DE968831C - Nicht loesbare, dichte Verbindung von Metallfederrohren mit Bodenplatten, Flanschen oder sonstigen Abschlusskoerpern und Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 3. APRIL 1958

S 28083 XIII47f

Die Erfindung bezieht sich auf eine nicht lösbare, dichte Verbindung von Metallfederrohren mit Bodenplatten, Flanschen oder sonstigen Abschlußkörpern, in denen das betreffende Ende des Federrohres dicht schließend befestigt werden soll. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen dieser Art.

Die Befestigung von Metallfederrohren in Bodenplatten, Flanschen oder sonstigen Endstücken erfolgt im allgemeinen durch eine Weichlotverbindung. Diese Verbindungsart hat aber den Nachteil, daß das Weichlot bei höheren Temperaturen schmelzen kann. Man muß dann entweder hart löten oder eine mechanische Verbindung verwenden. Als solche ist das Einwalzen des Federrohres in einen Flansch mittels eines durch eine Rohrwalze aufgewalzten Ringes bekanntgeworden. Diese Verbindung kann aber praktisch nur angewendet werden, wenn die Möglichkeit besteht, den Durchmesser dieses Ringes duixh das Aufwalzen zu vergrößern. In anderen Fällen, wenn es sich z. B. um die Befestigung des Federrohres in einer festen Bodenplatte oder in einem Flansch handelt, dessen Bohrungsdurchmesser kleiner ist als der Federrohrdurchmesser, kann das vorstehende Verfahren dagegen meist nicht benutzt werden.

Es ist ferner bereits eine Verbindung bekannt, bei der das eine Ende des Metallfederrohres unaufgeweitet in eine ringförmige Nut des Abschlußkörpers eingesetzt ist. Hierbei wird das Ende des in die Nut

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eingesetzten Federrohres aber auch eingelötet. Dies hat den Nachteil, daß die Metallfederrohre mit den Gewindeanschlüssen nur für Temperaturen bis 170⁰ C anwendbar sind. Diese obere Grenze ergibt sich daraus, daß die eutektischen Blei-Zinn-Lote bei 183⁰C ihren Erweichungspunkt haben.

Ferner wurde bereits eine nicht lösbare Verbindung zwischen einem metallischen Rohr und einem anderen metallischen Körper vorgeschlagen, bei der das Rohrende aufgeweitet und in eine Ausnehmung des mit dem Rohr zu verbindenden Körpers eingelegt wird, wobei die aufeinanderliegenden dichtenden Flächen des Rohres und des Körpers durch einen angestauchten ringförmigen Körper gegeneinandergedrückt sind. Diese Verbindung kann aber nur bei verhältnismäßig dickwandigen Rohren ausgeführt werden, deren Enden eine Aufweitung vertragen. Bei einem dünnwandigen Metallfederrohr ist die Herstellung einer solchen Aufweitung schwierig und verursacht einen erheblichen Arbeitsaufwand. Bei einem sehr dünnwandigen Rohr würde eine Stauchung des Rohrendes, wie sie der ältere Vorschlag vorsieht, radial niemals einen ausreichenden Dichtungsdruck erzeugen, weil ein Metallfederrohr hierfür zu schwach ist. Es wurde auch vorgeschlagen, das Rohrende nach dem Einführen in die zugehörige Ausnehmung aufzuweiten. Ein derartiges Verfahren ist aber nur dann ausführbar, wenn ein Stempel eingeführt werden kann, was im Falle einer geschlossenen Bodenplatte nicht möglich ist.

Durch die Erfindung wird bezweckt, eine nicht lösbare dichte Verbindung von Metallfederrohren mit Abschlußkörpern zu schaffen, welche ohne Aufweitung des Federrohrendes einfach und rasch hergestellt und bei allen praktisch in Frage kommenden Bodenplatten, Endflanschen und ähnlichen Abschlußkörpern verwendet werden kann.

Die Erfindung geht demgemäß auch von einer Verbindung aus, bei der das eine Ende des Metallfederrohres unaufgeweitet in eine ringförmige Nut des Abschlußkörpers eingesetzt ist. Erfindungsgemäß wird aber der übrige Querschnitt der Nut durch einen in der Nut unter Druck fließverformten, metallischen Dichtungsring ausgefüllt, der das Federrohrende dicht in der Nut festhält.

