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'fVerfahren zur Herstellung innenberippter Rohre" Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung innen» beripl'2r Rohre,insbesondere
ein Verfahren,bei dem die Wellbandrippen vor der Verbindung mit der Rohrwand auf
einem zusätzlichen Band befestigt werdeno Die Erfindung geht von der Aufgabe aus,ein
Verfahren zu entwickeln das die Möglichkeit bietet' das Rippenrohr wirtschaftlicher
herzustellen und eine zuverlässige Verbindung zwischen- Rippe und Rohr an allen
Berührungsstellen sicher zu stellen.
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Die wesentlichen Schritte des neuen Verfahrens zur Herstellung innenberippter
Rohre, die die gewünschten Eigenschaften erzielen lassen, bestehenlausgehend von
einem mit Wellbandrippen versehenen Band darin daß das berippte Band auf einen Montagekörper
derart aufgewickelt wird' daß das Band die Wellbandrippen auf ihrem äußeren Umfang
umsahließt$ das anschließend das mit Lötmaterial versehene berippte Band auf dem
Montagekörper in das Rohr eingeschobene das Rippenband am Rohr befestigt und schließlich
der Montagekörper unter Zurücklassen den berappten Bandes aus dem Rohr herausgezogen
und ein in axialer Richtung fortschreitendes den DurCesser vergrößerndes Drehmoment
von der Bsfesi97@gsatelle ausg0hen das berappte Band aufgebracht wird,
Es
ist bereits bekannt,zur Herstellung von Wellbandrippenrohren . das Wellband durch
ein Lötverfahren mit einem glatten oder nur schwach gewellten Band zu verbinden.
Dieses Band als Rippenträger hat die Aufgabe,die auf ihm befestigten,nebeneinanderliegenden
Wellbandschlaufen für die Verbindung Rippe - Rohr zu halten, damit die vorgegebene
Rippenteilung während des Lötvorgangs nicht verändert wird. Dieses vorbekannte Verfahren
gewährleistet jedoch nicht eine sichere Verbindung zwischen Rippe und Rohr und läßt
infolge des Lötverfahrens zur Verbindung Wellband zusätzliches Band keine hohe Fertigungsgeschwindigkeiten
erzielen. Des weiteren werden bei dem vorbekannten Verfahren zwei verschiedene Lote
erforderlich,deren Schmelztemperaturen nicht nur erheblich über der späteren Betriebstemperatur
des Rippenrohres liegen müssen, sondern auch voneinander erheblich abweichen müßen,damit
die vorhergehende Lötverbindung nicht bei der nachfolgenden wieder gelöst wird.
(Stand der Technik gemäß DAS 1 029 504)m Weiterhin ist bereits ein Verfahren
zur Herstellung von Drahtrippenrohren bekannt geworden,demzufolge Drahtspiralen
auf einem Band. befestigt werden um dieses Band dann später mit dem Wärmetauscher
zu verbinden. Die Drahtelemente stehen mit dem Band nur in Linienberührung. Eine
hohe spezifische Wärmeleistung ist jedoch mit diesem Rippenelement nicht zu erzielen,nachdem
im Bereich des größten Wärmeflussec an der Verbindungsstelle Rippe - Fläche des
Austauscherrohres infolge. der Querschnittaverminderung ein Wärmestau auftritt.
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Der Bereich den Rippenfußes wird des weiteren vom
strömenden Medium nicht frei bespült, da sich ans dieser Stelle
die aufgerollte Verbindung zwischen Band und Rippe befindet.
Weiterhin wird die Rahroberfläche selbst durch Bedeckung von( eingerollten
Band den Wärmetausch
teilweise entzogen-.
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Dem erfinderischen Verfahren jiegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich
mit den vorbekannten Verfahren eine wirtschaftliche Fertigung und eine sichere Verbindung
Rippe - Rohre nicht erzielen läßt, daß vielmehr das Wellband auf das Rohr aufgeschweißt
werden muß,um die Abhängigkeit von Lötmitteln unterschiedlicher Schmelztemperaturen
auszuschalten und daß das Band auf der nicht berippten Seite mit dem Wärmetauscherrohr
zu verbinden ist, um einen ausreichenden Zug für eine sichere Flächenverbindung
für die Verbindungsstelle Rippe-Rohr ausüben zu können.
