DE1650193A1

DE1650193A1 - Hoch-Vakuum-Verbindungen

Info

Publication number: DE1650193A1
Application number: DE19671650193
Authority: DE
Inventors: Walker Alan John
Original assignee: Spembly Technical Procucts Ltd
Current assignee: Spembly Technical Procucts Ltd
Priority date: 1966-11-11
Filing date: 1967-11-09
Publication date: 1971-08-12
Also published as: NL6715238A; GB1202208A; CH478627A

Description

IM0193

Patentanmeldung der Firma

SPEMBLY TECHNICAL PRODUCTS LIMITED of Trinity Trading Estate, Sittingbourne, Kent, England

"Hoch-Vakuum-Verbindungen¹¹

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbindungen für Rohre oder für ähnliche Zwecke, z.B. auf eine Verbindung zwischen einem Rohr und einem Behälter. Die Erfindung eignet sich besonders, wenn auch nicht ausschliesslich, zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei Materialien, welche sich zur gegenseitigen Verbindung durch Schweissen oder andere metallische oder Schmelzverbindungen nicht eignen. Als Beispiel kann eine Verbindung zwischen einem Rohr aus rostfreiem Stahl und einem Aluminiumbehälter erwähnt werden· Obwohl es möglich ist, solche Verbindungen mit verschiedenen Mitteln herzustellen, besitzen alle diese

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Mittel Nachteile, welche gemäss der vorliegenden Erfindung vermieden werden. Rostfreier Stahl und Aluminium können beispielsweise durch Friktions-Schweissen verbunden werden. Dies stellt jedoch eine teure Operation dar, welche viel Geschick erfordert und ihrer Natur gemäss nicht in allen Fällen leicht angewandt werden kann. Es ist beispielsweise schwierig, durch Friktions-Schweissen ein Rohr aus rostfreiem Stahl mit der konvexen Wandung eines Aluminium-Behälters zu verbinden. Verschiedene Schweiss- oder sogeannte Hartlötverfahren sind in gewissen Fällen anwendbar, aber auch hier treten Schwierigkeiten auf. In Fällen geringer Beanspruchungen können Verbindungen auch mittels Klebstoffen gemacht werden oder mittels Flanschen und Packungen.

Keine der bekannten Verfahren zur Herstellung von Verbindungen befriedigen für die speziellen Zwecke, für welche sich die Erfindung in erster Linie eignet, nämlich für Tieftemperatur-Apparate, bei welchen handelsübliche Dewar flaschen einen wichtigen Teil bilden, beispielsweise für den Transport oder die Aufbewahrung von flüssigem Stickstoff. In solchen Flaschen wird ein innerer Behälter, der normalerweise eine kugelförmige Form besitzt, in einem äusseren Behälter befestigt und der Zwischenraum zwischen den Behältern auf ein hohes Vakuum gebracht. Der innere Behälter besitzt einen röhrenförmigen Hals, welcher durch den äusseren Behälter ins Offene führt, und daher mit beiden Behältern hermetisch verbunden sein muss. Es wird für zweckmässig erachtet, beide Behälter aus Aluminium und den Hals aus rostfreiem Stahl zu fertigen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die hiefür benötigten Verbindungen. Es bestehen Probleme infolge der recht hohen Spannungen, indem der Hals die Hauptverbindung zwischen den Behältern darstellt. Es ergeben sich ferner Pobleme infolge der raschen und

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häufigen Aenderunejen der relativen Temperatur zwischen dan beiden Behältern* der Aufrechterhaltung eines ;hohen Vakuums, dem Erfordernis eims geringen" Gewichts kombiniert mit genügender Stärke, sowie der GkonomAsehen Her™ stellung« · ""'■■;-

Die Erfindung wird später im Zusammenhang mit Dewarflasehen beschrieben, Es/sollte jedoch beachtet werden, dass sie auch in anderen Fällen, und für andere Materiälen anwendbar ist, wenn ähnliche Probleme der gleichen' Losung zugänglich sind» . . .

