Schweissverbindung zwischen einem Rohrboden und den in seine Bohrungen hineingesteckten Rohren Die Erfindung betrifft die Verbindung von Rohr- böden mit Rohren, bei :denen die Rohre in die Boh rungen der Rohrböden hineingesteckt und an :ihren Enden mit diesen verschweisst sind. Da die Rohr böden meistens wesentlich dickwandiger bemessen werden, als der Schweissnahttiefe entspricht, verblei ben nach der Schweissurig zwischen dien Bohrungs wandungen und den Rohren Spalte, die sich über einen wesentlichen Teil der Länge der Bohrung er strecken.
Diese Spalte begünstigen - wenn die Ver bindung zwischen den Rohren und dem Rohrboden für Behälter oder Apparate, beispielsweise Wärme- austauscher mit korrosionsfördernden Flüssigkeiten oder Gasen Verwendung findet - die Bildung von Korrosionsherden. Zur Vermeidung dieses Nachteils sind nach einem bekannten Vorschlag die Bohrungen von der :der Schweissnaht abgewandten Seite des Rohrbodens bis zum Grund der Schweisse erweitert.
Dadurch entstehen statt der engen Spalte ringförmige Räume, die sich aber, da sie ihrer sackartigen Form wegen während des Betriebes von dem die Rohre umgebenden. Medium nicht durchspült sind, im Laufe der Zeit zusetzen, so dass sich, da sie kaum zu reini gen sind, trotzdem Herde für Schäden ergeben. Diese Gefahr ist insbesondere bei Behältern gegeben, die nach erfolgtem Zusammenbau von innen nicht mehr zugänglich sind.
Es sind zwar bereits Schweissverbindungen be kannt, bei denen die Rohre an einem Rohrboden, stumpf angeschweisst sind und die somit keine Spalte aufweisen: Die Festigkeit einer derartigen Verbindung ist aber begrenzt. Darüber hinaus sind; bei diesen Verbindungen die Schweissstellen, insbesondere bei den oft vorkommenden engen Rohrabständen, schlecht zugänglich, so dass die Schweissurig, wenn keine Spezialverfahren angewandt werden, zumindest äusserst schwierig .ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schweissverbindung zwischen einem Rohrboden und den in seine Bohrungen hineingesteckten Rohren zu schaffen, bei der die vorgenannten Nachteile ver mieden sind. Zu diesem Zweck sind gemäss der Erfindung die Rohre nur über einen Teil der Gesamt dicke des Rohrbodens in diesen hineingesteckt und im wesentlichen über die gesamte Einstecktiefe mir dem Rohrboden verschweisst, so dass keine Spalten oder Kammern zwischen den Rohren und dem Rohr boden entstehen.
Diese neuartige Schweissverbindung weist somit weder nichtdurchspülte Räume noch Spalte auf, die Anlass zu Korrosionen geben könnten.
Es ist wohl eine Schweissverbindung bekannt, bei der die Rohre nicht vollständig, sondern über einen etwa 3/4 der Gesamtdicke des Rohrbodens be tragenden Teil in den Rohrboden hineingesteckt sind, bei der die Verschweissung aber nur an den Rohr enden erfolgt, so dass über den. grössten Teil der Länge der Bohrung ein Spalt zwischen der Rohr aussenwand und der Wandung der Bohrung ver bleibt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung können die Bohrungen in dem Rohrboden nur an der den Rohren zugewandten Seite einen dem Aussendurch messer der Rohre angepassten Bohrungsabschnitt auf weisen und in ihrem übrigen Teil gegenüber diesem Abschnitt erweitert sein. Durch diese Erweiterung der Bohrung wird die Zugänglichkeit zu der Schweiss stelle verbessert bzw. mehr Platz für die Schweiss werkzeuge geschaffen und :damit die Durchführung des Schweissvorganges erleichtert oder gar erst er möglicht. Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert: Nach den Fig. 1 und 2 ist der Rohrboden 1 mit Bohrungen 2 versehen.
In diese Bohrungen sind die Rohre 3 nur über einen Teil der Gesamtdicke des Rohrbodens hineingesteckt.
Wie die dargestellten Ausführungsbeispiele er kennen lassen, sind die Bohrungen 2 so ausgebildet, dass an der den Rohren zugewandten Seite der Boh rung ein etwa kragenförmiger, dem Aussendurch messer der Rohre angepasster Bohrungsabschnitt 5 gebildet ist, während die Bohrungen in ihrem übrigen Teil gegenüber diesem kragenförmigen Abschnitt er weitert sind.
