DE68438C - Befestigung von Rohren und Stehbolzen in Kesselplatten - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezweckt, die Befestigung der Röhren und Stehbolzen in den Kesselplatten sicher und wasserdicht selbst bei verhältnifsmäfsig geringer Plattenstärke zu erhalten und so anzuordnen, dafs die Enden der Röhren oder Stehbolzen der unmittelbaren und schädlichen Einwirkung der Flamme entzogen sind, die an der Wandung entlang streicht, sowie ferner die Platten gegen Druck widerstandsfähig zu machen und ihre Elasticität zu erhöhen, Die neue Befestigungsart ist besonders für den Aufbau der Feuerbüchsen von Röhrenkesseln bestimmt, jedoch auch anwendbar für Verdampfvorrichtungen, überhaupt Condensatoren, Speisewasservorwärmer u. dergl.

Fig. ι ist der Schnitt eines Theiles einer Rohrwand mit den die neue Befestigung kennzeichnenden Stülpflantschen und den auf verschiedene Art eingefügten Röhrenenden, Fig. 2 der Schnitt eines Theiles zweier Platten mit Stülpflantschen, durch welche Anker oder Stehbolzen zur Verbindung der Platten eingezogen sind. Fig. 3 und 4 veranschaulichen die Herstellungsweise der Stülpflantschen mittelst Dornes oder Stempels und Matrizenplatte.

Fig. 5 und 6 stellen die Anwendung der Erfindung auf einen Lokomotivkessel dar, indem Fig. 5 ein Verticalschnitt durch die Feuerbüchse (nach der Linie A-A, Fig. 6) und Fig. 6 ein Grundrifs oder Schnitt derselben, zur Hälfte in der Höhe der Linie C-C, zur anderen Hälfte nach der Linie B-B in Fig. 5 sind.

Fig. 7 ist ein Schnitt, welcher die neue Befestigung für die Wasserröhren eines Wasserröhrenkessels veranschaulicht und Fig. 8 ein zugehöriger Querschnitt durch eine Röhre nach der Linie D-D, Fig. 7.

Fig. 9 bis 11 veranschaulichen die Einrichtung und das Verfahren zur Bucklung der Platte, um sie für die Flantschausbildung vorzubereiten; Fig. 9 und 10 sind Schnitte (vor und nach der Bucklung), und Fig. 11 ist ein Grundrifs der Gesenkplatte.

Die neue Einfügungsweise kennzeichnet sich dadurch, dafs die Rohrwand, in welcher die Verbindungsbolzen oder Röhren angebracht werden sollen, nicht einfach gelocht oder gebohrt wird, sondern durch Auftreiben an derselben zugleich Befestigungsflantsche, sogen. Stülpflantsche geschaffen werden.' Diese aus einer ringförmigen Äufbörtelung bestehenden Flantschen 2, Fig. 1 und 2, die mittelst Domes und Matrizenplatte in nachher beschriebener Weise erhalten werden können, stehen von der Plattenfläche buckelartig vor und nehmen in ihrer durchgehenden Oeffnung die zu befestigenden Röhren- oder Stehbolzenenden auf.'

Die schliefsende Verbindung zwischen den Einfügungsenden und der Platte wird, wie bei den Rohrenden 3 3¹ dargestellt, durch Auftreiben oder Auf beulen derselben innerhalb der Stülpflantschen erzielt, oder dadurch, dafs das Rohrende eingeschraubt wird, wie bei dem Rohr 3" ersichtlich. In dem Falle der bei dem Rohr 3 dargestellten Verbindung ist das eingesetzte, einfach cylindrische Ende nur mit einer vor der Rohrwand angebrachten Krempe versehen, welche, über den ausgerundeten Mündungsrand des Flantsches umgebörtelt, eine Art Nietkopf bildet. In dem zweiten Falle ist die Aufnahmebohrung des Stülp-

flantsches nicht cylindrisch, sondern schwach nach innen verjüngt, wodurch das eingesetzte und aufgeweitete Rohrende 3' einen verhältnifsmäfsig sicheren Halt gegen Zugbeanspruchung erhält. Wird noch gröfsere Festigkeit der Verbindung gefordert, wie in dem Falle, wo die Rohre eine . Ankerversteifung bilden sollen, so erweist sich die Schraubenverbindung als zweckmäfsig, bei welcher das gegenüberliegende Ende des Rohres 3" eine Durchmesserverstärkung hat, um durch die gegenüberliegende Rohrplatte eingezogen werden zu können.