Qemäss der Erfindung wird ein Verfahren zur. Herstellung einer.Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Element vorgesehen, von welchen das eine das andere um« schliessen soll, um eine Abdichtung gegen einen Fluidum-Druckunterschied zu." bilden- und ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element aus einem Material mit relativ hoher Zugfestigkeit gebildet wird, dass das zweite Element aus einem Material mit relativ geringer Zugfestigkeit und kleinerem ElastizitätsmQdul als das Material des ersten Elements gebildet wird, dass das erste und das zweite Element mit zueinander komplementären Rotationsflaehen versehen werden, dass das erste Element mit mindestens, einer ringförmigen scharfkantigen Schulter versehen wird, welche gegen die Rotationsfläche, des zweiten Elementes ragt, dass ein drittes Element aus einem Material mit hoher Zugfestigkeit durch achsiale Bewegung in kräftigen Eingriff mit dem zweiten Element gebracht wird, damit das Material des zweiten Elementes plastisch filesst und in enge Berührung rund um die ringförmige scharfkantige Schulter des ersten . Elementes tritt, und dass Mittel vorgesehen sind, um den Spannuxigszustand zwischen dem ersten und dem zweiten Element grosser zu halten, als die aus dem Eluidum-Druckunterschied entstehende Spannung, sodassein Fluidum-Leck rund um die scharfkantige Schulter des ersten Elementes vermieden wird. · .

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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens weist das zweite Element eine Rotationsfläche in der Form einer Innenzylinderflache auf, und das erste Element besitzt. eine Rotationsfläche in der Form einer komplementären Aussenzylinderflache, die mindestens eine von dieser herausragende ringfrömige scharfkantige Schulter·aufweist, wobei die Innenzylinderflache des zweiten Elements einen engen Bewegungssitz um die Auseenzylinderflache und die ringförmige scharfkantige Schulter des ersten Elementes aufweist. \ ■ . '

Gema'ss der Erfindung sind verschiedene Ausführungsformen des Verfahrens möglich, deren Beschreibung nun folgt.

Bei einer wichtigen Anwendung der vorliegenden Erfindung ist das erste Element mit einer ringförmigen Rotations-Stirnfläche versehen, sowie einer dazugehörigen ringförmigen scharfkantigen Schulter,₌welche in achsialer Richtung vorsteht, und das zweite Element ist mit einer radial sich erstreckenden Schulter versehen, welche eine komplementäre ringförmige Rotations-Stirnfläche aufweist, die der ringförmigen scharfkantigen Schulter des ersten Elementes gegenüber liegt. Untervarianten dieses achsial gerichteten Verfahrens werden nachher beschrieben·

Die Erfindung betrifft auch eine nach dem Verfahren hergestellte Verbindung. Solche Verbindungen können als Fabrikate geliefert werden, welche zum Anschweissen an zwei Teile bereit sind, die sich hiefür eignen, z.B. an den Aluminium-Körper und an den Hals aus rostfreiem Stahl einer Dewarflasche, oder zum Einbau in ein Röhren-

system, wo solche Metalle miteinander verbunden werden müssen. Die Erfindung schliesst als eines ihrer Produkte auch eine Dewarflasche ein, welche eine oder mehrere der beschriebenen Verbindungen aufweist. -5-

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Die bevorzugte Anwendung der Erfindung, welche auch das oben genannte Verfahren einschliesst, bezieht sich auf die Verbindung eines Rohres aus rostfreiem Stahl mit dem inneren Behälter einer Dewarflasche für Tieftemperaturzwecke. Die Erfindung eignet sich auch zur Verbindung des gleichen Rohres mit dem ausseren Behälter der Flasche. Die Erfindung umfasst daher eine Dewarflasche, bei welcher wenigstens der innere Behälter und sein Hals mittels der vorher beschriebenen Verbindung verbunden werden, und bei welcher Flasche der Behälter aus Aluminium und der Hals aus rostfreiem Stahl bestehen. Bei einer solchen Ausführungsform der Erfindung ist der innere Behälter vorzugsweise kugelförmig und der äussere Behälter, der ebenfalls aus Aluminium besteht, zur Hauptsache kugelförmig, besitzt aber (wie dies in diesem Zusammenhang bekannt ist) einen kegelstumpfförmigen Teil, welcher den Hals umschliesst, wobei eine Verbindung zwischen dem schmalen Ende dieses Teils und dem Hals besteht. Bei solchen Dewarflaschen können auch Halterungsmittel zwischen dem inneren und dem äusseren Behälter vorgesehen werden. Diese Halterungsmittel haben die Form von Spulen aus abwechslungsweise angebrachten Schichten aus dünnem Isoliermaterial und reflektierendem Material *

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnung beschrieben. Auf dieser sind Verbindungen dargestellt, welche sich für Flaschen gemäss Fig. 5 eignen.

