DE68922101T2 - Rohrverbindung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine aus einer Memorylegierung hergestellte Rohrverbindung.
• Eine aus einer Memorylegierung hergestellte Rohrverbindung ist in der japanischen Patentschrift Nr. 4898/79 offenbart. Eine Vielzahl von Ringvorsprüngen sind auf einer inneren Klemmfläche eines zylindrischen Kupplungsteils der Verbindung angeordnet. Die Enden eines mit der Rohrverbindung zu verbindenden Rohres werden von beiden Seiten des Kupplungsteils in die Rohrverbindung eingesteckt. Durch Erhöhung der Temperatur des Kupplungsteils, in das die Enden des Rohres eingesteckt wurden, auf seine Umwandlungstemperatur oder höher, kontrahiert das Kupplungsteil in radialer Richtung und die Ringvorsprünge greifen in eine Außenfläche des Rohres, das mit der Rohrverbindung verbunden werden soll.
• Auf diese Weise werden die Enden der Rohre miteinander verbunden.
• Es ist jedoch schwierig eine Rohrverbindung zuverlässig abzudichten, wenn sich ein Rohr in dem folgenden Zustand befindet.
• a) Wenn das Rohr Oberflächenfehler, insbesondere Oberflächenfehler in der axialen Richtung des Rohres besitzt.
• b) Wenn ein Schweißnahtrohr eine kleine Schweißverstärkung aus aufgetragenem Material besitzt und die Form der Nase des Schweißnahtrohres nicht glatt ist.
• c) Wenn die Rundheit des Rohres nicht gut ist.
• d) Wenn eine Toleranz eines Außendurchmessers groß ist.
• Insbesondere wenn ein Verhältnis einer Wandungsdicke "t" zu einem Durchmesser "D" des Rohres groß ist, ist es schwierig eine zuverlässige Dichtungseigenschaft zu erzielen.
• Damit die Ringvorsprünge gut in die Außenfläche des Rohres eingreifen können ist es gedacht, daß, in dem oben genannten Fall die Form des Ringvorsprungs spitzwinklig ausgebildet oder ein Krümmungsradius des Rohres klein ausgelegt sein sollte. Jedoch werden, sogar wenn die Härte eines Materials des Kupplungsteils gleich der Härte des zu verbindenden Rohres oder geringfügig über der Härte des Rohres ist, die Ringvorsprünge selbst deformiert. Folglich können die Ringvorsprünge nicht in die Außenfläche des Rohres eingreifen, um die Dichtungseigenschaften zu erhöhen.
• Ein weiterer Stand der Technik ist der gemäß GB-A-1 518 788, in der eine wärmeerholende Rohrverbindung offenbart ist, umfassend eine äußere wärmeschrumpfbare zylindrische Metallbüchse, die auf ihrer Innenfläche mit einer Vielzahl von ringförmigen Vorsprüngen versehen ist. Innerhalb dieser Metallbüchse befindet sich eine rohrförmige Einlage, die sich so entlang der gesamten Länge der Büchse erstreckt, daß die ringförmigen Vorsprünge gegen die Außenfläche der Einlage drücken und diese in Position halten. Die Einlage wirkt als Abdichtung, wenn Rohrenden in gegenüberliegende Enden der rohrförmigen Einlage eingesteckt werden und die Rohrverbindung erwärmt wird, um sie auf die Einlage und die Rohrenden aufzuschrumpfen.
• DE-A-2 901 536 offenbart ein rohrförmiges Memorymetall- Kupplungsteil, das eine Vielzahl von auf seiner Innenfläche gebildeten ringförmigen Vorsprüngen besitzt.
• Schließlich offenbart DE-A-2 448 160 die Ausführungsform gemäß GB-A-1 518 788, die bereits oben beschrieben wurde, und auch ein weiteres Beispiel, in dem die rohrförmige Einlage mit sich axial erstreckenden Schlitzen ausgebildet ist, und noch ein weiteres Beispiel in dem der Querschnitt der Einlage C-förmig gestaltet ist.
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Rohrverbindung zu schaffen, die die vorhergenannten Schwierigkeiten bei der Gewährleistung guter Dichtungseigenschaften überwindet.
• Die Erfindung ist wie in den beiliegenden Patentansprüchen definiert, wobei: Anspruch 1 in einer zweiteiligen Fassung formuliert wurde, basierend auf der Annahme, daß entweder GB- A-1 518 788 oder DE-A-2 448 160 den nächstliegenden Stand der Technik darstellt.
• Die Erfindung in ihrem weitesten Sinne ist eine Rohrverbindung, umfassend ein aus einer Memorylegierung hergestelltes zylindrisches Kupplungsteil. Das zylindrische Kupplungsteil besitzt ein oder mehrere ringförmige Vorsprünge, die auf einer Innenfläche des zylindrischen Kupplungsteils ausgebildet sind. In der Rohrverbindung ist auf jeder Seite jedes ringförmigen Vorsprungs ein metallisches Bauteil auf der Innenfläche des zylindrischen Kupplungsteils angeordnet, wobei die metallischen Bauteile einen Schmelzpunkt besitzen, der niedriger als der des zylindrischen Kupplungsteils ist.
• Desweiteren kann die Rohverbindung umfassen:
• einen ringförmigen Vorsprung oder Anschlag, der an einem Zentralabschnitt des zylindrischen Kupplungsteils in dessen axialer Richtung ausgebildet ist;
• von den metallischen Bauteilen ist eines befestigt an einer Seite des ringförmigen Anschlags und das andere an der anderen Seite des ringförmigen Anschlags.
• Die Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungen offensichtlich werden.
• Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht einer ersten Rohrverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 2 ist eine vertikale Schnittansicht der Rohrverbindung entlang der Linie 1-1 der Fig. 1; und
• Fig. 3 ist eine vertikale Schnittansicht einer zweiten Rohrverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, für den Fall von Rohrenden aus rostfreiem SUS 304-Stahl, die durch Einstecken der Rohrenden in ein Kupplungsteil miteinander verbunden werden sollen, wird unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben werden.
• Das zu verwendende Kupplungsteil ist aus rostfreiem Stahl einer Memorylegierung hergestellt. Komponenten der Legierung sind 9 Gewichtsprozent Cr, 14 Gew.% Mn, 6 Gew.% Si und 5 Gew.% Ni und der Rest der Komponenten ist Fe. Eine geeignete Erwärmungstemperatur, um eine Kontraktion des Kupplungsteils in seiner radialen Richtung zu bewirken, beträgt 300 bis 350ºC. Metallische Bauteile mit niedrigem Schmelzpunkt sind an einer Innenfläche des Kupplungsteils angebracht. Die metallischen Bauteile besitzen einen Schmelzpunkt, der geringer ist als der des Werkstoffes eines zu verbindenden Rohres und der Werkstoffe des Kupplungsteils. Ein Weichlot aus Ag-Sn wird als Metall mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet. Es wird verlangt, daß 3 bis 5 Gew.% Ag in dem Weichlot enthalten sind und bei dem Rest der Komponenten soll es sich um Sn handeln. Ein Schmelzpunkt des Weichlotes beträgt 200 bis 250ºC. Ein Weichlot aus Ag-Sn-Sb wird ebenfalls verwendet.
• Fig. 1 zeigt eine erste Rohrverbindung der vorliegenden Erfindung. Vier Ringvorsprünge 13 sind in der axialen Richtung des zylindrischen Kupplungsteils 12 ausgebildet. Die Ringvorsprünge 13 sind symmetrisch relativ zu dem Zentrum der Rohrverbindung positioniert. Metallische Bauteile 22 mit niedrigem Schmelzpunkt sind an einer Innenfläche zwischen den Ringvorsprüngen 13 und einer Innenfläche der beiden Enden des Kupplungsteils 12 befestigt. Ein Querschnitt des metallischen Bauteils 22 mit geringem Schmelzpunkt besitzt die Form eines "C", wie in Fig. 2 gezeigt, und verfügt über Schlitze in axialer Richtung. Das Kupplungsteil 12, in das das Rohr eingesteckt wurde, kontrahiert in radialer Richtung infolge von Erwärmung. Die metallischen Bauteile mit niedrigem Schmelzpunkt werden durch die Erwärmung geschmolzen und geschmolzenes Metall dringt in die Hohlräume zwischen dem Rohr und dem Kupplungsteil. Geschmolzenes Metall dringt in Abschnitte, in die einzugreifen die Ringvorsprünge nicht in der Lage waren, wodurch die Abschnitte zuverlässig abgedichtet werden können. Z.B. kann ein Abschnitt, in dem sich ein Materialfehler in der axialen Richtung befindet, zuverlässig abgedichtet werden.
• Fig. 3 ist eine vertikale Schnittansicht einer zweiten Rohrverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Rohrverbindung sind die in Figuren 1 und 2 gezeigten Schwierigkeiten bei Rohrverbindungen überwunden. D.h., wenn zu verbindende Rohre von beiden Seiten eines Kupplungsteils in das Kupplungsteil eingesteckt werden ist das Problem gelöst, das die Enden der Rohre schwierig an einem Zentralabschnitt des Kupplungsteils zu justieren sind. Ein Ringanschlag 15 ist an einem Zentralabschnitt des zylindrischen Kupplungsteils 14 in axialer Richtung ausgebildet. Metallische Ringbauteile 23 mit niedrigem Schmelzpunkt sind an beiden Seiten des Anschlags 15 befestigt. Das Kupplungsteil 14 in das die Rohre eingesteckt wurden, kontrahiert in seiner Radialrichtung infolge Erwärmung. Die metallischen Bauteile 23 mit niedrigem Schmelzpunkt werden durch die Erwärmung geschmolzen und geschmolzenes Metall dringt in die Hohlräume zwischen dem Rohr und dem Kupplungsteil ein. Sogar wenn kleine Hohlräume zwischen dem Rohr und dem Kupplungsteil verbleiben, weil das zu verbindende Rohr nicht wirklich rund ist, dringt geschmolzenes Metall in die Hohlräume ein. Als Auswirkung kann ein Verbindungsabschnitt zuverlässig durch eine Lötung des geschmolzenen Metalls abgedichtet werden.
• Die oben beschriebene Rohrverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung kann an ein zu verbindendes Rohr angebracht werden, das nicht wirklich rund ist oder Materialfehler in axialer Richtung besitzt. Wenn die zu verbindenden Rohre durch Erwärmung der Rohrverbindung und Verursachung einer Durchmesserkontraktion des Kupplungsteils verbunden werden, schmelzen die an der Innenfläche des Kupplungsteils angebrachten metallischen Bauteile mit niedrigem Schmelzpunkt und geschmolzenes Metall dringt dank eines Kapillareffektes in die Hohlräume zwischen dem Rohr und dem Kupplungsteil ein. Eingedrungenes geschmolzenes Metall erstarrt infolge von Abkühlung, wodurch ein Verbindungsabschnitt zuverlässig abgedichtet werden kann.
• Die Bezugszeichen in den Ansprüchen dienen dem besseren Verständnis und sollen den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken.

