DE19628443A1 - Verfahren zur Herstellung von Rohrbündeln für Heizkessel-Wärmetauscher, sowie Heizkessel-Wärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rohr­ bündeln für Heizkessel-Wärmetauscher, wobei die Rohre min­ destens ein an einem Ende aufgeweitet werden, die Rohre danach gebündelt werden, und jedes Rohr im Rohrbündel mit dem Nachbarrohr verschweißt wird, nach Patent . . . (Patentanmeldung 195 01 276.3-16). Daneben betrifft sie ein Rohrbündel für Wärmetauscher und ein Rohr für Heizkessel-Wärmetauscher gemäß Patent . . . (Patentanmeldung 195 01 276.3-16).

Das Verfahren gemäß Patent . . . (Patentanmeldung 195 01 276.3-16) läßt sich mit geringstmöglichen Arbeitsmitteln und einem sehr geringen Materialaufwand durchführen, da keine Rohrschei­ ben benötigt werden. Darüber hinaus zeichnet sich dieses Ver­ fahren dadurch aus, daß eine wesentlich kompaktere Bauweise bei Rohrbündeln, insbesondere Wärmetauschern, ermöglicht wird. Diese kompaktere Bauweise ermöglicht eine gegenüber konventio­ nell hergestellten Wärmetauschern höhere Heizfläche auf weni­ ger Raum und bessere Wirkungsgrade. Die Aufweitung erfolgt dabei mit einem Verformungsverfahren, beispielsweise einem Kaltverformungsverfahren. Die Aufweitung erfolgt in der Regel durch ein Druckmittel hydraulisch, es sind jedoch auch andere Aufweitungsverfahren denkbar.

Typischerweise ist die Aufweitung gleichseitig und sechseckig, viereckig oder dreieckig ausgebildet. Bei der Verwendung von sechseckig, viereckig oder dreieckig, gleichseitig aufgeweite­ ten Rohren werden diese Rohre derart gebündelt, daß die mehr­ eckigen Aufweitungen die Rohrbündelstirnflächen lückenlos parkettieren. Insbesondere bei gleichseitig sechseckiger Auf­ weitung ergibt sich dabei dann an den Rohrbündelstirnflächen eine besonders günstige Wabenstruktur.

Die für den jeweiligen Anwendungsfall notwendige gleichseitige Aufweitung ist allerdings nur mit den anderen Rohren mit gleichartig ausgebildeten Rohraufweitungen derart bündelbar, daß die mehreckigen Aufweitungen die Rohrbündelstirnflächen lückenlos parkettieren. Bei einem Wechsel des Produktes müssen die zur jeweiligen Aufweitung benötigten Stempel ausgetauscht werden, d. h., es sind Rüstzeiten notwendig. Daneben sind für die Aufweitung Spezialwerkzeuge notwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neue Herstellmethode zu entwickeln, die eine wirtschaftliche Her­ stellung ermöglicht, wobei gleichzeitig die Rohre optimal kompakt miteinander verbunden sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Aufweitung durch rundes Aufbördeln des Rohrendes erfolgt, so daß ein umlaufender, flanschartiger Kragen entsteht, der sich im wesentlichen in einer rechtwinklig zur Längsachse des Rohres verlaufenden Ebene erstreckt. Gemäß dem jeweiligen Einsatzgebiet der herzustellenden Rohre kann es auch zweck­ mäßig sein, daß das Rohr derart aufgebördelt wird, daß sich der flanschartige Kragen in einer nicht rechtwinklig zur Rohr­ längsachse verlaufenden Ebene erstreckt.

Die Aufweitung ist so unabhängig von der jeweiligen Serie und kann zudem mit einem einfachen, standardmäßigen Dorn erfolgen, daß kein Spezialwerkzeug für die Anfertigung der Rohraufwei­ tung erforderlich ist.

Die flanschartigen Kragen werden so verschweißt, daß die Rohr­ bündelstirnflächen lückenhaft parkettieren. In die Lücken werden entsprechende Bleche eingeschweißt, um eine geschlosse­ ne Stirnfläche zu erhalten oder die Kragen werden überlappend aneinander geschweißt, so daß eine geschlossene Rohrbündel­ stirnfläche entsteht.

Werden die Rohre unter Verwendung von Schweißzusatzwerkstoffen miteinander verschweißt, so können aufgrund von Bemaßungs- und Fertigungstoleranzen auftretende Fugen mit dem Schweißzusatz­ werkstoff aufgefüllt und damit sicher verschlossen werden.

