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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rohrträger mit einem Trägerkörper aus einem ersten Material und einer Plattierungsschicht aus einem zweiten Material. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Rohrträgers sowie eine Wärmeübertragereinrichtung mit einem entsprechenden Rohrträger.
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Insbesondere beim Umgang mit unter hohem Druck stehenden Medien und/oder korrosiven Medien ist es häufig notwendig, hochwertige oder edle metallische Materialien zu verwenden, um eine Beschädigung von Oberflächen und/oder Rohrleitungen durch die Medien zu vermeiden. Es ist allerdings sehr teuer, etwa Wärmeübertrager aus derartig hochwertigen Materialien auszubilden. Daher werden die Körper von Wärmeübertragern oder Rohrträgern in der Regel aus günstigeren Materialien hergestellt. Um Rohrleitungen aus edleren Materialien an solchen Körpern verschweißen zu können, können relativ dünne Schichten aus entsprechend hochwertigen Materialien in Form von Plattierungsschichten an den Körpern befestigt werden, mit denen sich die Rohrleitungen gut verbinden lassen. Insbesondere werden für Plattierungsschichten häufig metallische Materialien verwendet, welche ein Edelmetall und/oder Nickel enthalten. Die Körper von Wärmeübertragern oder Rohrträgern hingegen werden oft aus Stahl hergestellt. Herkömmliche Verfahren zum Plattieren solcher Körper sind beispielsweise die Sprengplattierung oder Walzplattierung. Diese erfordern jedoch eine aufwendige und teure Ausrüstung.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Alternative zu teuren Rohrträgern anzubieten, die ohne aufwendige Sprengplattierungs- und Walzplattierungsverfahren auskommt.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche erfüllt. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein Material insbesondere ein metallisches Material sein, etwa eine metallische Legierung. Ein Rohrträger kann mehrere Bauteile umfassen, aus denen er zusammengesetzt sein kann. Ein Bauteil kann etwa ein Trägerkörper oder eine Plattierungsschicht oder eine Rohrleitung sein. Eine Plattierungsschicht kann jede geeignete Dicke aufweisen. Es kann vorgesehen sein, dass eine Plattierungsschicht dünner ist als ein Trägerkörper, an welchem sie angebracht werden soll. Dies ist jedoch nicht notwendig. Es ist vorstellbar, dass eine Querschnittsfläche einer Plattierungsschicht einer Querschnittsfläche eines Trägerkörpers entspricht, an welchem sie angebracht werden soll. Insbesondere kann eine Außenfläche eines Oberflächenbereichs, über welchen eine Plattierungsschicht mit dem Trägerkörper verbunden werden soll, der entsprechenden Außenfläche des Trägerkörpers in der Dimensionierung entsprechen, insbesondere hinsichtlich der Dimensionierung der Querschnittsfläche. Ein Rohrträger kann allgemein als plattierter Rohrboden angesehen werden, während ein Trägerkörper ein Rohrboden sein kann.
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Die Bauteile können jeweils über geeignete Verbindungen miteinander verbunden sein. Derartige Verbindungen können stoffschlüssige Verbindungen sein. Es ist auch vorstellbar, dass insbesondere Rohrleitungen und der Trägerkörper form- oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind, etwa über eine Einwalzung. Ein Oberflächenbereich eines Bauteils kann eine Fläche, insbesondere eine Außenfläche des Bauteils, zumindest teilweise umfassen. Ferner kann ein Oberflächenbereich eine bestimmte Eindringtiefe in das Bauteil aufweisen. Ein Oberflächenbereich kann aus einem bestimmten Material bestehen. Es versteht sich, dass ein Bauteil nicht nur im Oberflächenbereich aus diesem Material bestehen kann, sondern dass ein größerer Teil des Bauteils oder das gesamte Bauteil aus dem gleichen Material bestehen kann. Es ist allerdings auch vorstellbar, dass ein Bauteil mehrere unterschiedliche Materialien aufweist. Ein Bauteil wie ein Trägerkörper beziehungsweise eine Plattierungsschicht kann insbesondere in einem solchen Oberflächenbereich aus einem Material bestehen, welches sich zu einer stoffschlüssigen