DE19801051C2 - Stahlrohre und Verteiler für Hochdruck-Fluidleitungen - Google Patents

Stahlrohre und Verteiler für Hochdruck-Fluidleitungen

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Description

Die Erfindung betrifft dickwandige Stahlrohre sowie Verteilerleitungen bzw. Verteilerblöcke für unter Hochdruck stehende Fluide, wobei die Stahlrohre einen relativ kleinen Durchmesser und Anschlußenden aufweisen, deren Durchmesser größer ist als der Rohrdurchmesser, und die einen konisch divergierenden, auf den Gegenkonus eines Anschlußteils - Verteilerleitung oder Verteilerblock - abgestimmten Innen-Drucksitz - aufweisen.
Derartige Stahlrohre und Verteiler werden in Hochdruck-Kraftstoff- Einspritzsystemen von Dieselmotoren verwendet und dienen dabei als Zuführleitung für Leichtöl oder Dimethylether bzw. Methanol enthaltende korrosive Kraftstoffe. Die Verteilerleitungen bzw. Verteilerblöcke und die damit verbundenen dickwandigen Stahlrohre dienen der Verteilung des Kraftstoffs und wirken als Druckspeicher für das Kraftstoff-Zuführsystem.
Für die Verbindung von dickwandigen Stahlrohren mit Verteilerleitungen bzw. Verteilerblöcken gibt es nach dem Stand der Technik verschiedene Lösungen. Bei dem in Fig. 9 dargestellten Beispiel ist in der Wandung einer Verteilerleitung 11 eine Abzweigbohrung vorgesehen, die vom Strömungskanal 11-1 nach außen führt und die einen zylindrischen Abschnitt 11-2 sowie nach außen anschließend einen sich konisch erweiternden Abschnitt aufweist, der einen Aufnahmesitz 11-3 bildet. Im Bereich der Anschlußstelle ist die Verteilerleitung von einem schellenartigen Befestigungsteil 13 umgeben, das einen zylindrischen Ansatz 13-1 mit Innengewinde aufweist. Ein Abzweigrohr 12 mit dem Strömungskanal 12-1, das endseitig einen verdickten Verbindungskopf 12-2 mit einem konischen Drucksitz 12-3 aufweist, ist mittels einer zuvor auf das Abzweigrohr 12 aufgeschobenen und dann in den zylindrischen Ansatz 13-1 eingeschraubten Mutter 14 unter Zwischenlage eines hülsenförmigen Paßstücks 15-1 mit der Verteilerleitung 11 verbunden.
Bei dem Beispiel gemäß Fig. 10 ist das schellenartige Befestigungsteil 13 durch ein schmelztechnisch mit der Verteilerleitung 11 verbundenes Rohrstück 13a mit Innengewinde ersetzt und das Paßstück 15-1 weggelassen worden. Ansonsten entspricht dieses Beispiel demjenigen nach Fig. 9.
Bei dem Beispiel gemäß Fig. 11 wird die Verbindung zwischen der Verteilerleitung 11 und dem Abzweigrohr 12 mittels einstückig mit der Verteilerleitung 11 ausgebildeten Nippel 11-4 mit Außengewinde hergestellt, wobei dementsprechend eine Mutter 16 mit Innengewinde verwendet wird. Der Verbindungskopf 12-2 des Abzweigrohres 12 weist an seinem dem Drucksitz 11-3 gegenüberliegenden Ende einen konischen Anschlag auf. Zwischen dem ebenfalls konischen Anschlag der Mutter 16 und dem konischen Anschlag des Verbindungskopfes 12-2 ist ein Druckstück 15-2 angeordnet, das einen Querschnitt in Form eines Parallelogramm aufweist.
Bei den drei vorstehend skizzierten Verbindungen besitzt das Abzweigrohr 12 einen Verbindungskopf 12-2 mit als Außenkonus ausgebildetem Drucksitz 12-3. Der gegenüber dem Außendurchmesser des Abzweigrohres 12 verdickte Verbindungskopf 12-2 wird durch Anstauchen des Rohrendes hergestellt, wobei durch Materialverdrängung zwangsläufig eine Erweiterung 12-4 des Strömungskanals 12-1 gebildet wird, die sich ringförmig über den gesamten Innenumfang erstreckt, deren konkrete Form aber unbestimmt ist (vergl. Fig. 12 + 13).
