DE845203C

DE845203C - Welded studs, especially for locomotive boilers

Info

Publication number: DE845203C
Application number: DE1949P0041600
Authority: DE
Inventors: Arno Dr-Ing Tross
Original assignee: Dr-Ing Arno Tross Muenchen
Current assignee: Dr-Ing Arno Tross Muenchen
Priority date: 1949-05-04
Filing date: 1949-05-04
Publication date: 1952-07-28

Description

Verschweißter Stehbolzen, insbesondere für Lokomotivkessel Die Erfindung betrifft einen Stehbolzen zur Verbindung von Kesselwänden, insbesondere für Lokomotivkessel, wobei der Stehbolzen mit den Wänden verschweißt ist.Welded stud bolts, especially for locomotive boilers. The invention relates to a stud bolt for connecting boiler walls, especially for locomotive boilers, wherein the stud is welded to the walls.

Bei solchen verschweißten Stehbolzen entsteht infolge der Schweißhitze eine Gefügeänderung, insbesondere im Bereich der Schweißwurzel, und damit eine wesentliche Verringerung der Festigkeit gerade an der Stelle, an welcher die höchsten Biegemomente auftreten. Dazu kommt, das die eingeschweißten Stehbolzen oft einseitig an den Wänden der Bohrungen anliegen, somit das Spiel zwischen Bolzenkopf und Wandloch nicht zentrisch ist und je nach Lage der Bolzen die Biegelänge vermindert wird. Gemäß der Erfindung werden dadurch günstigere Beanspruchungsverhältnisse geschaffen, das die Stehbolzen in die Wandbohrungen fest eingespannt werden, wobei die Einspannung feuerbuchsseitig auf den kleineren Teil der Wandstärke beschränkt ist, und der Bolzen in dem verbleibenden Teil der Wandbohrung reichliches Spiel hat.In the case of such welded studs, the welding heat arises a structural change, especially in the area of the weld root, and thus a significant one Reduction in strength precisely at the point where the highest bending moments appear. In addition, the welded studs are often on one side of the walls of the holes are in contact, so the play between the bolt head and wall hole is not centric and the bending length is reduced depending on the position of the bolt. According to the invention this creates more favorable stress conditions that the stud bolts are firmly clamped in the wall bores, with the clamping on the fire box side is limited to the smaller part of the wall thickness, and the bolt in the remaining Part of the wall hole has ample play.

Durch diese Bauart wird der Stehbolzen in den Wänden eingespannt, die starre Schweißverbindung ergänzt und der durch die Schweißhitze in seiner Festigkeit geminderte Querschnitt von der Biegespannung etwas entlastet.With this design, the stud bolt is clamped in the walls, the rigid welded joint complements and the strength of the weld heat reduced cross-section somewhat relieved of the bending stress.

Zum Abbau des Wärmestaudrucks in der Feuerbuchse dient das außerhalb der Einspannstelle vorgesehene reichliche Spiel zwischen dem Bolzenschaft und der Bohrungswandung der Feuerbuchse. Dieses Spiel ist durch die er$ndungsgemäfe Ausbildung unbedingt zentrisch, so daß die volle Ausnutzung der verbleibenden Biegelänge gewährleistet ist.The outside serves to reduce the heat build-up pressure in the fire box the clamping point provided ample play between the bolt shank and the bore wall of the fire box. This game is by the invention Training absolutely centric, so that the full utilization of the remaining bending length is guaranteed.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei die Fig. i und 2 schematische Schnitte durch die Einspann= stellen eines Stehbolzens darstellen.In the drawing, the invention is based on exemplary embodiments explained, wherein FIGS. i and 2 represent schematic sections through the clamping = of a stud.

Der Stehbolzen ist in Fig. i beispielsweise mit einem zylindrischen Mittelteil i, konisch nach außen zunehmenden Schaftteilen 2, 3 und verstärkten Bolzenköpfen 4, 5 dargestellt. Die Bolzenköpfe 4, 5 sind mit,den Kesselwänden, nämlich mit der Feuerbuchswand 6 und der Stehkesselwand 7, mittels Verschweißung 8 starr verbunden: Erfindungsgemäß ist zur Ergänzung dieser Schweißverbindung eine Einspannung des Bolzens in Aden Wänden 6, 7 vorgesehen, wobei die Ein-sparmung feuerbuc@hsseitig auf den kleineren Teil 9 ,derWandstärkebeschränkt ist und der Bolzen zum Abbau des Wärmestau-.drucks im verbleibenden Teil io der Wandbohrung ein reichliches Spiel hat. Die Einspannung 'kann beispielsweise durch gegenüber diem Wandlochdurchmesser etwas stärkere Wülste 15 oder durch Aufdornen der Bolzenköpfe erfolgen, wobei diese in ihrem zylindrisden Teil auf dem ganzen Umfang in der Bohrungswand zur Anlage kommen.The stud bolt is shown in Fig. I, for example, with a cylindrical Middle part i, shaft parts 2, 3 which increase conically towards the outside and reinforced bolt heads 4, 5 shown. The bolt heads 4, 5 are with the boiler walls, namely with the Fire box wall 6 and the standing boiler wall 7, rigidly connected by means of welding 8: According to the invention, a clamping of the is to supplement this welded connection Bolts in Aden walls 6, 7 are provided, with the saving on the fire box side on the smaller part 9, the wall thickness is limited and the bolt for dismantling the There is ample play in the remaining part of the wall hole due to the accumulation of heat Has. The restraint can, for example, be achieved by the diameter of the wall hole somewhat thicker beads 15 or by expanding the bolt heads, these in their cylindrical part over the entire circumference in the wall of the bore to the plant come.

