DE1908888A1

DE1908888A1 - Rohrverbindung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1908888A1
Application number: DE19691908888
Authority: DE
Inventors: Nowsadko Raymond F
Original assignee: Connecticut Research and Manufacturing Corp
Current assignee: Connecticut Research and Manufacturing Corp
Priority date: 1968-10-11
Filing date: 1969-02-21
Publication date: 1970-04-23
Also published as: US3567257A; GB1240936A; NL6902336A; FR2020359A1

Description

KSCHROEItK ■ K. LtHMANM 1 Q 0 8 8 8 8

PATENTANWÄLTE ^M

8 Mündien25 . Lipowskystr. 10. Tel. 778956

Unser Zeichent jak-co-lG Datum: 20.2*1969

Connecticut Research & Manufacturing Corporation

Rohrverbindung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung bezieht sieh auf die Herstellung einer weichgelöteten oder hartgelöteten Verbindung zwischen einem Rohr und einem Fitting bzw« Verbindungsstück, bei der das konische Ende des Rohrs von einer konischen Öffnung des Verbindungsstücks aufgenommen wird, und bei der die Öffnung des Verbindungsstücks einen Öffnungswinkel hat, der etwas größer ist als der Kegelwinkel des konischen Rohrendes, so daß eine Berührung längs einer Linie zwischen den konischen Flächen und dem zwischen diesen angeordneten Lötmaterial herbeigeführt wird«, ' ■. I

Bei einer bekannten Verbindung, wie sie gewöhnlich durch Weich- oder Hartlöten zwischen einem Rohr und einem Verbindungsstück hergestellt wird, wird in einem Ende des Verbindungsstücks ein Sitz ausgebildet, der einen solchen Durchmesser hat, daß er das benachbarte Ende des Rohrs eng umschließt. Dann wird die Innenfläche des Sitzes in dem Verbindungsstück mit einer Ringnut versehen, und in dieser Ringnut wird ein Ring aus einem Lötmaterial bzwo einer Lötlegierung angeordnet. Hierauf wird das Ende des Rohrs in die Öffnung des Verbindungsstücks eingeführt, und die so vereinigten Teile werden erhitzt, um zu bewirken, daß die geschmolzene Lötlegierung durch die Kapillarwirkung in den Spalt zwischen dem Verbindungsstück und dem Rohr gezogen wird, so daß die ge-

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-2-wüns.chte Verbindung entsteht.,

Eine so hergestellte Verbindung erweist- sich gewöhn·-... . lieh als unzweckmäßig, da die !Festigkeit der Verbindung auf der Einhaltung sehr genauer Toleranzen zwischen, dem Rohr, und . dem Verbindungsstück abhängt, die. nur unter. Schwierigkeiten eingehalten werden können, sowie von der Sauberkeit der miteinander verbundenen Flächen, die ebenfalls nur unter Schwie- ^: rigkeiten zu gewährleisten ist_o Ferner ist eine schwierige maschinelle Bearbeitung erforderlich, da das Verbindungsstück auf seiner Innenseite mit der erwähnten Ringnut versehen . werden muß_o Weiterhin ist es schwierig, die Anlageflache des Verbindungsstücks einwandfrei zu reinigen und dann den Ring aus der Lötlegierung in die Ringnut einzuführen, ohne daß der Ring oder die gereinigte Fläche des Verbindungsstücks in Be- -^: rührung mit den Händen des Arbeiters kommt. Ferner istfestzustellen, daß bei zahlreichen derartigen Verbindungen keine volle Adhäsion zwischen den miteinander verbundenen Flächen vorhanden ist, da das geschmolzene Lot den Spalt zwischen dem Rohr und dem Verbindungsstück nicht vollständig ausfüllt_o Vielmehr kann ein Teil der Lötlegierung in die Ringnut eingeschlossen werden, so daß dieses Material bei der Herstellung der ... Verbindung überhaupt nicht ausgenutzt wird. ....?,.■.

Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich beim EinführeH "

des Rohrs in das Verbindungsstück» Da die zueinander passenden Flächen des Rohrs und des Verbindungsstücks parallel verlaufen, muß das Ende des Rohrs genau in das Verbindungsstück eingeführt werden. Bei schweren Rohren von großem Durchmesser wird dies zu einer nur sehr schwer durchführbaren Aufgabe.,

Ferner sind bereits andere Formen von gelöteten Rohrverbindungen vorgeschlagen worden, bei denen ein konisches Ende eines Rohrs in ein Verbindungsstück mit einer entsprechenden konischen Öffnung eingeführt wird« Jedoch sind die Kegelwinkel der betreffenden Flächen des Rohrs und des Verbindungsstücks von gleicher Größe, und die Dicke des die konischen ^ Flächen verbindenden Lötmaterialfilms..is_;t, gleichmäßige,Ein,^. ^ solches Ergebnis läßt.sich in der Praxis nur schwer erzielen,.

