DE102007055328A1 - pipe connection - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine fluidführende Rohrverbindung (1) mit mindestens einer Rohrleitung (2), bei der mindestens an ihrem ersten Ende (3) ein Flansch (4) angeordnet ist. Der Flansch (4) ist mittels eines Umgießvorgangs durch eine direkte stoffschlüssige Verbindung (7) zwischen dem umgossenen Flansch (4) und der Rohrleitung (2) herstellbar. Die direkte stoffschlüssige Verbindung (7) ist dadurch erzeugbar, dass das Material des Flansches während des Umgießvorgangs zumindest teilweise eine höhere Temperatur aufweist als die Schmelztemperatur des Materials der Rohrleitung und beim Umgießvorgang das Material der Rohrleitung im Bereich des Umgusses aufschmelzbar ist, oder dadurch, dass die Oberfläche der Rohrleitung (2) durch ein Flussmittel mit dem Werkstoff des umgossenen Flansches (4) zur Reaktion veranlassbar ist. Zwischen der Schmelze des Flansches (4) und der Oberfläche der Rohrleitung (2) kommt es beim Umgießen zu einer Wechselwirkung, so dass bei Erstarrung der Schmelzen eine stoffschlüssige Verbindung (7) zwischen der Rohrleitung (2) und dem Flansch (4) ausbildbar ist.The invention relates to a fluid-conducting pipe connection (1) with at least one pipe (2), in which at least at its first end (3) a flange (4) is arranged. The flange (4) can be produced by means of a Umgießvorgangs by a direct cohesive connection (7) between the encapsulated flange (4) and the pipe (2). The direct cohesive connection (7) can be produced by the fact that the material of the flange at least partially during the Umgießvorgangs a higher temperature than the melting temperature of the material of the pipeline and Umgießvorgang the material of the pipeline in the region of the encapsulation is melted, or in that the surface of the pipeline (2) can be caused to react by a flux with the material of the cast-over flange (4). Between the melt of the flange (4) and the surface of the pipe (2), there is an interaction during casting, so that upon solidification of the melt a cohesive connection (7) between the pipe (2) and the flange (4) can be formed ,
Description
Die Erfindung betrifft eine fluidführende Rohrverbindung mit mindestens einer Rohrleitung, bei der mindestens an ihrem ersten Ende ein Flansch angeordnet ist.The The invention relates to a fluid-carrying pipe connection with at least one pipeline, at least at its first End is arranged a flange.
Derartige Rohrverbindungen sind an sich bekannt und bei einer Vielzahl von Anwendungen im Einsatz.such Pipe joints are known per se and in a variety of Applications in use.
Die Aufgabe einer derartigen Rohrverbindung besteht darin, die Rohrleitung an eine weitere fluidführende Komponente anzuschließen und somit den Transport eines Fluids zwischen dem Rohr und der weiteren fluidführenden Komponente zu ermöglichen.The The object of such a pipe connection is the pipeline to connect to another fluid-carrying component and thus the transport of a fluid between the tube and the other allow fluid-carrying component.
Die Anforderungen an die Rohrverbindung sind einerseits die druckdichte Verbindung zwischen Flansch und Rohr, die Druckdichtigkeit des Flansches selbst, eine hohe Schwingungsfestigkeit zwischen dem Rohr und dem Flansch und eine gute Montierbarkeit.The Requirements for the pipe connection are on the one hand the pressure-tight Connection between flange and pipe, the pressure tightness of the flange itself, a high vibration resistance between the pipe and the Flange and good mountability.
Dabei wird speziell im Fahrzeugbau eine leichte kostengünstige Version angestrebt.there is a lightweight cost-effective especially in vehicle construction Version aimed at.
Derartige Verbindungen werden derzeit häufig als Kombination aus Leichtmetallflansch mit Stahl- oder anderen Metallrohren erzeugt. Dabei werden die Metallrohre, vorzugsweise Stahl bzw. Edelstahl meist in Aluminiumflanschkörper eingelötet oder eingeschweißt.such Compounds are currently commonly called combination Light metal flange with steel or other metal tubes produced. In this case, the metal pipes, preferably steel or stainless steel usually soldered or welded into aluminum flange body.
