<B>Schweissverbindung eines Rohres</B> mit <B>einem zur Aufnahme des Rohres</B> <B>durchbohrten Rohrboden</B> Die Erfindung bezieht sich auf die Schweissverbindung eines Rohres mit einem zur Aufnahme des Rohres durchbohrten Rohr boden. Sie kann insbesondere bei geschweiss ten Wärmeaustauschern Verwendung finden, bei denen eine Anzahl in Rohrböden gehal tener Rohre im Innern eines Mantelrohres an geordnet ist.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeich- net, dass die ringförmige Schweissnaht in einer zur Bohrung konzentrischen Mulde des Rohr bodens - deren Durchmesser grösser als der Bohrungsdurchmesser ist und deren Sohle mit der Stirnfläche des Rohres abschliesst angeordnet ist und die Stirnfläche des Rohres mit der ausserhalb der Bohrung liegenden Fläche der Mulde verbindet. Vorzugsweise wird die Tiefe der Mulde etwa gleich gross wie die Rohrwandstärke gewählt. Der Mulden radius kann etwa iun die Rohrwand grösser sein als der Bohrungsradius.
Die Aufgabe einer derartigen Schweissver bindung ist es, sowohl die auftretenden Kräfte von den Rohren auf den Rohrboden zu über tragen als auch die Räume zu beiden Seiten des Rohrbodens druckdicht gegeneinander ab zudichten. Es ist bereits bekannt, die Stirn fläche des Rohres mit der Fläche des Rohr Bodens abschliessen zu lassen und über der kreisförmigen Fuge zwischen den beiden Flä chen eine Schweissnaht anzubringen. Diese Schweissnaht kann nur eine geringe Stärke erhalten; sie wird unregelmässig, weil die Schweisselektrode nicht geführt -wird und ist deshalb wenig haltbar. Es ist auch bereits be kannt, das Rohr etwas über die Rohrboden fläche herausstehen zu lassen oder es um ein Stück in die Bohrung hineinzuziehen.
Im ersten Fall ergibt sich eine ringförmige Schweissnaht zwischen Rohraussenwand und Rohrbodenfläche, im zweiten Fall eine ring förmige Schweissnaht zwischen Rohrstirn fläche und Bohrungsfläche. In beiden Fällen besitzt die Schweissnaht einen - meist recht eckigen - Winkel an der Stelle, wo die ge nannten Flächen zusammentreffen. Es ist schwierig, diesen Winkel sauber auszuschwei- ssen, weil er schwer zugänglich ist und weil sich dort Schlacke sammelt und das Schweiss material nicht bis dorthin dringt. Gerade die ser Winkel ist aber der am stärksten bean spruchte Teil der Schweissnaht.
Diese Nachteile vermeidet die Erfindung. Der Übergang von der Stirnfläche des Rohres auf die Muldenfläche des Rohrbodens ist nahezu eben; es tritt kein die Schweissung ge fährdender Winkel auf. Der hochgezogene Muldenrand gewährleistet eine ausreichende Dicke der Schweissnaht. Weiterhin kann der Muldenrand als Führung für die Schweiss elektrode dienen. Hinzu kommt, dass im Ge gensatz zu der bisher als günstig erachteten Schweissart - bei welcher das Rohr etwas aus dem Rohrboden herausgezogen oder in die Bohrung hineingeschoben wurde - die Schweisselektrode axial zu den Rohren ge führt werden kann. Im folgenden wird ein Ausführungsbei spiel des Erfindungsgegenstandes an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Hierin zeigen Fig.1 die Anwendung der erfindungs gemässen Schweissverbindung bei einem ge schweissten Wärmeaustauscher und Fig.2 die Schweissverbindung in vergrö sserter Darstellung.
Fig. 1 zeigt in einem Ausschnitt aus einem Element eines geschweissten Wärmeaustau- schers ein äusseres Mantelrohr 1, welches durch eine Schweissnaht 2 mit dem Rohrboden 3 ver bunden ist. In Bohrungen 4 des Rohrbodens sind eine Anzahl innere Rohre 5 eingesetzt und mit dem Rohrboden durch Schweissungen 6 verbunden. Die innern Rohre münden in einen Raiun 7, der von einer Deckkappe 8 abge schlossen wird, an welche sich eine Verbin dungsleitung 9 anschliesst. Die Deckkappe 8 ist durch die Schweissnaht 10 mit der Ver bindungsleitung 9 und durch die Schweissnaht 11 mit dem Rohrboden 3 verbunden.
Im Betrieb wird dem Wärmeaustauscher beispielsweise durch die Leitung 9 ein Heiz mittel zugeführt, welches durch die innern Rohre 5 strömt und ein Arbeitsmittel, welches durch das äussere Mantelrohr 1 geführt wird, beheizt.
In Fig.2 ist die Schweissnaht vergrössert därgestellt. Nachdem das Rohr 5 in die Boh- ring des Rohrbodens eingesetzt ist und ge gebenenfalls behelfsmässig an ihm befestigt -wurde, wird mit einem Zapfenbohrer die Mulde 12 in dem Rohrböden eingesenkt und gleichzeitig mit der Muldensohle die Stirn fläche des Rohres 5 bearbeitet. Dadurch bildet die Stirnfläche 13 des Rohres mit der Sohle 14 der Mulde eine annähernd ebene Fläche.
Parallel zu der Achse des Rohres 5 kann nun die Schweisselektrode eingeführt werden, und je nach der Grösse der Elektrode und der Rohrwandstärke werden ein oder mehrere Schweisslagen - hier die Schweisslagen 6a, 6b und 6c - aufgebracht. Fast bei dein gan zen Schweissvorgang kann die Elektrode an der Seitenwand der Mulde 12 geführt werden.