Verbindung eignet, in welchem es zu einer derartigen Verbindung mit einem anderen Bauteil vorgesehen ist, etwa einer Plattierungsschicht beziehungsweise einem Trägerkörper. Ein Material kann insbesondere ein zur Verschweißung geeignetes Material sein. Ein erstes Material kann als von einem zweiten Material unterschiedlich angesehen werden, wenn es sich hinsichtlich seiner Zusammensetzung von dem zweiten Material unterscheidet, insbesondere hinsichtlich eines Mengenanteils mindestens eines Elements, insbesondere eines Metalls. Dabei kann allgemein ein Material als höherwertiger als ein zweites Material angesehen werden, wenn es mehr Anteile an edlerem Material als das zweite Material aufweist. Insbesondere kann ein erstes Material, welches Kupfer enthält, als edler angesehen werden, als ein zweites Material, welches ein Stahl ist, etwa ein C-Stahl. Eine Rohrleitung kann dazu vorgesehen sein, ein Fluid führen zu können und/oder zu führen. Dabei kann eine Rohrleitung ein Wärmeübertragerrohr sein. Der Querschnitt einer Rohrleitung kann kreisförmig oder auf jede andere geeignete oder gewünschte Art ausgebildet sein. Eine Aufnahme für eine Rohrleitung, insbesondere ihr Querschnitt, kann derart ausgebildet sein, dass eine Rohrleitung in sie einführbar ist. Allgemein kann eine Rohrleitung zur Verschweißung an eine Plattierungsschicht geeignet sein. Insbesondere können die Materialien einer Plattierungsschicht und einer Rohrleitung zumindest in einem Bereich, in welchem der oder die Rohrleitungen mit der Plattierungsschicht verschweißt werden sollen oder verschweißt sind, identisch oder zumindest ähnlich sein, was die Zusammensetzung der Elemente und/oder Metalle betrifft. Beide Materialien können ein gleiches Metall enthalten, etwa Kupfer und/oder Nickel und/oder Mangan. Ein Trägerkörper und/oder eine Plattierungsschicht kann allgemein dazu ausgebildet sein, eine oder mehrere Rohrleitungen oder Wärmeübertragerrohre, insbesondere mehr als 2, mehr als 10, mehr als 100, mehr als 300, mehr als 500 Rohrleitungen oder Wärmeübertragerrohre zu halten und/oder aufzunehmen. Dazu können innerhalb eines Trägerkörpers entsprechende Aufnahmen ausgebildet sein. Derartige Aufnahmen können beispielsweise gebohrt, gefräst und/oder gegossen sein. Eine Schweißverbindung kann allgemein insbesondere mindestens einen Nahtbereich aufweisen. Es ist vorstellbar, dass ein Nahtbereich einen geschlossenen Umfang ausbildet, in welchem ein Innenbereich ausgebildet sein kann. Ein Innenbereich kann sich zwischen der Plattierungsschicht und dem Trägerkörper erstrecken. Es kann vorgesehen sein, dass der Innenbereich von sich durch den Trägerkörper und die Plattierungsschicht erstreckenden Rohrleitungen unterbrochen wird und/oder diese umgibt. Es ist vorstellbar, dass ein solcher Innenbereich fluiddurchlässig ist, so dass ein Fluid wie ein Gas oder eine Flüssigkeit in dem Innenbereich zu strömen vermag. Dazu kann beispielsweise ein Abstand und/oder Spalt zwischen dem Trägerkörper und der Plattierungsschicht ausgebildet sein. Der Innenbereich und/oder Abstand und/oder Spalt kann abdichtend durch den Nahtbereich umgeben sein. Es ist allgemein vorstellbar, dass in einem Innenbereich der Trägerkörper und die Plattierungsschicht nicht stoffschlüssig miteinander verbunden sind und/oder der Innenbereich zumindest Teilflächen aufweist, in denen keine stoffschlüssige Verbindung zwischen Plattierungsschicht und Trägerkörper vorliegt. Allgemein kann durch Verschweißen eine stoffschlüssige Verbindung im als Nahtbereich bezeichneten Bereich einer Schweißnaht hergestellt oder herstellbar sein. Es ist vorstellbar, dass ein Bauteil, insbesondere ein Trägerkörper und/oder eine Plattierungsschicht, selbständig tragend ausgebildet ist. Insbesondere kann eine Plattierungsschicht durch eine Platte, ein Blech und/oder eine Platine bereitgestellt sein. Ein Bauteil, insbesondere eine Plattierungsschicht und/oder ein Trägerkörper, kann eine oder mehrere Aufnahmen aufweisen. Eine Aufnahme kann jeweils dazu ausgebildet sein, eine Rohrleitung aufzunehmen. Es kann vorgesehen sein, dass eine Aufnahme durch ein Bauteil hindurchgeht, so dass