Rohrverbindungen,
die dem geschilderten Stand der Technik ähnlich sind, sind
in der
Nachteilig
an der geschilderten Art der Rohrverbindungen ist zum Einen, dass
der Flansch aus einer Knetlegierung mit umfangreicher mechanischer Nachbearbeitung
hergestellt werden muss. Die Rohre müssen über
einen zusätzlichen Arbeitsgang dicht und schwingungsfest
an dem Flansch angebracht werden. Ist, wie in der
Prinzipiell ist auch der Einsatz von urgeformten, vorzugsweise druckgegossenen Flanschen aus Leichtmetalllegierung möglich. Diese Flansche bieten gegenüber den mechanisch bearbeiteten Teilen aus Knetlegierung den Vorteil einer hohen Formvielfalt bei wenig bzw. keiner mechanischen Nacharbeit. Sie sind außerdem kostengünstig herstellbar. Urgeformte Bauteile (speziell druckgegossene Bauteile) sind aufgrund der inneren Porosität von Hause aus allerdings nicht zu 100% druckdicht. Die gängigen Gusslegierungen sind außerdem nicht lötbar, da es sich dabei um mehr Phasenlegierungen handelt, bei denen beim Löten einzelne Phasen in Flächenzustand gehen und somit das Löten unmöglich machen. Ausnahmen davon sind Aluminiumwerkstoffe mit geringen Legierungsbestandteilen, beispielsweise AlMn 1,6. Diese Legierungen weisen alle den Nachteil auf, dass eine geringe Oberflächenhärte und hohe Kriecheigenschaft bzw. Setzneigung besteht. Aus diesem Grund sind die Legierungen für die Flanschverbindungen speziell bei schwingender Belastung ungeeignet.in principle is also the use of urformed, preferably die-cast Flanges made of light metal alloy possible. These flanges offer compared to the machined parts Wrought alloy the advantage of a high variety of forms with little or no mechanical rework. They are also inexpensive produced. Urgeformte components (especially die-cast components) are from home, however, due to the internal porosity not 100% pressure tight. The common casting alloys are also not solderable, since it is about more phase alloys is where in the soldering individual Phases go into surface state and thus the soldering to make impossible. Exceptions to this are aluminum materials with low alloying constituents, for example AlMn 1.6. These Alloys all have the disadvantage that a low surface hardness and high creep property or tendency to settle exists. For this The reason is the alloys for the flange connections especially unsuitable for swinging loads.
Um dennoch das hochproduktive Verfahren Druckgießen für die Herstellung von Rohrflanschverbindungen einsetzen können, können die Flansche auch um entsprechend gestaltete Rohre herumgegossen werden, so dass die Rohre durch den Flansch hindurchgehen und das Fluid mit dem Flansch nicht direkt in Kontakt kommt.Around nevertheless the highly productive process die casting for can use the production of pipe flange connections, The flanges can also be designed around appropriately designed pipes be poured around so that the tubes pass through the flange and the fluid does not come into direct contact with the flange.
Dadurch werden die oben genannten Nachteile der urgeformten Flansche beseitigt. Insbesondere sind die Rohre dann von Haus aus zu 100% druckdicht. Sie weisen im Inneren keinerlei lösbare Restpartikel auf, die während des Betriebes das Fluid verschmutzen können. Die Dichtfläche für die Verbindung des Flansches mit einer weiteren fluidführenden Komponente kann dabei vorzugsweise auch durch das Druckgießen ohne anschließende Bearbeitung hergestellt werden.Thereby the above-mentioned disadvantages of the urgeformten flanges are eliminated. In particular, the pipes are then 100% pressure tight by default. They have no soluble residual particles inside, which can pollute the fluid during operation. The sealing surface for the connection of the flange with another fluid-carrying component can thereby preferably also by die casting without subsequent Processing be made.
Im Normalfall werden die Rohre mit höherer Schmelztemperatur mit einer Leichtmetalllegierung mit niedrigerer Schmelztemperatur umgossen. Dabei bildet sich in der Regel eine kraft- bzw. formschlüssige Verbindung. Durch Anbringen entsprechender Hinterschnitte am Rohr ist eine Verbindung auch schwingungsfest. Die Herstellung der entsprechenden Hinterschnitte an den Rohren ist allerdings nicht in jedem Fall möglich bzw. sehr kostenintensiv.in the Normally, the tubes with higher melting temperature with a light metal alloy with a lower melting temperature cast around. This usually forms a positive or positive Connection. By attaching appropriate undercuts on the pipe a connection is also vibration resistant. The production of the corresponding Undercuts on the tubes, however, is not always the case possible or very expensive.
