DE2356796A1

DE2356796A1 - Hohlkoerper und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2356796A1
Application number: DE2356796A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Boehm; Rolf Dipl Ing Mayer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-11-14
Filing date: 1973-11-14
Publication date: 1975-05-15
Also published as: FR2250925A1; US4117866A; JPS5080243A

Description

2.10.1973 Wd/Gü

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, STUTTGART

Hohlkörper und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung "betrifft einen aus wenigstens drei Hauptteilen bestehenden Hohlkörper, insbesondere Druckbehälter, mit zwei an ihren stirnseitigen Trennfugen mittels einer Schweißnaht verbundener Außenteile und einem diese zentrierenden, rohrförmigen Innenteil, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Es ist bekannt, derartige Hohlkörper dadurch zu verbinden, daß das Innenteil durch die die Außenteile verbindende Schweißnaht mit erfaßt wird, d.h. deren Wurzel verbindet sich mit dem Innenteil. Hierbei kann es durch Lichtbogensprünge zwischen den zu verschweißenden Flanken geschehen, daß das Elektrodenmaterial eine Brücke über das Innenteil hinweg bildet. Die hierdurch entstehenden Hohlräume beeinträchtigen die Festigkeit und vor allem die Gasdichtheit der Schweißverbindung.

509820/0638

-Z- R. 1 8 2 8

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Hohlkörper und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, der besonders zuverlässig hinsichtlich der Gasdichtheit und der Festigkeit ist.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Wurzel der Schweißnaht nicht bis zum Innenteil reicht, daß an der Trennfuge radial innerhalb dieser Wurzel ein diese überdeckender Fortsatz an einem der Außenteile ausgebildet ist und daß das Innenteil mittels eines Lotes oder Schmelzklebers mit den beiden Außenteilen verbunden ist.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die die zwei Außenteile verbindende Schweißnaht nicht auch noch die Verbindung des Innenteils mit den Außenteilen übernehmen muß. Auf diese Weise entsteht keinerlei nachteilige Beeinträchtigung hinsichtlich der Gasdichtheit, wenn vereinzelte Hohlräume in der Schweißnaht entstehen. Das Verbinden des Innenteils mit den Außenteilen geschieht vielmehr durch einen Lötvorgang, der aber gleichzeitig mit dem Schweißvorgang erfolgt. Die für den Lötvorgang erforderliche Wärme wird vom Schweißvorgang her geliefert. Dadurch entsteht auch beim Herstellen des Hohlkörpers kein Mehraufwand. Die Herstellung des Hohlkörpers erfolgt zweckmäßigerweise durch Automatenschweißung (Sigma-Schweißung), wodurch gleichmäßige Vorschubgeschwindigkeit und gleichmäßiger Wärmefluß beim Schweißen gewährleistet sind. Diese Art der Verbindung hat überdies den Vorteil, daß sie rechnerisch erfaßbar ist, was beim Verschweißen dreier solcher Teile mittels einer einzigen Schweißnaht nicht möglich ist.

Die Erfindung beschrankt sich keineswegs nur auf die Anwendung bei Druckbehältern, sondern es können damit auch Rohre oder beliebig andere Hohlkörper hergestellt werden.

- 3 -509820/0638

• - * - · R. 1 8 2 8

Ein Ausführung st) ei spiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Druckspeicher, Fig. 2 einen Druckspeicher wie in Fig. 1 während eines Verfahrensschrittes.

Der Druckbehälter 1 besteht aus einem zylindrischen, schalenförmigen Gehäuseoberteil 2 und einem ähnlich ausgebildeten Gehäuseunterteil 3. Beide Teile haben denselben Außen- und Innendurchmesser. An den einander zugewandten Stirnseiten dieser Teile ist eine Schräge 2' bzw. 3' ausgebildet, so daß sich bei Aneinanderliegen der beiden Teile eine V-förmige Nut ergibt. Diese Nut reicht jedoch nicht bis zur Innenwand der.Behälterteile. Vielmehr ist am Behälterunterteil 3 eine im Querschnitt rechteckförmige kleine Nut 4 ausgebildet, in welche passend ein im Querschnitt rechteckförmiger Fortsatz 5 des Teiles 2 greift. Die radiale Dicke dieses Fortsatzes 5 ist jedoch - bezogen auf die Wandstärke der Behälterteile - relativ gering. Am Behälteroberteil 2 befindet sich ein Stutzen 6 und eine diese beiden Teile durchdringende öffnung 7. Am Behälterunterteil befindet sich ebenfalls ein Stutzen 8 und eine diese beiden Teile durchdringende öffnung 9·

