DE2926447A1

DE2926447A1 - Dauerfestes verbundstueck und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE2926447A1
Application number: DE19792926447
Authority: DE
Inventors: Albert Quincy Butler
Original assignee: Dart Industries Inc
Current assignee: Dart Industries Inc
Priority date: 1978-08-15
Filing date: 1979-06-29
Publication date: 1980-02-28
Also published as: DE2926447B2; CH631534A5; GB2027819A; DE2926447C3; NO792655L; FR2433700B1; JPS607155B2; CA1093115A; US4163561A; FR2433700A1; GB2027819B; JPS5527588A

Description

Dauerfestes Verbundstück und Verfahren zur Herstellung desselben

Die Erfindung betrifft ein dauerfestes Verbundstück sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben. Vorzugsweise befaßt sich die Erfindung mit kompakt ausgelegten Hochdruck-Verbundstücken mit ausgezeichneter Dauerfestigkeit, sowie insbesondere mit einem einheitlich ausgelegten Verbundstück, bestehend aus einem Verbundkörper mit Mantelteilen, das sowohl als ein Instrumentenanschluß als auch als Dichtungsring an einer Verbindungsstelle zwischen mit Flanschen versehenen Abschnitten einer Hochdruckleitung oder eines Hochdruckleitungsrohrs bestimmt ist. Auch befaßt sich die Erfindung mit einer speziellen Herstellungstechnik, mit der sich die Dauerfestigkeit der Verbundstücke verbessern und die Herstellungskosten kontrollieren lassen.

Ein Versagen durch Dauerbruch stellt bei Hochdruckanlagen eine Hauptschwierigkeit dar, die insbesondere dann an Bedeutung gewinnt, wenn häufige Druckschwankungen zu erwarten sind. Als ein Anwendungsgebiet, auf dem sich in starkem Maße zyklisch auftretende Druckschwankungen überwiegend ergeben, stellt die Hochdruckpolymerisation von Äthylen dar.

Üblicherweise wird als Anlage für die Hochdruckpolymerisation von Äthylen ein rohrförmiges Reaktionsbehältnis verwendet, das aus langen Abschnitten von schweren dickwandigen Rohrstücken besteht, die in Serie geschaltet sind. Damit man an Zwischenstellen und von der Seite her einen Zugang zu der Reaktionszone längs der Längserstreckung der Rohrstücke hat, ohne daß die schweren dickwandigen Rohrstücke beschä-

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digt v/erden, ist es üblich, zwischen den mit Flanschen versehenen Enden benachbarter Abschnitte der Rohrstücke ziemlich kompakte und schwere Verbinduiigsstücke, wie z.B. die Blöcke 38 vorzusehen, die in Fig. 2 der US-PS 4 008 049 gezeigt sind. Aufgrund der Beanspruchungskonzentrierungen an den Abgreifanschlüssen für die Thermoelemente oder dergl., die durch die Seitenwandung durchgebohrt sind, mußten diese an sich bekannten blockförmigen Verbindungsstücke mit außergewöhnlich dicken Wandungen ausgelegt werden, um zu vermeiden, daß Risse durch Dauerbruch beim Arbeiten der Anlage entstehen.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein Hochdruckverbimdstück zu schaffen, daß in Kombination die Verwendung als Instrumentenanschluß und als dicht schließender Verbinder an der Verbindungsstelle zwischen mit Flanschen versehenen Rohrabschnitten vereirt. Vorzugsweise sollen die Verbundstücke nach der Erfindung eine ausgezeichnete Dauerfestigkeit haben, ohne daß ein übermäßig großes Gewicht und übermäßig große Abmessungen erforderlich sind.

Auch soll nach der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung derartiger Verbundstücke geschaffen werden, das eine weitgehende gleichbleibende Formbeständigkeit gewährleistet, sowie Ausschußprodukte und Abfallmaterial weitgehend herabsetzt. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung.