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine erste Art von Verbindung. Durch den Unterschied zwischen den beiden Seiten werden die Verfahrensschritte dargestellt.

Fig. IA zeigt in vergrösserter Form die verwendeten

Zahnungen.
Fig. IB zeigt eine kleine aber sehr wirksame Abänderung

der Verbindung gemäss Fig. 1. -6-

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rig. -2A zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel und . Fig. 2A ist eine Variante hievon.

Fig. 3 zeigt eine weitere Variante.

Fig. 4 und

Fig. 4A zeigen eine Variante vor und nach der Herstellung dex Verbindung.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Dewarflasche, walche

zwei Verbindungen gemäss der Erfindung besitzen. Fig. 6 und
, Fig. 6A zeigen die Herstellung einer achsial gebildeten

Verbindung.
Fig. 7 zeigt einen Zusatz zur Verbindung von Fig. 6A

Fig. 8 und

Fig. 8ä zeigen weitere Varianten einer achsial gebildeten .- - Verbindung.

Fig. 9 und

Fig. 9A zeigen eine Untervariante gemäss FIg. 8.

In jedem Falle wird angenommen, dass die Verbindung zwischen dem inneren Behälter aus Aluminium einer Dewarflasche und dem Hals aus rostfreiem Stahl besteht. Eine solche Anordnung wird in Fig. 5 dargestellt.

In Fig. 1 ist das rostfreie Stahlrohr 1 der Hals, welcher mit dem innern Behälter verbunden werden muss, dessen Wand 2 aus Aluminium besteht. Die äussere zylindrische

-* Oberfläche am Ende des Rohrs 1 ist mit Rillen 3 versehen,

to welche eingedreht oder auf andere V/eise gebildet worden

^ sind β Die Rillen 3 mit bogenförmigem Querschnitt stossen ^ mit scharfen Ecken zusammen. Solche Rillen 3 sind in Fig. ° IA besser sichtbar. In der Praxis beträgt der Rillenab- -» stand etwa zwischen o,25 bis 2 mm. Eine Aluminium-Man— schette 4 besitzt einen zylindrischen Innenteil, einen Endflansch 4A und eine kegelstumpfförmige äussere Fläche - ' "' "V ■ -7-

4b, wobei der Winkel des festen Konus ungefähr £■ Grad beträgt. Der Flansch 4A ist bei 5 mit der Wandung 2 verschweisst und erstreckt sich vorzugsweise nach innen bei 4Cy um einen Anschlag für das !Ende des Rohrs 1 zu bilden. Ein Stahlring 6 ist vorgesehen, welcher eine entsprechende konische Oeffnung 6A besitzt. Der Anschaulichkeit wegen ist der Konuswinkel in der Zeichnung übertrieben gross eingezeichnet. Bei der Herstellung der Verbindung wird vorteil-r haft ein zylindrischer Dorn 7 verwendet* welcher eng in das Rohr 1 passt.

