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Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, beispielsweise für die Harnstofferzeugung, mit an einer mit Bohrungen versehenen Rohrplatte druckdicht angeschweissten, Wärmetauscherrohren innerhalb eines Gehäuses.
Weiters bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Anschweissen von Wärmetauscherrohren eines insbesondere für die Harnstofferzeugung vorgesehenen Wärmetauschers an einer mit Bohrungen versehenen Rohrplatte.
Aus der EP 780 656 A ist ein Wärmetauscher bekannt, bei dem die Wärmetauscherrohre in entsprechende Bohrungen in der Rohrplatte eingesetzt sind, wobei sie die Rohrplatte durchsetzen, und an der Vorderseite mit einer Rohrplatten-Auflage verschweisst sind. Zufolge dieser Technik existiert ein Spalt zwischen Rohr und Rohrplatte zu deren Rückseite hin. Bei diesem Wärmetauscher befindet sich das zum Wärmeaustausch dienende Medium (beim bekannten Wärmetauscher ein Kühlmedium) ausserhalb der Wärmetauscherrohre innerhalb des Wärmetauschergehäuses, und in den Rohren, die insbesondere U-förmig verlaufen, strömt das zu kühlende Medium, welches demgemäss nur mit der aus einem korrosionsbeständigen Material bestehenden vorderen Platterung der Rohrplatte sowie mit dem aus ferritischem Werkstoff bestehenden Rohren in Kontakt gelangt.
Derartige Wärmetauscher, wie sie in der chemischen Industrie Verwendung finden, wie insbesondere im Zuge der Harnstofferzeugung für die Düngemittelherstellung können beispielsweise hundert oder zweihundert Tonnen wiegen, und die Wärmetauscherrohre können Längen in der Grössenordnung von 10m und mehr aufweisen. Beispielsweise sind U-förmige Wärmetauscherrohre mit Schenkellängen von 12 m üblich. Diese Wärmetauscherrohre werden an Rohrplatten angebracht, die entsprechend massiv sind, beispielsweise Dicken von 400 mm bis 600 mm aufweisen können, wobei an einer solchen Rohrplatte mehrere tausend Wärmetauscherrohre oder-rohrschenkel angeschweisst werden.
Dementsprechend ist es schwierig, die erforderlichen Schweissverbindungen zwischen den Rohren und der Rohrplatte herzustellen, wobei bei Anwendung üblicher Schweisstechniken eine hängende Anordnung, mit vertikal verlaufenden Wärmetauscherrohren, erforderlich ist, damit beim Schweissen die Schmelze des Schweissbades nicht auf Grund des Einflusses der Schwerkraft durchhängen kann. Ein grosses Schweissbad ergibt sich bei den herkömmlichen Schweisstechniken jedoch bereits deshalb, da die Rohre im Hinblick auf die erforderliche Druck- und Korrosionsfestigkeit (beispielsweise liegen im Betrieb Drücke von 160 oder 180 bar vor, wobei der Temperaturbereich 160 C-180 C betragen kann) grosse Wandstärken, beispielsweise ungefähr 3 mm bei einem Durchmesser von 18 mm, aufweisen.
Die Schweissverbindung muss dabei durch die Rohrwandung hindurchgehen, d. h. es muss die gesamte Wandstärke durchgeschweisst werden.
Im Hinblick auf die Verwendung der Wärmetauscher in der chemischen Industrie, wo oft aggressive, d. h. sehr reaktive Medien gegeben sind, muss selbstverständlich die Schweissung fehlerlos sein, wobei wegen der Unzugänglichkeit der Schweissnähte auch eine nachträgliche Reparatur, sollten bei einer Überprüfung Fehler festgestellt werden, praktisch nicht möglich ist.
Im Zuge der Neuentwicklung von chemischen Verfahren besteht überdies der Bedarf an Wärmetauschern, bei denen entgegen früheren Techniken das aggressive Medium nunmehr ausserhalb der Rohre im Wärmetauschergehäuse vorliegt, wogegen das Kühlmedium durch die Rohre geführt wird. Dies bedeutet, dass abgesehen von den Rohren auch die Rückseite der Rohrplatte aus einem entsprechenden korrosionsbeständigen Material bestehen muss, und dass die Schweissverbindung der Wärmetauscherrohre mit der Rohrplatte an dieser Rückseite der Röhrplatte - von wo sich die Wärmetauscherrohre wegerstrecken-herzustellen wäre, wobei auch kein Spalt vorliegen darf.