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denn es ist nahezu unmöglich, ein Rohr gegenüber einem Verbindungsstück in der richtigen Lage innerhalb des Verbindungsstücks so genau zu zentrieren, daß eine gleichmäßige Dicke der Lotschicht zwischen den konischen Flächen erzielt wird,,

Ein weiterer Nachteil dieser konischen Verbindungen besteht darin, daß dann, wenn das Lot zwischen den konischen Flächen zum Schmelzen gebracht wird, ein Teil des Lots in das Innere des Rohrs fließt© Nachdem Rohre auf diese Weise miteinander verbunden worden sind, muß man daher Maßnahmen treffen, um das Innere der Rohre gründlich zu reinigen und das ■ Lot und das Flußmittel, daB in das Rohr gelangt ist, zu entfernen. Solche Reinigungsarbeiten sind zeitraubend und kostspielig, insbesondere dann, wenn es sich um Rohrleitungen .handelt, die als hydraulische Hochdruckleitungen zur Betätigung von Steuervorrichtungen verwendet werden sollen«. -

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine neuartige und verbesserte Rohrverbindung zu schaffen. Ferner sieht die Erfindung eine weich- oder hartgelötete konische Verbindung zwischen Rohren und Verbindungsstücken vor, die sich leicht herstellen laßt, und bei der es möglich ist«, die Sauberkeit und die Oberflächenrauhigkeit während der Herstellung der Verbindung genau zu überwachen. Weiterhin sieht die Erfindung ein Verfahren vor, das es ermöglicht, ein Rohr mit einem Verbindungsstück zu verlöten, und bei dem gleichmäßige Verbindungen von hoher Festigkeit bei einem minimalen Aufwand an Zeit und Arbeit erzielt werden.

Die erfindungsgemäße Verbindung eignet sich insbesondere zur Herstellung einer "hartgelöteten Verbindung zwischen Rohren und Verbindungsstücken aus nichtrostendem Stahl unter Verwendung einer Silberlegierung; jedoch läßt sich die Erfindung auch beim Weich- oder Hartlöten von Rohren aus anderen Materialien anwenden, z.B„ bei Kupfer, Monelmetall, Kupfernickel, Kohlenstoffstähl en und anderen Werkstoffen. Bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbindung wird das einen Teil einer Verbindung bildende Ende des Rohrs so bearbeitet, daß der Kegelwinkel der kohischeri Außenfläche etwa 11^Q beträgt₀

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Das Verbindungsstück bzw«, das Aufnahmeteil der Verbindung wird so bearbeitet, daß der Kegelwinkel der konischen Öffnung etwa 11,75°" beträgt; zu diesem Zweck wird ein Bohrer oder eine Reibahle benutzt. Durch die Verwendung von kraftgetriebenen Reibwerkzeugen sowohl für das Rohrende als auch für das Verbindungsstück wird gewährleistet, daß eine sau-; bere Grundmetallflache freigelegt wird; auf diese Weise läßt sich einfach und schnell der höchste mögliche Grad der Sauberkeit erzielen.

Dann wird ein Einsatzstück in Gestalt eines aus dem Lot bestehenden vorgeformten, dünnwandigen konischen rohrförmigen Bauteils von kreisrundem Querschnitt auf das konische Ende des Rohrs aufgeschoben oder in die konische Öffnung des Verbindungsstücks eingeführt» Die Wandstärke dieses Einsatzstücks nimmt von etwa.0,125 mm am größeren Durchmesser in Richtung auf den kleineren Durchmesser auf Null ab, d_eh· an dem Ende mit dem kleineren Durchmesser ist eine scharfe Kante vorhandene

Nunmehr wird das Rohr mit dem darauf angeordneten Einsatzstück in das Verbindungsstück eingeführt. Wegen des Unterschiedes zwischen den Kegelwinkeln des Rohrs und des Verbindungsstücks wird das Einführen des Rohrs in das Verbindungsstück zwangsläufig unterbrochen, sobald die konischen Flächen des Rohrs, des Verbindungsstücks und des aus dem Lot bestehenden Rings zur Anlage aneinander kommen* Wegen des Vorhanden-^' seins der konischen Flächen an dein Rohr, dem Verbindungsstück und dem Einsatzstück wird das Rohr hierbei automatisch gegenüber dem Verbindungsstück zentrierte Nunmehr wird das Verbindungsstück erhitzt, um die Lötlegierung zu verflüssigen,, Hierbei wird ständig ein Druck auf das freie Ende des Rohrs und das freie. Ende des Verbindungsstücks aufgebracht, so daß auf die erhitzte Verbindung ein Quetschdruck wirkt» Diese Maßnahme trägt dazu bei, daß sich die Lötlegierung mit den sauberen Flächen des Rohrs und des Verbindungsstücks verbindet« Außerdem bewirkt das Zusammendrücken des Rohrs und des Verbindungsstücks, daß sich das Rohr und das Verbindungsstück