sich eine darin aufgenommene Rohrleitung durch das entsprechende Bauteil hindurch zu erstrecken vermag. Eine Aufnahme in der Plattierungsschicht kann jeweils zu einer entsprechenden Aufnahme im Trägerkörper derart fluchtend ausgerichtet oder ausrichtbar sein, dass eine bestimmte Rohrleitung in beiden Aufnahmen aufgenommen ist, so dass sie sich durch die Plattierungsschicht und den Trägerkörper hindurch zu erstrecken vermag. Allgemein kann eine Aufnahme einen Durchgang mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten eines Bauteils, insbesondere einer Plattierungsschicht oder eines Trägerkörpers, angeordneten Öffnungen bezeichnen. Die Öffnungen können einander gegenüberliegen. Eine Plattierungsschicht kann allgemein auch als eine Platine bezeichnet werden. Es ist vorstellbar, dass eine Rohrleitung oder mehrere Rohrleitungen, insbesondere alle Rohrleitungen, in dem Trägerkörper aufgenommen sind, insbesondere in entsprechenden Aufnahmen. Eine entsprechende Aufnahme kann derart ausgebildet und/oder dimensioniert sein, dass sie die Rohrleitung aufzunehmen vermag und/oder aufnimmt. Eine Rohrleitung kann jeweils in den Trägerkörper eingewalzt sein, insbesondere in einem Einwalzbereich. Ein Einwalzbereich kann sich entlang der Rohrleitung innerhalb des Trägerkörpers erstrecken. Insbesondere kann der Einwalzbereich sich über einen Teil der Erstreckung oder die gesamte Erstreckung der Rohrleitung innerhalb des Trägerkörpers erstrecken. Der Einwalzbereich kann von einer zur Verbindung mit einer Plattierungsschicht vorgesehenen oder mit der Plattierungsschicht verbundenen Oberfläche des Trägerkörpers beabstandet sein. Insbesondere kann ein solcher Abstand einige Millimeter, etwa 1–9 Millimeter, etwa 10 Millimeter, mindestens 10 Millimeter, oder mehr als 10 Millimetern betragen. Es ist vorstellbar, dass der Einwalzbereich von der mit der Plattierungsschicht verbundenen oder zu verbindenden Oberfläche und/oder von der dieser gegenüberliegenden Oberfläche des Trägerkörpers beabstandet ist. Die Abstände gegenüber diesen Oberflächen können sich dabei voneinander unterscheiden. Eine Zwischenschicht, insbesondere ein Puffer, kann dazu vorgesehen sein, eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Verschweißung, zwischen zwei Materialien zu erleichtern oder zu ermöglichen. Eine solche Zwischenschicht, insbesondere ein Puffer, kann dabei jeweils ein oder mehrere Elemente enthalten, die im ersten Material enthalten sind, aber nicht im zweiten und/oder ein oder mehrere Elemente enthalten, die im zweiten Material enthalten sind, aber nicht im ersten.
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rohrträger mit einem Trägerkörper mit einem ersten Oberflächenbereich aus einem ersten Material und einer Plattierungsschicht mit einem zweiten Oberflächenbereich aus einem zweiten Material, welches sich von dem ersten Material unterscheidet. Der Rohrträger umfasst ferner eine oder mehrere Rohrleitungen, welche an der Plattierungsschicht angeschweißt sind, wobei die Plattierungsschicht über mindestens eine Schweißverbindung an dem Trägerkörper angeschweißt ist, welche den ersten Oberflächenbereich mit dem zweiten Oberflächenbereich zumindest in einem Nahtbereich verschweißt. Somit wird zwischen dem Trägerkörper und der Plattierungsschicht zumindest und/oder lediglich im Nahtbereich eine stoffschlüssige Verbindung bereitgestellt. Durch das Verschweißen des Trägerkörpers mit der Plattierungsschicht werden aufwendige Verfahren wie die Sprengplattierung oder eine Walzplattierung unnötig. Es können Werkzeuge zur Herstellung der Schweißverbindung verwendet werden, die in herkömmlichen metallverarbeitenden Betrieben vorhanden sind. Dadurch werden auch die Herstellungskosten gesenkt. Es hat sich herausgestellt, dass zur sicheren Befestigung der Plattierungsschicht am Trägerkörper eine im Wesentlichen über den Umfang laufende Schweißverbindung ausreicht und keine flächige stoffschlüssige Verbindung zwischen Trägerkörper und Plattierungsschicht notwendig ist. Die Rohrleitungen können in Aufnahmen des Rohrträgers aufgenommen sein, insbesondere in Aufnahmen, welche in der Plattierungsschicht