DE3535511C2

DE3535511C2 -

Info

Publication number: DE3535511C2
Application number: DE3535511A
Authority: DE
Inventors: Masaya Ito; Shunichi Takagi; Noboru Nagoya Aichi Jp Ishida
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1984-10-06
Filing date: 1985-10-04
Publication date: 1990-11-29
Also published as: DE3535511A1; US4991991A

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Eine derartige, aus der US-PS 37 00 420 bekannte Verbindungsanordnung ist in der Fig. 3 dargestellt. Als Verbindungsmittel zwischen einer Keramikwelle 1 und einer Metallwelle 2 dient hier eine Hartlotschicht. Der Nachteil dieser bekannten Verbindungsanordnung besteht darin, daß das im Betrieb hohen Temperaturen ausgesetzte Metallelement sich unter anderem in Radialrichtung stark ausdehnt, wodurch der starre Anschluß an das Keramikelement über das Verbindungsmittel aufgebrochen wird, und sich die beiden Elemente voneinander lösen können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die das Verbindungselement bildende Hartlotschicht in Kontakt mit der Umgebung steht, und damit einer Oxidation unter Minderung der Festigkeit der Verbindung unterliegt.

Weitere, in den Fig. 1 dargestellte Verbindungsanordnungen sind aus der US-PS 44 24 003 bekannt.

Gemäß Fig. 1 besitzt der Endabschnitt einer Keramikwelle 1 einen kleineren Durchmesser als ihr restlicher Teil und ist in den rohrförmigen Endabschnitt einer Metallwelle 2 eingesetzt. Die mechanische Festigkeit des einen dünnen Querschnitt besitzenden rohrförmigen Abschnitts der Metallwelle 2 läßt jedoch zu wünschen übrig, wobei insbesondere eine mechanische Verformung nicht verhindert werden kann.

Gemäß Fig. 2 besitzt das Ende einer Metallwelle 2 einen größeren Durchmesser als ihr restlicher Teil und ist mit einer Bohrung zur Aufnahme des Endabschnitts einer mit der Metallwelle 2 zu verbindenden Keramikwelle versehen. Der Endabschnitt der Keramikwelle 1 ist dabei in diese Bohrung eingesetzt und in ihr mittels Schrupfsitzes festgelegt. Dieser Endabschnitt ist jedoch im Betrieb hohen Temperaturen ausgesetzt, so daß er sich in Radialrichtung ausdehnt und damit der Schrumpfsitz aufgehoben wird, wodurch sich die Keramik- von der Metallwelle trennt.

Zur Verbesserung der Verbindungsgewirkung der in Fig. 2 dargestellten Anordnung ist es aus der DE-OS 28 51 507 bekannt, zwischen einander gegenüberstehenden Stirnflächen der Wellen 1 und 2 eine Hartlotschicht 3 anzuordnen (vgl. Fig. 4).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Verbindungsanordnung zu schaffen, die stets eine sichere Verbindung der beiden Elemente unterschiedlichen Materials gewährleistet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Hülse wird erreicht, daß die beiden miteinander zu verbindenden Endabschnitte stets zusätzlich zu der Verbindung über das stirnseitig zwischengeschaltete Verbindungsmittel umfangsmäßig miteinander verbunden sind. Ein Vorteil der Hülse besteht auch darin, daß das Verbindungsmittel von der Umgebung abgeschlossen ist, so daß eine Minderung der Verbindungsfestigkeit im Bereich des Verbindungsmittels, beispielsweise aufgrund von Oxidation, mit Sicherheit verhindert wird.

Durch die weiterhin vorgesehene erfindungsgemäße Maßnahme der Befestigung der Hülse an demjenigen Endabschnitt, dessen Material dem Hülsenmaterial am ähnlichsten ist, wird eine sichere Verbindungswirkung der Hülse unabhängig vom Hülsenmaterial gewährleistet. Zur Verdeutlichung dieses Effekts soll beispielsweise die Verbindung durch eine Keramikhülse näher betrachtet werden.