Es hat sich nun herausgestellt, daß von allem im Bereich der Erweiterung 12-4 eine Schädigung des Rohrmaterials eintreten kann. Der hohe Fluiddruck und insbesondere die im Betrieb auftretenden hochfrequenten Druckschwankungen bewirken Kavitationen, die sowohl einen schädlichen Materialeintrag in den Fluidstrom mit sich bringen als auch die Bildung von Rissen im Rohrmaterial bewirken (Fig. 13), die wegen der mechanischen Wechselbeanspruchung radial fortschreitet. Der Materialabtrag und die Rißbildung werden durch die meist korrosiven Kraftstoffe erheblich verstärkt, was dann zu Undichtigkeiten oder gar Brüchen an den Anschlußstellen der Abzweigrohre führen kann.
Zur Lösung dieses Problems ist in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2-57709 ein Verfahren vorgeschlagen worden, nach dem die Innenseite des Verbindungskopfes durch Einformen eines Metallrings einen im wesentlichen glatten Umfang erhält. Durch dieses Verfahren konnte das auf den Fluiddruck im Verbindungskopf 12-2 zurückgehende Kavitationsproblem gelöst werden, indem der Erweiterungsbereich 12-4 im Verbindungskopf einen im wesentlichen glatten Umfang erhielt.
Mit dem Ziel, die Umweltverschmutzung zu vermeiden, ist dem Kraftstoff für Dieselmotoren in den letzten Jahren Dimethylether oder Methanol beigemischt worden. Diese Kraftstoffe sind wegen ihres Wassergehalts und ihrer Zerfallsprodukte allerdings wesentlich korrosiver als die zuvor benutzten. Als metallische Hochdruckleitungen für diese Kraftstoffe sind Doppelrohre benutzt worden, bei denen dünne Innenrohre aus korrosionsbeständigem Metall, wie rostfreiem Stahl auf die Innenseite der Leitungen aufgebracht sind. Alternativ hat man die Verteilerleitung 11 selbst ganz aus rostfreiem Stahl hergestellt oder den inneren Umfang des Aufnahmesitzes 11-3, die Abzweigbohrungen 11-2 und den Strömungskanal 11-1 mit einer korrosionsbeständigen Schicht ausgekleidet.
Wenn eine Hochdruck-Metalleitung des zuvor beschriebenen Doppelrohr-Typs als Abzweigrohr 12 mit einer Verteilerleitung 11 mittels Befestigungsmutter 14 oder 16 verbunden wird, dann ist der innere Umfang des Kanals 12-1 des dickwandigen Rohres 12' mit einem Innenrohr 17 aus korrosionsbeständigem Metall bedeckt, und es wird der Drucksitz 12-3 gegen den Aufnahmesitz 11-3 der Verteilerleitung 11 aus korrosionsbeständigem Material angedrückt, so daß Innenumfang und Drucksitz ausreichende Korrosionsbeständigkeit aufweisen. An der Stirnseite 12" des Verbindungskopfes 12-2 liegt die Stahloberfläche des dickwandigen Stahlrohres 12' aber ungeschützt frei, so daß sie durch den korrosiven Kraftstoff vorzeitig korrodiert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuvor beschriebenen Mängel bei Hochdruck-Fluidleitungen zu überwinden, insbesondere soll ein Anschlußende für ein dickwandiges Stahlrohr vorgeschlagen werden, das keine umlaufende unregelmäßig geformte innere Erweiterung im Verbindungskopf aufweist, wie sie beim Anstauchen und bei der Auswärtsverdrängung der Rohrwandung auftritt, um die von dort ausgehende Kavitation und Korrosion zu vermeiden. Außerdem soll eine Verteilungsleitung bzw. ein Verteilerblock vorgeschlagen werden, mit denen ein dickwandiges Abzweigrohr verbunden werden kann, dessen Anschlußende erfindungsgemäß weiter entwickelt bzw. verbessert ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein dickwandiges Stahlrohr der eingangs genannten Art vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Innen- Drucksitz einen Öffnungswinkel θ von etwa 55-60° aufweist und einen Öffnungsdurchmesser d1 besitzt, der größer ist als der Innendurchmesser des Rohres d0 plus dessen Wanddicke t und der kleiner ist als der Außendurchmesser des Rohres D0 plus dessen Wanddicke t.