Nach einem weiteren Kennzeichen einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Länge 13 des feuerbuchsseitigen Stehbolzenkopfes 4 kleiner als die Länge 14 des stehkesselseitigen Kopfes 5. Insbesondere wird die Länge 13 nur so groß gewählt, daß der Kopf 4 neben dem für das Schweißen erforderlichen Überstand 1i noch etwa 2 bis 5 mm in die Wand 6 hineinragt. Da beim Einbau eines jeden Stehbolzens der überstand i i des Bolzenkopfes 4 über die Oberfläche der Feuerbuchse 6 gleich-gt@oß gewählt wird, ergibt sich in jedem Falle die gleiche Länge für die Einspannung 9 und das Spiel io. Der unmittelbare Anschluß des Spiels an die Stelle der Einspannung wird z. B. durch die Ausbildung besonderer kurzer und steiler Verjüngungskegel 12 begünstigt. Da die Bemessung des Bolzens im Schaftteil durch die aufzunehmendeZug- undBiegebeanspruchung bestimmt ist, führen diese steilen Verjüngungskegel 12 zu stärkeren Kopfdurchmessern und damit zu einer ,Spannungsverminderung in der Nähe der Schweißnaht.According to a further feature of a particularly advantageous training According to the invention, the length 13 of the stud bolt head 4 on the fire socket side is smaller than the length 14 of the head 5. In particular, the length 13 chosen only so large that the head 4 in addition to the projection required for welding 1i protrudes about 2 to 5 mm into the wall 6. As when installing each stud bolt the protrusion i i of the bolt head 4 over the surface of the fire socket 6 equals-gt @ oß is selected, the same length results for the restraint 9 in each case and the game io. The immediate connection of the game at the point of restraint is z. B. by the formation of special short and steep taper cones 12 favored. Since the dimensioning of the bolt in the shaft part is determined by the and bending stress is determined, these result in steep tapering cones 12 larger head diameters and thus to a, tension reduction in the vicinity the weld.

Da stehkesselseitig im Betrieb kein Wärmestaudruck entsteht und daher kein Spiel erforderlich ist, kann der stehkesselseitige Stehbolzenkopf mit der üblichen Länge 14 ausgebildet sein. Er ist daher zum Ausgleich der Längenstufung, im allgemeinen mindestens 5 mm, und der bei Stehkesseln häufigeren Schräglage der Wand geeignet. In Fig. i sind verschiedene Lagen der Stehkesselwand für die gleiche Bolzenlänge strichpunktiert dargestellt.Since there is no heat build-up pressure on the standing boiler side during operation and therefore No play is required, the standing bolt head on the stand-up shell can be fitted with the usual Length 14 be formed. It is therefore to compensate for the length gradation, in general at least 5 mm, and the inclined position of the wall, which is more common with free-standing boilers. In Fig. I are different layers of the standing tank wall for the same bolt length shown in dash-dotted lines.

Die größten Vorteile zeigt die Erfindung für die Ausführung mit Stehbolzen, die, einen. Korrosionsschutzmantel 16 aufweisen, wie dies Fig.2 veranschaulicht. Für diese Stehbolzen kann insbesondere kupferummantelterStahl verwendet werden. Der Kupfermäntel 16 ist beim Ausführungsbeispiel über die Steilkegel 12 geführt und endet beiderseits im 'Bereich der Wandlocheinspannung.The invention shows the greatest advantages for the version with stud bolts, the one. Have corrosion protection jacket 16, as Fig.2 illustrates. In particular, copper-clad steel can be used for these studs. In the exemplary embodiment, the copper jacket 16 is guided over the steep taper 12 and ends on both sides in the area of the wall hole clamping.

