DE1243473B

DE1243473B - Gasdichte Verbindung zweier ineinandergesteckter, aus hitzebestaendigen Staehlen bestehender Baukoerper fuer Betriebstemperaturen oberhalb 600

Info

Publication number: DE1243473B
Application number: DE1963R0036060
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Claessens
Original assignee: REKUPERATOR K G DR ING SCHACK
Current assignee: REKUPERATOR K G DR ING SCHACK
Priority date: 1963-09-06
Filing date: 1963-09-06
Publication date: 1967-06-29
Also published as: GB1012896A

Description

Gasdichte Verbindung zweier ineinandergesteckter, aus hitzebeständigen Stählen bestehender Baukörper für Betriebstemperaturen oberhalb 600" C Die Erfindung betrifft eine gasdichte Verbindung zweier ineinandergesteckter, aus hitzebeständigen Stählen bestehender Baukörper für Betriebstemperaturen oberhalb 600° C.
Bei Verbindungen dieser Art ist es üblich, die metallischen Baukörper durch Schweißen miteinander zu verbinden. Besitzen diese Baukörper unterschiedliche Wärmedehnungskoeffizienten und werden :sie hohen Temperaturen ausgesetzt, so treten durch die unterschiedliche Dehnung leicht Risse in der Schweißnaht auf, und die Verbindung wird undicht. Bei Baukörpern mit gleichen oder nahezu gleichen Wärmedehnungskoeffizienten treten die gleichen Schäden auf, wenn sie unterschiedlicher Erhitzung ausgesetzt sind.
Solche Verbindungen werden z. B. bei Rekuperatoren verwendet, deren Betriebstemperatur meistens oberhalb 800° C liegt, so daß für die Heizflächen hochchromhaltige zunderbeständige Stähle verwendet werden. Werden z. B. ferritische Rohre, deren Wärmedehnungszahl 13 - 10-s ist, mit den sie haltenden Platten verschweißt, die aus einem warmfesten, vorzugsweise austenitischen Stahl mit einer Wärmedehnungszahl 18,5 - 10-s gefertigt sind, so besteht ständig -die Gefahr, @daß die Schweißnähte reißen.
Es ist bekannt, Rohre und andere ineinanderschiebbare Profilkörper dadurch gasdicht zu verbinden, daß in eine Aussparung des inneren Teils eine ein Haftmittel und ein Treibmittel enthaltende Kautschukmündung eingelegt wird, wobei die Verbindung durch Vulkanisieren der Mischung erfolgt. Eine solche Verbindung ist zwar für Bauteile mit stark unterschiedlichen Wärmedehnungszahlen verwendbar, jedoch nur für niedrige Temperaturen.
Für den Wälzlagereinbau in ein Bauteil mit einer wesentlich höheren Wärmeausdehnungszahl als der des Wälzlagerwerkstoffes -ist es weiterhin bekannt, auf den Außenring des Wälzlagers einen Verstärkungsring aufzubringen, dessen Wärmedehnungszahl sich derjenigen des Einbauwerkstoffes nähert und größer als die des Wälzlagerwerkstoffes ist. Diese Verbindung soll den festen Sitz des Lageraußenringes im Gehäuse auch bei hohen Betriebstemperaturen gewährleisten; diese Temperaturen liegen für Wälzlager aber weit unter 600° C.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gasdichte Verbindung der eingangs definierten Art zu schaffen, die bei Betriebstemperaturen oberhalb 600°C sowie bei Abkühlung .auf Raumtemperatur gasdicht ist und nicht reißt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, an der Verbindungsstelle zwischen den Baukörpern eine Metallschicht vorzusehen, durch (die infolge des Oxydierens bei der Betriebstemperatur und der damit verbundenen Volumenvergrößerung die gasdichte Verbindung hergestellt wird.
Damit ist auf einfache Weise die Gefahr umgangen, @daß die Verbindung bei Betriebstemperatur undicht werden kann. Zugleich wird die Möglichkeit geschaffen, daß die Bauteile bei der Montage auch ohne Vorspannung verbunden werden können, sie brauchen z. B. nur zusammengesteckt oder zusammengeheftet zu werden.
Für Betriebstemperaturen oberhalb 600° C, z: B. bei Rekuperatoren mit über 800° C Betriebstemperatur, eignen sich z. B. Flußstahlzwischenschichten besonders gut. Der Verzunderungspunkt für Flußstahl liegt bekanntlich bei etwa 530° C; die Flußstahlzwischenschichten verzundern bei Zutritt von Sauerstoff in Rekuperatoren je nach Sauerstoffgehalt des Gases in 30 bis 100 Minuten, wobei sich die Zwischenschichten auf etwa das Dreifache ihres ursprünglichen Volumens vergrößern. Der Sauerstoff wird in diesem Falle dem durchströmenden Hochofenabgas entnommen. Bei Erhitzen der Verbindung in einem Ofen reicht der dort in der Luft enthaltene Sauerstoff aus, um die Flußstahlschicht zu verzundern oder die Metallschicht zu oxydieren und so eine gasdichte Verbindung zu erreichen.
