DE8236992U1 - Rohr - Google Patents

Description

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Hanau, 10. Januar 1983 ZPL-Zw/ha

W.C. Heraeus GmbH

"Rohre"

Die Erfindung betrifft Rohre, insbesondere für Zwecke des chemischen Apparatebaus, die mit einer metallischen Auskleidung bz«'. Umkleidung versehen sind.

Im Apparatebau ist man wegen der in den letzen Jahren stark gestiegenen Preisen für die Metalle, wie Titan, Niob, Tantal, Nickel, Molybdän, Platin, Palladium, Iridium, Gold, Silver, Zirkonium und deren Legierungen in vermehrtem Maße gezwungen, anstelle einer Massit/bauweise auf eine Verarbeitung von plattiertem Halbzßug überzugehen. Das plattierte Halbzeug wird entweder durch Walzplattieren oder Explosionsplattieren her-gestellt, wobei dem Explosionsplattieren dann der Vorzug zu geben ist, wenn die Metallpartner in ihrer Härte und in ihren Schmelzpunkten weit auseinander liegen. Oft wird auch der Weg beschritten, daß z.B. eine 20 cm dicke Stahlbramme zunächst mit einem 8 mm starken Ti-Blech auf explosivem Wege platziert und anschließend auf eine Dicke von z.B. 10 mm Stahl und 4 mmm Titan als BJech ausgewalzt wird, welches dann für den Apparatebau bereitgestellt werden kann.

Bei dpr Weiterver»rbeitung plattierter Bleche muß auf Schmelzschweißverfahren zurückgegriffen werden, wobei der Grundwerkstoff und der Auflagewerkstoff jeweils einzeln untereinander zu verscheißen sind, da sonst unerwünschte Reaktionen der Hetallpartner in der flüssigen Phase erfolgen würden. Eine Zusammenstellung der verschiedenen Möglichkeiten der Verfahrenstechnik beim Stumpfschweißen plattierter Bleche und

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Metallpartner in der flüssigen Phase erfolgen wurden. Eine Zusammenstellung der verschiedenen Möglichkeiten der Verfahrenstechnik beim Stumpfschweißen plattierter Bleche und auch eine neue Methode der flächenhaften, explosiven Plattierung einer Schweißnaht des Grundwerkstoffes mit Auflagematerial wurde vorgenommen (DE-OS 23 10 182). Bei weit auseinanderliegenden Schmelzpunkten von Grund- und Auflagewerkstoff, wie z.B. Stahl (T 1500⁰C) und Tantal (T 3000⁰C) bedient man

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sich zweckmäßigerweise einer Zwischenschicht aus Kupfer, welche aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit die an der Tantalschweißung eingebrachte Wärme ableitet, wobei ein Aufschmelzen des Grundwerkstoffes vermieden wird (DE-AS 19 05 926).

Die geschilderten Maßnahmen sind technisch aufwendig, entsprechend leidet darunter eine wirtschaftliche Fertigung. Außerdem ist das übliche Explosionsplattieren auf gewisse Mindestdicken des Auflagewerkstoffes angewiesen, um eine entsprechende Qualtität der Plattierung sicherzustellen. Bei teuren Auflagewerkstoffen, wie z.B. Tantal, erhöhen aber selbst Stärken des Auflagewerkstoffes von ca. 0,8 mm noch erheblich den Preis, z.B. eines Autoklaven, wie er in der Industrie üblich ist. Um diesem Umstand abzuhelfen, wurde auch schon vorgeschlagen, einen Verbundwerkstoff, bestehend aus Kupfer, Tantal, kupferseitig auf das Kesselblech aufzuplattieren (DE-OS 24 58 739 und 25 40 912).

Es war bekannt, durch Explosionsschweißen Bleche miteinander zu verbinden, die sich um mindestens 10 mm gegenseitig überlappe und auf die Überlappung ein Sprengstoffpaktet aufzubringen.

Aufgabe der Erfindung ist es, Rohre zu schaffen, bei denen ein Grundkörper auf einfache Weise partiell mit einer Blechauskleidung oder -umkleidung verbunden ist.

Gelüst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und Zeichnungen von Ausführungsbeispielen zu entnehmen.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß solche Rohre ausreichend beständig sind gegen chemisch aggresive Medien und sich andererseits die Aus- oder Umkleidung durch Vakuum weder abheben noch einbeulen IaGt. Man kommt mit sehr dünnen Auflage- oder Auskleidungsblechen aus und es ergeben sich neue Anwendungen. Die Rohre sind wesentlich wirtschaftlicher herstellbar.

Wenn man die Hohlräume, wie z.B. in Nutform, im Grundwerkstück anbringt, lassen sich diese mit hoher Präzision herstellen, was sich auf die Qualität des Verbundes entscheidend auswirkt.