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an ihren konischen Flächen längs einer Linie "berühren, da sich , die Kegel winkel der beiden Flächen unterscheiden«,

An dieser Berührungslinie zwischen den konischen Flächen wird eine-Abdichtung gegenüber dem Inneren des Rohrs bewirkt , und daher können die durch das Flußmittel gebildeten Gase und die überschüssige flüssige Lötlegierung nur zur Außenseite der Verbindungsstelle strömen und nicht in das Innere des Rohrs gelangen„

Wenn eine maximale Güte bzw«, eine völlig einwandfreie Verbindung gewährleistet werden soll, oder wenn es unerläßlich λ ist, das Innere des Rohrs sauber zu halten, kann man jede der Verbindungsflächen des Rohrs und des Verbindungsstücks vorbereitend mit Zinn überziehen«, In diesem Fall ist es möglich, die zu verbindenden Teile zu vereinigen und die Wärme und das Flußmittel so zuzuführen, daß in der beschriebenen Weise die gewünschte Verbindung hergestellt wird,, Unter bestimmten Umständen kann man zusätzliches Silberlot in der Längsrichtung in die Fuge einführen. ■

Die fertige Verbindung besitzt eine hohe Festigkeit, denn der konische Spalt zwischen den zusammenarbeitenden Flächen des Rohrs und des Verbindungsstücks bewirkt, daß der Festigkeitsparameter im höchsten Zugfestigkeitsbereich der Kurve ä liegt, die die Zugfestigkeit als Funktion- der Spaltbreite widergibto Da der konische Ringspalt im Längsschnitt einen keilförmigen Querschnitt hat, wird ferner die Entstehung von Hohlräumen im.Bereich der Verbindung vermieden, da das verflüssigte Flußmittel und die Gase veranlaßt werden, gegenüber der Verbindungsstelle nach außen und nicht etwa in das Röhr hinein zu strömen„

Die Erfindung und. vorteilhafte Einzelheiten der, Erfindung werden im folgenden an Hand- schematischer Zeichnungen an einem AusführjungsbeispieLl_;-;näher erläuterte ..

Fig„ Γ zeigt in einem auseinandergezogenenLängsschnitt ein Rohr, ein aus einer Legierung bestehendes Einsatzstück und ein Verbindungsstück nach der Erfindung»

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Fig_o 2 ist ein Längsschnitt durch die gemäß der Erfini^/;"^: dung miteinander vereinigten Teile, nämlich das Rohr,- das Ein^ ^l* satzstück und das Verbindungsstück,,

Figo 3 zeigt im,Längsschnitt die gemäß der Erfindung . zwischen dem Rohr und dem Verbindungsstück hergestellte Verbindungo ·. -.. - .... - :-. -·

Figo 4 zeigt in größerem Maßstabe im Schnitt eine Hälfte des aus der Lötlegierung bestehenden Einsatζstücks und läßt den keilförmigen Querschnitt des Einsatzstücks erkennen,,

Figo 5 zeigt in einer graphischen Darstellung die Wirkung der Dicke der Verbindungsstelle auf die .Zugefestigkeit einer hartgelöteten Verbindung zwischen Bauteilen aus nichtrostendem Stahl«

Gemäß äer Erfindung wird das betreffende Ende des Rohrs ' gemäß Figo 1 bei 2 so bearbeitet, daß eine konische Fläche mit einem Kegelwinkel von 11° entsteht ^ zu diesem Zweck wird nur ein Außenbohrwerkzeug oder ein Reibwerkzeug benutzt, das so geschliffen ist, daß es eine Fläche mit dem gewünschten Kegelwinkel erzeugte Es werden keine Lehren oder andere mit höher Genauigkeit arbeitende Meßgeräte "-benötigte* Der gesamte Arbeitsschritt zum Vorbereiten des Rohrendes wird in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt„ ' " " '

Dann wird das Ende 3 des Verbindungsstücks so-bearbeitet, daß es mit einer konischen Innenfläche 4 versehen wird, deren Kegelwinkel 11,75° beträgt; hierbei wird nur ein Bohr- oder~ — Reibwerkzeug benutzt, das so geschliffen ist, daß es eine. Fläche mit dem gewünschten Kegelwinkel erzeugt» Auch das betreffende Ende des Verbindungsstücks wird in einem einzigen Arbeitsgang fertiggestellt, und die Genauigkeit, mit der dieser Arbeitsschritt durchgeführt werden muß, laß t sich leicht mit? Hilfe eines gewöhnlichen Lineals gewährleisten„

