DE1425489A1

DE1425489A1 - Connection of the joints of pipes arranged one inside the other can be carried out by means of manipulators or remote actuation

Info

Publication number: DE1425489A1
Application number: DE19631425489
Authority: DE
Inventors: Hans Piefke
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1963-01-17
Filing date: 1963-01-17
Publication date: 1969-05-14

Description

Mittels Manipulatoren oder Fernbetätigung ausführbare Verbindung der Stoßstellen von ineinander angeordneten Rohren Die Erfindung betrifft eine gasdichte Lötverbindung der Stoßstellen eines Mantelrohres und mindestens eines in diesem im wesentlichen parallel angeordneten Innenrohres- und die Herstellung einer derartigen gasdichten Verbindung durch folgende Verfahrensschritte in der Reihenfolge; Einfügen eines Kupplungsstückes zwischen die Stoßstellen, also sowohl zwischen die miteinander zu verbindenden Rohrenden des Mantelrohres einerseits als auch zwischen die des oder der Innenrohre andererseits, wobei vor dem Einfügen des Kupplungsstückes dieses bereits mit den Lötzusatzmitteln, insbesondere dem Lot versehen ist' mindestens nahezu gleichzeitiges Erhitzen der Stoßsteilen auf Löttemperatur durch zufuhr an eine Oberfläche des Kupplungsstückes und durch Wärmeübertragung im und vom Kupplungsstück und selbständiges Ein.-fliessenlassen des Lotes vom Kupplungsstück in die Stossstellen. Gegebenenfalls ist es dabei zweckmässig, eine Schutzgas- "_ atmosphäre an den Stossstellen zu errichten; an den inneren Stossstellen vorzugsweise so, dass das Schutzgas in.. die Innenräume der Rohre eingeführt wird. Connection of the joints of pipes arranged one inside the other that can be carried out by means of manipulators or remote actuation The invention relates to a gas-tight soldered connection of the joints of a jacket pipe and at least one inner pipe arranged essentially in parallel therein and the production of such a gas-tight connection by the following process steps in the order; Insertion of a coupling piece between the joints, i.e. both between the pipe ends of the jacket pipe to be connected on the one hand and between the inner pipe (s) on the other hand, whereby before the coupling piece is inserted, it is already provided with the soldering additives, in particular the solder 'at least almost simultaneous heating the joint parts to soldering temperature by supplying them to a surface of the coupling piece and by transferring heat in and from the coupling piece and allowing the solder to flow in independently from the coupling piece into the joint. If necessary, it is useful to create a protective gas atmosphere at the joints; at the inner joints, preferably so that the protective gas is introduced into the interior of the pipes.

Das Kupplungsstück, das zwischen die Stossstellen eingefügt wird, weist dabei folgende Merkmale aufs. Kontaktflächen für die Enden sämtlicher Rohre, Kanäle zur Fortsetzung der wirksamen Rohrquerschnitte, Lagerstellen für das für die Kontaktflächen bestimmte Lötzusatzmittel, eine für die zum Lötvorgang erforderliche Wärmezufuhr geeignete Oberfläche und Wärmeleitbrücken von dieser Oberfläche an die Kontaktflächen, um die an die Oberflächen übermittelte Wärme durch das und von dem Kupplungsstück an die Stossstellen möglichst gleichseitig und gleichmässig übertragen zu können. .The coupling piece, which is inserted between the joints, has the following features. Contact surfaces for the ends of all pipes, Channels to continue the effective pipe cross-sections, bearings for the for the contact surfaces certain soldering additives, one required for the soldering process Heat supply suitable surface and heat conduction bridges from this surface to the Contact surfaces to allow the heat transferred to the surfaces through and from the Transfer the coupling piece to the joint on the same side as possible and evenly to be able to. .