Weil die Stülpflantschen eine ziemliche Höhe haben, ergiebt sich nicht nur eine reichlich bemessene Anschlufsfläche für die Einfügung der Röhren oder Stehbolzen, sondern es werden dieselben auch in dem Plattenkörper derart ' umschlossen gehalten, dafs sie vor der directen Flammeneinwirkung geschützt liegen. Zu dem Zwecke, eine möglichst feste und dichte Verbindungsstelle zu schaffen, ist es oft vortheilhaft, wenn man den inneren Durchmesser des Flantschloches etwas kleiner als den äufseren Röhrendurchmesser macht. Hierbei nützt man dann die Elasticität des Stülpflantsches aus und treibt zuerst einen hohlen Dorn durch das Loch und erweitert dasselbe stufenweise, bis es den Durchmesser der Röhre hat. Auf das vordere abgesetzte Spitzenende des Dornes wird darauf das einzufügende Röhrenende aufgesteckt, wobei beide Theile, der in dem Loch steckende hohle Dorn und die Röhre, mittelst eines durchgezogenen und an einem entsprechenden Bügel sich stützenden langen Ankeis verbunden werden; bei Rückwärtsbewegung wird alsdann das dem Dorn folgende Röhrenende in die Oeffhung des Stülpflantsches eingezogen, um nachträglich, wenn erforderlich, die Aufweitung zu erfahren.

Die Stülpflantschen werden durch eine unter Aufbörteln der Ränder erfolgende Durchstofsung der Platten in folgender Weise hergestellt. Das Verfahren, welches nebst den zugehörigen Werkzeugen in Fig. 3 und 4 (vor 'bezw. nach der Flantschbildung) veranschaulicht ist, richtet man zweckmäfsig auf die gleichmäfsige Herstellung aller einer Platte zugehörigen Stülpflantschen ein, zugleich unter Aufbörtelung der um die Platte herumlaufenden Krempe, die zur Befestigung dient.

Die Stempel oder Dorne 4 erhalten zweckmäfsig die dargestellte Spitzkugelform mit cylindrischem oder konischem Körper, welcher der Weite und Gestalt des zu bildenden Aufnahmeloches im Flantsch entspricht. Jeder Dorn 4 sitzt zweckmäfsig, wie dargestellt, an einem Schaft 5, mit welchem er ohne weitere Befestigung in eines der Löcher einer Prefsplatte 6 eingesetzt ist. Die Matrizenplatte 7 auf der anderen Plattenseite hat Bohrungen, deren Achsen mit denjenigen der Dorne 4 zusammenfallen ; die Mündungsränder dieser Bohrungen sind, wie ersichtlich, abgerundet.

