DE3447264A1

DE3447264A1 - Rohrhalterung in einer oeffnung einer platte

Info

Publication number: DE3447264A1
Application number: DE19843447264
Authority: DE
Inventors: Arno 5910 Kreuztal Czimczik; Günter Dr.-Ing. 5270 Gummersbach Keintzel
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1984-12-22
Filing date: 1984-12-22
Publication date: 1986-07-03
Also published as: EP0185902B1; DE3447264C2; DE3560468D1; ATE28931T1; EP0185902A1; US4674567A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Befestigung eines Rohres oder mehrerer Rohre mit wenigstens einer Rohrhaiterung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Befestigung eines Rohres oder mehrerer Rohre mit wenigstens einer Rohrhaiterung, insbesondere einer Rohrhaiterung für Hochtemperatur- Wärmetauscher.

c Aus der deutschen Patentschrift 27 42 118 ist eine Rohrhalterung mit Verschleiß- Schutzanordnung bekannt, die aus einer Hülse und einer durch die Hülse auf dem zu schützenden Rohr festgeklemmten Buchse besteht, wobei die Hülse aus zwei in Umfangsrichtung getrennten keilartigen Schalen zusammengesetzt ist. Die Buchse dieser bekannten Rohrhalterung besteht aus einem mantelförmig ausgebildeten, offenen Grundkörper, der bei der Montage radial über das Rohr geschoben und darauf zu einer ringartigen Buchse zusammengeschoben wird.

Anschließend wird die Buchse längs der Mantellinie verschweißt und mit Hilfe der keilartigen Schalen auf dem zu schützenden Rohr verkeilt.

Ferner ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 601 243 ein Wärmeübertrager aus einem Bündel quer angeströmter Rohre bekannt, die in die Öffnungen mindestens einer Stützplatte jeweils mittels einer Buchse mit Spiel geführt sind, wobei für die Buchse ein Werkstoff vorgesehen ist, der ihr Verschweißen an der Stützplatte bei höheren Temperaturen erschwert. Die Verbindung der Buchse mit dem Rohr erfolgt hierbei mit Hilfe einer-

konischen Hülse. Bei der Montage dieser bekannten Rohrhalterung wird zunächst die Buchse auf das Rohr aufgeschoben, bevor es durch die Bohrung in der Stützplatte hindurchgeführt wird. Nachdem das Rohr in der Stützplatte in seine richtige Lage gebracht worden ist, wird die Buchse in die Bohrung der Stützplatte geschoben und darauf die Hülse eingeschlagen oder eingepreßt. Im Anschluß daran werden die Hülse und auch die Buchse durch eine Schweißung miteinander verbunden und durch zusätzlichen Auftrag von Schweißmaterial als Ganzes in der Stützplatte gegen ein Herausschieben gesichert.

Bei diesen bekannten Rohrbefestigungen handelt es sich um kraftschlüssige Verbindungen der Rohre mit den Trägerelementen. Diese kraftschlüssigen Verbindungen beziehungsweise Befestigungen der Rohre mit den Trägerelementen oder Rohrhalterungen haben jedoch den Nachteil, daß sie nur bis zu einer Temperatur von etwa 700 Grad Celsius eingesetzt werden können, da bei höheren Temperaturen die Rohrbefestigung mit Hilfe von Spannelementen infolge des temperaturbedingten Spannungsabbaues leicht aufgehoben wird und daher versagt. Die bekannten Rohrverbindungen mit den 'Trägerelementen beziehungsweise Rohrhalterungen sind daher für den Einsatz bei Temperaturen von über Grad Celsius nicht geeignet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren aufzuzeigen und eine Vorrichtung bereitzustellen, wobei eine sichere und feste Verbindung einer oder mehrerer Rohre mit wenigstens einer Rohrhalterung auch bei Einwirkung hoher Temperaturen in einfacher Weise