Die Anordnung von mindestens einem Innenrohr in einem Mantelrohr ist im Apparatebau nicht neu. Um derartige Rohranordnungenmiteinander zu verbinden, gibt es bisher im wesentlichen zwei Ausführungsarten. Entweder werden zwischen die Dichtflächen -an den gegenüberliegenden Rohrenden elastische Dichtungen eingelegt, die alle mittels eines Flansches eingespannt sind-oder das Innenrohr ist vor der Verbindungsstelle durch das Aussenrohr nach aussen geführt und die Rohre sind unabhängig von einander durch an sich bekannte Mittel verbunden: Solche Ausführungsformen beanspruchen viel Platz, der oftmals im Apparatebau nicht in ausreichendem Masse zur Verfügung steht. Die erste Ausführung hat ausserdem die unvorteilhafte Eigenschaft, dass sie sich für hohe Drücke bzw. Druckunterschiede oder für Vakuum in den Rohrene für die Tieftemperaturtechnik oder bei nennenswerten Spannungsunterschieden durch unterschied.. liehe Wärmeeinwirkungen nicht eignet, da die ihr eigentümliche Herstellungsungenauigkeit ein weiches für diese Verhältnisse ungeeignetes Dichtungsmaterial erfordert.The arrangement of at least one inner tube in a jacket tube is not new in apparatus engineering. To connect such pipe arrangements to one another, so far there are essentially two types of construction. Either are between the Sealing surfaces - elastic seals inserted at the opposite pipe ends, which are all clamped by means of a flange - or the inner tube is in front of the Connection point passed through the outer tube to the outside and the tubes are independent linked by means known per se: claim such embodiments a lot of space, which is often not available in sufficient quantities in apparatus engineering stands. The first version also has the disadvantageous property that it for high pressures or pressure differences or for vacuum in the tubes for the Low-temperature technology or in the case of significant voltage differences due to differences. lent heat effects not suitable, because of their peculiar manufacturing inaccuracy requires a soft sealing material that is unsuitable for these conditions.

Bei der zweiten Ausführungsform ist im Bereich der Verbindungsstellen das Anordnungsprinzip "Innenrohr im Mantelrohr" nicht aufrecht erhalten, was diese Verbindungen in allen Fällen, wo dieses Anordnungsprinzip beibehalten werden muss, ungeeignet macht. Z.iB. ein Rohr, in dem ein gefahrverursachendes Medium z.B. ein giftiges oder radioaktives Gas ist, muss mit einem Mantelrohr umgeben sein, in dem zum Schutze gegen das Austreten des im Innenrohr transportierten Mediums ein Medium geleitet ist, das laufend auf seinen Reinheitsgrad, bzw. Anteil an Medium aus dem inneren Rohr geprüft wird, so dass bei Auftreten der leichtesten Undichtheit sofort entsprechende-Gegenmassnahmen ergriffen werden können. -. Die vorliegende Erfindung zeigt eine Rohrverbindung, bei der das Schutzprinzip aufrecht erhalten ist und den Weg zu ihrer Herstellung. Die erfindungsgemässe Lötverbindung stellt eine gegen mechanische Beanspruchungen sehr feste, in einem ', äusaerst weiten Temperaturbereich bis zu tiefsten Temperaturen., hohen Dichtheitsfarderungen bei-grossen Druckunterschieden '.. entsprechende und durch Wärmezuführung an die,zugängliche Oberfläche des Kupplungsstückes wieder lösbare Rohrverbindung dar: Sie hat den Vdrteil; dass selbst beim wieelerholten Zusammenlöten und Auseinandertrennen die Stossstellen in brauchbarer Form erhalten bleiben, und dass alle Komplizierten Dichtungen, genau herzustellende und daher empfindliche Dichtflächen an den Stossstellen und aufwendige Schraubverbindungen: etch entfallen.In the second embodiment it is in the area of the connection points the arrangement principle "inner pipe in jacket pipe" does not maintain what this Connections in all cases where this arrangement principle must be retained, makes unsuitable. E.g. a pipe in which a dangerous medium e.g. a poisonous or radioactive gas must be surrounded by a jacket pipe in which a medium to protect against the escape of the medium transported in the inner tube is directed, which is constantly on its degree of purity, or proportion of the medium from the inner pipe is checked so that if the slightest leak occurs immediately appropriate countermeasures can be taken. -. The present invention shows a pipe connection in which the protection principle is maintained and the Way of making them. The soldered connection according to the invention provides one very stable against mechanical stress in an extremely wide temperature range down to the lowest temperatures., high tightness requirements with large pressure differences '.. appropriate and by supplying heat to the accessible surface of the coupling piece again detachable pipe connection: It has the front part; that even when repeated Soldering together and separating the joints in a usable form remain, and that all complicated seals, precisely to be manufactured and therefore sensitive sealing surfaces at the joints and complex screw connections: etch not applicable.

