DE2060280A1 - Verbindung zwischen Keramik- und Metallteilen - Google Patents
Verbindung zwischen Keramik- und MetallteilenInfo
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Description
Verbindung zwischen. Keramik- und Metallteilen
Die Erfindung betrifft eine Verbindung zwischen Metall- und Keramikteilen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Verbindung in verbesserter Form vorzusehen.
Eine Verbindung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch erste
und zweite im wesentlichen koaxiale Metallteile ringförmigen Querschnitts,
die mit im wesentlichen koaxialen Rotationsflächen versehen
sind, wobei die Flächen gerade Mantellinien haben» die gegeneinander
geneigt sind, und einen Keramikteil ringförmigen Querschnitts mit zwei Rotationsflächen, die gerade Mantellinien haben und deren
Neigungen gegenüber ihrer gemeinsamen Achse jeweils im wesentlichen
gleich den Neigungen zur zugehörigen Achse der Mantellinien der Flächen an den Metallteilen sind, wobei die Metallteile miteinander
verbunden sind, derart, daß eine Relativbewegung zwischen ihren Rotationsflächen
während einer thermischen Ausdehnung ermöglicht ist und daß durch eine Einspannung eine Anlage an den entsprechenden
Flächen am Keramikteil erfolgt, wobei eine solche Anordnung vorgesehen ist, daß während der thermischen Ausdehnung Punkte an den Flächen
der Metallteile sich an Wegen entlangbewegen, die die Mantellinien
der entsprechenden Flächen bilden.
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Die Erfindung ist im nachfolgenden an Hand von Ausfiihrungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:
Fig. 1 ein Schnitt durch eine Verbindung, Fig. 2 eine Einzelheit aus der in Fig. 1 gezeigten Verbindung,
Fig. 3 die Darstellung des Effektes eines Temperaturanstiegs auf
den in Fig. 2 gezeigten Teil der Verbindung und
Fig. 4-7 Darstellungen von weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Sei der in Fig. 1 gezeigten Verbindung weist ein im wesentlichen zylindrischer
Metallteil 10 einen Flansch 11 auf, und er ist mit einer koaxialen kegelstumpfförmigen Fläche 12 versehen. Sin Metallring
ist zur Anlage am Teil 10 vorgesehen und weist eines nach innen gerichtete Lippe auf, die eine kegelstumpfförmige Fläche 14 bildet*
Der eingeschlossene Winkel der Fläche 12 ist kleiner als der der Fläche 14· Ein im wesentlichen zylindrischer Keraaikteil 15 weist
einen nach außen gerichteten Flansch 16 auf. Der Flansch 16 ist mit zwei koaxialen kegelstumpfförmigen Flächen 17t18 versehen, deren
eingeschlossene Winkel jeweils gleich den eingeschlpsseenen Winkeln
der Flächen 12, 14 sind. Der Flansch 16 sitzt zwischen den Seil
und dem Ring 15* Der Ring 13 wird durch Schrauben 19 in Richtung
auf den Teil 10 gedrückt, um den Flansch 16 durch eine Einspannwirkung
zu sichern.
In Fig. 2 ist die Lage dee Flansches 16 gegenüber dem Teil 10 und
dem Ring 13 gezeigt, die er bei der Montage einnimmt. In Fig. 3 ist
die Anordnung bei einer höheren Temperatur gezeigt, die trotzdem unter
dem Wert liegt, bei dem das Material des Teils 15 irgendwelchen
nennenswerten Maßänderungen unterliegt. Der Temperaturanstieg bewirkt, daß der Teil 10 und der Ring 13 sich radial ausdehnen. Die
axiale Abmessung des Teil· 10 innerhalb des Rings 13 ist geringer als die Axialabmessung des Rings 13 selbst. Sine Ausdehnung bewirkt
deshalb auch, daß die Fläche 14 von der Fläche 12 wegwandert· Der Unter
sohl ed zwischen den eingeschlossenen Winkeln der Flächen 12,
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hängt von der relativen radialen und axialen Ausdehnung des 10 und des Hinge 13 ab, vorausgesetzt, daß Maßänderungen im !Teil 15
außer acht gelassen werden können. Für einen bestimmten Winkel der
Flächen 12, 17 bestimmt sich der Winkel für die Flächen 14t18 durch
die Lage eines Punktes auf der Fläche 14» der als Folge einer radialen
und axialen Ausdehnung des Teils 10 und des Bings 13 gegenüber
dem Flansch 16 wandert; Eine Einspannwirkung wird damit af den Flansch
16 aufrechterhalten, während gleichzeitig auf den Teil 15 keine Spannung
als Folge einer thermischen Ausdehnung ausgeübt wird.
