DE10337859A1

DE10337859A1 - Verfahren zur Herstellung eines Einfüllstutzens

Info

Publication number: DE10337859A1
Application number: DE10337859A
Authority: DE
Inventors: Yasuaki Soja Hiramatsu; Takayuki Soja Ohmori
Original assignee: Om Corp
Current assignee: Asteer Co Ltd
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2003-08-18
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2023-08-19
Also published as: US6931729B2; DE10337859B4; JP2004090877A; US20040049906A1

Abstract

In Antwort auf die zahlreichen vor kurzem vorgebrachten Anfragen stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Einfüllstutzens zur Verfügung, um eine Verbindung eines Mundstücks und eines Zufuhrrohrs, welche gesondert hergestellt wurden, in einen einstückigen Einfüllstutzen zu erleichtern, der eine exzellente Dichtheit aufweist. Das Verfahren zur Herstellung eines Einfüllstutzens 1 umfaßt die folgenden Schritte: Verbinden einer Innenseite des Umfangswandabschnitts 16 eines Zufuhrrohrs und einer Außenseite des Umfangswandabschnitts 12 des Mundstücks, und Integrieren des Mundstücks 2 und des Zufuhrrohrs 3, worin die Außenseite des Mundstücks und die Innenseite des Zufuhrrohrs in einer Beziehung stehen, um in einen preßgepaßten Zustand zusammengesetzt zu werden, ein Nahtschweißen an dem Schweißbereich W ausgeführt wird, der in einem Bereich der überlappten Fläche S vorgesehen wird, der durch die Breite der Umfangswandabschnitte definiert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Einfüllstutzens, um Brennstoff in ein Zufuhrrohr eines Motorfahrzeuges oder dgl. einzufüllen.

Aus dem Gesichtspunkt der Effizienz beim Zuführen von Brennstoff, einer Reduktion der Herstellungskosten oder einer Reduktion des Gewichts des Produktes, wird in letzter Zeit häufig ein Rohr, das einen kleineren Durchmesser in bezug zu dem konventionellen Rohr aufweist, als ein Zufuhrrohr in verwendet. Jedoch fordern es die rechtlichen Bestimmungen, daß ein Mundstück des Einfüllstutzens den Durchmesser so groß wie derjenige eines konventionellen Stutzens aufweist, so daß es dazu tendiert, ein großer Durchmesser des Mundstückes relativ zu jenem des Zufuhrrohres zu werden. In einem Fall eines Zufuhrrohres, das einen großen Durchmesser aufweist, kann dies als der Einfüllstutzen verwendet werden, wenn es einen vergrößerten Durchmesser des Rand- bzw. Kantenabschnittes des Zufuhrrohres aufweist. Im Gegensatz dazu erfordert ein Zufuhrrohr, das einen kleineren Durchmesser aufweist, daß eine zusätzliche Stufe zum Verbinden eines Mundstückes, das gesondert hergestellt ist, mit dem Zufuhr- bzw. Einfüllrohr, um einen Einfüllstutzen auszubilden. ( JP-A-HO9-066747 , JP-B-H06-020824 , JP-U-H06-012987 , USP 6,330,893 , USP 6,588,459 , etc).

Spezifisch sind die konventionellen Einfüllstutzen durch Einpassen eines Umfangswandabschnittes des Mundstückes in dem Zufuhrrohr und durch Verbinden der überlappenden bzw. überlappten Umfangswandabschnitte ausgebildet. Die konventionellen Verbindungsverfahren sind durch ein MAG-Schweißen, TIG-Schweißen und Löten beispielhaft dargestellt. Im allgemeinen erfordert der Verbindungsabschnitt zwischen dem Mundstück und dem Zufuhrrohr eine ausreichende Dichtheit. So ist eine Anwesenheit eines Spaltes zum Einfüllen von Subschweißmaterialien oder von Lot zwischen dem Mundstück und dem Zufuhrrohr erforderlich. D.h., konventionelle Verbindungsverfahren erforderten einen zusätzlichen Vorgang, um den Spalt zwischen dem Mundstück und dem Zufuhrrohr so auszufüllen, daß er nach dem Verbindungsverfahren vollständig abgedichtet ist.

Zusätzlich ist es mit dem MAG-Schweißen oder TIG-Schweißen schwierig, die Dichtheit des Verbindungsbereichs aufgrund eines Brennens durch eine Umfangskante des Zufuhrrohres aufrecht zu halten. Diese Schweißverfahren bewirken auch ein unvermeidbares Streuen von Schweißtropfen, welche die Schweißumgebung in Gefahr bringen. Darüber hinaus erhöhen beide Verfahren die Herstellungskosten des Verfahrens einer Verbindung zwischen einem Mundstück und einem Zufuhrrohr aufgrund eines Aufbringens von Submaterialien für ein Schweißen bei niedriger Geschwindigkeit. In einem Fall einer Herstellung eines Einfüllstutzens in einer Vielzahl von Größen in kleinen Stückzahlen bewirkt eine Änderung in der Größe eines Mundstückes und eines Zufuhrrohres, daß eine Qualität einer Schweißendbearbeitung der Produkte instabil wird. Als ein Ergebnis werden eine Verbindungsfestigkeit und Dichtheit der Produkte instabil.

Betreffend ein Löten wird eine Bedingung des Spaltes, um die Produkte mit ausreichender Schweißfestigkeit und Dichtheit zu erhalten, schwieriger als für jene der oben erwähnten Schweißverfahren. Allgemein stellt das Löten eine relativ hohe Verbindungsfestigkeit zur Verfügung, wobei der Spalt in einem Bereich von 3/100 mm des 1/100 mm dimensioniert ist. Jedoch fällt die Verbindungsfestigkeit signifikant mit dem Spalt von 1/100 mm oder weniger ab. So ist das Größenmanagement des Spaltes heikler beim Löten als beim Schweißen. Darüber hinaus kann das Löten mit Silberlot beispielsweise eine Verschlechterung der Arbeitsumgebung aufgrund einer Ausbildung von Fluorverbindungen oder Borverbindungen während dem Löten bewirken.

