WO1987001978A1 - Multi-layer hollow body, process for its production and its application - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a multilayer hollow body, a method for its production and the use of the hollow body as structure-borne noise-insulated and / or vibration-damped and / or temperature-insulating element.
- Multilayer hollow bodies have already become known for different purposes.
- DE-OS 33 32 209 describes a multi-layer wall of a hollow body and a method for its production, which is thermally and mechanically highly loadable and well insulated. It is particularly suitable for the requirements of cylinder liners.
- a heat and / or wear-resistant ceramic inner layer is surrounded by an optionally fiber-reinforced material holding layer, which is produced, for example, by shrinking onto the ceramic body or sintering sinterable metal powder.
- the holding layer can also be made of metal and can be produced by casting the metal around the bushing in a casting mold.
- Another multilayer hollow body is from DE-PS 864 173, which describes a combustion chamber cast into a cylinder head and a method for its production.
- a combustion chamber cast into the cylinder head is thermally insulated from the part of the cylinder head that surrounds it, in that the combustion chamber is applied from the surrounding metal parts of the cylinder head, for example by graphite or ceramic materials as an intermediate layer, which may be mixed with a binder can be separated and thermally insulated.
- the hollow bodies according to the prior art are disadvantageous insofar as they require complicated processes for their production, for example the inner and outer layers have to be made using complex adhesive or mechanical fastening elements such as screws, rivets or the like. connected with each other. For this reason, they were previously only used for very expensive and / or small parts.
- Multilayer hollow bodies for example multilayer pipes, could be used in a wide variety of applications, for example in chemical plants for highly aggressive substances, pipes are required whose inner walls are resistant, for example, to certain chemicals, while other requirements, such as high ones, are placed on the outer wall Compressive strength, stability and others
- the invention is based on the object of creating novel multilayer hollow bodies which can be produced inexpensively both from the material and from the production point of view.
- the object is achieved by a solved hollow body, in which the material layers consist of different, jointly formed materials.
- the outer and inner layers consist of different metals, metal alloys or fiber-reinforced metals and / or metal alloys; Hollow bodies of this type are particularly well suited for the transport of aggressive fluids, for example if acid-resistant substances or metals are used as the inner wall, which upon contact with the liquid to be transported are subject to a reaction producing a protective layer, as is the case, for example, with aluminum and certain Aluminum alloys is the case.
- a further advantageous application of the hollow bodies according to the invention can be in the transport / storage of radioactive radiation material, since substances with a high degree of shielding can be used as one layer, while the mechanical / thermal properties of the body through its other layer (s) (s) can be determined.
- an intermediate layer is provided between an outer and inner layer, which forms a further barrier for vibrational transitions from outside to inside or also for temperature passages.
- the intermediate layer is made of a heat-insulating material, for example a ceramic fiber mat.
- the inner and outer layer of the hollow body can be steel, also corrosion-resistant steel.
- the interior and / or exterior layer - depending on the application - be a heat-resistant steel.
- the inner or outer layer can consist of a light metal, which is particularly suitable when lightweight parts or also vibration-damped parts are to be produced. In other preferred cases, the use of heavy metal as the inner or outer layer may be indicated.
- hollow body uses, as the inner layer, materials which have a high capture cross section for radiation, and or also elementary particles such as those which occur in the case of radioactive decays. Such hollow bodies are then particularly suitable for the transport of radioactive liquids (inner lining with lead alloys, etc.).
- the inner and / or outer layer can consist of a non-metallic material which can be formed together with the other material layers.
- a material embedded between the outer and inner layers can be an elastic in order to act as a mechanical damping member.
- FIG. 1 shows a section through a first hollow part according to the invention, namely a cross piece
- Figure 2 is a partially sectioned plan view at II-II in Figure 1;
- FIG. 3 side view and top view of a section at III-III of Fig. 1;
- FIG. 4 shows a section through a second hollow part according to the invention, namely a ball housing made of composite metal with an internal insulation layer;
- FIGS. 4 and 5 shows a side view of the ball housing according to FIGS. 4 and
- FIG. 6 shows a cross section at VI-VI in FIG. 5
- a cross piece 5 which has an inner layer 2 and outer layer 1.