Claims (9)

1. Eine Rohrverbindung, umfassend:

ein aus einer Memorylegierung hergestelltes zylindrisches Kupplungsteil (12, 14);

das zylindrische Kupplungsteil (12, 14) versehen mit ein oder mehreren ringförmigen Vorsprüngen (13, 15), die auf einer Innenfläche des zylindrischen Kupplungsteils ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite jedes ringförmigen Vorsprungs (13, 15) ein metallisches Bauteil (22, 23) auf der Innenfläche des zylindrischen Kupplungsteils (12, 13) angebracht ist;

wobei die metallischen Bauteile (22, 23) einen Schmelzpunkt besitzen, der geringer ist als der des zylindrischen Kupplungsteils (12, 14).

2. Eine Rohrverbindung nach Anspruch 1, worin vier der ringförmigen Vorsprünge (13) symmetrisch relativ zu der Mitte des zylindrischen Kupplungsteils (12) in der Richtung des Kupplungsteils positioniert sind.

3. Ein Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, worin das metallische Bauteil oder Bauteile (22), die zwischen zwei ringförmigen Vorsprüngen (13) positioniert sind, jeweils Schlitze und einen C-förmigen Querschnitt besitzen.

4. Eine Rohrverbindung nach Anspruch 3, worin sich die Schlitze axial erstrecken.

5. Eine Rohrverbindung nach Anspruch 1, worin ein ringförmiger Vorsprung oder Anschlag (15) an einem Zentralabschnitt des Kupplungsteils (14) in dessen axialer Richtung ausgebildet ist; eines der metallischen Bauteile (23) auf jeder Seite des Anschlags (15) befestigt auf einer Seite des ringförmigen Vorsprungs oder Anschlags (15) und das andere befestigt an der anderen Seite des ringförmigen Vorsprungs oder Anschlags.

6. Rohrverbindung nach einem der beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, worin die Memorylegierung eine Memorylegierung aus rostfreiem Stahl ist.

7. Rohrverbindung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, worin das metallische Bauteil (22, 23) ein Weichlot aus Ag-Sn ist.

8. Rohrverbindung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, worin das metallische Bauteil (22, 23) ein Weichlot aus Ag-Sn-Sb ist.

9. Rohrverbindung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, worin die Memorylegierung eine Memorylegierung aus rostfreiem Stahl und das metallische Bauteil (22, 23) ein Weichlot aus Ag-Sn ist.