DE967493C - Verfahren zur Herstellung von Dampfueberhitzerelementen fuer Rauch- oder Flammrohrkessel - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 14. NOVEMBER 1957

S20080 Ib17b

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung¹ bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Dampfüberhitzerelementen für Rauch- oder Flammrohrkessel, insbesondere auf solche mit U-förmigen Rohrschleifen, wie sie in den Rauch- oder Flammrohren, z. B. von Lokomotiv-, Schiffs- und anderen Rauchrohrkesseln untergebracht sind,

Derartige Dampfüberhitzerelemente sind bisher gewöhnlich aus schweißbaren Stahlrohren gefertigt worden, wobei die beiden Längen der Rohrschleife durch einen Krümmer oder ein Umkehrstück miteinander verbunden, wurden, das getrennt von den Rohrlängen durch spezielle Schmiedeschweißung herstellbar isst. Während nun diese Umkehrstücke oder Krümmer im allgemeinen den Bedingungen, denen sie während einer verhältnismäßig langen Zeitspanne ausgesetzt sind, in befriedigender Weise widerstehen, zeigen diejenigen, die näher an der Feuerbüohse oder an der Umkehrkammer eines Schiffskessels od. dgl. liegen, schneller als die Hauptteile der U-förmigen Rohrschleife Beschädigungen, vor allem bei bestimmten Arbeitsbedingungen.

Wenn nun ein Überhitzerelement dadurch unbrauchbar wird, daß der Krümmer unter den Arbeitsbedingungen, denen er ausgesetzt ist, Beschädigungen erleidet, während sich der übrige Teil des Elementes noch in gutem Zustand befindet, ist

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es möglich, den unbeschädigt gebliebenen Teil des Elemente dadurch weiter zu gebrauchen, daß man dem beschädigten Krümmer von ihm abschneidet und ein neues Umkehrstück in die Rohrlängen ansahweißt. Dieses Vorgehen wird in der Praxis vielfach ausgeübt.

Dabei muß allerdings der Kessel stillgelegt werden, so' daß ein. Leistungsaüsfall eintritt, wenn ein Überhitzerelement repariert oder gegen ein neues ίο Element ausgewechselt werden soll.

Um daher Dampfüberhitzer für Rauchrohrkessel gegen erhöhte Temperaturen widerstandsfähig zu machen, gleichgültig, ob diese Temperaturen von der Kessel-Überhitzerkonstruktion. oder von den bei modernen Kesseln üblichen Arbeitsbedingungen herrühren, ist es auch, schon bekannt, die Überhitzerelemente im ganzen aus einer der Legierungen herzustellen, die als hitzebeständiger Stahl bezeichnet werden. Indessen sprechen die dadurch entstehenden Kosten gegen die Verwendung der genannten Werkstoffe.

Ein anderes bekanntes Verfahren geht deshalb dahin, die Überhitzerelemente an ihren der Feuerbüchse zugewandten Enden mit vorgeformten Teilen aus hitzebeständigem Stahl auszustatten, d. h. mit einem Umkehrstück, dessen beide Enden an entsprechende Längen, von Rohren aus schweißbarem Stahl angeschweißt werden. Dieser Weg ist zwar wirtschaftlicher als- der vorgenannte, läßt sich aber nur schwierig ausführen, ohne daß . an den Schweißstellen durch die Schweißraupen innere Grate entstehen, die sich nachträglich nicht mehr entfernen, lassen, weil sie für geeignete Werkzeuge nicht zugänglich sind.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kennzeichnet sich nun dadurch, daß verhältnismäßig kurze Rohrstücke aus hitzebeständigem Stahl an die Enden der die größeren Schenkel längen der Rohrschleifen bildenden Rohrstücke aus schweißbarem Stahl stumpf angeschweißt werden, daß dann von den auf diese Weise miteinander verbundenen Rohrteilen etwaige durch das Schweißen entstandene innere Grate entfernt und die aus hitzebeständigem Stahl bestehenden Rohrstücke in an sich bekannter Weise im Gesenk durch, einen, gegabelten Dorn, an den einander zugekehrten inneren Wandteilen längsgeschlitzt und diese Wandteile nach außen gebogen und an ihren nunmehr benachbarten Kanten durch Schmiedeschweißung zu einem Sattel vereinigt werden, dessen offenes Ende alsdann nach Erhitzung auf einen ringförmigen Querschnitt gebracht und in Form eines Krümmers oder Umkehrelementeiszugeschmiedet wird.