An der Innenwand der beiden Gehäuseteile 2, 3 ist ein Eing angeordnet, dessen unterer Rand 10' sich um einen relativ, geringen Betrag über den Fortsatz 5 hinaus erstreckt. Der Außendurchmesser dieses Ringes ist so gewählt, daß die Gehäuseaußenteile satt auf ihm aufsitzen. Nahe des oberen Randes 10" des Ringes 10 ist an seinem Innenumfang eine Ringnut 11 ausgebildet. In diese legt sich ein Vulst 12, der nahe des oberen Randes einer nachgiebigen Trennwand 13 ausgebildet ist, welche den Behälterinnenraum in zwei Räume 14, 15 unterteilt. Der obere Rand der Trennwand, insbesondere der Vulst 12, werden durch einen Haltering 16 form- und kraftschlüssig an den Ring 10 gepreßt, . , ■

509820/0638 ₄

- > -' E. '8 28

Etwas oberhalb der durch die Flanken 2¹ , 3¹ gebildeten, V-förmigen Ringnut befindet sich an der Innenwand des Gehäuseoberteils eine Ringnut 17 mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt, in die ein Lötdraht 18 eingelegt ist. Am unteren, geschlossenen Teil der Trennwand 13 befindet sich ein Abdeckknopf 13' zum Verschließen der öffnung 9·

Der Druckbehälter wird auf folgende Weise hergestellt: Zuerst wird die Trennwand 13 in den Ring 10 so eingesetzt, daß der Wulst 12 in die Ringnut 11 zu liegen kommt. Danach wird der Haltering 16 so am oberen Rand der Trennwand befestigt, daß er diesen kraft- und formschlüssig gegen den Ring, insbesondere den Wulst 12 kräftig in die Ringnut 11 drückt. Sodann wird der Lötdraht 18 in die Ringnut-17 eingelegt. Anschließend wird der Ring 10 samt eingesetzter Trennwand in das Gehäuseoberteil 2 eingeschoben, und zwar so weit, daß der untere Rand 10' des Ringes 10 nur noch wenige Millimeter über den unteren Rand des Fortsatzes 5 hinausragt. Sodann wird das Gehäuseunterteil 3 ebenfalls über den Ring geschoben, bis der Fortsatz 5 vollständig in der Ringnut 4 liegt. In die öffnung 9 wird nun ein Dorn 19 eingeführt, mit dem der Unterteil der Trennwand bis nahe an das Gehäuseoberteil gedrückt wird. Im .Dorn befindet sich eine Längsbohrung 20 mit nach außen mündender Querbohrung 21. Nach dem Einsetzen des Dorns ist der Behälter zum Schweißen vorbereitet. Zu diesem Zweck wird er in eine Schweißvorrichtung gebracht, in der die beiden Gehäuseteile durch eine V-Naht 22 unter Schutzgas, z.B. C^, kontinuierlich verschweißt werden. Durch die Erwärmung beim Schweißen schmilzt auch der Lötdraht 18, worauf nun das Lötmittel im Spalt zwischen den Gehäuseteilen und dem Ring 10 in Richtung zum unteren Rand 10' des Ringes fließt. Es ist dabei gleichgültig, ob der Behälter aufrecht steht oder liegt, da das Lot stets in Richtung zur größeren Wärme hin fließt. Der Fortsatz 5 sorgt dafür, daß kein Lötmittel an die Schweißnaht gelangen und diese unter Umständen beeinträchtigen kann. Durch das Lötmittel wird der Ring 10 nun fest mit den Behälterteilen ver-

509820/0638

■ --f - R.I 8 2 8

bunden, und die Räume 14 und 15 sind gasdicht voneinander getrennt.