So haben in den konventionellen Verfahren zum Herstellen eines Einfüllstutzens unter Verwendung von MAG-Schweißen, TIG-Schweißen oder Löten Probleme einer Kraftstoffverdampfung aufgrund von unzureichender Dichtheit eines Einfüllstutzens oder aufgrund von niedriger Produktivität bestanden. In Antwort auf die kürzlichen Anforderungen, diese Probleme zu lösen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung Forschungen angestellt, um ein Verfahren zur Herstellung eines Einfüllstutzens zu finden, um ein Mundstück und ein Zufuhrrohr zu finden, welche gesondert als individuelle Glieder hergestellt wurden.

Zusammenfassung der Erfindung

Als ein Ergebnis der obigen Forschung haben die Erfinder ein Verfahren zur Herstellung eines Einfüllstutzens, umfassend die folgenden Schritte entwickelt: Ausbilden eines Mundstückes, das einen Umfangswandabschnitt in einer im Schnitt kreisförmigen Form aufweist, Ausbilden eines Zufuhrrohres, das einen Umfangswandabschnitt in einer im Schnitt kreisförmigen Form aufweist, Einpassen des Umfangswandabschnitts des Mundstücks in den Umfangswandabschnitt des Zufuhrrohrs in einem dicht überlappten Zustand, und Verschweißen der Umfangswandabschnitte an einem Schweißbereich W, der in einem Bereich einer überlappten Fläche S definiert ist, die durch die überlappenden bzw. überlappten Umfangswandabschnitte definiert ist; dadurch gekennzeichnet, daß: das Schweißen durch ein Nahtschweißen unter Verwendung einer inneren Schweißelektrode und einer äußeren Schweißelektrode ausgeführt wird; wobei die innere Schweißelektrode ein Zylinder ist, der einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als ein Innendurchmesser des Umfangswandabschnitts des Mundstücks ist, welche einen Elektrodenbereich auf einer Seitenfläche des Zylinders aufweist und in das Mundstück eingesetzt wird, um den Elektrodenbereich gegen eine Innenseite des Umfangswandabschnitts des Mundstücks mit einem vorbestimmten Druck zu drücken, wobei die äußere Schweißelektrode eine flache Scheibe ist, die eine Dicke gleich bzw. äquivalent einer Breite des Schweißbereichs W aufweist, welche einen Elektrodenbereich an einer Umfangsseite der Scheibe aufweist und die Umfangsseite desselben gegen eine Außenseite des Umfangswandabschnitts des Zufuhrrohrs mit einem vorbestimmten Druck drückt, und beide Schweißelektroden gemeinsam die überlappten Umfangswandabschnitte des Mundstücks und des Zufuhrrohrs innerhalb des Schweißbereichs W dazwischen halten, wobei es dem Mundstück und dem Zufuhrrohr, der inneren Schweißelektrode und der äußeren Schweißelektrode erlaubt wird, sich entsprechend mit einer synchronisierten Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, wobei ein vorbestimmter, elektrischer Strom an der inneren Schweißelektrode angewendet und die äußere Schweißelektrode angelegt wird, und dadurch das Mundstück und das Zufuhrrohr integriert bzw. einstöckig gemacht werden.

Es ist bevorzugt, daß ein Druck durch die innere Schweißelektrode und die äußere Schweißelektrode in einem Bereich von 25 bis 50 MPa festgelegt wird, und ein vorbestimmter elektrischer Strom, der an die innere Schweißelektrode und die äußere Schweißelektrode angelegt wird, in einem Bereich von 3000 bis 7000 A liegt. Zusätzlich sind in letzter Zeit zahlreiche Mundstücke und Zufuhrrohre aus rostfreiem Stahl gefertigt, auf welchem die Elektroden gleiten bzw. rutschig werden. Daher kann die innere Schweißelektrode eine Struktur annehmen, welche rotiert wird, wobei in eine Drehachse derselben eine Reibungskupplung eingebaut ist, so daß die Reibungskupplung gleitet, um eine Differenz in der Umfangsgeschwindigkeit zwischen der inneren Schweißelektrode und der äußeren Schweißelektrode zu verhindern.

In der vorliegenden Erfindung werden der Umfangswandabschnitt des Mundstückes und der Umfangswandabschnitt des Zufuhrrohres durch ein Nahtschweißen in einem preßgepaßten Zustand verbunden. Spezifisch wird ein Schweißbereich W, der in einem Bereich einer Breite des Abschnittes eingerichtet wird, welcher die Umfangswandabschnitte des Mundstückes und des Zufuhrrohres überlappt, entfernt von der überlappenden Umfangskante des Zufuhrrohres durch ein Nahtschweißen verschweißt. Als ein Ergebnis gibt es keine Schmelztropfen der Verschweißung an dem überlappten Rand- bzw. Kantenabschnitt des Zufuhrrohres und dadurch kann die hohe Dichtheit des Einfüllstutzens erhalten werden. Zusätzlich gibt es keine Streuung von Spritzern beim Nahtschweißen, welches keinerlei Spalte an dem Schweißbereich W erfordert. Zur selben Zeit bringt das Nahtschweißen als eine Hochgeschwindigkeits-Schweißvorgang eine Erhöhung der Produktivität des Einfüllstutzens. Darüber hinaus kann das Nahtschweißen auch ein zuverlässiges Schweißergebnis trotz einer Herstellung bei engen oder lockeren Toleranzen ergeben, da keinerlei Submaterialien für das Schweißen erforderlich sind, noch beeinflussen die Formen der Umfangskanten des Mundstückes und des Zufuhrrohres das Ergebnis der Verbindung.