- FIGS. 4 to 6 show a spherical housing 4 according to the invention, which has an outer hollow part wall 1, an inner hollow part wall 2 and an intermediate layer 3 between the inner and outer hollow part wall.
- the workpieces according to the invention were produced by jointly shaping the outer and inner layers and, if appropriate, an intermediate layer material, the inner part being supported internally by resilient material under high pressure, for example a liquid, in order to prevent wrinkles from forming on the inside or one To avoid dissolution of the deformed composite during the forming, so that the adherence of the material layers to one another is ensured.
- the inner wall consists of steel, the outer wall made of steel and an intermediate layer made of ceramic material, plastic and / or glass.
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Description
B e s c h r e i b u n g
"Mehrschichtiger Hohlkörper, Verfahren zu seiner Her¬ stellung und seine Verwendung"
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen mehrschichtigen Hohlkörper ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie die Verwendung des Hohlkörpers als körperschallisoliertes und/oder schwingungsgedämpftes und/oder temperaturisolierendes Ele¬ ment.
Stand der Technik
Mehrschichtige Hohlkörper sind für unterschiedliche Einsatzzwecke bereits bekannt geworden. So wurde bei¬ spielsweise in der DE-OS 33 32 209 eine mehrschichtige Wand eines hohlen Körpers und ein Verfahren zu dessen Herstellung beschrieben, welche thermisch und mechanisch hochbelastbar und gut wärmeisoliert ist. Sie eignet sich insbesondere für die Anforderungen bei Zylinderlaufbuch¬ sen. Bei diesem bekannten Hohlkörper wird eine wärme- und/oder verschleißfeste keramische Innenschicht von einer gegebenenfalls faserverstärkten Werkstoff-Halteschicht umgeben, die beispielsweise durch Aufschrumpfen auf den Keramikkörper oder Aufsintern von sinterf higem Metallpul¬ ver hergestellt wird. Die Halteschicht kann auch aus Metall sein und durch Umgießen der Laufbuchse mit dem Metall in einer Gußform hergestelllt werden.
Ein weiterer mehrschichtiger Hohlkörper ist aus der DE-PS
864 173 bekannt geworden, welche eine in einen Zylinder¬ kopf eingegossene Brennkammer sowie ein Verfahren zu deren Herstellung beschreibt. Dabei wird eine in den Zylinder¬ kopf eingegossene Brennkammer gegen den sie umgebenden Teil des Zylinderkopfes wärmeisoliert, indem die Brennkam¬ mer gegen die sie umgebenden metallischen Teile des Zylin¬ derkopfes beispielsweise durch Graphit oder keramische Stoffe als Zwischenschicht, die gegebenenfalls mit einem Bindemittel vermischt aufgebracht werden kann, getrennt und thermisch isoliert ist.
Die Hohlkörper nach dem Stand der Technik sind insofern nachteilig, als sie zu ihrer Herstellung komplizierte Verfahren benötigen beispielsweise muß Innen- und Außenschicht durch aufwendige Klebe- oder auch mechanische Befestigungselemente, wie Schrauben, Nieten od. ähnl. miteinander verbunden werde. Aus diesem Grunde wurden sie bisher nur für sehr teure und/oder kleine Teile eingesetzt.
Mehrschichtige Hohlkörper, beispielsweise mehrschichtige Rohre, könnten bei verschiedensten Einsatzstellen nutz¬ bringend verwendet werden, beispielsweise werden in chemischen Anlagen für hochaggressive Stoffe Rohre benö¬ tigt, deren Innenwände beispielsweise gegen bestimmte Chemikalien resistent sind, während an die Außenwand andere Anforderungen gestellt werden, wie hohe Druck¬ festigkeit, Stabilität u.a.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neuartige mehr¬ schichtige Hohlkörper zu erstellen, die sowohl vom Mate¬ rial als auch von der Herstellung her kostengünstig her¬ stellbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen mehrschichti-
gen Hohlkörper gelöst, bei dem die Werkstoffschichten aus unterschiedlichen, gemeinsam umgeformten Werkstoffen bestehen.