Erfindungsgemäß zeichnet sich ein dauerfestes Verbundstück der eingangs genannten Art dadurch aus, daß ein Verbundkörper mit einer Hantelkonstruktion erstellt wird, der zwei konzentrische dickwandige zylindrische. Mantel umfaßt, wobei ein Festsitz bzw. eine Passung mit Übermaß zwischen dem äußeren Mantel und dem inneren Mantel vorgesehen ist, so daß die beiden zylindrischen Mantel durch Schrumpfen ver-

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bunden werden können. Der innere Mantel ist frei von mit Gewinde versehenen Abschnitten und anderen Beanspruchungskonzentrierungspunkten mit Ausnahme von ein oder zwei radialen Bohrungen, die etwa in der Mitte der Längserstreckung des inneren Mantels liegen. Diese Bohrungen sind als seitliche Zugangsöffnungen bestimmt und dienen zum Einführen von Thermoelementmeßsonden und dergl. An diese radiale Bohrung und konzentrisch dazu schließt sich eine radiale Öffnung mit einem sauber eingeschnittenen Gewinde an, die den äußeren Mantel durchzieht. Diese hat die Aufgabe, Verbindungseinrichtungen zu halten, und der Durchmesser dieser mit Gewinde versehenen Öffnung ist wesentlich größer als der der daran anschließenden Bohrung in dem inneren Mantel, jedoch beträgt die Größe nur einen geringen Anteil, d.h. im wesentlichen weniger als die Hälfte der Länge des äußeren Mantels.

Ein Herstellungsverfahren für derartige Verbundstücke zeichnet sich dadurch aus, daß die mit Gev/inde versehene radiale Öffnung(en) in dem äußeren Mantel vollständig durchgebohrt und endbearbeitet werden, bevor der äußere Mantel auf den inneren Mantel aufgeschrumpft wird, und daß dann eine radiale Bohrung mit kleinerem Durchmesser in den Innenmantel daran anschließend und in axialer Ausrichtung zu der jeweiligen, mit Gewinde versehenen radialen Öffnung eingebohrt wird. Die Dauerfestigkeit der mit Schrumpfpassung zusammengesetzten Verbundkonstruktion aus Mänteln läßt sich weiterhin dadurch verbessern, daß sie einer Kaltreckbeahndlung durch Beaufschlagung eines Innendrucks ausgesetzt wird.

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt in einem dauerfesten Verbundstück als Dichtungsring zwischen mittels Schrauben verbundenen und mit Flanschen versehenen Abschnitten von Hochdruckleitungen, die sicher und zuverlässig eine Doppelfunktion erfüllt, die Bildung eines hochdruckdichten

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Abschlusses an der Verbindungsstelle und das Anschließen von Instrumenten über Abgreifanschlüsse. Das Verbundstück umfaßt zwei konzentrische dickwandige zylindrische Mantel, und der äußere Mantel ist auf den inneren Mantel aufgeschrumpft. Der innere Mantel ist frei von mit Gewinde versehenen Abschnitten oder anderen Beanspruchungskonzentrierungspunkten mit Ausnahme von einer oder zwei radialen Bohrungen, die etwa in der Mitte der Längserstreckung des inneren Mantels liegen. In axialer Ausrichtung zu der jeweiligen radialen Bohrung ist eine Öffnung mit wesentlich größerem Durchmesser vorgesehen, die den äußeren Mantel durchzieht und in die ein Gewinde exakt · eingeschnitten ist. Um eine äußerst günstige Dauerfestigkeit unter harten Einsatzbedingungen zu gewährleisten, kann der aus Mantel bestehende Verbundkörper für das Verbundstück einer Kaltreckbehandlung unterworfen werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an Beispielen näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht längs der Achse

eines Verbundstücks nach einer Grundausführungsform gemäß der Erfindung, das zwei querverlaufende Abgreifanschlüsse hat;

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines Ver

bundstücks mit speziell ausgeformten Dichtungsflächen an jedem Ende und an den querverlaufenden Abgreifanschlüssen;

Fig. 3 eine Fig. 2 ähnliche Ausführungsform

eines Verbundstücks, bei dem in Abweichung zu der Ausführungsform nach

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- ίο -

Fig. 2 der Innenmantel an jedem Ende über den Außenmantel übersteht;

Fig. 4 eine Schnittansicht des Verbundstücks

nach Fig. 3 längs der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Achse ei

nes Verbundstücks, das etwa die gleiche Endgestalt wie das in den Fig. 3 und 4 gezeigte Verbundstück hat, bei dem jedoch ein Hauptteil des äußeren Abschnitts des Außenmantels an jedem Ende um ein kleines. Stück abgetragen ist;