Bei der Herstellung der Verbindung werden nach der Fertigung' der Rillen 3 die Manschette 4 und der Ring 6 wie dargestellt angebracht, der Dorn 7 eingelegt, und das Ganze in eine Presse gelegt« Ein gespaltenes Gesenk wird benutzt,.um auf den Ring 6 zu drücken. Ein solches Gesenk ist in Fig. IB mit 7A bezeichnet und weist einen Absatz 7B auf. Die Presse wird betätigt, wobei der Dorn 7 stehen bleibt. Der Ring 6 wird nach unten bewegt und die Manschette 4 wird zusammengepresst und plastisch nach innenverformt, wobei sie in kräftigen Eingriff mit den Rillen 3 des Rohrs 1 gebracht wird. Bei dieser Operation treten imRing 6 in der Richtung seines Umfangs Spannungen auf. Der Ring 6 ■' bleibt so gespannt, sodass seine Elastizität' einen Druck nach innen auf die Manschette 4 ausübt. Der Dorn 7 wird nun entfernt und die Schweissverbindung 5 wird hergestellt. Der Absatz 7B nimmt das Aluminium auf, welches oberhalb der Bohrung des Ringes 6 plastisch extrudiert wird. Diese Extrusion füllt den ringförmigen Raum beim Absatz 7, wie dies mit 4D (Fig.IB) dargestellt wird. Es entsteht auf diese Weise ein Flansch, welcher den Ring in seiner gespannten Lage festhält. Die Rillen 3 in Fig. IA sind völlig mit Aluminium ausgefüllt und weil dieses zusammengepresst wird, kann der lokale Druck an den scharfen Ecken sehr hohe Werte erreichen.

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Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 sind das Rohr 1 und die Manschette 4 wie in Fig. 1, aber die Manschette 4 ist zylindrisch und nicht konisch. Der innere Ring 8 sitzt mit Schiebesitz auf der Manschette 4 und weist einen äusseren Konus auf, der dem inneren Konus des äusseren Rings 9 entspricht. Der äussere Ring 9 ruht auf einem Flansch 4A. Mittels einer Presse wird wiederum Druck auf den Ring 8. ausgeübt, welcher infolge des Rings 9 elastisch zusammen gepresst wird und dabei die Manschette 4 verformt, wie dies beim früheren Beispiel beschrieben wurde. In der Folge bleibt eine Zugspannung im Ring 9,

φ Ring 8 ist zwischen der Manschette 4 und dem Ring 9 zusammengepresst, sodass die Manschette 4 unter Druck bleibt. Bei der Variante von Fig. 2, die in Fig. 2A ersichtlich ist, besitzt der äussere Ring 9 ein Gewinde und eine ringförmige Mutter ist auf diesem Gewinde festgeschraubt, wobei ihr Flansch achsiaT auf den¹ Ring 8 drückt. Das Schraubengewinde weist vorteilhaft eine geringe Steigung : ■ auf, ist aber lose passend,um eine diametrale Ausdehung des Ringes 9 zu erlauben_o

In Fig. 3 ist das Rohr 1 und die zylindrische Manschette 4 wiederum ersichtlich. Bei diesem Beispiel ist für den k Ring Il mit "der zylindrischen Bohrung ein Pressitz auf der nicht deformierten Manschette 4 'vorgesehen* Die Oeffnung der Bohrung ist beim Eingang 12 ausgeweitet. Der Kragen 11 wird auf die Manschette 4 gepresst und wegen des Pressitzes wird die Manschette 4 nach innen verdichtet, wie dies vorher beschrieben wurde. Es kann wiederum ein Dorn 7 verwendet werden»

Die Figuren 4 und 4A zeigen eine weitere Variante, bei welcher" wie vorher ein Rohr 1 und eine' Manschette 4 vorgesehen sind. In diesem F,alle besteht der Ring aus einem Hohlzylinder 13 aus Stahl, welcher mit Schiebesitz auf

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die nicht deformierte Manschette· 4 passt» Ein ringförmiges Werkzeug 14, das beispielsweise aus zwei Teilen bestehen kann, wird auf das eine Ende der Manschette 4 innerhalb des Ringes 13 gelegt. Auf das eine Ende des Werkzeuges 14 wird auf geeignete Weise, z.B. durch einen Schlag, der durch eine Explosion verursacht werden kann, ein Druck ausgeübt, sodass die Manschette 4 zusammengepresst und plastisch deformiert wird, um in Eingriff mit den Rillen 3 des Rohres 1 zu gelangen. Der Druck in der Manschette' 4 spannt den Ring 13 elastisch nach aussen, wie dias^twas übertriebener Weise in Fig. 4 dargestellt wird. Infolge der Elastizität des Rings bleibt die nun so deformierte Manschette 4 unter Druck. Es wird angenommen, dass eine Verbindung dieser Art lediglich oder am besten gemacht werden kann, indem eine starke Schlagkraft verwendet wird, wie dias oben beschrieben worden 1st.