gewährleistet wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Rohr mit der Rohrhaiterung unter Zwischenschaltung eines Verschleiß- Schutzelementes formschlüssig verbunden wird. Durch diese formschlüssige Verbindung des Rohres mit der Rohrhaiterung werden sehr vorteilhaft Spannungen infolge Temperatureinwirkungen im Bereich der Verbindungsstelle ausgeglichen beziehungsweise kompensiert und jegliche Reibung zwischen dem Verschleiß-Schutzelement und dem Rohr vermieden. Die erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht somit in einfacher Weise eine sichere und dauerhafte feste Verbindung eines Rohres mit der Rohrhalterung, insbesondere einer Rohrhalterung eines Hochtemperatur- Wärmetauschers.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung erfolgt die formschlüssige Verbindung des Rohres mit der Rohrhalterung unter Zwischenschaltung eines Verschleiß-Schutzelementes durch einfaches Schweißen. Hierbei erfolgt in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die formschlüssige Verbindung zwischen Rohr und Rohrhalterung durch mindestens eine bearbeitete oder unbearbeitete Auftragsschweiße auf dem Rohr und durch mindestens eine entsprechend angepaßte, als Verschleiß- Schutzelement wirkende, formschlüssige Hülsenkombination, bestehend aus einer ein- oder mehrteiligen Keilhülse und einer äußeren Spannhülse, oder durch eine formschlüssige mehrteilige Schalenanordnung. Eine derartige Auftragsschweißung zeichnet sich besonders durch eine leichte Prüfbarkeit aus. Im Vergleich zur Prüfbarkeit der Rohrstumpf- Nähte sind für die Prüfbarkeit (auch bei wiederkehrenden Prüfungen)

der Auftragsschweißen nach dem derzeitigen Kenntnisstand erheblich günstigere Bedingungen zu erwarten. Die ringförmige Auftragsschweiße kann mit einem mechanisierten Orbital- Schweißgerät hergestellt werden. Somit können die Anforderungen eines nuklearen Qualitätssicherungsverfahrens (zum Beispiel bei der Herstellung von Primärkreiskomponenten) hinsichtlich Reproduzierbarkeit und Dokumentation der Herstell- und Verfahrensdaten problemlos erfüllt werden. Falls zur Absicherung gegen Reibverschleiß eine Schutzbeschichtung vorzusehen ist, kann diese unabhängig von den Rohren in einem getrennten Arbeitsgang auf die Verschleiß- Schutzelemente aufgebracht werden. Eine aufwendige direkte Rohrbeschichtung und damit auch die Anordnung der Reibstelle unmittelbar auf der Rohrwandung kann damit vermieden werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung von in den Zeichnungen schematisch dargestellen Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine formschlüssige Verbindung eines Rohres mit Stützplatte und zwei dazwischenliegenden Schalenteilen als Loslager im Teillängsschnitt gemäß der Erfindung

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Fig. 2 eine formschlüssige Verbindung eines Rohres mit Stützplatte und zwei dazwischenliegenden mit Rippen versehenen Schalenteilen als Festpunkt

Fig. 3 eine formschlüssige Verbindung eines Rohres mit einer als Verschleiß- Schutzelement wirkenden Hülsenanordnung als Loslager (Führungspunkt mit Spiel) in einer Stützplatte

Fig. 4 eine formschlüssige Verbindung eines Rohres

mit einer als Verschleiß- Schutzelement wirkenden Hülsenanordnung mit Festpunkt

Wie aus Figur 1 ersichtlich, besteht die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung aus einer stationär angeordneten, als Stützplatte 1 ausgebildeten Rohrhaiterung als Loslager mit einer Öffnung 2, durch die ein Rohr 3 hindurchgeführt ist. Die Öffnung 2 in der Stützplatte 1 ist größer ausgebildet als der Außendurchmesser des Rohres 3. Zwischen der Öffnung 2 in der Stützplatte 1 und dem Rohr 3 ist ein aus zwei Schalenteilen 4 und 5 bestehendes Verschleiß- Schutzelement angeordnet. Die Teile 4 und 5 sind an der Stützplatte 1 angeschweißt und umschließen das Rohr 3 mit geringem Abstand nahezu \/ollständig. Zwischen den Schalenteilen 4 und 5 befindet sich eine ringförmige Auftragsschweißung 6, die sich besonders durch ihre leichte Prüfbarkeit auszeichnet. Durch diese ringförmige Auftragsschweißung 6, die in einfacher Weise mit Hilfe eines mechanisierten Orbital-