und/oder dem Trägerkörper ausgebildet sein können. Der Nahtbereich kann den Umfang des Rohrträgers im Wesentlichen vollständig und/oder größtenteils umlaufen. Der Rohrträger kann als ein Wärmetauscher und/oder Wärmeübertrager ausgebildet sein. Das erste Material und das zweite Material können jeweils metallische Materialien sein, insbesondere Metalle oder Metalllegierungen. Es kann vorgesehen sein, dass das erste Material mit dem zweiten Material verschweißbar ist, gegebenenfalls unter Verwendung eines geeigneten Puffers und/oder eines geeigneten Schweißzusatzes. Das erste Material kann ein unedles Material oder Metall umfassen, insbesondere einen Stahl und/oder ein unedles Material oder Metall wie ein Stahl sein. Ein solcher Stahl kann etwa ein C-Stahl, ein P265GH-Stahl und/oder ein Stahl sein, welcher ein warmfester Druckbehälterstahl ist. Das zweite Material kann ein Edelmetall wie Kupfer und/oder Nickel und/oder Mangan umfassen und/oder eine Legierung daraus sein. Insbesondere kann das zweite Material eine CuNi-Legierung sein, etwa CuNi10Fe1Mn-R350. Die Rohrleitungen können jeweils an der Plattierungsschicht angeschweißt sein, etwa in dem Bereich einer jeweils zugeordneten Aufnahmeöffnung, welche auf der äußeren, dem Trägerkörper gegenüberliegen Seite der Plattierungsschicht liegt. Alternativ oder zusätzlich können die Rohrleitungen im Bereich einer zugeordneten Aufnahmeöffnung mit der Plattierungsschicht verschweißt sein, welche auf der inneren, dem Trägerkörper zugewandten Seite liegt. Die Rohrleitungen können insbesondere in dem Bereich, in welchem sie mit der Plattierungsschicht verschweißt sind, aus einem dritten Material bestehen. Das dritte Material kann dem zweiten Material entsprechen oder ähneln und/oder zumindest ein Metall aufweisen, welches auch im zweiten Material vorhanden ist. Das dritte Material kann etwa eine CuNi-Legierung sein, beispielsweise CuNi10Fe1Mn-R290.
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Es ist vorstellbar, dass im Nahtbereich eine Zwischenschicht zwischen der Plattierungsschicht und dem Trägerkörper vorgesehen ist. Über die Zwischenschicht kann die stoffschlüssige Schweißverbindung vermittelt sein. Die Zwischenschicht kann insbesondere ein geeignetes Puffermaterial umfassen oder aus solchen hergestellt sein, etwa Monel.
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Die Schweißverbindung kann um die mehreren Rohrleitungen herum verlaufen. Somit können die Rohrleitungen vom Nahtbereich umgeben sein. Der Nahtbereich kann eine die Rohrleitungen umgebende fluiddichte Verbindung zwischen Trägerkörper und Plattierungsschicht bereitstellen. Insbesondere können die Schweißverbindung und/oder der Nahtbereich einen Innenbereich definieren, in welchem die Rohrleitungen angeordnet sind und/oder durch welchen sie verlaufen.
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Bei einer Weiterbildung kann in einem durch die Schweißverbindung definierten Innenbereich ein fluiddurchlässiger Bereich zwischen Plattierungsschicht und Trägerkörper ausgebildet sein. Durch diesen Innenbereich können die Rohrleitungen verlaufen. Es kann vorgesehen sein, dass die Rohrleitungen nicht fluidisch mit dem Innenbereich verbunden sind und/oder gegenüber dem Innenbereich fluidisch abgedichtet sind. Eine derartige Abdichtung kann jeweils etwa durch eine fluiddichte Rohrwandung und/oder eine Verschweißung der Rohrleitungen an der Plattierungsschicht und/oder eine Einwalzung der Rohre in den Trägerkörper bereitgestellt sein.
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Im Rohrträger kann eine Prüfbohrung vorgesehen sein, über welche Fluid aus einem durch die Schweißverbindung definierten Innenbereich aus dem Rohrträger zu strömen vermag. Die Prüfbohrung kann im Trägerkörper und/oder in der Plattierungsschicht und/oder im Nahtbereich vorgesehen sein. Eine solche Prüfbohrung ermöglicht es einerseits, dass beim Verschweißen entstehende Gase zu entweichen vermögen. Im Betrieb kann ferner eine Dichtigkeitsüberprüfung erfolgen, da ein aus einer Rohrleitung leckendes Fluid über den Innenbereich und die Prüfbohrung erfasst werden kann.