Fig. 6 eine Fig. 5 ähnliche Ausführungsform

eines Verbundstücks, das jedoch nur einen querverlaufenden Abgreifanschluß hat und bei dem die Stärkenverrainderung des Außenmantels an einem Ende größer als am anderen Ende ist;

Fig. 7 eine Schnittansicht längs der Achse ei

nes dickwandigen Zylinders, der eine Länge hat, die ausreicht, daß daraus mehrere einzelne Verbundstücke mit entsprechender Ausführungsform gefertigt werden können, wobei beispielshaft eine Anordnung von mit Gewinde versehenen und radial verlaufenden Öffnungen gezeigt ist, die als Abgreifanschlüsse bei den fertiggestellten Verbundstücken dienen;

Fig. 8 eine Schnittansicht längs der Achse einer

weiteren Ausführungsform eines dickwan-030009/0623

digen Zylinders mit im wesentlichen derselben Länge wie der Zylinder nach Fig. 7, bei dem der Außendurchmesser geringfügig größer als der Innendurchmesser des Zylinders nach Fig. 7 ist; und

Fig. 9 eine Schnittansicht durch eine Anord

nung, die man dadurch erhält, daß der Zylinder nach Fig. 7 auf den Zylinder nach Fig. 8 unter Bildung eines Schrumpf Sitzes aufgebracht ist und bei der kleine radiale Bohrungen durch den Zylinder nach Fig. 8 in axialer Ausrichtung zu den mit Gewinde versehenen,radial verlaufenden Öffnungen in dem Zylinder nach Fig. 7 eingeschnitten werden.

In Fig. 1 ist eine Grundausführungsform eines Verbundstückes mit einem Schichtzylinderaufbau gezeigt, das zwei querverlaufende Abgreifanschlüsse hat. Dieses Verbundstück besteht aus einem äußeren dickwandigen Zylinder 12, der unter Bildung eines Schrumpfsitzes auf einen inneren dickwandigen Zylinder 10 aufgepaßt ist. Obgleich die Bezeichnung "dickwandig" bei einem Zylinder im allgemeinen bedeutet, daß die Zylinder Wandstärken haben, die größer als etwa 10% ihres Innendurchmessers sind, werden bei der Erfindung vorzugsweise zylindrische Körper verwendet, deren Außendurchmesser wenigstens hO% größer als ihre Innendurchmesser sind. Der innere Zylinder 10 besitzt keine mit Ger winde versehenen Abschnitte und keine anderen Beanspruchungskonzentrierungspunkte mit Ausnahme der radial verlaufenden Bohrungen 14. An diese Bohrungen 14 schließen sich unter axialer Ausrichtung zu denselben Öffnungen 16 mit exakt

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geschnittenem Gewinde mit wesentlich größerem Durchmesser an, die den Außenmantel 12 durchziehen, die dazu bestimmt sind, Zugangsanschlüsse, A"bgreifanschlüsse oder Meßgeräteanschlüsse aufzunehmen und dieselben unter Bildung eines dichten Abschlusses mit dem inneren Zylinder 10 zu halten.

Das Verbundstück nach Fig. 2 hat im wesentlichen die gleiche Grundauslegungsform und umfaßt etwa dieselben Bauelemente, die mit denselben Bezugszeichen, wie in Fig. 1, versehen sind. Jedoch wurden bei der Ausgestaltung und der Ausformung geringfügige Änderungen vorgenommen, um zu erreichen, daß an federn Ende des Verbundstücks und an jedem querverlaufenden Abgreifanschluß eine bessere Dichtung vorhanden ist. Hierzu ist ein geringfügig weitwinkliger, d.h. stumpfwinkliger konischer Sitz 15 mit einem Winkel von über 100° (zweckmäßigerweise liegt der Winkel zwischen 120 und 150°) in dem Außenumfang des inneren Zylinders 10 konzentrisch zu jeder radialen Bohrung 14 vorgesehen, und jedes Ende 11 des zylindrischen Verbundkörpers ist geringfügig konisch ausgebildet, so daß sich eine konvexe kegelstumpf förmige Gestalt ergibt, wobei die Konizität derart ausgelegt ist, daß sich ein Konuswinkel bei einem massiven Körper ergibt, der zwischen etwa 120 und etwa 170° liegt.

