DE1106008B

DE1106008B - Verfahren zum Herstellen von Rippenrohr

Info

Publication number: DE1106008B
Application number: DE1959P0022040
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ferdinand Busse
Original assignee: Peco Elektrische Schweissmaschinenfabrik Rudolf Bocks
Current assignee: Peco Elektrische Schweissmaschinenfabrik Rudolf Bocks
Priority date: 1959-01-13
Filing date: 1959-01-13
Publication date: 1961-05-04

Description

Verfahren zum Herstellen von Rippenrohr Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rippenrohr mit einer von Vorsprüngen freien Kehle zwischen Rohroberfläche und Rippenflanke.
Bei dem bekannten Schweißverfahren zur Herstellung von Spiralrippenrohren, bei denen Profilbänder unter Aufwickeln an das Rohr angeschweißt wurden, legte man Wert auf eine einwandfreie Schweißverbindung bei einem ausreichenden thermischen Leitvermögen der Schweißstelle. Zur Herstellung solcher Rohre ist es bekannt, mit Rollennahtschweißung ein U-Profil-Band aufzuschweißen, jedoch kann dieses Verfahren nur dann befriedigende Resultate erzielen, wenn die Materialdicken klein sind, insbesondere kann die Materialdicke des Profils 0,8 mm im allgemeinen nicht überschreiten. Die zweite Rolle läuft dabei entweder als Gegenrolle im Rohrinneren oder als Blindrolle (neben der schweißenden. Rolle) auf dem ungeschweißten Rohr außen oder als Doppelpunktrolle, ebenfalls neben der ersten Rolle, gleichfalls in einem zweiten U-Profil laufend und dieses anschweißend.
Es ist außerdem bekannt, an Rohre unter spiraliger Aufwicklung Kühlrohre anzuschweißen, wobei man das Hochfrequenz-Kontakt-Schweißverfahren anwendet, bei dem die den Schweißstrom an die Werkstücke zuführenden Schleifkontakte in einer gewissen Entfernung vor der Verbindungsstelle angeordnet sind, damit durch Widerstandserhitzung und unter Ausnutzung der induktiven Wirkung und des Skin-Effektes erzielt wird; bei einem weiteren bekannten Verfahren werden Winkelprofile hochkant auf Platten verschweißt, gleichfalls unter Verwendung des Hochfrequenz-Kontaktverfahrens. Dabei werden die Abstände der Kontakte von der ''.ereinigungsstelle so ausgewählt, wie es nach Art und Form der Werkstücke für eine ausreichende, aber nicht zu große Erhitzung der zu verschweißenden Fläche erforderlich ist.
Zwar ist es möglich, mit dem erstgenannten belcannten `'erfahren mittels einer Widerstandsschweißung das U-Profil-Band so aufzuschweißen, daß aus dem Schweißspalt keine Spritzer usw. austreten; jedoch ist, wie gesagt, dieses Verfahren beschränkt auf geringe Werkstoffdicken, große Profilöffnungen und verhältnismäßig geringe Steghöhe. Die zwei weiteren obengenannten bekannten Schweißverfahren gestatten indessen nur Schweißverbindungen, bei denen beträchtliche Mengen an Spritzern und Wülsten aus dem Schweißspalt heraus in das freie Kehlenprofil ausfließen.
Es hat sich herausgestellt, daß durch diese Spritzeransammlungen bei vielen Verwendungszwecken des Rippenrohres für die heutigen Anwendungsfälle sich schwere Nachteile ergeben durch Korrosionsangriff und durch Nesterbildung von radioaktiven Stoffen, wenn solche Rippenrohre z. B. innerhalb von Atomkraftwerken eingesetzt werden. Auch ist der Strömungswiderstand dadurch stark erhöht, und die Turbulenzgefahr wächst.
Diese Nachteile wirken sich derart ungünstig aus (bei Beschädigung eines Rohres muß bekanntlich der ganze Betrieb stillgesetzt werden), daß man dazu übergegangen ist, Rippenrohre aus vollem Material herzustellen, und zwar unter anderem auch durch Drücken. Solche Rohre sind aber ganz ungewöhnlich kostspielig.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu finden, mit dem Rippenrohre zuverlässig und rentabel hergestellt werden können, bei denen die Kehle zwischen Rohroberfläche und Rippenflanke von Vorsprüngen frei bleibt und bei denen ein thermisch optimaler Wärmeübergang zwischen Rohr und Rippenflanken mit Zuverlässigkeit erzielt wird.
