DE10016704C2 - Anordnung zur Verwendung in Rohrleitungssystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verwen­ dung in Rohrleitungssystemen.

Derartige Anordnungen sind beispielsweise in Form von Ventilen zur Verwendung in Rohrleitungssystemen von Kraftwerken allgemein bekannt. Sie weisen ein erstes Bauteil aus Metall, insbesondere ungehärtetem Stahl, auf, das beispielsweise das Gehäuse des Ventiles bil­ det. Ferner weisen die bekannten Anordnungen ein mit dem ersten Bauteil verbundenes, ringförmiges zweites Bauteil auf, das beispielsweise den Ventilsitz bildet und aus Stahl besteht, der zur Erhöhung der Verschleiß­ festigkeit gehärtet sein kann. Der Ventilsitz weist beispielsweise ein Außengewinde auf, mit dem er in ein Innengewinde des Ventilgehäuses eingeschraubt ist. Die Verbindung des Ventilsitzes mit dem Ventilgehäuse kann auch über eine Passung erfolgen.

Die bekannten Anordnungen sind robust und langle­ big. Nachteilig ist jedoch, daß sie mechanisch aufwen­ dig und damit teuer in der Herstellung sind.

Aus DE 44 02 163 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein ringförmiges Flanschelement mit seinem in­ neren Umfang am äußeren Umfang eines rohrförmigen An­ satzstutzens eines Armaturengehäuses befestigt wird. Die Befestigung erfolgt durch Verschweißung mittels Elektronenstrahlschweißverfahrens. Diese Idee ist grundsätzlich auch auf Armaturen übertragbar, bei denen ein Ventilsitz, wie oben beschrieben, mit seinem äuße­ ren Umfang am inneren Umfang eines Armaturengehäuses befestigt wird, wobei statt der bekannten Verschraubung oder Passung eine Verschweißung mittels eines Elektro­ nenstrahlschweißverfahrens vorgesehen sein könnte. Hierdurch entstehen aber erhebliche Nachteile. Um eine ausreichende Dichtigkeit zu gewährleiten, müssen Ven­ tilsitze und Ventile hoch präzise aufeinander abge­ stimmt sein. Hierzu kann es notwendig werden, daß ein Ventilsitz, der sich als undicht erweist, nachgeschlif­ fen werden muß. Auch präzise gefertigte Ventilsitze können im Laufe der Zeit durch Ablagerung und/oder Ver­ schleiß undicht werden, was ebenfalls eine Nachbearbei­ tung erforderlich macht. Sind die Ventilsitzes dann nicht durch Verschraubung oder Passung reversibel im Armaturengehäuse befestigt, sondern mit einer mittels eines Elektronenstrahlschweißverfahrens erzeugten Schweißverbindung, wird die Nachbearbeitung durch die fehlende Erreichbarkeit des Ventilsitzes deutlich er­ schwert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Anordnung zur Verwendung in Rohrleitungssystemen zur Verfügung zu stellen, bei der die Herstellung verein­ facht und kostengünstiger gestaltet ist, wobei jedoch gleichzeitig eine Nachbearbeitung des innenliegenden, ringförmigen Bauteils leicht möglich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die technische Lehre des Anspruchs 1.

Danach ist das innenliegende, ringförmige Bauteil, z. B. ein Ventilsitz, nicht unmittelbar mit dem Armatu­ rengehäuse verbunden, sondern mittelbar über ein eben­ falls ringförmiges Zwischenteil. Dabei ist die Verbin­ dung zwischen dem ringförmigen Bauteil und dem Zwi­ schenteil als mittels eines Elektronenstrahlschweißverfahrens erzeugte Schweißverbindung realisiert. Die Verbindung zwischen dem Armaturengehäuse und dem Zwi­ schenstück ist dagegen als mittels eines Schutzgas­ schweißverfahrens oder eines Lichtbogenhandschweißver­ fahrens erzeugte Schweißverbindung ausgeführt.

Dieser Lehre liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Schweißverbindungen, die durch ein Schutzgasschweiß­ verfahren oder ein Lichtbogenhandschweißverfahren er­ zeugt wurden, leicht zu öffnen sind, während eine mit­ tels eines Elektronenstrahlschweißverfahrens erzeugte Schweißverbindung, die sich über die gesamte Tiefe des Ventilsitzes hin erstrecken kann und soll, praktisch nicht wieder zu öffnen ist. So kann insbesondere eine herkömmliche, aufgesetzte Schweißnaht in einem Bereich erfolgen, der mechanisch nur mäßig belastet ist. Im Bereich des Ventilsitzes dagegen, wo erhebliche mecha­ nische Belastungen auftreten, kann eine deutlich halt­ barere Schweißnaht erzeugt werden. Zum Ausbau zwecks Nachbearbeitung des Ventilsitzes, kann dann die aufge­ setzte Schweißnaht leicht gelöst und das Verbundbau­ teil, bestehend aus Zwischenteil und Ventilsitz gemein­ sam entfernt und nachbearbeitet werden.

