CH318030A - Welded connection of a tube with a tube sheet drilled through to accommodate the tube - Google Patents

Welded connection of a tube with a tube sheet drilled through to accommodate the tube

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CH318030A
CH318030A CH318030DA CH318030A CH 318030 A CH318030 A CH 318030A CH 318030D A CH318030D A CH 318030DA CH 318030 A CH318030 A CH 318030A
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tube
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welded connection
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German (de)
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Sulzer Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L41/00Branching pipes; Joining pipes to walls
    • F16L41/001Branching pipes; Joining pipes to walls the wall being a pipe plate

Description

  

  <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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Schweissverbindung eines Rohres mit. einem zur Aufnahme des Rohres durchbohrten Rohrboden, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Schweissnaht in einer zur Boh rung konzentrischen Mulde des Rohrbodens deren Durchmesser grösser als der Bohrungs durchmesser ist und deren Sohle mit der Stirn fläche des Rohres abschliesst - angeordnet, ist und die Stirnfläche des Rohres mit der ausser halb der Bohrung liegenden Fläche der Mulde verbindet. UNTERANSPRÜCHE 1. Schweissverbindung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Mulde etwa gleich gross wie die Rohrwand stärke ist. 2. Schweissverbindung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Muldenradius etwa iun die Rohrwandstärke grösser ist als der Bohrungsradius. PATENT CLAIM Welded connection of a pipe with. a tube sheet drilled through to receive the tube, characterized in that the annular weld seam is arranged in a trough of the tube sheet that is concentric to the drilling, the diameter of which is greater than the bore diameter and the bottom of which ends with the end face of the tube, and the end face of the Pipe connects with the outside half of the bore surface of the trough. SUBClaims 1. Welded connection according to patent claim, characterized in that the depth of the trough is approximately the same size as the pipe wall thickness. 2. Welded connection according to patent claim, characterized in that the trough radius is approximately iun the pipe wall thickness greater than the bore radius.
CH318030D 1954-02-18 1954-02-18 Welded connection of a tube with a tube sheet drilled through to accommodate the tube CH318030A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2072173A1 (en) 2007-12-21 2009-06-24 Linde Aktiengesellschaft Method for joining pipe bases and pipes and friction tool for executing the method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2072173A1 (en) 2007-12-21 2009-06-24 Linde Aktiengesellschaft Method for joining pipe bases and pipes and friction tool for executing the method
US7954691B2 (en) 2007-12-21 2011-06-07 Linde Aktiengesellschaft Method for joining tube plates and tubes as well as friction tool to carry out the method

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