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Die Plattierungsschicht kann ein Edelmetall enthalten. Insbesondere kann das zweite Material ein Edelmetall enthalten. Ein solches Edelmetall ist besonders widerstandsfähig gegenüber korrosiven Materialen, etwa Kühlfluiden.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Rohrträgers mit einem Trägerkörper aus einem ersten Material und mit einer Plattierungsschicht aus einem zweiten Material, welches sich von dem ersten Material unterscheidet, insbesondere eines hierin beschriebenen Rohrträgers. Das Verfahren umfasst die Schritte des Einbringens von Rohrleitungen in Aufnahmen in der Plattierungsschicht, des Ausrichtens und Haltens der Plattierungsschicht an dem Trägerkörper, des Anschweißens der Rohrleitungen an der Plattierungsschicht und des Anschweißens der Plattierungsschicht an dem Trägerkörper. Die Schritte des Verfahrens können allgemein jeweils in geeigneter Reihenfolge durchgeführt werden, welche nicht notwendigerweise der hier aufgeführten Reihenfolge entsprechen muss. Das Ausrichten und Halten der Plattierungsschicht kann einen Schritt des Haltens oder Befestigens der Plattierungsschicht an dem Trägerkörper umfassen, etwa durch eine geeignete Haltevorrichtung und/oder durch einen Heftschweißschritt. Es kann ein Schritt des Vorbereitens der Plattierungsschicht und/oder des Trägerkörpers für ein Schweißverfahren insbesondere in einem zur Verschweißung vorgesehenen Oberflächenbereich und/oder Nahtbereich vorgesehen sein. Ein solcher Schritt kann etwa das Polieren und/oder Schleifen einer zur Schweißverbindung vorgesehenen Oberfläche umfassen, insbesondere in einem Nahtbereich. Vor dem oder bei dem Ausrichten und Halten kann die Plattierungsschicht an den Trägerkörper angelegt werden und/oder mit ihm in Kontakt gebracht werden. Es ist ein Schritt des Einbringens der Rohrleitungen in Aufnahmen im Trägerkörper vorstellbar. Ein solcher Schritt kann insbesondere vor, nach oder gleichzeitig zum Schritt des Einbringens der Rohrleitungen in Aufnahmen der Plattierungsschicht ausgeführt werden. Ein Schritt des Befestigens der Rohrleitungen am Trägerkörper kann vorgesehen sein. Ein solcher Schritt kann etwa ein Einwalzen der Rohrleitungen den Trägerkörper umfassen, insbesondere in einen Einwalzbereich des Trägerkörpers. Dabei kann von außen ein Walzdruck auf den Einwalzbereich ausgeübt werden, so dass der Trägerkörper die Rohrleitungen eng umgibt. Das Anschweißen der Rohrleitungen kann durch ein Orbitalschweißverfahren erfolgen. Es kann vorgesehen sein, dass die Rohrleitungen pufferfrei, also ohne Verwendung eines Puffermaterials, mit der Plattierungsschicht verschweißt werden. Die Rohrleitungen können von außen und/oder auf derjenigen Seite der Plattierungsschicht, welche der mit dem Trägerkörper zu verbindenden Seite gegenüberliegt, an die Plattierungsschicht angeschweißt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Rohrleitungen innen und/oder auf derjenigen Seite der Plattierungsschicht angeschweißt werden, welche zur Verbindung mit dem Trägerkörper vorgesehen ist. Dies kann etwa durchgeführt werden, bevor die Rohrleitungen in den Trägerkörper eingeführt werden oder zumindest, bevor Trägerkörper und Plattierungsschicht in Kontakt gebracht werden, um gegeneinander gehalten zu werden. Das Anschweißen der Plattierungsschicht an dem Trägerkörper kann durch ein WIG/E-Schweiß-Verfahren erfolgen. Es kann ein Schritt des Ausbildens einer Prüfbohrung vorgesehen sein. Die Prüfbohrung kann im Trägerkörper und/oder in der Plattierungsschicht und/oder im Nahtbereich ausgebildet werden. Die Prüfbohrung kann derart ausgebildet werden, dass sie eine fluidische Verbindung zu einem hierin beschriebenen Innenbereich herzustellen vermag, welcher durch einen Nahtbereich definiert sein oder definiert werden kann. Die Prüfbohrung kann etwa durch Bohren oder Fräsen oder bereits während eines Formens oder Gießens von Trägerkörper und/oder Plattierungsschicht ausgebildet werden, um die fluidische Verbindung dann herzustellen, wenn der Trägerkörper und die Plattierungsschicht aneinander anliegen oder miteinander verbunden sind.
