DE3544127C2 - - Google Patents
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- DE3544127C2 DE3544127C2 DE19853544127 DE3544127A DE3544127C2 DE 3544127 C2 DE3544127 C2 DE 3544127C2 DE 19853544127 DE19853544127 DE 19853544127 DE 3544127 A DE3544127 A DE 3544127A DE 3544127 C2 DE3544127 C2 DE 3544127C2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L13/00—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints
- F16L13/004—Shrunk pipe-joints
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Protection Of Pipes Against Damage, Friction, And Corrosion (AREA)
- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrverbindung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1. Eine derartige Rohrverbindung ist aus der DE-OS 19 09 489 bekannt. Dort ist ein wärmeschrumpffähiger
Kunststoff beschrieben, der mit einer elektrisch leitenden Metallschicht
überzogen ist. Zweck dieser Metallschicht ist es, eine elektrisch
leitfähige Oberfläche des Kunststoffes zu erhalten. Darüber
hinaus ist dort auch das Kunststoffmaterial selbst durch Füllstoffe,
wie Ruß oder Metalle, elektrisch leitfähig gemacht, so daß Risse in
der Metallschicht die elektrischen Eigenschaften nicht beeinträchtigen,
weil elektrischer Strom auch durch das Kunststoffmaterial
hinweg über den Riß geleitet wird.
Die AT-PS 3 40 214 beschreibt einen Rohrverbinder aus einer Schrumpfmuffe,
die aus sog. Memory-Metall besteht. Diese Legierungen bestehen
überwiegend aus Titan und Nickel und können geringe Anteile von Eisen,
Aluminium oder Mangan enthalten.
Eine weitere Rohrverbindungsmuffe ist aus dem Aufsatz von K. N. Melton
und O. Mercier, "Mechanismus und Anwendung des Formgedächtniseffektes"
(Zeitschrift: "Material + Technik", 6 [1978], Nr. 2, S. 59-66) bekannt.
Dort sind ebenfalls Gedächtnis- oder Memory-Legierungen beschrieben,
die nach einer plastischen Verformung bei niedriger Temperatur wieder
zu ihrer ursprünglichen Gestalt zurückkehren, wenn sie über eine kritische
Temperatur erwärmt werden. Diese kritische Temperatur kann dabei
innerhalb recht weiter Grenzen festgelegt werden und beispielsweise
auch bei Raumtemperatur liegen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Gedächtnislegierungen
liegt darin, daß sie bei Erwärmung eine beträchtliche
mechanische Arbeit pro Einheitsvolumen aufbringen können.
Bei chemischen Anlagen oder auch bei Wiederaufarbeitungsanlagen
für Kernbrennstoffe kann es vorkommen,
daß die umgebende Luft Säure-Dämpfe und insbesondere
Salpetersäure-Dämpfe enthält. Gegen derartige Dämpfe
sind die bisher bekannten Gedächtnislegierungen jedoch
nicht resistent, so daß die Gefahr besteht, daß sie
sich langsam auflösen. Zusätzlich kann in Einzelfällen
das Problem auftreten, daß der Spalt zwischen den beiden
zu verbindenden Rohrenden nicht ganz dicht ist, so daß
die Rohrverbindungsmuffe auch an der Innenseite in Kontakt
mit dem durch das Rohr fließende Medium kommen kann.
Auch gegen diese Medien sind die bisher bekannten Memory-
Legierungen nicht oder nur in sehr begrenztem Umfange
korrosionsbeständig, so daß sie zur Verbindung von Rohren,
die relativ agressive Medien, wie z. B. die Prozeßmedien
bei Wiederaufarbeitungsanlagen für Kernbrennstoffe, führen,
nicht verwendet werden können, da sie eine zu
kurze Standzeit haben. Gerade bei Wiederaufarbeitungsanlagen
ist das Auswechseln von Rohrverbindungen sehr
aufwendig und soll daher nur nach sehr langen Zeiträumen
erforderlich sein.