Dort ist jedoch die Anbringung der Schweissverbindungen wegen der engen Abstände zwischen den Wärmetauscherrohren nicht möglich, wenn von der Aussenseite der Wärmetauscherrohre her geschweisst wird, wie sich dies an sich aufdrängen würde. Bei einem Schweissen von der Rohrinnenseite her sind jedoch die engen Platzverhältnisse problematisch, auch was das Einbringen von Schweisszusätzen betrifft.
Zusätzlich erschwerend kommt hinzu, dass die im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit verwendeten Materialien (ferritische, ferritisch-austenitische oder austenitische Stähle) ohne Zusatz nur schwer schweissbar sind, wobei der Kontrolle des Schweissvorganges grosse Bedeutung zukommt.
Es ist nun Ziel der Erfindung, einen Wärmetauscher bzw. ein Schweissverfahren wie eingangs
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angegeben vorzusehen, bei dem die gewünschten Schweissverbindungen zwischen den Wärmetauscherrohren und der Rohrplatte an der Rückseite derselben mit grosser Sicherheit und Reproduzierbarkeit auf wirtschaftliche Weise hergestellt werden können.
Der erfindungsgemässe Wärmetauscher der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre in einem Stumpfstoss durch Laserschweissung von der Bohrungsseite her an der einen, unter Belassung von Stutzen für die Wärmetauscherrohre bearbeiteten Seite der Rohrplatte spaltfrei angeschweisst sind.
In entsprechender Weise ist das erfindungsgemässe Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre in einem Stumpfstoss mittels Laserstrahl von der Innenseite der Bohrungen her an Stutzen spaltfrei angeschweisst werden, die zuvor durch Bearbeiten der Rohrplatte erzeugt werden.
Bei der erfindungsgemässen Technik wird somit eine Laserschweissung für die Wärmetauscherrohre an der Rückseite der Rohrplatte vorgesehen, wobei diese Laserschweissung von der Innenseite der Bohrungen in der Rohrplatte bzw. von der Innenseite der Wärmetauscherrohre her vorgenommen wird. Hierzu wird ein entsprechender Laserkopf eines Laserschweissgeräts von der Vorderseite der Rohrplatte her in die jeweilige Bohrung bis zur Rückseite der Rohrplatte eingeführt, wo das Wärmetauscherrohr an der bearbeiteten Rückseite, nämlich an den genannten Stutzen, angesetzt wird, und es wird an dieser Stelle eine spaltfreie, fehlerlose Stumpfstoss-Schweissung bewirkt, wobei die Schweissnaht durchgeschweisst hergestellt wird, d. h. von der Innenseite bis zur Aussenseite reicht.
Durch die Laserschweissung wird eine vergleichsweise zarte, gleichmässige, materialschonende, sehr charakteristische, von anders hergestellten Schweissnähten unterscheidbare Schweissnaht erzielt, wobei mit geringeren Stromleitungen beim Schweissen das Auslangen gefunden wird. Auch sind die Regelungsmöglichkeiten beim Laserschweissen genauer, und es kann das Schmelzbad während des Schweissens auf einen relativ engen Raum beschränkt werden.
Versuche haben überdies gezeigt, dass im Vergleich zu herkömmlichen Schweisstechniken mit wesentlich kürzeren Schweisszeiten, z. B. 5 bis 15 Sekunden statt 50 bis 60 Sekunden pro Wärmetauscherrohr, das Auslangen gefunden werden kann. Die Schweissanschlüsse können mit hoher Reproduzierbarkeit bezüglich der Sicherheit der Schweissstelle ebenso wie in metallurgischer Hinsicht hergestellt werden, so dass sich bei nachfolgenden Untersuchungen keine Analysenschwankungen ergeben. Dies gilt insbesondere auch, wenn für die Wärmetauscherrohre und die Rohrplatte, zumindest für eine Plattierung, d. h.