Schweißgerätes hergestellt werden kann und durch die Verschweißung der Schalenteile 4 und 5 mit der Stützplatte 1 wird in sehr vorteilhafter Weise eine formschlüssige Halterung des Rohres 3 in der Stützplatte erreicht, die auch hohen thermischen Belastungen, das heißt Temperaturen weit über 700 Grad Celsius standhält. Die Verbindung der Schalenteile 4 und 5 mit der Stützplatte 1 kann durch einen formschlüssigen Paßsitz und/oder durch ringförmige Streckenschweißungen 7 erfolgen. Ein besonderer Vorteil dieser formschlüssigen Lagerung des Rohres 3 in den Schalenteilen 4 und und der Stützplatte 1 durch die ringförmige Auftragsschweißung 6 zwischen den Schalenteilen 4, 5 und dem Rohr 3 besteht darin, daß von der Auftragsschweißung als Verschleißteil alle Belastungen, die durch Temperatureinwirkungen, insbesondere auch von sehr hohen Temperaturen, hervorgerufen werden beziehungsweise auftreten, aufgenommen und von der Rohrwand entfernt gehalten bzw. durch das zulässige axiale Bewegungsspiel kompensiert und so ausgeglichen werden, daß es an diesen Stellen mit Sicherheit zu keiner unzulässigen Belastung oder Reibbeanspruchung der Rohrwandung durch die Halterung in der Stützplatte 1 kommt. Auch die zweigeteilte halbschalige Ausbildung des Verschleiß- Schutzelementes trägt sehr vorteilhaft zum Spannungsausgleich im Bereich der Halterung des Rohres 3 der Stützplatte 1 bei.

Wie Figur 2 zeigt, besteht das Verschleiß- Schutzelement, das zwischen dem Rohr 8 und der Stützplatte 9 angeordnet ist, ebenfalls aus zwei schalenförmig ausgebildeten Teilen 10 und 11. Diese schalenförmig ausgebildeten Teile 10 und 11 weisen jedoch auf ihrer

Innenseite in Umfangsrichtung des Rohres 8 verlaufende Rippen 12 und 13 auf, die an der Außenwandung des Rohres 8 aufliegen. Die formschlüssige Verbindung des Rohres 8 mit der Stützplatte 9 über die Halbschalenteile 10 und 11 dient als Festpunkt und erfolgt hierbei ebenfalls sehr vorteilhaft durch eine ringförmige Auftragsschweiöung 14 sowie StreckenschweiQungen 15, 16. Durch die Anordnung der Rippen 12, 13 auf der Innnenseite der Schalenteile 10 und 11 wird eine

•ig größere Auflagefläche für das Rohr 8 geschaffen, die zu einer besonders stabilen Festpunkt- Lagerung des Rohres 8 beiträgt, ohne die formschlüssige Verbindung des Rohres 8 mit den Schalenteilen 10, 11 zu beeinträchtigen. Ein axiales Bewegungsspiel für das Rohr 8 in der Stützplatte 9 wird damit unterbunden.

Schließlich kann das Verschleiß- Schutzelement, das zwischen dem Rohr 3 oder 8 angeordnet ist, auch aus mehr als zwei Schalenteilen bestehen. Auch kann die Befestigung mehrerer, vorzugsweise parallel zueinander verlaufender Rohre in einer Rohrhalterung mit der Rohranzahl entsprechend übereinstimmenden Öffnungen er fο Igen.

Die in Figur 3 dargestellte Rohrhalterung, die für das Rohr 18 als Loslager- Halterung in der Stützplatte 19 wirkt, enthält zwischen der Stützplatte 19 und dem Rohr 18 eine ebenfalls als Verschleiß- Schutzelement dienende Hülsenanordnung 20, 21, 22. Diese besteht aus einer inneren einteilig- geschlitzten oder mehrteiligen konischen Keilhülse 20, 21 und einer äußeren Spannbuchse 22, die durch Ineinanderschieben auf dem Rohr kraftschlüssig durch Verspannen fixiert ist. Die

kraftschlüssige Fixierung wird zusätzlich durch eine formschlüssige Befestigung dadurch abgesichert, daß die innere Keilhülse 20, 21 auf der Innenseite eine in Umfangsrichtung des Rohres 18 verlaufende Ausdrehung bzw Nut 23 aufweist, die formschlüssig auf der an der Rohraußenwand ringförmig aufgeschweißten Auftragsschweiße 24 aufliegt. Diese formschlüssige Befestigung der als Verschleißteil wirkenden Hülsenanordnung mittels einer rohrseitigen ringförmigen Auftragsschweiße ermöglicht in vorteilhafter Weise die Verwendung und Fixierung von gleichartigen als Verschleiß-Schutzelement wirkenden Hülsenanordnungen, sowohl bei

niedrigeren Einsatztemperaturen (bis 700 C nur kraftschlüssig, ohne Auftragsschweiße), als auch bei hohen