In den Fig. 3 und 4 ist ein ähnliches Verbundstück ge~ zeigt, bei dem die Grundelemento mit denen der vorbeschriebenen Ausführungsformen übereinstimmen und die mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Der Hauptunterschied dieser speziellen Ausführungsform des Verbundstücks ist darin zu sehen, daß der dickwandige äußere Zylinder 12 nicht so lang wie der innere Zylinder 10 bemessen ist, so daß kurze nabenähnliche Verlängerungen an dem inneren Zylinder an jedem Ende des Verbundstücks stehenbleiben. Diese Verlängerungen dienen als Ausrichtführungen, wenn das Verbundstück zwischen mit Flanschen versehenen Hochdrucklei-

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tungen eingebaut wird. Selbst in der Verbindung nehmen diese Verlängerungen nur einen sehr geringen Anteil der Gesamtlänge des Verbundstücks ein, und dieser Anteil beträgt im allgemeinen nicht mehr als etwa 1/3· Um eine gute Beanspruchungsverteilung und eine gute Dauerfestigkeit des als Verbundkörper ausgebildeten dickwandigen Verbundstücks sicherzustellen, sollte das Verhältnis von der Länge des dickwandigen äußeren Zylinders 12 zu dem Durchmesser der radialen Bohrungen 14 immer etwa wenigstens 6:1 und vorzugsweise wenigstens 8:1 betragen.

Zusätzliche Vorteile durch eine Vergütungsbehandlung bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4 ergeben sich, wenn die Ränder 13 an den radialen Bohrungen 14 am Innenumfang des inneren . Zylinders 10 geringfügig abgerundet sind, und wenn die kleinen getrennten AustrittsÖffnungen oder Austrittsschlitze 17 senkrecht durch die Gewindegänge der Öffnungen 16 verlaufen, so daß sich ein Entlüftungsdurchgang für einen minimalen Fluidaustritt ergibt, der sich an den Sitzen 15 vorbei erstreckt.

Anhand der Fig. 5 und 6 werden weitere Ausführungsformen von Verbundstücken gezeigt, die denen der Fig. 3 und 4 ähnlich sind. Bei diesen Ausführungsformen soll gezeigt werden, auf welche Art und Weise der Außendurchmesser der nabenähnlichen Verlängerungen 1Ö einfach dadurch variiert werden kann, daß die Wandstärke des' äußeren Zylinders an jedem Ende verringert wird. Nach Fig. 6 kann der Außendurchmesser der sich bildenden nabenähnlichen Verlängerung an dem Ende 18'größer als der an dem gegenüberliegenden Ende 18" vorgesehene ausgelegt sein, so daß das Verbundstück die Aufgabe erfüllen kann, Leitungsabschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern zu verbinden. Weiterhin ist· in Fig. 6 eine spezielle Ausführungsform gezeigt, bei der nur eine querverlaufende ZugangsÖffnung bzw. nur ein querver-

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laufender Abgreifanschluß anstelle von zwei vorgesehen ist, wie bei den anderen Ausführungsformen.

Die Verbundstücke nach der Erfindung v/erden meist aus einem hochfesten Metall, wie z.B. einem hochlegierten Stahl und dergl., hergestellt. Ein wichtiger Bearbeitungsschritt bei der Herstellung des Verbundstücks liegt in der Gewährleistung eines gleichmäßigen Festsitzes bzw. einer Passung mit Übermaß zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder, der auf den inneren durch einen Schrumpfsitz aufgebracht ist. ÖDies setzt jedoch voraus, daß die Außenseite des Innenzylinjders und die Innenseite des Außenzylinders genau konzentrisch und glatt sind, und daß der Außendurchmesser des inneren Zylinders bei einer bestimmten Temperatur größer als der Innendurchmesser des äußeren Zylinders im wesentlichen um einen gleichmäßigen geringen Betrag von einem Bruchteil eines Porzents ist. Bei den hierfür hsuptsächlich in Betracht kommenden Metallen beträgt der Unterschied in den Durchmessern für einen dichten und zufriedenstellenden Pestsitz in der Größenordnung von etwa 1/10 bis etwa 3/10, da dieser Unterschied ausreicht, um eine entsprechende Druckkraft zwischen den Zylindern zu bewirken. Jedoch ist es bei dieser Auslegung nicht erforderlich, daß der äußere Zylinder übermäßig erwärmt wird, um zu erreichen, daß er sich ausreichend ausdehnt, damit der innere Zylinder in dessen Innenraum durch eine Gleitbewegung eingeführt und eingeschoben werden kann.

