DE4444572C2

DE4444572C2 - Verfahren zur Befestigung eines Anschlagringes am Ende eines Rohres

Info

Publication number: DE4444572C2
Application number: DE4444572A
Authority: DE
Inventors: Manabu Kurotobi; Mutsuo Uchida
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1993-12-08
Filing date: 1994-12-03
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2014-12-04
Also published as: FR2713740A1; FR2713740B1; GB9424087D0; GB2295568B; US5513794A; JP2778909B2; DE4444572A1; JPH07155937A; GB2295568A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung eines Anschlagringes auf dem äußeren Umfang eines Gußeisenrohrendes, um die Trennung des Rohres vom nächsten zu verhindern.

Es sind Gußeisenrohre bekannt, die auf dem äußeren Umfang des Rohrendes einen Anschlagring tragen, um eine Trennung der Rohre voneinander zu verhindern, wobei der Anschlagring aus Stahl oder zähem Gußeisen (z. B. duktilem Eisen) besteht.

Der Anschlagring kann mit einem Verriegelungsring in Wechselwirkung treten, der in einer Nut auf der In nenseite der Muffe eines anschließenden Rohres derart eingepaßt ist, daß eine Trennung von Muffe und Rohr ende verhindert wird.

Ein solcher bekannter Anschlagring ist typischerwei se so geformt, daß er am Umfang eine Trennstelle be sitzt, und außen in eine auf der Außenseite des Rohr endes eingebrachte Nut eingepaßt wird, und dann durch Schweißen in seiner Lage fixiert wird. Nachdem er so befestigt wurde, kann der Anschlagring bearbeitet wer den, um auf diese Weise eine Kontaktfläche mit dem Verriegelungsring der Muffe bereitzustellen.

Diese herkömmliche Praxis erfordert jedoch einen sehr komplexen Arbeitsablauf, da die äußere Umfangs fläche des Rohrendes mit einer Nut versehen werden muß, und weil ein Schweißvorgang erforderlich ist.

Wird die Bearbeitung nach oben genanntem Verfah ren durchgeführt, wird außerdem ein Teil der Schweiß naht entfernt, um einen Spielraum für die Bearbeitung zu haben, was zu einer geringeren Belastbarkeit des Anschlagringes führen kann.

Aus der DE 39 28 308 C2 ist ein Verfahren zum Verlöten eines Rohrendes mit einem Gegenstück bekannt. Dabei wird ein Abschnitt des Rohrendes soweit verengt, daß sein Innendurchmesser dem Außendurchmesser eines am Gegenstück vorgesehenen rohrförmigen Verbindungsteils entspricht. Das Rohrende wird dann auf das Verbindungsteil aufgeschoben, so daß die Innenwandung des verengten Rohrabschnitts auf der Außenwand des Verbindungsteils aufliegt. Der nicht verengte Abschnitt des Rohres bildet mit der Außenwand des Verbindungsteils einen Spalt mit einer Breite von weniger als 0,3 mm. In der Nähe des Spalts wird dann Lotmaterial aufgebracht und Rohrende sowie Verbindungsabschnitt auf eine Temperatur erwärmt, die höher liegt als der Schmelzpunkt des Lotmaterials. Durch Kapillarkräfte dringt das geschmolzene Lotmaterial in den Spalt ein und verlötet die gegenüberliegenden Wandflächen miteinander.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Befestigung eines Anschlages auf der Außenseite des Endes eines Gußeisenrohres anzugeben, daß die Not wendigkeit zur Bearbeitung der Außenseite des Rohr endes für das Einbringen der Nut vermeidet, keinen Schweißprozeß erfordert und eine Verbindung hoher Festigkeit bereitstellt.

Die Erfindung löst die Aufgabe, einen Anschlagring auf der Außenseite eines Rohrendes zu befestigen, mit einem Verfahren, das die folgenden Schritte umfaßt

- Einformen von einer oder mehreren Ringnuten in die innere Umfangsfläche eines Anschlagringes,
- Ausfüllen von einer oder mehrerer Ringnuten mit Hartlot,
- Aufstecken des Anschlagringes mit einer oder mehreren mit Hartlot ausgefüllter Ringnuten auf das Ende des Rohres,
- ferritische Wärmebehandlung des Rohres und Verlöten des Anschlagrings durch die Temperatur der Wärmebehandlung.