Ist die Gestaltung der Hinterschnitte nicht optimal, kann es insbesondere bei Schwingungsbelastung bzw. thermischer Wechselbelastung zum Auftreten von Undichtigkeiten zwischen Rohr und Flansch kommen. Deshalb ist es wünschenswert, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Rohr und dem umgossenen Flansch herzustellen.is the design of the undercuts is not optimal, it can in particular at vibration load or thermal cycling to occur come from leaks between pipe and flange. Therefore it desirable a cohesive connection between the pipe and the over-molded flange.
In
der
Diese genannten Verfahren haben den Nachteil, dass ein zusätzlicher Arbeitsschritt am Rohr erforderlich ist, bevor das Umgießen vorgenommen werden kann. Dazu ist eine aufwendige Vorbereitung der Inserts notwendig. Das Insert wird außerdem durch das thermische Spritzen und durch das anschließende Umgießen zweimal thermisch belastet, was ggfs. zu Festigkeitseinbußen führen kann.These mentioned methods have the disadvantage that an additional Work step on the pipe is required before the casting can be made. This is an elaborate preparation of Inserts necessary. The insert is also characterized by the thermal Spraying and by the subsequent transfer twice thermally loaded, which, if necessary, to loss of strength can lead.
Der Stoffschluss findet außerdem nur zwischen der Beschichtung und dem umgossenen Metall statt, so dass die Dichtigkeit zwischen dem Flansch und dem Rohr im Wesentlichen von der Verbindung der aufgespritzten Schicht mit dem Rohr abhängig ist.Of the In addition, material adhesion only occurs between the coating and the cast metal instead, leaving the tightness between the flange and the tube substantially from the connection of the sprayed layer is dependent on the pipe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Flansch durch einen Druckgießvorgang herstellbar ist, wobei der Flansch auf dem Rohr ohne zusätzliche Arbeitsgänge wie nachträgliches Anschweißen oder Anlöten und ohne Hinterschnitte druckdicht und schwingungsfest befestigbar ist.Of the Invention is based on the object, a pipe connection of the above mentioned type, in which the flange by a die-casting can be produced, with the flange on the tube without additional Operations such as subsequent welding or soldering and without undercuts pressure-tight and vibration-proof is fastened.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Flansch mittels eines Umgießvorgangs durch eine direkte stoffschlüssige Verbindung zwischen dem umgossenen Flansch und der Rohrleitung herstellbar ist.These Task is solved in that the flange by means of a Umgießvorgangs by a direct cohesive Connection between the encapsulated flange and the pipe can be produced.
Ein derartig erzeugter Flansch hat den Vorteil, dass er über die stoffschlüssige, beim Umgießvorgang erzeugbare direkte Verbindung zur Rohrleitung ohne weitere Arbeitsgänge und Zwischenschichten dicht mit der Rohrleitung verbindbar ist. Die stoffschlüssige Verbindung weist eine hohe Festigkeit auf, so dass auch Hinterschnitte, die einen Formschluss möglich machen, nicht erforderlich sind. Auf diese Weise ist eine sehr preiswerte, dichte und eine hohe Festigkeit aufweisende Rohrverbindung möglich.One thus produced flange has the advantage that he over the cohesive, producible during the Umgießvorgang direct connection to the pipeline without further operations and intermediate layers can be tightly connected to the pipeline. The cohesive connection has a high strength on, so that undercuts, which allows a positive fit make, are not required. This way is a very inexpensive, dense and high strength pipe connection possible.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die direkte stoffschlüssige Verbindung zwischen Flansch und Rohrleitung dadurch erzeugbar, dass das Material des Flansches während des Umgießvorgangs zumindest zeitweise eine höhere Temperatur aufweist als die Schmelztemperatur des Materials der Rohrleitung und beim Umgießvorgang das Material der Rohrleitung an der äußeren Oberfläche der Rohrleitung im Bereich des Umgusses aufschmelzbar ist, wodurch die stoffschlüssige Verbindung durch Verschweißen der Materialien des Flansches und der Rohrleitung beim Umgießvorgang herstellbar ist.In a development of the invention is the direct cohesive Connection between flange and pipe thereby produced that the material of the flange during the Umgießvorgangs at least temporarily a higher temperature than the melting temperature of the material of the pipeline and during Umgießvorgang the material of the pipeline on the outer surface the pipeline in the region of the encapsulation is melted, whereby the cohesive connection by welding the materials of the flange and the pipe during Umgießvorgang can be produced.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Materialien des Flansches und der Rohrleitung Aluminiumwerkstoffe.In a development of the invention are the materials of the flange and the pipeline aluminum materials.