Andererseits ist es wegen der einfachen Handhabbarkeit
der eingangs genannten Rohrverbindungsmuffen sehr wünschenswert,
sie auch in chemischen Anlagen oder Wiederaufarbeitungsanlagen
einzusetzen.
Üblicherweise wird das Korrosionsschutzproblem entweder durch eine
korrosionsbeständige Legierung gelöst oder durch eine korrosionsbeständige
Beschichtung des zu schützenden Materials. Bei Gegenständen
aus einem Gedächtnismaterial führen jedoch beide Möglichkeiten nicht
zu einer befriedigenden Lösung. Korrisionsbeständige Legierungen zerstören
den Gedächtniseffekt; auch sind keine metallischen Gedächtnislegierungen
bekannt, die in gewünschter Weise korrosionsbeständig sind.
Schutzbeschichtungen für Gedächtnislegierungen sind in der Regel jedoch
nicht schrumpffähig. Die beim Schrumpfen der Gedächtnislegierungen unvermeidbaren
Spannungen würden zu Rissen in der Beschichtung führen,
wodurch wiederum der Korrosionsschutz verlorengeht.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Rohrverbindung der eingangs
genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Verbindungsmuffe zumindest
gegenüber in der Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen verwendeten
Medien korrosionsbeständig ist und daß die Verbindung hochdicht ist.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches
1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Das Grundprinzip der Erfindung besteht also darin, die aus einer
Metallegierung bestehende Muffe mit einer flexiblen, zumindest teilweise
losen Ummantelung aus korrosionsbeständigem Material zu versehen.
Diese lose Ummantelung erlaubt Relativbewegungen der Muffe gegenüber
der Umhüllung.
Die lose Umhüllung erhält man bei einer Ausgestaltung der Erfindung
dadurch, daß an den Mantel- und den Stirnflächen der Hülle Dehn- bzw.
Schrumpfsicken vorgesehen sind, die jeweils entsprechend den in diesen
Flächen beim Schrumpfen entstehenden Kräften ausgerichtet sind.
Nach in den Unteransprüchen beschriebenen Weiterbildungen der Erfindung
ist die Muffe an ihren Kanten mit Abrundungen versehen, wodurch
das relative Gleiten zwischen Umhüllung und Muffe während des Schrumpfvorganges
begünstigt wird. Mit diesen Merkmalen kann die Umhüllung auch
relativ dick gemacht werden, so daß sie auch gegen mechanische Beanspruchung
beständig ist. Sie bleibt bei der Verarbeitung spannungs-
und damit rißfrei und vermindert nicht die gewünschte Druckkraft, die
die Muffe während des Schrumpfprozesses entwickelt.
Die Teilaufgabe der hochdichten Verbindung wird auch dadurch gelöst,
daß eine metallische Gedächtnislegierung verwendet wird. Diese Legierungen
leisten beim Schrumpfen nämlich eine beträchtliche mechanische
Arbeit. Eine aus diesem Material hergestellte Muffe erzeugt somit beim
Schrumpfen den für eine hochdichte Verbindung nötigen Druck.
Die Erfindung schafft zusammengefaßt die Voraussetzungen, die bekannten
Schrumpf-Rohrverbindungsmuffen, die sich sehr einfach und auch fernhantierungsfreundlich
einsetzen lassen, nunmehr auch für agressive
Medien, wie insbesondere Salpetersäure, einsetzbar zu machen. Dabei
ist die Muffe beliebig oft lösbar und wieder montierbar, ohne daß sie
dabei beschädigt oder die zu verbindenden Rohrenden in ihrem Querschnitt
bzw. in ihrer Oberfläche verändert werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Rohrverbindungsmuffe
nach der Erfindung;
Fig. 2 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispieles.
Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren bezeichnen
gleiche bzw. einander entsprechende Teile.
Über zwei miteinander zu verbindende Rohrenden 1 ist
eine Zwischenhülse 2 geschoben. Diese Zwischenhülse ist
flexibel und aus einem Material, das zumindest gegenüber
Prozeßmedien der Wiederaufarbeitungstechnik, insbesondere
Salpetersäure, korrosionsbeständig ist.