Nach diesem Verfahren schmilzt bei der Temperatur des ferritischen Anlassens der Gußeisenrohre das Hart lot und fließt in den Spalt zwischen Rohr und Anschlag ring. Durch den Phasenübergang der Metallstruktur dehnt sich das Rohr aus und - die Kontaktfläche zwi schen Rohr und Anschlagring wird unter Druck gesetzt, Rohr und Dichtungsring werden so durch einen Film von Hartlot miteinander verbunden. Auf diese Weise wird das Rohr ferritisch angelassen und gleichzeitig der Anschlagring auf der Außenseite des Rohrendes befe stigt, ohne daß eine Nut auf der Außenseite des Rohres eingebracht werden muß oder Schweißen notwendig wäre.

Figurenbeschreibung:

Fig. 1a bis 1b zeigen eine Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens zur Befestigung eines An schlagringes,

Fig. 2 zeigt in einem Schnittbild beispielhaft, wie das Hartlot in den Anschlagring eingepaßt ist,

Fig. 3 zeigt in einem Schnittbild eine weitere Ausfüh rungsform des Hartlotes,

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des An schlagringes,

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des An schlagringes,

Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt einer Rohrverbindung, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfah rens zur Befestigung von Anschlagringen hergestellt wurde.

In Fig. 6 werden gußeiserner Rohre 11 gezeigt, die in der Weise miteinander verbunden sind, daß in einer Muffe 13, zu der das Rohr 11 an einem Ende ausgeformt ist, das Rohrende 11a des nächsten Rohres eingeführt ist.

Ein Anschlagring 12 aus Stahl oder hartem Gußeisen (zum Beispiel duktilem Gußeisen) ist fest an der Außen seite nahe dem Rand des Rohrendes 11a befestigt. In einer Ringnut 14, die so auf der Innenseite der Muffe 13 eingebracht ist, daß ihr Abstand zum Rohrende geringer ist als der Anstand zum Anschlagring des eingeführten Rohrendes 11a ist ein in seinem Umfang mit einer Trennstelle versehener Verriegelungsring 15 eingepaßt.

Der Anschlagring 12 kann so mit dem Verriegelungs ring 15 in Wechselwirkung treten, daß sich die beiden Rohre (11, 11a) an der Verbindungsstelle nicht mehr trennen können.

Die Fläche 13a der Innenseite der Muffe 13 ist als Dichtfläche für eine Gummidichtung ausgebildet. Die Dichtfläche 13a befindet sich dabei näher dem offenen Ende der Muffe als dem Verriegelungsring 15. Die Dich tung 17 befindet sich umlaufend zwischen der Dichtflä che 13a und der Außenseite des Rohrendes 11a. Die Dichtung 17 stößt auf einer Seite gegen den Widerlager ring 16, der mit dem auf der Innenseite der Muffe ange brachten Verriegelungsring 15 in Kontakt treten kann.

Dichtung 17, die auf das Rohrende 11a aufgesteckt ist, wird durch einen Preßring 20 zusammengepreßt, der durch Schrauben und Muttern 18 an einem Flansch 19 am offenen Ende der Muffe 13 befestigt ist. Auf diese Weise kann die Dichtung 17 ihre Dichtfunktion erfüllen.

Im weiteren wird das Verfahren beschrieben, mit dem der Anschlagring 12 auf der Außenseite des Rohrendes 11a befestigt werden kann.

Wie in Fig. 1a gezeigt, wird zunächst Flußmittel 4, wie z. B. Borax oder Borsäure, auf der Außenseite des Rohr endes 11a aufgebracht.

Auf der Innenseite des Anschlagringes 12 ist eine Ringnut 3 mit rechtwinkligem Querschnitt eingebracht, in die ringförmiges Hartlot 5 eingepaßt ist. Das Hartlot hat ebenfalls einen rechtwinkligen Querschnitt entspre chend der Ringnut 3. Wie in Fig. 1b gezeigt, wird der Anschlagring 12 an der Stelle des Rohrendes 11a aufge steckt, auf die vorher Flußmittel 4 aufgebracht wurde. Für diesen Aufziehvorgang wird eine hydraulische Auf ziehvorrichtung (jack) verwendet.