Dementsprechend besteht der Dichtungsring zweckmäßig aus einem metallischen Material, dessen Fließgrenze niedriger liegt als die Fließgrenze des metallischen Materials, aus dem die Bodenplatte, der Flansch oder der sonstige Abschlußkörper hergestellt ist, in dessen Nut der Dichtungsring mit einem so hohen Druck verformt wird, daß sein Material zu fließen beginnt.

Die ringförmige Nut ist vorteilhaft derartig angeordnet und bemessen, daß sie bzw. der in ihr verformte Dichtungsring das in die Nut eingesteckte Ende des Federrohres konzentrisch umgibt. Das glatte, im wesentlichen zylindrische Ende des Federrohres wird dadurch beim Fließverformen des metallischen Dichtungsringes von letzterem mindestens gegen die innere Seitenwand der Ringnut gepreßt.

Man erhält auf diese Weise eine unlösbare, dichte Verbindung, welche auch für höhere Temperaturen anwendbar ist, da zur Herstellung der Verbindung kein Lot gebraucht wird. Die Verbindung gemäß der Erfindung ist daher nicht an die obere Temperaturgrenze gebunden, welche bei Lötverbindungen nicht überschritten werden darf. Der Anwendungsbereich der Verbindung wird dadurch erheblich erweitert. Abgesehen davon ist auch die Herstellung der Verbindung verhältnismäßig einfach, weil eine Stauchung oder eine Aufweitung des dünnen Federrohrmaterials nicht erforderlich ist.

Um die Festigkeit der Verbindung zu steigern und das Fließen des Ringmaterials günstig zu lenken, erhält die ringförmige Nut vorzugsweise einen sich nach dem Nutboden erweiternden, beispielsweise schwalbenschwanzförmigen Querschnitt. Der Dichtungsring besitzt dann vor seinem Einlegen und seiner Verformung zweckmäßig einen etwa rechteckigen Querschnitt mit einem um die Wandungsstärke des Federrohres größeren Innenradius als der obere Innenradius der Nut.

Die lötlose Verbindung gemäß der Erfindung und ein vorzugsweise zur Anwendung kommendes Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindung sind nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ver- go anschaulicht.

Fig. ι zeigt im Längsschnitt die einzelnen Bestandteile der Verbindung vor dem Zusammenfügen, und

Fig. 2 zeigt im Längsschnitt die fertige Verbindung.

Die lötlose Verbindung gemäß der Erfindung eignet sich vorzugsweise für parallel gewellte Metallfederrohre. Ein solches Metallfederrohr 1 ist in den Fig. 1 und 2 abgebrochen dargestellt. Das zu befestigende untere Ende 2 des Federrohres 1 ist nicht gewellt, sondern verläuft, jedenfalls vor der Befestigung, im wesentlichen zylindrisch, wie Fig. 1 zeigt.

Das Federrohr 1 soll z. B. in eine scheibenförmige Bodenplatte 3 eingedichtet werden. Diese besteht aus einem relativ festen Material, wie z. B. Stahl, Eisen, oder einer Stahl- bzw. Eisenlegierung. In der Bodenplatte 3 ist eine ringförmige Nut 4 angebracht, deren Innendurchmesser wenigstens an der Nutöffnung etwa dem Innendurchmesser des zylindrischen Federrohres 2 entspricht, so daß der Ringquerschnitt der Nut außen um das in sie eingesetzte Federrohrende herumläuft. Der Nutquerschnitt ist vorteilhaft keilförmig oder schwalbenschwanzförmig ausgebildet, derart, daß er sich nach dem Nutboden 5 hin verbreitert.

In die Nut 4 der Bodenplatte 3 ist ein metallischer Dichtungsring 8 einlegbar, dessen zweckmäßig rechteckiger Querschnitt so bemessen ist, daß r bei eingesetztem Federrohr noch durch die öffnung der Nut4 paßt. Der Dichtungsrings ist aus einem Material hergestellt, dessen Fließgrenze unterhalb der Fließgrenze desjenigen Materials liegt, aus dem die Bodenplatte 3 besteht. Als solches Material kommt beispielsweise Kupfer, Messing,

Aluminium, eine Legierung solcher Metalle oder auch z. B. ein stark nickellegierter Stahl in Frage.