Ferner ist vorgesehen, daß das Anschlußende einen kreiszylindrischen Endabschnitt mit einem Außendurchmesser D1 aufweist, der um 40 bis 100% größer ist als der Außendurchmesser D0 des Rohres.
Außerdem ist vorgesehen, daß am Anschlußende ein konischer Übergangsbereich ausgebildet ist, der im wesentlichen den gleichen Öffnungswinkel wie der Innen- Drucksitz aufweist und dessen Dicke - gemessen senkrecht zu den konzentrischen Konusflächen - einen Wert T besitzt, der um 20 bis 80% größer ist als die Wanddicke d des Rohres.
Mit anderen Worten, der Öffnungsdurchmesser d1 des Drucksitzes soll erfindungsgemäß der mit der folgenden Formel (1) umschriebenen Bedingung genügen:
d0 + t < d1 < D0 + t (1).
Die in den Ansprüchen 3 und 2 definierten Bedingungen lassen sich durch die folgenden Formeln (2) und (3) beschreiben:
1,2t ≦ T ≦ 1,8t (2)
1,4D0 < D1 < 2D0 (3).
Darin bedeuten:
D0: Außendurchmesser des dickwandigen Stahlrohres
d0: Innendurchmesser des dickwandigen Stahlrohres
t: Wanddicke des dickwandigen Stahlrohres
D1: Außendurchmesser des Anchlußendes
d1: Öffnungsdurchmesser des Drucksitzes
T: Wanddicke des Anschlußendes im außen und innen konischen Bereich.
Der erste Teil der zugrundeliegenden Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale des Anschlußendes bzw. die in der Formel (1) definierte Bedingung gelöst. Dem liegt einmal die Erwägung zugrunde, daß der Drucksitz 3 zu klein ist, wenn sein Öffnungsdurchmesser d1 kleiner ist als d0 + t, und daß dann die Zuverlässigkeit der Dichtwirkung vermindert wird, die im Zusammenspiel von Drucksitz 3 arm Abzweigrohr 1 und Aufnahmesitz 6 an der Verbindungsleitung 5 gebildet wird. Zum anderen wird die Dichtwirkung kaum noch verbessert, wenn der Öffnungsdurchmesser d1 größer ist als D0 + t.
Die Wanddicke T des Anschlußendes 2 im außen und innen konischen Bereich wird vorzugsweise in dem in Anspruch 3 bzw in der Formel (2) definierten Bereich gehalten. Bei einer Wanddicke T kleiner als 1,2t wäre die Steifigkeit des Anschlußendes 2 zu gering und die Andruckkraft zu schwach, um eine zuverlässige Dichtung zu bewirken. Bei einer Wanddicke T größer als 1,8t wäre die erreichbare Verbesserung nicht größer als die damit verbundene Gewichtszunahme.
Der Außendurchmesser D1 des Anschlußendes 2 sollte zweckmäßigerweise auf die im Anspruch 2 bzw. in der Formel (3) angegebenen Werte beschränkt werden. Bei einem Außendurchmesser D1 < 1,4D0 wäre das Anschlußende 2 zu klein und bei einem Wert größer als 2,0D0 wäre die Verbesserung des Dichteffekts nicht größer als die Zunahme der Außenabmessung des Anschlußendes 2.
Das Anschlußende 2 weist darüber hinaus am besten eine zur Rohrachse senkrechte ringförmige Stirnfläche auf, deren Breite w etwa halb so groß ist wie die Wanddicke t des Stahlrohres 1.
Bei der Verwendung von besonders korrosiven Kraftstoffen kann es vorteilhaft sein, das dickwandige Stahlrohr für Hochdruck-Fluidleitungen mit einem dünnen Innenrohr aus korrosionsbeständigem Metall auszukleiden. Dabei soll das dünne Innenrohr das dickwandige Stahlrohr innen auf seiner ganzen Länge bedecken und sich bis in den konisch erweiterten Bereich des Anschlußendes erstrecken. Der größte Öffnungsdurchmesser d2 des im Anschlußende konisch erweiterten Innenrohres soll kleiner als der Öffnungsdurchmesser d1 des Innen-Drucksitzes, aber um wenigstens 20%, vorzugsweise um wenigstens 50% größer sein als der nicht konisch erweiterte Innendurchmesser d3 des Innenrohres.