Besonders bevorzugte Materialien hierfür sind Titan,
Tantal, Zirkonium, Hafnium, Niob oder deren Legierungen
oder ein austenitischer Chrom-Nickel-Stahl. Die Zwischenhülse
2 ist in ihrem Innendurchmesser an den Außendurchmesser
der zu verbindenden Rohrenden 1 angepaßt, so daß
sie sich gerade über die Rohrenden 1 aufziehen läßt.
Mit anderen Worten ist bereits im Montagezustand das
Spiel zwischen der Zwischenhülse 2 und den Rohrenden 1
sehr gering. Über diese Zwischenhülse ist eine Muffe 3
aus einer Memory-Legierung geschoben. Diese Muffe ist
in Fig. 1 allseitig mit einer dichten Umhüllung umgeben,
welche aus einer inneren Hülse 5, einer äußeren
Hülse 6 und zwei Stirnringen 7 und 8 besteht. Die
innere Hülse 5 kann mit der radial nach innen weisenden
Wand der Muffe 3 fest verbunden sein, beispielsweise
mittels Explosionsplattieren oder mittels heiß-isostatischem
Pressen. Diese Verbindung ist in Fig. 1 mit dem
Bezugszeichen 9 angedeutet. Es ist nach der Erfindung
aber genauso möglich, die innere Hülse 5 gegenüber der
Muffe 3 lose anzuordnen. Die Stirnenden der inneren
Hülse 5 sind mit den radial nach innen weisenden Wandungen
der Öffnung der Stirnringe 7 und 8 verbunden,
vorzugsweise verschweißt, wie durch die Verbindungsnaht
10 angedeutet. In ähnlicher Weise sind die radial
äußeren Enden der Zwischenringe 7 und 8 mit der äußeren
Hülse 6 verschweißt, wie durch die Schweißnaht 11 angedeutet.
Wichtig ist, daß die Umhüllung 5, 6, 7, 8 so flexibel ist,
daß sie einer Formänderung der Muffe 3, insbesondere
deren Schrumpfen, keine nennenswerten Kräfte entgegensetzt.
Hierzu weisen die beiden Stirnringe 7 und 8 und
gegebenenfalls auch die äußere Hülse 6 eine Profilierung
bzw. Dehn-Sicken 13 auf. Weiterhin ist - wie erwähnt
- die Muffe 3 zumindest von den Stirnringen 7 und
8 und der äußeren Hülse 6 lose umhüllt, so daß auch
durch diese Maßnahmen diese Teile keine das Schrumpfen
der Muffe 3 behindernde Kräfte erzeugen können. Die
Muffe 3 ist zusätzlich an ihren Kanten mit Abrundungen
4 versehen, wodurch ein relatives Gleiten zwischen Umhüllung
und Muffe während des Dehnvorgangs begünstigt
wird.
Das Zusammenbauen der zu verbindenden Rohrenden 1 geschieht
wie folgt:
Die Rohrenden werden abgeschmirgelt. Die Muffe 3 mit
der flexiblen, dichten Umhüllung wird auf Umwandlungstemperatur
abgekühlt, wodurch sie sich aufweitet, so
daß man sie auf eines der Rohrenden aufschieben kann.
Die Zwischenhülse 2 wird über das andere Rohrende gesteckt,
sodann symmetrisch über die Rohrenden geschoben
und darüber die umhüllte Muffe. Nach Erreichen der
kritischen Temperatur, die beispielsweise auf Raumtemperatur
liegt, schrumpft die Muffe so stark, daß dadurch
eine feste Rohrverbindung entsteht. Da die Zwischenhülse
2 gegenüber den Rohrenden 1 nur ein sehr geringes
Spiel hatte, wird sie durch das Schrumpfen der Muffe 3
sehr gleichmäßig und insbesondere "knitterfrei", so daß
die Zwischenhülse dicht über die Rohrenden gepreßt wird.