Das gesamte Herstellungsverfahren eines derartigen Verbundstücks läßt sich dadurch wesentlich vereinfachen, daß alle radial verlaufenden Öffnungen durch die Querwand des äußeren Zylinders gebohrt und ausgeräumt v/erden, und daß die planen Gewindegänge nachbearbeitet werden, bevor der äußere Zylinder auf den inneren Zylinder unter Bildung eines Schrumpfsitzes aufgeschrumpt wird. Die Bohrbearbeitungen

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für die radialen Bohrungen und die hierfür erforderlichen Bearbeitungsschritte an den Querwandungen des Innenzylinders werden erst ausgeführt, wenn die Schrumpfverbindung der beiden zylindrischen Körper fertiggestellt ist. Wenn man diese Reihenfolge der Arbeitsgänge wählt, erhält man die koaxiale Zuordnung der mit Gewinde versehenen Öffnungen in dem äußeren Zylinder und der daran anschließenden radialen Bohrungen in dem inneren Zylinder ohne Schwierigkeiten.

Wenn man hochfeste Stahllegierungen verwendet und die Herstellung auf die zuvor beschriebene Art und Weise ausführt, ergeben sich äußerst dauerhafte Verbundstücke mit verschiedenen Abmessungen, deren Innendurchmesser im allgemeinen in der Größenordnung von etwa 25 bis 50 mm (1-2 inch) liegen. Die Außendurchmesser der inneren Zylinder bei derartigen Yerbundstücken liegen im allgemeinen etwa in der Größenordnung von 38 mm bis etwa 101.mm (1,5-4 inch), so daß sich eine Durchmesserdifferenz von etwa 0,002 mm bis etwa 0,01 mm ergibt, die ausreicht, um den geforderten Festsitz mit dem äußeren Zylinder zu bilden. Bessere Resultate ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn die Außenfläche des inneren Zylinders und die Innenfläche des äußeren Zylinders glatter als bei einer üblichen Endbearbeitung durch eine Maschine sind. Demzufolge werden vorzugsweise das Honen oder Abschleifen angewandt, um die Endabmessungen dieser Flächen festzulegen, so daß sie endbearbeitete Flächen haben, die eine maximale Rauheit von etwa 406,4 χ 10 mm ( I6micorinch) haben.

Obigeich sich standfeste und dauerhafte Verbundstücke mit ausgezeichneter Dauerfestigkeit bei der zuvor beschriebenen Herstellungsweise mit einem Doppelmantel fertigen lassen, läßt sich die Standzeit bei extremen Wechselbeanspruchungen von hohen und sich schnell ändernden Drücken dadurch verbessern, daß das als Verbundkörper ausgebildete Verbundstück

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ORIGINAL INSPECTED

einer Kaltreckbehandlung unterworfen wird. Hierbei wird ein Innendruck aufgebracht, der ausreicht, daß eine teilweise Dehnung oder Kaltverformung der Wandkonstruktion des Verbundkörpers auftritt.

Wenn eine derartige Kaltreckbehandlung vorgenommen wird, hat sich ergeben, daß die Verbundstücke zweckmäßigerweise aus Zylindern gefertigt werden, die länger als die gewünschte Längsabmessung des Verbundstücks sind, so daß sich dehnbare Endabschnitte ergeben, die dazu verwendet werden, ieine dichte Anschlußverbindung bei der Beaufschlagung mit ieinem Reckdruck von innen herzustellen. Diese Endabschnitte können dann abgeschnitten und weggeworfen werden, so daß das mit einer Kaltreckbehandlung behandelte Verbundstück unbeschädigt bleibt und frei von Gefügedefekten ist.