Alternativ können die Ränder der Kragen nach dem Aufweiten zu Vielecken geschnitten werden und an den durch das Schneiden gebildeten Kanten miteinander verschweißt werden. Dabei liegen die Ecken der Vielecke vorzugsweise auf dem Umfangsrand des runden Kragens, um eine möglichst hohe Materialausbeute sicherzustellen.

Da die flanschartigen Kragen der einander angrenzenden Rohr­ bündel auf diese Weise eine geschlossene Stirnfläche bilden, ist bei dem Einsatz der Rohrbündel in Wärmetauschern ein Zu­ tritt des Tauschermediums bis an die Kragen gewährleistet, womit eine ausreichende Wärmeabfuhr realisiert wird. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn die Rohrbündel beispiels­ weise von heißen Rauchgasen durchströmt werden, die Temperatu­ ren bis zu 1000°C aufweisen können, und eine ausreichende Kühlung der Schweißnähte notwendig ist.

Der Schnitt des Kragens kann je nach Bedarf dreieckig, sechs­ eckig, viereckig, fünfeckig oder mehr als sechseckig erfolgen. Auf diese Weise können die Rohre in einem ersten Fertigungs­ schnitt zunächst umgebördelt werden und dann in einem zweiten Arbeitsschritt auf die jeweilige benötigte Form zugeschnitten werden. Das Aufbördeln ist unabhängig von der jeweils zu fer­ tigenden Serie, womit der Lagerhaltungsaufwand für die Rohre reduziert wird.

Die im wesentlichen kreisförmigen Ränder der Kragen können überlappend übereinander und/oder untereinander gelegt werden und dicht miteinander verschweißt werden. Auf diese Weise lassen sich besonders stabile Rohrbündel fertigen, die durch die zahlreichen Überlappungen eine erhöhte Dichtwirkung erzie­ len.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschau­ licht und im Nachstehenden im einzelnen anhand der Figuren beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht einer Rohrbündelstirnfläche mit viereckig zugeschnittenen Kragen,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie I-I aus Fig. 1 und

Fig. 3 eine Frontansicht einer Rohrbündelstirnfläche mit rundem Kragen.

Gemäß der Zeichnung bestehen die erfindungsgemäßen Rohrbündel 1 aus Rohren 2, die mindestens an einem Ende derartig aufge­ bördelt sind, daß ein umlaufender, flanschartiger Kragen 3 entsteht, der sich im wesentlichen in einer rechtwinklig zur Längsachse 4 des Rohres 2 verlaufenden Ebene erstreckt. Die Rohre 2, die in diesem Ausführungsbeispiel aus Edelstahl be­ stehen, sind gebündelt und an den nach dem Zuschnitt zu Vier­ ecken gebildeten Kanten 8 der Kragen 3 mit Schweißnähten 9 miteinander verbunden.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbei­ spiel sind die aufgebördelten Kragen 3 zu gleich großen Vier­ ecken geschnitten, so daß diese lückenlos parkettieren und eine geschlossene Stirnfläche bilden. Je nach den benötigten Durchströmungsverhältnissen können auch unterschiedliche Rohre mit entsprechend zugeschnittenem Kragen eingesetzt werden, die in den jeweiligen Zwischenräumen plaziert sind. Durch das dichte aneinander liegen der Rohre 2, wird ein Zutritt des Tauschermediums rückseitig bis an die Schweißnähte ermöglicht und eine optimale Wärmeabfuhr im Eintrittsbereich des zu küh­ lenden Mediums in den Wärmeaustauscher ist gewährleistet.

In dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die durch Aufbördeln gebildeten, runden Kragen 3 der angren­ zenden Rohre 2 dergestalt aneinander an, daß sich diese an den Rändern 5 der runden Kragen 3 berühren. In den Zwischenräumen sind untergelagerte Rohre 6 angeordnet, die Kragen 7 von ge­ eignet ausgebildeter Größe aufweisen, um die zwischen den Rohren gebildeten Lücken zu schließen. Um eine lückenlos ge­ schlossene und dichte Rohrbündelstirnfläche zu erhalten, wer­ den die Kragen 3 an ihren Rändern 5 mit den Kragen 7 der un­ tergelagerten Rohre 6 durch Schweißnähte 9 verschweißt. Selbstverständlich können die Lücken auch ohne Rohre ver­ schlossen werden, indem geeignet ausgebildete Stahlbleche in die Lücken eingeschweißt werden.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Pro­ dukt besonders guter Qualität erzeugt. Das Verfahren ermög­ licht einen extrem kompakten Bau von Rohrbündeln, insbesondere von Wärmeaustauschern. Die Herstellung der flanschartigen Kragen kann mit einfachen Werkzeugen erfolgen. Die flansch­ artigen Kragen können je nach Bedarfsfall vieleckig zuge­ schnitten werden, so daß das Aufbördeln der Rohre unabhängig von der jeweilig herzustellenden Serie erfolgt. Auf diese Weise wird der Lageraufwand für die Zwischenlagerung von aus­ geweiteten Rohren für verschiedene Serien von Wärmeaustau­ schern vermieden.

Bezugszeichenliste

1 Rohrbündel
2 Rohr
3 Kragen
4 Längsache des Rohrs
5 Rand
6 Rohr
7 Kragen
8 Kante
9 Schweißnaht

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung von Rohrbündeln für Heizkessel- Wärmetauscher, wobei die Rohre mindestens an einem Ende aufgeweitet werden, die Rohre danach gebündelt werden, und jedes Rohr im Rohrbündel mit dem Nachbarrohr verschweißt wird, nach Patent . . . (Patentanmeldung 195 01 276.3), dadurch gekennzeichnet, daß die Auf­ weitung durch rundes Aufbördeln des Rohrendes erfolgt, so daß ein umlaufender, flanschartiger Kragen (3, 7) entsteht, der sich im wesentlichen in einer rechtwinklig zur Längs­ achse (4) des Rohres (2) verlaufenden Ebene erstreckt.

2. Verfahren zur Herstellung von Rohrbündeln für Heizkessel- Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die flanschartigen Kragen (3) an ihren Rändern (5) miteinander verschweißt werden.

3. Verfahren zur Herstellung von Rohrbündeln für Heizkessel- Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen kreisförmigen Kragen (3) übereinander und/oder unterein­ ander gelegt und miteinander verschweißt werden.

4. Verfahren zur Herstellung von Rohrbündeln für Heizkessel- Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kragen (3) nach dem Auf­ weiten zu Vielecken geschnitten werden und an den durch das Schneiden gebildeten Kanten (8) miteinander ver­ schweißt werden.

5. Rohrbündel für Heizkessel-Wärmetauscher, insbesondere hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) an ihren Enden durch Aufbördeln gebildete, umlaufende, flanschartige Kragen (3) aufweisen, die imwe­ sentlichen in einer rechtwinklig zur Längsachse (4) des Rohres (2) verlaufenden Ebene angeordnet sind und an den Rändern der Kragen (3) miteinander verschweißt sind.

6. Rohrbündel nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ränder der durch Aufbördeln ge­ bildeten, flanschartigen Kragen (3) nach dem Aufweiten zu Vielecken geschnitten werden und an den durch das Schnei­ den gebildeten Kanten (8) miteinander verschweißt werden.

7. Rohrbündel nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vielecke (8) gleichseitig sind.

8. Rohrbündel nach einem der Ansprüche 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vielecke sechseckig, viereckig oder dreieckig sind.

9. Rohrbündel nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielecke fünfeckig oder mehr als sechseckig sind.

10. Rohrbündel nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) derart gebündelt sind, daß die Kanten (8) an einander anliegen und lückenlos parkettieren.

11. Rohrbündel nach einem der Ansprüche 5 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) derart gebündelt sind, daß die mehreckigen Kragen die Rohrbündelstirnflächen lückenhaft parkettieren und daß in die Lücken entsprechende Bleche oder Rohre (6) mit ent­ sprechenden Aufweitungen und/oder Kragen (7) eingeschweißt sind.

12. Rohrbündel nach einem der Ansprüche 5 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) aus Stahl oder Edelstahl bestehen.

13. Rohrbündel nach einem der Ansprüche 5 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) unter Einsatz eines Zusatzwerkstoffes verschweißt sind.

14. Rohr, insbesondere hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rohr (2) an mindestens einem Ende durch rundes Aufbördeln des Rohrendes erfolgt, so daß ein umlaufender, flanschartiger Kragen (3) entsteht, der sich im wesentlichen in einer rechtwinklig zur Längsachse (4) des Rohres (2) verlaufenden Ebene erstreckt.