Auflage, derselben an der Rückseite ein korrosionsbeständiger Stahl verwendet wird. Überdies können die Schweissungen bei horizontaler Ausrichtung der Einheit, d. h. der Wärmetauscherrohre, in normaler Arbeitshöhe vorgenommen werden, wogegen bei den früheren Schweisstechniken, wegen der hängenden Anordnung der Wärmetauscherrohre an der oberhalb von ihnen befindlichen Rohrplatte, grosse Montagehöhen (12 m und mehr) erforderlich waren. Was die Laserschweisseinrichtung betrifft, so können im Prinzip derartige Schweissvorrichtungen verwendet werden, wie sie beim Laserschweissen von Rohren an sich bereits bekannt sind, vgl. beispielsweise die DE 39 10 098 A bzw. die WO 92/032 48 A und WO 92/032 49 A.
Im Hinblick auf die im vorliegenden Wärmetauscher im besonderen gegebene Situation im Betrieb, dass nämlich das aggressive Medium ausserhalb der Wärmetauscherrohre vorliegt, wogegen das Kühlmedium im Inneren der Rohre strömt, wird mit Vorteil vorgesehen, dass die Wärmetauscherrohre und die Rohrplatte, zumindest eine Auflage derselben auf der WärmetauscherrohrSeite, aus einem voll-austenitischen oder einem ferritisch-austenitischen Stahl bestehen.
Für den spaltfreien Anschluss der Wärmetauscherrohre mittels Stumpfstoss ist es auch günstig, wenn die Stutzen denselben Aussen- und Innendurchmesser wie die Wärmetauscherrohre aufweisen.
Für die Schweissnaht-Vorbereitung werden wie erwähnt auf der Wärmetauscherrohr-Seite der Rohrplatte rund um die Anschlüsse Nuten eingefräst, so dass Stutzen (Ringe) für das Ansetzen der Wärmetauscherrohre stehenbleiben. Für das Ansetzen der Wärmetauscherrohre können dann überdies an diesen Stutzen stirnseitig Zentrier- und Fixierhilfen gebildet werden, die mit den entsprechend ausgebildeten Stirnseiten der Wärmetauscherrohre bei deren Ansetzen zusammenarbeiten. Als derartige Zentrier- und Fixierhilfen können beispielsweise zusammenpassende, komplementäre Abstufungen an den Stirnseiten von Stutzen und Rohren oder aber zusammenpassende Abschrägungen, d. h. konische Stirnflächen, vorgesehen werden.
Auf diese Weise wird eine Art
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Sitz an der Stirnseite des jeweiligen Stutzens gebildet, der ein sicheres Einsetzen und Zentrieren des Wärmetauscherrohres ermöglicht.
Um das Laserschweissen zu erleichtern, ist es auch zweckmässig, die Wärmetauscherrohre vorläufig an den Stutzen zu fixieren, und demgemäss werden sie vorzugsweise mit einzelnen, z. B. jeweils zwei, Schweisspunkten an den Stutzen vor dem Anschweissen angeheftet. Nach Anbringen dieser Heftpunkte kann die jeweilige Position des Wärmetauscherrohres am Anschlussstutzen optisch überprüft werden, um sicherzugehen, dass ein richtiges Positionieren des Wärmetauscherrohres erfolgt ist, wonach das Laserschweissen für den spaltfreien Anschluss der Rohre durchgeführt werden kann.
Bei der vorliegenden Schweisstechnik mittels Laserschweissgerät von der Innenseite der Bohrungen bzw. Rohre her ist eine Anwendung von Schutzgas im Inneren der Bohrungen bzw. Rohre möglich, wobei ein entsprechendes Inertgas über dem Laserkopf eingeleitet werden kann, wie dies aus den vorgenannten Schriften an sich bekannt ist. Es ist jedoch vor allem im Hinblick darauf, dass das aggressive Medium wie erwähnt an der Aussenseite der Rohre und an der Rückseite der Rohrplatte vorliegt, auch von Bedeutung, an der Aussenseite der Schweissnaht eine Schutzgasatmosphäre während des Schweissvorganges vorliegen zu haben, und in dem Zusammenhang ist es daher von besonderem Vorteil, wenn während des Schweissens um die Enden der Wärmetauscherrohre und die Stutzen herum eine Schutzgasatmosphäre, durch Anbringen von Schutzgashülsen, aufrechterhalten wird.