Vorteilhafte Weiterbildungen bestehen darin, daß Außen- und Innenschicht aus unterschiedlichen Metallen, Metall¬ legierungen oder faserverstärken Metallen und/oder Metall¬ legierungen bestehen; derartige Hohlkörper eignen sich besonders gut für den Transport aggressiver Fluide, bei¬ spielsweise wenn als Innenwand säurefeste Stoffe oder aber Metalle verwendet werden, die bei Kontakt mit der zu transportierenden Flüssigkeit einer eine Schutzschicht hervorbringenden Reaktion unterliegen, wie es beispiels¬ weise bei Aluminium und bestimmten Aluminiumlegierungen der Fall ist. Eine weitere vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Hohlkörper kann im Transport/Aufbewah¬ rung von radioaktivem strahlenden Material liegen, da Stoffe mit einem hohen Abschirmungsgrad als eine Schicht eingesetzt werden können, während die mechanischen/thermi¬ schen Eigenschaften des Körpers durch seine andere(n) Schicht(en) bestimmbar sind.
Bei einer besonders vorteilhaf en Weiterbildung des Er¬ findungsgedankens ist zwischen einer Außen- und Innen¬ schicht eine Zwischenschicht vorgesehen, welche eine weitere Barriere für Schwingungsübergänge von Außen nach Innen oder auch für Temperaturdurchgänge bildet.
Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Zwischenschicht aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt ist, beispielsweise aus einer Keramikfasermatte.
Die Innen- und Außenschicht des Hohlköprers kann Stahl, auch korrosionsfester Stahl sein. Bei einer anderen bevor¬ zugten Ausführungsform kann die Innen- und/oder Außen-
schicht - je nach Einsatz - ein hitzebeständiger Stahl sein.
Für bestimmte bevorzugte Einsatzformen kann Innen- oder Außenschicht aus einem Leichtmetall bestehen, dieses eignet sich besonders dann, wenn leichtgewichtige Teile oder aber auch schwingungsgedämpfte Teile hergestellt werden sollen. In anderen bevorzugten Fällen kann die Verwendung von Schwermetall als Innen- oder Außenschicht angezeigt sein.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsge¬ mäßen Hohlkörpers verwendet als Innenschicht Materialien, die einen hohen Einfangquerschnitt für Strahlung, und oder auch Elementarteilchen, wie sie bei radioaktiven Zerfällen auftreten, besitzt. Derartige Hohlkörper eignen sich dann besonders zum Transport von radioaktiven Flüssigkeiten (Innenauskleidung mit Bleilegierungen u.a.).
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann Innen- und/oder Außenschicht aus einem nicht metallischen Werk¬ stoff bestehen, der gemeinsam mit den anderen Werkstoff¬ schichten umformbar ist.
Vorteilhafterweise kann ein zwischen Außen- und Innen¬ schicht eingebetteterWerkstoff ein Elastikum sein, um als mechanisches Dämpfungsglied zu wirken.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen und der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes erfindungsge¬ mäßes Hohlteil, nämlich ein Kreuzstück
Fig. 2 eine zum Teil geschnittene Draufsicht bei II- II in Figur 1 ;
Fig. 3 Seitenansicht und Draufsicht eines Schnittes bei III-III der Fig. 1 ;
Fig. 4 einen Schnitt durch ein zweites erfindungsge¬ mäßes Hohlteil, nämlich ein Kugelgehäuse aus Ver¬ bundmetall mit innenliegender Isolationsschicht;
Fig. 5 eine Seitenansicht des Kugelgehäuses gemäß Fig. 4 und
Fig. 6 einen Querschnitt bei VI-VI in Fig. 5
In den Fig. 1 bis 3 ist ein Kreuzstück 5 dargestellt, das eine Innenschicht 2 und Außenschicht 1 aufweist.