Während dieses Vorgangs wird durch die Bohrungen 20, 21 des Doms 19 ein reduzierend wirkendes, Ho-haltiges Schutzgas unter geringem Überdruck in das Behälterunterteil 15 eingeblasen. Der Dorn 19 hat außerdem den Zweck, die Trennwand von den stark erhitzten Behälterteilen fernzuhalten, so daß sie nicht beschädigt wird. Nach diesem Schweißvorgang, der auch unter dem Namen Sigma-Schweißung bekannt ist, wird der Druckbehälter aus der Schweißvorrichtung entnommen und der Dorn 19 aus dem Behälterinneren entfernt. Damit ist der Druckbehälter gebrauch sfert igt .

Selbstverständlich ist es auch möglich, das Schweißen auf konventionelle Art durchzuführen, d.h. ohne Schutzgasatmosphäre, Wichtig ist hierbei lediglich, daß das Schweißen in einem Zug erfolgt wegen der hierbei gleichmäßigen Wärmeverteilung für den Lötvorgang. Anstatt eines metallischen Lötmittels kann auch ein Schmelzkleber in Form eines Drahtes oder einer Folie, eventuell eines Granulates, verwendet werden. Der Schmelzkleber schmilzt dann genauso wie ein Lötdraht durch die Schweißwärme. Der Lötdraht kann auch in einer Ringnut am Ring 10 angeordnet sein. Als Lot kann ein Hart- oder Weichlot in Frage kommen.

509820/0638

Claims

- 0 - R. 18 2 8

Ansprüche

(i./Aus wenigstens drei Hauptteilen bestehender Hohlkörper, insbesondere Druckbehälter, mit zwei an ihren stirnseitigen Trennfugen mittels einer Schweißnaht verbundener Außenteile und einem diese zentrierenden, rohrförmigen Innenteil, dadurch gekennzeichnet, daß die Wurzel der Schweißnaht (22) nicht bis zum Innenteil (10) reicht, daß an der Trennfuge radial innerhalb dieser Wurzel ein diese überdeckender Fortsatz (5) an einem der Außenteile (2, 3) ausgebildet ist und daß das Innenteil mittels eines Lotes oder Schmelzklebers mit den beiden Außenteilen verbunden ist.
2. Hohlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenteile (1, 2) mindestens im Verbindungsbereich denselben Innendurchmesser besitzen und daß in einer Ringnut (17) an der Wand eines der Teile in deren Überdeckungsbereich oberhalb der Schweißnaht ein schmelzbares Verbindungsmittel (18) angeordnet ist, das zum Verbinden des Innenteils mit den Außenteilen dient.
3· Als Druckbehälter, insbesondere Druckspeicher, ausgebildeter Hohlkörper, mit einer den Behälterinnenraum in zwei Räume unterteilenden elastischen Trennwand, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil an seinem Innenumfang eine Ringnut (11) aufweist, in welche ein nahe des Randes der Trennwand (13) ausgebildeter Wulst (12) durch einen Haltering (16) gedruckt wird. ' 509820/0 6 38

• 7 -

■ - Y -■ R. 1 8 2 8
4. Verfahren zum Herstellen eines Hohlkörpers nach einem der Ansprüche 1 "bis- 3» dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einlegen des Lotes oder Schmelzklebers in die Ringnut erst das Innenteil (10) in eines der■Außenteile (2, 3) eingesetzt wird, dann das andere Außenteil über das Innenteil geschoben wird, "bis der Fortsatz (5) die Trennfuge völlig verschließt, daß darauf die beiden Außenteile verschweißt werden, wobei die hierdurch entstehende Wärme das Lot oder den Schmelzkleber zum Schmelzen bringt, welches sich nun im Spalt zwischen den Hauptteilen ausbreitet und dabei das Innenteil mit den beiden Außenteilen verbindet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißvorgang kontinuierlich unter Schutzgas erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterteile mit am Innenteil angeordneter Trennwand verschweißt werden und daß diese zum Schutz gegen zu hohes Erwärmen mittels eines in eine BehälterÖffnung eingeführten Doms (19) von den heißen Behälterteilen ferngehalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen im Dorn (19) ausgebildeten Kanal (20, 21) ein reduzierend

• wirkendes Schutzgas in das Behälterinnere geblasen wird.

5098 20/0638