Dennoch können alle verwendeten Teile mechanisch einfach ausgeführt werden, da keine Verschraubung oder Passung mehr erforderlich ist. Die Herstellung ist da­ her vereinfacht und kostengünstig.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Bau­ teile durch die Schweißverbindung fest miteinander ver­ bunden sind. Ein Lösen der Verbindung bei mechanischer Beanspruchung, beispielsweise durch Schwingungen, ist somit zuverlässig vermieden.

Form und Größe der Bauteile sind in weiten Grenzen wählbar. Alle Bauteile sind vorzugsweise aus Metall, insbesondere Stahl.

Dabei können beispielsweise das Zwischenteil und das Armaturengehäuse aus ungehärtetem Stahl und das ringförmige Bauteil, beispielsweise ein Ventilsitz, aus gehärtetem Stahl bestehen.

Gemäß anderen Ausführungsformen können das Zwi­ schenteil und/oder das Armaturengehäuse aus ungehärte­ tem Stahl und/oder das ringförmige Bauteil, beispiels­ weise ein Ventilsitz, aus gehärtetem Stahl bestehen. Bei diesen Ausführungsformen besteht das Armaturenge­ häuse aus einem kostengünstigen Material, während das über das Zwischenteil mit dem Armaturengehäuse verbun­ dene ringförmige Bauteil, beispielsweise ein Ventil­ sitz, aus gehärtetem Stahl besteht und damit eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen kann.

Gemäß einer anderen Weiterbildung können das Zwi­ schenteil und das ringförmige Bauteil aus beliebigen, mittels eines Elektronenstrahlschweißverfahrens mitein­ ander verschweißbaren Metallen bestehen.

Gemäß einer Weiterbildung bestehen bzw. besteht das Zwischenteil und/oder das Armaturengehäuse aus Chrom-Nickel-Stahl. Dieser Werkstoff ist kostengünstig, so daß die erfindungsgemäße Anordnung kostengünstig gestaltet ist.

Das ringförmige Bauteil, beispeilsweise ein Ven­ tilsitz, besteht zweckmäßigerweise aus Chromstahl.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre ist im Bereich einer Grenz­ fläche, an der das Zwischenteil an dem ringförmigen Bauteil, beispielsweise einem Ventilsitz, anliegt, mit­ tels des Elektronenstrahles der Elektronenstrahl­ schweißanlage durch Aufschmelzen des Materiales der Bauteile eine elastische und/oder rißbeständige Über­ gangszone gebildet. Auf diese Weise sind Risse im Be­ reich der Schweißverbindung zwischen den Bauteilen zuverlässig vermieden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beige­ fügten Zeichnung näher erläutert, in der Ausführungs­ beispiele dargestellt sind.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Anordung in Form eines mehrstufigen Ventilsitzes und

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Ausführungsbei­ spiel einer erfindungsgemäßen Anordnung in Form eines Ventilsitzes.

In Fig. 1 ist eine Anordnung 2 in Form eines Ven­ tilgehäuses eines Ventiles zur Verwendung in Rohrlei­ tungssystemen von Kraftwerken dargestellt. Das Ventil­ gehäuse 2 weist ein rohrförmig ausgebildetes erstes Bauteil 4 auf, daß aus einem ungehärteten Chrom-Nickel- Stahl besteht, beispielsweise einem Stahl mit der Werk­ stoffbezeichnung 1.4571, oder einem Baustahl, bei­ spielsweise einem Stahl mit der Werkstoffbezeichnung 1.5415. Das Ventilgehäuse 2 weist ferner ein zweites Bauteil 6 in Form eines ringförmig ausgebildeten Ven­ tilsitzes sowie in Axialrichtung des ersten Teiles 4 zu dem Ventilsitz 6 beabstandete weitere ringförmig ausge­ bildete Ventilsitze 8, 10 auf. Die Ventilsitze 6, 8, 10 bestehen aus einem Chromstahl, beispielsweise einem Chromstahl mit der Werkstoffbezeichnung 1.4057, der zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit gehärtet ist. Die Ventilsitze 6, 8, 10 sind mit der radialen Innenfläche des ersten Teiles 4 über mit einem Elektronenstrahl­ schweißverfahren erzeugte Schweißverbindungen verbun­ den, wie in Fig. 1 bei 12, 14, 16 angedeutet.