Im Hinblick auf eine mögliche Rißbildung bei der konischen Erweiterung des Innenrohres soll der größte Öffnungsdurchmesser d2 des Innenrohres andererseits nicht größer sein als der dreifache Wert des Basis-Innendurchmessers d3 des Innenrohres.
Bei Einhaltung der vorgenannten Bedingungen ist sichergestellt, daß einerseits im konischen Dichtungsbereich eine hinreichende Abdeckung mit korrosionsbeständigem Metall vorhanden ist, wodurch eine leckagebedingte Korrosion vermieden wird, und daß andererseits keine Materialschädigung durch Überdehnung im Außenbereich des konisch erweiterten Innenrohres auftreten kann.
Zur Lösung des zweiten Teils der Aufgabe wird eine Verteilerleitung mit einer Mehrzahl von Anschlußstellen vorgeschlagen, deren Wandung axial beabstandete Abzweigbohrungen aufweist, denen je ein Aufnahmesitz zugeordnet ist, der auf den Innen-Drucksitz der Anschlußenden der dickwandigen Stahlrohre abgestimmt ist. Der Aufnahmesitz ist als Außenkonus an einem dickwandigen, die Abzweigbohrung umgebenden Teil der Verteilungsleitung (bzw. des Verteilerblocks) ausgebildet. Der Innen-Drucksitz des dickwandigen Stahlrohres kann mittels einer zuvor auf das Stahlrohr aufgeschobenen Mutter gegen den Aufnahmesitz der Verteilungsleitung (bzw. des Verteilerblocks) abdichtend angedrückt werden, indem die Mutter das gegenüber dem Stahlrohr verdickte Anschlußende hintergreift und mit einem Gewindeteil zusammenwirkt, das an der Verteilungsleitung (bzw. dem Verteilungsblock) einstückig ausgebildet bzw. damit schmelztechnisch verbunden ist oder in einer Art Rohrschelle ausgebildet ist.
Andere vorteilhafte Ausgestaltungen der Verteilungsleitung bzw. des Verteilerblocks sind in den Unteransprüchen 10 bis 13 beschrieben.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch das Anschlußende eines dickwandigen Stahlrohres;
Fig. 2 zeigt eine Rohrverbindung im Schnitt;
Fig. 3 zeigt eine Alternative zu Fig. 2;
Fig. 4 zeigt Einzelheiten der Fig. 3 im vergrößertem Maßstab;
Fig. 5 zeigt eine weitere Alternative zu Fig. 2 als Schnitt senkrecht zur Achse einer Verteilerleitung;
Fig. 6 zeigt eine Alternative zu Fig. 5;
Fig. 7 zeigt eine weitere Alternative zu Fig. 5;
Fig. 8 zeigt noch eine Alternative zu Fig. 5;
Fig. 9-14 zeigen die eingangs beschriebenen Ausführungsformen nach dem Stand der Technik.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt das Anschlußende eines dickwandigen Stahlrohres 1 im Schnitt, wobei mit 2 allgemein der einstückig angeformte Verbindungskopf bezeichnet ist, der einen im Vergleich zum Außendurchmesser D0 des Stahlrohres 1 radial erweiterten Teil 2-1 mit einem sich konisch auf den Rohraußendurchmesser D0 verjüngenden Bereich 2-1a und einen zylindrischen Bereich 2-1b umfaßt. Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Stelle, an der ein dickwandiges Stahlrohr 1 mit einer Verteilungsleitung 5 verbunden ist.
Das dickwandige Stahlrohr 1 besitzt einen Strömungskanal 1-1 mit einem Durchmesser d0 und einer Wandung mit einer Dicke t. Im Verbindungskopf 2 ist ein konischer Innen-Drucksitz 3 ausgebildet, der sich - ausgehend vom Rohrinnendurchmesser d0 - unter einem Winkel θ bis auf den Öffnungsdurchmesser d1 erweitert. Der Verbindungskopf 2 hat einen Außendurchmesser D1 und eine zur Rohrachse senkrechte Stirnfläche, deren Breite mit w bezeichnet ist. Der konisch verjüngte Bereich 2-1a des Verbindungskopfes 2 hat den gleichen Öffnungswinkel θ wie der Innen-Drucksitz 3, so daß für den außen und innen konischen Bereich eine Wanddicke T definiert werden kann.
