DE3005719C2

DE3005719C2 - Muffenrohr aus Kugelgraphit-Gußeisen

Info

Publication number: DE3005719C2
Application number: DE3005719A
Authority: DE
Inventors: Gérard Germain Pont-á-Mousson Gaudel
Original assignee: Pont-A-Mousson Sa Nancy Fr
Current assignee: Pont-A-Mousson Sa Nancy Fr
Priority date: 1979-03-02
Filing date: 1980-02-15
Publication date: 1985-02-28
Also published as: US4321950A; FR2450400A1; BR8001249A; ES489025A1; FR2450400B1; DE3005719A1; CH643930A5; JPS55119278A; IT8067251A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Muffenrohr gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein solches Muffenrohr aus Kugelgraphit-Gußeisen mit einem gestauchten Vorsprung ist bekannt (DE-OS 18 17 319). Ein solcher angestauchter Vorsprung kann aus unterschiedlichen Zwecken an einem Rohr vorgesehen sein. Beispielsweise dazu, um im Falle von Rohren mit großem Durchmesser und vergleichsweise geringer Dicke für eine Versteifung zu sorgen. Häufig dient ein solcher Vorsprung auch als Anschlag für eine Dichtung oder als Verriegelungsring für einen Gegenflansch. Anders als bei den Werkstoffen Stahl, Aluminium oder Kunststoff ist es allerdings bei Rohren aus Kugelgraphit-Gußeisen problematisch, Vorsprünge mit ausreichender Höhe durch einen Stauchvorgang zu erhalten ohne Gefahr von Rißbildungen und sonstigen Schädigungen. Dies beruht darauf, weil bei einem entsprechenden Grad an Stauchung die Biegebeanspruchungen in den Zonen maximaler Verformung so groß sind, daß dies durch ein Fließen des Materials nicht kompensiert werden kann, so daß es zur Bildung von Haarrissen u. dgl. kommt. Neben den Zonen maximaler Verformung sind auch die Zonen entsprechend rißanfällig, in denen die Wandung eine geringere Dicke aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Muffenrohr der in der DE-OS 18 17 319 beschriebenen Art so weiterzubilden, daß sich weitgehend rißfreie Vorsprünge ausreichender Höhe durch Stauchung erzielen lassen ohne die Struktur des Kugelgraphit-Gußeisens im Bereich des Vorsprungs zu beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst, wobei eine zweckmäßige Ausgestaltung durch die Merkmale des Anspruchs 2 gekennzeichnet sind.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich überraschend Vorsprünge erzielen, die stark gegenüber der zylindrischen Wandung des Muffenrohres vorstehen und bei denen keine Risse oder Brüche auftreten, wobei auch in den Verformungsbereichen die Kugelform des Graphits beibehalten ist, die ausschlaggebend für die duktile Eigenschaft des Kugelgraphit-Gußeisens ist. Zurückzuführen ist dieses Ergebnis im wesentlichen darauf, daß der Scheitel des Vorsprungs beim Stauchen praktisch keiner Biegekraft ausgesetzt ist, sondern im wesentlichen einer axialen Kompressionskraft unterworfen wird.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch ein Muffenrohr,

F i g. 2 eine Teildarstellung im Axialschnitt in größerem Maßstab eines Endabschnitts des Muffenrohres nach F i g. 1,

F i g. 3 ein 500fach vergrößertes Schliffbild des Kugelgraphit-Gußeisens in einem nicht verformten Teil der zylindrischen Wandung des Muffenrohres.

Fig.4 ein analoges Schliffbild (Vergrößerung: 500) des Gußeisens in einem Bereich nahe der Außenseite des Vorsprungs,

F i g. 5 ein Schliffbild in 500facher Vergrößerung des Gußeisens in einem Bereich nahe der Innenseite des verformten Teils,

Fig.6 ein Schliffbild in lOOfacher Vergrößerung des Gußeisens an der Innenseite des Scheitels des Vor-

Sprungs,

F i g. 7 eine schematische Teildarstellung im Axialschnitt einer Rohrverbindung zweier Muffenrohre.

Das in F i g. 1 dargestellte Muffenrohr besteht aus Kugelgraphit-Gußeisen und ist durch Schleudergießen hergestellt Es umfaßt eine zylindrische Wandung 2 und endet auf einer Seite in einem Einsteckende 3 und am anderen Ende in einer Muffe 4. Die Muffe 4 umfaßt auf der Innenseite, von außen nach innen gesehen, eine Kammer 5 mit konischer Wandung 6, gefolgt von einem Radialbund 7. Letzterer ist in der Ausbildung derart, daß er das Einsteckende 3 eines gleichen anderen Muffenrohres zur Bildung einer dichten Verbindung aufnimmt. Außen weist die Muffe 4 eine beim Formen hergestellte Erhebung 8 auf.

