DE1272649B - Dichte Schrumpfverbindung fuer Rohre und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F161

Deutsche Kl.: 47 f-6/50

Nummer: 1272 649

Aktenzeichen: P 12 72 649.7-12 (C 34896)

Anmeldetag: 19. Januar 1965

Auslegetag: 11. Juli 1968

Die Erfindung betrifft eine für hohe Drücke und Temperaturen geeignete dichte Schrumpfverbindung für Rohre mit nahe beieinanderliegendem Ausdehnungskoeffizienten und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Bekannt sind Schrumpfverbindungen zwischen einem glatten zylindrischen Stecker und einer aufgeschrumpften zylindrischen Muffe, wobei die Muffe mit einem Endabschnitt mit einer zylindrischen aufzuschrumpfenden Verbindungsfläche von bei gleicher Temperatur etwas kleinerem Durchmesser und mit einem daran in axialer Richtung anschließenden bis zum Muffengrund reichenden Kammerteil mit etwas größerem Innendurchmesser als der in die Muffe einzuführende Stecker ausgebildet ist. Diese Ausbildung soll bei hoher Dichtheit der Verbindung eine axiale Bewegung der Teile relativ zueinander beim Aus- und Einbau ermöglichen. Ferner sind auch Schrumpfverbindungen bekannt, bei denen zur Verbesserung der Dichtheit ein Dichtungsring mit kreisförmigem Querschnitt zwischen die Dichtflächen eingelegt oder auch ein Dichtring zwischen den Stirnflächen der beiden durch Schrumpfen zu verbindenden Teile vorgesehen ist. Letzterer wird jedoch beim Schrumpfvorgang nicht angepreßt.

Es zeigt sich nun, daß die bisher bekannten Verbindungen und Schrumpfverbindungen in den Fällen, wo die gesamte Verbindung sowohl hohen Drücken als auch Temperaturen ausgesetzt ist, elektrisch isolierend wirken muß und gleichzeitig hohe Anforderungen an die Dichtheit gestellt werden, was insbesondere bei der Anwendung in Kernreaktoren der Fall ist, den Anforderungen nicht genügen.

Diese Nachteile sollen also durch die Erfindung behoben werden, welche insbesondere für die Anwendung in Kernreaktoren die Herstellung dichter Verbindungen mit geringem Raumbedarf, die erhöhten Temperaturen und Drücken widerstehen, und auch solcher, die gleichzeitig einen großen elektrischen Widerstand aufweisen, bezweckt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Schrumpfverbindung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß zwischen der radialen Endfläche des Steckers und der radialen Fläche des Muffengrundes, die beide als zusammenwirkende Dichtungsflächen bearbeitet sind, ein Dichtungsring mit einem sehr hohen elektrischen Widerstand angeordnet ist, der unter dem durch Längsschrumpfung des Kammerteils der Muffe gegenüber dem radial nicht beanspruchten Steckerteil erzeugten axialen Druck fest eingespannt ist, und daß wenigstens der dem Endabschnitt der Muffe gegenüberliegende Abschnitt des Dichte Schrumpfverbindung für Rohre und
Verfahren zu ihrer Herstellung

Anmelder:

Commissariat ä PEnergie Atomique, Paris

Vertreter:

Dr. H. U. May, Patentanwalt,

8000 München 2, Ottostr. 1 a

Als Erfinder benannt:

Ahne Barroil, Moirans, Isere;

Andre Michel,

Andre Teytu, Grenoble, Isere (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 24. Januar 1964 (961538)

Steckers mit einer dünnen elektrisch isolierenden Keramikschicht überzogen ist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Hefstellung einer solchen Schrumpfverbindung, wobei man einen glatten zylindrischen Stecker und eine aufzuschrumpfende zylindrische Muffe auf verschiedene Temperaturen bringt, sie ineiriandersteckt und die Muffe aufschrumpfen läßt, das sich dadurch auszeichnet, daß der Dichtungsring zwischen die radiale Endfläche des Steckers und die radiale Fläche des Muffengrundes, die als Dichtungsfläche zusammenwirken, eingelegt und der Stecker in die Muffe eingeschoben wird, darauf in einer ersten Stufe der Endabschnitt der Muffe und der mit einer dünnen keramischen Isolierschicht versehene gegenüberliegende erste Abschnitt des Steckers rasch auf die gleiche Temperatur zurückgebracht werden, so daß sie durch radiale Schrumpfung fest miteinander verbunden werden, und darauf in einer zweiten Stufe der axial an den Endabschnitt anschließende, mit größerem Innendurchmesser ausgebildete Kammerteil der Muffe und der ihm ohne radiale Berührung gegenüberliegende zweite Abschnitt des Steckers auf die gleiche Temperatur gebracht werden, so daß die Längsschrumpfung des einen gegenüber dem anderen der Dichtungsring

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zwischen den Dichtungsflächen axial zusammengepreßt wird.