Anstelle der Fertigung nur eines einzigen Verbundstücks ist es aus Kostengründen sehr zweckmäßig, bei den zuvor beschriebenen Arbeitsgängen dickwandige Zylinder mit Längen zu verwenden, die so ausreichend groß bemessen sind, daß man sie schließlich in mehrere einzelne Verbundstücke unterteilen kann. Dieses Vorgehen ist insbesondere zweckmäßig, wenn man eine Kaltreckbehandlung vornimmt, da hierbei der Materialverlust vermindert wird, der in Form der dehnbaren Endabschnitte anfällt, die dazu verwendet werden, eine druckdichte Verbindung bei der Kaltreckbehandlung sicherzustellen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7,8 und 9 sind nähere Einzelheiten dieser Herstellungstechnik beschrieben, bei der mehrere Verbundstücke gleichzeitig hergestellt werden. In Fig. 7 ist ein dickwandiger äußerer Zylinder 24 gezeigt, dessen Längserstreckung größer als die Länge von vier einzelnen Verbundstücken ist. Die Längsabmessung ist soviel größer gewählt, daß dehnbare Endabschnitte vorhanden sind,

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die in ihrer Längsabmessung mit E^ und E₂ in der Zeiclinung eingetragen sind.

In dem Mittelabschnitt des Zylinders 24 sind vier radial verlaufende Öffnungen 16 und 16' mit exakt geschnittenen Gewindegangen vorgesehen, die die obere Seitenwandung durchziehen, in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet sind und Austrittsöffnungen oder -schlitze 17 und 17' aufweisen, die geradlinig durch die Gewindegänge der zugeordneten Öffnungen gehen. In Durchmesserrichtung liegen den beiden mittleren Öffnungen 16' ähnliche mit Gewinde versehene Radialöffnungen 16" gegenüber, die in der unteren Seitenwandung ausgebildet sind und ebenfalls geradlinige Austrittsöffnungen oder Austrittsschlitze 17" haben, die die Gewindegänge durchsetzen. In Fig. 8 ist ein dickwandiger innerer Zylinder 22 gezeigt, auf den der dickwandige: äußere Zylinder 24 unter Bildung eines Schrumpfsitzes aufgeschrumpft werden soll. Der Zylinder 22 hat im wesentlichen die gleiche Länge wie der Zylinder 24 und besitzt einen gleichmäßigen Außendurchmesser, der um einige hundertstel Millimeter größer ist als der Innendurchmesser des Zylinders 24, wenn beide Zylinder dieselbe Temperatur haben. Sowohl die Innenfläche des Zylinders 24 als auch die Außenfläche des Zylinders 22 haben eine glatte, endbearbeitete Oberfläche, die bei einer Rauhigkeitsmessung einen Rauhigkeitswert von nicht größer als etwa 406,4 χ 10" mm (16 microinch) hat.

In Fig. 9 ist schließlich der fertiggestellte Verbundkörper gezeigt, wobei der Zylinder 24 durch Wärmeeinwirkung derart gedehnt wird, daß der Zylinder 22 in den Innenraum des Zylinders 24 durch eine Gleitbewegung eingeschoben werden kann. Anschließend schrumpft sich der Zylinder 24 auf, und es entsteht ein Schrumpfsitz mit einer Flächenpressung zwischen der Außenfläche des Zylinders 22 und der Innen-

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fläche des Zylinders 24. Anschließend werden die radialen Bohrungen 14,14' und 14" und die niedrigen konischen Sitze 15,15' und 15" in dem inneren Zylinder 22 ausgebildet.

Erforderlichenfalls wird die gewünschte Kaltreckbehandlung am besten bei dem fertiggestellten Verbundkörper nach Fig.9 vorgenommen. Hierzu werden an den dehnbaren Abschnitten E.. und E2 druckdicht schließende Verbindungen angebracht, und die querverlaufenden Zugangsöffnungen werden mittels lösbar eingesetzten stopfenförmigen Rohlingen dicht verschlossen, die mit Hilfe von Überwurfmuttern an Ort und Stelle gehalten sind, die in die Öffnungen 16,16' und 16" eingeschraubt werden.