Die Anordnung mit den erwähnten Kegelwinkeln von 11°~^und 11,75° bildet eine spezielle Ausführungsform einer eine vollständige Verbindung gewährleistenden erfindüngsgeiaäßen Ver·?·/""'*'""

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bindung. Die erfindungsgemäße Rohrverbindung erweist sich auch in einem Kegelwinkelbereich von 4° bis 20° als ebenso zweckmäßige Allgemein gesprochen eignen sich Kegelwinkel im Bereich von 4° bis 9° besser für Fälle, in denen eine höhere Festigkeit gefordert wird, während Kegelwinkel im Bereich von 12° bis 20° für Anwendungsfälle besser geeignet sind, bei denen geringere Anforderungen an die Festigkeit zu erfüllen sind«. In allen Fällen müssen die Kegelwinkel zwischen dem Rohr und dem Verbindungsstück so gewählt sein, daß die radiale Breite des Spaltes zwischen dem Rohr und dem Verbindungsstück zwischen einer Berührungslinie, wo der Spalt die Breite Null, hat, und einer Breite von etwa OyI25 mm variierte

Bei einer mit hohem Druck zu betreibenden Einrichtung würde eine Verkleinerung des Kegelwinkels von 11 auf etwa

zu einer Vergrößerung der Länge der Verbindungsstelle um

etwa 30 °/° oder mehr führen« Die Verwendung eines solchen kleineren Kegelwinkels in Verbindung mit einer konischen Verbindungsstelle von, größerer Länge würde zu einer erheblichen Vergrößerung der Verbindungsflächen führen, und hierbei würde sich die Gesamtfestigkeit der Verbindungsstelle erheblich vergrößern» Bei mit einem niedrigen Druck arbeitenden Einrichtungen könnte man entsprechend den Kegelwinkel eLeaa an der Verbindungsstelle bis auf etwa 15° vergrößern, wobei sich die Länge der Verbindungsstelle entsprechend verringerte Somit könnte man eine geringere Festigkeit der Verbindungsstelle bei einem Leitungssystem vorsehen, bei dem keine hohe Festigkeit erforderlich ist, und hierbei wurden .sich weitere Einsparungen an Arbeits- und Materialkosten ergebene

Ein vorgeformtes Einsatzstück 5 aus e^jner geeigneten Weich- oder Hartlötlegierung.wird zwischen den konischen Flächen 2 und 4 angeordnet» Das Einsatzstück 5 hat die Form eines dünnwandigen konischen rohrförmigen Bauteils von kreisrundem Querschnitt, bei dem gemäß Fig_o 4 der Querschnitt der ^wand in der Längsrichtung keilförmig ist ο Die Dicke der Wand dieses rohrförmigen Bauteils nimmt von etwa 0,125 mm an seinem weiteren Ende 6 in Richtung auf das engere Ende 7 auf Null ab, so daß an dem Ende 7 eine dünne;. Kante vorhanden ist»

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Die Gestalt dieses rohrförmigen Bauteils ermöglicht es, das ' aus der Lötlegierung bestehende Einsatzstück mit enger Passung und hoher Genauigkeit in dem Spalt zwischen den koni-. sehen Flächen 2 und 4 des Rohrs und des Verbindungsstücks anzuordnen. . -■:-:'■■

Die Zusammensetzung der Lötlegierung richtet sich nach den Werkstoffen, aus denen das Rohr und das Verbindungsstück bestehenc Ss sind mehrere verschiedene Weich- und Hartlot- " legierungen bekannt, die geeignet sind, bestimmte Werkstoffe, miteinander zu verbinden,, Zum Verbinden eines Rohrs aus nichtrostendem Stahl mit einem Verbindungsstück aus nichtrostendem Stahl könnte man eine Hartlötlegierung verwenden, die z_oBo 49,0 bis 51,0 % Silber, 14,5 bis 16,5 % Kupfer, 13,5 bis 17,5 % Zink, 15,0 bis 17,0 % Kadmium und 2,5 bis 3,5 % Nickel enthält«,

Um eine einwandfreie gelötete Verbindung zu erzielen* müssen·die durch das Silberlot zu verbindenden Flächen einwandfrei gereinigt werden, damÜTäiese Flächen im höchsten möglichen Ausmaß von der Hart- oder Weichlötlegierung benetzt· werden und ihr Material eine' Legierung mit dem Lot bildet.» Das vorstehend beschriebene Einsatzstück aus der Lötlegierung kann in einem abgedichteten Behälter aus Kunststoff verpackt sein und-in diesem Behälter verbleiben, bis es verwendet werden soll. Auf diese Weise wird das Einsatzstück im sauberen Zustand gehalten, und es kann mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs bei der Herstellung der Verbindung in der gewünschten Weise angeordnet werden« Da das rohrförmige Einsatzstück leicht mit «Hilfe einer Zange oder dergleichen auf das konische Rohr-· ende 2 aufgesetzt werden kann, und da sich das Rohr leicht in die konische Öffnung 4 des Verbindungsstücks einführenläßt, ' ohne daß die konischen Flächen des Rohrs und des Verbindungsstücks berührt zu werden brauchen, ist ersichtlich, daß es nicht erforderlich ist, die zu verlötenden, absolut sauberen Flächen mit der bloßen Hand zu berühren. Außerdem gewährleistet die Reinigung der konischen Flächen mit Hilfe der eiswähnten Reibwerkzeuge eine nahezu vollkommene Rundheit der Verbindungsstelle, und daher ist sichergestellt, daß bezüg-