Von den Hauptvorteilen der Erfindung seien besonders die einfache Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der sehr geringe Raumbedarf der fertigen Schrumpfverbindung im Vergleich mit gewöhnlichen Verbindungen, beispielsweise Flanschverbindungen, erwähnt. Andererseits ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren bei geeigneter Wahl der Abmessungen der verschiedenen Teile der Verbindungsstücke und der Betriebsbedingungen, im Ergebnis eine erhebliche Einspannwirkung auf den Dichtungsring auszuüben. Man kann infolgedessen für diesen ein wenig verformbares und nachgiebiges Material verwenden.

Die erhaltene Schrumpfverbindung weist außerdem den Vorteil auf, daß sie selbst bei einem sehr starken Druck oder einer sehr hohen Temperatur dicht bleibt, unter der Voraussetzung, daß die zur Herstellung von Muffe und Stecker verwendeten Materialien, wenn sie verschieden sind, nahe beieinanderliegende Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Die erfindungsgemäßen Schrumpfverbindungen besitzen außerdem den wichtigen Vorteil, daß die beiden miteinander verbundenen Teile elektrisch voneinander isoliert sind. Außerdem können die erfindungsgemäßen Schrumpfverbindungen leicht gelöst werden, indem man die Muffe im Aufschrumpfungsabschnitt örtlich erhitzt und damit ausdehnt, ohne auf den Stecker einzuwirken. Die zwischen Muffe und Stecker befindliche wärmeisolierende Keramikschicht verhindert hierbei die unerwünschte Erwärmung und damit Ausdehnung des Steckers.

In einem besonderen Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde eine Schrumpfverbindung zwischen zwei Rohren aus rostfreiem Stahl hergestellt, wobei die elektrische Isolierung durch einen Glimmerdichtungsring sowie eine auf das Steckerrohr aufgespritzte Zirconoxidschicht bewirkt wurde. Die so hergestellte Schrumpfverbindung zeigte sich gegenüber organischen Flüssigkeiten, die in Kernreaktoren als Kühlmittel verwendet werden, bis zu einer Temperatur von 400° C und unter einem Druck bis zu 40 kg/cm² vollkommen dicht. Der elektrische Widerstand zwischen den beiden verbundenen Rohren lag in diesem Fall bei 20000 Ohm. Diese Größe des elektrischen Widerstands hängt jedoch vom verwendeten keramischen Material ab und kann noch verbessert werden, indem man beispielsweise das Zirconoxid durch Aluminiumoxid ersetzt,

Im folgenden ist mit Bezug auf die beigefügte Figur eine besondere Ausführungsform der Erfindung zur Erläuterung beschrieben.

Hiernach weisen die beiden zu verbindenden Stücke ein Steckerrohr 1 und ein Muffenrohr 2 auf, in dessen Ende das Steckerrohr eingeschoben werden kann. Das Muffenrohr 2 besitzt einen Abschnitt 3, dessen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Steckerrohrs 1 ist und das einen Anschlag für dieses bildet, einen Kammerteil 4, der den Bereich der Längsschrumpfung bildet und dessen Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des entsprechenden Steckerteils 8 des Steckerrohrs 1 ist, so daß er mit diesem letzteren eine Ringkammer 11 bildet, und einen Endabschnitt 5, dessen Innendurchmesser vor dem Aufschrumpfen um ein sehr geringes kleiner als der normale Außendurchmesser des entsprechenden gegenüberliegenden Abschnitts 9 des Steckerrohrs 1 ist. Der Unterschied zwischen diesen beiden Durchmessern liegt in der Größenordnung von einigen Hundertstem Millimeter.

Das Steckerrohr 1 weist im gesamten, aus den Abschnitten 8 und 9 bestehenden Verbindungsbereich einen im wesentlichen gleichbleidenden Querschnitt auf und ist in diesem ganzen Bereich mit einer aufgespritzten dünnen elektrisch isolierenden Keramikschicht 7 überzogen.

