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Verbindung
Die Erfindung betrifft eine Verbindungskonstruktion zum Befestigen eines äusseren zylindrischen Körpers, der aus einem von Titan oder Zirkonium verschiedenen Metall besteht, an einem aus Titan oder Zirkon bestehenden inneren zylindrischen Körper.
Es ist selbstverständlich, dass man mit dem Ausdruck Titan oder Zirkon, wie er in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, nicht nur reines Titan oder Zirkon versteht, sondern auch Legierungen auf Titan- bzw. Zirkongrundlage. Es sei auch vermerkt, dass der Ausdruck "innerer zylindrischer Körper" nicht nur einen relativ grossen zylindrischen Körper, z.
B. verschiedene Reaktionsgefässe, Kolonnen, Türme, Gehäuse od. dgl. bezeichnet, sondern auch ein relativ kleines Röhrchen, Rohr od. dgL Der weiters verwendete Ausdruck "äusserer zylindrischer Körper", bezeichnet einen, aus einem von Titan oder Zirkon verschiedenen Metall (wie Stahl, rostbeständigem Stahl usw.) bestehenden Körper, dessen Durchmesser grösser als jener des inneren zylindrischen Körpers ist und der rund um den inneren zylindrischen Körper derart befestigt wird, dass zwischen den Körpern ein Abstand liegt.
Ein typisches Beispiel für einen äusseren zylindrischen Körper ist ein zylindrischer Mantel, der um ein inneres Reaktionsgefäss oder eine Destillationskolonne montiert ist, wobei zwischen beiden ein Zwischenraum besteht, der zur Aufnahme eines Kühl- oder Heizmediums bestimmt ist.
Es ist bekannt, dass Titan und Zirkon, sowie deren Legierungen verschiedene, ausgezeichnete Eigenschaften einschliesslich Korrosions- und chemische Widerstandskraft besitzen, so dass sie insbesondere ft1r Apparate, Ausrüstungsgegenstände und Aggregate, wie Reaktionsgefässe, Kolonnen, Türme, Behälter, Gehäuse od. dgl., günstig verwendbar sind, von welchen eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion verlangt wird. Titan, Zirkon und deren Legierungen haben jedoch den Nachteil, nicht leicht mit andern Metallen verschweissbar zu sein.
In einigen Fällen wurde versucht, einen Körper oder einen Bauteil, der aus Titan oder Zirkon besteht, an einen Körper oder einen Bauteil aus einem davon verschiedenen Metall mit Hilfe mechanischer
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tigen Verbindungen, die unter Verwendung mechanischer Elemente ausgeführt sind, unvermeidlich ist, dass ein sehr kleiner Zwischenraum od. dgl. entsteht. Das ist von Nachteil, insbesondere, wenn ein Gefäss, eine Kolonne, ein Rohr od. dgl. dazu verwendet wird, Medien zu führen oder zu behandeln.
Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden, die auftreten wenn ein aus Zirkon oder Titan bestehendes Bauelement an ein anderes Bauelement befestigt werden soll, das aus Metallen besteht, die von Titan oder Zirkon verschieden sind.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, eine neue Konstruktion zur festen und dichten Befestigung eines äusseren zylindrischen Körpers an einem inneren zylindrischen Körper zu schaffen, wobei der äussere Körper aus einem Metall besteht, das von Titan oder Zirkon verschieden ist und der innere Körper aus Titan oder Zirkon hergestellt ist.
Ziel der Erfindung ist es weiters, eine neue Verbindung der oben angeführten Art mit einer minimalen Anzahl von Schrauben oder sogar ohne Verwendung derartiger Elemente zu schaffen.
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Weiters soll gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung an einen inneren zylindrischen Körper aus Titan oder Zirkon starr und dicht ein anderer zylindrischer Körper aus einem davon verschiedenen
Metall so befestigt werden, dass ein Zwischenraum zwischen beiden Körpern auftritt, wodurch ein Heiz- oder Kühlmantel für den inneren zylindrischen Körper gebildet wird.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung soll ein aus Zirkon oder Titan bestehendes Rohr wie eine Speise-oder Abflussleitung dicht und starr an ein Reaktionsgefäss, eine Kolonne, Gehäuse od. dgl. befestigt werden, das im Inneren eine Einlage aus Zirkon oder Titan enthält.
Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein aus Titan oder Zirkon bestehender innerer zylindrischer Körper an einem gewünschten peripheren Abschnitt mit einem Ring oder einem ringförmigen Streifen aus Titan oder Zirkon versehen. Der Ring ist an den Umfang des inneren zylindrischen Körpers geschweisst, um eine im wesentlichen vollständige Verbindung zwischen den Teilen zu schaffen. Ein äusserer zylindrischer Körper aus einem andern Metall ist an seinem inneren Umfang entsprechend dem Ring oder ringförmigen Streifen, mit einem Ring oder einem ringförmigen Streifen versehen, der aus dem gleichen Metall wie der äussere zylindrische Körper besteht. Diese beiden Ringe oder ringförmigen Streifen sind gegeneinander verschraubt. Der Verband oder die Verbindung zwischen diesen beiden Ringen ist verlötet, insbesondere hartverlötet.
Diese Ringe dienen auch als Distanzstück zwischen dem inneren und dem äusseren zylindrischen Körper, um einen Zwischenraum zwischen ihnen entstehen zu lassen. Da die Ringe im wesentlichen mit den entsprechenden zylindrischen Körpern einen Teil bilden und mechanisch verbunden und an der Verbindungsstelle verlötet sind, ist die Verbindungskonstruktion als ganzes starr und völlig (gas)-dicht.
Die Erfindung, sowohl was die Verbindungskonstruktion als auch die Methode zu deren Herstellung betrifft, wird am besten aus der folgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung verstanden.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt. Es ist ein aus Titan oder Zirkon bestehendes Kolonnengehäuse gezeigt, das mit einem äusseren Mantel zur Aufnahme eines Kühl- oder Heizmittels versehen ist. Fig. 2 veranschaulicht eine der Fig. l entsprechende Ansicht. Es ist eine andere Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes gezeigt. Fig. 3 stellt einen Längsschnitt eines Teiles eines Stahlgefässes mit einem aus Titan oder Zirkon bestehenden Einsatz dar. Ein aus Titan oder Zirkon bestehendes Rohr ist dabei so an dem Gefäss befestigt, dass es in dessen Inneres hineinragt. Aus Gründen der Einfachheit wird für die folgende Beschreibung angenommen, dass der-innere zylindrische Körper und der damit verbundene Ring aus Titan besteht.
Es ist jedoch selbstverständlich, dass die Erfindung in gleicher Weise auch auf jene Fälle anwendbar ist, in welchen eine Titanlegierung, Zirkon oder eine Zirkonlegierung verwendet wird. Aus diesem Grund kann der Ausdruck Titan, wie er hierin verwendet wird, auch durch den Ausdruck Zirkon, eine Titanlegierung oder eine Zirkonlegierung in jenen Fällen ersetzt werden, in denen diese Teile aus diesen Materialien bestehen.
Insbesondere in Fig. 1 ist ein Einsatz 1, der aus Titan besteht, an seiner Peripherie in der Nähe seines oberen Endes mit einem äusseren Ring 2 versehen, der ebenfalls aus Titan besteht. Der Ring 2 ist zur Gänze mit dem Einsatz 1 durch eine Schweissung 3-3 längs seiner inneren Peripherie verbunden. Ein Mantel 4, der aus Stahl oder rostbeständigem Stahl besteht, weist einen Durchmesser auf, der grösser als jener des Einsatzes 1 ist. Der Mantel ist an seiner inneren Peripherie im Bereich von deren oberem Ende mit einem Ring 5 ausgestattet, der ein Innengewinde trägt und aus Stahl oder rostbeständigem Stahl besteht.
Der Ring 5 ist durch eine Schweissung 6 zur Gänze mit dem Mantel 4 verbunden.
Die Ringe 2 und 5 sind miteinander verschraubt, wobei die Verbindungsstellen durch Lötung (z. B. unter Verwendung von Silber oder einer Silberlegierung) bei 7-7 verbunden sind. Durch diese Konstruktion ist der Mantel 4 fest und gasdicht mit dem Einsatz 1 verbunden, wobei zwischen beiden ein Zwischenraum besteht. Es ist selbstverständlich, dass die unteren Enden des Mantels 4 und des Einsatzes 1 mittels einer ähnlichen Konstruktion verbunden werden können.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausgestaltung der Erfindung ist ähnlich der in Fig. 1 gezeigten mit Ausnahme der Anordnung und Verbindung der Ringe. Insbesondere ist ein Ring 12, der aus Titan besteht, an den Einsatz 11 bei 13-13. geschweisst. Der Ring 12 hat an seinem unteren Ende einen nach aussen vorspringenden, ringförmigen Flansch 12'. Ein aus Stahl oder rostbeständigem Stahl bestehender Ring 15 ist durch Schwei- ssung 16 mit einem Mantel 14 verbunden. Der Ring 15 liegt an seiner inneren Seitenfläche an der äusseren Seitenfläche des Ringes 12 an. Weiters ist das untere Ende des Ringes 15 so ausgestaltet, dass es an der oberen Fläche des Flansches 12'sitzt, wie dies dargestellt ist. Das untere Ende des Ringes 15 ist bei 17 mit dem benachbarten Ring des Flansches 12'verlötet.