Beim Einsatz einer Keramikhülse umschließt diese aufgrund des gegenüber Metall geringeren Wärmedehnungskoeffizienten stets fest den metallischen Endabschnitt, und zwar auch bei einer starken Wärmebeanspruchung des Metallelements. Damit ist eine einwandfreie Verbindung zwischen Hülse und Metallendabschnitt stets gewährleistet. Eine denkbare Lösung der Verbindung zwischen der Keramikhülse und dem Keramikendabschnitt aufgrund des gleichen oder ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Keramikmaterialien von Hülse und Endabschnitt wird erfindungsgemäß dadurch verhindert, daß eine zusätzliche Befestigung der Hülse am Keramikelement vorgesehen ist.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 Teilschnittansichten bisherigen Verbindungsanordnungen und

Fig. 5 bis 18 Teilschnittansichten von Verbindungsanordnungen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.

Die Fig. 1 bis 4 sind eingangs bereits erläutert worden.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform unter Verwendung einer metallenen Hülse oder Manschette dargestellt. Dabei ist die Stirnfläche einer Keramikwelle 1 mit der Stirnfläche einer Metallwelle 2 mittels eines Verbindungselements (5), z. B. einer Hartlot(legierungs)schicht, verbunden. Weiterhin ist die Umfangsfläche der Metallwelle 2 mittels einer Hartlot(legierungs)schicht 3 mit der Innenfläche der Metall-Hülse 4 a verbunden.

Die thermische Ausdehnung der Keramikwelle 1 ist von derjenigen der Metallwelle 2 verschieden, so daß aufgrund von Restspannung, die unter dem Einfluß der zur Herstellung der Verbindung angewandten Wärme entsteht, die Möglichkeit für eine Rißbildung an der Verbindungsstelle besteht. Eine solche Rißbildung kann jedoch dadurch vermieden werden, daß zwischen den beiden Stirnflächen der Wellen 1 und 2 eine Wärmeschock-Absorbier- oder -Aufnahmescheibe z. B. in Form einer gesinterten Scheibe aus einem Keramikmaterial oder in Form einer Kombination aus einer Sinterscheibe und einer Metallscheibe, wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift 47 23 862 beschrieben ist, vorgesehen wird.

Beispiel 1

Eine Verbindungsanordnung gemäß Fig. 5 wird unter Verwendung der Elemente gemäß nachstehender Tabelle I hergestellt.

Tabelle I

Vergleichsbeispiel 1

Eine bisherige (dem Stand der Technik entsprechende) Verbindungsanordnung ohne die Verwendung einer Metall-Hülse wird aus denselben Elementen, wie in obiger Tabelle angegeben, zum Zweck eines Vergleichs mit dem obigen Ausführungsbeispiel hergestellt.

Der Verbindungsteil beider Anordnungen wird mittels eines Bunsenbrenners einer Flammentemperatur von 1000°C eine Stunde lang erwärmt. Dabei ändert sich der Verbindungsteil des Prüflings nach Beispiel 1 nicht, weil die Metall-Hülse den Verbindungsteil vor Oxidation schützt. Der Verbindungsteil beim bisherigen (dem Stand der Technik entsprechenden) Prüfling erleidet dagegen Oxidation und zeigt eine rauhe Oberfläche.

In Fig. 6 ist eine Metall-Hülse 4 b mit sich verjüngenden End- bzw. Stirnflächen dargestellt. Fig. 7 zeigt eine Metall-Hülse 4 c, welche den Verbindungsteil überspannt und deren Außendurchmesser demjenigen des Hauptteils der Keramikwelle 1 entspricht, deren Durchmesser sich am Verbindungsteil mit einer Verjüngung auf den Durchmesser der Metallwelle 2 am Verbindungsteil verkleinert.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 6 und 7 ist die auf die Keramikwelle wirkende (mechanische) Belastung oder Spannung kleiner als bei der Verbindungsanordnung nach Fig. 5.