Ferner ist das Muffenrohr 1 mit einem einzigen kreisringförmigen Vorsprung 9 auf der Wandung 2 in der Nachbarschaft des Rohreinsteckendes 3 versehen. Dieser durch Warmschmieden erhaltene Vorsprung 9 ist frei von Rißbildung und Zugeinschnürung: seine metallurgische Struktur sowie seine Dicke entsprechen der Struktur und Dicke der zylindrischen Wandung 2.

Der die Achse X-X umlaufende Vorsprung 9 (F i g. 2) besitzt einen Querschnitt in Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit abgerundetem Scheitel 10 und stumpfern Scheitelwinkel x. wobei der Radius R der Abrundungen 11 größer ist als der Radius r der Abrundungen des Vorsprungscheitels und mehrfach größer als die Dicke e der Rohrwandung; die Wanddicke im Bereich des Vorsprungs 9 ist gleich der zylindrischen Wandung

Durch diese Ausgestaltung des Vorsprungs 9 ist es ohne nachteilige Veränderung der Struktur des Kugelgraphit-Gußeisens möglich, den Vorsprung 9 mit einer Höhe h auszubilden, die mehrfach großer ist als die Dicke e der Wandung 2 und z. B. in der Größenordnung von einem Siebtel bis einem Zwölftel des Außendurchmessers c/der Wandung 2 liegt. Dabei kann die Basis des gleichschenkligen, durch den Vorsprung 9 gebildeten Dreiecks eine Länge 1 haben, die wesentlich größer als

bo die Höhe ή ist.

Für beispielsweise einen Außendurchmesser d von 170 mm und eine Dicke e in der Größenordnung von 6 mm kann die Höhe h in der Größenordnung von 15 mm (Vrf 11) betragen, wobei die Länge / in der Grö· ßenordnung von 60 bis 90 mm entsprechend den schlecht zu definierenden Meßgrenzen und der Winkel * in der Größenordnung von 100° liegt. In einem anderen Fall ist für einen Außendurchmesser d gleich

.3 4

634 mm und eine Dicke c in der Größenordnung von Schenkels des Vorsprungs 9 benachbarten Bereich 12mm, die Höhe h größenordnungsmäßig gleich (Punkt B'der Fig.2) erkennen, wo der freie Graphit 30 mm; die Länge / liegt in der Größenordnung von ebenfalls die Form von Kugelgraphitknötchen für den 170 mm und der Winkel χ bei etwa 115°. Man sieht, daß größten Teil der Knötchen beibehalten hat Schließlich das Verhältnis ^hU dann in etwa gleich V₂ /, d. h. nicht 5 stellt man eine leichte Längung der Knötchen in Ellipinnerhalb der oben angegebenen Grenzen, liegt soidform fest, wobei deren große Achse senkrecht zur

Der Vorsprung 9 befindet sich unter einem Abstand Druckbeanspruchung liegt

m vom Endabschnitt des Einsteckendes 3, welcher sehr In F i g. 6 erkennt man ebenfalls die Kugelgraphit-

viel größer s'fc» die Länge / ist Bezüglich der Gesamtlän- struktur im Bereich des Scheitels des Vorsprungs 9 nahe ge des Muffenrohres 1 ist allerdings diese Entfernung m io der Innenseite (Punkt D in F i g. 2). derart daß der Vorsprung 9 sich benachbart dem Ende Darüber hinaus stellt man am Vorsprung 9 keinerlei

des Einsteckendes 3 befindet Beschädigung fest

Der Vorsprung 9 wird nach einem Schmiedeverfah- F i g. 7 zeigt einen Schnitt einer verriegelten Dichtung

ren erhalten, das im folgenden mit Bezug auf F i g. 1 zwischen dem Einsteckende 3 eines Muffenrohres 1 und beschrieben wird 15 der Muffe 4 eines anderen Muffenrohres 1. In der inne-

Das Muffenrohr 1 in kaltem Zustand wird auf nicht ren Kammer 5 der Muffe 4 lagert eine Ringdichtung 12 dargestellte Träger zwischen den Scheiben ρ 1 und ρ 2 aus Gummi oder einem anderen elastischen Material einer Presse gelegt und quer durch einen Heizmantel M von konjugierter äußerer Form und zylindrischer Ingeführt dessen Innendurchmesser wesentlich größer als nengestalt der Außendurchmesser des Muffenrohres 1 ist und des- 20 Das Einsteckende 3 des Muffenrohres 1 wird frei in sen Länge geringfügig größer als die Länge /des herzu- die Kammer 5 durch die Ringdichtung 12 und den Bund stellenden Vorsprungs 9 ist Die Scheibe P1 ist fest 7 eingeführt bis der Vorsprung 9 nahe der Eintrittsseite während die Scheibe P 2 axial in Richtung des Pfeiles f, der Muffe 4 sich befindet Auf dem Vorsprung 9 stützt ausgehend von der strichpunktiert in F i g. 1 gezeigten sich ein Gegenflansch 13 mit ringförmiger Stützschürze Stellung bewegbar ist. 25 14 ab. Der Gegenflansch 13 wird vervollständigt durch