Dabei werden zweckmässig der Länge nach geteilte Schutzgashülsen eingesetzt, deren Hälften über ein achsparalleles Scharniergelenk miteinander verbunden sind ; auf diese Weise können diese Schutzhülsen im geöffneten Zustand, mit auseinandergeklappten Hülsenhälften, von der Seite her über das jeweilige Rohrende und den zugehörigen Stutzen geschoben werden, wonach die Schutzgashülsen geschlossen werden ; sodann kann über eine Anschlussbohrung oder dgl. dem Inneren der Schutzhülsen das Inertgas unter Druck zugeführt werden, so dass die Luft im Bereich der Schweissstelle verdrängt und eine Schutzgasatmosphäre erhalten wird. Dabei kann im Bereich der Stellen der Anlage der Schutzgashülsen am Rohr bzw. an der Rohrplatte Gas entweichen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch weiter erläutert. Es zeigen : Fig. 1 einen axialen Schnitt eines erfindungsgemässen Wärmetauschers ; Fig. 2 einen Querschnitt durch diesen Wärmetauscher auf Höhe des laufenden Rohrbündels benachbart der Rohrplatte, gemäss der Linie 11-11 in Fig. 1 ; Fig. 2A die Anordnung der Wärmetauscherrohre des in Fig. 2 dargestellten Rohrbündels in einer schematischen Detailansicht ; Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Rohrplatte und einiger beispielhaft dargestellter Kühlroh- re in Verbindung mit einer Laserquelle, während des Anschweissens eines Rohres ; Fig. 4 die in Fig. 3 bei IV dargestellte Schweissverbindungsstelle zwischen Wärmetauscherrohr und Rohrplatte im Detail in einem Axialschnitt ;
Fig. 5 schematisch eine der in Fig. 4 gezeigten Verbindungsstellen zwischen einem Wärmetauscherrohr und der Rohrplatte mit einer aufgesetzten Schutzgashülse im
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in Fig. 5.
In Fig. 1 ist eine schematische Schnittdarstellung eines typischen Wärmetauschers 1 gezeigt, bei dem das zu kühlende (oder zu erwärmende) Medium durch eine Einlassöffnung 2 in den durch einen z. B. zylindrischen Gehäuse-Mantel 3 begrenzten Innenraum 4 des Wärmetauschers 1 eintritt. Das Medium füllt den vom Mantel bzw. Gehäuse 3 umschlossenen Raum 4 aus und kommt dabei mit in einem Rohrbündel 5A angeordneten Wärmetauscherrohren 5 in Berührung, wobei es zu einem Wärmeaustausch zwischen dem Medium im Innenraum 4 und einem die Wärmetauscherrohre 5 durchfliessenden Kühl- bzw. Heizmedium, z. B. Kühlwasser oder aber Dampf kommt.
Das gekühlte (oder erwärmte) Medium kann über eine Auslassöffnung 6 wieder aus dem Wärmetauscher 1 austreten.
Nachfolgend wird der Einfachheit halber nur auf ein Kühlmedium bzw. ein zu kühlendes Medium bezuggenommen, jedoch gelten die Ausführungen selbstverständlich in gleicher Weise für ein Heizmedium bzw. ein zu erwärmendes Medium.
