprung 52 hauptsächlich die Außenkraft in einer Torsionsrichtung zu den Rohren aufnimmt. Dadurch ist die Auskleidung 5d sowohl gegenüber den Kräften in Axial- als auch in Torsionsrichtung widerstandsfähig.
Die Abmessungen und das Rohmaterial in jedem Abschnitt dieser Auskleidung 5d und der sonstige Aufbau sind die gleichen wie bei der in Fig. 1 gezeigten Auskleidung 5 und daher wird auf ihre ausführliche Beschreibung verzichtet.
Eine Auskleidung 5e, gezeigt in Fig. 11, ist in Form einer Hülse hergestellt und aus dem gleichen Rohmaterial hergestellt, wie das der zu verbindenden Rohre. Fast wie bei der Auskleidung in Fig. 5 sind an der Innenfläche der Auskleidung 5e die ersten Vorsprünge (vorstehenden Streifen) 51, 51 mit gleicher Höhe und sich entlang einer äußeren Richtung zu beiden Seiten des Mittelabschnittes 50 in einer Längsrichtung fortsetzend, jeweils in einer Ringform ausgebildet und ferner sind die zweiten Vorsprünge (vorstehenden Vorsprünge) 52, 52, unterbrochen durch vier Ausschnittabschnitte 53, in einem gleichen Abstand entlang einer äußeren Richtung an der Stelle ausgebildet, die jeweils näher zu den beiden Endabschnitten liegt, als der erste Vorsprung 51.
Weiterhin sind der Innendurchmesser r1 des Mittelabschnittes 50 in einer Längsrichtung und der Innendurchmesser r2 beider Abschnitte 54 kleiner als die anderer Abschnitte und geringfügig kleiner als der Durchmesser r eines Kreises, der durch den Spitzenabschnitt jedes Vorsprunges 51 gebildet wird und als der Durchmesser R eines Kreises, der den Spitzenabschnitt jedes Vorsprunges in einer äußeren Richtung verbindet. Eine Dicke t1 am Mittelabschnitt 50 und eine andere Dicke t2 an einem anderen Abschnitt sind gegenseitig in gleicher Weise ausgebildet.
Unter Bezugnahme auf diese Auskleidung 5e kommen die zu verbindenden Rohre, wenn sie in die Auskleidung 5e eingesetzt werden, kaum mit jedem Vorsprung 51, 52 in Berührung, weil der Innendurchmesser r1 des Mittelabschnittes 50 geringfügig kleiner ist als der Durchmesser r des Kreises, der durch den Spitzenabschnitt jedes Vorsprunges 51 gebildet wird und als der Durchmesser R des Kreises, der den Spitzenabschnitt jedes zweiten Vorsprunges 52 verbindet. Daher sind beim gegenseitigen Verbinden der Rohre wenig Möglichkeiten eines Zerkratzens und Verformens der Spitzenabschnitte 51 und 52 vorhanden. Darüber hinaus ist es beim gegenseitigen Verbinden der Rohre unter Verwendung der Auskleidung 5e nicht erforderlich, den Mittelabschnitte 50 in einer Längsrichtung und beide Endabschnitte 54 zusammenzudrükken. Dadurch können die Rohre unter Verwendung getrennter aufschrumpfbarer Zylinder 4 nur für den Abschnitt mit Ausnahme des Mittelabschnittes 50 und die beiden Endabschnitte 54 gegenseitig verbunden werden und es ist leicht, Material für den aufschrumpfbaren Zylinder 4 einzusparen.
Die Auskleidung 5e kann selbst dann zur Anwendung kommen, wenn die Dicke t1 des Mittelabschnittes 50 größer ist als die Dicke t2 eines anderen Abschnittes, wie in Fig. 12 und 13 gezeigt ist und sie kann sogar auch verwendet werden, wenn man den Innendurchmesser r2 der beiden Endabschnitte 54 größer festlegt als den Innendurchmesser r1 des Mittelabschnittes, wie in Fig. 13 gezeigt ist.
Ferner kann die Auskleidung 5e in dieser Ausführung auch verwendet werden bei den in Fig. 6, 8 oder 9 gezeigten Formen der Vorsprünge 52.
Der sonstige Aufbau und die sonstige Funktionsweise sind bei dieser Auskleidung 5e fast die gleichen, wie bei der in Fig. 1 gezeigten Auskleidung 5 und auf ihre ausführliche Beschreibung wird daher verzichtet.
Die Auskleidung 5 in Fig. 1, die Auskleidung 5a in Fig. 4, die Auskleidung 5b in Fig.6, die Auskleidung 5c in Fig. 8, die Auskleidung 5d in Fig. 9 und 10 und eine andere Auskleidung 1 (Vergleichsauskleidung) in Fig. 14 wurden für einen Test vorbereitet, wobei alle aus dem gleichen Rohmaterial hergestellt wurden und alle die gleiche Größe aufwiesen. Die Rohre wurden mittels der entsprechenden Auskleidungen und unter Verwendung des aufschrumpfbaren Zylinders 4, der in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, und der Rohre 2, 3 sowie auf der Basis der in den gleichen Figuren erläuterten Abmessungen gegenseitig verbunden. Ein Test zur Ermittlung der Torsionsfestigkeit wurde für diese verbundenen Rohre unter Aufbringen einer Torsionskraft in einer Umfangsrichtung durchgeführt und die in Tabelle 1 angeführten Ergebnisse erhalten.
Ferner wurden die in Tabelle 1 angeführten Verhältnisse der Torsionsfestigkeit erhalten, indem die Torsionsfestigkeit eines Vergleichsbeispiels mit 1 angenommen wurde. Tabelle 1 Musterauskleidung Torsionsfestigkeitsverhältnis Auskleidung Vergleichsauskleidung
Wie aus diesem Vergleichstest klar zu erkennen ist, weisen alle Auskleidungen für Rohrverbindungen in jeder bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung nicht nur eine bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit gegenüber einer äußeren Kraft in Axialrichtung der verbundenen Rohre, sondern auch gegenüber einer äußeren Kraft in Torsionsrichtung auf.