Auf diese Weise entstehen Rohrschleifen, die innen völlig glatt sind und keinerlei vorstehende Schweißnähte, Grate oder Unebenheiten aufweisen. Unter den im Handel befindlichen hitzebeständigen Stahllegierungen gibt es zwar solche, die sich nicht leicht einer Schmiedeschweißung unterziehen lassen. Andere hitzebeständige Stahllegierungen aber können, ohne Schwierigkeit in dieser Weise verarbeitet werden, und sie sind es, die sich für die erfindungsgemäßen Zwecke benutzen lassen.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung sind in der Zeichnung Ausführungsbeispiele dargestellt.

Fig. ι veranschaulicht zwei zu einer Rohrschleife gehörige Rohrstücke (teilweise im Schnitt), an welche die später den Krümmer bildenden Teile angesetzt sind;

Fig. 2 zeigt die gleichen Teile, nachdem die angeschweißten Rohrstücke in der Mitte vereinigt worden sind;

Fig. 3 zeigt eine Ansicht von links zu Fig. 2; ■ Fig. 4 gibt in Fortsetzung der Fig. 1 und 2 den endgültig hergestellten Krümmer wieder;

Fig. 5 zeigt im Schnitt ein langes Rauch- oder Flammrohr eines Lokomotivkessels mit einem Dampfüberhitzerelement üblicher Form und Anordnung, wobei in gestrichelten Linien diejenigen Umkehrstücke das Elementes angedeutet sind, die näher an die Feuerbüchse herangerückt werden können, wenn sie gemäß der Erfindung hergestellt sind;

Fig. 6 und 7 veranschaulichen ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes;

Fig. 8 ist ein Teilschnitt durch ein großes Rauchoder Flammrohr eines LoJcomotivkessels .in Verbindung mit dem Endstück eines Dampfüberhitzerelementes der sogenannten Fünfrohrbauart in der üblichen Stellung und — gestrichelt angedeutet — in der an die Feuerung näher herangerückten Lage, falls ihr Element gemäß der Erfindung ausgebildet ist.

Was zunächst die Fig. 1 bis 4 betrifft, so sind mit ι und 2 Rohrlängen aus schweißbarem Stahl bezeichnet, welche die größeren Teile der Schenkel einer U-förmigen Überhitzerschleife bilden. An die Enden dieser Rohrlängen 1 und 2 sind verhältnismäßig kurze Rohrstücke 3 und 4 aus hitzebeständigem Stahl angeschweißt. Die Schweißnähte·, mit 5 bezeichnet, werden zweckmäßig durch Lichtbogenschweißung erzeugt.

Nach der Zusammenschweißung der Rohrstücke werden etwa auftretende: innere Grate oder Unebenheiten durch ein geeignetes Werkzeug entfernt, das sich durch die Rohrstücke 3 und. 4 einführen läßt. Hierauf werden die Endstücke der Rohre erhitzt und in ein Hohlgesenk eingebracht, wie es an sich bekannt ist, worauf durch einen gegabelten Dorn die einander zugekehrten Mantelteile der Rohrstücke 3, 4 in Längsrichtung aufgespalten werden. Von den gespaltenen Teilen biegt man dann die einander benachbarten Rohrwandstücke nach außen, d. h. also gegeneinander und schweißt sie sattelförmig in der aus Fig. 2 ersiehtliehen Weise zusammen.