Das Verfahren nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch die an sich bekannten Merkmale: a) das Rippenrohr ist ein Spiralrippenrohr, das durch schraubenförmiges Aufwickeln eines Profilbandes unter Verschweißung entsteht, b) es wird ein Profilband mit U-förmigem Querschnitt verwendet, c) es wird ein Hochfrequenz-Kontakt-Schweißverfahren mit vor der Schweißstelle angeordneten Kontakten an die beiden. Werkstücke angewendet, wobei der Kontaktabstand in Abhängigkeit von Art und Form der Werkstücke bestimmt und ein Hochfrequenzstrom von mehreren hundert kHz verwendet ist.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird an der Schweißstelle auf den Profilfuß durch eine Rolle ein zusätzlicher Druck ausgeübt. Zweckmäßig ist diese Druckrolle stromlos. Es kann aber auch der für die Verschweißung erforderliche Andruck ausschließlich durch den Wickelzug des Profilbandes ausgeübt werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden mindestens zwei Profilbänder nebeneinander gleichzeitig aufgeschweißt, wobei in an sich bekannter Weise nach Art der Doppelpunktschweißung beide Druckrollen bzw. Druckschleifkontakte, mit Strom beaufschlagt, zusätzlich noch eine Widerstandsschweißung durchführen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines Spiralrippenrohres, Fig.2 eine schematische Seitenansicht, Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht einer anderen Vorrichtung zum Herstellen eines Spiralrippenrohres, Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt von Fig. 3. Nach Fig. 1 wird zum Herstellen eines Spiralrippenrohres ein fortlaufend von einer nicht dargestellten Rolle abgezogenes tiefziehfähiges Band 1, welches U-förmig profiliert ist, unter Zug auf ein Metallrohr 2 spiralig mit geringer Steigung aufgewickelt. Die Steigung der Spirale, die Schenkelhöhe und der Schenkelabstand sind so gewrählt, daß das fertige Rippenrohr eine thermisch optimale Form besitzt.
An der Bandunterseite 3 liegt ein Stromkontakt 4 unter Druck an, der so geformt ist, daß er möglichst nahe an die Bandauflagestelle 5 heranreicht.
Ein zweiter Stromkontakt 6 wird ständig an entsprechender Stelle an die Oberfläche des Rohres 2 angedrückt und ist so geformt, daß er ebenfalls möglichst dicht an die Bandauflaufstelle 5 heranreicht. Die Kontakte 4 und 5 sind über nur schematisch angedeutete Leitungen 7 und 8 an einen Wechselstromgenerator 9 angeschlossen, der einen Wechselstrom von mindestens 1 kHz, vorteilhaft aber 400 bis 500 kHz, liefert.
Bei entsprechender Wahl der Frequenz des Wechselstromes und entsprechender Stromdichte wird der stromführende Band- und Rohrteil nur an der Oberfläche auf Schweißtemperatur erhitzt (Skin-Effekt). Durch den an der Auflaufstelle 5 ständig wirkenden Bandzug wird das Band fortlaufend an die Rohroberfläche gedrückt und mit dieser verschweißt.
An der Bandauflaufstelle 5 kann zusätzlich zum Bandzug eine Druckrolle 10 einen radialen vorbestimmbaren Druck auf das Band ausüben, jedoch muß die Druckrolle aus einem nicht oder schlecht wärmeleitenden Material bestehen, damit sie möglichst wenig Wärme ableitet.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen, wird vorteilhaft beiderseits der Druckrolle 10, die in das U-Profil-Band 1 eingreift und den Boden desselben fest gegen die Rohroberfläche drückt, Profilscheiben 11 und 12 angeordnet, die der Erhaltung des U-Profils dienen. Sie reichen bis auf die Rohroberfläche, und ihr Umfang ist abgerundet. Da die Profilscheiben mit ihrer Innenseite eng an den Außenseiten der Schenkel des Bandes 1 anliegen, werden die während des Schweißvorganges nach außen gedrückten Bandkanten abgekehlt. Die Profilscheiben 11 und 12 sind mit der Druckrolle 10 durch Zwischenscheiben 13 und 14 fest verbunden, wobei die Zwischenscheiben die Stärke der Bandschenkel besitzen.
