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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens zur Herstellung des Mantels großer zylindrischer Behälter.
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Es ist bekannt, große zylindrische Druckbehälter aus werks tat tmäßig
vorgefertigter. Sektionen zusammenzusetzen (DE-AS 27 03 678), wobei der Druckbehälter
aus einer Vielzahl vorgefertigter Mantelsektionen in der Werkstatt zusammenge-fügt
wird. Die Straßenverhältnisse ermöglichen es, große zylindrische Behälter bis zu
einem Durchmesser von etwa 4,30 m und einer axialen Länge bis zu etwa 30 m im zusammengebauten
Zustand zu transportieren. Behalter mit grdßeren axialen Abmessungen müssen entsprecliend
geteilt transportiert werden. In diesen Fällen können Behalter bis zu einem Durchmesser
von etwa 6,5 m in zwei Halbschalen t180°-Mantelsektionen) oder auch Behälter mit
Durchmessern bis 8,2 m in drei 1 200-Mantelsektionen über die Straßen von der Werkstatt
-zum Aufstellungsort befördert werden.
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Da der Inhalt von zylindrischen Behältern mit dem Durchmesser quadratisch
und der Lange nur linear wächst, ist man daran interessiert, das Verhältnis von
Länge zum Durchmesser nicht zu groß zu wählen. So sind in den letzten Jahren in
zunehmendem Maße zylindrische Behälter mit Durchmessern von z.B. 5; 5,6; 6,1 und
8,2 m gefertigt worden. Diese Behälter lassen sich nicht mehr im fertigen Zustand
über die Straße oder die Schiene transportieren, die zylindrischen Mäntel können
nur noch in Halbkreissektionen, Drittelkreissektionen oder in noch weiter aufgeteilten
Sektionen von der Werkstatt zum Aufstellungsort befördert werden. Bei der
hierzu
erforderlichen Werkstatt-Baustellenfertigung ist ein erheblicher Aufwand an Transportfahrzeugen,
Auto-und Portalkränen auf der Baustelle erforderlich. Der Anteil der Baustellenfertigung
kann hierbei 25% bis 75% betragen. Neben den hohen Transportkosten der sehr sperrigen
Mantel sektionen sind vor allem die Schweißarbeiten für das Heften und Verbinden
durch Elektro-Schweißung, die z.T.
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in Zwangslage geschehen muß, ein erheblicher Kostenfaktor.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung großer zylindrischer
Behälter zu offenbaren, das erhebliche Einsparungen der Transportkosten ermöglicht,
einen weitgehend automatisierten Ablauf der Biege- und Schweißarbeiten gestattet
und eine wesentliche Verkürzung der Herstellungszeit erlaubt.
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Die gestellte Aufgabe wird durch die im Rennzeichen des ersten Patentanspruchs
aufgeführten Merkmale gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die
Merkmale der Unteranspniche gekennzeichnet.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die
Werkstattfertigung praktisch nur noch auf die Böden bzw. Endverschlüsse der Behälter
beschränkt ist, die für die Herstellung des zylindrischen Teils des Mantels der
Behalter erforderlichen Bleche von den Herstellerfirmen direkt an den Aufstellungsort
in handelsüblichen normalen Abmessungen mit den für die Schweißung erforderlichen
Schweißfasen geliefert und die Schweißarbeiten in kontinuierlicher weitgehend automatischer
Arbeitsweise am Aufstellungsort abgewickelt werden können.
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Das Herstellungsverfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens wird nun anhand der Zeichnungen im -einzelnen erläutert.