Die in den Fig. 8 bis 14 dargestellten Ausführungsformen eignen sich besonders für die Anwendung auf Turbolader. Diese Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verbindungsanordnung, bei welcher die Metallwelle an der Kompressor- bzw. Verdichterseite mit der Keramikwelle eines Turbinenläufers bei einem für eine Brennkraftmaschine verwendeten Turbolader verbunden ist.

In den Fig. 8 bis 14 ist mit 1 r ein Fortsatz bzw. Wellenstummel eines Keramik-Turbinenläufers R bezeichnet.

Eine Metallwelle 2 b ist am Verdichterteil mittels einer Hartlotschicht 3 und eines Verbindungselements 5 angebracht. Weiter vorgesehen ist eine Metall-Hülse, die in ihrer Umfangsfläche mit Ölabdichtnuten 6 versehen ist.

Gemäß Fig. 8 entspricht der Durchmesser der Metallwelle 2 b demjenigen des Wellenstummels 1 r, wobei die Stirnflächen beider Teile mit Hilfe des Verbindungselements 5 miteinander verbunden sind. Weiterhin ist die Verbindungsstelle in die Metall-Hülse 4 d eingesetzt, und die Außenfläche der Metallwelle 2 b ist mittels der Hartlotschicht 3 mit der Innenfläche der Metall-Hülse 4 d verbunden.

Gemäß Fig. 9 bedeckt die Metall-Hülse 4 d nur die Umfangsfläche des Wellenstummels 1 r. Die Stirnfläche der Metallwelle 2 b ist dabei mittels des Verbindungselements 5 mit der Stirnfläche des Wellenstummels 1 r und der Metall-Hülse 4 d verbunden.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 10 ähnelt derjenigen gemäß Fig. 8. Der Unterschied zu Fig. 8 besteht darin, daß die Umfangsfläche des Wellenstummels 1 r ebenfalls mittels der Hartlotschicht 3 mit der Metall-Hülse 4 d verbunden ist. Die Verbindungsanordnung gemäß Fig. 10 zeigt unter Bedingungen wechselnder Erwärmung und Abkühlung eine hohe Betriebssicherheit.

Die Ausführungsform nach Fig. 11 ist eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 10. Bei dieser Ausführungsform ist ein kleiner Luftspalt 7 zwischen der Innenfläche der Metall-Hülse 4 d und dem Wellenstummel 1 r vorgesehen (Fig. 11). Bei der Verbindungsanordnung gemäß Fig. 11 wird eine Rißbildung des aus Keramikmaterial bestehenden Wellenstummels vermieden, weil der Keramik-Wellenstummel durch eine beim Abkühlen der Metall-Hülse entstehende Spann- oder Klemmkraft nicht beeinflußt wird.

Für das Zusammensetzen und Verbinden bei dieser Ausführungsform bieten sich zahlreiche Verfahren an. Die Verbindung zwischen der Metallwelle und der Metall-Hülse kann durch Hartlöten, Schweißen oder Aufschrumpfen hergestellt werden. Bei diesen Verfahren wird zwischen Keramikwelle und Metall-Hülse keine chemische Verbindung erzeugt. Infolgedessen tritt keine Rißbildung des Keramikmaterials aufgrund unterschiedlicher Wärmezusammenziehung der Metall-Hülse auf.

Für die Verbindung der beschriebenen Bauteile bieten sich drei bevorzugte Verfahren an. Beim ersten Verfahren wird die Metall-Hülse mit der Metallwelle verbunden, nachdem die Keramikwelle mit der Metall-Hülse verbunden worden ist. Beim zweiten Verfahren wird die Metall-Hülse gleichzeitig mit dem Verbindungsvorgang zwischen Keramik- und Metallwelle angebracht. Beim dritten Verfahren wird die Keramikwelle nach der Verbindung der Metallwelle mit der Metall-Hülse angebracht. Die Ölabdichtnuten in der Metall-Hülse können vor oder nach dem Verbindungsvorgang eingestochen werden. Bei dieser Verbindungsanordnung wird eine Rißbildung des aus Keramikmaterial bestehenden Wellenstummels vermieden, weil die beim Abkühlen der Metall-Hülse erzeugte Spannkraft den Keramik-Wellenstummel nicht beeinflußt.

Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform mit einer adiabatischen Luftschicht 8 im Mittelbereich der Stirnfläche des Wellenstummels 1 r und des Verbindungselements 5. Weiterhin ist dabei eine Hartlotschicht 3 auf den Umfang der Metallwelle 2 b und den Umfang einer Wärmeschock-Aufnahmeplatte oder -scheibe aufgebracht. Die Verbindungsanordnung gemäß Fig. 12 ist unter Bedingungen wechselnder Erwärmung und Abkühlung ebenfalls sehr stabil. Weiterhin wird dabei die Wärmeübertragung vom Wellenstummel 1 r zur Metallwelle 2 b aufgrund der Anordnung der adiabatischen Luftschicht 8 vermindert.

Gemäß Fig. 13 ist eine adiabatische Luftschicht 8′ an der Innenfläche der Metall-Hülse 4 d vorgesehen, welche dem Umfang des Verbindungselements 5 zugewandt ist, das zwischen die Stirnflächen von Metallwelle 2 b und Wellenstummel 1 r eingefügt ist. Die restliche Anordnung gemäß Fig. 13 entspricht derjenigen nach Fig. 8.

Gemäß Fig. 14 ist die Stirnfläche des Wellenstummels 1 r des Keramik-Turbinenläufers R unter Verwendung eines Verbindungselements 5 mit der Stirnfläche einer mit dem Verdichterteil verbundenen Metallwelle vereinigt. Die Umfangsabschnitte des Wellenstummels 1 r, des Verbindungselements 5 und der Metallwelle 2 b sind dabei zur Bildung eines Spalts oder Zwischenraums 9 (Fig. 14) ausgedreht. Sodann wird die Metallwelle 2 b mit der mit Ölabdichtungen 6 versehenen Metall-Hülse 4 am Berührungsbereich 3 b mittels eines Schrumpfsitzes verbunden. Die Metall-Hülse 4 kann aus einer Legierung mit Formrückstellvermögen (shape memory alloy) bestehen, z. B. aus Ni (54-56 Gew.-%), C (weniger als 0,03 Gew.-%) und Ti (Rest). Das Verbinden erfolgt derart, daß zunächst die Legierung bei einer Temperatur oberhalb ihres Af-Punkts (Austenitbildungstemperatur) zur Festlegung der Form behandelt wird. Hierauf wird der geformte Teil bei einer Temperatur unterhalb seines Ms-Punkts (Martensitbildungstemperatur) verformt und sodann wieder auf eine Temperatur oberhalb des Af-Punkts erwärmt. Bei der Verbindungsanordnung nach Fig. 14 findet nur eine sehr geringe Wärmeübertragung zwischen den beiden Wellen statt, und es besteht dabei keine Rißanfälligkeit des Keramikmaterials.

Als Keramikmaterial werden Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, Zirkoniumdioxid und Bornitrid bevorzugt. Bevorzugte Werkstoffe für die Metallwelle sind Rohrstahl (JIS SKC 24), Kovar, Titan und warmfester Stahl, wie Kohlenstoffstahl (JIS-850C), Stahllegierung (JIS-SCM 435), nichtrostender Stahl (JIS-SUS 630), martensitaushärtender Stahl und Inconel.

Als Hülsenmaterial kann jedes der oben angegebenen Keramikmaterialien bzw. jeder der angegebenen metallischen Werkstoffe verwendet werden. Bevorzugt wird jedoch für die Hülse ein Werkstoff verwendet, der eine hohe Warmfestigkeit und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten nahe demjenigen des keramischen Materials besitzt. Bevorzugt wird ein Werkstoff eines niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eines niedrigen Elastizitätsmoduls, wie Wolfram, Silber, Zirkonium und Molybdän, sowie eine Legierung mit Formrückstellvermögen.