Die weitere besondere Eigenschaft, dass die erfindungs# gemässe Lötverbindung mittels Manipulatoren'oder Fernbetätigung ausführbar ist, macht diese gegenüber den besagten Ausführungsarten in hohem Masse überlegen. --So können z.Be die Verbindungsstellen der Rohrleitungen an Stellen liegen, die nach dem Zusammensetzen der Rohr-, Leitungen nicht mehr direkt zugänglich sind,-wie das z-.B : im Reaktorbau vorkommen kann. In diesen Fällen kann zum Verbinden oder Auflösen der Rohrstösse um die zu erwärmende Oberfläche des Kupplungsstückes eine Wärmequelle- gelegt werden, die . durch Fernbetätigung ein- und ausschaltbar ist, und die evtl. durch Manipulatoren zu und von diesen Stellen gebracht werden . kann. Diese Wärmequelle kann z.B. ein in Zangenart ausgebildeter Ringbrenner sein, dessen Flammen durch Fernbetätigung entzündbar sind oder auch eine diesem Brennerring äquivalente Ausführung, die auf elektrimhem Wege durch Widerstand oder Induktion die zur Lötverbindung notwendige Wärme erzeugt.The other special property that the solder joint according to the invention can be carried out by means of manipulators or remote control, makes this opposite to a large extent superior to the said types of construction. - For example, the connection points of the pipelines are in places after the assembly of the pipe, lines are no longer directly accessible, -as z-.B: can occur in reactor construction. In these cases the pipe joints around the pipe to be heated can be connected or disconnected Surface of the coupling piece a heat source are placed, the. by remote control can be switched on and off, and possibly by manipulators to and from these locations to be brought . can. This heat source can, for example, be a forceps type Be a ring burner whose flames can be ignited by remote control are or a design equivalent to this burner ring, which is electrically operated generates the heat necessary for the soldered connection through resistance or induction.

in zweckmässiger Weise kann das Kupplungsstück mit Ringnuten versehen sein, in die die Rohrenden einsteckbar sind. Bei einem derartigen Kupplungsstück mit Ringnuten kann zweck . mässigerweise am Grund der Rungnuten der Lötzusatz eingelagert sein. Um eine gleichzeitige und gleichmässige Erwärmung der Kontaktflächen z.B. der Ringnuten zu gewährleisten, ,ist es zweckmässig, diese in axialer Richtung versetzt anzuordnen, insbesondere so, dass die von der zu erhitzenden Oberfläche in radialer Richtung entfernteren Kontaktflächen in axialer Richtung näher an dieser liegen.in an expedient manner, the coupling piece can be provided with annular grooves into which the pipe ends can be inserted. With such a coupling piece with ring grooves can be useful. The soldering additive is moderately embedded at the bottom of the Rung grooves be. To ensure simultaneous and even heating of the contact surfaces, e.g. To ensure the annular grooves, it is advisable to offset them in the axial direction to be arranged, in particular so that the surface to be heated in radial Direction of more distant contact surfaces in the axial direction are closer to this.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Verbindung mit Hilfe des Kupplungsstückes darge-'stellt.The figures show exemplary embodiments of the connection according to the invention illustrated with the aid of the coupling piece.

Fig.l zeigt einen Längsschnitt durch die Verbindungsstelle eines Mantelrohres und eines in diesem zentralangeordneten Innenrohres.Fig.l shows a longitudinal section through the connection point of a casing pipe and one in this centrally arranged inner tube.

Fig.2 zeigt einen Querschnitt durch das in Fg. 1 verwendete Kupplungsstück.FIG. 2 shows a cross section through the coupling piece used in FIG.

Fig.3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Rohrverbindung mit einem Mantelrohr und zwei in diesem parallel angeordneten Innenrohren.Fig.3 shows a longitudinal section through a pipe connection with a Jacket pipe and two inner pipes arranged in parallel in this.