Um das Nahtschweißen unter der Bedingung durchzuführen, mit welcher ein Schweißbereich W an dem überlappten Bereich S zur Verfügung gestellt ist, der durch ein Preßpassen des Umfangswandabschnittes des Zufuhrrohres über den Umfangswandabschnitt des Mundstückes definiert ist, ist der Umfangswandabschnitt des Mundstückes in einen Zylinder geformt, der sich nach unten zu dem Zufuhrrohr erstreckt, und der Umfangswandabschnitt des Zufuhrrohres ist in einen Zylinder geformt, der eine Form im wesentlichen gleich zu der Außenquerschnittsform des Umfangswandabschnittes des Mundstückes aufweist. Dadurch kann der Umfangswandabschnitt des Zufuhrrohres über den Umfangswandabschnitt des Mundstückes in einem preßgepaßten Zustand frei von einem Auftreten von einem Spiel bzw. Spalt zwischen diesen gepaßt werden. Im allgemeinen sind die Form des Körpers des Mundstückes mit der Ausnahme des Umfangswandabschnittes und die Form des Körpers des Zufuhrrohres mit der Ausnahme des Umfangswandabschnittes im Querschnitt kreisförmig in der Form. Daher ist der Umfangswandabschnitt des Mundstückes durch Reduzieren eines Durchmessers des Körpers des Mundstückes ausgebildet. Zur selben Zeit ist der Umfangswandabschnitt des Zufuhrrohrs durch ein Vergrößern des Durchmessers des Körpers des Zufuhrrohres ausgebildet. Da die Umfangswandabschnitte des Mundstückes und des Zufuhrrohres miteinander in einer überlappten Beziehung stehen, stellt eine Ausbildung von jedem Wandabschnitt in einen Zylinder mit einer im Querschnitt kreisförmigen Form eine Flexibilität bei der Ausrichtung bzw. Orientierung des Mundstückes relativ zu dem Zufuhrrohr und eine Zusammenbaufähigkeit von beiden Umfangswandabschnitten an einer festgelegten Position zur Verfügung. Zusätzlich zu den obigen Vorteilen gibt es keine Abweichung in der Festigkeit zwischen jedem Umfangswandabschnitt, da sie aus einem Zylinder mit einer im Querschnitt kreisförmigen Form bestehen.

Ein Paßvolumen des Umfangswandabschnittes des Zufuhrrohres über den Umfangswandabschnitt des Mundstückes steuert bzw. regelt die Bereichsweite bzw. -breite des überlappenden Bereiches S zwischen den Umfangswandabschnitten des Mundstückes und des Zufuhrrohres in einem preßgepaßten Zustand. Ein Festlegen eines Ausmaßes des Einpaßvolumens der Umfangswandabschnitte oder der Bereichsweite des überlappenden Bereiches bzw. der überlappenden Fläche S kann flexibel sein, sofern eine Bereichsweite des Nahtschweißbereiches W innerhalb des überlappenden Bereiches S liegt. Jedoch wird, je größer das Paßvolumen der Umfangswandabschnitte des Mundstückes und des Zufuhrrohres wird, umso härter bzw. schwieriger die Preßpassung. Zusätzlich ist es aus dem Gesichtspunkt der Gleichmäßigkeit der Produktqualität nicht bevorzugt, daß das Paßvolumen in jedem der Produkte variiert. Dementsprechend kann der Umfangswandabschnitt des Mundstückes durch ein Reduzieren des Durchmessers des Körpers des Mundstückes durch einen geneigten bzw. sich verjüngenden Abschnitt in eine im Schnitt kreisförmige Form ausgebildet werden, ein oberes Ende des Umfangswandabschnittes des Mundstückes kann durch einen Grenzbereich zwischen dem geneigten Abschnitt und dem Umfangswandabschnitt des Mundstückes definiert werden, und dadurch kann der Umfangswandabschnitt des Mundstückes in den Umfangswandabschnitt des Zufuhrrohres in einer Weise eingesetzt werden, daß die Umfangskante des Zufuhrrohres sich auf dem oberen Ende des Umfangswandabschnittes des Mundstückes abstützt bzw. an diesem anliegt. Um die Umfangswandabschnitte in der oben erwähnten Weise preßzupassen, kann üblicherweise der überlappende Bereich S in einem festgelegten Bereich festgelegt werden. Dies bedeutet, daß das Mundstück und das Zufuhrrohr leicht an der Stufe bzw. dem Schritt des Zusammenbauens vor dem Schweißschritt positioniert werden können. Darüber hinaus kann ein konstanter Nahtschweißbereich W in einem Bereich des überlappten Bereiches S der Umfangswandabschnitte des Mundstückes und des Zufuhrrohres zur Verfügung gestellt werden. Als ein Ergebnis kann eine Gleichmäßigkeit der Produktqualität erreicht werden.