Das Kühlmedium tritt durch eine Einlassöffnung 7 in den Wärmetauscher 1, genauer in einen mit einer Rohrplatte 8 verbundenen kühlwassergefüllten Einlassbereich 9, ein, der durch eine Trennwand 10 von einem auslassseitigen Bereich 9A getrennt ist. Das Kühlwasser gelangt sodann vom Einlassbereich 9 durch Bohrungen 11 (s. Fig. 3) in der Rohrplatte 8 zu den Wärmetauscher-
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rohren 5. Diese sind beispielsweise U-förmig ausgebildet (wobei aber auch gerade Rohre denkbar wären), und das Kühlwasser gelangt nach dem Wärmeaustausch mit dem zu kühlenden Medium durch die entsprechenden Bohrungen 11 in der Rohrplatte 8 in den Auslassbereich 9A zurück, von wo es über eine Auslassöffnung 7A abgeführt wird.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Rohrbündel 5A des in Fig. 1 dargestellten Wärmetauschers 1, wobei das Rohrbündel 5A beispielsweise 1000 oder mehr Rohre 5 enthalten kann. Die Rohre 5 können beispielsweise gemäss einer rechteckigen Anordnung vorgesehen sein, wobei die Rohre 5 eng aneinander angeordnet sind, wodurch ein Anschweissen der Wärmetauscherrohre 5 an der Rohrplatte 8 auf der den Rohren 5 zugewandten Rückseite 12 (s. Fig. 3) praktisch unmöglich ist. Des Weiteren zeigt Fig. 2 die Aufteilung des Rohrbündels 5A in Einlass-Rohrschenkel und Auslass-Rohrschenkel, getrennt durch einen rohrfreien Bereich 13, auf dessen Höhe sich auf der Vorderseite der Rohrplatte 8 die Trennwand 10 (s. Fig. 1) befindet.
In Fig. 2A ist in einem Prinzipschema die Anordnung der Wärmetauscherrohre 5 (d. h. der Schenkel der U-Rohre) des in Fig. 2 dargestellten Rohrbündels 5A im Detail gezeigt, wobei eine Anordnung von jeweils drei benachbarten Rohren 5 gemäss einem gleichseitigen Dreieck vorliegt.
Dies ermöglicht eine optimale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Raumes. Diese Anordnung der Rohre 5 bringt den Vorteil mit sich, dass ein Wärmeaustausch wegen der vielen Rohre an einer insgesamt grossen Oberfläche möglich ist, so dass eine gute Wärmetauschwirkung erzielt wird.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Rohrbündels 5A und der Rohrplatte 8, wobei nur einige U-förmige Wärmetauscherrohre 5 beispielhaft dargestellt sind. Die Bohrungen 11 in der Rohrplatte 8 sind koaxial zu den Rohren 5, wobei sie bevorzugt denselben Innendurchmesser wie die Rohre 5 aufweisen. Die Rohre bzw. die Rohrschenkel 5 werden in einem Stumpfstoss in der koaxialen Ausrichtung zu den jeweiligen Bohrungen 11 in der Rohrplatte 8 an der Rückseite. 12 der Rohrplatte 8 angeschweisst, wozu eine Laserschweissvorrichtung verwendet wird, die in Fig. 3 schematisch bei 14 veranschaulicht ist. Diese Laserschweissvorrichtung 14 enthält eine Laserquelle 15, von der ein Laserstrahl über entsprechende Einrichtungen, etwa Glasfaserkabel bzw.
Spiegel, einem Laserkopf innerhalb derjenigen Bohrung 13 zugeführt wird, wo der Rohrschenkel gerade angeschweisst wird, s. auch im Detail IV in Fig. 3 sowie die zugehörige detailliertere Darstellung in Fig. 4, wo eine Laserschweisssonde bei 16 veranschaulicht ist. Das Zuleitungspaket für den Laserstrahl und das Schutzgas, das beispielsweise ebenfalls im Bereich der Laserquelle 15 in einem Speicher vorhanden ist, ist in Fig. 3 und 4 schematisch bei 17 angegeben.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass die Laserschweisssonde 16 mit einer geeigneten, mit einer einfachen Linse nur schematisch angedeuteten Optik 18 für den Laserstrahl 19 sowie weiters einen Umlenkspiegel 20 innerhalb eines rotierenden Laserkopfes 21 aufweist. Dieser Umlenkspiegel 20 bestreicht somit während der Drehbewegung des Laserkopfes 21 mit dem durch eine Öffnung 22 im Kopf 21 austretenden Laserstrahl 19 einen kompletten Kreis, wobei zwischen dem jeweiligen Rohr 5 und der Rohrplatte 8 die gewünschte Schweissverbindung hergestellt wird, wie beispielsweise bei 23 veranschaulicht ist. Eine fertige Schweissnaht ist in Fig. 4 bei 24 gezeigt.