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lieh der geometrischen Verhältnisse der Verbindungsstelle die höchstmögliche Güte erzielt wirdo

Der nächste Arbeitsschritt besteht darin, daß das Röhrende in das Verbindungsstück eingeführt wird» Dieser Arbeitsschritt läßt sich leicht und schnell ausführen, da die konischen Flächen des Verbindungsstücks und des Rohrs die richtige Anordnung der Teile erleichtern«, Die Leichtigkeit, mit der es gemäß der Erfindung möglich ist, ein Rohr mit einem Verbindungsstück zu vereinigen, gewinnt eine besondere Bedeutung bei größeren und schwereren Rohren, denn bei den bis Jetzt bekannten Verbindungskonstruktionen mit nicht parallelen Flä- ' A chen müssen immer noch enger Toleranzen genau eingehalten werden. Daher wird das richtige Einführen des Rohrs in das Verbindungsstück bei größeren Rohrdurchmessern zunehmend schwierigere Diese Tatsache steht in direktem Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem sich die Teile leichter vereinigen lassen, da die konischen Flächen anfänglich einen erheblich größeren Spielraum zwischen dem Rohr und dem Verbindungsstück bieten»

Das aus dem Lot bestehende Bauteil 5 ist so ausgebildet, daß an jedem der Enden gemäß Fig₀ 2 bei 8 und 9 eine kleine überschüssige Menge der Lötlegierung vorhanden ist, nachdem die Teile zusammengebaut worden sind_o Infolgedessen werden die Λ zu verbindenden konischen Flächen zu 100 % mit dem Lot überzogen, und außerdem ist an jedem Ende der Verbindungsstelle ein kleiner Überschuß an Lötmaterial vorhandene Diese kleinen überschüssigen Mengen 8 und 9 ermöglichen die Entstehung konkaver Kehlen 10 und 11 an den Enden der Verbindungsstelle, wie es' in Figo t> gezeigt ist. In der Praxis wird somit eine Verbindung erzeugt, die sich über etwas mehr als 100 % der Länge der Verbindungsflächen erstreckt.

Nach der Vereinigung der zu verbindenden Teile wird das Verbindungsstück auf bekannte Weise erhitzt, so daß das aus dem Lot bestehende Einsatzstück; 5 beginnt, sich zu, verflüseigen* Hierbei wird ständig eine Kraft auf die freieh-EneLen des Rohrs und des Verbindungsstücks aufgebracht, um die beiden Tei-

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Ie gegeneinander zu drücken und eine Quetschwirkung auf die -^y; erhitzte Verbindungsstelle auszuüben,, Wenn das Lot flüssig wird, kommt das äußerste Ende des Rohrs 1 gemäß Pig» 3 bei · 12 in Berührung mit der konischen Fläche 4 des Verbindungsstücks, so daß die Verbindungsstelle längs einer Berührungslinie abgedichtet wird_e Daher besteht Gewähr dafür, daß mit Ausnahme der kleinen absichtlich vorgesehenen überschüssigen Menge 9 der Lötlegierung das Flußmittel, die Gase und das überschüssige Lot in Richtung zur Außenseite der Verbindungsstelle und nicht in Richtung auf das Innere des Rohrs ausgestoßen werdenο Infolgedessen wird die Innenfläche des Rohrs W in einem sauberen Zustand gehalten, so daß keinerlei Gefahr dafür besteht, daß ein durch das Rohr strömendes Medium verunreinigt wird* Beim Erstarren des verflüssigten Lots entsteht gemäß Fig» 5 eine Verbindungsstelle, an deren Enden konkave Hohlkehlen 10 und 11 vorhanden sind, die durch das Lot : gebildet werden,. Wie schon erwähnt entsteht die innere konkave Kehle 11 aus der kleinen überschüssigen Lotmenge 9, die in der aus. Figo 2 ersichtlichen Weise vorgesehen ist©