Eine Unterteilung bzw. Trennung des Mundstückes kann ausgebildet werden, indem radial und nach innen eine untere Kante des Umfangswandabschnittes des Mundstückes, das einen im Schnitt kreisförmigen Querschnitt aufweist, reduziert wird, indem es eine orthogonale Oberfläche an dem Umfangswandabschnitt des Mundstückes ausbildet. Eine ringförmige Rippe, die als eine Zapfhahn- bzw. Zapfpistolenführung funktioniert, kann nach unten vorragend von der Unterteilung ausgebildet sein. Die innere Schweißelektrode kann gedreht werden, während sie an einer isolierten Nasenseite derselben gleitet, welche an einer Innenseite der Unterteilung des Mundstückes kontaktiert. Eine Steifheit des Umfangswandabschnittes des Mundstückes wird durch die Anwesenheit bzw. das Vorhandensein der Unterteilung erhöht. Eine Steifheit der Unterteilung wird auch durch die Anwesenheit der ringförmigen Rippe erhöht. Dementsprechend kann die Form des Umfangswandabschnittes des Mundstückes durch die erhöhte Steifigkeit bei dem Schritt eines Preßpassens des Umfangswandabschnittes des Mundstückes in den Umfangswandabschnitt des Zufuhrrohres beibehalten werden. Die ringförmige Rippe, die als eine Zapfpistolen- bzw. Pistolenführung funktioniert, kann in eine konische Form ausgebildet werden, indem graduell bzw. zunehmend und sukzessive der Umfangswandabschnitt des Mundstückes reduziert wird. Es ist bevorzugter, daß die ringförmige Rippe einstöckig durch ein Falten des Umfangswandabschnittes des Mundstückes ausgebildet wird, damit die durch ein orthogonales und radiales Falten des Umfangswandabschnittes ausgebildete Unterteilung vertikal nach unten gefaltet wird. So wird die rotierende Position der inneren Schweißelektrode während dem Nahtschweißen stabil durch den Effekt, daß die Unterteilung eine Nasenseite bzw. – fläche der inneren Schweißelektrode in gleitendem Kontakt unterstützt, was in einem optimierten Nahtschweißen resultiert. Da die ringförmige Rippe als eine Pistolenführung, die sich von der Unterteilung erstreckt, entfernt von dem Umfangswandabschnitt des Mundstückes angeordnet ist, kann verhindert werden, daß der Umfangswandabschnitt des Mundstückes Beschädigungen erleidet, die während einem Einsetzen einer Einfüllpistole auftreten. Weiters ist die ringförmige Rippe der vorliegenden Erfindung anwendbar, um die verschiedenen Arten von Produkten mit einer gemeinsamen Struktur in einer gemeinsamen Produktionslinie in Übereinstimmung mit einem Unterschied der Brennstoffklassifikation, einer Änderung des Pistolenführungsdurchmessers, der auf den individuellen, nationalen Standard der Vorrichtung eingestellt ist, und einer Veränderung der Struktur des Einfüllstutzens in Abhängigkeit von den individuellen, rechtlichen Erfordernissen herzustellen.