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Das Verfahren kann ferner den Schritt des Ausbildens von Aufnahmen für die Rohrleitungen in dem Trägerkörper und/oder der Plattierungsschicht umfassen. Das Ausbilden von Aufnahmen kann etwa durch Bohren oder Fräsen erfolgen. Es ist auch vorstellbar, dass ein Schritt des Formens der Plattierungsschicht und/oder des Trägerkörpers derart vorgesehen ist, dass Aufnahmen für Rohrleitungen ausgebildet werden. Ein solcher Schritt kann etwa durch Formgießen des Trägerkörpers und/oder der Plattierungsschicht durchgeführt werden.
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Es ist auch vorstellbar, dass Plattierungsschicht und/oder Trägerkörper bereits entsprechend vorbearbeitet sind, etwa durch einen Zulieferer.
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Bei einer Weiterbildung kann ferner der Schritt des Anbringens einer Zwischenschicht an dem Trägerkörper und/oder der Plattierungsschicht vorgesehen sein. Eine solche Zwischenschicht kann insbesondere angebracht werden, bevor die Plattierungsschicht und der Trägerkörper miteinander in Kontakt gebracht werden. Die Zwischenschicht kann insbesondere als Puffer oder Schweißpuffer ausgebildet sein. Es ist vorstellbar, dass die Zwischenschicht ein Puffermaterial wie etwa Monel enthält oder daraus besteht. Die Zwischenschicht kann während eines Schrittes des Vorbereitens der Plattierungsschicht und/oder des Trägerkörpers für ein Schweißverfahren angebracht werden, etwa nach dem Schleifen und/oder Polieren eines Nahtbereichs.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Wärmeübertragereinrichtung mit einem hierin beschriebenen Rohrträger und/oder einem Rohrträger, welcher nach einem hierin beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Die Wärmeübertragereinrichtung kann ferner Leitungen oder Anschlüsse umfassen, welche mit den Rohrleitungen verbunden oder verbindbar sein können. Es ist vorstellbar, dass die Wärmeübertragereinrichtung ein Fluidreservoir und/oder eine Pumpe und/oder einen Kondensator und/oder einen Verdampfer aufweist.
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Im Folgenden werden Varianten für einen Rohrträger und für ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrträgers anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 einen seitlichen Querschnitt eines Rohrträgers; und
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2 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrträgers.
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1 zeigt ein Beispiel für einen Rohrträger 10. Der Rohrträger 10 weist einen Trägerkörper 12 auf, der in diesem Beispiel aus einem Stahl bestehen kann, insbesondere einem warmfesten Druckbehälterstahl wie P265GH oder einem ähnlichen Stahl. In diesem Beispiel kann der Rohrträger eine Dicke von etwa 100mm aufweisen. Am Trägerkörper kann eine Plattierungsschicht 14 vorgesehen sein, die eine Dicke von etwa 8mm–12mm aufweisen kann. Die Plattierungsschicht 14 kann aus insbesondere in einem zur Verbindung mit dem Trägerkörper und/oder mit den Rohrleitungen vorgesehenen Bereich aus einem edleren Material bestehen als der Trägerkörper 12, etwa einer Legierung, welche Kupfer und/oder Nickel enthält, etwa CuNi10Fe1Mn-R350. In der Plattierungsschicht 14 können Aufnahmen 15 zur Aufnahme von Rohrleitung 16 vorgesehen sein, von denen lediglich eine gezeigt ist. Im Trägerkörper ist ebenfalls eine Aufnahme 17 für eine Rohrleitung 16 vorgesehen, die fluchtend mit der Aufnahme 15 in der Plattierungsschicht 14 ausgerichtet ist. In den Aufnahmen 15, 17 ist eine Rohrleitung 16 aufgenommen, die aus einem metallischen Material hergestellt sein kann, etwa CuNi10Fe1Mn-R290. Jede Aufnahme 15, 17 in diesem Beispiel geht durch das Bauteil, in welcher sie vorgesehen ist, hindurch und weist einander gegenüberliegende Öffnungen auf. Die Rohrleitung 16 ist in ihrem Umfangsbereich an einer nach außen gerichteten Seite der Plattierungsschicht 14 mit der Plattierungsschicht 14 verschweißt. Alternativ oder zusätzlich kann die Rohrleitung 16 auf der dem Trägerkörper 12 zugewandten Seite der Plattierungsschicht 14 mit dieser verschweißt sein. Ferner ist die Rohrleitung 16 in einem Einwalzbereich über eine