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Aufgrund dieser Erkenntnis wird das gerippte Band mit den Wellbandrippen
auf der Innenseite auf einen Montagekörper aufgewickelt und das mit Lötmittel versehene
Rippenband anschließend auf denlMontagekörper in das Rohr eingeschoben. Das Band
wird sodann mit dem Autauscherrohr an einer Stelle verbunden und der Montagekörper
unter Zurücklassen des berippten Bandes aus dem Rohr herausgezogen. Ein in axialer
Richtung fortschreitendes,auf das Rippenband aufgebrachtes Moment sorgt von der
Verbindungsstelle Rohr - Rippenband ausgehend für eine sichere Anlage des Rippenbandes
an dem Austauscherrohr für die anschließende Lötverbindung bzw. Erhitzung auf die
Schmelztemperatur des Lotes.
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Für die Durchmesservergrößerung des Rippenbandes ist die Verwendung
einer rotierenden Bürste besonders vorteilhaft, die in axialer Richtung durch das
Rohr gezogen wird, Die Anlage des Rippenbandes an das Rohr kann weiterhin dadurch
ver-' bessert werden, daß auf das Wellband und/oder das Rohr Vibrationsschwingengen
aufgebracht werden.
Das Fertigungsverfahren ist nicht auf Wellbandrippen
gleicher Amplituden beschränkt, vielmehr können ein oder mehrere Wellbänder mit
abwechselnd größeren und kleineren Amplituden der Bandschlaufen oder auch mehrere
übereinanderliegende Wellbänder mit Schlaufen gleicher Wellenlängen, jedoch unterschiedlicher
Amplituden auf dem Rohr befestigt werden.
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Im Hinblick auf einen verbesserten Wärmetausch wird vorgeschlagen,
daß das auf den Montagekörper aufgewickelte Band mit zwei oder mehreren nebeneinanderliegenden
Wellbändern derart verbunden wird; daß die Wellbandschlaufen in Strömungsrichtung
des die Rippen umspülenden Mittels gegeneinander versetzt angeordnet sind.
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Zur Veranschaulichung der Erfindungsgedanken sind in den Zeichnungen
verschiedene Verfahrensschritte dargestellt. Es zeigen Figur 1 a und 1 b die Verbindung
des mit dem Wellband versehenen Bandes mit dem Tauscherrohr mit Hilfe einer formschlüssig
mit dem Band verbundenen Lötfolie.
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Figur 2 das Aufwickeln eines Lötfolienbandes auf das die Wellbandrippen
tragende Band unter Zug.
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Figur 3 das Aufbringen eines axial fortschreitenden Moments auf die
Wellbandrippen.
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Figur 4 - 6 verschieden profilierte an die gewünschte Rippenform angepaßte
in das Rohr eingeschobene Montagekörper und Figur 7 ein ebenfalls gewelltes Tragband
für die Wellbandschlaufen nach seiner Verbindung mit dem Rohr.
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In Figur 1 a ist ein Verfahrensschritt dargestellt bei dem das die
Wellbandschlaufen (1) tragende Band (2) gleichzeitig Träger des für die Verbindung
Rippenband (1,2) und Rohr (3) erforderlichen Lötmaterials ist. Ein Lötfolienband
(4) ist formschlüssig in dem Trägerband (2)
eingeschlossen. Diese
Verbindung Trägerband - Lötmaterial kann durch umgebördelte Ränder des Trägerbandes
mit größerem Abstand erfolgen oder das Lötmaterial tritt bei Erreichen seiner Schmelztemperatur
durch Schlitze, Löcher oder dergleichen durch den an das Rohr anliegenden Teil in
die Verbindungsstelle Rippe - Rohr aus. Andererseits ist es gemäß der in Figur 1
b dargestellten Lösung auch möglich, das Lötmaterial in Form eines Lötdrahtes in
einer Ausnehmung des die Well#-bandscrL'.°%ufen tragenden Bandes in Vorbereitung
der späteren Lötverbindung anzuordnen. Auch ist es möglich durch Walzplattierung
eine Lötmittelauflage auf dem Band zu verankern, so daß sich sie getrennte Zufuhr
eines Lötfolienbandes oder Draht erübrigt.