In den beigefügten Zeichnungen sind rein schematisch Ausführungsbeispiele der Erfindung dagestellt.

Es zeigen:

Figur la Verbundpartner vor dem Explosionsschweißen mit einer Sicke (umlaufend) in einem Blech;

Figur Ib Verbundpartner mit einer Nut in einem BLech;

Figur lc Verbundpartner mit gegenüberliegenden Nuten;

Figur 2a die nach Fig. la hergestellten Verbundkörper;

Figur 2b die nach Fig. Ib hergestellten Verbundkörper;

Figur 2c die nach Fig. 1 hergestellten Verbundkörper; Figur 3a Verbundpartner mit gesickten Blechen;

Figur 3b Verbundpartner mit Nuten und Sicken;

Figur 4a und b den Verbund aus Figur 3a und Figur 3b;

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Figur 5a Verbunduerkstücke mit Hohlräumen durch Abstandshalter; Figur 5b ein Verbund nach Figur 5a;

Figur 6 ein Verbund mit einem zylindrischen oder rohrförmigen Grundwerkstück in und/oder auf dem ein Hohlraum gewendelt ist.

Figur 7 eine Draufsicht auf eine punktförmige Sprengstoffanbringung ;

Figur 8 ein Verbund, bei dem ein Verbundpartner aus einem Verbundwerkstoff beseht.

Beispiele für Rohre:

Ein Rohr wird zunächst durch ein Blech in 0,1 mm bis ca. 1 mm Stärke aus Tantal ausgekleidet und lediglich linienhaft an den Grundkörper geheftet. Das linienhafte Heften erfolgt durch eine lokale Explosionsschvaeissung. An den Stellen, m/o die Haftung zu erfolgen hat, wird zuvor in das Tantalblech eine Sicke als Hohlraum eingebracht, so daß zu/ischen Grundwerkstoff und Tantalblech ein Abstand von mindestens der Dicke des Auflagematerials entsteht. Die Anordnung ist in Figur la im Schnitt gezeigt. 1 ist der Grundwerkstoff, wie z.B. Stahl, Edelstahl und hochlegierte Werkstoffe, 2 ist der Auflagewerkstoff, welcher im Bereich 3, die genannte Sicke aufweist. Über der Sicke befindet sich eine Sprengschnur bzw. -band 4, wie z.B. unter dem Namen "Dynacord" mit rundem Querschnitt im Bereich von ca. 50 mm Durchmesser erhältlich, z.B. mit öeiner Menge von 12 mg Explosivstoff pro mm Schnurlänge Um ''as dünne Tantalblech vor Beschädigungen zu schützen, die durch eine zu hohe Druckeinuirkung entstehen können, ist z.B. das Tantalblech 2 durch eine nichtmetallsiche Abdeckung geschützt (nicht dargestellt). Nach Zündung der Sprengschnur bei einer Sprenggeschuindigkeit zwischen etwa 2.000 bis 9.000 m/sec, bevorzugt 5,5 bis 7,5 " IQ³ m/sec., ist

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das Auflagematerial 2 in dem Bereich, an dem sich die Sicke 3 befand, eingeebnet und mit dem Grundwerkstoff 1 verschweißt (Figur 2). Dieses Verfahren wird bei der Herstellung von Rohren angewendet, wie sie im chemischen Apparatebau eingesetzt werden. Die Schweißlinien können entweder in axialer Richtung oder in Umfangsrichtung oder in beiden Richtungen gelegt werden bzw. vorzugsweise spiralförmig angeordnet sein.

In Figur Ib ist eine Nut 5 im Grundwerkstück 1 vorgesehen.

Figur Ic stellt eine Kombiantion von la und Ib dar mit einer Zwischenlage 6 nach Anspruch 9.

Die Figuren 2a bis 2c zeigen die Verbundkörper nach den Figuren la bis Ic.

Zwei Auflagebleche überlappend zum einen miteinander und zum anderen mit dem Grundwerkstoff zu verschweißen, ist aus Figur 3 ersichtlich. Dabei zeigt Figur 3a die Anordnung einer Sicke 3 und Figur 3b die einer Nut 5. Die beiden Auflagebleche weisen beide am Rand eine Sicke 3 unterschiedlicher Höhe auf, derart, daß der Abstand zwischen dem Grundwerkstoff uriddem ersten Auflageblech 2 etwa gleich dem Abstand zwischen dem ersten und zweiten Auflageblech 2 ist.

Figur 3b zeigt die Anordnung von einer Nut 5, einer ebenen und einer gesickten Auflage 2 übereinander.