sich zumindest teilweise entlang des Trägerkörpers 12 erstreckende Einwalzlänge C von in diesem Beispiel etwa 40mm in den Trägerkörper 12 eingewalzt. Der Einwalzbereich ist um einen linken Einwalzabstand A, der etwa 10mm betragen kann, von der Plattierungsschicht 14 und um einen rechten Einwalzabstand B, der etwa 48mm betragen kann, von der der Plattierungsschicht 14 gegenüberliegenden Seite des Trägerkörpers 12 beabstandet. Durch das Einwalzen wird eine fluiddichte Verbindung zwischen Rohrleitung 16 und Trägerkörper 12 erzeugt. Somit sind fluiddichte Verbindungen zwischen der Rohrleitung 16 und der Plattierungsschicht 14 und im Einwalzbereich vorgesehen. Die Plattierungsschicht 14 ist über eine Schweißverbindung 18 an den Trägerkörper 12 angeschweißt. Die Schweißverbindung definiert dabei einen Nahtbereich, der sich über den Umfang des Rohrträgers 10 erstreckt. Im Nahtbereich kann in diesem Beispiel eine Zwischenschicht ausgebildet sein, welche etwa durch einen Puffer wie Monel gebildet wird, und welche die Möglichkeiten für eine Schweißverbindung zwischen der Plattierungsschicht 14 und dem Trägerkörper 12 verbessert. Im Nahtbereich besteht eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Trägerkörper 12 und der Plattierungsschicht 14, welche gegebenenfalls über die Zwischenschicht vermittelt sein kann. Der Nahtbereich stellt ebenfalls eine fluiddichte Verbindung bereit. Die Schweißverbindung 18 verläuft um die eine oder mehreren Rohrleitungen 16 herum. Durch den Nahtbereich der Schweißverbindung ist ein Innenbereich 20 definiert, in welchem keine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Trägerkörper 12 und der Plattierungsschicht 14 vorliegt. Es kann sogar ein Abstand oder Spalt zwischen Trägerkörper 12 oder Plattierungsschicht 14 vorgesehen sein. Somit wird durch den Innenbereich 20 ein fluiddurchlässiger Bereich gebildet, in welchem ein Fluid zu strömen vermag. Ein solches Fluid kann etwa beim Schweißen verwendetes Gas oder im Betrieb ausgetretenes Fluid aus den Rohrleitungen sein. In dieser Variante ist im Trägerkörper 12 eine Prüfbohrung 22 vorgesehen, welche sich von einer Außenseite des Trägerkörpers 12 in den fluiddurchlässigen Innenbereich 20 erstreckt. Durch diese Prüfbohrung 22 vermag es ein Fluid, aus dem Innenbereich 20 herauszuströmen. Alternativ oder zusätzlich ist vorstellbar, dass sich die Prüfbohrung 22 ganz oder teilweise durch die Plattierungsschicht 14 erstreckt, um ein Ausströmen des Fluids aus dem Innenbereich 20 durch die Plattierungsschicht 14 zu ermöglichen. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass eine Prüfbohrung 22 oder ein Prüfspalt im Bereich der Schweißverbindung 18 vorgesehen ist.
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2 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen eines Rohrträgers, insbesondere eines Rohrträgers 10, wie er in 1 dargestellt ist. In einem Schritt S10 kann eine Plattierungsschicht bereitgestellt werden. In diesem Schritt können Aufnahmen für Rohrleitungen in die Plattierungsschicht ausgebildet werden, etwa durch Bohren oder Fräsen. Es ist vorstellbar, dass zum Bereitstellen der Plattierungsschicht das Vorbereiten der Plattierungsschicht etwa durch Schleifen/Polieren der Oberfläche der Plattierungsschicht gehört, welche mit dem Trägerkörper verbunden werden soll. Es ist vorstellbar, dass das Schleifen/Polieren in einem für den Nahtbereich vorgesehenen Bereich der Oberfläche erfolgt. Durch das Schleifen/Polieren kann die Plattierungsschicht von einer Oxidschicht und/oder Verschmutzungen befreit werden. In einem dazu parallel oder vorher oder nachher ausführbaren Schritt S12 können entsprechende Aufnahmen für die Rohrleitungen in dem Trägerkörper ausgebildet werden, etwa durch Bohren oder Fräsen. Es kann vorgesehen sein, dass der Trägerkörper für ein Schweißverfahren vorbereitet wird, etwa indem er an seiner zu verschweißenden Oberfläche poliert/geschliffen wird. Der Trägerkörper und/oder die Plattierungsschicht können im vorgesehenen Nahtbereich mit einer Zwischenschicht versehen werden, etwa einem Schweißpuffer wie einem Monel-Puffermaterial. In einem weiteren Schritt S14 werden der Trägerkörper und die Plattierungsschicht derart zueinander ausgerichtet, dass