Das Verfahren zur Herstellung der gewünschten Verbindung zwischen dem Federrohr ι und der Bodenplatte 3 kann nun vorzugsweise wie folgt ausgeführt werden: Das zylindrische Ende 2 des Federrohres ι wird in die Ringnut 4 der Bodenplatte 3 eingesetzt. Sodann wird zusätzlich der Metallring 8 in die Ringnut 4 eingelegt. Dies könnte im übrigen auch vor dem Einsetzen des Federrohres oder gleichzeitig damit geschehen. Schließlich wird auf den in der Nut 4 liegenden Ring 8 von oben her ein hinreichend starker Druck ausgeübt, durch den der Ring 8 so verformt wird, daß er zu fließen beginnt und bei Beendigung seiner Verformung den Querschnitt der Nut — wenigstens seitlich und am Boden derselben — ausfüllt. Das Federrohr 2 wird hierbei fest gegen die innere Nutseitenwandung 7 gepreßt und durch das fließende Material des Dichtungsringes 8 so innig mit diesem und der Bodenplatte 3 verbunden, daß das Federrohr 1 unlösbar und völlig dicht in der Bodenplatte 3 befestigt ist.

Diese lötlose Verbindung behält auch bei höherer Temperatur ihre Festigkeit und Dichtigkeit bei.

Versuche haben gezeigt, daß die Verbindung auch auf Hochvakuum beansprucht werden kann, ohne undicht zu werden. Die Herstellung selbst ist, wie aus vorstehender Beschreibung ersichtlich ist, außerordentlich einfach und rasch ausführbar.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Nicht lösbare, dichte Verbindung von Metallfederrohren mit Bodenplatten, Flanschen oder sonstigen Abschlußkörpern, bei der das eine Ende des Metallfederrohres unaufgeweitet in eine ringförmige Nut des Abschlußkörpers eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der übrige Querschnitt der Nut durch einen in der Nut unter Druck fließverformten metallischen Dichtungsring ausgefüllt ist, der das Federrohrende dicht in der Nut festhält.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußkörper, wie z. B. die Bodenplatte (3), aus einem relativ festen

*5 Material, wie Eisen, Stahl oder Legierungen davon, besteht, während der Dichtungsring (8) aus einem Metall hergestellt ist, dessen Fließgrenze niedriger liegt als diejenige des Abschlußkörpermaterials, z. B. aus Kupfer, Messing, Aluminium oder stark nickellegiertem Stahl.

3. Verbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (4) bzw. der in ihr fließverformte Dichtungsring (8) das P'ederrohrende (2) konzentrisch umgibt und letzteres durch den Ring (8) gegen die innere Seitenwand (7) der Nut gepreßt wird.

4. Verbindung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (4) einen sich nach dem Nutboden (5) hin erweiternden, beispielsweise schwalbenschwanzförmigen Querschnitt besitzt.

5. Dichtungsring für Verbindungen nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (8) vor seiner Fließverformung einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzt.

6. Verfahren zur dichten Befestigung eines Metallfederrohres in einem ring-, flansch-, scheiben- oder plattenförmigen Abschlußkörper durch eine Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zu befestigende, vorzugsweise etwa zylindrische Ende (2) des Federrohres (1) in eine ringförmige Nut (4) des Abschlußkörpers (3) eingesetzt und außerdem in diese Nut (4) ein Dichtungsring (8) aus einem metallischen Material eingelegt wird, dessen Fließgrenze unterhalb der Fließgrenze des Abschlußkörpermaterials liegt, worauf der Dichtungsring (8) mit einem so starken Druck verformt wird, daß das Ringmaterial zu fließen beginnt und sich unlösbar mit dem Federrohr und dem Abschlußkörper verbindet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 402 522, 556 114, 377, 585 459, ⁶⁶5 593, 807 877, 844 232;

Druckschrift »Tombak-Kompensatoren« der Industriewerke Karlsruhe AG.

Entgegengehaltene ältere Rechte:
Deutsches Patent Nr. 906 164.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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