Zur Erzeugung der Schweißverbindungen 12, 14, 16 wird ein Elektronenstrahl einer Elektronenstrahl­ schweißanlage in Richtung eines Pfeiles 18 in Axial­ richtung des ersten Teiles 4 auf den Bereich gerichtet, in dem die Ventilsitze 6, 8, 10 mit ihrer radialen Au­ ßenfläche an der radialen Innenfläche des ersten Teiles 4 anliegen. Da der Elektronenstrahl das Material des Ventilsitzes 10 durchdringt, werden gleichzeitig mit der Schweißverbindung 16 auch die Schweißverbindungen 12, 14 erzeugt. Auf diese Weise ist die Herstellung des Ventilgehäuses 2 einfach und damit kostengünstig ge­ staltet. Mechanisch aufwendige Schraubverbindungen zur Verbindung der Ventilsitze 6, 8, 10 mit dem ersten Teil 4 sind nicht erforderlich. Durch entsprechende Bewegung des Elektronenstrahles können Schweißverbindungen ge­ bildet werden, die sich entlang des gesamten äußeren Umfanges der Ventilsitze 6, 8, 10 erstrecken.

Allerdings sind bei dieser Anordnung die Schweiß­ verbindungen (12, 14, 16) nur unter erheblichem Aufwand zur Nachbearbeitung der Ventilsitze (6, 8, 10) lösbar.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Anordnung dargestellt, die ein Armaturen­ gehäuse 20 aufweist, das aus einem ungehärteten Chrom- Nickel-Stahl, beispielsweise einem Stahl mit der Werk­ stoffbezeichnung 1.4571, oder einem Baustahl, bei­ spielsweise einem Stahl mit der Werkstoffbezeichnung 1.5415, besteht. Das Armaturengehäuse 20 ist über eine mit einem Schutzgas-Schweißverfahren oder einem Licht­ bogen-Handschweißverfahren erzeugte Schweißverbindung mit einem ringförmigen Zwischenteil 22 verbunden, wie bei 24 in Fig. 2 angedeutet. Das Zwischenteil 22 bil­ det das erste Bauteil der erfindungsgemäßen Anordnung und besteht aus einem ungehärteten Chrom-Nickel-Stahl, bei­ spielsweise einem Stahl mit der Werkstoffbezeichnung 1.4571, oder einem Baustahl, beispielsweise einem Stahl mit der Werkstoffbezeichnung 1.5415.

Das Zwischenteil 22 ist über eine erfindungsgemäß mit einem Elektronenstrahlschweißverfahren erzeugte Schweißverbindung mit einem ringförmigen Ventilsitz 26 verbunden, wie bei 28 in Fig. 2 angedeutet. Der Ven­ tilsitz 26 bildet das zweite Bauteil der erfindungs­ gemäßen Anordnung und besteht aus einem gehärtetem Chromstahl.

Zur Erzeugung der Schweißverbindung 28 zwischen dem Ventilsitz 26 und dem Zwischenteil 22 wird ein Elektronenstrahl einer Elektronenstrahl-Schweißanlage in Richtung eines Pfeiles 30 in Axialrichtung des Ven­ tilsitzes 26 auf den Bereich gerichtet, in dem der Ven­ tilsitz 26 mit seiner radialen Außenfläche an der ra­ dialen Innenfläche des Zwischenteils 22 anliegt.

Da die Schweißverbindung 24 zwischen dem Armatu­ rengehäuse 20 und dem Zwischenteil 22 leicht auftrenn­ bar ist, ist ein Ausbauen des Ventilsitzes 26 verein­ facht, beispielsweise um den Ventilsitz 26 nach­ zuschleifen.

Claims (5)

1. Anordnung zur Verwendung in Rohrleitungssystemen,
mit einem Armaturengehäuse aus Metall, insbesondere Stahl, und
einem ringförmigen Bauteil aus Metall, insbesondere Stahl,
das mit dem Armaturengehäuse über eine unter Anwendung eines Elektronenstrahlschweißverfahrens erzeugte Ver­ bindung verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Armaturengehäuse mit dem ringförmigen Bauteil mittelbar über ein ringförmiges Zwischenteil aus Metall verbunden ist,
wobei die Verbindung zwischen dem ringförmigen Bauteil und dem Zwischenteil in einer mittels eines Elektronen­ strahlschweißverfahrens erzeugten Schweißverbindung und
die Verbindung zwischen dem Armaturengehäuse und dem Zwischenteil in einer mittels eines Schutzgasschweiß­ verfahrens oder eines Lichtbogenhandschweißverfahrens erzeugten Schweißverbindung besteht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (2) einen Ventilsitz eines Ventiles bildet.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil (22) und/oder das Armaturengehäuse (20) aus ungehärtetem Stahl bestehen und/oder daß das ringförmige Bauteil (26) aus gehärtetem Stahl besteht.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil (22) und/oder das Armaturengehäuse (20) aus Chrom-Nickel-Stahl bestehen.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Bauteil (26) aus Chromstahl be­ steht.