Im folgenden ist anhand von Fig. 15 ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung einer Keramik-Hülse oder -Manschette erläutert. Dabei ist eine Keramikwelle 1 mittels einer Keramik-Hülse 14 mit einer Metallwelle 2 verbunden; ein Verbindungselement 5 verbindet die Stirnflächen beider Wellen 1 und 2, während eine Hartlotschicht 3 die Innenfläche der Keramik-Hülse mit den Außenflächen beider Wellen 1 und 2 verbindet.

Bei der auf diese Weise hergestellten Verbindungsanordnung ist die Verbindungsstelle von der Keramik-Hülse 14 umschlossen, so daß sie nicht unmittelbar hohen Temperaturen ausgesetzt ist und sich beide Wellen sowie die Hülse einfach mittels der Hartlotschicht 3 verbinden lassen. Die Verbindungsfestigkeit der Verbindungsstelle ist infolgedessen im Vergleich zu einer bisherigen Verbindungsanordnung ohne Hülse verbessert.

Darüber hinaus ist die nach dem Verbinden in der Keramikwelle verbleibende Restspannung gering, weil der Wärmedehnungskoeffizient der Keramikwelle nahezu demjenigen der Keramik-Hülse entspricht.

Bevorzugt wird die oben erwähnte Wärmeschock-Aufnahmeschicht zwischen den Stirnflächen beider Wellen 1 und 2 vorgesehen.

Beispiel 2

Die Verbindungsanordnung gemäß Fig. 15 wird unter Verwendung der Elemente oder Bauteile gemäß der folgenden Tabelle II hergestellt.

Tabelle II

Die Hartlotlegierungsschicht wird in der Weise hergestellt, daß Titan-, Silber- und Kupferpulver (Teilchengröße unter 0,051 mm (bzw. 250 mesh) und Reinheit über 99%) in Mengen von 15 Gew.-%, 60 Gew.-% bzw. 25 Gew.-% miteinander vermischt werden. Als Bindemittel wird Butylcarbinol in zweckmäßiger Menge eingesetzt. Weiterhin werden 5 Gew.-% Ethylzellulose und Aceton zugesetzt, und die Masse wird in einem Aluminiumbehälter mittels Kugeln aus Aluminiumoxid eine Stunde lang gründlich gemischt. Die pastenartige Hartlotlegierung wird in einer Dicke von unter 100 µm auf die miteinander zu verbindenden Stirnflächen aufgetragen, und das Hartlöten erfolgt bei einem Unterdruck von 133,3 × 10^-6 Pa (10^-6 Torr) nach Beseitigung des Bindemittels bei einer vorbestimmten Temperatur.

Vergleichsbeispiel 2

Eine herkömmliche (dem Stand der Technik entsprechende) Verbindungsanordnung ohne die Verwendung einer Keramik-Hülse wird zum Vergleich mit dem Prüfling nach Beispiel 2 aus den in obiger Tabelle II angegebenen Werkstoffen hergestellt.

Die Verbindungsstellen beider Anordnungen werden mittels eines Bunsenbrenners mit einer Flammentemperatur von 1000°C eine Stunde lang erwärmt. Dabei verändert sich die Verbindungsstelle beim Prüfling gemäß Beispiel 2 nicht, weil die Keramik-Hülse die Verbindungsstelle vor Oxidation schützt. Die Verbindungsstelle des Vergleichsprüflings unterliegt dagegen einer Oxidation und zeigt eine rauhe Oberfläche.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 16 ist die Stirnfläche der Keramikwelle 1 unter Verwendung bzw. Zwischenfügung eines Verbindungselements 5 mit der Stirnfläche der Metallwelle verbunden. Die Umfangsflächen von Metallwelle 2 und Verbindungselement 5 sind mittels einer Hartlotschicht 3 mit der Innenfläche einer Hülse 4 e verbunden. Die Umfangsfläche der Keramikwelle 1 ist mit der Innenfläche der Hülse 4 e über eine Glasschicht 25 eines niedrigen Wärmedehnungskoeffizienten verbunden.