1 ist eine Schnittansicht eines Einfüllstutzens gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht, die ein Mundstück und ein Zufuhrrohr vor dem Zusammenbau zeigt.
3 ist eine Schnittansicht, die ein Mundstück und ein Zufuhrrohr während eines Vorgangs bei dem Nahtschweißen nach dem Zusammenbauen zeigt.
4 ist eine Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel von 2 mit einem unterschiedlichen Kraftstoffrohr zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Bevorzugte Ausbildungen der Erfindung werden nun im Folgenden gemäß den Zeichnungen beschrieben.
Ein Einfüllstutzen 1 der vorliegenden Erfindung ist durch ein Verfahren zum Verbinden eines Mundstückes 2 und eines Zufuhrrohres gekennzeichnet. Wie dies in 1 gezeigt ist, weisen das Mundstück 2 und das Zufuhrrohr 3 keine signifikanten Unterschiede im Aussehen gegenüber konventionellen auf, was eine Exzellenz bei der Substitution des Einfüllstutzens 1 gemäß der vorliegenden Erfindung impliziert.
Wie dies in 2 gezeigt ist, wird das Mundstück 2, das aus einem ringförmigen metallischen Glied gefertigt ist, in der Reihenfolge von oben in der Zeichnung durch einen gekrümmten bzw. gewellten Umfangsflansch 4, ein Innengewinde 7, das eine Gewindenut 6 zum Einschrauben einer Tankabdeckung (in der Zeichnung nicht gezeigt) aufweist, und einen Körper 8 des Mundstückes konstruiert, welches ein ursprünglicher bzw. Roh-Rohrabschnitt ist, worin der Körper 8 des Mundstückes im Durchmesser radial und nach innen durch einen geneigten bzw. sich verjüngenden Abschnitt 9 so reduziert ist, um einen Umfangswandabschnitt 12 des Mundstückes mit einer im Querschnitt kreisförmigen Form auszubilden, die sich von einem oberen Ende 10 des Umfangswandabschnittes zu einem unteren Ende 11 desselben erstreckt. Weiters ist in der vorliegenden Ausbildung das untere Ende 11 des Umfangswandabschnittes 12 des Mundstückes radial und nach innen reduziert, um eine Unterteilung 13 auszubilden, so daß eine ringförmige Rippe 14, die als eine Zapfhahn- bzw. Pistolenführung 14 dient, ausgebildet wird, indem sie von einer exzentrischen Position der Unterteilung 13 zu dem Zufuhrrohr 3 vorragt. Die Unterteilung 13 trägt als ein Festigungsabschnitt zum Aufrechterhalten der Form des unteren Endes 11 des Umfangswandabschnittes des Mundstückes 12 bei. Und die ringförmige Rippe 14 trägt als ein Festigungsabschnitt zum Beibehalten der Form der Unterteilung 13 bei.
Das Zufuhrrohr 3 ist ein metallisches zylindrisches Rohr. In der vorliegenden Ausbildung ist das Zufuhrrohr 3 aus einem exzentrisch geneigten bzw. sich verjüngenden Abschnitt 15, welcher sich graduell bzw. zunehmend im Durchmesser desselben erweitert, und durch den Umfangswandabschnitt 16 konstruiert, welcher einstückig geformt ist, welcher sich von dem Ende des graduell erweiterten, exzentrischen, geneigten Abschnittes erstreckt. Allgemein wird ein elektrisch geschweißtes Rohr für ein Zufuhrrohr verwendet und bleibt an der Innenseite bzw. -fläche des Umfangswandabschnittes 16 des Zufuhrrohres wulstverschweißt, was eine ausreichende Einpassung des Schweißbereiches W behindert, der für ein Nahtschweißen erforderlich ist. In der vorliegenden Ausbildung ist jedoch die Wulstverschweißung, die auf dem Umfangswandabschnitt verbleibt, verteilt, um ihr Vorragen zu reduzieren, was dazu beiträgt, daß das Zufuhrrohr 3 im Durchmesser vergrößert wird, um den Umfangswandabschnitt 16 des Zufuhrrohres einstückig durch den exzentrischen, geneigten Abschnitt 15 zu machen. Dementsprechend kann ein sicheres Einpassen der Innenseite des Umfangswandabschnittes 16 des Zufuhrrohres über die Außenseite des Umfangswandabschnittes 12 des Mundstückes erreicht werden. Zusätzlich verbessert der Umfangswandabschnitt 16 des Zufuhrrohres, der an dem vergrößerten Zufuhrrohr 3 vorgesehen ist, die Rundheit desselben und hebt dann den Grad eines Einpassens der Innenseite des Umfangswandabschnittes 16 des Zufuhrrohres über die Außenseite des Umfangswandabschnittes 12 des Mundstückes. So ist es durch den Aufbau für ein Einpassen des Umfangswandabschnittes 16 des Zufuhrrohres, das sich von dem geneigten Abschnitt 15 erstreckt, der durch graduelles bzw. stufenweises und radiales Vergrößern des Rohres über den Umfangswandabschnitt 12 des Mundstückes erreicht wird, geeignet, ein Nahtschweißen durchzuführen, welches eine exzellente und stabile Dichtheit mit sich bringt.
Die vorliegende Erfindung lehrt, daß der Umfangswandabschnitt 16 des Zufuhrrohres 3 in den Umfangswandabschnitt 12 des Mundstückes 2 preßgepaßt wird und die Außenseite des Umfangswandabschnittes 12 des Mundstückes und die Innenseite des Umfangswandabschnittes 16 des Zufuhrrohres durch ein Nahtschweißen verschweißt werden. Da ein Nahtschweißen ein vollständiges Einpassen an dem Schweißbereich W ohne ein differentiales Spiel erfordert, sollte der Außendurchmesser R1 des Umfangswandabschnittes 12 des Mundstückes im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser R2 des Umfangswandabschnittes 16 des Zufuhrrohres sein.
Um spezifisch zu sein, ist der Außendurchmesser R1 des Umfangswandabschnittes 12 des Mundstückes, das einen Außendurchmesser R1 aufweist, welcher größer als der Innendurchmesser R2 des Umfangswandabschnittes 16 des Zufuhrrohres in einem Bereich von 0,00 mm bis 0,3 mm, vorzugsweise 0,00 mm bis 0,2 mm, ist, in den Umfangswandabschnitt 16 des Zufuhrrohres so preßgepaßt, um ein Gleiten bzw. Rutschen der zusammengepaßten Umfangswandabschnitte 12 und 16 zu vermeiden. In diesem Fall kann, um eine Leichtigkeit eines Preßpassens des Umfangswandabschnittes 12 des Mundstückes in den Umfangswandabschnitt 16 des Zufuhrrohres zu erreichen, wie dies in 4 gezeigt ist, ein führender, geneigter bzw. sich verjüngender Abschnitt 18 durch ein Aufweiten einer Umfangskante 17 des Zufuhrrohres ausgebildet werden, bis es ein größerer Durchmesser wird als der Außendurchmesser des Umfangswandabschnittes des Mundstückes. Da der nahtzuschweißende Schweißabschnitt W schmäler bzw. kleiner als der überlappte Bereich S festgelegt wird, wird keine Beeinflussung an der Verbindung zwischen dem Mundstück 2 und dem Zufuhrrohr 3 bewirkt, selbst wenn der führende geneigte Abschnitt 18 an der Umfangskante 17 des Zufuhrrohres ausgebildet ist.