Es muss erwähnt werden, dass in allen beschriebenen Fällen der Innendurchmesser des Rohrs 1 in der IMähe der Verbindung messbar verkleinert wird*, Dies ist natürlich zu erwarten, und weil dies auf eine, elastische Kompression zurückzuführen ist» wird durch diese Verringerung des Innendurchmessers demonstriert, dass das Aluminium unter starker radialer (

Spannung steht.

Fig. 5 zeigt den Gebrauch von zwei Verbindungen, von denen jede in einer der vorher beschriebenen Weisen hergestellt wurdes in einer Dewarflasehe. Das Rohr 1 ist bei A mit dem inneren Aiuminiumbehälter verbunden, dessen Wandung mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet ist_B und bei B mit der stumpfkegligen Erweiterung 15 des kugelförmigen äusseren Behälters, dessen Wandung mit der Be&ogsziffar 16 bezeichnet ist. Der Raum zwischen den Wandungen 2 und "16 wird naeh der Herstellung d@3\ beiden Verbindungen evakuiert= - ... ^ . .

Die bisher beeshslebenen. Verbindungen, stellen Beispiele-für Verbindungen i&%._f w?el&k& ®*u\Si&i diehfeen, ■"■

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In den;Figuren 6 und 6Ä ist das rostfreie Stahlrohr 60 mit einem äusseren zylindrischen Flansch 60A*versehen, der sich in einer gewissen Distanz vom Rohrende befindet. Das Ende des Rohrs bildet eine stumpfkeglige .Rotationsfläche, welche eine scharfe Kante 60B besitzt. Eine Aluminiumbuchse 61 passt mit Bewegungssitz auf dem Flansch 60A, über welchen sie ein wenig herausragt, und besitzt einen Absatz 61A. Un eingeschlossene Gase entweichen zu lassen, ist die Buchse 61 mit einem Loch 61D versehen. Ein Werkzeug 62 aus Stahl passt mit Schiebesitz oder Pressitz über die Aussenseite

^ der Buchse 61 und besitzt einen inneren Flansch 62A am oberen Ende, wobei ein Bewegungssitz für das Rohr 60 vorgesehen ist. Die gemäss Figur 6 zusammengesetzte Verbindung wird auf das Bett einer Presse gelegt und das Werkzeug 62 stark nach unten gepresst. Der ,Flansch 62A drückt auf das obere Ende der Buchse 61 und deformiert das Aluminium nach innen über den Flansch 60A, welcher nunmehr stark nach unten gedrückt wird, sodass die Kante 60B in den Flansch 61A drückt und diesen in die entsprechende kegelstumpfförmige Form bringt, wie dies in Fig.6A gezeigt wird. Die Aluminiumbuchse 61 fliesst plastisch und nimmt allen Raum ein, der sich im Werkzeug 62 befindet« Das Werkzeug kann nun entfernt werden. Sofern es erwünscht ist, kann das Werkzeug

™ auch belassen werden, in welchem Falle es dauernd als eine elastische Halterung auf der Buchse 61 wirkt, wie dies bei früheren Beispielen beschrieben worden ist. Wenn das Werkzeug weggenommen wird, bleibt das Rohr 60 unter achsialem Druck und die Buchse 61 unter achsialer Spannung.=Die Buchse 61 wird mittels des Flansches 6OA festgehalten, wie dies aus Fig. 6A ersichtlich ist.

In Fig. 7 wird ein anderer Weg aufgezeigt, um die Buchse mit Spannung auf dem Rohr zu halten. Die Elemente 60 und 61 werden in der gleicihen Stellung wie in Fig. 6A dargestellt, aber in diesem Falle sind nach der Herstellung der Verbindung die Stahlschellen 63, oder zwei halbkreisförmige Halter, die mit tangentialen Schrauben zusammengehalten werden.,

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sodass sie mit achsialer Spannung auf die Buchse 61 wirken, welche sie an ihren Enden von oben und unten'erfassen und so zu dem gewünschten hohen Druck an den Kanten 6OB beitragen.