Zur Vorbereitung der Schweissverbindung wird die Rückseite 12 der Rohrplatte 8 bearbeitet, wobei Nuten oder Vertiefungen 25 derart eingearbeitet, z. B. gefräst, werden, dass Ringe oder Stutzen 26 belassen werden, die exakt zum jeweils anzuschweissenden Rohr 5 passen. Dadurch wird die vorerwähnte Stumpfstoss-Schweissverbindung ermöglicht, wobei in Fig. 4 beispielhaft für drei übereinander gezeigte Rohre 5 verschiedene Stufen während des Schweissvorganges gezeigt sind : Beim in Fig. 4 untersten Rohr 5 wurde die Schweissnahtvorbereitung beendet, d. h. es liegen die Stutzen 26 vor, an die das unterste Rohr 5 angesetzt ist. Beim gemäss Fig. 4 mittleren Rohr 5 ist das Laserschweissen gerade in Gang, wobei die Schweissnaht 23 hergestellt wird. Beim in Fig. 4 obersten Rohr 5 liegt bereits die fertige Laserschweissnaht 24 vor.
Die jeweilige Schweissnaht 23 bzw. 24 erstreckt sich durch die gesamte Dicke im Bereich des Stumpfstosses vom Stutzen 26 und Rohr 5, so dass an der Aussenseite, wo im Betrieb des Wärmetauschers 1 das zu kühlende aggressive Medium vorliegt, eine bündige Schweissfläche gegeben, und kein Spalt oder Riss vorhanden ist.
Die Rohrplatte 8 kann zur Gänze aus einem korrosionsbeständigen Material bestehen, wie beispielsweise aus einem voll-austenitischen Stahl oder aber aus einem ferritisch-austenitischen Stahl ; sie kann jedoch auch im Bereich ihrer Rückseite 12 mit einer Plattierung aus einem solchen
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Material versehen sein und im Übrigen aus einem Kohlenstoffstahl bestehen, da sie dort nur mit dem Wärmetauschmedium, in der Regel Kühlwasser bzw. Dampf, in Kontakt gelangt. Da derartige Aufplattierungen auf Rohrplatten an sich bekannt sind, kann sich eine nähere Beschreibung hievon erübrigen.
Die Rohre 5 bestehen in vergleichbarer Weise aus einem voll-austenitischen oder ferritischaustenitischen Stahl und im Übrigen auch aus einem Kohlenstoffstahl, und sie gelangen mit ihren Aussenseiten in Kontakt mit dem zu kühlenden (bzw. zu erwärmenden) Medium, weiches in den Zwischenräumen, etwa bei 27 in Fig. 4, gezeigt ist. Wie somit ersichtlich, wird beim vorliegenden Wärmetauscher das Anschweissen der Rohre 5 an der Rückseite 12 der Rohrplatte 8 in einem spaltfreien Stumpfstoss von der Vorderseite der Rohrplatte 8 her, durch die darin enthaltenen Bohrungen 11, vorgenommen, wobei sicherzustellen ist, dass die Laserschweisssonde 16 bzw. der Kopf 21 mit dem Umlenkspiegel 20 genau auf dem Niveau der Stossstelle zwischen den Stutzen 26 und den Rohren 5 in Position kommt.
Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, dass die in die Bohrung 11 eingeführte Laserschweisssonde 16 im Bereich des aus der Bohrung 11 herausragenden Teiles mit einem verstellbaren Anschlag (nicht gezeigt) ausgebildet wird, wobei dieser Anschlag derart eingestellt wird, dass die Sonde 16 gerade soweit in die Bohrung 11 eingeschoben werden kann, dass, wenn der Anschlag an der Vorderseite der Rohrplatte 8 anliegt, der Umlenkspiegel 20 bzw. die Austrittsöffnung 22 des Laserkopfes 21 zur Stumpfstoss-Stelle ausgerichtet ist. Dies kann vor Beginn der Schweissarbeiten ausgemessen bzw. überprüft werden, und bei einer entsprechend genau gefertigten Rohrplatte 8 kann die eingestellte Position des Anschlages für alle anzuschweissenden Rohre 5 beibehalten werden.
