CN103415712B - 由两种不同的材料构成的螺钉或销 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及由两种不同的材料构成的螺钉（1）或者销（1），其中所述螺钉（1）或者所述销（1）包括围绕延伸轴线（5）的由镍基合金构成的内部材料（9）和围绕所述内部材料（9）设置的外部材料（7）。

Description

由两种不同的材料构成的螺钉或销
技术领域
本发明涉及一种由两种材料构成的螺钉或销。
背景技术
为了能够实现可拆卸的并且持久的形状配合的连接和连结，螺钉对此是适合的，因为螺钉被视为理想的连接机构和固定机构。螺钉的连接原理基于两个基本特征，其中在一种方案中螺纹连接的待连接的组件或者元件经由或者直接的形状配合或者经由螺母的间接的形状配合至少与螺钉的杆连接，大多数情况下甚至直接彼此连接和固定。
在流体机械构造中，例如在蒸汽轮机构造中，不同的旋转对称的部件借助于螺钉来连接。但是在这里不利的是，与应用无关地，常常出现泄漏或者预应力损失，所述泄漏或者预应力损失由螺纹连接的松弛或者疲劳引起。有时使用非常大的螺钉，因为应力有时非常高。除此之外，高的应力导致相对厚的法兰。因为厚的法兰要求耗费的制造，所以这是大的缺点。除了耗费的制造之外，必须考虑大构造空间，并且此外过厚的法兰导致不必要的壳体变形。所有的这些问题目前通过实心的螺钉来应付。
发明内容
所期望的是一种合适的螺钉，借助于所述螺钉能够缩小地构成法兰。
在这一点上提出本发明，本发明的目的在于，提出一种螺钉，所述螺钉能够在出现在流体机械中的条件下被缩小地构成。这意味着，必要的螺钉尺寸的减小被认为是本发明的目的。
该目的通过由两种不同的材料构成的螺钉或者销来实现，其中所述螺钉或者所述销包括由外部材料构成的外部轮廓和由内部材料构成的芯，其中所述芯由镍基合金组成。除此之外，外部材料和内部材料的材料特性被选择为，使得螺钉或销的物理和化学特性在流体机械构造例如蒸汽轮机构造中出现的温度下形成理想的条件。因此根据本发明的基本思想在于，在重要的温度范围中寻找用于芯的材料，所述材料的特征在于体积收缩。这种体积收缩也称为负蠕变。
优选的改进方案在下文中给出。
因此在第一个优选的改进方案中，螺钉或者销沿着延伸轴线构成，并且内部材料围绕延伸轴线设置，其中外部材料同样围绕延伸轴线并且围绕内部材料设置。
螺钉或者销通常在其延伸轴线中受到热负荷也受到机械负荷。在此，内部材料通常围绕延伸轴线旋转对称地设置，其中外部材料同样通常旋转对称地围绕内部材料构成。因此实现了高的对称性，所述对称性在不同的负荷下导致小的局部应力。
在另一个优选的改进方案中，螺钉或者销具有头部、杆部和底部，其中头部基本上具有与杆部相比更大的直径。根据本发明因此提出，将可能的螺钉或者销的应用领域扩展到近似所有可能的连接方案上。
在一个尤其优选的改进方案中，内部材料从头部至底部连续地构成。这个优选的改进方案基本上提供了两个优点。一方面这样的螺钉或销的制造是相对简单的，因为通常仅须执行从头部到底部的钻孔并且内部材料能够相对简单地填充到螺钉或销的内部中。此外芯的连续的实施引起螺钉或者销的更好的导热能力，这导致，这样的螺钉或者销能够被缩小地构成。
在另一个优选的改进方案中，内部材料仅设置在杆部中和底部中、相对于在螺钉或者销中芯的连续的实施，现在提出，不将内部材料构造为连续地穿过整个螺钉或者整个销。提出仅销或者螺钉的一部分构造有内部材料。在这里基本上节省了材料成本。
在一个优选的改进方案中，内部材料具有构成为圆锥形的形状。在最简单的情况下内部材料能够构成为圆柱形。因此，能够应用特定地在必要处增大内部材料的有利的热特性和机械特性。在一些应用情况中，底部尤其受到热负荷和机械负荷。因此在另一个优选的改进方案中提出，朝向底部构成圆锥形的形状的直径，使得直径朝向底部逐渐增大。因此尤其在底部中能够利用内部材料的尤其有利的热特性和机械特性。
镍基材料合金在重要的小于580℃的温度范围中的出色之处在于体积收缩或者负蠕变。
在其它的优选的改进方案中，外部的螺钉轮廓也就是说外部材料由标准螺钉材料例如1重量％或10重量％的铬钢构成。这导致对于由1重量％或10重量％的铬钢构成的外部的螺钉轮廓的支持效果和改善的设计值。
附图说明
在下文中根据示意性的附图详细地阐述根据本发明的螺钉的优选的实施方式。
其中：
图1示出根据本发明的螺钉或者销的第一实施方式，
图2示出根据本发明的螺钉或者销的第二实施方式，
图3示出根据本发明的螺钉或者销的第三实施方式。
具体实施方式
图1示出根据本发明的螺钉1或者销1的第一实施方式。螺钉1或者销1基本上包括头部2、杆部3和底部4。杆部3在组件构造为螺钉1的情况下构造有在图1中未示出的螺纹，所述螺纹与构造在另一个组件中的反螺纹或者与螺母力配合地连接。螺钉1或者销1沿着延伸轴线5构成为是长形的。在此，螺钉1或者销1基本上围绕该延伸轴线5旋转对称地构成。螺钉1或者销1由两种不同的材料构成，其中螺钉1或者销1包括由外部材料7构成的外部轮廓6和由内部材料9构成的芯8。
内部材料9在这里基本上围绕延伸轴线5旋转对称地设置。围绕内部材料9，外部材料7同样围绕延伸轴线5基本上旋转对称地设置。
头部2在根据图1的实施方式中具有基本上比杆部3的直径更大的直径10。
根据图1的实施方式，芯8或者内部材料9从头部2至底部4连续地构成。这意味着，从头部2至底部4的孔11基本上实现了内部材料9从头部2至底部4的装入。
在图2中可见根据本发明的螺钉1或者销1的第二实施方式。在这里区别在于，芯8或者内部材料9从头部2至底部4不连续地构成，而是仅设置在杆部3中底部4中。这意味着，内部材料9不设置在头部2中。基本上这样的螺钉1或者销1穿过孔12构造，所述孔从底部4至头部2地构成。
在图3可见根据本发明的螺钉1或者销1的第三实施方式。在这里区别在于，与在图1和2中可见的不同，内部材料9或者芯8不构成为圆柱形，而是具有是圆锥形的形状。这意味着，圆锥形的形状14的直径13从头部2朝向底部4增加。
在根据图1、2和3的所有三个实施方式中，内部材料9由镍基合金构成，所述内部材料在重要的小于580℃的温度范围中出色之处在于体积收缩。外部轮廓6或者外部材料7由螺钉材料例如由1重量％或者10重量％的铬钢构成。
螺钉1或者销1应用于所有流体机械构造中，例如应用于蒸汽轮机构造或者燃气轮机构造中。

