DE2854548C2 - Verfahren zum Herstellen eines im wesentlichen kreisbogenförmigen Doppelrohres mit Zwischenhohlraum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines im wesentlichen kreisbogenförmigen Doppelrohres mit Zwischenhohlraum, bestehend aus einem kaltgebogenen Hochdruckrohr für Betriebsdrücke über 1000 bar als Innenrohr, an dessen jeweiligem Bogenauslauf sich ein gradliniges Rohrstück mit einer Länge von mindestens dem 5fachen Betrag des Hochdruckrohr-Außendurchmessers anschließt, und einem kalt- oder warmgebogenen Mantelrohr, das nur den Bogen und eines der gradlinigen Rohrstücke umschließt. Kreisbogenförmige Doppelrohre der genannten Art sind z. B. Teil eines bis zu 3000 m langen Wärmetauschers in Form eines Schlangenkühlers mit einer Vielzahl von geraden Rohrstücken und U-förmigen Bögen.

Findet im Innenrohr solch eines Wärmetauschers eine exotherme oder endotherme Reaktion statt und muß Wärme ab- oder zugeführt werden, bezeichnet man solch einen Wärmetauscher als Rohrreaktor.

Der Zwischenhohlraum des doppelwandigen Rohrreaktors dient zum Durchleiten eines Wärmeträgermediums, wie z. B. von Kühlwasser oder eines Heizmediums, zur Beeinflussung der Reaktionstemperatur im Inneren des Rohrreaktors. Um eine möglichst gleichmäßige Einwirkung des Wärmeträgermediums auf die Rohrreaktorwand zu erzielen, wird weitgehende Zentrierung des Mantelrohres zu dem Innenrohr angestrebt, da dadurch eindeutige Strömungsverhältnisse im Zwischenhohlraum geschaffen werden.

Während sich diese Forderung für gerade Rohrstücke einfach erfüllen läßt, bereitet ihre Verwirklichung bei den Rohrbogen, in der Regel 180-Grad-Bogen, erhebliche Schwierigkeiten. Die kreisbogenförmigen, kaltgebogenen Hochdruckrohre für Betriebsdrücke über 1000 bar weisen einen Biegeradius von ca. 7 x Hochdruckrohrdurchmesser (DA) und größer auf und haben an den Bogenschenkeln je ein gradliniges Rohrstück von mindestens 5 x DA. Dieses gerade Rohrstück ist erforderlich für die Schraubverbindung zu dem nachfolgenden geraden Rohrstück und aus fertigungstechnischen Gründen. Weiterhin zeigt sich, daß bei den Rohrbogen der Biegeradius innerhalb des 180-Grad-Bogens nicht konstant gehalten werden kann, d. h. er schwankt in der Toleranz von ± 0,10 bis 0,20 m. Diese Schwankung erklärt sich aus der Tatsache, daß die Hochdruckrohre kaltgebogen werden und eine unterschiedliche Rückfederung aufweisen. Ein Nachrichten auf den exakten Radius ist bei diesen Hochdruckrohren nicht erlaubt.

Die bisherigen Verfahren zur Ummantelung eines Hochdruckrohres der beschriebenen Alt bestand darin, daß das Mantelrohr für sich auf den Sollradius des Hochdruckrohres in bekannter Art gebogen wurde. Daraufhin wurde dieser Mantelrohrbogen, der Veine verlängerten geraden Schenkel aufweist, an den beidseitigen neutralen Biegelinien oder an der Innen- oder Außenfase des Bogens aufgetrennt. Die zwei entstandenen Halbschalen werden um den Hochdruckrohrbogen gelegt und durch Hitzeeinwirkung und Pressen genau auf den Istbogen ausgerichtet. Daraufhin erfolgt das Verschweißen der Trennfugen. An die Enden des Mantelrohrbogens werden gerade Rohrstücke für die Überdeckung der geraden Hochdruckrohrschenkel geschweißt. Mittels Abstandsbolzen im Mantelrohr wird dieses zum Hochdruckrohr zentriert.