Ein Paßvolumen des Umfangswandabschnittes 16 des Zufuhrrohres relativ zu dem Umfangswandabschnitt 12 des Mundstückes kann durch Abstützen bzw. Anliegen der Umfangskante 17 des Zufuhrrohres an dem oberen Ende 10 des Umfangswandabschnittes 12 des Mundstückes festgelegt werden. Dement sprechend kann der überlappte Bereich S, der den Schweißbereich W darstellt, um zu erlauben, daß ein ausreichendes Nahtschweißen zur Verfügung gestellt wird, durch ein geeignetes Einpaßvolumen erhalten werden, durch welches die Umfangskante 17 des Zufuhrrohres preßgepaßt wird, bis sie an dem oberen Ende 10 des Umfangswandabschnittes 12 anliegt.
Bezüglich der Kostenleistung kann, während eine Verbindungsfestigkeit und Dichtheit sichergestellt wird, ein Bereich des Schweißbereiches bzw. der Schweißfläche W zwischen 3 mm und 9 mm, vorzugsweise zwischen 4 mm und 8 mm, noch bevorzugter zwischen 5 mm und 7 mm festgelegt werden. Der überlappte Bereich S, der Grenzen vorwärts und rückwärts von jeweils 1 mm aufweist, kann ausreichend für den Schweißbereich W sein. Diese Beziehung zwischen dem Schweißbereich W und dem überlappten Bereich S erleichtert den Zusammenbau des Mundstückes 2 und des Zufuhrrohres 3 vor einem Schweißvorgang. Da der Umfangswandabschnitt 12 des Mundstückes verstärkt ist, indem die Form durch die Anwesenheit der Unterteilung 13 und der ringförmigen Rippe 14 beibehalten wird, liegt er außerhalb einer Befürchtung einer Deformation oder Beschädigung an dem Mundstück 2 oder dem Zufuhrrohr 3, wenn der Umfangswandabschnitt 12 des Mundstückes in den Umfangswandabschnitt 16 des Zufuhrrohres eingepaßt wird.
Die innere Schweißelektrode 19, wie sie in 3 gezeigt ist, ist ein Zylinder, der einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als ein Innendurchmesser des Umfangswandabschnittes 12 des Mundstückes ist, welche einen Elektrodenbereich an einer Seitenfläche 20 aufweist, welche gegen die Innenseite des Umfangswandabschnittes 12 des Mundstückes preßt. Obwohl es für die innere Schweißelektrode 19 bevorzugt ist, daß sie einen größeren Außendurchmesser in Bezug auf die Steifigkeit derselben aufweist, ist es erforderlich, daß der Außendurchmesser der inneren Schweißelektrode 19 kleiner festgelegt wird als der Innendurchmesser des Umfangswandabschnittes 12 des Mundstückes. Beispielsweise beträgt, wenn der Innendurchmesser des Umfangswandabschnittes 12 des Mundstückes auf 38,8 mm festgelegt ist, dann der Außendurchmesser der inneren Schweißelektrode 19 35,0 mm.
Um einen Kontakt mit jeglichen Abschnitten von dem Schweißbereich W der Innenseite des Umfangswandabschnittes 16 des Mundstückes, wie beispielsweise dem Umfangsflansch 4, der einstückig bzw. integral von einer Öffnung 5 des Mundstückes 2 gefaltet ist, zu vermeiden, ist die äußere Schweißelektrode 21 in eine flache Scheibe ausgebildet, die einen Elektrodenbereich an einer Umfangsseite derselben aufweist, und preßt die Umfangsseite gegen die Außenseite des Umfangswandabschnittes 16 des Zufuhrrohres. Der Außendurchmesser der äußeren Schweißelektrode 21 ist ein relativer Wert, der durch die Größe des Einfüllstutzens 1 bestimmt ist. Beispielsweise beträgt, wenn die Innenseite des Umfangswandabschnittes 12 des Mundstückes einen Durchmesser von 38,8 mm aufweist, dann der relative Wert 250 mm oder mehr. D.h., dieser relative Wert wird wenigstens 6 mal größer als der Durchmesser der inneren Schweißelektrode 19.
Wie dies oben gesehen wurde, gibt es ein großes Radiusverhältnis zwischen einem Paar der inneren Schweißelektrode 19 und der äußeren Schweißelektrode 21 für eine Nahtschweißvorrichtung (in der Zeichnung nicht gezeigt) in der vorliegenden Erfindung und es erscheinen die asymmetrischen Formen dahingehend, daß die innere Schweißelektrode 19 eine zylindrische Form aufweist und die äußere Schweißelektrode 21 eine Scheibenform aufweist.
Die innere und die äußere Schweißelektrode 19 und 21 schauen an ihren Elektronenbereichen zueinander, um den Umfangswandabschnitt 12 des Mundstückes und den Umfangswandabschnitt 16 des Zufuhrrohres innerhalb des Schweißbereichs W dazwischen zu halten, indem sie entsprechend rotiert werden, um den Schweißbereich W in der Umfangsrichtung als Naht zu verschweißen.
In diesem Fall sollten für den Zweck, daß die Elektronenbereiche in einer festgelegten Positionsbeziehung zueinander gerichtet sind, die individuellen Umfangsgeschwindigkeiten der inneren Schweißelektroden 19 und der äußeren Schweißelektroden 21 vergleichmäßigt werden. Daher sind die individuellen Rotationsgeschwindigkeiten der inneren Schweißelektrode 19 und der äußeren Schweißelektrode 21 in Beziehung des umgekehrten Verhältnisses zu dem oben erwähnten Radiusverhältnis, d.h. die innere Schweißelektrode 19 hat eine relativ hohe Rotationsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl und die äußere Schweißelektrode 21 hat eine relativ niedrige Rotationsgeschwindigkeit.