Nach Zündung der Sprengschnur 4 verschweißen das obere und untere Auflageblech 2 miteinander und anschließend mit dem Grundwerkstoff 1, so wie in Figur 4a und 4b jeweils entsprechend Figur 3a und 3b gezeigt ist.

Figur 5a zeigt einen Verbund mit flacher Sprengstoffschnur oder -band und Noppen 7 als Abstandshalter regelmäßig verteilt und mit der Schnur dazwischen angeordnet.

Figur 5b zeigt den Verbund nach Figur 5a nach dem Sprengen.

Rohre wie in Figur 6 gezeigt, können am Rand mit einer Sicke versehen u/erden und mit einer spiralig über der Sicke angebrachten Sprengschnur in das Rohr gewendelt eingelegt, eingeschweiOt werden. Viird um das Rohr als Grundkörper 1 ein Band gewickelt, dann weist das Band 2 lediglich an einer Seite eine Sicke 3 auf. Ein für eine Explosivschweißung erforderlicher Abstand zwischen den zu verschweißenden Blechen besteht also nur an den linienplattierten Stellen.

Sehr oft ist es im chemischen Apparatebau und in der Energiewirtschaft, insbesondere bei der Nutzung von Solarenergie, erforderlich, daß Kühl- ader Heizkanäle für den Wärmeaustauch bzw. Wärmetransport angebracht werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Rohrgrundkörper mit einem Auflageblech in der geschilderten Weise mittels einer gewendelten Schweißnaht verbunden wird und anschließend der nicht verschweißte Raum zwischen Auflageblech und Grundkörper mit einem Druckmedium beaufschlagt wird, so daß das Auflageblech zwischen den Schweißnähten mit an sich bekannter Weise aufgebläht wird, wodurch die gewünschten Kanäle entstehen. Es können jedoch nicht nur gewendelte Kanäle sondern auch anders geformte, wie z.B. spiralige mäanderförmige Kanäle im Rohrgrundkörper geformt werden. Werden mäanderförmige Kanäle in ebenen Blechen auf diese Weise erzeugt, so ist das geschilderte Verfahren geeignet, Solarabsaugeflächen auf billige Weise herzustellen (z.B. aus Aluminium). In Ergänzung zu den aufblasbaren Kanälen sind auch vorgeformte Kanäle anwendbar.

In Figur 7 ist der Sprengstoff punktförmig aufgebracht auf einen Verbundpartner.

In Figur 8 ist ein Verbund dargestellt, wobei ein Verbundpartner, hier der untere, aus einem Verbundwerkstoff, wie Bimetall besteht.

Es besteht die Möglichkeit, für den Apparatebau auch andere Teile als Rohre auszuplattieren, z.B. Halterungen. Alle Beispiele beziehen sich sowohl auf das Auskleiden (innen) als auch Umkleiden (außen). Ebenso besteht die Möglichkeit, Reparaturplatt ierungen an losen bzw. fest verkleideten Apparaten durchzuführen. Hierzu eignet sich besonders die Ausführung nach Figur 7, punktförmige Sprengstof f afibringung, wenn die Reparaturstelle sehr klein ist. Kombinationen, Abwandlungen oder Ergänzungen der Ausführungsbeispiele fallen selbstverständlich in den Rahmen der Erfindung.

Claims (5)

Hanau, 10. Januar 1983 ZPL-Zvtf/ha W.C. Heraeus GmbH "Rohre" Schutzansprüche

1. Rohre,insbesondere für die Zwecke des chemischen Apparatebaus aus hoch- oder niedriglegierteni Edelstahl oder anderen chemisch beständigen Metallen oder Legierungen, mit denen sie aus- oder umkleidet sind, «/ie Ti, Nb, Ta, Zr, Ni, Mo, Pt ι Ir, Pd, Rh, Al, Au, Ag, und deren Legierungen in Form eines dünnen Bleches oder einer Folie, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohr-Grundkörper ein Aus- oder Umkleidungsblech oder -folie aufweist, die in oder um den Rohr-Grundkörper in Umfangs- und gegebenenfalls in Axialrichtung gewickelt oder gewendelt ist.

Z. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Verbundpartner (Rohr-Grundkörper bzw. Aus- oder Umkleidungsblech) gegenüber dem anderen überlappend .^nqeordne ist und beide miteinander und/oder mit dem Grundkörper verschlißt sind.

3. Rohr nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbundparfner aus einem Verbundwerkstoff besteht.

4. Rohr nach Hen Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden Verbundpartnern eine metallische Zwischen lage angeordnet ist.

5. Rohr nach einem der vorherhegenden Anspi.che, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche zwischen den verschweißten Linien der Verbundpartner aufgeweitet sind,