Die aus einem dickwandigen Stahlrohr bestehende Abzweigleitung 1 ist aus hochfestem Kohlenstoffstahl oder aus nichtrostendem Stahl hergestellt und hat einen Durchmesser von 30 mm oder weniger und eine Wanddicke von 0,5-12 mm. Erfindungsgemäß ist die Dichtungsfläche des Verbindungskopfes 2, die den Dichtsitz 6 der Verteilungsleitung 5 kontaktieren soll als sich nach außen konisch erweiternder Dichtsitz 3 gebildet. Genauer gesagt, besteht der dargestellte Verbindungskopf 2 aus einem radial erweiterten Teil 2-1, dessen Außendurchmesser D1 größer ist als der Außendurchmesser D0 des dickwandigen Stahlrohres 1 und der außerdem so geformt ist, daß er innenseitig einen sich konisch erweiternden Drucksitz 3 bildet, um den Dichtsitz 6 der Verteilungsleitung 5 aufnehmen zu können.
Der Öffnungsdurchmesser d1 des konischen Innen-Drucksitzes 3 im radial erweiterten Teil 2-1 des Anschlußendes bzw. Verbindungskopfes 2 entspricht den Bedingungen des Anspruchs 1 bzw. der bereits erörterten Formel (1). Die übrigen Abmessungen des Verbindungskopfes 2 liegen in den durch die Formeln (2) und (3) bzw. durch die Ansprüche 2 und 3 definierten Bereichen. Darüber hinaus sind die Axialerstreckungen des konischen Übergangsbereiches 2-1a und des außen zylindrischen Teils 2-1b des Verbindungskopfes 2 auf die Abmessungen des dickwandigen Stahlrohres 1 abgestimmt.
Aus Fig. 2 ist die Verbindung eines dickwandigen Stahlrohres 1 mit einer Verteilungsleitung 5 ersichtlich. Der Aufnahmesitz 6 am Außenumfang der Verteilungsleitung 5 liegt am Innen-Drucksitz 3 des Verbindungskopfes 2 an, wobei die Anpreßkraft auf die korrespondierenden Dichtungsflächen durch Anziehen der Mutter 4 mit Innengewinde bewirkt wird, die einerseits in das Außengewindes des die Abzweigbohrung umgebenden Rohrnippels eingreift und sich andererseits auf den konischen Übergangsbereich 2-1a des Verbindungskopfes 2 abstützt. Auf diese Weise wird auf den Verbindungskopf 2 keine rein axiale Kraft ausgeübt, sondern eine axial und radial wirkende Kraft, die im wesentlichen senkrecht auf die Dichtungsflächen wirkt und eine Aufweitung des Verbindungskopfes verhindert. Falls erwünscht, kann zwischen der Mutter 4 und dem Übergangsbereich 2-1a noch ein Paßstück oder eine Scheibe eingesetzt werden, wie aus dem Stand der Technik gemäß Fig. 9 oder 11 bekannt ist.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von dem der Fig. 1 und 2 dadurch, daß das dickwandige Stahlrohr mit einem dünnwandigen Rohr 7 aus korrosionsbeständigem Metall ausgekleidet ist, das bis in den Innen-Drucksitz 3 hineinreicht und endseitig konisch erweitert ist. Der größte Öffnungsdurchmesser des konisch erweiterten Teils des Innenrohres 7 sowie dessen axiale Erstreckung liegen jeweils innerhalb der bereits erörterten Bereiche, d. h. der größte Öffnungsdurchmesser d2 des konisch erweiterten Teils des Innenrohres 7 ist um wenigstens 20%, vorzugsweise um wenigstens 50% größer als der Basisinnendurchmesser d3 des Innenrohres 7. Als Obergrenze für den größten Öffnungsdurchmesser d2 sind 300% von d3 anzusehen, weil darüber Materialrisse bei der konischen Erweiterung auftreten können. Qualitativ kann der größte Öffnungsdurchmesser d3 - und damit die zugehörige axiale Erstreckung - des konisch erweiterten Teils des Innenrohres 7 dahingehend definiert werden, daß eine ausreichend große Dichtfläche beim Anpassen an den Gegenkonus der Verteilungsleitung erreicht wird, um ein Vordringen des korrosiven Kraftstoffs bis zum ungeschützten Bereich des Innen-Drucksitzes 3 im dickwandigen Stahlrohr zu vermeiden.