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Es zeigen; Fig. 1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung zur Herstellung
zylindrischer Druckbehälter am Aufstellungsort, Big. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung,
z.T-. gesühnitten-gemE-ß Linie II --II in Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht auf die Stirneeite
der Vorrichtung gemaß Linie III-- III in Fig. 2 und Fig.-4 einen Querschnitt gemaß
Linie IV --IV in Fig. 2 Die Vorrichtung zur Herstellung zylindrischer Druckbehälter
am Aufstellungsort (vergl. Fig. 1 und 2) besteht im wesenteichen aus einem Rollengang
1 für rechteckige ebene Einsatztleche 2 mit einem Quernaht-Schweißautomaten 3, einer
Drei-Walzen-Biegevorrichtung 5, einem aus Kastenträger-Bausteinen aufgebauten Fühtungsrollengestell
6 für den gebogenen Blechstrei-fen mit zwei Außen- und zwei Innenschwei-ßköpfen:
8, 1C bzw. 9 und 11 sowie mehreren Hub-, Wende- und Drehvorrichtungen 13 und 14.
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Der Rollengang 1 (Fig.1) erstreckt sich normalerweise in waagerechter
Richtung seitlich neben dem Fährungsrollengestell 6 in einem Winkel zur Längsrichtung
des zu erstellenden zylindrischen Behälters, der sich aus der Breite B der Einsatzbleche
2 und dem Durchmesser d des zu erstellenden Behälters nach der Formel cos α
= ## errechnet.
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Der Rollengang 1 besteht aus einem Rahmen (nicht dargestellt) in dem
eine Mehrzahl von in gleichen Abständen und parallel zueinander angeordnete Transportrollen
i6 gelagert sind,
die motorisch angetrieben für eine kontinuierliche
Zuführung der Einsatzbleche 2 zum Quernaht-Schweißautomaten 3 und anschließend als
fortlaufendes Blechband zur Drei-Walzen-Biegevorrichtung 5 sorgen. Unmittelbar über
dem Rollengang 1 ist der Quernaht-Schweißautomat 3 auf einer eigenen parallel zur
Längsrichtung des Rollengangs 1 verlaufenden Schienenführung 17 vorgesehen, der
zwecks "fliegender Schweißung" mit gleicher Geschwindigkeit wie die Einsatzbleche
2 auf dem Rollengang 1 in Richtung des Pfeils 18 während des Schweißvorgangs zur
Verbindung von zwei aufeinander folgenden Einsatzblechen 2 bewegt wird. Nach Beendigung
der Verschweißung zweier Einsatzbleche (Schweißnaht 19) wird der Quernaht-Schweißautomat
3 entgegen der Richtung des Pfeils 18 um die Länge eines Einsatzbleches 2 auf der
Schienenführung 17 zurückgefahren, um sogleich die Verschweißung mit dem nächsten
Einsatzblech 2 zu beginnen, das zuvor auf den Rollengang 1 aufgelegt und mit dem
vorauslaufenden Einsatzblech ausgerichtet wurde. Es versteht sich, daß der Quernaht-Schweißautomat
3 abwechselnd eine langsame Bewegung mit gleicher Geschwindigkeit wie die Einsatzbleche
in Pfeilrichtung 18 und eine schnelle.
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Bewegung entgegen der Richtung des Pfeils 18 ausführt, was durch den
Doppelpfeil 20 angedeutet ist, wobei der Schweißkopf 21 des Quernaht-Schweißautomaten
3 während des Schweißvorganges auf einem Querschlitten 22 in Richtung des Pfeils
23 von A nach B und während der schnellen Rückbewegung des Quernaht-Schweißautomaten
3 wieder nach B zurückgeführt wird. Da die Schweißung der Quernähte an der Oberseite
der Einsatzbleche 2 erfolgt, ist es erforderlich, den Quernaht-Schweißautomaten
3 an der Unterseite der insatzbleche 2 mit einer Schweißbadsicherung (nicht dargestellt)
auszurüsten. Die fortlaufend auf den Anfang des Rollengangs 1 aufzulegenden walzgeraden
Einsatzbleche 2 müssen allseitig mit Sohweißfasen versehen sein. Es ist erforderlich,
daß
Einrichtungen vorgesehen sein müssen, die es gestatten, den
Einlaufwinkel des Rollengangs 1 entsprechend der Steigung des aus den aneinandergeschweißten
Einsatzblechen 2 gebildeten Blechbandes gegenüber der Längsrichtung des zu erstellenden
Druckbehälters einzujustieren.
