PROCESS FOR MANUFACTURING A WELDER BOILER AND BOILER PRODUCED BY THIS PROCESS

Abstract: 1. Process for the manufacture of a welded pressure vessel, particularly of a compressed air container for vehicle braking systems, in which a cylindrical shell (1) and two curved floors (2, 3) provided with cylindrical end parts are manufactured, the floors are centred and aligned with the shell by a centering device (16) engaging externally on the shell and these end parts, floors and shell are pressed axially against one another and connected with one another by weld seams (5) located in the peripheral direction with welding right through the shell, characterised in that the floors are deep drawn from circular round blanks (9) which carry at their periphery individual projections (10) which are provided to form a slot (23) between the end faces (11, 22) of floor and shell turned towards one another as standoff beads (12).

Description: Verfahren zum Herstellen eines geschweissten Druckbehäl I ters und danach hergestellter Druckbehälter I Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines geschweissten Druckbehälters, insbesondere Druckluftbehälters für Fahrzeug-Bremskraftanlagen, bei dem ein zylindrischer Mantel und zwei gewölbte Böden hergestellt, zueinander zentriert, axial gegeneinander gedrückt und durch in Umfangsrichtung gelegte Schweissnähte unter Durchschweissung des Mantels miteinander verbunden werden, sowie auf einen nach diesem Verfahren hergestellten Druckbehälter. Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-AS 22 36 069) werden die gewölbten Bögen an ihrem dem Mantel zugewandten Ende mit einem konisch nach innen gezogenen Flansch versehen, der bei axialem Zusammendrücken der Behälterteile eine Zentrierung bewirkt. Der im fertigen Behälter nach innen ragende Flansch behindert aber die gleichmässige Ausbildung eines Rostschutzuberzuges, der mit Hilfe einer durch einen Anschlussstutzen eingeführten Sprühvorrichtung aufgetragen wird. Die Teile werden auf einer kontinuierlich arbeitenden Rundschweissmaschine miteinander verschweisst. Hierbei wird der Mantel im Bereich der Schweissnaht völlig durchgeschweisst, so dass die Spitze des zwischen dem konischen Innenflansch und dem Mantel gebildeten Spaltes mit Schweissmaterial gefüllt und dadurch der mit Rostschutzmittel zu überziehende Spaltgrund angehoben und verbreitert wird. Auf diese Weise können Korrosionen im Bereich der Schweissnaht weitgehend verhindert werden. Druckbehälter müssen eine gegenüber drucklosen Behältern erhöhte Festigkeit haben. Es ist daher Vorschrift, dass die Schweissnähte sich längs des grössten Teils der Schweissnahtlänge über die gesamte Dicke der verhält nism¯assig dünnen Mantelwand erstrecken. Die Schweissung kann nur von aussen erfolgen, da der fertige Behälter bis auf die Anschlussstutzen vollständig verschlossen ist. Das vollständige Durchschweissen kann dadurch kontrolliert werden, dass die Wurzel der Schweissnaht geringfügig über die Innenseite des Mantels vorsteht (Wurzeldurchhang). Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit dem Druckbehälter hergestellt werden können, die frei von inneren Vorsprüngen sind und daher auf einfache Weise mit einem dauerhaften Rostschutzüberzug versehen werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Böden mit zylindrischen Endteilen versehen und durch eine aussen an diesen und dem Mantel angreifende Zentriervorrichtung mit dem Mantel ausgerichtet werden und dass zur Bildung eines Spalts zwischen den einander zugewandten Stirnseiten von Boden und Mantel zumindest an einer Stirnseite jedes Paares eine kleine Anzahl von Abstandsnocken vorgesehen werden. Dadurch, dass die Teile des Behälters durch von aussen angreifende Zentriervorrichtungen ausgerichtet werden, brauchen die Böden keine konischen Zentrierflansche aufzuweisen, sondern können mit