Die Dicke der durch das Lot gebildeten Verbindungsstelle variiert von Null an der Berührungs- oder Abdichtungs- ,;_-■ linie 12 bis zu etwa 0,125 mm an der Außenkante des Verbin- _ dungsstücks 3« Saher fällt der Festigkeitsparameter dieser ™ Verbindungsstelle gemäß Figo 5 in den höchsten Zugf estigkeits- bereich der Kurve, die die Zugefestigkeit als Funktion der Dicke der Verbindungsstelle darstellt» Die in Figv^-'wide-r— gegebene Kurve zeigt den Einfluß der Dicke der Verbindungs- .. stelle auf die Zugfestigkeit, die,bei Verbindungen zwischen Teilen aus nichtrostendem Stahl erzielt wird, der im Anlie-

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ferungszustand eine Zugfestigkeit von etwa 112 kg/mm besitzt«, Aus der Kurve ist ersichtlich, daß die .maximale Zugfestigkeit der Verbindungsstelle erzielt wird, wenn die Dicke der Verbindung etwa 0,125 mm beträgt <· Bei zunehmender Dicke der Vert-."""''. bindungssteile nimmt deren Festigkeit dann fortschreitend'ab_o Wenn man dafür sorgt, daß die Dicke der erfindungsgemäßen Ver-" bindungssteile zwischen 0 und etwa 0,125 eub liegt, besteht . gemäß Fig» 5 in jedem Fall Gewähr dafür, daß die Verbindimgs-

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stelle in den Bereich der höchsten Zugfestigkeit fällte Hierzu ist außerdem zu bemerken, daß die gemäß der Erfindung hergestellten Verbindungen regelmäßig in diesen Bereich fallen, ohne daß es erforderlich ist, die zu verbindenden Flächen mit besonderer Genauigkeit vorzubereiten»

Die in Fig_e 5 gezeigte Kurve variiert natürlich bei verschiedenen Werkstoffen, doch veranschaulicht sie beispielhaft die allgemeine Beziehung zwischen der Dicke der Verbindungsstelle und der Zugfestigkeit, und sie gilt insbesondere für den hier beschriebenen Fall, denn die erfindungsgemäße Verbindung eignet sich insbesondere dazu. Rohre und Verbin- ä dungsstücke aus nichtrostendem Stahl mit Hilf e eines Silberhartlots miteinander zu verbinden_o

Zwar haben die zueinander passenden Flächen bei der erfindungsgemäßen Verbindung eine konische Form, doch gewährleistet die konische Verbindungsstelle, daß die Außenfläche des Verbindungsstücks in eine parallele Lage zur Innenfläche des Rohrs gebracht wird© Daher ist es möglich, die Verbindungsstelle mit Hilfe von Ultraschall zu prüfen, und hierbei ist eine maximale Zuverläßigkeit der Prüfergebnisse gewährleistet« _:

Zwar wurde die Erfindung vorstehend bezüglich ihrer An- . j wendung bei Lötiegierungen auf Silberbasis beschrieben, "doch sei bemerkt, daß« sich die gleichen Vorteile auch bei Weichlötlegierungen, z.B. solchen auf Blei- und Zinnbasis, erzielen lassen. · '

Ferner ist die Erfindung insbesondere zur Anwendung bei Rohren und Verbindungsstücken aus Metall geeignet, doch kann sie auch angewendet werden, wenn Rohre und Verbindungsstücke aus verschiedenen Kunststoffen miteinander verbunden werden sollen. Hierbei kann man ein Rohr aus Kunststoff und ein Verbindungsstück aus Kunststoff mit Hilfe eines geeigneten Bindemittels oder Klebstoffs, z.B. eines Epoxyharzes, verbinden« Die hierbei entstehende Verbindungsstelle ähnelt in-jeder Beziehung der vorstehend beschriebenen Verbindungsstelle zwischen einem Rohr und einem Verbindungsstück aus Metall. Das zu

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verwendende Bindemittel bzw» der Klebstoff richtet sich nach dem Kunststoff, aus dem das Rohr und das Verbindungsstück bestehen_e

Die Vorteile einer erfindungsgemäßen Verbindungsstelle "■ lassen sich wie folgt zusammenfassen: Erstens lassen sich die konischen Enden des Rohrs und des Verbindungsstücks auf einfache Weise mit einem hohen Genauigkeitsgrad bearbeiteno Zweitens können die konischen Enden des Rohrs und des Verbindungsstücks leicht gereinigt werden» Drittens kann man das Rohr leicht und schnell in das Verbindungsstück einführen. Viertens stehen die Abmessungen des konischen Spaltes zwischen dem Rohr und dem Verbindungsstück unter vollständiger Kontrolle, und es ist ohne Schwierigkeit möglich, stets genau die gleichen Abmessungen zu erzielen«, !Fünftens der Spalt zwischen den konischen Flächen wird von der Legierung vollständig ausgefüllt, und die Entstehung von Hohlräumen in der Verbindungsstelle wird dadurch verhindert, daß das Flußmittel, die üase und die verflüssigte Lötlegierung veranlaßt werden, aus der Verbindungsstelle auszuströmen, wobei diese Stoffe jedoch nicht in das Rohr gelangen können,, Sechstens lassen sich" Verbindungen von hoher Festigkeit gleichmäßig und automatisch dadurch erzielen, daß man einen dünnen Film einer Silberlegierung verwendet, dessen Abmessungen in dem Bereich liegen, innerhalb dessen bezogen auf die Dicke der Verbindungsstelle die höchste Zugfestigkeit erreicht wird©