In den Figuren 8 und 8A wird eine andere Verbindung dargestellt, welche achsial dichtet, und es wird auch gezeigt, dass achsiale und radiale Dichtung kombiniert werdenkönnen.

In diesem Falle besitzt das rostfreie Stahlrohr 80 an seinem Ende konzentrische scharfeckige Rillen oder Zahnungen 80A. Das Rohr 80 kann zusätzlich Rillen oder Zahnungen 8OA an seinem Umfang aufweisen. Die Alüminiumbuchse 81 weist wiederum einen engen Bewegungssitz für das Rohr 80 auf. Die Buchse 81 hat ferner einen verdickten Rand 81A an ihrem oberen Ende und einen inneren Flansch 8IB an ihrem unteren Ende, welcher den Rillen 8OA gegenüber steht. Ein ringförmiges Werkzeug 82A wird gezeigt, welches die lose montierte Verbindung umschliesst, wie dies aus Fig.8 ersichtlich ist. Dieses Werkzeug bildet eine stationäre Matrize und nicht eingezeichnete Mittel werden verwendet, um das Rohr 80 nach unten zu drücken. Als Resultat, davon werden zuerst die Rillen 80 gegen den Flansch 81B gedrückt, dessen Material in die Rillen 80A fliesst. Dabei spannt die !Matrize 82 die Buchse 81 in achsialer Richtung und dies bewirkt, dass der Rand 81A, unter welchem sich die Matrize 82 befindet, nach innen verformt wird und einen Absatz 8OC das Rohrs 80 umschliesst. Die Verbindung wird dann aus der Matrize gehoben. Die Buchse 81 verbleibt in Zugspannung, währenddem das Rohr 80 unter Druck steht. Wenn Rillen 8OB vorgesehen sind, so ist das Werkzeug 82 derart ausgebildet, dass es die Buchse 81 in-Verbindung mit diesen Rillen 8OB bringt. Zu diesem Zweck kann das Werkzeug leicht konisch sein, wie dies'beispielsweise in Fig. 1 dargestellt wurde»

In den Figuren 9 und 9A besitzt das Stahlrohr. 90 an seinem Ende zwei scharfe Kanten 9OA, von denen jeweils nur die äussere verwendet wird, sodass'in der Rotationsfläche,

■welche das Ende des Rohrs darstellt, eine flache konische M-- " 109833/0418 ß_Ao ORIGINAL -ι ο

Rille entsteht. Das untere Ende des Rohrs 90 ist verdickt, die dies festgestellt werden kann. Die zylindrische äussere Oberfläche dieser verdickten Stelle, welche oben eine Schulter 9OB aufweist, ist mit scharfkantigen Rilen oder Zahnungen 9OC versehen, wie in früheren Beispielen. Eine Aluminiumbuchse 91 passt mit Bewegungssitz über die Rillen 90C und weist am untern Ende einen inneren Absatz 91A und am oberen Ende eine leichte Verdickung 91B auf. Um diese Verbindung herzustellen, welche in Fig. 9 lose zusammen gestellt ist, wird eine Matrize 92 verwendet, in welche

P · 'das Rohr 90 gepresst wird. Die Matrize 92, deren Bohrung oben eine Ansenkung 92A aufweist, besitzt einen wesentlich geringeren Innendurchmesser als der ursprüngliche Aussendurchmesser der Buchse 91. Das Rohr 90 und die Buchse 91 werden durch die Matrize 92 gepresst, welche infolgedessen an der Buchse 91 nach oben gleitet und diese nach innen verdichtet und so in engen Kontakt mit den Rillen 9OC bringt. Bevor jedoch die Deformation in die Rillen 9OG beginnt, wird der Absatz 91A kräftig gegen die Kanten 90A gedruckt, sodass der Absatz 9IA deformiert wird und in die von den KJ?ten umgebene Rille hineingepresst wird, wie dies aus Fig. 9A ersichtlich ist. Bei der weiteren Bewegung

| durch die Matrize 92 wird dann die Buchse 91 in die Rillen 90C gedrückt und eine Zugspannung in der Buchse 91 erzeugt. Wenn die Ansenkung 92A den verdickten Teil 91B erreicht, so wird dieser radial nach innen verformt, sodass or über die Schulter 90B gedrängt wird und damit die Buchse ^c?l fest verriegelt. Die Figuren °- und 9a zeigen also eine Verbindung, welche dank der achsialen und radialen Spannungen in der Buchse'einen hohen örtlichen Druck zwischen den Kanten 90A und der Fläche ^C>1A sowie den Rillen gewährleistet.