Im übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 demjenigen der Fig. 1 und 2, so daß auf die dazu gemachten Ausführungen verwiesen werden kann.
Als Material für das korrosionsbeständige Innenrohr kommen in Betracht:
Rostfreier Stahl, Nickellegierungen wie Inconel, Incoloy oder Hastelloy, ferner Titan und Titanlegierungen wie Ti6A14V, Ti6AlV5Sn, Ti6AlSn4Zr2Mo, Ti8Al11Mo1V sowie Kobaltlegierungen, wie beispielsweise Heintz-Legierung.
Die Fig. 2 und 3 beziehen sich auf die Verbindung eines dickwandigen Stahlrohres 1 mit einer Verteilungsleitung 5. Die mit einem Anschlußende 2 gemäß Fig. 1 und 4 versehenen dickwandigen Stahlrohre 1 können in gleicher Weise aber auch mit den Ventilhalterungen von Dieselmotoren verbunden werden, wenn diese mit einem entsprechend ausgestaltetem Aufnahmesitz, einschließlich Außengewinde für den Eingriff einer Mutter versehen sind.
Weitere Ausgestaltungen von Aufnahmesitzen und Verschraubungen werden anhand der Fig. 5 bis 8 mit Bezug auf eine Verteilungsleitung bzw. einen Verteilerblock erläutert, wobei insofern selbstverständlich auch andere Anschlußbauteile in Betracht kommen, die entsprechend ausgestattet sind.
Die in Fig. 5 vergrößert dargestellte Verteilungsleitung 8 besteht aus einem relativ dickwandigen Metallrohr aus STS480 mit einem Außendurchmesser von 28 mm und einer Wanddicke von 9 mm. Der Strömungskanal ist mit 8-1 bezeichnet. In bestimmten axialen Abständen sind mit der Verteilungsleitung 8 einstückig verbundene Rohrstutzen 8-3 mit Abzweig-Bohrungen 8-2 ausgebildet, die eine nach außen offene Verbindung zum Strömungskanal 8-1 ergeben. Die Rohrstutzen 8-3 sind mit einem konischen Aufnahmesitz 6 und einem Außengewinde ausgestattet. Das aus einem dickwandigen Stahlrohr bestehende Abzweigrohr hat einen mit 1-1 bezeichneten Strömungskanal und ist endseitig mit einem Anschlußende bzw. Verbindungskopf 2 versehen, der einen radial erweiterten Teil 2-1 mit einem erfindungsgemäß gestalteten Innen-Drucksitz 3 aufweist. Das Abzweigrohr 1 ist mit der Verteilungsleitung 8 mittels einer Mutter 4 verbunden, die in das Außengewinde des Rohrstutzens 8-3 eingreift und sich außen auf dem konischen Übergangsbereich 2-1a des Verbindungskopfes abstützt. Damit wirkt auf das Abschlußende 2 eine axial und radial gerichtete Anpreßkraft.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist in der Wandung der Verteilungsleitung 8 durch Materialabtrag ein die vom Strömungskanal 8-1 nach außen führende Abzweigbohrung 8-2 umschließender Aufnahmesitz 6 gebildet, der auf den Innen-Drucksitz 3 im Verbindungskopf 2 des Abzweigrohres 1 abgestimmt ist, der seinerseits den Strömungskanal 1-1 umschließt. Zur Befestigung der Mutter ist in der Wandung der Verteilungsleitung 8 ein Rohrstutzen 9 mit Außengewinde vorgesehen, der in eine den Aufnahmesitz 6 konzentrisch umgebende Ausnehmung 8-5 eingesetzt und mit der Verteilungsleitung 8 schmelztechnisch verbunden ist. Zwischen der Mutter 4 und dem Verbindungskopf 2 ist ein Paßstück 10 eingesetzt, durch das die über die Mutter 4 axial aufgebrachte Anpreßkraft eine auf den Verbindungskopf 2 radial wirkende Komponente erhält.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 ist der Aufnahmesitz 6 am Verteilungsrohr 8 durch Materialabtrag von der Wandung hergestellt worden. Anstelle des Rohrstutzens 9 ist jedoch eine Art Rohrschelle 9' mit Anschlußstutzen 9-1 und Innengewinde vorgesehen, in das die Mutter 4 mit Außengewinde eingreift. Die Mutter 4 weist, wie in Fig. 5, einen Innenkonus auf, so daß auf dem Verbindungskopf 2 ein axial und radial wirkender Anpreßdruck ausgeübt wird. Alle hier nicht erwähnten Bezugsziffern bezeichnen gleichgestaltete und gleichwirkende Bauteile wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, so daß zur Vermeidung von Wiederholungen auf weitere Erläuterungen verzichtet wird.