sich die zur Verschweißung vorgesehenen Oberflächen gegenüberliegen und die Aufnahmen für die Rohrleitungen zueinander fluchten. Nachfolgend können in einem Schritt S16 die Rohrleitungen in dafür vorgesehene Aufnahmen im Trägerkörper und in der Plattierungsschicht eingebracht oder eingefädelt werden. Es versteht sich, dass die Schritte S14 und S16 auch im Wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden, so dass sich die Ausrichtung der Plattierungsschicht zum Trägerkörper beim Einführen beziehungsweise einfädeln der Rohrleitungen ergibt. Nachfolgend kann in einem optionalen Schritt S18 die Plattierungsschicht am Trägerkörper befestigt oder angehaftet werden. Dazu kann beispielsweise ein Schritt des Heftschweißens im Bereich der Schweißnaht durchgeführt werden. Dabei kann etwa ein CuNi-Werkstoff als Schweißzusatz verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine andere Art vorgesehen sein, um die Plattierungsschicht am Trägerkörper zu halten. Beispielsweise können geeignete Einspanneinrichtungen verwendet werden. In einem nachfolgenden Schritt S20 werden die Rohrleitungen in den Trägerkörper eingewalzt. Dabei wird in einem Einwalzbereich ein Walzdruck auf den Trägerkörper ausgeübt, um eine möglichst fluiddichte Verbindung oder Anlage der Rohrleitungen am Trägerkörper zu erreichen. Der Walzdruck kann insbesondere in einem Einwalzbereich ausgeübt werden, der einen Mindestabstand von der Plattierungsschicht aufweist, etwa mindestens 10mm, um eine gegebenenfalls vorhandene Heftschweißverbindung nicht zu stark zu belasten. In einem Schritt S22, der nach dem Einwalzen, alternativ aber auch vor dem Einwalzen, durchgeführt werden kann, können die Rohrleitungen mit der Plattierungsschicht verschweißt werden. Dazu kann insbesondere ein Orbitalschweißverfahren verwendet werden. Es ist vorstellbar, dass die Rohrleitungen im Wesentlichen an der nach außen gewandten Seite der Plattierungsschicht mit dieser verschweißt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Rohrleitungen auch innen verschweißt werden. In einem nachfolgenden Schritt S24, der optional auch im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Schritt S22 oder davor ausgeführt werden kann, wird die Plattierungsschicht am Trägerkörper fest verschweißt, etwa durch ein WEG/E-Schweiß-Verfahren. Somit ergibt sich eine äußere abdichtende Schweißnaht, welche einen Innenbereich definiert, in welchem die Plattierungsschicht und der Trägerkörper nicht stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Dieser Innenbereich kann fluiddurchlässig ausgebildet sein. Es ist vorstellbar, dass in einem optionalen Schritt S26 eine Prüfbohrung in den Trägerkörper und/oder die Plattierungsschicht eingebracht wird, über welche eine fluidführende Verbindung des Innenbereichs mit der Umgebung ermöglicht wird. Über eine derartige Prüfbohrung können einerseits Schweißgase abströmen, so dass sich keine unerwünschten Gasblasen im Verbindungsbereich zwischen Plattierungsschicht und Trägerkörper oder im Verbindungsbereich zwischen Rohrleitungen und Plattierungsschicht ausbilden. Ferner ermöglicht eine Prüfbohrung eine Fluiddichtigkeitsüberwachung im Betrieb. Denn für den Fall, dass an einer oder mehreren Stellen Fluidundichtigkeiten auftreten, etwa weil Rohrleitungen beschädigt sind oder die Schweißverbindungen oder Einwalzverbindungen der Rohrleitungen nicht dicht sind, kann Fluid in den fluidführenden Innenbereich eintreten und diesen über die Prüfbohrung verlassen. Dadurch kann die Undichtigkeit an der Prüfbohrung festgestellt werden. Es ist auch vorstellbar, dass die äußere Schweißnaht nicht über den gesamten Umfang geführt wird, um eine Öffnung in der Schweißnaht bereitzustellen, über welche eine fluidische Verbindung zum Innenbereich herstellbar ist. Der Schritt S26 kann an jeder geeigneten Stelle des Verfahrens durchgeführt werden, vorzugsweise vor dem Schritt S18.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rohrträger
- 12
- Trägerkörper
- 14
- Plattierungsschicht
- 15
- Aufnahme für Rohrleitung
- 16
- Rohrleitung
- 17
- Aufnahme für Rohrleitung
- 18
- Schweißverbindung
- 20
- Innenbereich
- 22
- Prüfbohrung
- A
- linker Einwalzabstand
- B
- rechter Einwalzabstand
- C
- Einwalzlänge