Bei der Herstellungstechnik bei der gleichzeitigen Herstellung mehrerer Verbundstücke wird schließlich der Verbundkörper nach Fig. 9 längs jeder gebrochen- eingetragenen Linie durchgetrennt, so daß sich nach dem Wegfall der dehnbaren Endabschnitte E^ und Ep vier einzelne Verbundstücke ergeben, d.h. zwei Verbundstücke mit einem querverlaufenden AbgreifaischlLiß und zwei Verbundstücke mit zwei Abgreifanschlüssen. Selbstverständlich ist die Auslegungsform jedes Verbundstückes entsprechend den Anforderungen wählbar, und auch die Anzahl der einzelnen herzustellenden Verbundstücke ist selbstverständlich variierbar. Die Grenzen hierfür hängen von der Gesamtlänge des Zylinders ab, die beim Schrumpfen verarbeitbar ist, sowie von anderen Einflußgrößen. So können beispielsweise zwei oder auch mehrere Verbundstücke hergestellt werden. Eine wichtige Einflußgröße stellen auch die Einzelabmessungen der Verbundstücke dar. Ein bevorzugter Größenordnungsbereich liegt etwa bei einer Länge des Verbundkörpers, aus der sechs einzelne Verbundstücke hergestellt werden können, ohne daß sich hierbei Schwierigkeiten bei der Ausrichtung ergeben könnten.

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Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. H. Koenigsberger Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENT AM T REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

6/Li RC-1424-M065

DART INDUSTRIES INC., Los Angeles,Calif.

USA

PATENTANSPRÜCHE

Dauerfestes Verbundstück als Dichtungsring mit Instrumentenanschlußeinrichtungen zur Verwendung als Verbinder von Hochdruckleitungen, dadurch gekennzeichnet , daß zwei konzentrische und dickwandige zylindrische Mäntel (10,12;22,24) vorgesehen sind, daß der äußere Mantel (12,24) auf den inneren Mantel (10,22) unter Bildung eines Schrumpfsitzes aufgepaßt ist, daß der innere Mantel (10,22) frei von mit Gewinde versehenen Abschritten und anderen Beanspruchungskonzentrierungspunkten mit Ausnahme einer oder zweiter radialer Bohrungen (14,14',W) ist, die etwa in der Mitte der Längserstreckung liegen, daß axial fluchtend zu den radialen Bohrungen (14,14·,14") öffnungen (16,16·,16") mit sauber geschnittenen Gewindegängen in radialer Richtung anschließen, die den äußeren Mantel (12,24) durchziehen, und daß der Durchmesser der mit Gewinde versehenen Öffnungen (16,16«,16") wesentlich größer als der Durchmesser der radialen 030009/0623

Bohrung (14,14',14"), jedoch gemessen an der Längserstreckung des äußeren Mantels (12,24) um einen kleinen Anteil größer ist.

2. Dauerfestes Verbundstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein niedriger konischer Sitz (15,15', 15") an dem Außenumfang des inneren Mantels (10,12) konzentrisch um die jeweilige radiale Bohrung (14,14·, 14") ausgebildet ist.

3. Dauerfestes Verbundstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des dickwandigen äußeren Mantels (12,24) etwas kleiner als die Länge des inneren Mantels (10,22) ist, daß jedoch die Länge etwa wenigstens das 6-fache des Durchmessers der größten radialen Bohrung (14,14',14") in dem inneren Mantel (10,22) beträgt.

4. Dauerfestes Verbundstück nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß zwei radial verlaufende Bohrungen (14,141,14") in dem inneren Mantel (15,22) vorgesehen sind, und daß sie einander in Durchmesserrichtung etwa gegenüberliegen (Fig. 1-5).

5. Dauerfestes Verbundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, d&3 der Außendurchmesser jedes dickwandigen zylindrischen Mantels (10,12;22,24) etwa wenigstens 40% größer als der Innendurchmesser ist.

6. Dauerfestes Verbundstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende des inneren Mantels (10, 22) kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei der Kegelwinkel bei einem massiven Kegel etwa zwischen 120° und etwa 170° liegt.

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7· Dauerfestes Verbundstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der dickwandige äußere Mantel (5»24) im wesentlichen wie die Außenseite des inneren Mantels (10,22) erstreckt.