Für praktische Zwecke kann angenommen werden, daß der !Beil 10 und ^
der Ring 13 gleiche radiale Ausdehnungen haben. Wenn die Ausdehnung ^
des Teils 15 berücksichtigt werden muß, kann jede axiale Ausdehnung
des Flansches 16 ebenfalls außer acht gelassen werden. Sie effektive
radiale Ausdehnung des Teils 10 und des Rings 13 ist in diesem Falle
die Gesamtausdehnung dieser Bauteile minus der radialen Ausdehnung
des Flansches 16. Der Winkel zwischen den Flächen 12,17 und den Flächen 14,18 ist kleiner, als wenn die Ausdehnung des Teils 15 fehlt
oder außer acht gelassen werden kann.
Vorzugsweise sind die kegelstumpfförmigen Flächen an den Teilen auf
eine glatte Oberfläche gearbeitet, um ein Gleiten zwischen dem Flansch
16 und dem Teil 10 sowie dem Ring 13 zu ermöglichen. Alternativ sitzen
gemäß der Darstellung in Fig. 4 zwei Lagen 20, 21 aus einem ge- Λ
eigneten elastischen Packungsmaterial zwischen den Flächen 12, 17
bzw. 14» 18. Solche Packungsmaterialien sind unter den Warenzeichen
"FIBEBFAX" und "KOA-WOOL11 erhältlich. Eine Bewegung zwischen den Metall-
und Kerakikflachen wird in diesem Fall von den Lagen 20, 21
absorbiert." Die Oberflächen der Lagen 20, 21 sind vorzugsweise im wesentlichen
identisch, so daß die Verdichtung der Lagen gleich ist.
Das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Verbindung besteht
aus einem zylindrischen Metallteil 30 mit einem Flansch 31, der eine
kegelatuapfföraige Fläche 32 hat. Ein Metallring 33 ist durch Schweißen
oder Härtverlöten mit dem Teil 30 verbunden, und er hat eine ke-
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gelstumpfförmige Fläche 34· Die eingeschlossenen Winkel der Flächen
52, 34 sind gleich. Die Flächen 32, 34 sind jedoch nicht parallel
und bilden eine Ringausnehmung, in der eine Keramikscheibe 33 sitzt.
Die Scheibe 35 hat kegelstumpfförmige Flächen, die mit den Flächen
32, 34 fluchten. Dabei ist eine solche Anordnung vorgesehen, daß eine thermische Ausdehnung ein Wegwandern der Fläche 34 von der Fläche 32
bewirkt, so daß der Teil 30 und der Ring 33 sich in die dargestellte
Lage radial ausdehnen können. Dabei wird die Einsapnnwirkung auf die
Scheibe 55 im wesentlichen aufrechterhalten, wie das zuvor beschrieben
worden ist.
Die in Fig· 6 gezeigte Anordnung entspricht im wesentlichen der in
Fig. 5 gezeigten, außer daß ein Keramikteil 40 selbst kegelstumpfförmig
ausgebildet ist und eine Innenfläche 4I hat, die eine der Flächen
der Verbindung bildet.