In ähnlicher Weise ist der innere Rand des Ringes 15 bei 17 mit dem oberen äusseren Rand des Ringes 12 verlötet.
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Vorteilhaft wird die Lötung mit Silber oder einer Silberlegierung ausgeführt. In dieser Ausgestaltung sind die Ringe 12 und 15 mittels einer Befestigungsschraube 18 an Stelle einer Schraubverbindung ähnlich der in Fig. l verbunden. In der besonderen, dargestellten Konstruktion ist die Schraube 18 von der Innen- seite des Einsatzes durch den Einsatz 11 und den Ring 12 in den Ring 15 geschraubt. In diesem Fall besteht die Schraube 18 aus Titan und ihr Kopf ist mittels Lichtbogenschweissung an den Einsatz 11 geschweisst. Es ist aber auch möglich, die Schraube 18 von der Aussenseite des Ringes 15 durch den Ring 15, den Ring 12 und in die Einsatzwand 11 einzuschrauben. Es ist wohl selbstverständlich, dass eine geeignete Anzahl von Schrauben 18 in Intervallen entlang dem Umfang der Konstruktion vorgesehen ist.
In der in Fig. 3 veranschaulichten Ausgestaltung trägt ein aus Stahl bestehender äusserer zylindrischer
Körper oder ein Gefäss 21 eine innere Auskleidung 22 aus Titan und ist an einem inneren zylindrischen Körper oder einem Rohr 20 aus Titan befestigt. Das Rohr 20 weist eine Verdickung in Gestalt eines Ringes
23 auf, der ein Aussengewinde trägt. Ein weiterer Ring 24 aus Stahl weist eine mit Innengewinde versehene Öffnung auf, die den Ring 23 aufnimmt. Der Ring 24 ist in eine Öffnung eingepasst, die durch die Wand des Gefässes 21 mit Ausnahme des Einsatzes 22 hindurchgeht. Auf diese Weise sitzt das untere Ende des Ringes 24 am Einsatz 22 auf. Der Ring 24 ist bei 25 längs seiner der Gefässwand benachbarten Fläche mit dem Gefäss 21 verschweisst. Der Einsatz 22 trägt eine Öffnung, durch welche sich das Rohr 20 in das Innere des Gefässes 21 erstreckt.
Das Rohr 20 ist mit dem vergrösserten ringförmigen Abschnitt 23 in die mit Gewinde versehene Öffnung im Ring 24 eingeschraubt. Vorteilhaft ist die ringförmige Verbindung zwischen dem Ring 24 und dem Ring 23 bei 26'mit Silber oder einer Silberlegierung verlötet. Längs der unteren kreisförmigen Verbindung zwischen dem Ring 23 und dem Einsatz 22 ist eine Schweissung 26 durchgeführt. Durch diese Konstruktion ist das rohrförmige Element 20 starr und (mediums-) dicht mit dem Gefäss 21 verbunden.
Obwohl nur einige besondere Ausgestaltungen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist es selbstverständlich, dass verschiedene Abänderungen demjenigen naheliegen werden, der mit der Sache vertraut ist. Es werden daher alle derartigen Abänderungen als in den Schutzbereich der Ansprüche fallend betrachtet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verbindung zur Befestigung eines inneren zylindrischen, aus Titan oder Zirkon bestehenden Körpers an einen äusseren zylindrischen Körper, der aus einem von Titan oder Zirkon verschiedenen Metall besteht, gekennzeichnet durch einen Ring, der aus dem gleichen Material wie der innere zylindrische Körper besteht und sich um den inneren zylindrischen Körper herum erstreckt, einen Ring, der aus dem gleichen Material wie der äussere zylindrische Körper besteht und sich um den inneren Umfang des äusseren zylindrischen Körpers herum erstreckt, wobei diese Ringe mechanisch miteinander verbunden sind und die Verbindungsstelle zwischen den Ringen verlötet ist.