Weiters werden die inneren Schweißelektrode 19 und die und die äußeren Schweißelektrode 21 im Verlaufe der Zeit durch den Kontakt mit jeder der Innenseite des Umfangswandabschnittes 12 des Mundstückes oder der Außenseite des Umfangswandabschnittes 16 des Zufuhrrohres abgeschliffen bzw. abgenutzt. Es besteht daher ein Problem dahingehend, daß die Umfangsgeschwindigkeit der inneren Schweißelektrode 19, welche mit einer höheren Geschwindigkeit mit ihrem kleineren Durchmesser rotiert, unterschiedlich von der vorbestimmten Geschwindigkeit wird. Um dieses Problem zu lösen, legt die vorliegende Ausbildung nahe, daß eine Reibungskupplung an einer Rotationsachse der inneren Schweißelektrode 19 festgelegt bzw. montiert ist und daß der inneren Schweißelektrode 19 und der äußeren Schweißelektrode 21 erlaubt wird, entsprechend hauptsächlich basierend auf der äußeren Schweißelektrode 21 zu rotieren, und korrigiert dadurch den Unterschied in der Umfangsgeschwindigkeit zwischen den Elektroden 19 und 21 durch ein Gleiten bzw. Rutschen der inneren Schweißelektrode 19 unter Verwendung der Reibungskupplung.
Auf diese Weise rotieren die innere Schweißelektrode 19 und die äußere Schweißelektrode 21 jeweils hauptsächlich basierend auf der äußeren Schweißelektrode 21. Wenn das Material des Mundstückes 2 und des Zufuhrrohres 5 eine ausreichende Reibung gegenüber der inneren Schweißelektrode 19 und der äußeren Schweißelektrode 21 zur Verfügung stellt, werden das Mundstück 2 und das Zufuhrrohr 3 begleitet von der inneren und äußeren Schweißelektrode 19 und 21 rotieren gelassen. Jedoch in einem Fall, wo das Mundstück 2 und das Zufuhrrohr 3 aus rostfreiem Stahl gefertigt sind, bilden diese eine unzureichende Reibung gegenüber den Schweißelektroden 19 und 21 aus, was möglicherweise einen Leerlauf bzw. Schlupfrotationen derselben bewirkt. Dieses Problem kann durch ein integrales Rotieren des Mundstückes 2 und des Zufuhrrohres 3 in Übereinstimmung mit der synchronisierten Rotation der inneren Schweißelektrode 19 und der äußeren Schweißelektrode 21 gelöst werden. Die Rotation des Mundstückes 2 und des Zufuhrrohres 3 verlaufen in derselben Rotationsrichtung wie jene der inneren Schweißelektrode 19. Und eine Umfangsgeschwindigkeit des Mundstückes 2 und des Zufuhrrohres 3 ist mit einer Umfangsgeschwindigkeit der inneren Schweißelektrode 19 und der äußeren Schweißelektrode 21 synchronisiert. Diese Synchronisation der Umfangsgeschwindigkeit wird automatisch durch die Reibungskupplung erreicht, um es der inneren Schweißelektrode 21 zu ermöglichen zu gleiten.
Während eine Rotation des Mundstückes 2 und des Zufuhrrohres 3 zur Verfügung gestellt wird, wie dies oben beschrieben ist, indem die innere Schweißelektrode 19 gedreht wird, welche gegen die Innenseite des Umfangswandabschnittes 12 des Mundstückes 2 preßt, und indem die äußere Schweißelektrode 21 gedreht wird, welche auf die Außenseite des Umfangswandabschnittes 16 des Zufuhrrohres 3 preßt, wird das Nahtschweißen gemäß der vorliegenden Erfindung durch intermittierendes Anwenden bzw. Anlegen eines vorbestimmten elektrischen Stromes zwischen der inneren Schweißelektrode 19 und der äußeren Schweißelektrode 21 ausgeführt. So werden die überlappte Außenseite des Umfangswandabschnittes des Mundstückes und die Innenseite des Umfangswandabschnittes des Zufuhrrohres momentan durch elektrische Hitze geschmolzen, wodurch das Schweißen vervollständigt wird.
In einem Fall, wo rostfreier Stahl mit einer Dicke von 1,2 mm für den Umfangswandabschnitt 12 des Mundstückes und den Umfangswandabschnitt 16 des Zufuhrrohres verwendet wird, kann ein Druck der Elektroden in einem Bereich von 25 MPa bis 50 MPa festgelegt werden und ein Wert eines elektrischen Stroms an den Elektroden kann in einem Bereich von 3.000 A bis 7.000 A festgelegt werden. Vorzugsweise kann der Druck auf etwas weniger als 40 MPa festgelegt werden und der elektrische Strom kann auf etwa 4.000 A festgelegt werden. Diese Werte sind relativ kleiner als übliche Werte für ein Nahtschweißen.
Eine Anwendung des oben erwähnten Druckes und des elektrischen Stromes sollte jedoch innerhalb des Schweißbereiches W beschränkt sein, da eine Verteilung des elektrischen Stromes außerhalb des Schweißbereiches W eine Reduktion des elektrischen Stromwertes auf den Schweißbereich W bewirkt, was in einem unzureichenden Nahtschweißen resultiert. In der vorliegenden Erfindung ist der Kontakt der äußeren Schweißelektroden 21 mit der Außenseite des Umfangswandabschnittes 16 des Zufuhrrohres auf die Breite der Umfangsseite der Scheibe 21 beschränkt. Zur selben Zeit gibt es eine Befürchtung, daß die Nasenseite 22 der inneren Schweißelektrode 19 zufällig die Unterteilung 13 kontaktiert, die integral bzw. einstückig ausgebildet ist, indem sie sich radial und nach innen von dem Umfangswandabschnitt 12 des Mundstückes erstreckt. Daher ist die Nasenseite 22 isoliert, nicht nur um einen Nebenschlußstrom zu verhindern, sondern auch um eine stabile Rotation der inneren Schweißelektrode in gleitendem Kontakt mit der Innenseite der Unterteilung zu erhalten. In der inneren Schweißelektrode 19 kontaktiert die Seitenfläche 20 derselben gleitend die Innenseite des Umfangswandabschnittes des Mundstückes und die Nasenseite 22 derselben kontaktiert ebenfalls gleitend die Innenseite der Unterteilung 13. Als ein Ergebnis kontaktieren die innere Schweißelektrode 19 und die äußere Schweißelektrode 21 das Mundstück 2 und das Zufuhrrohr 3 in einer stabilen Weise, wodurch ein exzellentes Nahtschweißen erreicht werden kann.