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In Figur 2 ist dargestellt wie gleichzeitig mit dem die Rippen tragenden
Band auch ein Lötfolienband unter Vorspannung auf einen kreisrunden Montagekörper
(5) aufgewickelt wird.
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In der Darstellung gemäß Figur 3 befindet sich der Montagekörper mit
dem aufgewickelten Band im Rohrinneren. Für eine feste Anlage des Bandes (2) an
die Innenöberfläche des Rohres (3), wird zunächst vorzugsweise an einem Wellbandende
das Band (2) oder Wellband (1) mit der Rohrwand verbunden, sodann der zylindrische
Montagekörper (5) axial aus dem Rohr herausgezogen und nunmehr ausgehend von der
vor» bezeichneten Befestigungsstelle von Wellband (1) oder Tragband (2) an der Rohrwand
(3) ein in Figur 3 in Pfeilrichtung wirkendes axialfortschreitendes Drehmoment
M zur Einwirkung gebracht. Hierfür ist eine im Sinn des Drehmoments rotierende
Bürste besonders geeignet, vorzugsweise mit Stahlborsten von run-'ar oder Blattfeder
ähnlicher Form. Der Durchmesser dieser Bürste muß etwas größer als
der Innendurchmesser des rippenfr®ien Innenraums nach erfolgter Anlage von
Band
(2) am Innendurchmesser des Rohres (39) gewählt werden. Die Anlage des Bandes kann
unter Umständen noch verbessert werden, wenn vorzugsweise im Bereich der jeweiligen
Berührung des Bandes (2) mit dem Innendurchmesser des Rohres (3) bei der Anlage
des Bandes Vibrationsschwingungen erzeugt werden. Diese. Vibrationeschwingungen
können beispielsweise durch Beklopfen der Rohraußenseite (3) erzielt werden.
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Durch diese Maßnahme werden die Reibungskräfte die einer guten Anlage
des Bandes (2) am- Rohr i38) hinderlich sein könnten erheblich reduziert. Mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren können Wellbandrippenrohre hergestellt werden, bei denen
die Amplituden der Wellen sich periodisch ändern um bestimmte Formen der Durchgänge
im Rohr zu erzielen (z.B, rechteckige, quadratische, sechseckige oder dergleichen).
In Figur 4 ist anstelle des kreiszylindrischen Montagekörpers (5) gemäß Figur 3
ein eckiges Profil und zwar ein Vierkantatähl (5s) vorgesehen.
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Die Rippenhöhen des Wellbandes sind hierfür periodisch ungleich groß
ausgeführt um auch in diesem Fall einen kreiszylindrischen Außenumriß des Bandes
(2) entsprechend der Innenkontur des zu berippenden Rohres zu erhalten. Zur Anlage
an der Innenoberfläche des Rohres (39 kann der Montagekörper (5r) nach der Verbindung
von Band (2) oder Wellband (1) an einer Stelle am Rohr unter fortschreitendem Wirken
eines ähnlich in Figur 3 dargestellten Moments entgegen dem Uhrzeigersinn axial
aus dem Rohr herausgezogen werden. Um eine Streckung des spiralförmig auf dem Montagekörper
aufgewickelten Systems aus Trägerband (2) und Wellband (1) zu verhindern# iet en
zweckmäßig einen nicht dargestellten Anschlag vorzusehen, gegen den sich das Wellbandsystem
axial abzustützen-vermag.
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Wird der Anschlag längsverachieblich Busgeführt, so läßt sich
in
einfacher Weise ein vorgegebener Abstand benachbarter Gänge der
"spiraligen Wellbandwicklung einstellen. .