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Das aus den Einsatzblechen 2 zusammengeschweißte Blechband 2a (Fig.3)
läuft in eine Drei-Walzen-Biegevorrichtung 5, die sich im Bereich der unteren Ebene
eines aus KastentrE-ger-Bausteinen 25 bis 27 gebildeten hrungsrollengestells befindet.
Das Führungsrollengestell ist-aus einer Mehrzahl von drei verschiedenen Bausteinen
zusammengesetzt, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und etwa 8 m lang
sind. Der Führungsrollenbäustein 2-5 ist in der Regel mit mindestens 2 oder 3 Fihrungsrollen
28 auf in der Länge verstellbaren Spindeln 29 ausgerüstet, die außerdem in einem
Schlitz 30 jedes Bausteins (Fig.1) in Längsrichtung ausrichtbar sind. Der zweite
Baustein des F.ihrungsrollengestells ist ein Brgenzungsbaustein 26, der die gleichen
Abmessungen wie der Führungsrollenbaustein 25 aufweist, jedoch ohne Führungsrollen
28 mit Spindeln ausgerüstet ist.
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In den Eckbereichen des Führungsrollengestells sind Eckbausteine 27
vorgesehen. Durch an den Kastenträger-Bausteinen 25 bis 27 angeordnete Flansche
lassen sich die Bausteine zu dem erwähnten Führungsrollengestell entsprechend dem
-geforderten Querschnitt bzw. Durchmesser des jeweils herzustellenden Druckbehälters
zusammenbauen.
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Das Führungsrollengestell weist kombiniert mit der Oberwalze 32 (Fig.3)
der Drei-Walzen-Biegevorrichtung 5 ein Stützrollenaggregat 33 auf, das mit mindestens
2 Innenstützrollen 34 auf teleskopartig verstellbaren Spindeln 35 ausgerüstet ist.
Diese Innenabstützung des bereits gebogenen Blechbandes
ist erforderlich,
damit das Blechband sich nicht durch das große Eigengewicht von den äußeren Pihrungsrollen
28 abhebt und im oberen Bereich des Führungsrollengestells nach unten durchhängt.
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Das Stützrollenaggregat 33 dient gleichzeitig als Lagerung für eine
wassergekühlte teleskopierbare Badsicherungsrolle 37 für einen ersten Außenschweißkopf
8 (Fig.1 und 3) des Rundnahtschweißautomaten, der die erste Außenschweißung des
Blechbandes mit der vorausgelaufenen Wendel durchführt.
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Um 1800 versetzt gegenüber dem ersten Außenschweißkopf 8 ist der erste
Tnnenschweißkopf 5 (Fig.2), nach weiteren 1800 der Wendel der zweite Außenschweißkopf
10 und nach abermals 1800 schließlich der zweite Innenschweißkopf 11 angeordnet.
Wie dem ersten Außenschweißkopf 8 können auch dem zweiten Außenschweißkopf 1G und
den beiden Innenschweißköpfen 9 unc 11 Ue eine wassergekhlte Badsicherlngsrolle
(nicht dargesteilt) zugeordnet werden.
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Nach Durchlauf des Blechbandes durch die uncnahtschweiautomaten mit
den Schweieköpfen 8 bis 11 hat der damit erzeugte Druckbehälterabschnitt seine volle
Festigkeit erhalten und schiebt sich langsam drehend mit einer Steigung gleich der
Breite der Einsatzbleche 2 in Pichtung des Pfeils 40 und wird nach einer geeigneten
Strecke von Halteseilen einer Hub-Wende- und Drehvorrichtung 41 (im folgenden kurz
HWD-Vorrichtung genannt) unterstatzt. Die HWD-Vorrichtung besteht aus zwei Ständern
42a und 42b (Fig.1 und 4), die beiderseits des Druckbehälters aufgestellt sind und
je eine oder mehrere untere und obere Rollen tragen, über die ein oder mehrere endlose
Seile in Richtung untere Rolle, obere Rolle, obere Rolle Ständer 42a, anliegend
unter dem Druckbehalter, obere und untere Rolle des Ständers 42b geführt sind. Die
Rollen der HWD-Vorrichtung sind motorangetrieben
und lassen sich
insgesamt in der Höhe verstellen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die HWD-Vorrichtungen
-in einem Winkel zur Längsrichtung des Druckbeälters aufgestellt, der der Steigung
der Wendel der Schweißnaht entspricht. Je nach Länge und Gewicht des zu erstellenden
Druckbehälters werden mindestens zwei oder mehrere HWD-Vorrichtungen eingesetzt.