Patentansprüche:

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Claims

P A I E N T A Η S P B Ü C H E.

lc Rohrverbindung, gekennzeichnet durch
ein Rohr (1), das an einem Ende auf seiner Außenseite mit
einer konischen fläche (2) versehen ist, durch die der Innendurchmesser des Rohrs nicht beeinflußt wird, ein Verbindungsstück (5)» das an einem Ende mit einer konischen Innenfläche
(4) versehen ist, durch die der Außendurchmesser des Verbindungsstücks nicht beeinflußt wird, wobei der auf die Längsachse der Verbindung bezogene Kegelwinkel der konischen Öff- ■ nung des Verbindungsstücks größer ist als der Kegelwinkel der konischen Außenfläche des Rohrs, und wobei das konische Ende \ des Rohrs in der konischen Öffnung des Verbindungsstücks so
angeordnet ist, daß zwischen den konischen Flächen eine Berührung längs einer Linie vorhanden ist, sowie durch ein Bindematerial (5)» das in dem ringförmigen Spalt zwischen den
konischen Flächen angeordnet ist, sich über die Länge der zueinander passenden konischen Flächen erstreckt und diese Flächen des Rohrs und der Verbindungsstücks miteinander verbindet, wobei die Dicke des Verbindungsmaterials vom äußeren Ende (6) der Verbindungsstelle bis zu der Berührungslinie, zwischen den konischen Flächen abnimmt«,

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr und das Verbindungsstück aus ™ Metall bestehen, und daß-eine metallische Verbindungslegierung zwischen den konischen Flächen der beiden Teile vorgesehen
ist.

3o Rohrverbindung nach Anspruch 2, dadurch .ge kennzeichnet, daß die Verbindungslegierung ein Weichlot oder ein Hartlot ist«.

M-o Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i chne t, daß das Rohr und das Verbindungsstück aus einem Kunststoff bestehen, und daß zwischen den konischen
Flächen dieser Teile ein Klebstoff vorgesehen ist©

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5. Rohrverbindung nach. Anspruch 1, dadurch g e k en η — zeichnet, daß das Rohr und das Verbindungsstück aus nichtrostendem Stahl bestehen, und daß das Bindematerial eine Silberhartlötlegierung ist«,

6β Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß durch das Bindematerial gebildete Hohlkehlen (10, 11) an dem dem Rohr zugewandten Ende und dem dem Verbindungsstück zugewandten Ende der Verbindung vorgesehen sindo

7ο Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch g e k en η zeichnet , daß die in einer die Längsachse des Rohrs enthaltenden axialen Ebene gemessenen Kegelwinkel der konischen Flächen 4° bis etwa 20° betragen.

8. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kegelwinkel der konischen Fläche des Rohrs 11 und der Kegel winkel der konischen Öffnung des Verbindungsstücks 11,75° beträgt, wobei diese Winkel in einer die Längsachse des Rohrs enthaltenden axialen Ebene gemessen sind» . '■ ""■"'. · .

9ο Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Unterschied zwischen den Kegelwinkeln der konischen Flächen des Rohrs und des Verbindungsstücks in der Größenordnung von 0,75 liegt, wobei diese Winkel in einer die Längsachse des Rohrs enthaltenden axialen ■·, Ebene gemessen sindo . ■:;:'■:.?.''.:s<j

1Oo Vorgeformtes Einsatzstück aus einem Bindematerial für ... eine gewindelose konische Rohrverbindung, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß das Einsatzstück als dünnwandige konische Buchse aus dem Bindematerial ausgebildet ist,-; daß die Buchse eine kreisrunde Querschnittsform hat, daß sich die Buchse von ihrem einen Ende in Richtung auf ihr anderes" ^r Ende in der Weise gleichmäßig konisch erstreckt, so daß'die ^r Buchse ein Ende mit einem großen Durchmesser und ein Ende mit · einem kleinen Durchmesser besitzt, und daß die Dicke der Wand der Buchse von dem den großen Durchmesser aufweisenden Ende aus

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in der Weise abnimmt, daß der Querschnitt der Wand in Richtung der Achse der Buchse keilförmig ist (Fig_o 4-)«