Claims

PATENT ANSPRUECHE

Verfahren zur Herstellung einer"" Metall-auf-Metall-Verbindung mit kreisförmigem Querschnitt, z.B. einer Rohrverbindung zur Abdichtung gegen einen Fluidum-Druckunterschied, wobei zwei Metalle, welche sich zur gegenseitigen Verbindung durch Schweissen oder dergleichen nicht eignen, verbunden werden müssen, dadurch g e k e η nz ei e h π e t> dass dag erste Element (1) aus einem |

Material mit relativ hoher Zugfestigkeit gebildet wird, dass das zweite Element (4) aus einem Material mit relativ geringer Zugfestigkeit und Icleinerem Elastizitätsmodul als das Material des ersten Elementes gebildet wird, dass das erste und das zweite Element mit zueinander komplementären Rotationsflächen versehen werden, dass das erste Element mit mindestens einer ringförmigen scharfkantigen Schulter (3, 6QB, 9OA) versehen wird, welche gegen die Rotationsfläche des zweiten Elementes ragt, dass ein drittes Element (6, 8, 11) aus einem Material mit relativ hoher Zugfestigkeit durch achsiale Bewegung in kräftigen Eingriff mit dem zweiten Element gebracht wird, damit das Material des zweiten Elementes plastisch fliesst und in enge Berührung rund um die ringförmige scharfkantige Schulter des ersten Elementes tritt, und dass Mittel vorgesehen sind, um den Spannungszustand zwischen dem ersten und dem zweiten EIe^ ment grosser zu halten als die aus dem Fluidum-Druckunterschied¹ entstehende Spannung, sodass ein Fluidum-Leck rund um die scharfkantige Schulter des ersten Elementes vermieden wird.

t* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e 1 c h η e t, dass das zweite Element eine Rotationsfläche in der Form einer Innenzylinderflache aufweist, und dass das erste Element eine Rotationsfläche in der Form einer komplementären Aussen-

zylinderfläjphe besitzt, die mindestens eine von dieser

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herausragende ringförmige Schulter aufweist, wobei die Innenzylinderflache des zweiten Elementes'einen engen Bewegungssitz um die Aussenzylinderfläche und die_; ringförmige scharfkantige Schulter des ersten Elementes aufweist.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch geke nn ze i c h η e t, dass das dritte Element ein äusserer Ring ist, welcher mit Kraft in achsialer Richtung über die Aussenseite des zweiten Elementes gepresst wird, damit dieses radial gegen das erste Element verdichtet wird und das genannte plastische Fliessen von Material des zweiten Elementes in enge Berührung rund um die ringförmige scharfkantige Schulter des ersten Elementes erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k en η ze i c h n^; e t, dass der äussere Ring in Spannung um das zweite Element . bleibt und so die Mittel zur Aufrechterhaltung des Spannungszustandes zwischen dem ersten und zweiten Element liefert·-

5· Verfahren nach Anspruch 4, ' dadurch g e k e η η ζ eic h η e t, dass die Verdichtung des zweiten Elementes durch die achsiale Bewegung des äusseren Ringes bewirkt, dass Material des zweiten Elementes am hinteren Ende des äusseren Ringes nach aussen fliesst und eine mit dem zweiten Element aus einem Stück bestehende Krempe bildet, welche den äusseren Ring auf dem zweiten Element in achsialer Richtung verriegelt*

ο Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch g e k en η ζ e 1 c h ή e t, dass das erste Element ein Rohr ist, in dessen Bohrung vor dem Aufpressen des äusseren · Ringes über das zweite Element ein Dorn eingeführt und " nachher wieder entfernt wird« ' - : = ·

7. Verfahren naich einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch g ek e. η η ζ e i c h net, dass das zweite Element eine