Anschließend wird das mit dem Anschlagring 12 ver sehene Rohr 11 zu einem Ofen transportiert, in dem das ferritische Anlassen durchgeführt und die Phasenum wandlung der Ferritstruktur des Rohres eingeleitet wird.

Gleichzeitig schmilzt bei dieser Temperatur das Hart lot 5 und beginnt in den Spalt zwischen der Innenfläche des Anschlagringes 12 und der Außenfläche des Gußei senrohres zu fließen, wie in Fig. 1c gezeigt.

Zu diesem Zeitpunkt dehnt sich wegen des metallur gischen Phasenüberganges der Ferritstruktur das Rohr 11 aus, so daß auf diese Weise Druck auf die Kontaktflä che zwischen Außenseite des Gußeisenrohres 11 und Innenseite des Anschlagrings 12 aufgebaut wird. Wird das Gußeisenrohr 11 aus dem Ofen genommen und ab gekühlt, erstarrt das Hartlot und der Anschlagring 12 ist durch einen Film aus Hartlot fest mit der Außenseite des Rohrendes 11a verbunden.

In manchen Fällen kann das Hartlot 5 auf die Außen seite des Rohrendes 11a vorstehen, aber auch in diesem Fall bleibt die der Muffe zugewandte Seite 12b des An schlagringes in ordnungsgemäßem Zustand, und es er geben sich keine Probleme.

Als nächstes wird die Erfindung an einen Beispiel ge nauer erklärt. Ein Anschlagring 12, hergestellt aus Walz stahl und in seiner Form entsprechend den Japanese Industrial Standards, wurde in der oben beschriebenen Weise auf das Rohrende gesteckt, das Rohr war aus Gußeisen, besaß eine Bohrung von 100 mm und einen Außendurchmesser von 116 mm. Der Anschlagring 12 hatte einen Außendurchmesser von 136 mm, einen In nendurchmesser von 116 mm entsprechend dem Au ßendurchmesser des Rohres 11, und eine Breite von 15 mm, mit einer Ringnut 3 auf der Innenseite, welche eine Breite von 7 mm besaß. Ringförmiges Hartlot 5 aus Nickel-Hartlot wurde in die Ringnut 3 eingepaßt. Das Hartlot 5 hatte einen um ca. 1 mm geringeren Innen durchmesser als der Anschlagring 12.

Das Rohr 11 mit dem aufgesteckten Anschlagring 12 wurde in einen speziell für diesen Zweck konstruierten fahrbaren Ofen gebracht und ferritisch angelassen.

Dieser Prozeß des ferritischen Anlassens bestand aus zwei Schritten, die in einem gemeinsamen Heiz- und Kühlzyklus ausgeführt wurden. Im ersten Schritt (bei z. B. 920-980°, 20 min.) wurde die Umwandlung des Zementit durchgeführt, im zweiten Schritt (bei z. B. 130°, 60 min) wurde die Perlitphase umgewandelt und die Kristallisation zum Ferrit durchgeführt.

Nach Anschluß des Anlassens wurde die Verbin dungsstelle zum Ring 12 in Scheiben geschnitten, und ein Schnitt mikroskopisch untersucht. Es wurde gefun den, daß das aus Nickel bestehende Hartlot 5 zur Au ßenfläche des Gußeisenrohres 11 diffundiert war und nur noch wenig Hartlot in der Ringnut 3 verblieben war.

Die Außenseite des Gußeisenrohres 11 und die Innen seite des Anschlagrings 12 waren durch einen Film von Hartlot 5 verbunden.

Der Anschlagring 12 kann aus einem Spezialstahl, wie z. B. Edelstahl hergestellt sein. Als Hartlot 5 kann Silber- Hartlot, Messing-Hartlot, Aluminium-Hartlot oder ent sprechendes verwendet werden. Wie in Fig. 2 gezeigt, kann als Hartlot 5 ringförmiges Material verwendet werden, das einen rechtwinkligen Querschnitt aufwei sen kann und aus der Ringnut über die innere Umfangs fläche hinausragt. Das Hartlot 5 kann auch ringförmiges Material mit einem kreisförmigen Querschnitt sein, wie in Fig. 3 gezeigt. Außerdem kann, wie in Fig. 4 gezeigt, der Anschlagring 12 so ausgebildet sein, daß er zwei Ringnuten aufweist und als Hartlot zum Füllen ringför miges Material mit halbkreisförmigem Querschnitt ver wendet wird.