Fig.4 zeigt eine Draufsicht auf die Rohrverbindung gemäss Fig. 3. Fig. 5 und 6 zeigen im Längsschnitt ein aus zwei-zucinander passenden Hälften bestehendes Kupplungsstück mit drei _ koaxial angeordneten Rohren. -Fig. 7 bis. 10 zeigen verschiedene Beispiele für Kupplungs® stücke mit Kreuzungsstellen und Mehrfachverzweigungen.FIG. 4 shows a top view of the pipe connection according to FIG. 3. Fig. 5 and 6 show a longitudinal section consisting of two halves that fit together Coupling piece with three coaxially arranged tubes. -Fig. 7 to. 10 show different Examples of Coupling® pieces with crossing points and multiple branches.

Zu Fig. 1' und 2s -Die Stossstellen eines Mantelrohres 1 und eines koaxial ir diesem. angeordneten Innenrohres 2 sind mItels eines zyli- !----=--_1d sehen Kupplungsstückes 3 zu verbinden-.: Im Kupplungsstück beidseitig Ringnuten 4 und 5 eingearbeitet, in die die Encen des Mantelrohres 1 bzw. des Innenrohres 2 einsteckbar sind.To Fig. 1 'and 2s -The joints of a jacket pipe 1 and one coaxial in this. arranged inner tube 2 are by means of a zyli-! ---- = --_ 1d See coupling piece 3 to connect- .: Ring grooves on both sides in the coupling piece 4 and 5 incorporated, in which the encenes of the jacket tube 1 and of the inner tube 2 can be inserted.