zylindrischen Endteilen versehen sein. Dadurch, dass die Stirnseiten von vornherein mit Abstandsnocken versehen sind, ergibt sich vor dem Schweissen ein Spalt, mit dessen Hilfe es möglich ist, die Schweissnaht sehr sauber so zu legen, dass sich eine vollständige Durchschweissung des Mantels ergibt. Hierbei kann eine verhältnismässig hohe Schweissgeschwindigkeit angewendet werden. Der Grund hierfUr liegt darin, dass der Spalt mit von aussen zugeführtem Schweissmaterial gefüllt werden kann und entsprechend weniger Material vom Mantel und vom Boden abgeschmolzen werden muss. WUrde man dagegen die Stirnflächen von Boden und Behälter ringsum aneinander anliegen lassen, müsste sehr viel mehr Behältermaterial geschmolzen werden, was zu einer geringeren Schweissgeschwindigkeit führt, und es wäre praktisch unmöglich, die Schweissleistung gerade so zu steuern, dass einerseits ein vollständiges Durchschweissen auftritt, andererseits das Schweissmaterial nicht nach innen durchtropft. Da die Abstandsnocken einstückig mit Boden oder Mantel ausgebildet sind, werden die aussen angreifenden Zentriervorrichtungen nicht durch von aussen einfUhrbare Abstandshalter behindert. Dies hat allerdings zur Folge, dass sich im Bereich der Abstandsnocken geringfUgig andere Schweissverhältnisse ergeben. Dies ist aber zulässig, weil es sich nur um wenige Abstandsnocken, in der Regel nicht mehr als 10, handelt, deren Erstreckung nur wenige Prozent der gesamten Schweissnahtlänge ausmacht und daher die Festigkeit des Druckbehälters nicht schädlich beeinflusst, andererseits aber die Schweissnaht auch im Bereich der Abstandsnocken absolut dicht ist. Im übrigen kann durch geringfügige Erhöhung der Schweissstromstärke im Bereich der Abstandsnocken die Schweissnaht ringsum das gleiche Aussehen erhalten. Besonders günstig ist es, wenn jeweils drei um 1200 versetzte Abstandsnocken vorgesehen werden. Durch drei Abstandsnocken ist die Spaltweite ringsum genau festgelegt. Der Einfluss so weniger Abstandsnocken auf die gesamte Festigkeit ist vernachlässigbar. Mit besonderem Vorteil werden die Abstandsnocken an der Stirnfläche der Böden vorgesehen. Der Mantel kann dann, wie bisher, aus rechteckigen Platten gebogen werden, die durch gerade Messer geschnitten worden sind. Die Böden dagegen können aus kreisrunden Platinen tiefgezogen werden, die am Umfang einzelne Vorsprünge tragen. Diese Vorsprünge bilden nach dem Tiefziehen die Abstandsnocken. Hierbei werden vorzugsweise Abstandsnocken verwendet, die an beiden Seiten gerundet sind und mit einer Rundung entgegengesetzter Krümmung in die Stirnseite übergehen. Diese Form stellt sicher, dass beim Tiefziehen keine unerwünschten Risse oder Spannungen auftreten. Ausserdem ist beim Schweissen ein allmählicher Übergang vom freien Spalt zum durch die Nocken gefüllten Spalt vorgesehen, der Sprünge in den Eigenschaften der Schweissnaht verhindert. Ein Druckbehälter, insbesondere Druckluftbehälter für Fahrzeug-Bremskraftanlagen, bestehend aus einem zylindrischen Mantel und zwei durch Rundschweissnante damit verbundenen gewölbten Böden und hergestellt nach dem zuvor beschriebenen Verfahren, ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter eine durchgehende, höchstens einen Sprung wegen unterschiedlicher Wandstärke von Mantel und Boden aufweisende Innenfläche besitzt und dass die Schweissnähte bis auf wenige in Umfangsrichtung versetzte Stellen, die weniger als 5% der Umfangslänge ausmachen, ringsum völlig durchgeschweisst sind. Da die Wandstärke der Böden höchstens um 1 oder 2 mm grösser ist als diejenige des Mantels, ist die Innenfläche praktisch durchgehend. Der Rostschutzüberzug lässt sich leicht in geschlossener Form aufbringen. Mit besonderem Vorteil bildet die Wurzel der durchgeschweissten Schweissnähte einen den Sprung verkleinernden Übergang. Hierdurch wird die Unterlagefläche für das Auftragen des Rostschutzüberzuges noch verbessert. Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Druckluftbehälters, wie er erfindungsgemäss hergestellt werden kann, Fig. 2 eine Stirnansicht des Behälters bei der Herstel lung, Fig. 3 eine Platine vor dem Tiefziehen eines Bodens, Fig. 4 einen Boden von der offenen Stirnseite her, Fig. 5 eine vergrösserte Darstellung eines Abstands nockens und Fig. 6 einen vergrösserten Schnitt durch den Bereich einer Stumpfschweissnaht. Der Druckbehälter in Fig. 1 besteht aus einem zylindrischen Mantel 1 und zwei gewölbten, zylindrische Endab schnitte aufweisenden Böden 2 und 3, die mittels zweier Stumpfschweissnähte 3 und 4 mit dem Mantel 1 verbunden sind. Ferner sind im Mantel 1 sowie in den Böden 2 und 3 verschiedene Stutzen 6, 7 und 8 vorgesehen, die zum Anschluss der Druckluft Füll- oder Entnahmeleitungen oder zum Einbau eines Ablaufhahns dienen. Der Mantel kann dadurch hergestellt werden, dass eine rechteckig zugeschnittene Blechplatte zu einem Zylinder gerollt und dann die aneinandergrenzenden Kanten mittels einer Axialschweissnaht verbunden werden. Zur Herstellung der Böden wird eine kreisrunde Blechplatine 9 (Fig. 3) in einem entsprechenden Werkzeug tiefgezogen. Die Platine 9 hat an ihrem Umfang drei um 1200 versetzte Vorsprünge 10, die im fertigen Boden 3 an dessen Stirnseite 11 vorstehende Abstandsnocken 12 bilden. Ein solcher Abstandsnocken 12 ist in Fig. 5 vergrössert veranschaulicht. Er besitzt eine ebene Vorderkante 13, die mit einer ersten Rundung 14 und einer zweiten Rundung 15 entgegengesetzter Krümmung in die Stirnseite 11 übergeht. Zur Vorbereitung des Schweissvorganges werden der Mantel 1 und die Böden 2 und 3 so angeordnet, wie es in Fig. 1 veranschaulicht ist. Eine als Zentriervorrichtung 16 dienende Kette übergreift die der späteren Naht 5 benachbarten Zylinderabschnitte des Mantels 1 und des Bodens 3. Die Zentriervorrichtung 16 ist durch eine Anzahl von Führungsrollen 17, die dem Durchmesser des Behälters entsprechend angeordnet werden können, so geführt, dass die beiden Behälterteile genau miteinander ausgerichtet sind. Eine entsprechende Zentriervorrichtung kann auch die spätere Naht 4 übergreifen. Die Kette der Zentriervorrichtung 16 wird mittels eines Antriebszahnrades 18 in Richtung des Pfeiles 19 angetrieben und bewegt dabei den Behälterumfang an der Schweisselek trode 20 einer feststehenden Schweissvorrichtung 21 vorbei. Eine nicht veranschaulichte Spannvorrichtung, z.B. eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung, drückt die Behälterteile mit den Kräften P axial gegeneinander. Hierbei wird der Abstandsnocken 12 gegen die Stirnfläche 22 des Mantels 1 gedrückt. Somit verbleibt zwischen Mantel 1 und Boden 3 ein Spalt 23 (Fig. 6). Beim Legen der Stumpfschweissnaht 5 wird das Blechmaterial des Mantels 1 und des Bodens 3 vom Aussenumfang her erweicht und gleichzeitig Schweissmaterial in den Spalt 23 eingeführt. Daher bildet sich bei verhältnismässig hoher Schweissgeschwindigkeit eine Naht, mit etwa keilförmigem Querschnitt 24, wobei der Mantel 1 ganz durchgeschweisst ist und die Wurzel 25 der Schweissnaht nach innen geringfügig durchhängt. Infolge der Verwendung# des Spaltes 23 lässt sich der Schweissstrom in Abhängigkeit von der Schweissgeschwindigkeit ziemlich genau so einstellen, dass die Schweissnaht den Mantel 1 durchsetzt, aber nicht nach innen durchtropft. Auch im Bereich der Abstandsnocken 12 wird bei vorgegebenem Schweissstrom ein vollständiges Aufschmelzen des Mantels 1 erreicht; jedoch tritt an diesen Stellen meistens kein Wurzeldurchhang auf. Da ohnehin nur drei Abstandsnocken geringer Grösse vorhanden sind, wird hierdurch die Festigkeit des Behälters nicht beeinträchtigt. Eine entsprechende Stumpfschweissnaht 4 wird gleichzeitig oder anschliessend zwischen dem Mantel 1 und dem Boden 2 