Claims (9)

1.由两种不同的材料构成的螺钉(1)或者销(1)，
其中所述螺钉(1)或者所述销(1)包括由外部材料(7)构成的外部轮廓(6)和由内部材料(9)构成的芯(8)，
其特征在于，
所述内部材料(9)由镍基合金构成。
2.根据权利要求1所述的螺钉(1)或者销(1)，
其中所述螺钉(1)或者所述销(1)沿着延伸轴线(5)构成，并且所述内部材料(9)围绕所述延伸轴线(5)设置，
其中所述外部材料(7)同样围绕所述延伸轴线(5)并且围绕所述内部材料(9)设置。
3.根据权利要求1或2所述的螺钉(1)或者销(1)，
其中所述螺钉(1)或者所述销(1)具有头部(2)、杆部(3)和底部(4)，
其中所述头部(2)具有与所述杆部(3)相比更大的直径(10)。
4.根据权利要求3所述的螺钉(1)或者销(1)，
其中所述内部材料(9)从所述头部(2)至所述底部(4)连续地构成。
5.根据权利要求3所述的螺钉(1)或者销(1)，
其中所述内部材料(9)仅设置在所述杆部(3)中和所述底部(4)中。
6.根据权利要求3所述的螺钉(1)或者销(1)，
其中所述内部材料(9)具有构成为圆锥形的形状。
7.根据权利要求6所述的螺钉(1)或者销(1)，
其中所述圆锥形的形状的直径(13)朝向所述底部(4)逐渐增大。
8.根据权利要求1或2所述的螺钉(1)或者销(1)，
其中所述外部材料(7)由1重量％的铬钢构成。
9.根据权利要求1或2所述的螺钉(1)或者销(1)，
其中所述外部材料(7)由10重量％的铬钢构成。
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