Der offene Endteil 6 (Fig. 2), der nach der erwähnten Züsammenschweißung der beiden Rohrstücke stehenbleibt, wird dann, wieder erhitzt und zu einem Ring geformt, der sich in ebenfalls bekannter Weise durch Stauchen zu der Außenwand 7 (Fig. 4) des so gebildeten Krümmers schmieden läßt. Im Falle der Fig. 5 weist das Überhitzerelement üblicher Bauart vier Rohrlängen auf, die mit 11, 12, 21 und 22 bezeichnet sind. Davon sind, die Rohren und 12 auf der Seite der Feuerbüchse

durch einen Krümmer 17 verbunden, während die Rohre 21, 22 die Umkehrbiegung 27 aufweisen. Auf der Rauohkammerseite andererseits sind die Enden der Rohre 11 und 21 durch einen Krümmer 121 verbunden. Mit 8 ist in Fig. 5 das Rauchoder Flammrohr bezeichnet, während. 9 die Wandungen der Feuerbüchse und 10 diejenigen der Rauchkammer sind. Nach üblicher Praxis muß der Krümmer 17 des Überhitzerelementes, wenn er aus Schweißstahlrohr besteht, in erheblichem Abstand von der Feuerung, z, B. etwa 50 cm von der Wand 9 ab gerechnet, angeordnet werden.

Ist jedoch der Krümmer 17 aus hitzebeständigem Stahl hergestellt, so kann er bekanntlich verhältnismäßig dicht an die Feuerung herangerückt werden, z. B. bis auf 15 oder 18 cm, wie dies bei 17 a angedeutet ist. In manchen: Fällen ist auch ein noch geringerer Abstand von der Feuerbüchse oder ein Hineinragen in diese zulässig, voorausgesetzt, daß der Durchmesser der Rauehrohrbrust 13 groß genug ist, um den Krümmer mit ausreichendem Spiel in dieselbe hinein- oder durch dieselbe hindurchragen zu lassen. Auch der Krümmer 27 kann nunmehr näher als sonst mög-Hch an die Feuerung herangerückt werden, wie bei 27 a punktiert angedeutet.

Dadurch, daß die Umkehrbiegungen der Rohrschleifen näher an der Feuerung· liegen können, tritt naturgemäß eine Erhöhung der Überhitzungstemperatur ein..

Während die Erfindung sich in erster Linie auf die eigentliche Herstellung von Überhitzerelementen bezieht, läßt sie sich natürlich auch bei der Reparatur beschädigter Überhitzerelemente und dann anwenden, wenn bestehende Überhitzer, die für eine bestimmte Überhitzertemperatur gebaut sind, so· umgebaut werden, daß höhere Temperaturen, möglich werden.

Um die Reparaturen von Überhitzerelementen zu bewerkstelligen, deren Feuerbuchsenden unbrauchbar geworden sind, während die aus schweißbarem Stahl bestehenden Rohrlängen der U-förmigen Schleifen sich noch in gutem Zustand befinden, werden die letzteren dicht hinter den beschädigten Krümmern abgeschnitten und mit kurzen Rohrstücken aus hitzebeständigem Stahl verschweißt, worauf auis diesen letzteren in der schon beschriebenen Weise der Krümmer gebildet wird.

Handelt es sich darum, Überhitzer so- umzubauen,, daß man mit höheren Dampftemperaturen arbeiten kann, oder will man ein Überhitzerelement reparieren, dessen Umkehrbiegung an der Feuerbuchsseite¹ beschädigt ist, wobei also- zugleich ein Umbau auf höhere Leistungsfähigkeit vorgenommen werden soll, so werden wiederum die Umkehrbiegungen abgeschnitten und statt dessen, an die verbleibenden Rohrteile 31, 32 Rohrstücke 33, 34 (Fig. 6) aus hitzebeständigem Stahl angeschweißt, deren Länge auf die gewünschte Verlängerung der Rohrschleife abgestellt ist. Nach Entfernung der Grate an den Schweißnähten 5 werden dann die angesetzten Rohrlängen gespalten und gemäß Fig. 7 sattelförmig zusammengeschweißt, worauf die Schließung des Krümmers analog Fig. 4 erfolgt.