Zwischen der vom Abschnitt 3 des Muffenrohrs gebildeten Schulter 10 und der Stirnfläche des Steckerrohrs 1, die beide ein geeignetes Profil und eine entsprechend behandelte Oberfläche aufweisen, ist ein Glimmerdichtungsring 6 von geeigneter Dicke zusammengepreßt.

Zur Herstellung der Schrumpfverbindung erhitzt man das Muffenrohr 2 bis auf eine solche Temperatur, daß seine Ausdehnung das Ineinanderstecken von Muffenrohr und Steckerrohr ermöglicht, und führt dann unter Einlegen des Dichtungsrings 6 zwischen dem Ende des Steckerrohrs 1 und der Schulter 10 des Muffenrohrs 2 das Steckerrohr in das Muffenrohr ein. Dann sorgt man durch Aufstäuben von Wasser für eine sehr rasche Abkühlung des die Aufschrumpfzone bildenden Endabschnitts 5 des Muffenrohrs, der so mit dem Steckerrohr verbunden wird. Dann kühlt man den Kammerteil 4. Da dieser auf der Seite der Aufschrumpfungszone festliegt, bewirkt seine Längsschrumpfung das Zusammendrücken des Dichtungsrings 6.

Umgekehrt kann man diese Steckverbindung auseinandernehmen, indem man den Endabschnitt 5 des Muffenrohrs, beispielsweise mittels eines Induktionsheizungssystems, rasch örtlich erhitzt. Das Auseinandernehmen wird durch das Vorhandensein der Keramikschicht erleichtert, die einen die Ausdehnung des Steckerrohrs verhindernden Wärmeisolator bildet.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Für hohe Drücke und Temperaturen geeignete dichte Schrumpfverbindung für Rohre mit nähe beieinanderliegendem Ausdehnungskoeffizienten für die Anwendung in Kernreaktoren, wobei, wie bei allgemeinen Schrumpfverbindungen zwischen einem glatten zylindrischen Stecker und einer aufgeschrumpften zylindrischen Muffe bekannt, die Muffe mit einem Endabschnitt mit einer zylindrischen aufzuschrumpfenden Verbindungsfläche von bei gleicher Temperatur etwas kleinerem Innendurchmesser und mit einem daran in axialer Richtung anschließenden, bis zum Muffengrund reichenden Kammerteil mit etwas größerem Innendurchmesser als der in die Muffe einzuführende Stecker ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der radialen Endfläche des Steckers (1) und der radialen Fläche des Muffengrundes (10), die beide als zusammenwirkende Dichtungsflächen bearbeitet sind, ein Dichtungsring (6) mit einem sehr hohen elektrischen Widerstand angeordnet ist, der unter dem durch Längsschrumpfung des Kammerteils (4) der Muffe gegenüber dem radial nicht beanspruchten Steckerteil (8) erzeugten axialen Druck fest eingespannt ist, und daß wenigstens der dem Endabschnitt (5) der Muffe gegenüberliegende Abschnitt (9) des Steckers mit einer dünnen elektrisch isolierenden Keramikschicht überzogen ist.

2. Verfahren zur Herstellung einer Schrumpfverbindung nach Anspruch 1, wobei man einen glatten zylindrischen Stecker und eine aufzuschrumpfende zylindrische Muffe auf verschiedene Temperaturen bringt, sie ineinandersteckt und die Muffe aufschrumpfen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (6) zwischen die radiale Endfläche des Steckers (1) und die radiale Räche des Muffengrundes (10), die als Dichtungsfläche zusammenwirken, eingelegt und der Stecker (1) in die Muffe (2) eingeschoben wird, darauf in einer ersten Stufe der Endabschnitt (5) der Muffe und der mit einer dünnen keramischen Isolierschicht versehene gegenüberliegende erste Abschnitt (9) des Steckers rasch auf die gleiche Temperatur zurückgebracht werden, so daß sie durch radiale Schrumpfung fest miteinander verbunden werden, und darauf in einer zweiten Stufe der axial an den Endabschnitt (5) anschließende, mit größerem Innendurchmesser ausgebildete Kammerteil (4) der Muffe und der ihm ohne radiale Berührung gegenüberliegende zweite Abschnitt (8) des Steckers auf die gleiche Temperatur gebracht werden, so daß durch die Längsschrumpfung des einen gegenüber dem anderen der Dichtungsring (6) zwischen den Dichtungsflächen axial zusammengepreßt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 828 002;
schweizerische Patentschrift Nr. 122 652;
USA.-Patentschriften Nr. 1066 290, 634 848.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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