Dadurch, daß der Anschlagring 12 fest an das Rohr 11 angepaßt ist, wird verhindert, daß sich der Ring in seiner Lage verschiebt, selbst wenn das Rohr 11 im Ofen ge dreht wird. Um eine derartige Lageveränderung zu ver hindern, kann ein Aufbau, wie in Fig. 5 gezeigt, verwen det werden.

Der Anschlagring 12, der in Fig. 5 gezeigt wird, trägt auf der dem Rohrende zugewandten Innenseite ein Po sitionierungs- bzw. Klemmteil 6, dessen Durchmesser geringer ist als der Innendurchmesser, der dem Rohr ende abgewandten Seite des Rings 12. Da der Anschlag ring 12 im Bereich der Ringnut 3 dünnwandiger ist, wird, wenn der Anschlagring 12 auf das Rohr 11 aufgesteckt wird, der Positionierungs- bzw. Klemmteil 6 elastisch verformt, in der Art, daß er umlaufend nach außen gebo gen wird, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet, und sich auf diese Weise der Anschlagring 12 mit dem Rand 6b auf der Außenseite des Rohres 11 festklemmt. Auf diese Weise kann der Ring 12 zuverlässig auf der Außenseite des Rohrendes 11a positioniert und fixiert werden.

Details der Anordnung können in geeigneter Form verändert werden, entsprechend der Größe und Anzahl der Ringnuten 3, Rohrdurchmesser usw. In manchen Fällen kann auf die Verwendung von Flußmittel 4 verzichtet werden.

Bezugszeichenliste

3

Ringnut

4

Flußmittel

5

Hartlot

6

Positionierungs- bzw. Klemmteil

11

Gußeisenrohr

11

aRohrende

12

Anschlagring

12

bmuffenseitige Seite des Anschlagrings

13

Muffe

13

aDichtfläche

14

Ringnut

15

Verriegelungsring

16

Widerlagerring

17

Dichtung

18

Schrauben und Muttern

19

Flansch

20

Preßring

Claims

1. Verfahren zur Befestigung eines Anschlagringes auf dem äußeren Umfang eines Gußeisenrohren des, gekennzeichnet durch

1. Einformen von einer oder mehreren Ring nuten in die innere Umfangsfläche eines An schlagringes,
2. Ausfüllen von einer oder mehrerer Ringnu ten mit Hartlot.
3. Aufstecken des Anschlagringes mit einer oder mehrerer mit Hartlot gefüllter Ringnuten auf das Ende eines Rohres,
4. ferritische Wärmebehandlung des Rohres und Verlöten des Anschlagringes durch die Temperatur der Wärmebehandlung.

2. Befestigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartlot zum Füllen ring förmiges Material verwendet wird.

3. Befestigungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartlot zum Fül len aus der Ringnut über die innere Umfangsfläche hinausragt.

4. Befestigungsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut als ein rechtwinkliger Querschnitt eingeformt wird und als Hartlot zum Füllen ebenfalls Material mit einem rechtwinkligen Querschnitt verwendet wird, so daß es in die Ringnut eingepaßt werden kann.

5. Befestigungsverfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartlot zum Füllen Material mit einem kreisförmigen oder halb kreisförmigen Querschnitt verwendet wird.

6. Befestigungsverfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag ring auf der dem Rohrende zugewandten Innensei te ein Positionierungs- oder Klemmteil trägt, des sen Durchmesser geringer ist als der Innendurch messer der dem Rohrende abgewandten Seite, so daß der Positionierungs- bzw. Klemmteil elastisch verformt wird, indem er radial nach außen gebogen wird, damit er sich auf dem äußeren Rohrumfang festklemmt, sobald der Anschlagring auf das Rohr gesetzt wird.