Dadurch, dass das Material der Rohrleitung beim Umgießen durch die Materialschmelze des Flansches aufschmelzbar ist, entsteht eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der aufgeschmolzenen Oberfläche der Rohrleitung und der Schmelze des Flansches ohne zusätzlich aufzubringende Zwischenschicht, die nach der Erstarrung des Flansches eine unlösbare dichte Verbindung zwischen Flansch und Rohrleitung bildet.Thereby, that the material of the pipeline during the pouring through the Material melt of the flange is melted, creates a cohesive connection between the molten Surface of the pipeline and the melt of the flange without additional intermediate layer to be applied after the solidification of the flange an insoluble tight connection forms between flange and pipe.
Aluminium weist ein geringes Gewicht bei guter Festigkeit auf. Es lässt sich gut aufschmelzen, da es eine niedrige Schmelztemperatur hat. Außerdem weist es eine je nach Legierung gute bis sehr gute Korrosionsfestigkeit auf.aluminum has a low weight with good strength. It leaves melt well as it has a low melting temperature. It also has a good to very good depending on the alloy Corrosion resistance.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die stoffschlüssige Verbindung zwischen Flansch und Rohrleitung dadurch erzeugbar, dass die Oberfläche de Rohrleitung vor dem Umgießvorgang mit einem Flussmittel behandelt ist, welches eine Reaktion der Oberfläche der Rohrleitung mit dem Material des umgossenen Flansches während des Umgießvorganges ermöglicht.In a development of the invention is the cohesive Connection between flange and pipe thereby produced that the surface of the pipeline before the Umgießvorgang treated with a flux, which is a reaction of the surface the pipeline with the material of the molded flange during the Umgießvorganges allows.
Durch das Flussmittel entsteht eine Verbindung, die einer durch Löten erzeugbaren Verbindung ähnlich ist, ohne dass ein zusätzlicher Lötvorgang im Anschluss an das Umgießen notwendig ist. Eine derartige Verbindung hat den Vorteil, dass auch Materialien miteinander verbindbar sind, die sich nicht verschweißen lassen. Ein Zusatzwerkstoff, wie beim Löten, ist nicht erforderlich.By The flux creates a connection, the one by soldering producible compound is similar without an additional Soldering process necessary after casting is. Such a compound has the advantage that also materials connectable to each other, which do not weld to let. A filler material, as in soldering, is not required.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Rohrleitung als Edelstahlrohr aus austenitischem Stahl und der Flansch aus einem Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium ausgebildet.In a development of the invention is the pipeline as a stainless steel pipe austenitic steel and the flange made of a light metal, preferably formed aluminum.
Edelstahlrohre haben den Vorteil einer ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit. Durch die erfindungsgemäße Rohrverbindung ist es möglich, auch Edelstahlrohre mit Flanschen aus Leichtmetall zu versehen. Dadurch können aufwändige Umformoperationen an den Edelstahlrohren entfallen. Weitere thermische Behandlungsschritte sind ebenfalls nicht erforderlich.stainless steel pipes have the advantage of excellent corrosion resistance. By the pipe connection according to the invention It is also possible to use stainless steel tubes with flanges made of light metal too Mistake. This allows complex forming operations account for the stainless steel tubes. Further thermal treatment steps are also not required.
Anhand
der Zeichnung wird nachstehend ein Beispiel der Erfindung näher
erläutert. Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße
Rohrverbindung
Der
Flansch
Dadurch,
dass die Temperatur der Schmelze des Flansches
Nach
dem Entnehmen der Rohrverbindung
- 11
- Rohrverbindungpipe connection
- 22
- Rohrleitungpipeline
- 33
-
Erstes
Ende der Rohrleitung
2 First end of the pipeline2 - 44
- Flanschflange
- 55
-
Bohrungen
im Flansch
4 Holes in the flange4 - 66
- Kontaktzonecontact zone
- 77
- stoffschlüssige Verbindungcohesive connection
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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WO2009065659A1 (en) | 2009-05-28 |
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Legal Events
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination | ||
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Effective date: 20141120 |