Die Druckrolle 10 kann stromlos bleiben, oder es kann auch an der Schweißstelle zusätzlich noch eine Erhitzung in Form der üblichen Rollennahtwiderstandsschweißung, insbesondere mit Netzfrequenz, folgen. Dies wird an Hand der Fig. 3 und 4 nachfolgend erläutert. Es werden wenigstens zwei Bänder 20 und 21 mehrgängig auf das Rohr 22 aufgewickelt. Die Elektrodenrollen 23 und 24, die in die Profilbänder greifen und deren Boden mit einem vorbestimmten Schweißdruck gegen die Rohrwandung drücken, sind gemäß Fig. 4 an die Sekundärwicklung 25 eines Schweißstromtransformators 26 angeschlossen, der, wie üblich, einen Schweißstrom von z. B. 50 Hz liefert. Die Elektrodenrollen 23 und 24, die wasserinnengekühlt sind und vorteilhaft auch von außen mit Wasser bespült oder besprüht werden, wirken hier als Schweißrollen und verschweißen stets gleichzeitig zwei Bänder mit der Rohroberfläche.
Zur Vorerwärmung der Bänder und der entsprechend berührten Rohroberfläche wird der Wechselstrom von mindestens 1 kHz über Kontakte 27 und 28 dem Band und über einen Kontakt 29 der Rohrwandung zugeführt. Der Kontakt 29 besitzt dabei die Breite von zwei im Abstand aufgewickelten Bändern 20 und 21.
Zum Führen und Profilerhalten der Bänder sind wieder Scheiben 30, 31 und 32 vorgesehen, die aus einem den elektrischen Strom nicht leitenden Material gefertigt und in einem solchen Abstand angeordnet sind, daß die Bandschenkel im Zwischenraum zwischen Profilscheiben und Elektrodenrollen Platz finden. Diese Profilscheiben können auch bis auf die Rohroberfläche reichen und sind außen gewölbt, wenn man gekehlte Bandkanten erhalten will. Sie müssen dann aber elastisch mit den Elektrodenrollen verbunden sein.
Die Schweißtemperatur kann durch selbsttätige - vorteilhaft in an sich bekannter Weise auf photoelektrischem Wege - oder durch manuelle Steuerung des die Schweißung bewirkenden Widerstandsschweißstromes geregelt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Rippenrohr mit einer von Vorsprüngen freien Kehle zwischen Rohroberfläche und Rippenflanke bei optimalen Wärmeübergangsverhältnissen zwischen Rohr- und Rippenquerschnitt, gekennzeichnet durch die an sich bekannten Merkmale: a) das Rippenrohr ist ein Spiralrippenrohr, das durch schraubenförmiges Aufwickeln eines Profilbandes unter Verschweißung entsteht; b) es wird ein Profilband mit U-förmigem Querschnitt verwendet; c) es wird das Hochfrequenz-Kontakt-Schweißverfahren mit vor der Schweißstelle angeordneten Kontakten an die beiden Werkstücke angewendet, wobei der Kontaktabstand in Abhängigkeit von Art und Form der Werkstücke bestimmt und ein Hochfrequenzstrom von mehreren hundert kHz verwendet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schweißstelle auf den Profilfuß durch eine Rolle ein zusätzlicher Druck ausgeübt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrolle stromlos ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Verschweißung erforderliche Andruck ausschließlich durch den Wickelzug des Profilbandes ausgeübt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Profilbänder nebeneinander gleichzeitig aufgeschweißt werden, wobei in an sich bekannter Weise nach Art der Doppelpunktschweißung beide Druckrollen bzw. Druck-Schleifkontakte, mit Strom beaufschlagt, zusätzlich noch eine Widerstandsschweißung durchführen. In Betracht gezogene Druckschriften.: Deutsche Patentschriften Nr. 500 624, 519 279; deutsche Auslegeschrift Nr. 1007 900; USA.-Patentschriften Nr. 2 066 668, 2 174 928, 2 821619, 2 376 762; britische Patentschriften Nr. 727 142, 439 586, 772 279; schweizerische Patentschrift Nr. 205 602; französische Patentschrift Nr. 862 672.