Das bisherige Verfahren der Ummantelung ist zum einen aufwendig durch das Auftrennen und Zusammenschweißen der Halbschalen. Zum anderen tritt beim Schweißen ein Verzug des Mantelrohres auf, der zu nicht gleichförmigem Zwischenhohlraum im Rohrbogen führt. Damit treten beim Durchströmen des Kühl- bzw. Heizmediums unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten auf, die den Wärmeübergang beeinflussen und somit zu unterschiedlichen Temperaturen im Hochdruckrohrbogen führen. Zu den hohen Spannungen durch den Betriebsdruck kommen noch Spannungen aus Temperaturdifferenzen hinzu, die sich ungünstig auswirken.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das bisher bekannte Verfahren zur Ummantelung eines Hochdruckrohres zu vereinfachen und zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf das bereits kaltgebogene Hochdruckrohr das noch gerade Mantelrohr aufgeschoben wird und daß das Mantelrohr so lange fortlaufend gebogen und dabei über das Hochdruckrohr hin unter Einhaltung des Zwischenhohlraums foitbewegt wird, bis der jeweilige Bogenauslauf des Hochdruckrohrs erreicht ist.

Auf besonders vorteilhafte Weise kann das Biegen und Fortbewegen des Mantelrohres in einer Rollenbiegevorrichtung erfolgen. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Biegen des Mantelrohrs in der Weise erfolgt, daß die einzelnen Abschnitte des Mantelrohrs eine mittlere Krümmung erhalten, die der der jeweiligen Bogenabschnitte des vom Mantelrohr umschlossenen Hochdruckrohrs entspricht. Unter »mittlerer« Krümmung ist diejenige der neutralen Faser des Bogens zu verstehen.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Vorteile bestehen darin, daß die Ummantelung des Hochdruckrohres durch einen Biegevorgang ohne zusätzlichen Schneid- und Schweißvorgang erfolgt. Das kaltgebogene Hochdruckrohr wird keinen zusätzlichen Wärmespannungen ausgesetzt. Selbst bei nicht vollkommener Kreisbogenform des Hochdruckrohrbogens läßt sich das Mantel-

rohr jeweils so biegen, daß die »mittlere« Krümmung beider Rohre in allen Bereichen bzw. Rohrabschnitten weitgehend übereinstimmt und ein gleichmäßiger Zwischenhohlraum über den ganzen Bogen erhalten wird.

Ein Ausfühmngsbeispiel legt die Abmessungen und Abweichungen dar.

a) Hochdruckrohrbogen 180 Grad; Rohrinnendurchmesser 50 mm; Wandstärke 60 mm; mittlerer Rohrbogendurchmesser 4 m; Abweichungen im mittleren Krümmungsradius von 2 m ca. ±100 mm; gerade Schenkellänge, beidseitig 1 m.

b) Mantelrohrbogen 180 Grad; Rohrinnendurchmesser 270 mm; Wandstärke 8 mm; mittlerer Rohrbogendurchmesser 4 m; Abweichungen im mittleren Krümmungsradius von 2 m ca. ± 100 mm; d. h. örtlich den Stellen des Hochdruckrohrbogens angeglichen.

Bei großen Rohrbogen wird mittels Zentrierbolzen im Mantelrohr ein Durchhängen des Hochdmck-Rohrbogens vermieden.

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines im wesentlichen kreisbogenförmigen Doppelrohres mit Zwischenhohlraum, bestehend aus einem kaltgebogenen Hochdruckrohr für Betriebsdrücke über 1000 bar als Innenrohr, an dessen jeweiligem Bogenauslauf sich ein gradliniges Rohrstück mit einer Länge von mindestens dem 5fachen Betrag des Hochdruckrohr-Außendurchmes- in sers anschließt, und einem kalt- oder warmgebogenen Mantelrohr, das nur den Bogen und eines der gradlinigen Rohrstücke des Hochdruckrohrs umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß auf das bereits kaltgebogene Hochdruckrohr das noch gerade !5 Mantelrohr aufgeschoben wird und daß das Mantelrohr so lange fortlaufend gebogen und dabei über das Hochdruckrohr hin unter Einhaltung des Zwischenhohlraums fortbewegt wird, bis der jeweilige Bogenauslauf des Hochdruckrohrs erreicht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegen und Fortbewegen des Mantelrohres in einer Rollenbiegevorrichtung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegen des Mantelrohrs in der Weise erfolgt, daß die einzelnen Abschnitte des Mantelrohrs eine mittlere Krümmung erhalten, die der der jeweiligen Bogenabschnitte des vom Mantelrohr umschlossenen Hochdruckrohrs entspricht.

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