8. Dauerfestes Verbundstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des äußeren Mantels (12,24) ebenfalls kegelstumpfförmig ausgelegt sind, und daß diese kegelstumpfförmige Gestalt etwa eine Fortsetzung

t der kegelstumpfförmigen Gestalt der Enden des inneren

Mantels (10,.22) bildet.

y. Dauerfestes Verbundstück nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der dickwandige äußere Mantel (12,24) kleiner als die Außenseite des inneren Mantels (10,22) ist, und daß eine kurze nabenähnliche Verlängerung mit vermindertem Außendurchmesser an federn Ende stehenbleibt (Fig. 3 bis 6)·

._n Dauerfestes Verbundstück nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die nabenförmigen Verlängerungen an federn Ende geringfügig unterschiedliche Außendurchmesser haben.

11. Verfahren zum Herstellen eines dauerfesten Verbundstückes als zylindrischer Verbundkörper mit Instrumeutenanschlüssen als Rohrverbinder, dadurch gekennzeichnet, daß jede oder beide Innenflächen eines großen dickwandigen Zylinders und die Außenfläche eines kleineren dickwandigen Zylinders derart bearbeitet werden, daß man im wesentlichen gleichbleibende Durchmesserabmessungen hat, daß der Außendurchmesser des kleineren Zylinders 'um einen Prozentanteil größer als der Innendurchmesser des größeren Zylinders ist, daß die radial verlaufenden

und mit Gewinde versehenen Öffnungen durch die Querwand 030009/0623

des größeren Zylinders vollständig durchgebohrt werden und die Gewindegänge bis zur Endbearbeitung fertiggestellt werden, daß sowohl die Innenfläche des größeren Zylinders als auch die Außenfläche des kleineren Zylinders auf eine Oberflächenrauhigkeit von etwa 406,4 χ 10~ mm (16 microinch) derart gehont werden, daß ein Festsitz bzw. eine Passung mit Übermaß vorhanden ist, die etwa I/IO bis etwa 3/10 % Unterschied zwischen der Innenseite des größeren Zylinders und der Außenseite des inneren Zylinders von etwa1/10 bis etwa 3/10% hat,daß der größere Zylinder erwärmt wird, bis sein Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des kleineren Zylinders ist,daß der kleinere Zylinder in den erwämten größeren Zylinder eingeschoben und eingefünrt wird, daß der größere Zylinder derart abgekühlt wird, daß er mit der Außenseite des kleineren Zylinders einen Schrumpfsitz bildet, und daß dann in axialer Ausrichtung zu der bereits gebohrten und endbearbeiteten Öffnung in dem großen Zylinder eine kleinere glatte Bohrung durch die Wand des kleineren Zylinders gebohrt wird, wobei ein niedriger konischer Sitz den Außenrand dieser kleineren Bohrung umgibt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die dickwandigen Zylinder ausreichend länger als die Längserstreckung für die herzustellenden endgültigen Verbindungsstücke sind, so daß sich dehnbare Abschnitte an jedem Ende bilden, die zur Bildung von druckdichten Zwischenabdichtungen bestimmt sind, und daß nach dem Aufschrumpfen des größeren Zylinders auf den kleineren Zylinder und der Bearbeitung aller Öffnungen in den Wandungen eine Kaltreckbehandlung des Verbundkörpers vorgenommen wird, bei der ein Innendruck an die Innenseite angelegt wird, und die beiden Enden und die Wandöffnungen druckdicht gehalten werden, und wobei anschließend die dehnbaren Endabschnitte abgeschnitten

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werden.

13« Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Kaltreckbehandlung angelegte Innendruck so ausreichend groß ist, daß eine unelastische Dehnung und eine teilweise Streckung oder Kaltverformung der Wandungen des Verbundkörpers erreicht werden.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Zylinder zwischen den dehnbaren Endabschnitten das Zweifache und vorzugsweise ein Mehrfaches j der Länge beträgt, die man für ein fertiggestelltes einzelnes Verbundstück benötigt, so daß nach dem

Entfernen der dehnbaren Endabschnitte zwei oder mehrere einzelne Verbundstücke entstehen, und daß der restliche Teil des Verbundkörpers an Stellen durchgetrennt wird, die etwa auf der Mitte zwischen benachbarten Wandöffnungen liegen.

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