Bei der beschriebenen Verbindungsanordnung ist die Verbindungsstelle von der Hülse umschlossen, so daß sie nicht unmittelbar den hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Außerdem wird eine Restspannung, die normalerweise in der Keramikwelle nach dem Erwärmen beim Verbindungsvorgang verbleibt, durch das Vorhandensein der Glasschicht eines niedrigen Wärmedehnungskoeffizienten vermindert.

Vorzugsweise besteht die Glasschicht aus einem Borsilikatglas; dieses besitzt zweckmäßig folgende Zusammensetzung:

Ein Werkstoff mit einem Wärmedehnungskoeffizienten, der nahezu demjenigen des Keramikmaterials entspricht, wird bevorzugt; für das Keramikmaterial Si₃N₄ bietet sich ein Werkstoff eines Wärmedehnungskoeffizienten unter 5 × 10^-6/°C an.

Zur Verbesserung der Benetzungsfähigkeit der Hartlotlegierung können dieser weiterhin Ton und Kaolin in einer Menge von 1-20 Gewichtsteilen als Bindemittel, Boroxid in einer Menge von 0-50 Gewichtsteilen als Viskositätssteuermittel sowie Al₂O₃, Si₃N₄, AlN, SiC, b-Spodumen, FeB, NiB in einer Menge von 0-20 Gewichtsteilen als Steuerstoff für den Wärmedehnungskoeffizienten sowie ein die Warmfestigkeit verbessernder Stoff zugesetzt werden.

Beispiel 3

Eine Verbindungsanordnung wird unter Verwendung der in folgender Tabelle III angegebenen Elemente bzw. Bauteile hergestellt.

Tabelle III

Eine Hartlotlegierungsschicht wird auf dieselbe Weise hergestellt, wie dies in Verbindung mit Beispiel 2 im einzelnen erläutert worden ist.

Die pastenartige, glasbildende Überzugsmasse wird nach einem Sprüh- oder einem Tauchverfahren in gleichmäßiger Dicke von unter 500 µm auf die zu vereinigenden Flächen aufgebracht. Sodann wird die Anordnung in nicht-oxidierender Atmosphäre auf einer Temperatur von 850-1000°C erwärmt, wobei sich der Glasüberzug bildet.

Sodann wird die Hartlotlegierung in einer Dicke von unter 100 µm bei einem Unterdruck von 133,3 × 10^-6 Pa (10^-6 Torr) auf die zu vereinigenden Flächen aufgetragen, nachdem das Bindemittel bei einer vorbestimmten Temperatur entfernt worden ist.

Vergleichsbeispiel 3

Zum Vergleichen mit dem Prüfling nach Beispiel 3 wird eine herkömmliche (dem Stand der Technik entsprechende) Verbindungsanordnung ohne Verwendung einer Hülse aus den in Tabelle III angegebenen Werkstoffen hergestellt.

Die Verbindungsstellen beider Anordnungen werden eine Stunde lang mittels eines Bunsenbrenners einer Flammentemperatur von 1000°C erwärmt. Die Verbindungsstelle des Prüflings gemäß Beispiel 3 zeigt dabei keine Veränderung, weil sie durch die Hülse vor Oxidation geschützt ist. Die Verbindungsstelle des Vergleichsprüflings zeigt dagegen Oxidation und eine rauhe Oberfläche.

Fig. 17 veranschaulicht eine auf einen Turbolader anwendbare Ausführungsform, bei welcher mit R ein Keramik-Turbinenläufer, mit 1 r ein Wellenstummel des Turbinenläufers und mit 2 b eine den Turbinenläufer mit dem Verdichterteil der Vorrichtung verbindende Metallwelle bezeichnet sind. Die Stirnflächen beider Wellen sind mittels eines Verbindungselements 5 miteinander verbunden oder vereinigt, während die Umfangsfläche der Verbindungsstelle von einer Metall-Hülse 4 u umschlossen ist, in deren Außenumfangsfläche Ölabdichtnuten 6 eingestochen sind. Die Innenfläche der Metall-Hülse 4 u ist mit der Umfangsfläche der Metallwelle 2 b über eine Hartlotschicht 3 verbunden, während die Umfangsfläche des Wellenstummels 1 r mit der Innenfläche der Hülse 4 u über eine Glasschicht 25 eines niedrigen Wärmedehnungskoeffizienten verbunden ist.