Dabei ist die Einstecktiefe a der Rohre grösser als die Länge des kragenförmigen Abschnittes 5, und es ist der Rohrboden 1 in dem sich an den. kragen- förmigen Abschnitt 5 anschliessenden Teil der Boh rung bis zu einer Tiefe, die etwa der Einstecktiefe a der Rohre entspricht, so ausgebildet, dass sich zwi schen dem Rohr 3 und der Wand der Bohrung 2 ein zur Aufnahme der Schweissnaht 6 dienender Raum 7 ergibt, wie dies in der linken Hälfte der Fig. 1 und 2, die den Zustand vor dem Schweissen zeigen, dar gestellt ist.
Zweckmässigerweise ist der kragenförmige, dem Aussendurchmesser der Rohre 3 angepasste Bohrungs abschnitt 5 so kurz bemessen, dass eine Durch schweissung des Rohrbodens an dieser Stelle mit Sicherheit erreichbar ist, wie dies in der rechten Hälfte der Fig. 1 und 2, die den Zustand. nach dem Schweissen zeigen, dargestellt ist. Bei der Ver schweissung des in den Rohrboden eingesteckten Rohrendes können auch die Kanten desselben ver- rundet werden, so dass dies Rohrende eine mehr oder weniger trichterförmige Form erhält. Derartige Ver schweissungen lassen sich besonders bei Schutzgas schweissung mit nicht schmelzenden Elektroden er zielen.
Durch den. trichterförmigen Übergang am Rohrende ergibt sich auch der Vorteil eines besonders strömungsgünstigen Einlaufes in die Rohre.
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungs beispiel ist die Bohrung 2 so ausgebildet, dass die Erweiterung 4 der Bohrung allmählich auf den kra genförmigen Abschnitt 5 übergeht. Dabei ist die Übergangsstelle in der Nähe des Rohrendes, so aus gebildet, dass sich dort zwischen dem Rohr 3 und der Wand der Bohrung 2 ebenfalls ein zur Aufnahme der Schweissnaht 6 dienender Raum 7 ergibt.
Die Erweiterung 4 kann nach Fig. 2 auch ohne allmählichen Übergang ausgeführt sein und statt des sen durch einen Bund 10 begrenzt sein, in dem der zur Aufnahme der Schweissnaht 6 dienende Raum 7 im Bereich des Rohrendes vorgesehen ist.
Bei der erfindungsgemässen Schweissverbindung kann die Schweissung - wie dies aus den dargestellten Ausführungsbeispielen ersichtlich ist - von der den Rohren abgewandten Seite 8 des Rohrbodens aus erfolgen, was insbesondere bei kleinen Rohrabständen vorteilhaft ist. Bei genügend grossen Rohrabständen und entsprechender Gestaltung der Nahtform kann aber auch von der anderen Seite 9 des Rohrbodens geschweisst werden.
Im übrigen ist die Erfindung nicht auf die dar gestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es sind hiervon verschiedene bauliche Abweichungen mög lich. So braucht der Rohrboden nicht die Form einer ebenen Platte zu haben, sondern kann auch anders, beispielsweise zylindrisch oder kugelkalottenförmig ausgebildet sein. Die Schweissung kann zur Ver besserung der Güte der Schweissverbindung in an sich bekannter Weise unter Schutzgas durchgeführt werden. Schliesslich kann die Verbindung statt durch Schweissen auch durch Löten hergestellt werden..
Die Herstellung der erfindungsgemässen Verbin dung kann auch mittels elektrischer Widerstands- schweissung bewerkstelligt werden, indem eine Schweisselektrode an dem Rohrende in das Innere des Rohres eingeführt und gegen die Rohrwand gepresst wird. Für diesen Fall kommen die zur Aufnahme des Schweissgutes vorgesehenen Räume 7 in Fortfall, gegebenenfalls kann die Bohrung dabei auch ohne Erweiterungen 4 ausgeführt werden.
Welded connection between a tube sheet and the tubes inserted into its bores. The invention relates to the connection of tube sheets with tubes, in which the tubes are inserted into the bores of the tube sheets and are welded to their ends. Since the tube floors are usually dimensioned much thicker than the weld seam depth, ben remain after the Schweissurig between the bore walls and the tubes column that stretch over a substantial part of the length of the bore.
If the connection between the tubes and the tube sheet is used for containers or apparatus, for example heat exchangers with corrosive liquids or gases, these gaps favor the formation of sources of corrosion. To avoid this disadvantage, according to a known proposal, the bores are widened from the side of the tube sheet facing away from the weld seam to the bottom of the weld.