Ein Einfüllstutzen gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung hat eine exzellente Dichtheit. Dies resultiert daraus, daß der Umfangswandabschnitt des Mundstückes in den Umfangswandabschnitt des Zufuhrrohres preßgepaßt ist, um dadurch ein Nahtschweißen daran auszuführen. Durch das Nahtschweißen besteht hier beispielsweise ein Vorteil, daß kein Spalt für ein Schweißen wie in anderen Verfahren oder beim Löten in einem Bereich des Schweißbereiches W erforderlich ist. Dementsprechend können die Außenseite des Umfangswandabschnittes des Mundstückes und die Innenseite des Umfangswandabschnittes des Zufuhrrohrs dicht bzw. genau überlappt werden. In der vorliegenden Erfindung sind die Umfangswandabschnitte des Mundstückes und des Zufuhrrohres, wobei beide einen zueinander im wesentlich gleichen Durchmesser aufweisen, preßgepaßt, um dadurch einen dicht bzw. eng überlappten Zustand zu erhalten.
Weiters wird das Nahtschweißen gemäß der vorliegenden Erfindung derart durchgeführt, daß die innere und äußere Schweißelektrode gemeinsam das Mundstück und das Zufuhrrohr dazwischen halten. Dieses Schweißverfahren eliminiert ein zusätzliches Erfordernis von Halterungen bzw. Werkzeugen, die bei konventionellen Verfahren verwendet werden, um das Zufuhrrohr oder dgl. zu unterstützen. So kann die Verbesserung der Produktivität in der vorliegenden Erfindung erreicht werden. Insbesondere können die Umfangswandabschnitte des Mundstückes und des Zufuhrrohres, die in einem preßgepaßten Zustand überlappen, beide Wandabschnitte am Herausgleiten bis zu einem Nahtschweißschritt hindern. Dies erlaubt eine einfachere Handhabung des Mundstückes und des Zufuhrrohres bei einem Schweißvorgang.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Einfüllstutzens, umfassend die folgenden Schritte: Ausbilden eines Mundstücks, das einen Umfangswandabschnitt in einer im Schnitt kreisförmigen Form aufweist, Ausbilden eines Zufuhrrohrs, das einen Umfangswandabschnitt in einer im Schnitt kreisförmigen Form aufweist, Einpassen des Umfangswandabschnitts des Mundstücks in den Umfangswandabschnitt des Zufuhrrohrs in einem dicht überlappten Zustand, und Verschweißen der Umfangswandabschnitte an einem Schweißbereich W, der in einem Bereich einer überlappten Fläche S definiert ist, die durch die überlappten Umfangswandabschnitte definiert ist; dadurch gekennzeichnet, daß: das Schweißen durch ein Nahtschweißen unter Verwendung einer inneren Schweißelektrode und einer äußeren Schweißelektrode ausgeführt wird; wobei die innere Schweißelektrode ein Zylinder ist, der einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als ein Innendurchmesser des Umfangswandabschnitts des Mundstücks ist, welche einen Elektrodenbereich auf einer Seitenfläche des Zylinders aufweist und in das Mundstück eingesetzt wird, um den Elektrodenbereich gegen eine Innenseite des Umfangswandabschnitts des Mundstücks mit einem vorbestimmten Druck zu drücken, wobei die äußere Schweißelektrode eine flache Scheibe ist, die eine Dicke äquivalent zu einer Breite des Schweißbereichs W aufweist, welche einen Elektrodenbereich an einer Umfangsseite der Scheibe aufweist und die Umfangsseite desselben gegen eine Außenseite des Umfangswandabschnitts des Zufuhrrohrs mit einem vorbestimmten Druck drückt, und beide Schweißelektroden gemeinsam die überlappten Umfangswandabschnitte des Mundstücks und des Zufuhrrohrs innerhalb des Schweißbereichs W dazwischen halten, wobei dem Mundstück und dem Zufuhrrohr, der inneren Schweißelektrode und der äußeren Schweißelektrode erlaubt wird, sich entsprechend mit einer synchronisierten Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, wobei ein vorbestimmter elektrischer Strom an der inneren Schweißelektrode und der äußeren Schweißelektrode angelegt wird, und dadurch das Mundstück und das Zufuhrrohr integriert bzw. einstöckig gemacht werden.
Verfahren zur Herstellung eines Einfüllstutzens nach Anspruch 1, worin ein Druck durch die innere Schweißelektrode und die äußere Schweißelektrode in einem Bereich von 25 bis 50 MPa festgelegt wird, und ein vorbestimmter elektrischer Strom, der an der inneren Schweißelektrode und der äußeren Schweißelektrode angelegt wird, in einem Bereich von 3.000 bis 7.000 A liegt.
Verfahren zur Herstellung eines Einfüllstutzens nach Anspruch 1 oder 2, worin die innere Schweißelektrode um eine Rotationsachse derselben gedreht wird, wobei eine Reibungskupplung eingebaut wird, so daß die Reibungskupplung gleitet, um den Unterschied in der Umfangsgeschwindigkeit zwischen der inneren Schweißelektrode und der äußeren Schweißelektrode zu verhindern.
Verfahren zur Herstellung eines Einfüllstutzens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Umfangswandabschnitt des Mundstücks durch radiales Reduzieren des Körpers des Mundstücks durch einen geneigten bzw. sich verjüngenden Abschnitt in eine im Schnitt kreisförmige Form ausgebildet wird, eine obere Kante bzw. Rand des Umfangswandabschnitts des Mundstücks definiert wird, um einen Grenzabschnitt zwischen dem geneigten Abschnitt und dem Umfangswandabschnitt des Mundstücks zu sein, und dadurch der Umfangswandabschnitt des Mundstücks in den Umfangswandabschnitt des Zufuhrrohrs in einer Art eingesetzt wird, wo eine Umfangskante bzw. Rand des Zufuhrrohrs an der oberen Kante bzw. Rand des Umfangswandabschnitts des Mundstücks anliegt.
Verfahren zur Herstellung eines Einfüllstutzens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Trennung bzw. Unterteilung des Mundstücks durch radiales und nach innen gerichtetes Reduzieren einer unteren Kante bzw. Rand des Umfangswandabschnitts des Mundstücks ausgebildet wird, welches eine im Schnitt kreisförmige Form aufweist, um eine orthogonale Fläche an dem Umfangswandabschnitt des Mundstücks auszubilden, eine ringförmige Rippe, die als eine Zapfhahn- bzw. Pistolenführung funktioniert, einstückig ausgebildet wird, um nach unten von der Unterteilung vorzuragen, und dadurch die innere Schweißelektrode dreht, während eine isolierte Nasenseite der inneren Schweißelektrode an eine Innenfläche der Unterteilung des Mundstücks kontaktiert.