Die Platte 1 wird, ehe man sie zwischen die Dorn- und Matrizenplatte bringt, auf eine hinreichend hohe Temperatur erwärmt. Nachdem die Werkzeugplatten einem zusammenpressenden Druck ausgesetzt sind, wobei entsprechende Führungen deren Lage sichern, erhält die Wandungsplatte zwischen den zusammenwirkenden Dornen und Matrizen die Querschnittform nach Fig. 4. Man bemerkt, dafs bei diesem Arbeitsvorgang abweichend von dem gewöhnlichen Lochstanzenverfahren keine oder nur geringe Absperrwirkung.auftritt und das Material an dem abgerundeten Mündungsrand der Matrize unter Formgebung und Stauchung durch den nachfolgenden Dorn nach innen gestülpt wird. Die Wandstärke des Flantsches wird an der Stelle am geringsten ausfallen, wo der Dorn nach vorgängiger Aufbeulung der Platte durchbricht und gezackte Ränder hinterläfst. Diese Rändertheile werden nachträglich dadurch entfernt, dafs man den Stülpflantsch mittelst eines geeigneten Werkzeuges bis zur Höhe χ -χ . abdreht. Wenn, wie gewöhnlich, zugleich ein herumlaufender Börtelrand an die Platte »angekrempt« werden soll, sind die Werkzeugplatten 6 und 7 diesem Zwecke entsprechend auszubilden.

Will man die Entstehung eines gezackten Randes, wie angegeben, ausschliefsen, so kann man die Platte 1 (vor dem Durchstofsen) mit kleinen Löchern, etwa mit einem Durchmesser gleich der Plattenstärke, derart versehen, dafs diese an allen den Stellen vorgebohrt oder ausgestanzt werden, an denen Stülpflantschen erhalten werden sollen. Bei dem Aufbörtelungsvorgang treffen die Spitzen der Dorne in diese Löcher, und ihre Wirkung besteht dann lediglich darin, dafs das Plattenmaterial eine Stülpung und Stauchung erfährt, wobei der innere Rand des Stülpflantsches glatt bleibt.

Dieses Verfahren dürfte sich übrigens nur zur Anwendung empfehlen, wenn die Stülpflantschen einzeln fertiggestellt werden; ■ wenn jedoch alle Stülpflantschen in einem Arbeitsgang gebildet werden sollen, ist es wegen der Ausdehnung der erhitzten Platte äufserst schwierig, eine genaue Uebereinstimmung der Löcher in der Platte und der Dornspitzen zu erzielen, wie nöthig ist, um ungleichmäfsige Materialvertheilung und demzufolge die unregelmäfsige Gestalt der Stülpflantschen auszuschliefsen.

Die Dorne 4 sind aus dem Grunde lose in ihre Halteplatte 6 eingesetzt, damit sie leichter aus der Bearbeitungsplatte herausgebracht werden können, in welcher sie manchmal sehr fest haften. Die Platte 1 wird demnach mit

den darin steckenden Dornen herausgenommen und letztere dann einzeln von der Vorderseite oder Hinterseite her herausgeschlagen, wie es gerade am zweckmäfsigsten ist. Damit die Dorne nicht herausfallen können, wird man von den Werkzeugplatten zweckmäfsig die Halteplatte 6 unten anwenden oder die Dorne Von unten angreifen lassen. Es ist nöthig, dafs das Material eine bedeutende Zugfestigkeit und Streckbarkeit hat, und aus diesem Grunde wird vorzugsweise weicher Stahl oder Kupfer angewendet. Fig. 3 und 4 veranschaulichen die Dornform für parallelwandige Flantschlöcher. Die Dorne müssen entsprechend konische Körper haben, wenn, wie bereits mit Bezug auf Rohr 3¹, Fig. 1, beschrieben, die Löcher verjüngt ausfallen sollen.