Der Heizmantel M wird, gespeist durch elektrische einen koniscnen Druckring 15, der sich gegen eine kreis-Kabel C induktiv beheizt kann aber auch mit einem förmige Innenschulter 16 des Gegenflansches 13 stützt, Ringbrenner oder mehreren kreisförmig verteilten die dem freien Ende der Muffe 4 gegenüberliegt. Der Brennern beheizt werden. Wesentlich ist daß der Man- Gegenflansch 13 ist axial gegen die Muffe 4 vermittels tel M das Muffenrohr 1 bis zur Erweichung in einer gut 30 Bolzen 17 verspannt die über den Umfang des Gegenlokalisierten Zone entsprechend dem Vorsprung 9 er- flansches verteilt sind und sich gegen die Erhebung 8 der wärmen kann, wobei die benachbarten Bereiche des Muffe 4 abstützen. Der Vorsprung 9 lagert im dreiecki-Muffenrohres jedoch kalt bleiben. gen Raum, der zwischen Schürze 14 und konischem

Wenn die gewünschte Temperatur erreicht ist, wird Druckring 15 begrenzt ist.

die bewegliche Scheibe P2 an die feste Scheibe Pi 35 So wird der Dichtring 12 durch den konischen Druckderart angenähert, daß ein Axialschub längs der Achse ring 15 gegen das Einsteckende 3 des Muffenrohres ge-X-X ausgeübt wird. Aus der ursprünglichen strichpunk- spannt oder komprimiert, sowie gegen die konische tiert angedeuteten Lage erreicht die Scheibe P 2 die in Wandung 6 der Kammer 5 und gegen den Radialbund 7, voll ausgezogenen Linien gezeigte Stellung und sorgt wobei die Verriegelung axial durch das Zusammenwirdabei durch Stauchen für ein regelmäßiges kreisförmi- 40 ken von Gegenflansch 13 und Vorsprung 9 erfolgt.

ges Falten der Wandung des Muffenrohres 1. Dieses

Falten erzeugt die Querschnittsform eines gleichsehen- Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

kligen Dreiecks und ist natürlich von einer entsprechen-

den Verkürzung des Muffenrohres 1 begleitet. Die Verschiebung der Scheibe ρ 2 wird unterbrochen, sobald 45 der Vorsprung 9 eine ausreichende, jedoch nicht übermäßige Höhe h und einen ausreichend abgerundeten Scheitel 10 besitzt, damit der Winkel χ stumpf bleibt. Die oben beschriebene Querschnittsform ermöglicht es, je- . de Rißbildung infolge Biegung zu vermeiden. Schließ- 50 lieh läßt man die gerade geformte Zone abkühlen, indem man beispielsweise einfach die Heizung abscnaltet, derart, daß der Vorsprung 9 die gleiche Gußeisenstruktur wie die benachbarten Teile der Wandung 2 und des Einsteckendes 3 beibehält. 55

Beim vorbeschriebenen Verfahren bleibt praktisch die Kugelgraphitstruktur des im Schleud^rgießverfahren hergestellten Muffenrohres erhalten. Diese Kugelgraphitstruktur ist im Schliffbild der F i g. 3 zu erkennen, die in einem nicht verformten Bereich der zylindrischen 60 Wandung 2 (Punkt A der F i g. 2) hergestellt wurde.

Die F i g. 4 und 5 zeigen bei gleicher Vergrößerung die Strukturen des Vorsprungs 9. Was einen der Außenseite des Vorsprungs 9 benachbarten Bereich betrifft, so stellt man im Schenkel des Dreiecks (Punkt B der 65 F i g. 2) fest, daß der größere Teil des freien Graphits die Form von Kugelgraphitknötchen beibehalten hat.

Fia. 5 läßt die Struktur eines der Innenseite des

Claims

Patentansprüche:

1. Muffenrohr aus Kugelgraphit-Gußeisen mit einem gestauchten Vorsprung in der Nachbarschaft des Rohreinsteckendes auf der Außenseite der zylindrischer. Wandung von einer Dicke gleich derjenigen der Wandung, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (9) die Querschnittsform eines gleichschenkligen Dreieckes aufweist, bei dem der Scheitelwinkel (x) stumpf ist, und daß das Dreieck in die zylindrische Wandung (2) über Abrundungen (11) übergeht, deren Radius (R) größer als der Radius (r) der Abrundung des Vorsprungscheitels und mehrfach größer als die Dicke fender Wandung ist.

2. Muffenrohr nach Anspr jch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwinkel (x) des Vorsprungs (9) in der Größenordnung von 100° liegt.