Es ist zu beachten, dass die Schweisselek trode parallel zu den Rohren eingeführt wer- den kann, wodurch die Schweissnaht 11 in einem beträchtlichen Abstand -von den Schweissverbindungen 6 angeordnet sein kann. Dies ist für den Fall von Bedeutung, dass bei Reparaturen die Deckkappe 8 abgeschnit ten und anschliessend wieder aufgeschweisst. werden muss, wobei die Schweissnaht 11 näher an die Schweissverbindungen 6 heranrückt, was aber nicht möglich wäre, wenn die Schweissnaht 11 bereits dicht neben den Schweissverbindungen 6 angeordnet sein müsste, falls die Schweisselektrode bei der Her stellung der Schweissverbindungen 6 schräg zu den Rohrachsen eingeführt werden müsste.
Selbstverständlich beschränkt sich die Er findung nicht nur auf Schweissverbindungen an Wärmeaustauschern. Sie kann auch in gleicher Weise beispielsweise bei Trommel kesseln Verwendung finden. Besonders vor teilhaft ist die Schweissverbindung, wenn über kritischem Druck ausgesetzte Rohre in Rohr böden verschweisst werden sollen, weil die Güte der Sehweissung mit. steigender Rohr wandstärke zunimmt.
<B> Welded connection of a pipe </B> with <B> a pipe base drilled through to receive the pipe </B> <B> The invention relates to the welded connection of a pipe to a pipe base drilled through to receive the pipe . It can be used in particular in welded heat exchangers in which a number of tubes held in tube sheets inside a jacket tube is arranged.
The invention is characterized in that the annular weld seam is arranged in a trough in the bottom of the pipe that is concentric to the hole - the diameter of which is greater than the diameter of the hole and the bottom of which ends with the end face of the pipe and the end face of the pipe with the outside of the hole lying surface of the trough connects. The depth of the trough is preferably selected to be approximately the same as the pipe wall thickness. The trough radius can be about iun the pipe wall larger than the bore radius.
The task of such a welding connection is to carry both the forces occurring from the tubes to the tube sheet and to seal the spaces on both sides of the tube sheet pressure-tight against each other. It is already known to let the end face of the pipe end with the surface of the pipe bottom and to apply a weld seam above the circular joint between the two surfaces. This weld seam can only get a small thickness; it becomes irregular because the welding electrode is not guided and is therefore not very durable. It is also already known to let the tube protrude slightly over the tube sheet surface or to pull it into the bore a bit.
In the first case there is an annular weld seam between the tube outer wall and the tube bottom surface, in the second case an annular weld seam between the tube face and the bore surface. In both cases, the weld seam has a - usually rectangular - angle at the point where the surfaces mentioned meet. It is difficult to weld this corner cleanly because it is difficult to access and because slag collects there and the welding material does not penetrate there. However, it is precisely this angle that is the most stressed part of the weld seam.
The invention avoids these disadvantages. The transition from the end face of the tube to the trough surface of the tube sheet is almost flat; there is no angle that could endanger the welding. The raised edge of the bowl ensures that the weld seam is sufficiently thick. Furthermore, the bowl rim can serve as a guide for the welding electrode. In addition, in contrast to the previously considered favorable type of welding - in which the tube was pulled out of the tube sheet or pushed into the bore - the welding electrode can be guided axially to the tubes. In the following, a Ausführungsbei game of the subject invention is explained in more detail with reference to the drawing.
1 shows the application of the welded joint according to the invention in a welded heat exchanger and FIG. 2 shows the welded joint in an enlarged representation.
1 shows, in a detail from an element of a welded heat exchanger, an outer jacket tube 1 which is connected to the tube sheet 3 by a weld seam 2. A number of inner tubes 5 are inserted into bores 4 in the tube sheet and are connected to the tube sheet by welds 6. The inner tubes open into a Raiun 7, which is closed abge by a top cap 8, to which a connec tion line 9 connects. The top cap 8 is connected to the connecting line 9 by the weld seam 10 and to the tube sheet 3 by the weld seam 11.
In operation, the heat exchanger is fed to a heating medium, for example through the line 9, which flows through the inner tubes 5 and a working medium which is passed through the outer jacket tube 1 is heated.
The weld seam is shown enlarged in FIG. After the tube 5 has been inserted into the drilling ring of the tube sheet and if necessary temporarily attached to it, the trough 12 is sunk into the tube sheet with a mortise drill and the end face of the tube 5 is machined at the same time with the trough bottom. As a result, the end face 13 of the pipe forms an approximately flat surface with the base 14 of the trough.
The welding electrode can now be introduced parallel to the axis of the pipe 5, and depending on the size of the electrode and the pipe wall thickness, one or more welding layers - here the welding layers 6a, 6b and 6c - are applied. Almost during your entire welding process, the electrode can be guided on the side wall of the trough 12.
It should be noted that the welding electrode can be inserted parallel to the pipes, whereby the weld seam 11 can be arranged at a considerable distance from the welded connections 6. This is important in the event that, during repairs, the top cap 8 is cut off and then welded on again. the weld seam 11 moves closer to the welded connections 6, which would not be possible if the welded seam 11 had to be arranged close to the welded connections 6 if the welding electrode was inserted at an angle to the pipe axes when the welded connections 6 were made would have to.
Of course, the invention is not limited to welded connections on heat exchangers. You can also find boilers in the same way, for example, drum use. The welded joint is particularly advantageous when pipes exposed to critical pressure are to be welded into pipe bases, because the quality of the welding is also important. increasing pipe wall thickness increases.