Bei Drücken bis zu 300 bar erreicht man eine einwandfreie
Dichtheit.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 unterscheidet sich
von dem der Fig. 1 dadurch, daß die innere Hülse der
Umhüllung nicht fest mit den Stirnringen 7 und 8 verbunden
ist. Die Funktion der inneren Hülse wird hier
von zwei inneren Teilhülsen 2 a, 2 b, übernommen, welche
an ihren nach außen weisenden Enden radial nach außen
hochgebogen sind. Die Rohröffnung der Stirnringe 7 und
8 ist nach innen umgebogen, so daß sich verhältnismäßig
große Abschnitte der Strinringe 7 und 8 und der gegenüberliegenden
inneren Hülsenteile 2 a und 2 b gegenüberliegen.
Die Zwischenhülse ist dabei fortgelassen. Das
Fügen der Rohre geschieht folgendermaßen: Über das
linke Rohrende wird die Zwischenhülse 2 b und über das
rechte Rohrende die Zwischenhülse 2 a geschoben. Beide
sind aus artgleichem Werkstoff wie die Umhüllung. Die
Muffe wird auf die Umwandlungstemperatur abgekühlt und
symmetrisch über die beiden Rohrenden plaziert. Unter
die Stirnringe 7 und 8 werden die Hülsen 2 a und 2 b
gedrückt. Die Stirnringe sind aufgrund der Sicke 13
elastisch und lassen sich daher nach oben anheben. Nach
Erreichen der kritischen Temperatur, die auch hier beispielsweise
auf Raumtemperatur liegt, drückt die Muffe
3 die Stirnringe gegen die Hülsen 2 a und 2 b und letztere
gegen die zu verbindenden Rohrenden 1. Zusätzlich
ist die radial nach innen weisende Wand der Muffe 3 mit
zwei im stumpfen Winkel zueinander stehenden Schrägen
12 versehen, wodurch ein Keiltrieb auf die umgebogenen
Teile der Stirnringe ausgeübt wird.
Durch die sehr radial nach innen wirkenden
(Schrumpf)Kräfte der Muffe 3 können sich unter Umständen
auch die miteinander zu verbindenden Rohrenden
1 verformen. Es kann dann das Folgeproblem auftreten,
daß sich die Rohrenden einbeulen, wodurch im ungünstigsten
Falle auch Undichtigkeiten entstehen können. Zur
Lösung dieses Folgeproblems schlägt die Erfindung vor,
in dem von der Muffe 3 überdeckten Bereich eine Deformationssperre
vorzusehen. Ein Ausführungsbeispiel dieser
Deformationssperre ist in Fig. 2 dargestellt, wobei
klar ist, daß sie auch bei dem Ausführungsbeispiel der
Fig. 1 verwendet werden kann. Die Deformationssperre
besteht aus einer Hülse 15 oder aus zwei Teilhülsen 15,
die in das Innere des Rohres eingeschoben sind und die
einen höheren Elastizitätsmodul haben als die Rohrenden 1.
Wird eine durchgehende Hülse 15 verwendet, so muß diese
während des Fügens der Rohre eingeschoben werden. Bei
zwei Teilhülsen 15
(wie in Fig. 2 dargestellt) können
diese vorher eingeschoben werden. Will man die Strömungsverhältnisse
im Inneren des Rohres auch an der Verbindungsstelle
möglichst nicht beeinflussen, so werden die
Rohrenden mit einer Ausnehmung 14 versehen, die an den
Außendurchmesser der Hülse 15 angepaßt ist. Bevorzugte
Materialien, die einen ausreichend hohen E-Modul aufweisen
und korrosionsfest sind, sind Keramik wie z. B.
Al2O3, SiC oder Be3Al2Si6O18.
Das Schweißen der sehr dünnen Bleche der Umhüllung erfolgt
vorzugsweise mittels Elektronenstrahl- oder Laserstrahlschweißen.
Die beiden Hülsenteile 2 a und 2 b der Fig. 2 sind ungleich lang, so daß ihre Fuge gegenüber der Fuge der
Rohrenden versetzt liegt.