Fig. 8 bezieht sich auf einen Verteilerblock 8', d. h. auf ein dickwandiges, nicht rohrförmiges Bauteil eines Hochdruck-Fluidsystems, in dem ein Hauptkanal 8-1 und damit verbundenen Abzweigbohrung 8-2 ausgebildet sind. In die Wandung des Verteilungsblocks 8' ist durch Materialabtrag eine Ausnehmung 8'-1 eingearbeitet, die ein Innengewinde besitzt und deren Grund einen die Abzweigbohrung 8-2 umgebenden konischen Aufnahmesitz 6 bildet. Der Aufnahmesitz 6 ist auf den Innen-Drucksitz 3 im radial erweiterten Teil 2-1 des Verbindungskopfes 2 eines Abzweigrohres 1 mit Strömungskanal 1-1 abgestimmt. Mittels einer entsprechend gestalteten Mutter 4 kann das Abzweigrohr 1 am Verteilerblock 8' flüssigkeitsdicht angeschlossen werden.
Die Ausführungsbeispiele der Fig. 5 bis 8 gelten selbstverständlich auch für dickwandige Stahlrohre mit einem dünnwandigen, korrosionsbeständigen Innenrohr sowie für Verteilungsleitungen und Verteilerblöcke aus korrosionsbeständigen Metallen, wenn das Hochdruck-Leistungssystem für besonders korrosive Fluide bestimmt sind, wie dies anhand der Fig. 3 und 4 erläutert wurde.
In allen Fällen werden die im Zusammenhang mit dem als Stand der Technik erläuterten Beispiele in Fig. 9 bis 14 geschilderten Nachteile vermieden, die auf die beim Anstauchen der Rohrenden und der Ausbildung von Anschlußenden mit Außenkonus gebildeten, unregelmäßigen inneren Erweiterungen zurückzuführen sind. Sofern dünne Innenrohre und Verteilungsleitungen bzw. Verteilerblöcke aus korrorisonsbeständigem Material verwendet werden müssen, wird eine alle Angriffsflächen des dickwandigen Stahlrohres abdeckender Korrosionsschutz erreicht. Damit löst die Erfindung alle eingangs genannten Aufgabenaspekte und es können betriebssichere und langlebige Hochdruckfluidsysteme zur Verfügung gestellt werden, bei denen die Abzweig- Verbindungen keine Problemstellen mehr darstellen.

Claims (13)

1. Dickwandiges Stahlrohr (1) für Hochdruck-Fluidleitungen mit relativ kleinem Durchmesser sowie mit einem Anschlußende (2), dessen Durchmesser größer ist als der Rohrdurchmesser und das einen konisch divergierenden, auf den Gegenkonus des Aufnahmesitzes (6) eines Anschlußteiles abgestimmten Innen-Drucksitz (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen-Drucksitz (3) einen Öffnungswinkel θ von etwa 55-60° aufweist und einen Öffnungsdurchmesser d1 besitzt, der größer ist als der Innendurchmesser des Rohres (1) d0 plus dessen Wanddicke t und der kleiner ist als der Außendurchmesser des Rohres (1) D0 plus dessen Wanddicke t.
2. Stahlrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußende (2) einen kreiszylindrischen Endabschnitt (2-1b) mit einem Außendurchmesser D1 aufweist, der um 40 bis 100% größer ist als der Außendurchmesser D0 des Rohres (1).
3. Stahlrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Anschlußende (2) ein konischer Übergangsbereich (2-1a) vorgesehen ist, der im wesentlichen den gleichen Öffnungswinkel wie der Innen-Drucksitz (3) aufweist und dessen Dicke - gemessen senkrecht zu den konzentrischen Konusflächen - einen Wert T besitzt, der um 20 bis 80% größer ist als die Wanddicke d des Rohres (1).
4. Stahlrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußende (2) eine zur Rohrachse senkrechte ringförmige Stirnfläche besitzt, deren Breite w etwa halb so groß ist wie die Wanddicke t des Rohres (1).
5. Stahlrohr nach einem der Anprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es über seine Gesamtlänge innen mit einem dünnwandigen, korrosionsbeständigen Metallrohr (7) ausgekleidet ist, das endseitig konisch erweitert ist und am Innen-Drucksitz (3) anliegt, wobei es einen größten Öffnungsdurchmesser d2 aufweist, der kleiner ist als der Öffnungsdurchmesser d1 des Innen-Drucksitzes (3) aber wenigstens 20% größer als sein nicht konisch erweiterter Durchmesser d3.
6. Stahlrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsdurchmesser d2 um wenigstens 50% größer ist als sein nicht konisch erweiterter Durchmesser d3.
7. Stahlrohr nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (7) für die Innenauskleidung aus
rostfreiem Stahl,
einer Nickellegierung wie Inconel, Incoloy oder Hastelloy,
Titan oder einer Titanlegierung wie Ti6Al4V; Ti6Al6V5Sn; Ti6Al2Sn4Zr2Mo; Ti8Al1Mo1V oder
einer Kobaltlegierung, z. B. einer Heintz-Legierung
hergestellt ist.
8. Verteilerleitung (8) für ein Hochdruckfluid aus einem dickwandigen Stahlrohr mit einer Mehrzahl von Anschlußstellen für Stahlrohre (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Anschlußstelle eine Abzweigbohrung (8-2) und einen Schraubstutzen (8-3) mit einem auf den Innen-Drucksitz (3) der Stahlrohre (1) abgestimmten konischen Aufnahmesitz (6) aufweist und daß die Stahlrohre (1) durch eine zuvor aufgeschobene Mutter (4) mit der Verteilerleitung (8) verbindbar sind, indem die Mutter (4) auf den Schraubstutzen (8-2) aufgeschraubt oder in den Schraubstutzen eingeschraubt und der Innen-Drucksitz (3) abdichtend am Aufnahmesitz (6) zur Anlage gebracht wird.
9. Verteilungsblock (8') aus einem dickwandigen Stahlteil mit einem Hauptkanal (8-1) und einer Mehrzahl von Anschlußstellen für Stahlrohre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Anschlußstelle eine Abzweigbohrung (8-2) und eine Einschraubbohrung (8'-1) sowie einen auf den Innen-Drucksitz (2) der Stahlrohre (1) abgestimmten Aufnahmesitz (6) aufweist und daß die Stahlrohre (1) durch eine zuvor aufgeschobene Mutter (4) mit dem Verteilungsblock (8') verbindbar sind, indem die Mutter in die Einschraubbohrung (8'-1) eingeschraubt und der Innen-Drucksitz (3) abdichtend am Aufnahmesitz (3) zur Anlage gebracht wird.
10. Verteilerleitung (8) oder Verteilerblock (8') nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck für die abdichtende Verbindung der Stahlrohre (1) direkt über eine an der Mutter (4) ausgebildete konische Druckfläche oder aber indirekt über einen Zwischenring (10) mit konischer Druckfläche auf den konischen Übergangsbereich (2-1a) am Anschlußende (2) des Rohres (1) aufgebracht wird.
11. Verteilerleitung (8) nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubstutzen (8-3) einstückig mit der Verteilerleitung (8) ausgebildet sind.
12. Verteilerleitung (8) nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubstutzen (8-3) als separate Bauteile (9, 9') hergestellt sind.
13. Verteilerleitung (8) oder Verteilerblock (8') nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidkontaktflächen mit einem der in Anspruch 7 genannten korrosionsbeständigen Metalle ausgekleidet sind.
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