Bei dieser Verbindungsanordnung ist die Verbindungsstelle durch die Metall-Hülse 4 u verstärkt oder versteift und vor der Einwirkung hoher Temperatur geschützt. Außerdem wird durch die zwischen der Hülse 4 u und der Keramikwelle vorgesehene Glasschicht die Restspannung am Wellenstummel 1 r der Keramikwelle reduziert.

Gemäß Fig. 18 ist die Glasschicht 25 zwischen der Metall-Hülse 4 u und dem Wellenstummel 1 r angeordnet, während die restliche Anordnung derjenigen nach Fig. 17 entspricht. Die Glasschicht 25 ist dabei keinem Hochtemperaturgas ausgesetzt, so daß die Verbindungsanordnung gemäß Fig. 18 unter wechselnder thermischer Belastung und im Betrieb bei hoher Temperatur stabil bzw. standfest ist.

Die für die vorstehende Ausführungsform beschriebene Metall-Hülse kann unter Gewährleistung ähnlicher technischer Wirkungen durch eine Keramik-Hülse oder -Manschette ersetzt werden.

Die vorstehend beschriebene Erfindung bietet somit bedeutsame technische Vorteile. Beispielsweise wird eine Oxidation der Verbindungsstelle durch die Metall- oder Keramik-Hülse verhindert. Hierdurch wird die Festigkeit der Verbindungsstelle erhöht. Weiterhin besitzt die Metall-Hülse niedriges Gewicht, und sie läßt sich einfach hartlöten, wobei die Restspannung in der Keramikwelle verringert wird. Da zwischen der Hülse und der Keramikwelle eine Glasschicht angeordnet ist, wird die die Keramikwelle beeinflussende Restspannung auch dann reduziert, wenn die Hülse aus Metall besteht. Bei Verwendung einer Keramik-Hülse entspricht der Wärmedehnungskoeffizient der Keramikwelle nahezu demjenigen der Keramik-Hülse, so daß dadurch eine Rißbildung in der Keramikwelle verhindert wird.

Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die vorstehend dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern verschiedenen weiteren Änderungen und Abwandlungen zugängig.

Claims

1. Verbindungsanordnung zum Verbinden eines zylindrischen Endabschnitts eines Keramikelements mit einem zylindrischen Endabschnitt eines Metallelements mit einem Verbindungsmittel, das zwischen den praktisch in Stoßberührung miteinander stehenden Stirnflächen der zylindrischen Endabschnitte an diesen haftend angeordnet ist und das Keramikelement starr mit dem Metallelement verbindet, gekennzeichnet durch eine Hülse (4), welche das Verbindungsmittel (5) und die Endabschnitte (1, 2) umschließt, und deren Innenfläche zumindest an der Außenfläche desjenigen Endabschnitts (1, 2) befestigt ist, dessen Zusammensetzung derjenigen der Hülse (4) am ähnlichsten ist.

2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) aus Metall besteht.

3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülse (4) mittels eines Schrumpfsitzes am keramischen Endabschnitt (1) befestigt ist.

4. Verbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülse (4) am metallischen Endabschnitt (2) durch Hartlöten befestigt ist.

5. Verbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülse (4) am metallischen Endabschnitt (2) durch Schweißen befestigt ist.

6. Verbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülse (4) am metallischen Endabschnitt (2) mittels eines Schrumpfsitzes befestigt ist.

7. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) an den Endabschnitten (1, 2) durch Hartlöten befestigt ist.

8. Verbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) am keramischen Endabschnitt (1) unter Zwischenfügung einer Schicht (25) aus einem Glas eines niedrigen Wärmedehnungskoeffizienten befestigt ist.