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Ein Vorteil dieser Anordnung periodisch ungleicher Rippenhöhen ist
auch darin zu sehen, daß sich als Folge der Durchmesseraufwetung nach dem Einsetzen
in das Rohr in axialer Richtung ein Versatz der längeren und kürzeren Rippen gegeneinander
ergibt, so daß eine gute Durchmischung des strömenden Mittels gefördert
wird.
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Figur 5 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel zur Durchführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung. Das vorbereitete Wellbandsystem (1,2) wird
hier auf einen mit durchgehenden Längsrippenversehenen Montagestab (6) aufgewickelt,
in das Rohr (3t) eingeschoben und ähnlich wie bei Figur 5 beschriebene an der Rohrinnenwand
(39 zur Anlage gebracht. Die Rippenform gestattet es, ein wesentlich größeres Drehmoment
M zur Wirkung zu bringen als bei einer Anordnung ähnlich Figur-5, so daß die Anlage
an der Rohrinnenwand verbessert wird.
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Andererseits ist es auch möglich eine Kombination der verschiedenen
Verfahren anzuwenden, das Wellbandsystem (1,2) zur Anlage zu bringen in dem z.B.
zunächst mit einen Montagestab ähnlich (5t) oder (6) ein Drehmoment ausgeübt wird
und anschließend noch eine rotierende Bürste,wie bei Figur 3 beschrieben hindurchgezogen
wird.
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In Figur 6 ist eine Anordnung wiedergegeben beider das Wellband (1)(21)
abwechselnd mit langen und kurzen Rippen versehen ist, wodurch sich eine bessere
Ausnutzung des gesamten Rohrquerschnitts für den Wärme-Übergang ergibt. Die Längsrippen
des Montagestabs (6') werden hier in einer bevorzugten Ausführung etwa bis zum Innendurchmesser
der kürzeren Wellbandrippen geführt.
Figur 7 zeigt eine Ausführung
des Wellbandsystems' bei dem das Band (21) zwischen den Berührungspunkten
zwischen zwei Wellbandtälern mit dem Band ebenfalls gewellt ist. Durch die Stärke
dieser Wellung läßt sich je nach den Erfordernissen ein Dehnvermögen des Bandes
(21) erzielen, das bei hinreichender Formateifigkeit gegen Zug oder Druck gleichzeitig
Dehnungen zuläßt, die gewisse Formungenauigkeiten über-Brücken können. Eine bevorzugte
Ausführungsform sieht vor, daß das Band (21) im Bereich zwischen 2 Wellen mit einem
Krümmungaradius ausgeführt wird, der bei Innenberippung gleich oder kleiner als
der Innenradius des zu berippenden Rohres isto Auf diese Weise erhält man vornehmlich
an der Berührungsstelle zwischen Wehband (1) und Band (21-) eine einwandfreie Anlage
am Rohr (3t). Bei dem in den Figuren gezeigten Beispielen war jeweils nur 1 Wellband
(1,1') mit einem Band (2,2') verbunden worden. Es kann jedoch zweckmäßig sein, in
bestimmten Fällen 2 oder mehrere übereinanderliegende Wellbänder gleicher Wellenlängen
jedoch mit unterschiedlicher Wellenhöhe mit dem Band (2,2') zu verbinden. Ebenso
sind unter Umständen Vorteile erzielbar, wenn mit dem entsprechend breiteren Band
(2,21) mehrere nebeneinanderliegende Well-Bänder (1,119111) verbunden werden, wobei
vorzugsweise benachbarte Wellen Bänder in Strömungsrichtung gesehen gegeneinander
versetzt angeordnet werden, z.B. um ein Viertel Wellenlänge. Dieser Versatz wird
durch entsprechende Wahl des Abstands der Verbindungsstellen zwischen Wellband (1)
und Hand (2) erzielt und zwar ist dieser so zu wählen,daß sich nach dem spiraligen
bewickeln des Montagekörpers (5) der gewünschte Versatz der in Strömungsrichtung
hintereinander liegenden Wellbandachlaufen ergibt,