Wegen der starken Vergrößerung ihres Volumens sind z. B. die Flußstahlzwischenschichten für die Verbindung der Ferritrohre mit austenitischen Tragwänden geeignet, wobei die Flußstahlzwischenlage als ringförmiges Band zwischen die Rohrwand und die Wand der Plattenbohrung eingeführt ist.
Die erfindungsgemäße Verbindung ist auch bei Baukörpern mit gleichen oder nahezu gleichen Wärmedehnungszahlen durchführbar und dann von Vorteil, wenn z. B. das Verschweißen nicht möglich ist oder beide Bauteile zwar gleiche oder nahezu gleiche Wärmedehnungszahlen haben, aber dafür nahe :der Verbindungsstelle sehr unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt sind.
Auch dann, wenn man die durch Einschweißen der Rohre in eine Platte entstehende Kerbwirkung vermeiden will, bringt die vorgeschlagene Verbndung technische und wirtschaftliche Vorteile.
Inder Zeichnung,sind zwei Anwendungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 die Verbindung eines Rohres mit einer Tragplatte und F i g. 2 die Verbindung zweier Rohre.
Bei dem Beispiel nach F i g. 1 ist ein Rohr 1 mit einer Tragplatte 2 durch eine Flußstahlbandage 3 verbunden, die bei Normaltemperatur ohne Vorspannung mit leichtem Sitz über das Rohr gezogen und in die Bohrung der Platte 2 geschoben ist. Durch Verzunderung der Bandage bzw. Zwischenschicht bei einer Betriebstemperatur über 600° C entsteht eine feste und gasdichte Verbindung. Je höher die Betriebstemperatur den bei 530° C liegenden Verzunderungspunkt überschreitet, um so schneller erfolgt die angestrebte Verzunderung. Die Festigkeit der Verbindung bleibt auch erhalten, wenn die Baukörper nicht mehr der Betriebstemperatur ausgesetzt und abgekühlt sind. Bei Rekuperatoren z. B. tritt diese Abkühlung ungefähr nur alle sechs Monate auf. Der Grad der Festigkeit der Verbindung wird dadurch zwar etwas herabgesetzt, sie erhält jedoch bei Betriebstemperatur ihren Wert wieder.
Statt der in F i g. 1 dargestellten Aufhängung kann das Rohr auch mittels Heftschweißung oder ähnlich mit der Tragplatte verbunden werden. Die Halterung wie auch die Haftung dienen dem provisorischen Zusammenhalt :der Teile, bis diese zum ersten Male und so lange der Betriebstemperatur ausgesetzt sind, daß die feste und gasdichte Verbindung hergestellt ist.
F i g. 2 zeigt die erfindungsgemäße Verbindung zweier Rohre mit stark abweichenden Wärmedehnungszahlen. Wird :diese Verbindung für Rohre mit gleichen Wärmedehnungszahlen benutzt, so bleiben Festigkeit und Dichte auch dann erhalten, wenn beide Rohre nahe der Verbindung stark unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt sind.
Als Zwischenlage oder Zwischenschicht ist jeder Körper aus einem Material verwendbar, das unter dem Einfluß der Betriebstemperaturen bei Zutritt von Sauerstoff eine Volumenvergrößerung erfährt, z. B. auch Sintermaterial, welches genügende Dichte aufweist.
In den dargestellten Beispielen wirkt die Dichtung am Umfang zylindrischer Körper. Es können aber auch zwei Rohre mit ihren Stirnseiten gemäß der Erfindung verbunden werden, wenn die Rohre so aufgehängt bzw. unterstützt sind, daß sie das Wachsen (des Zwischenkörpers und damit die Herstellung der dichten Verbindung erlaubt.

Claims

Patentansprüche: 1. Gasdichte Verbindung zweier ineinandergesteckter, aus hitzebeständigen Stählen bestehender Baukörper für Betriebstemperaturen oberhalb 600'C, dadurch gekennzeichn e t, daß an der Verbindungsstelle zwischen den Baukörpern eine Metallschicht vorgesehen ist, durch die infolge des Oxydierens bei der Betriebstemperatur und ,der damit verbundenen Volumenvergrößerung die gasdichte Verbindung hergestellt wird.
2. Gasdichte Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht aus Fluß@stahl besteht, die bei der Betriebstemperatur verzundert.
3. Gasdichte Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flußstahlschicht eine Bandage verwendet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 851575; Patentschrift Nr. 13114 des Amtes fürErfindungs-und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands.