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Schweißverbindung zwischen einem Rohrnippel und einer Wandung Das
Anschweißen von Rohrnippeln an Wandungen, z. B. an Trommeln für Höchstdruckdampfkessel,
wurde bisher in der Weise vorgenommen, daß vor der Schweißung eine vorläufige Verbindung
und Zentrierung des Nippels in der Bohrung der Kammerwand durch Anordnen eines Gewindes
oder zapfenartigen Ansatzes zwischen beiden Teilen hergestellt, der Bohrungsumfang
in der Kammer mit einer tulpenförmigen Kehle versehen und in diese eine Dichtschweißung
gelegt wurde. Nach einer anderen Ausführung hat man am einen Ende eines Nippels
einen Stauchbund vorgesehen, der zur Zentrierung des Nippels in eine entsprechende
Ringausnehmung an der Innenseite der Kammer eingreift. Der Nippel wird von innen
in die Kammer eingeschoben, nach außen gedrückt und durch eine Kehlnaht verbunden.
Der Bund an der Innenseite der Kammer soll dabei die Schubkräfte in axialer Richtung
des Nippels auffangen, während die Kehlnaht an der Außenseite der Kammer hauptsächlich
als Dichtschweiße dient. Ferner wurde der Nippel am vorderen Ende eingezogen, mit
diesem Ende in die Bohrung der Wand eingeführt und nach Legen der Schweißnaht der
Nippel und die Wandbohrung auf den Durchmesser der Nippelbohrung aufgerieben. Des
weiteren findet eine Konstruktion Anwendung, die darin besteht, daß ein Rohrnippel
ohne Gewinde oder Bund in eine tulpenförmige Eindrehung an der Außenseite der Kammerwand
eingesetzt wird. Die tulpenförmige Eindrehung erhält an ihrer Wurzel eine Aussparung,
die im Durchmesser einem ringförmigen Ansatz des Rohrnippels entspricht. Die Tiefe
dieser Aussparung soll möglichst gering sein, da sie nur zur Zentrierung des Nippels
dient. Rohrnippel und Kammerwand werden sodann unter Druck verschweißt, wobei die
Schweißnaht sowohl eine Dicht- als auch Festigkeitsnaht ergibt.
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Die Erfindung besteht darin, daß zunächst das der Wandung zugewandte
Ende des Nippels kegelstumpfförmig so weit eingezogen wird, daß der Außendurchmesser
der Stirnfläche des Nippelkonus etwa dem Innendurchmesser der zylindrischen Nippelbohrung
entspricht und die Stirnfläche des Nippelkonus eine ringförmige Erhöhung erhält,
die in eine entsprechende Einsenkung am Grunde der tulpenförmigen, das Schweißgut
aufnehmenden Vertiefung eingreift, wie dies an sich bekannt ist. Schließlich wird
nach Herstellung der Schweißverbindung in üblicher Weise das Innere des Nippels
und die Bohrung in der Kammerwand auf den lichten Durchmesser der zylindrischen
Nippelbohrung erweitert.
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Weiterhin wird gemäß der Erfindung davon Gebrauch gemacht, die tulpenartige
Ausnehmung in der Kammerwand mit einer sich kegelstumpfförmig nach außen erweiternden
Seitenwandung auszustatten, wobei diese in die Bodenfläche mit reichlichem Übergangsradius
eingeführt und die Schräglage der Seitenwandung üblicherweise etwa der Schrägstellung
der Elektrodenhaltung angepaßt wird.
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Bei Verwendung der erwähnten ringförmigen Erhöhung an der Nippelstirnfläche
und der entsprechenden Einsenkung in der Vertiefung der Kammerwand ist es erfindungsgemäß
zweckmäßig, den Außendurchmesser der Erhöhung an der Kammerwand und entsprechend
den Innendurchmesser der Vertiefung am Nippel um ein geringes Maß im Durchmesser
von etwa 2 mm kleiner zu halten als den Innendurchmesser des zylindrischen Nippelteiles,
weil auf diese Weise die Sicherheit des Vorliegens einer einwandfreien Schweißnaht
noch weiter erhöht wird. Man verlegt durch diese Anordnung nämlich die Erhöhung
an der Kammerwand vollständig in den anschließend auszubohrenden Bereich und bohrt
auch noch einen Teil der mit Sicherheit verschweißten Gegenerhöhung, d. h. also
der Wurzel des Nippels, mit fort.
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Die Breite dieser Wurzel, d. h. also der sich durch die Vertiefung
am Nippel ergebenden und im Durchmesser größeren Erhöhung, kann dabei vorzugsweise
etwa 1,5 mm betragen, so daß also der Außendurchmesser der kleineren Kegelstumpffläche
am Nippel im Durchmesser etwa 1 mm größer ist als der Innendurchmesser des Nippels.
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Eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß
die Kegelstumpfform des Nippels abgeändert werden kann. Es ist zwar zweckmäßig und
einfach, die Mantellinie des Kegelstumpfes geradlinig verlaufen zu lassen, indessen
ist es für den Schweißvorgang unter Umständen günstig, der äußeren Kegelstumpfmantellinie
eine nach innen, d. h. hohl durchgebogene Form zu erteilen. Man hat dann
den
Vorteil, daß man mit der Elektrode besser an die Schweißstelle, insbesondere an
die Wurzel herankommt und andererseits den Vorteil, daß man trotzdem noch die Abmessungen
der Tulpe im Durchmesser verringern kann, so daß also der Querschnitt der endgültigen
Schweißnaht und somit auch deren Volumen herabgesetzt wird.
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Bei den vorstehend angegebenen Verhältnissen und insbesondere angenäherten
Maßen ist noch zu berücksichtigen, daß hierbei von der Voraussetzung ausgegangen
ist, daß die Tiefe der Tulpe in einem bestimmten Verhältnis zur Wandstärke des Nippels
steht. Hierbei hat sich als Vorteil ergeben, wenn die Verbindung zwischen dem zylindrischen
und dem kegelstumpfförmigen Teil des Nippels, d. h. also der größte Kegelstumpfdurchmesser
im Bereich der Kehlnaht liegt.
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Die Erfindung sei an einem Ausführungsbeispiel erläutert, das in der
Zeichnung im Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Verbindung zwischen Nippel
und Kammerwand wiedergegeben ist, wobei beide Teile nur in teilweise fertiggestelltem
Zustand gezeigt sind.
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In der Kammerwand 1 ist eine Bohrung 2 vorgesehen, die kleiner ist
als der lichte Durchmesser 3 des Nippels 4, aber größer als der kleine Innendurchmesser
5 des kegelstumpfförmig eingezogenen Endes 6 des Nippels. Der größere Durchmesser
7 dieses kegelstumpfförmig eingezogenen Endes ist in diesem Beispiel etwas größer
als der Innendurchmesser 3 des Nippels, der gemäß der Erfindung gleichzeitig auch
größer als der Durchmesser 2 der Kammerbohrung ist. Der Nippel weist an seiner eingezogenen
Stirnfläche eine Vertiefung 8 auf, deren äußerer Durchmesser 9 z. B. um 3 mm kleiner
ist als der größere Durchmesser 7 der eingezogenen Kegelstumpffläche. Die Tiefe
dieser Ausnehmung beträgt 1 mm. Da der größere Durchmesser 7 der Kegelstumpfstirnfläche
seinerseits um 1 mm größer ist als der Innendurchmesser 3 des Nippels, liegt mithin
auch der Durchmesser 9 der Ausnehmung 8 innerhalb des lichten Durchmessers 3 des
Nippels, d. h. ist kleiner als dieser. Die Kammerwandung ist mit einer tulpenförmigen
Kehle 10 versehen, deren Bodenfläche 11 gerade verläuft und mit großer Abrundung
12 in die schräg liegende, also kegelstumpfförmige Seitenfläche 13 übergeht, wobei
die Abmaße dieser Kehle so bemessen und die Seitenneigung der kegelstumpfförmigen
Seitenwand 13 so gegenüber der Neigung des kegelstumpfförmig eingezogenen Teiles
6 des Nippels eingerichtet ist, daß eine Elektrode bequem eingeführt und in den
Winkel zwischen Kehle und Nippelende gebracht werden kann. Die Bodenfläche 11 der
Kehle weist einen der Ausnehmung 8 an der Stirnfläche des Nippels entsprechenden
ringförmigen Vorsprung 14 auf, der etwas weiter vorspringt als der Tiefe der Ausnehmung
8 in der Nippelstirnwand entspricht, so daß ein reichliches Spiel zwischen der Stirnwand
des Nippels und der Bodenfläche 11 entsteht. Der Außendurchmesser des Ringansatzes
14 in der Kehle 10 der Kammerwand 1 ist ebenso wie der Durchmesser der Ausnehmung
8 der Nippelstirnwand um 4 mm im Durchmesser größer als die Bohrung 2 der Kammerwandung
und demgemäß um 2 mm kleiner als der lichte Durchmesser 3 des Nippels. Die Kehle
10 wird nun mit einer Kehlnaht 15 versehen, die am Nippel bis zum Punkt 16 heraufgezogen
wird, der sich im Zylinderteil des Nippels befindet, so daß also der Knickpunkt
17 zwischen dem Zylinderteil des Nippels 2 und seinem kegelstumpfförmig eingezogenen
Ende 6 innerhalb der Kehlnaht 15 liegt. Die Tiefe 18 der Kehle 10 beträgt bei dieser
Ausführung das 2faiche der Wandstärke 19 des Nippels 4.
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Nachdem die Kehlnaht hergestellt ist, wird die gesamte Verbindung
auf den lichten Durchmesser 3 des Nippels aufgebohrt.