Ho' Satz von Teilen zur Herstellung einer Rohrverbindung, gekennzeichnet durch-ein rohrförmiges Verbindungsstück (3)* das an einem Ende mit einer konischen öffnung (4·) versehen ist, die einen kreisrunden Querschnitt hat, sowie durch eine vorgeformte dünnwandige konische Buchse (5) aus einem Bindematerial von kreisrunder Querschnittsform, wobei sich die Buchse von einem ihrer Enden aus in der Weisegleichmäßig konisch zu ihrem anderen Ende erstreckt, daß sie ein Ende von großem Durchmesser und ein Ende von kleinem Durchmesser besitzt, wobei die Dicke der Wand der Buchse von dem den größeren Durchmesser aufweisenden Ende aus so abnimmt,, daß der Querschnitt der Buchsenwand in Richtung der Buchsenachse keilförmig ist, und wobei die rohrförmige Buchse von dem die konischen Öffnung aufweisenden Ende des Verbindungsstücks aufgenommen ist. -

12β Satz von Teilen nach Anspruch 11, dadurch g e k e η nz e i ohne t, daß der Satz zusätzlich ein Rohr umfaßt, das an einem Ende mit einer konischen Außenfläche versehen ist, wobei dieses konische Ende des Rohrs in die aus dem Bindematerial bestehende Buchse paßte

13. Satz von Teilen nach Anspruch 12, dadurch g e kenn-ζ e i chne t , daß die Enden der rohrförmigen Buchse (8, 9) über beide Enden der Rohrverbindung hinausragen, wenn das konische Rohrende, die Eohrförmige Buchse und das mit einer konischen Öffnung versehene Verbindungsstück ineinandergesteckt sind»

14ο Verfahren zum Verbinden eines Rohrs mit einem Verbindungsstück, dadurch g e k e η η ζ e I c h η e t , daß die Außenfläche eines Rohrendes mit einer konischen Außenfläche versehen wird, ohne daß der Innendurchmesser des Rohrendes beeinflußt wird,-daß ein Ende eines Verbindungsstücks mit . einer konischen Innenfläche versehen ist, deren auf die Längsachse des Rohrs bezogener Kegelwinkel größer ist als derjenige

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der konischen Außenfläche des Röhrendes, ohne daß der Außendurchmesser des Verbindungsstücks beeinflußt wird, daß eine" vorgeformte konische Buchse aus einem Lötmaterial-, die in Richtung ihrer Achse einen keilförmigen Querschnitt hat, zwischen den zu verbindenden konischen Flächen angeordnet wird, daß das konische Ende des Rohrs mit der konischen Öffnung des Verbindungsstücks so vereinigt wird, daß die Buchse zwischen diesen beiden Teilen liegt, daß das Verbindungsstück zusammen mit dem darin eingeführten Rohrende und der Buchse auf die Schmelztemperatur de-s Lötmaterials erhitzt wird, und daß auf die das Rohr und das Verbindungsstück umfassende Baugruppe eine axiale Kraft aufgebracht wird, um zu bewirken, daß das konische Ende des Rohrs längs einer Linie in Berührung mit der konischen Öffnung des Verbindungsstücks gebracht wird, wenn sich das Lötmaterial verflüssigt, wobei das Lötmaterial an beiden Enden der Verbindungsstelle .Hohlkehlen bildet»

15· Verfahren nach Anspruch 14-, dadurch ge k e η η zeichnet, daß die axiale Länge der konischen Buchse etwas größer ist als die axiale Länge der konischen Flächen des Rohres und des Verbindungsstücks_o

16ο Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der keilförmige Querschnitt der Buchse dem Unterschied zwischen den Kegelwinkeln der konischen Fläehe des Rohrendes und der'konischen öffnung des Verbindungsstücks entspricht«,

17. Verfahren, nach Anspruch 14, dadurch g e k e η η - -....". zeichrLet , daß die in einer die Längsachse des Rohrs enthaltenden axialen Ebene gemessenen Kegelwinkel 4° bis etwa 20° betragen«

I80 Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Kegelwinkel der konischen Außenfläche des Rohrs 11 und der Kegelwinkel der Öffnung des Verbindungsstücks 11,75 beträgt, wenn diese Winkel in einer die Längsachse des Rohrs enthaltenden axialen Ebene gemessen werden,,

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I9o Verfahren nach Anspruch 14, dadurch ge k e η η - ■-. ζ e i c h net, daß die Wandstärke der Buchse aus dem Lötmaterial von Null an der Berührungslinie bis auf etwa 0,125 Him zunimmt«, ■

2Oo Verfahren nach Anspruch 14, dadurch ge ken η zeichnet , daß das Rohr und das .Verbindungsstück aus nichtrostendem Stahl bestehen und das Lötmaterial eine Silberhartlötlegierung ist_o

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Leers arte