erzeugt. Der so fertiggeschweisste Behälter weist eine durchgehende Innenfläche 26 auf, die höchstens einen Sprung 27 an der Stelle hat, wo das dickere Bodenmaterial mit dem dünneren Mantelmaterial aneinandergrenzt. An dieser Stelle steht aber die Wurzel 25 etwas über den Mantel 1 nach innen vor, so dass der Übergang im Sprungbereich verkleinert wird. Vorzugsweise wird der Schweissvorgang so gesteuert, dass die Wurzel, zumindest ausserhalb der Abstandsnocken 12, bis an die Innenfläche des Bodens 3 reicht und somit einen allmählichen Übergang schafft. Durch Einbringen einer Sprühvorrichtung beispielsweise in den Stutzen 8 lässt sich nunmehr diese Innenfläche 26 mühelos mit einer gleichmässigen und durchgehenden Rostschutzschicht 28 überziehen. Hierbei wird auch die Wurzel 25 der Schweissnaht 24 sauber abgedeckt, so dass keine Korrosionen zu befürchten sind. Die Weite des Spaltes 23 hängt von der Blechdicke ab. Sie kann etwa 0,2 bis 2,0 mm betragen. Im allgemeinen hat der Mantel 1 eine Wandstärke von 2 mm, während die Deckel 2 und 3 eine etwas grössere Wandstärke von 3 bis 4 mm haben. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem der Behälterdurchinesser 206 mm betrug, war die Spaltweite 1,5 mm. Die ebene Vorderseite 13 hatte eine Umfangserstreckung von 1 mm, während die Radien der Krümmungsabschnitte 14 und 15 je 2 mm betrugen. Bei grösseren Behältern kann die Zahl der Abstandsnocken 12 auch vermehrt werden. Ihre Erstreckung sollte jedoch immer klein im Vergleich zur Umfangslänge sein.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen eines geschweissten Druck behälters, insbesondere Druckluftbehälters für Fahrzeug-Bremskraftanlagen, bei dem ein zylindri scher Mantel und zwei gewölbte Böden hergestellt, zueinander zentriert, axial gegeneinander gedrückt und durch in Umfangsrichtung gelegte Schweissnähte unter Durchschweissung des Mantels miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Böden (2, 3) mit zylindrischen Endteilen ver sehen und durch eine aussen an diesen und dem Man tel (1) angreifende Zentriervorrichtung (16) mit dem Mantel ausgerichtet werden und dass zur Bildung eines Spalts (23) zwischen den einander zugewandten Stirnseiten (11, 12) von Boden und Mantel zumindest an einer Stirnseite jedes Paares eine kleine Anzahl von Abstandsnocken (12) vorgesehen werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils drei um 12ovo versetzte Abstandsnocken (12) vorgesehen werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Abstandsnocken (12) an der Stirn seite (11) der Böden (2, 3) vorgesehen werden. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Böden (2, 3) aus kreisrun den Platinen (9) tiefgezogen werden, die am Umfang einzelne Vorsprünge (10) tragen. 5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeich net, dass Abstandsnocken (12) verwendet werden, die an beiden Seiten gerundet sind und mit einer Rundung entgegengesetzter Krümmung in die Stirn seite (11) übergehen. 6. Druckbehälter, insbesondere Druckluftbehälter für Fahrzeug-Bremskraftanlagen, bestehend aus einem zylindrischen Mantel und zwei durch Rund schweissnähte damit verbundenen gewölbten Böden und hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter eine durchgehende, höchstens einen Sprung (27) wegen unterschiedlicher Wandstärke von Mantel (1) und Boden (2, 3) aufweisende Innenfläche (26) besitzt und dass die Schweissnähte (24) bis auf wenige in Umfangsrichtung versetzte Stellen, die weniger als 5% der Umfangslänge ausmachen, ringsum völlig durchgeschweisst sind. 7. Druckbehälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass die Wurzel (25) der durchgeschweissten Schweissnähte (24) einen den Sprung (27) verkleinern den Übergang bildet.

Inventors: WELSCH, KLAUS
Applicants: LINNEMANN-SCHNETZER GMBH & CO.
Application year: 1984
Main classification: B23K33
IPC codes: B23K9