Bisher mußten derartige Stehbolzen so eingebaut werden,- daß ihr über die ganze Länge reichender Kupfermantel zunächst feuerbuchsseitig imSchweiß- . Bereich entfernt wurde; sodann erfolgte feuerbuchsseitig die Einschweißung des Stehbolzens. Anschließend bedurfte es der Entfernung des Kupfermantels am stehkesselseitigen Überstand, worauf dessenVerschweißung mit der Stehkesselwand erfolgte. Diese unerläßliche Entfernung des Kupfermantels an den für die Verschweißung bestimmten Teilen hatte aber eine wesentlicheDurchmesserschwächung und damit Spannungserhöhungen im Gefolge, und zwar gerade in dem Querschnitt mit höchsten Biegemomenten. Da außerdem zwischen der Schweißnaht und dem Kupfermantel ein kleiner Zwischenraum bestehenblieb,'war auch diese Stelle nicht völlig korrosionsgeschützt.So far, such studs had to be installed in such a way - that you over The entire length of the copper jacket is initially welded on the fire box side. area was removed; the stud bolt was then welded in on the fire box side. Then it was necessary to remove the copper jacket on the upright boiler side Overhang, whereupon it was welded to the wall of the standing tank. This indispensable Removal of the copper jacket on the parts intended for welding but a significant diameter weakening and thus increased tension in the wake, specifically in the cross-section with the highest bending moments. Since also between a small space remained between the weld seam and the copper jacket, 'was this point is not completely protected against corrosion either.

Die erfindungsgemäße Ausbildung, bei welcher die Köpfe über die steilen Kegel 12 hin verstärkt sind, vermeidet eine unzulässige Durchmesser- bzw. Querschnittsschwächung und damit eine unzulässige Spannungserhöhung in der Nähe der Schweißnaht. Infolge der kupfernen Ummantelung des Bolzens, sei dieser an den entsprechenden Stellen mit einem Wulst 15 versehen und mit Übermaß in die Wände eingetrieben oder bei glatten Bolzenköpfen ein Rufdornen vorgesehen, werden die gefährlichen Stellen vor Wasserzutritt und damit vor Korrosion geschützt. Ebenso wie beim Einstoffbolzen wird auch für den Zweistoffbolzen der gefährliche Querschnitt von der Schweißnaht weg und an eine Stelle verlegt, ,die nicht durch die Schweißhitze in ihrer Festigkeit beeinträchtigt ist.The inventive training, in which the heads over the steep Cones 12 are reinforced, avoids an impermissible diameter or cross-sectional weakening and thus an impermissible increase in stress near the weld seam. As a result the copper sheathing of the bolt, let it be in the appropriate places provided with a bead 15 and driven with oversize in the walls or with smooth Bolt heads are provided with a ring spike, the dangerous places are before water ingress and thus protected against corrosion. As with the single-material bolt, the two-substance bolt the dangerous cross-section away from the weld seam and to a Relocated place, which is not impaired in its strength by the heat of welding is.

Der Einbau der Stehbolzen gemäß der Erfindung geschieht von der Stehkesselseite her. Bei der Einspannung durch einen Wulst 15 werden die Bolzen mit etwas Übermaß in die Bohrungen eingetrieben, bis der vorgesehene feuerbuchsseitige Überstand erreicht ist, und anschließend mit den Wänden verschweißt.The installation of the stud bolts according to the invention is done from the standing shell side here. When clamping by a bead 15, the bolts are somewhat oversized driven into the bores until the projected protrusion on the fire box side is reached is, and then welded to the walls.

Stehbolzen mit glatten zylindrischen Kopfenden, also ohne Wulst od.dgl., werden, gleichgültig ob mit oder ohne Korrosionsschutz, zunächst in die richtige Lage gebracht, so daß der feuerbuchsseitige, für die Verschweißung notwendige Überstand 1i gesichert ist. Die Abdichtung und zusätzliche Einspannung werden sodann durch Verschweißung und durch Aufweitung des Kopfendes, z. B. mittels. Aufdornens, erreicht.Stud bolts with smooth cylindrical head ends, i.e. without a bead or the like., be, regardless of whether with or without corrosion protection, first in the right one Positioned so that the fire box side, necessary for the welding overhang 1i is secured. The seal and additional restraint are then through Welding and by widening the head end, e.g. B. by means of. Thorn, achieved.

Claims

FATE N RESPONSIBILITY: 'i. Welded stud bolt for connecting boiler walls, in particular for locomotive boilers, characterized in that the stud bolt is firmly clamped in the wall bores, the clamping on the fire box side being limited to the smaller part (9) of the wall thickness, and the bolt in the remaining part (io) of the Wall drilling has ample play. . .

2. Welded stud according to claim r, characterized by the design of the reinforced Bolt heads on the fire box side with a shorter length (r3) than the vertical boiler side (r4).

3. Welded stud according to claim r or 2, characterized by a particular copper corrosion protection jacket (i6) of the bolt, the length of the jacket being the external distance between the two boiler walls does not exceed.

4. Welded studs according to claim r, 2 or 3, characterized by between the bolt heads and the Short, steep tapered cones (r2) provided for the shaft.