As a result, instead of narrow gaps, annular spaces are created which, however, because they are sack-like due to their sack-like shape, are separated from those surrounding the pipes during operation. Medium are not flushed through, clog over time, so that, since they can hardly be cleaned, there are still foci for damage. This risk is particularly given with containers that are no longer accessible from the inside after assembly.
Welded connections are already known in which the tubes are butt-welded to a tube sheet and thus have no gaps: the strength of such a connection is limited. In addition are; With these connections, the welding points, especially with the narrow pipe spacings that often occur, are difficult to access, so that if no special processes are used, welding is at least extremely difficult.
The invention has for its object to provide a welded connection between a tube sheet and the tubes inserted into its bores, in which the aforementioned disadvantages are avoided. For this purpose, according to the invention, the tubes are only inserted into the tube sheet over part of the total thickness of the tube sheet and welded to the tube sheet essentially over the entire depth of the tube sheet so that no gaps or chambers are created between the tubes and the tube sheet.
This new type of welded joint therefore has neither unflushed spaces nor gaps that could give rise to corrosion.
It is well known a welded joint in which the tubes are not completely but inserted into the tube sheet over an approximately 3/4 of the total thickness of the tube sheet be bearing part, in which the weld only ends at the tube, so that over the . Most of the length of the bore remains a gap between the pipe outer wall and the wall of the bore ver.
According to a further development of the invention, the bores in the tube sheet can only have a bore section adapted to the outer diameter of the tubes on the side facing the tubes and be widened in the remaining part compared to this section. This enlargement of the bore improves the accessibility to the welding point or creates more space for the welding tools and thus facilitates the implementation of the welding process or even makes it possible in the first place. The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments: According to FIGS. 1 and 2, the tube sheet 1 is provided with bores 2.
The tubes 3 are only inserted into these bores over part of the total thickness of the tube sheet.
As the illustrated embodiments show, the bores 2 are designed so that an approximately collar-shaped bore section 5 adapted to the outer diameter of the tubes is formed on the side of the boring facing the tubes, while the bores in their remaining part are collar-shaped Section he is extended.
The insertion depth a of the tubes is greater than the length of the collar-shaped section 5, and it is the tube sheet 1 in which the. collar-shaped section 5 adjoining part of the borehole up to a depth which corresponds approximately to the insertion depth a of the tubes, designed so that between the tube 3 and the wall of the borehole 2 there is a space 7 serving to accommodate the weld seam 6 , as shown in the left half of FIGS. 1 and 2, which show the state before welding, is provided.
The collar-shaped bore section 5 adapted to the outer diameter of the tubes 3 is expediently dimensioned so short that welding through the tube sheet can be achieved with certainty at this point, as is shown in the right half of FIGS. 1 and 2, which shows the state. show after welding is shown. When the tube end inserted into the tube sheet is welded, the edges thereof can also be rounded, so that this tube end is given a more or less funnel-shaped shape. Such welds can be achieved especially with inert gas welding with non-melting electrodes.
Through the. funnel-shaped transition at the end of the pipe also results in the advantage of a particularly flow-favorable inlet into the pipes.
In the embodiment shown in FIG. 1, the bore 2 is designed so that the widening 4 of the bore gradually merges into the kra gene-shaped section 5. The transition point in the vicinity of the pipe end is formed in such a way that there is also a space 7 serving to accommodate the weld seam 6 between the pipe 3 and the wall of the bore 2.
The extension 4 can also be designed according to FIG. 2 without a gradual transition and instead of the sen be limited by a collar 10 in which the space 7 serving to receive the weld seam 6 is provided in the region of the pipe end.
In the welded connection according to the invention, the welding can be carried out - as can be seen from the illustrated embodiments - from the side 8 of the tube sheet facing away from the tubes, which is particularly advantageous in the case of small tube spacings. If the tube spacings are sufficiently large and the seam shape is appropriately designed, welding can also be carried out from the other side 9 of the tube sheet.
In addition, the invention is not limited to the exemplary embodiments provided. Various structural deviations are possible, please include. The tube sheet does not need to have the shape of a flat plate, but can also be designed differently, for example cylindrical or spherical cap-shaped. The welding can be carried out in a manner known per se under protective gas to improve the quality of the welded joint. Finally, the connection can also be made by soldering instead of welding.
The connection according to the invention can also be produced by means of electrical resistance welding by inserting a welding electrode at the end of the pipe into the interior of the pipe and pressing it against the pipe wall. In this case, the spaces 7 provided for accommodating the weld metal are no longer available; if necessary, the bore can also be made without extensions 4.