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Das neue Verfahren zur Herstellung des Mantels großer zylindrischer
Behälter beginnt mit dem Auflegen rechteckiger walzgerader Metallplatten auf den
Kontinuierlich angetriebenen Rollengang 1 in der Weise, daß sich die Stirnkanten
der einzelnen Einsatzbleche berühren. Es wird dann der Quernaht-Schweißautomat 3,
Wer mit gleicher Geschwindigkeit wie de-r-Rollengang 1 angetrieben ist, zur Verschweißung
der erstere beiden Einsatzbleche 2 angesetzt. Die Geschwindigkeit des Rollengangs
1 ist so gewählt, daß die Quernaht zwischen zwei Einsatzblechen fertig geschweißt
iet, bevor die ransportstrecke des Rollengangs die Länge eines Einsatzbleches erreicht
hat. In der Zwischenzeit ist berei-ts das nächste Ein-, satzblech auf den Rollengang
aufgelegt, und der Quernaht-Schweißautomat nach Abschluß der ersten Quernaht um
die Länge eines Einsatzbleches auf seiner Schienenführung 17 zurückgefahren, um
sofort mit der Verschweißung der nächsten Stoßstelle der Einsatzbleche zu beginnen.
Dieser beschriebene Vorgang, Auflegen weiterer Einsatzbleche und Verschweißung,
wird fortlaufend wiederholt.
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Das auf diese Weise erzeugte Blecbband, wird in der Drei-Walzen-3ieg"evorrichtung
5 auf den eingestellten Durchmesser des zu erstellenden Druckbehälters gebogen und
abgestützt an den- Führu,ngsrollen 28 des Führungsrollengestells dem Rundschweißautomaten
zugeführt, der die wendelförmige Rundnaht
mit zwei Außen- und zwei
Innenschweißköpfen 8 bis 11, also in vier Schweißfolgen ausführt. Der im Fü.hrungsrollenge
stell erstellte Druckbehälterabschnitt wird unter langsamer Drehung entsprechend
der Steigung der wendelförmigen Schweißnaht in Richtung des Pfeils 40 (Fig 2) vorgeschoben
bis der Druckbehälterabschnitt von der ersten HWD-Vorrichtung aufgenommen und getragen
wird. Durch die Schr;gatellung der HWD-Vorrichtung 41 (Fig.1) entsprechend der Steigung
der Schweißnaht wird der Druckbehälter während seiner Herstellung in Richtung des
Pfeils 40 durch die erste HWD-Vorrichtung hindurch bis zur zweiten HWD-Vorrichtung
41a und gegebenenfalls zu weiteren HWD-Vorrichtungen transportiert. Nach der schweißtechnischen
Fertigstellung dec Mantels werden die HWD-Vorrichtungen 41 und 41a gerade gerichtet,
d.h. rechtwinklig zur Behälterachse gestellt, wie in Fig.1 gestrichelt dargestellt.
Im allgemeinen werden be Einsatz mehrerer $HWD-Vorrichtungen nur die äußeren gerade
gerichtet, wahren lie inneren Ständer abgebaut werden. Auf diese Weise kann mit
Hilfe der HWD-Vorrichtungen der Druckbehälter beliebig gedreht werden, was die weitere
Bearbeitung des Behälters und die Prüfung der Schweißnähte wesentlich erleichtert,
und z.B. nach Errichten der Fundamente ohne Einsatz von R.ranen abgesenkt werden.
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Nach Einrichtung auf Rundlauf werden die äußeren Kanten des Mantels
des Behälters durch Brennschnitte hergestellt, die Böden vorgeheftet und von innen
und außen UP-verschweißt.