Claims

1. Auskleidung für Rohrverbindungen unter Verwendung einer Memorymetall-Legierung des Typs mit:

einer Außenwand, die in Form einer Hülse und aus Metall gebildet ist, so daß sie zusammenhängend ist; und mit

einer Anzahl von Vorsprüngen, die sich entlang einer axialen äußeren Richtung zu beiden Seiten mit Ausnahme des Mittelabschnitts (50) fortsetzen, und die auf der Innenfläche der Außenwand gebildet sind;

wobei die Anzahl von Vorsprüngen eine Anzahl erster Vorsprünge (51) aufweist, die in Umfangsrichtung zusammenhängend sind, dadurch gekennzeichnet,

daß die Anzahl von Vorsprüngen eine Anzahl von zweiten Vorsprüngen (52) aufweist, die Diskontinuitäten in der Umfangsrichtung haben und die nebeneinander in der axial äußeren Richtung in einem vorgegebenen Abstand angeordnet sind, wobei die zweiten Vorsprünge in einem beliebigen Querschnitt und an Stellen angeordnet sind, die näher zu beiden Endabschnitten als die ersten Vorsprünge (51) liegen; und

daß der Durchmesser R eines Kreises, der die jeweiligen Spitzenabschnitte der zweiten Vorsprünge (52) entlang der Umfangsrichtung verbindet, so eingerichtet ist, daß er entweder gleich wie oder geringfügig größer als der Durchmesser r eines Kreises ist, der von den Spitzenabschnitten der ersten Vorsprünge (51) gebildet wird.

2. Auskleidung für Rohrverbindungen nach Anspruch 1, wobei die zweiten Vorsprünge (52) vorstehende Streifen sind, die sich in beliebigen Intervallen entlang der Umfangsrichtung diskontinuierlich erstrecken.

3. Auskleidung für Rohrverbindungen nach Anspruch 1, wobei die zweiten Vorsprünge (52) eine Anzahl vorstehender Streifen sind, die in einem beliebigen Intervall nebeneinander angeordnet sind und sich entlang einer axialen Richtung erstrecken.

4. Auskleidung für Rohrverbindungen nach Anspruch 1, wobei die zweiten Vorsprünge (52) eine Anzahl vorstehender Streifen sind, die in einem beliebigen Intervall unter einem vorgegebenen Winkel zu einer Achse nebeneinander angeordnet sind.

5. Auskleidung für Rohrverbindungen gemäß Anspruch 1, wobei die zweiten Vorsprünge (52) eine große Anzahl von Vorsprüngen sind, die entlang einer Außenrichtung punktförmig angeordnet sind.

6. Auskleidung für Rohrverbindungen nach Anspruch 1, wobei die miteinander zu verbindenden Rohre (2, 3) aus dem gleichen Material gemacht sind.

7. Auskleidung für Rohrverbindungen nach Anspruch 1, wobei der Innendurchmesser r1 des Mittelabschnitts der Auskleidung in einer Längsrichtung etwas kleiner als der Durchmesser r eines Kreises eingestellt ist, der von den Spitzenabschnitten der ersten Vorsprünge (51) und dem Durchmesser R eines Kreises gebildet ist, der die Spitzenabschnitte der zweiten Vorsprünge (52) entlang der Umfangsrichtung verbindet.

8. Auskleidung für Rohrverbindungen nach Anspruch 4, wobei die zweiten Vorsprünge (52) an einem Endabschnitt und der zweite Vorsprung (52) an dem anderen Endabschnitt in umgekehrter Winkelrichtung in bezug auf die Axialrichtung gebildet sind.