Um die lichte Weite des Innenrohres 2 auch in der Zentra-lboh-, rung 5 des Kupplungsstückes 3. aufrechtzuerhalten, sind-die. Rohrenden etwas aufgeweitet. Die-Verbindung der ringförmigen Querschnitte zwischen dem Innenrohr 2 und dem Aussenrohr 1 ist durch die Bohrung/'im Kupplungsstück 3 hergestellt. Vor dem Einstecken der Rohrenden wird-vorzugsweise ringförmig-gestaltetes Lötzusatzmittel 8 und 9 in den Grund der Ringnuten 4 und 5 eingelegt. Die Wärmezufuhr erfolgt vornehmlich an der mittleren Zone der äusseren Oberfläche des Kupplungsstückes 3. Die Wärme wird im Kupplungsstück 3 zur äusseren Ringnut 4 und Stossstelle und über die Wärmebrücken 10 zwischen den Kanälen-. 7 zur inneren Ringnut 5 und Stossstelle geleitet, so dass die Erhitzung auf Löttemperatur zumindest nahezu gleichzeitig und gleichmässig an allen Stossstellen erfolgt. Das Lötzusatzmittel (Lötgut und Flussmittel) fliesst nach Erreichen der Löttemperatur In alle zylindrischen Spalte zwischen den Ring nutoberflächen und den Oberflächen der Rohrenden, wodurch nach der Abkühlung eine@inechanisch feste und äusserst gasdichte Verbindung entsteht. Nachdem die Erhitzung der Stossstellen und des Lötzusatzmittels auf einen zum Löten erforderlichen Grad erreicht ist, kann durch ein axiales Aneinandersehieben der Stossstellen in Richtung der Pfeile 11 das Einfliessen des flüssigen Lotes in die Spalte zwischen den Stossenden und den Ringnutoberflächen begünstigt werden, wodurch in Hinsicht der Gasdichtheit besonders zuverlässige ringförmige Lötungen mit einem etwa U-förmigen Querschnitt entstehen. Durch diese axiale Verschiebung der Rohre ist der Zeitpunkt der eigentlichen Lötung und somit das Ende der Erhitzung genau bestimmbar. Die Ringnuten 4 und 5-sind am Eintritt etwas angefast, um ein leichteres Einstecken der Rohrenden zu ermöglichen und um beim Lötvorgang überschüssiges Lötzusatzmittel aufzunehmen, so dass dieses nicht in die und Strömungsräume der durch die Rohre 1 und 2;;durch das Kupplungs- stück 3 fliessenden Medien gelangt. Zu Fig. 3 und 4: Die Verbindung eines Mantelrohres 12 und zweier in diesem angeordneten Innenrohre 13 und 14 mittels eines Kupplungsstückes 15, das hier bereits an die unteren Stossenden des Mantelroh- res und der Innenrohre bei 16 bzW. 17' 18 angeschweiest is`t ist dargestellt-. Im Kupplungsstück 15 :sind die Ringnuten 19 für das, eine. Ende des Mantelrohres 12 und 20 21 für die der In- nenrohre 13,: 14 eingearbeitet. Die Ringnuten-19 bzw. 20,21 sind in axialer Richtung versetzt angeordnet, so dass die von der zu-erhitzenden Oberfläche an der äusseren zylindr- sehen Zone 22 des Kupplungsstückes 15 in radialer Richtung entfernteren 20» in: axialer Richtung näher an dieser lie- gen.--Das LStzusatzmittel 23, 24 und 25 .1 :et hier ebenfalls in ringförmiger Form beispielsweise in konische Lagerstellen v®r- den Ringnuten^eingelegt, sodass es nach der Erhitzung auf %öt- temperatur in die Spalte zwischen den Oberflächen der Rohr-. enden und der Ringuten einfliessen kann. Das Innere der Innen" rohrer 13 und 14 und der verbleibende Raum im Mantelrohr 12 sind mittels der Kanäle 26 und 27 bzw. 28 und 29 miteinander verbunden. Zwischen den aufgeführten Kanälen sind die Wärme- brücken 30 vorhanden, durch, die die Wärme zu den weiter innen liegenden Teilen der Stossstellen strömen kann. Zu Fig_ 5 und 6: .Ein aus zwei Hälften 41 und 42 bestehendes Kupplungsstück für drei koaxial ineinander angeordnete Rohre, deren Enden einer- seits bei 43, 44, 45 und andererseits bei 46, 47, 48 an je eine Hälfte 41 bzw. 42 des Kupplungsstückes ansohwefssbar sind, dient zur Verbindung der beiden so entstehenden Rohrleitungs- enden in zu den vorstehenden Figuren analoger Weise durch Ein- setzen der am Kupplungsende 42 befindlichen zylindrischen Ste- ge 49# 50a 51 in die Ringnute 52, 53s 54, die'in der Kupplupgshälfte 41 eingearbeitet sind. In order to maintain the clear width of the inner tube 2 also in the central hole 5 of the coupling piece 3, the. Pipe ends slightly widened. The connection of the annular cross-sections between the inner tube 2 and the outer tube 1 is established through the bore / ′ in the coupling piece 3. Before inserting the pipe ends, preferably ring-shaped soldering additive 8 and 9 is inserted into the base of the ring grooves 4 and 5. The heat is supplied primarily to the middle zone of the outer surface of the coupling piece 3. The heat is in the coupling piece 3 to the outer annular groove 4 and joint and via the thermal bridges 10 between the channels. 7 to the inner annular groove 5 and the joint, so that the heating to the soldering temperature takes place at least almost simultaneously and evenly at all the joint. The soldering additive (items to be soldered and flux) flows into all cylindrical gaps between the ring groove surfaces and the surfaces of the pipe ends after the soldering temperature has been reached, creating an inechanically strong and extremely gas-tight connection after cooling. After the joints and the soldering additive have been heated to the degree required for soldering, the flow of the liquid solder into the gaps between the joint ends and the annular groove surfaces can be promoted by axially pushing the joints together in the direction of the arrows 11, which in terms of the Gas tightness particularly reliable ring-shaped soldering with an approximately U-shaped cross-section is created. This axial displacement of the tubes makes it possible to precisely determine the point in time of the actual soldering and thus the end of the heating process. The annular grooves 4 and 5 are slightly chamfered at the entrance to enable easier insertion of the pipe ends and to absorb excess soldering additive during the soldering process so that it does not get into the and Flow spaces through the pipes 1 and 2 ;; through the coupling piece 3 flowing media arrives. To Fig. 3 and 4: The connection of a jacket tube 12 and two inner tubes 13 and 14 arranged in this by means of a coupling piece 15, which here is already attached to the lower butt ends of the jacket tube res and the inner tubes at 16 and 17 '18 is welded on is shown-. In the coupling piece 15: are the annular grooves 19 for the one. End of the jacket tube 12 and 20 21 for the domestic Inner tubes 13 ,: 14 incorporated. The ring grooves-19 and 20,21 are arranged offset in the axial direction so that the from the surface to be heated on the outer cylindrical see zone 22 of the coupling piece 15 in the radial direction remoter 20 "in: the axial direction closer to the Lie gen .-- The LSt additives 23, 24 and 25 .1: et here also in ring-shaped, for example, in conical bearings v®r- the ring grooves ^ so that after heating to% öt- temperature in the gaps between the surfaces of the pipe. end and the ring grooves can flow in. The inside of the inside " pipes 13 and 14 and the remaining space in the jacket pipe 12 are by means of the channels 26 and 27 or 28 and 29 with each other tied together. Between the listed channels are the heat bridges 30 present, through which the heat to the further inside lying parts of the joints can flow. To Fig_ 5 and 6: .A coupling piece consisting of two halves 41 and 42 for three coaxially arranged tubes, the ends of which on the one hand at 43, 44, 45 and on the other hand at 46, 47, 48 on each one half 41 or 42 of the coupling piece can be attached, serves to connect the two resulting pipeline end in a manner analogous to the previous figures by place the cylindrical stem at the coupling end 42 ge 49 # 50a 51 in the annular grooves 52, 53s 54, which are incorporated in the clutch half 41.