Über das Zuleitungspaket 17 wird auch Schutzgas, z. B. Argon, der Schweissstelle von innen her zugeführt, und eine vergleichbare Schutzgasatmosphäre ist an der Aussenseite der Schweissstelle vorzusehen. Hierzu kann, wie in der Detaildarstellung von Fig. 5 gezeigt ist, eine Schutzgashülse 30 aussen um das anzuschweissende Wärmetauscherrohr 5 herum angebracht. Diese Schutzgashülse 30 liegt mit einem oberen, einwärts gerichteten radialen Flansch 31 am Rohr 5 an und wird möglichst dicht in die Nut 25 eingesetzt, die den jeweiligen Stutzen 26 umgibt. Bei 32 ist weiters ein Anschlussnippel für die Schutzgaszuführung zum Inneren der Schutzgashülse 30 schematisch gezeigt.
Gemäss Fig. 6 besteht die Schutzgashülse 30 aus zwei Hülsenteilen 30A, 30B, die über ein Scharniergelenk 30C miteinander schwenkbar verbunden sind. Die Achse des Scharniergelenks 30C verläuft parallel zur Achse der Schutzgashülse 30. Gegebenenfalls kann, um eine möglichst gute Abdichtung zu erreichen, ein Verschluss 33 zum Schliessen der beiden Schutzgashülsenteile 30A, 30B vorgesehen sein.
Es ist jedoch auch möglich, die Schutzgashülse 30 einteilig aus keramischem Material herzustellen, diese vor dem Ansetzen des anzuschweissenden Rohres 5 an die Rohrplatte 8 aufzuschieben und nach erfolgter Schweissung zu zerstören.
Aus Fig. 5 ist sodann noch ersichtlich, dass an den Stirnseiten der Stutzen 26 und der Wärmetauscherrohre 5 Zentrier- und Fixierhilfen, beispielsweise in Form von Abschrägungen 34 oder aber in Form von Abstufungen 35, vorgesehen werden können. Dadurch wird das korrekte Ansetzen des jeweiligen Wärmetauscherrohres 5 stirnseitig am Stutzen 26 erleichtert. Zusätzlich kann ein rasches Anheften mit Hilfe von Schweisspunkten vorgenommen werden, wenn das Wärmetauscherrohr 5 angesetzt wird, und bevor der Laserschweissvorgang gestartet wird, wobei das Wärmetauscherrohr 5 im so angehefteten Zustand vor dem Laserschweissvorgang visuell hinsichtlich der richtigen Lage überprüft werden kann.
Mit der beschriebenen Technik können äusserst verlässlich und reproduzierbar StumpfstossSchweissverbindungen zur Anbringung der Wärmetauscherrohre 5 an der Rohrplatte 8 erhalten werden, wobei die Schweissnähte spaltfrei, vergleichsweise dünn und gleichmässig, im Gegensatz zu herkömmlichen Schweisstechniken, sind, und wobei überdies die Schweissverbindungen in ausserordentlich kurzen Zeiten, beispielsweise in ca. 5 bis 10 oder 15 Sekunden pro Rohr, je nach Wandstärke des Rohres bzw. des Stutzens, und je nach Material, erzielt werden.
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PATENTANSPRÜCHE : 1. Wärmetauscher, beispielsweise für die Harnstofferzeugung, mit an einer mit Bohrungen versehenen Rohrplatte druckdicht angeschweissten Wärmetauscherrohren innerhalb eines
Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre (5) in einem Stumpf- stoss durch Laserschweissung von der Bohrungsseite her an der einen, unter Belassung von Stutzen (26) für die Wärmetauscherrohre (5) bearbeiteten Seite der Rohrplatte (8) spaltfrei angeschweisst sind.