Vor dem eigentlichen Aufbörtelungs- oder Flantschbildungsvorgang auf der Platte wendet man manchmal mit Vortheil ein Vorbereitungsverfahren auf die Platten in der Weise an, dafs man sie an denjenigen Stellen, wo die Stülpflantschen hervortreten sollen, auftreibt oder buckelt. Nach Fig. 9 bis 11 kann dies mittelst stumpfer Treibstempel 15 erzielt werden, wobei die Unterlage statt durch eine Matrizen platte 7 durch eine mit geeigneten Stegen versehene (Gitter-) Platte 16 mit den Stempeln entsprechenden Gesenkaussparungen gebildet wird (Fig. 11). Die Scheitelflächen der Stege an der Gesenkplatte 16 sind zwischen den Kreuzungspunkten concav, wie aus den Schnittansichten Fig. 9 und ι ο ersichtlich. In Fig. 9 ist die Platte dargestellt, wie sie noch ungebuckelt auf den Stegen der Gesenkplatte ruht. Fig. 10 veranschaulicht die Platte, nachdem sie die Bucklung durch die niedergedrückten Stempel 15 an den mit 17 bezeichneten Stellen erhalten hat; die übrigen Wandungstheile der Platte ziehen sich bei diesem Bucklungsvorgang nach der wellenförmigen Stegform der Gesenkplatte. Die beschriebene Bearbeitung wird nicht so weit durchgeführt, dafs die Platte wirklich Löcher erhält, sondern nur so weit, dafs die Platte eine Bucklung oder Wellung in schachbrettartiger Anordnung aufweist. Die nachherige Aufstülpung der Flantschen erfolgt an den Scheitelpunkten der Buckel in der vorgeschriebenen Weise. Dasselbe Resultat kann, sofern nur eine geringe Bucklung erfordert wird, zugleich mit dem Aufstülpungsvorgang erzielt werden, indem man der Matrizenplatte 7 eine hierzu geeignete Oberflächengestalt zwischen den Löchern giebt.

Dieser Theil der Erfindung ist besonders anwendbar auf Platten, die durch Stehbolzen zusammengehalten werden, wie in den Fig. 2, 5 und 6 dargestellt; denn Platten dieser Art, die in zwei Richtungen rechtwinklig ausgebaucht sind, haben eine bedeutende Widerstandsfähigkeit in beiden Richtungen, daher kann die Platte leichter hergestellt oder der Abstand der Stehbolzen gröfser gewählt werden, als sich mit der Sicherheit vertragen würde, falls die gewöhnliche Construction mit ebenen Platten angewendet wäre.

Ein anderer Vortheil liegt in der Elasticität oder Nachgiebigkeit, welcher die gebuckelte Platte in Richtung ihrer eigenen Ebene fähig ist. Infolge dessen pafst sie sich leicht der verschiedenen Ausdehnung und Zusammenziehung an, die gewöhnlich an Kesselwänden auftreten, und schliefst somit die Gefahr übermäfsiger Beanspruchung auf Zug und Druck aus. Selbst wenn die Flächenbucklung nicht angewendet ist, widersteht eine mit den Stülpflantschen versehene Platte bedeutend besser Druckbeanspruchungen, als eine in der gewöhnlichen Weise mit Stehbolzen zusammengefügte flache Platte. Man bemerkt ferner, dafs die bogenförmige Aufstülpung des Flantsches eine Verringerung des ebenen Flächentheiles zwischen den Flantschen bedingt, und dafs thatsächlich dabei zweckmäfsige Versenkungsstellen geschaffen werden, in welche die Stehbolzenenden einzunieten oder aufzutreiben sind.

Bei dem Aufbau ' eines Lokomotivkessels bezw. der zugehörigen Feuerbüchse werden, wie in Fig. 5 und 6 veranschaulicht, an Stelle der gebräuchlichen, einfach ebenen Platten solche angewendet, welche aufser den nach dem Wasser- oder Daumpfraum 8 hineinreichenden Stülpflantschen noch die Bucklung in der Fläche aufweisen, deren Herstellung beschrieben ist. Wo die Platten mit Stehbolzen 9 verbunden werden sollen, werden diese in das Innengewinde der Stülpflantschen geschraubt. Die Bolzen können hohl oder voll sein; im letzteren Falle kann man ihre Enden aufbohren, um hierdurch die Aufweitung innerhalb der Stülpflantschen zu veranlassen. Sind die Platten einander verhältnifsmäfsig nahe festzustellen, so können die Stülpflantschen so weit nach innen vorspringen, dafs sie in Berührung kommen, und die Stehbolzen werden dann durch beide Platten geschraubt, um bezw. in den beiderseitigen Flantschversenkungen aufgetrieben zu werden. Das Feuerbüchsendach ist in ähnlicher Weise construirt; die dasselbe stützenden Stehbolzen sind fest in die bezüglichen Stülpflantschen eingefügt, und ihre oberen Enden finden einen Halt entweder an dem Träger 10 oder unmittelber an dem oberen Kesseltheil. Statt der Bucklung in schachbrettartiger Vertheilung können auch reihenweise durchgehende Wellungen oder Bucklungen anderer Anordnung bezw. auch, abgesehen von den Stülpflantschen, ebene Platten angewendet werden.

