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Verfahren zum Beflanschen von Hohlleitern Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zum Beflanschen von Hohlleitern mit Kreisquerschnitt.
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Weitverkehrs-Hohlleiter mit Kreisquerschnitt werden in Grundlängen
von beispielsweise 5 m gefertigt, an beiden Enden mit Flanschen versehen und durch
Verschraubung der Flanschen zur gewünschten Übertragungsstrecke zusammengefügt.
Die Flansche sind hierbei mit hoher Fertigungsgenauigkeit an den Hohlleitern ZU
befestigen, so daß der Durchmesserversatz an den Verbindungsstellen und die Krilrnraung
der Übertragungsstrecke ein Minimum ergeben. Diese hohe Fertigungsgenauigkeit ist
erforderlich, da jede Inhomogenität der Übertragungsstrecke eine mehr oder weniger
große Beeinflussung der ankommenden Welle darstellt, wobei die Möglichkeit der teilweisen
Umformung in andere Wellentypen die gefährlichste ist. Außerdem müssen die Plansche
genügend fest mit den Hohlleitern verbunden sein, damit sie die großen Kräfte beim
Einziehen längerer Streckenabschnitte aufnehmen können. Weiterhin muß die Verbindung
zwischen Flansch und Hohlleiter gasdicht sein, da die Übertragungssträcke unter
Schutzgas betrieben wird.
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Bisher wurden die Enden der Hohlleiter auf einer Spezialmaschine mit
umlaufendem-Werkzeug vorgedreht und anschließend mit einem Außengewinde versehen.
Auf jedes Außengewinde wurde daun der mit einem Innengewinde versehene Bund eines
losen Flansches aufgeschraubt. Wegen der Bichtigkeitsanforderung und um eine nicht
lösbare Verbindung zu erhalten, wurde das Gewinde vor dem Aufschrauben mit einem
Kleber bestrichen
und der Kleber nach dem Aufschrauben in einem
Ofen ausgehärtet. Danach wurden die Flansche mit Hilfe der bereits erwahnten Spezialmaschine
mit umlaufendem Werkzeug auf die gewünschten Endmaße fertiggedreht.
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Das vorstehend beschriebene Verfahren wurde bisher als die einzige
Möglichkeit angesehen, um die Hohlleiter zu beflanschen, ohne daß die sehr genaue
Geometrie der Hohlleiter in Mitleidenschaft gezogen wird. Dieses Verfahren ist jedoch
aufwendig und teuer.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und
billiges Verfahren zum Beflanschen von Hohlleitern zu schaffen, bei welchem die
für eine störungsfreie Wellenleitung erforderlichen Toleranzen eingehalten werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf das Ende
des Hohlleiters ein loser Flansch mit Anschweißbund aufgeschoben und sodann der
Anschweißbund mittels Elektronenstrahlschweißung mit mindestens einer ringförinig
geschloss-enen und in radialer Richtung durch dcn Anschweißbund geführten Schweißnaht
mit dem Hohlleiter verbunden wird. Bei einer derartigen Verbindung von TIohlleiter
und Anschweißbund in einer Elektronenstrahl-Schweißanlage wird der für Elektronenstrahlschweißungen
typische Tiefschweißeffekt ausgenützt, wobei die Schweißtiefe so eingestellt werden
kann, daß die NtTurzel der Schweißnaht die Innenwand des Hohlleiters nicht beeinflußt.
Da die Schweißnaht ringförmig geschlossen ist, entsteht eine vakuumdichte Schweißverbindung,
welche etwa die Festigkeit des Grundwerkstoffes besitzt. Beim Elektronenstrahl schweißen
ist die thermische Belastung des Hohlleiters und des Anschweißbundes so gering,
daß der Schweißverzug innerhalb der zulässigen Toleranzen liegt. )3ei einen bevorzugten
AUS-führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der
Anschweißbund
auf das unbearbeitete Ende des Hohlleiters aufgeschoben und nach dem Elektronenstrahlschweißen
die stirnseitigen Enden von Anschweißbund und Hohlleiter plan zur Achse des Hohlleiters
bearbeitet. Hierdurch wird bei geringem Aufwand eine hohe Genauigkeit und insbesondere
eine genaue Pluchtung der aneinandergeschraubten Hohlleiter erzielt.
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Bei einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens erhalten die Enden des Hohlleiters eine zur Achse des Hohlleiters plane
Stirnfläche und einen zylindrischen Ansatz, wobei der Anschweißbund auf den zylindrischen
Ansatz aufgeschoben wird. Die Passung zwischen dem Anschweißbund und dem zylindrischen
Ansatz kann hierbei so genau gewählt werden, daß eine Bearbeitung nach dem Elektronenstrahlschweißen
vollständig entfallen kann. Die für eine genaue Pluchtung der Hohlleiter erforderliche
Zuordnung von Innendurchmesser des Hohlleiters zum Außendurchmesser des Anschweißbundes
erreicht bei diesem Ausführungsbeispiel eine besonders hohe Präzision, welche weit
innerhalb der erforderlichen Toleranzen liegt.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der
Zeichnung naher erläutert. Es zeigt Figur 1 und Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel
zum Beflanschen eines Hohlleiters, Figur 3 und Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel
zum Beflanschen eines Hohlleiters und Figur 5 eine fertiggestellte Planschverbindung
als Ausschnitt einer Übertragungsstrecke.
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Figur 1 zeigt das Ende eines rohrförmigen Hohlleiters 1, auf welches
ein loser Flansch 2 mit Arischweißbund 3 aufgeschoben
ist. Da der
Anschweißbund 3 auf das unbearbeitete Ende des Hohlleiters 1 aufgeschoben wird,
muß sein Kleinst-Innendurchmesser größer als der RohrAußendurchmesser des Hohlleiters
1 sein. Die genaue Zuordnung bzw. gegenseitige Zentrierung von Außendurchmesser
des Anschweißbundes 3 und Innendurchmesser des Hohlleiters 1 erfolgt durch eine
Vorrichtung 4, welche eine ringförmige Nut mit einer äußeren zylindrischen Zentrierfläche
41 und einer inneren zylindrischen Zentrierfläche 42 besitzt. Am Nutgrund ist eine
Dichtung 43 vorgesehen, gegen welche die Stirnseiten des Anschweißbundes 3 und des
Hohlleiters 1 gedrückt werden. Diese Abdichtung ist erforderlich, da das nachfolgende
Verbinden des Hohlleiters t mit dem Anschweißbund 2 in einer Elektronenstrahl-Schweißanlage
unter Vakuum vorgenommen wird. Die Abdichtung des Außendurchmessers des Hohlleiters
1 erfolgt durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte flexible Dichtungsmallschette
der Elektronenstrahl-Schweißanlage Gemäß Figur 2 wird die Verbindung des Anschweißbrnides
3 mit dem Hohlleiter 1 durch zwei ringförmig geschlossene und in radialer Richtung
durch den Anschweißbund 3 geführte Schweißnahte 5 und 6 hergestellt. Die zugeführte
Schweiße}lergie wird bei der Elektronenstrahl-Schweißung so genau dosiert, daß die
Wurzeln der Schweißnähte 5 und 6 vor dem Innendurchnlesser des Hohlleiters 1 enden
und keine Inhomogenitäteii, welche die ankommenden Wellen beeinflussen könnten,
entstehen. Dic so hergestellte Schweißverbindung ist vakuumdicht und besitzt etwa
die Festigkeit des Grundwerkstoffes. Geeignete WerlRstoffe für den Hohlleiter 1,
den losen Flansch 2 und den Anschaveißbund 3 sind beispielsweise Aluminium-Knetlegierungen,
wie AlMgSi 1.
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Das andere Ende des Hohlleiters 1 wird in gleicher Weise beflanecht.
Hierbei ist spätestens beim Aufschieben des zweiten Anschweißbundes 3 darauf zu
achten, daß die beiden loser
Flansche 2 bereits auf den Hohlleiter
1 aufgeschoben sind.
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Nach dem Elektronenstrahl-Schweißen werden an beiden Enden die Stirnflächen
des Hohlleiters 1 und des Anschweißbundes) plan zur Achse des Hohlleiters 1 bearbeitet.
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Figur 3 zeigt das Ende eines Hohlleiters 10, welches einen durch Drehen
hergestellten zylindrischen Ansatz 101 besitzt.
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Das stirnseitige Ende 102 des Hohlleiters 10 ist ebenfalls durch Drehen
plan zur Achse des Hohlleiters 10 bearbeitet. Auf den Hohlleiter 10 wird ein loser
Flansch 11 und auf den zylindrischen Ansatz 101 ein auf einem Drehautomaten auf
die genauen Endmaße bearbeiteter Anschweißbund 13 aufgeschoben. Die Passung zwischen
Anschweißbund 13 und dem zylindrischen Ansatz 101 ist so gewählt, daß der Außendurchmesser
des Anschweißbundes 13 und der Innendurchmesser des Hohlleiters 10 genau zueinander
zentriert sind. Wird für die Zentrierung eine Vorrichtung 14 verwendet, wie es in
der Figur dargestellt ist, so können die Toleranzen der Passung erweitert werden.
Eine nähere Beschreibung dieser Vorrichtung 14 kann entfallen, da sie hinsichtlich
Aufbau und Punktion der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung 4 entsprieht.
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Gemäß Figur 4 wird die Verbindung zwischen dem Hohlleiter 10 und dem
Anschweißbund 13 durch zwei mittels Elektronenstrahl-Schweißung hergestellte, ringförmig
geschlossene und in radialer Richtung durch den Anschweißbund 13 geführte Schweißnähte
15 und 16 hergestellt. Die Schweißenergie wird bei der Elektronenstrahl-Schweißung
so dosiert, daß die Wurzeln der Schweißnähte 15 und 16 nicht bis zum Innendurchmesser
des Hohlleiters 10 durchgehen. Inhomogenitäten, welche die ankommenden Wellen beeinflussen
könnten, werden somit vermieden.
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Das andere Ende des Hohlleiters 10 wird in gleicher Weise bearbeitet
und beflanseht. Hierbei ist wieder darauf zu achten,
daß die beiden
losen Flansche 12 spätestens vor dem Aufschieben des zweiten Anschweißbundes 13
auf den Hohlleiter 10 aufgeschoben werden.
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Nach dem Elektronenstrahl-Schweißen brauchen die Hohlleiter 10 nicht
weiter bearbeitet zu werden und können gemäß Figur 5 zu einer Übertragungsstrecke
zusammengefügt werden. Vor dem -Verschrauben der losen Flansche 11 wird auf jeweils
zwei aneinanderstoßende Anschweißbunde 13 eine gemeinsame Zentrierhülse 17 aufgesteckt.
ueber diese Zentrierhülse 17 werden die Außendurchmesser der Anschweißbunde 13 und
damit auch die Innendurchmesser der Hohlleiter 10 genau zueinander ausgerichtet,
so daß an den Stoßstellen kein lurchmesserversatz auftreten kann. D= Verschraubung
der losen Flansche 11 erfolgt mit Hilfe von Schrauben 18 und Muttern 19.
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3 Patentansprüche 5 Figuren
L e e r s e i t e