In den genannten Anordnungen sind die peripheren Abmessungen der beiden
Metallteile am Eeramikteil derart, daß ihre radialen thermischen Ausdehnungswerte im wesentlichen gleich sind. In der in Fig. 7 gezeigten
Anordnung haben zwei Metallteile 45, 46 jeweils nicht-parallele
kegelstumpfförmige Flächen 47» 48, und sie sind so miteinander »verbunden, daß sie an einem Keramikteil 49 anliegen. Der Keramikteil
49 hat entsprechende kegelstumpfförmige Flächen, wie das zuvor beschrieben worden ist. Ein Anstieg in der Temperatur führt zu einer
größeren radialen Ausdehnung des Teils 46 als des Teils 45 am Teil
49· Die Ausdehnung des Teils 45 bewirkt, daß der Teil 49 sich ihm gegenüber gemäß der Darstellung nach links bewegt. Die Fläche 48 wandert
von der Fläche 47 weg, die zunehmende Dicke des Teils 49 hält die Teile 45» 46 jedoch eingespannt.
Die in Fig. 5 bis 7 gezeigten Ausführungebeispiele können natürlich
mit geeignetem elastischen Packungsmaterial vorgesehen sein, wie das im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben worden ist.
Patentansprüche
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Claims (8)
1.!Verbindung, gekennzeichnet durch erste und zweite im wesentlichen
koaxiale Metallteile (10,13,50,55»45»46) ringförmigen Querschnitts,
die mit im wesentlichen koaxialen Rotationsflächen (12,14,32,54,47,
48) versehen sind, wobei die Flächen gerade Hantellinien haben, die
gegeneinander geneigt sind, und einen Keramikteil (15,55,40,49) ringförmigen
Querschnitts mit zwei Rotationsflächen (I7»18,4i)» die gerade
Mantellinien haben und deren Neigungen gegenüber ihrer gemeinsamen Achse jeweils im wesentlichen gleich den Neigungen zur zugehörigen
Achse der Mantellinien der Flächen an den Metallteilen sind, wobei die Metallteile miteinander verbunden sind, derart, daß eine Relativbewegung
zwischen ihren Rotationsflächen während einer thermischen Ausdehnung ermöglichet ist und daS durch eine Einspannung eine
Anlage an den entsprechenden Flächen am Keramikteil erfolgt, wobei
eine solche Anordnung vorgesehen ist, daß während der thermischen Ausdehnung Punkte an den Flächen der Metallteile sich am Wegen entlangbewegen, die die Mantellinien der entsprechenden Flächen bilden.
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der
Rotationsflächen (12,14,32,34,47»48>
an den Metallteilen (1O,13»3O, 35,45,46) ein ieies Ende hat und der Keramikteil (15,35,40,49) sich
zwischen diese Enden erstreckt, daß die Metallteile (1Q,13»3O,55»45>
46) an einer Stelle miteinander verbunden sind, die im Abstand von den freien Enden liegt, und daß die axiale Abmessung eines der feile
zwischen der Stelle und dem freien Endt des einen Seils größer als
die entsprechende Abmessung am anderen der Teile ist.
3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der
Rotationsflächen (12,14*32,34»47»48) an den Metallteilen (10,13»30,
35,45,46) ein freies Ende hat und der Keramikteil (15,35»40,49) eich
zwischen die Enden erstreckt und daß der Radius des freien Endes eines der feile größer als der Radius des freien Endes des anderen
der feile ist»
24 409
Wa/fi " S "
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4· Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsflächen
(32,34) in Sichtung auf die freien Enden divergieren,
5. Verbindung nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß
die Rotationsflächen (12,14,47,48) in Richtung ,auf die freien Enden
konvergi eren.
6. Verbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet
, daß die eingeshlossenen Winkel der Rotationsflächen (32,33) im
wesentlichen gleich sind.
7« Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rotationsflächen zur Ermöglichung eines Gleitens zwischen nebeneinandersitzenden feilen glatt ausgebildet sind.
8. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß Lagen (20,21) aus einem elastischen Packungsaaterial zwischen
nebeneinandersitzende Rotationsflächen gesetzt sind.
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Lee rse i te
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