Die Erfindung ist nicht auf solche Überhitzerelemente beschränkt, welche einfache¹ U-förmige Schleifen aufweisen, sondern läßt sich auch dort anwenden, wo eine Anzahl, von Rohren Dampf in der einen Richtung zu einer gemeinsamen Hinoder Rückleitung führen, die den Dampf in der entgegengesetzten Richtung leitern. In Fig. 8 ist veranschaulicht, wie an die der Feuerbüchse zu gelegenen Enden eines Überhitzerelementes aus vier Rohren 41, die gegen die Feuerbüchse hin verlaufen, eine einzige Rückleitung 42 angeschlossen ist, die- gegen die Rauchkammerseite hin verläuft. Die Verbindung¹ zwischen den Rohren 41 und 42 erfolgt über den Krümmer 43. Würde ein solches Überhitzerelement aus schweißbarem Stahl bestehen, so müßte der Krümmer 43 in beträchtlichem Abstand von der Feuerbüchse angeordnet werden, wie dies Fig. 8 anschaulich, macht. Schweißt man an die Rohre 41 und 42 einen Krümmer aus hitzebeständigem Stahl an, der nach Entfernung innerer Unebenheiten geschlossen worden ist, wobei man gemäß der Erfindung vorgehen kann, so kann der Krümmer in die bei 43 a gestrichelt angedeutete Lage vorgerückt werden, so daß sich höhere Überhitzertemperaturen erzielen lassen, als dies der Fall wäre, wenn das ganze Überhitzerelement aus schweißbarem Stahl bestünde.

Die Art und Weise, in welcher bereits vorhandene Fünfrohrelemente, deren Umkehrbiegung abgenutzt sind, reparariert und gegebenenfalls zugleich verlängert werden können, ergibt sich aus der obenstehenden Beschreibung· zu Fig. 5, 6 und 7. Natürlich könnte die Erfindung auch auf Überhitzerelemente angewendet werden, bei denen an eine gemeinsame Rückleitung über einen Krümmer mehr oder weniger als vier Rohrlängen angeschlossen sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Verfahren zur Herstellung von Dampfüberhitzerelementen für Rauch- oder Flammrohrkessel, insbesondere in Form von U-förmigen Rohrschleifen, die in den Rauch- oder Flammrohren des Kessels untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß verhältnismäßig kurze Rohrstücke (3,4) aus hitzebeständigem. Stahl an die Enden der die größeren Schenkellängen der Rohrschleif en bildenden Rohrstüeke (1,2) aus schweißbarem. Stahl stumpf angeschweißt werden, daß dann von den auf die Weise miteinander verbundenen Rohrteilen etwaige durch das Schweißen, entstandene innere Grate entfernt und. die aus hitzebeständigem Stahl bestehenden Rohrstücke (3, 4) in an sich bekannter Weise im Gesenk durch; einen gegabelten Dorn an den einander zugekehrten inneren Wandteilen längsgeschlitzt und diese Wandteile nach außen gebogen und an ihren nunmehr benach-

   harten, Kanten durch Schmiedeschweißung zu einem Sattel vereinigt werden, dessen offenes Ende alsdann nach Erhitzung auf einen ringförmigen Querschnitt gebracht und in. Form eines Krümmers oder Umkehrelements zugeschmiedet wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 295 993;
   Techn. Druckschrift Nr. 6 der Vereinigten Stahlwerke AG. Düsseldorf, Kessel und Überhitzerröhre aus Sonderstahl TH 30 und TH 31, S. 4 und 5, April 1930.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 709 762/51 11.57