Claims (11)
1. Rohrverbindung mit einer Muffe aus einem Gedächtnismaterial,
das bei Erwärmung über seine kritische
Temperatur schrumpft, wobei die Muffe (3) eine allseitig
dichte, flexible Umhüllung (5, 6, 7, 8) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gedächtnismaterial, aus dem die Muffe (3)
besteht, eine Metallegierung ist und die Umhüllung
(5, 6, 7, 8) die Muffe (3) zumindest teilweise lose
umhüllt.
2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die lose Umhüllung (5, 6, 7, 8) zumindest
gegenüber Prozeßmedien der Wiederaufarbeitungstechnik,
insbesondere Salpetersäure, korrosionsbeständig
ist.
3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Muffe (3) an ihren Kanten mit
Abrundungen (4) versehen ist.
4. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einer
inneren Hülse (5), einer äußeren Hülse (6) und zwei
Stirnringen (7, 8) besteht, welche dicht miteinander
verbunden, vorzugsweise miteinander verschweißt sind.
5. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die innere Hülse (5)
fest mit der radial nach innen weisenden Wand
der Rohrverbindungsmuffe (3) verbunden ist, insbesondere
mittels Explosionsplattieren oder heiß-isostatischem
Pressen.
6. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnringe (7, 8)
und/oder die äußere Hülse (6) in Richtung ihrer
jeweiligen Längserstreckung Sicken (13) aufweisen.
7. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Durchmesser der
inneren Hülse (5) im wesentlichen gleich dem inneren
Durchmesser der Muffe (3) ist und daß der Durchmesser
der äußeren Hülse (6) sowie der Außendurchmesser
der Stirnringe (7, 8) deutlich größer ist als
der Außendurchmesser der Muffe (3).
8. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der umhüllten
Rohrverbindungsmuffe (3) und der Außenwandung der zu
verbindenden Rohrenden (1) eine Zwischenhülse (2)
angeordnet ist, die aus einem Material besteht, das
artgleich mit dem Material der Umhüllung (5, 6, 7,
8) ist.
9. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die innere Hülse (2 a,
2 b) mit den Stirnringen (7, 8) lediglich durch die
radial nach innen wirkenden Kräfte der Muffe (3)
flüssigkeitsdicht verbunden ist.
10. Rohrverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die innere Hülse (2 a, 2 b) zweigeteilt
ist, wobei die beiden Teil-Hülsen (2 a, 2 b) an ihren
nach außen von der Muffe (3) abstehenden Enden
radial hochgebogen sind.
11. Rohrverbindung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die nach innen weisende Wandung
der Muffe (3) zwei Abschrägungen (12) aufweist, die
von der Mitte ausgehend einen stumpfen Winkel bilden,
zur Erzeugung einer Keilwirkung an den axial äußeren
Enden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853544127 DE3544127A1 (de) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | Rohrverbindungsmuffe aus einer gedaechtnislegierung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853544127 DE3544127A1 (de) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | Rohrverbindungsmuffe aus einer gedaechtnislegierung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3544127A1 DE3544127A1 (de) | 1987-06-25 |
DE3544127C2 true DE3544127C2 (de) | 1988-05-11 |
Family
ID=6288381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853544127 Granted DE3544127A1 (de) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | Rohrverbindungsmuffe aus einer gedaechtnislegierung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3544127A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69414765T2 (de) * | 1993-06-30 | 1999-05-06 | Hitachi Ltd | Formgedächnis-Rohrkupplung für Unterwasserrohre |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1259774A (en) * | 1968-02-27 | 1972-01-12 | Raychem Ltd | Metal coated plastics material |
AT340214B (de) * | 1969-08-25 | 1977-12-12 | Raychem Corp | Verfahren zur herstellung eines warmeruckstellbaren gegenstandes aus einem memory-metall |
-
1985
- 1985-12-13 DE DE19853544127 patent/DE3544127A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3544127A1 (de) | 1987-06-25 |
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