Einsatztemperaturen (oberhalb 700 C mittels formschlüssiger Auftragsschweiße). Alle Belastungen, die in der Rohrhaiterung auftreten, insbesondere Reibbeanspruchungen durch das zulässige axiale Spiel der Loslager- Halterung, werden zunächst von der Hülsenan-

2Q Ordnung als Verschleißteil aufgenommen und können somit nicht direkt auf die Rohrwand einwirken.

Gemäß Figur 4 kann die kraft- und formschlüssige Verbindung des Rohres mit der Stützplatte über die Hülsenanordnung, wie auch in Fig. 3 gezeigt ist, mit einer zusätzlichen Streckenschweißung 25 versehen sein.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Befestigung eines Rohres oder mehrerer Rohre mit wenigstens einer Rohrhaiterung, insbesondere einer Rohrhaiterung für Hochtemperatur-Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr mit der Rohrhalterung unter Zwischenschaltung eines Verschleiß- Schutzelementes formschlüssig verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Verbindung des Rohres mit der Rohrhalterung unter Zwischenschaltung eines Verschleiß- Schutzelementes durch Schweißen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch qekenn-•zeichnet, daß die formschlüssige Verbindung zwischen Rohr und Rohrhalterung durch mindestens eine bearbeitete oder unbearbeitete Auftragsschweiße auf dem Rohr und durch eine entsprechend angepaßte, als Verschleiß-Schutzelement wirkende, formschlüssige Hülsenkombination, bestehend aus einer ein- oder mehrteiligen Keilhülse und einer äußeren Spannhülse, oder durch eine formschlüssige mehrteilige Halbschalenanordnung erfolgt.

4. Vorrichtung zur Befestigung eines Rohres oder mehrerer Rohre mit wenigstens einer Rohrhaiterung, insbesondere einer Rohrhalterung für Hochtemperatur-Wärmetauscher, zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine stationär angeordnete Rohrhalterung, insbesondere Stützplatte (1, 9, 19) mit einer Öffnung (2), durch die ein Rohr (3, 8, 18) hindurchgeführt ist, wobei die Öffnung (2) der Rohrhalterung größer ausgebildet ist

IQ als der Außendurchmesser des Rohres (3, 8, 18) und wobei zwischen der Öffnung (2) der Rohrhalterung (1, 9, 19) und dem Rohr (3, 8, 18) ein Verschleiß-Schutzelement (4, 5, IQ, 11, 20, 21, 22) angeordnet ist, das einerseits mit dem Rohr (3, 8, 18) durch eine rohrseitige Auftragsschweiße (14, 24) formschlüssig und andererseits mit der Rohrhalterung (1, 9, 19) lose geführt oder formschlüssig mit Spiel oder durch Anschweißen (7, 15, 16) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch qekennzeichnet, daß das Verschleiß- Schutzelement schalenförmig ausgebildet ist und aus wenigstens zwei Teilen (4, 5) besteht oder als Hülsenanordnung ausgebildet ist und aus einer inneren ein- oder mehrteiligen •konischen Keilhülse (20, 21) und einer äußeren Spannbuchse (22) besteht.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aus mindestens zwei Schalenteilen (10, 11, 20, 21, 22) bestehende Verschleiß- Schutzelement auf der Innenseite wenigstens eine in Umfangsrichtung des Rohres (8, 18) verlaufende Rippe (12, 13) oder Nut (23) aufweist, die an der Außenwandung des Rohres (8, 18) beziehungsweise mindestens einer Auftragsschweiße (14, 24) aufliegt und somit Belastungen vom Rohr (8, 18) in der Stützplatte (1, 9) abtragen kann.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Schalenteilen (10, 11, 20, 21, 22) bestehende Verschleiß-Schutzelement auf der Innenseite wenigstens eine in Umfangsrichtung des Rohres (8, 18) verlaufende Rippe (12, 13) oder Ausdrehung (23) aufweist, die auf der an der Außenwandung des Rohres (8, 18) aufgeschweißten Auftragsschweiße (14, 24) aufliegt.