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stumpfkeglige Aussenflache besitzt, und dass der aussere Ring eine entsprechende konische Bohrung aufweist, sodass die achsiale Bewegung des äusseren Ringes das zweite Element radial verdichtet.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge k e η η ζ e i c h η e t dass das Mittel zur Aufrechterhaltungeines Spannungszustandes zwischen dem ersten und dem zweiten Element aus einer äusseren Buchse aus Material mit relativ hoher Zugfestigkeit besteht und eine zylindrische Bohrung besitzt, dass das zweite Element eine Aussenzylinderflache aufweist, welche i| von der zylindrischen Bohrung der äusseren Buchse vor der Herstellung der Verbindung als Schiebesitz umgeben wird, und dass das dritte Element ein ringförmiges Werkzeug ist, welches in achsialer Richtung gegen ein Ende des zweiten Elementes gedruckt wird, um dieses zu verdichten, damit das genannte plastische Fliessen von Material In enge Berührung rund um die ringförmige scharfkantige Flache des ersten Elementes erfolgt. '

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element mit einer ringförmigen Rotations-Stirnfläche versehen ist, sowie einer dazugehörigen ring- ' förmigen scharfkantigen Schulter, welche in aehsialer Richrung vorsteht, und dass das zweite Element mit einer radial sich erstreckenden Schulter versehen Ist, welche eine komplementäre ringförmige Rotations-Stirnfläche aufweist, die der ringförmigen scharfkantigen Schulter des ersten Elementes gegenüberliegt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Aufrechterhaltung eines Spannungszustandes zwischen dem ersten und dem zweiten Element ineinandergraifende Schultern umfassen, welche in den entsprechenden Llem-inten ausgebildet sind, welche nach^cier Herstellung der Verbindung eine achsiale Relativlfwegung zwischen dem ersten und (lern zweiten Element verhindern.

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11.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter beim zweiten Element durch Materialdeformation bei der Herstellung der Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Element mittels eines drit-

₌ ten Elementes in Form eines Pressgesenkes (62,82) vagebildet wird.

12ο Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element mit achsial in Abstand voneinander angeordneten Schultern versehen istVⁿSass ein

P Unterelement (63)-aus. einem Material besteht, das elastische Eigenschaften besitzt, und die Schultern umfasst, und sich selbst in achsialer gerichteter Spannung befindet.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch g'e-k. e η η ζ e i c h η e t, dass das erste Element mit einer zweiten Rotationsfläche in Gestalt einer Aussenzylinderflache'mit mindestens einer ringförmigen scharfkantigen Schulter versehen ist, und dass das zweite Element eine zweite Rotationsfläche in Gestalt einer komplementären Innenzylinderflache besitzt, welche die Aussenzylinderflache vor der Herstellu^ einer Verbindung mit

fc ' einem engen Bewegungssitz umgibt, und dass die achsiale Bewegung des dritten Elementes bei kraftschussxger Berührung mit dem zweiten Element das genannte plastische Fliessen von Material des zweiten Elementes bewirkt-und dieses in enge Berührung rund um die ringförmige scharfkantige Schulter des ersten Elementes tritt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element mit einer Serie von ringförmigen scharfkantigen Schultern versehen ist, welche eine Zahnung bilden.

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15o Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e ken η ze i c hnet, dass das erste -Element mit einer konkaven . zwischen jedem Zahn versehen ist (Fig. 1 A)* :

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch

g e k e η η ze i c h η e t, dass das erste Element aus rostfreiem Stahl und das zweite Element aus Aluminium besteht. ■'■.-" . :

17. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung wie beschrieben mit Bezugnahme auf die Zeichnung. , |

18. Eine Verbindung nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 17 ο

19. Eine Dewarflasche mit einer Verbindung gemäss Anspruch zwischen dem inneren Behälter und dem Hals.

20. Eine Dewarflasche mit einem inneren Behälter und einem äusseren Behälter aus Aluminium und, einem rohrförmigen Hals aus rostfreiem Stahl, bei welcher Dewarflasche die Behälter und.'der Hals mittels Verbindung¹ ^gemäss einem

der Ansprüche 1 bis 17-verbunden sind. j

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