Die durch die Stülpflantschen gekennzeichnete Erfindung ist ferner benutzbar für Rohr-

Systeme und Wasserröhrenkessel besonders derjenigen Art, bei welcher die Röhren durch zwei benachbarte Platten, die Endkammern bilden, hindurchgehen und sie gegen einander versteifen. Auch in diesem Falle vermitteln Platten mit Stülpflantschen eine sichere Construction, und die Röhren werden durch Einschrauben oder Einnieten befestigt. Das in Fig. 7 und 8 dargestellte Anwendungsbeispiel zeigt zwei Kammerwandungen ι und ι', von denen die mit ι bezeichnete die innere Rohrwand, die' andere ι ¹ die ä'ufsere Rohrwand ist, so dafs zwischen beiden die Wasserkammer ι ι verbleibt. Die Wasserröhren 3'" durchsetzen quer die Heerd- oder Feuerungskammer und verbinden die diesseitige Wasserkammer mit einer jenseitigen, aufsen liegenden Wasserkammer. Die durchgehenden Röhren werden unter Auftreibung dicht in die Stülpflantschlöcher eingeprefst, und in Ergänzung hierzu werden die Röhren, wie dargestellt, mittelst eines entsprechenden Auftreibwerkzeuges aufgebeult. Die Röhren werden ferner bei der Einfügung an der äufseren Rohrplatte durch Aufschraubklappen 13 festgelegt. Die Röhren bilden somit an ihrem Endtheil zugleich die Stehbolzen, welche eine gegenseitige Verankerung der Rohrplatten vermitteln. Behufs Uebertrittes des Wassers aus den Röhren in die Wasserkammer 11 und umgekehrt sind Aussparungen 14 an diesen Röhrentheilen ausgeschnitten, wie aus Fig. 7 und 8 ersichtlich.

Wiewohl im Vorstehenden nur auf die Anwendung der Erfindung bei besonderen Kesselformen, besonders Lokomotivkesseln Rücksicht genommen ist, wird darauf hingewiesen, dafs die Erfindung ebenso auf andere Kesseltypen, sowie Condensatoren. Verdampfer, Speisewasservorwärmer und ähnliche Apparate anwendbar ist, bei denen der Zweck vorliegt, Röhren mit Platten zu verbinden oder Wandungen durch eingezogene Stehbolzen gegen Druck zu versteifen. Während es als ein bekanntes Verfahren gilt, dafs Platten behufs Verbindung mit Röhren stellenweise »verstärkt« werden, indem man sie nach Erhitzung in Gesenken einem Druck unterwirft oder in anderer Weise bearbeitet, wird die im Vorstehenden behandelte Plattenausbildung als neu beansprucht, insofern hierbei thatsächlich keine Verstärkung oder stellenweise Verdickuung der Platte auftritt, sondern im Gegentheil naturgemäfs die Wandstärke der aufgebörtelten Stülpflantschen wegen der Zusammenstauchung des Materials etwas geringer ausfällt, als die ursprüngliche Plattenstärke.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Die Befestigung von Rohren und Stehbolzen in Kesselplatten in der Weise, dafs aus den Platten durch Dorne (4) und Gesenke (7) Stülpflantschen aufgetrieben werden, die eine wirksame Befestigung der Rohre oder Bolzen ermöglichen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.