DE1908888A1 - Rohrverbindung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Rohrverbindung und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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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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, 190888t
-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 isto Ferner ist eine schwierige
maschinelle Bearbeitung erforderlich, da das Verbindungsstück
auf seiner Innenseite mit der erwähnten Ringnut versehen .
werden mußo 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 ausfüllto 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 11Q beträgt0
* ^00 98 17/03 59 - ■
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, deh· 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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Figo 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 Figo 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»
.... ,0 0 98 1 7/0359
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 zoBo
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 sindo 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 wirde 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-
2 ■
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'abo
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 Fige 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 verbindeno
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
„ .0,0 9 8 1 7/Q35 9 ·
■ ' - -12- -
verwendende Bindemittel bzw» der Klebstoff richtet sich nach
dem Kunststoff, aus dem das Rohr und das Verbindungsstück bestehene
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©
0098 1 770359 / ' "
Claims (1)
- 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©0098 17/03595. 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 sindo7ο 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<j1Oo 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 aus0 0 9817/0359-15- ' /.■;in der Weise abnimmt, daß der Querschnitt der Wand in Richtung der Achse der Buchse keilförmig ist (Figo 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 paßte13. 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 derjenige00 9 8 17/0359der 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 Verbindungsstückso16ο 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,,0098 17/0359 ' ■'''.""■1308888-17- ■"■■■.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 isto0098 17/0359Leers arte
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