Zu Fig. 7 und 8s In ein Kupplungsstück 61 für eine-Kreuzungsstelle verschiedener Rohre mit verschiedenen Strömungsquerschnitten ist eine aus einem Aussenrohr 62 und einem Innenrohr 63 bestehende Rohrleitung nach dem erfindungsgemässen Verfahren. in Ringnuten 64 und-65 einsetzbar und kann mit dem Kupplungsstück gasdfoht und mechanisch fest jedoch bei Erhitzung lösbar verbunden werden.To Fig. 7 and 8s In a coupling piece 61 for a crossing point of different tubes with different flow cross-sections is one of one Outer pipe 62 and an inner pipe 63 existing pipeline according to the invention Procedure. Can be used in annular grooves 64 and 65 and can be gasdfoht with the coupling piece and mechanically firmly but releasably connected when heated.

Die Fig. 9 und 10 zeigen Kupplungsstücke in anderer Ausführung und mit anderer Lage der Durchtrittskanäle9 and 10 show coupling pieces in a different design and with a different position of the passage channels

Claims

Z. Carry out manipulators or remote control drive for gas-tight connection of the joints # 2ien a man- telrohres and at least one in this-essentially inner pipes arranged in parallel, marked by add a coupling provided with the soldering additives 4- etüekes between the joints, heat supply to one surface of the coupling piece9 to - at least almost the same ---- (- @ -i gen heating of the joints to soldering temperature. by t -a: - transmission'imund from the coupling piece and the selfä --- @ - Eating the solder from the coupling piece into the @toss: @r - .. c @. 2. The method according to claim: 1, geke @ calibrated by a protective gas atmosphere at the joints during heating by introducing protective gas into the interior of the: pipes. 3. Gas-tight soldered connection between the joints of a jacket pipe and- at least one in this essentially parallel tidy inner tube, characterized by the following notation - male coupling piece - a) Contact surfaces for the ends of all tubes b) Channels to continue the effective pipe cross-sections c) Storage locations for that intended for the contact surfaces Solder additives d) a supply of heat required for the soldering process suitable surface e) Thermal bridges from this surface to the contact surface p rather':. -

#. Gaadiahte soldered connection according to claim 3, marked by. Grooves into which the pipe ends are inserted. 5. Gas-tight soldered connection according to claim 3 and 4, characterized ge # indicates that the soldering additive at the bottom of the ring grooves is laid * @. Gaadiahte soldered connection according to claim 3 and 5, marked # net due to the axially offset arrangement of the contact surfaces, especially special so, then that of the surface to be heated in more distant contact surfaces in the radial direction in the axial direction Direction closer to this.