In den Fig. 4 bis 6 ist ein erfindungsgemäßes Kugelgehäuse 4 gezeigt, welches eine äußere Hohlteilwand 1 eine innere Hohlteilwand 2 und eine Zwischenschicht 3 zwischen innerer und äußerer Hohlteilwand aufweist.
Die erfindungsgemäßen Werkstücke wurden durch gemeinsames Umformen von Außen- und Innenschicht sowie gegebenenfalls eines Zwischenschichtmaterials hergestellt, wobei das Innenteil während des Umformens innen durch unter hohem Druck stehendes Elastikum, bspw. eine Flüssigkeit, abge¬ stützt wird, um eine Faltenbildung von innen bzw. eine Auflösung des verformten Verbundes während des Umformens zu vermeiden, so daß das Anhaften der Materialschichten aneinander sichergestellt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä¬ ßen Werkstücks besteht die Innenwand aus Stahl, die Außen¬ wand aus Stahl und eine Zwischenschicht aus Keramikmate¬ rial, Kunstoff und/oder Glas.
Claims
1. Mehrschichtiger Hohlkörper mit einer Innenschicht, einer Außenschicht und gegebenenfalls einer Zwischen¬ schicht, dadurch gekennzeichnet, daß Außen- (1) und Innenschicht (2) aus unterschiedlichen, gemeinsam oder nacheinander umgeformten Werkstoffen bestehen.
2. Hohlkörper gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß Außen-(1) und Innenschicht (2) im wesentlichen aus gleichen oder unterschiedlichen Metallen, Metallegierungen und/oder faserverstärkten Materialien oder Legierung bestehen.
3. Hohlkörper gemäß Anspruch 1 oder 2„, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Außen-(1 ) und In- nenschicht(2) mindenstens eine mit der Außen- und Innen¬ schicht gemeinsam umgeformte Zwischenschicht3) vorliegt.
4. Hohlkörper gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3) ein wärme- und/oder schwingungsisolierendes Material ist.
5. Hohlkörper gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3) Kera¬ mik, bspw. eine Keramikfasermatte oder Keramikpapier, aufweist.
6. Hohlkörper gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen-(2) und/oder Außen¬ schicht (1) im wesentlichen aus Stahl besteht.
7. Hohlkörper gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl ein hitzebestädniger Stahl ist.
8. Hohlkörper gemäß einem der vorangehenden Anprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Außen-(1) und/oder Innenschicht (2) ein Leichtmetall ist.
9. Hohlköper gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Innen-(2) und/oder Außenschicht (1) ein Schwermetall ist.
10. Hohlkörper gemäß einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß Innen-(2) und/oder Außenschicht (1) ein Nichtmetall ist.
11. Hohlkörper gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Material¬ schichten einen hohen Einfangquerschnitt für radioaktive, kurzwellige Strahlung oder Elementarteilchen, besitzt.
12. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Hohlkörpers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffschichten zur Herstellung des mehrschichtigen Hohlkörpers aufeinanderge¬ legt bzw. ineinandergesteckt und gemeinsam umgeformt wer¬ den.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Umformen durch Stauchen durchgeführt wird, während der Hohlkörper innen abgestützt wird.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Innenabstützung des Hohlkörpers während der Umformung als Abstutzung ein ela¬ stisches Medium, beispielsweise ein Fluid, unter hohem Druck eingesetzt wird.
15. Verwendung des Hohlkörpers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 , als schwingungsgedämpftes und oder temperatur¬ isolierendes Element.
16. Verwendung des Hohlkörpers gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Element eine Welle ist.
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EP0239571A1 (de) | 1987-10-07 |
EP0239571B1 (de) | 1991-04-10 |
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