DE19547133A1

DE19547133A1 - Verfahren zur Herstellung von Rippenrohren

Info

Publication number: DE19547133A1
Application number: DE19547133A
Authority: DE
Inventors: Udo Eckl; Rudolf Dipl Ing Pavelka
Original assignee: Balcke Duerr GmbH
Current assignee: Balcke Duerr GmbH
Priority date: 1995-12-16
Filing date: 1995-12-16
Publication date: 1997-06-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rippenrohren durch wendelförmiges Aufziehen von Band auf Rohre und Verschweißen des Fußbe reiches des Bandes mit der Rohroberfläche durch Hochfrequenzschweißen.

Zur Vergrößerung der Oberfläche von für die Wärmeübertragung zwischen zwei Medien eingesetzten Rohren ist es bekannt, entweder rippenbildende Bleche auf ein oder mehrere parallel zueinander verlaufende Rohre aufzu schieben oder jedes einzelne Rohr mit ein oder mehrgängig in der Art einer Wendel verlaufendem Band zu versehen. Das Band wird senkrecht zur Rohr oberfläche stehend unter Verformung auf die Rohroberfläche aufgezogen, vor zugsweise durch Drehen des Rohres und einer der Steigung des wendelför migen Bandverlaufes entsprechenden axialen Relativbewegung zwischen drehend angetriebenem Rohr und auflaufendem Band.

Um den Wärmeübergang zwischen dem Rohr und dem wendelförmig aufge wickelten Band zu verbessern, ist es hierbei bekannt, das Band im Fußbereich mit einem abgewinkelten, in Achsrichtung des Rohres verlaufenden Schenkel zu versehen, der die Kontaktfläche zwischen Band und Rohr vergrößert. Au ßerdem ist es bekannt, die Rohroberfläche wendelförmig zu nuten und das Band in diese Nuten einzuziehen. Schließlich ist es bekannt, den Fußbereich des Bandes mit der Rohroberfläche zu verschweißen, wozu neuerdings ein Hochfrequenz-Schweißverfahren mit pulsierendem Gleichstrom eingesetzt wird.

Während sich aus Stahl bestehende Rohre und Bänder in der Praxis problem los verschweißen lassen, hat es sich herausgestellt, daß eine Verschweißung schweißbarer, aber nicht magnetischer Materialien erhebliche Probleme berei tet. Insbesondere bei der Verschweißung von aus Edelstahl bestehenden Rohren und Bändern ergeben sich ungleichmäßige Schweißnähte, mit denen der geforderte Verschweißungsgrad von mindestens 90% keinesfalls erzielt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs beschriebenen Art zur Herstellung von Rippenrohren derart weiterzuent wickeln, daß auch bei der Verwendung von nicht magnetischen Materialien mittels Hochfrequenzschweißens ein mindestens 90%-iger Verschweißungsgrad für die Schweißnaht zwischen dem Fußbereich des Bandes und der Oberfläche des Rohres erzielt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch ge kennzeichnet, daß zur Verschweißung nicht magnetischer Materialien, insbe sondere von Edelstählen und Aluminiumlegierungen, mit hochfrequentem, pulsierenden Gleichstrom mindestens im Bereich der Schweißstelle ein Kern aus ferritischem Material im Rohr angeordnet wird.

Der ferritische Kern bündelt und konzentriert aufgrund seiner Magnetisierbarkeit den pulsierenden Gleichstrom an der Auflaufstelle des Bandes auf das Rohr, d. h. auf den kürzesten Weg zwischen den einerseits am Rohr und andererseits am Band angelegten Spannungspotentialen der Hochfrequenzschweißung. Hierdurch erfolgt die Verschweißung exakt im Spalt zwischen dem sich drehenden Rohr und dem tangential auf die Rohroberfläche auflaufenden Band. Auch nicht magnetische Materialien können auf diese Weise mit einem mindestens 90%-igen Verschweißungsgrad miteinander problemlos verschweißt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird für das Hochfre quenzschweißen ein mit einer Frequenz zwischen 200 und 500 Kilo-Hertz pul sierender Gleichstrom mit einer Leistung zwischen 50 und 250 Kilowatt bei einer Spannung zwischen 5 und 15 Volt verwendet. Mit diesen Parametern ließen sich in der Praxis Rohre und Bänder aus austenitischen Werkstoffen problemlos mit mindestens 90%igem Verschweißungsgrad verschweißen.

Um auf möglichst einfache Weise einen elektrisch leitenden Kern im Rohr an zuordnen, wird mit der Erfindung schließlich vorgeschlagen, als Kern eine Stange aus Eisen zu verwenden, die vor dem Wickelvorgang in das Rohr ein gebracht und nach dem Bewickeln wieder entfernt wird.

Auf der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, und zwar zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines mit Band zu bewickelnden Rohres und

Fig. 2 eine Stirnansicht des Rohres gemäß Fig. 1.

Beim Ausführungsbeispiel wird das aus nicht magnetischem Material, bei spielsweise Edelstahl bestehende Rohr 1 wendelförmig mit einem ebenfalls aus Edelstahl hergestellten Band 2 bewickelt. Zu diesem Zweck wird das Rohr 1 um seine Längsachse gedreht und hierbei das in tangentialer Richtung auf die Rohroberfläche auflaufende Band 2 unter Verformung stehend auf die Rohroberfläche aufgezogen, wobei eine der Steigung des wendelförmigen Bandverlaufes entsprechende axiale Relativbewegung zwischen Rohr 1 und Band 2 erzeugt wird.

Um das wendelförmig aufgewickelte Band 2 mit der Oberfläche des Rohres 1 zu verschweißen, wird eine Hochfrequenzschweißung mit pulsierendem Gleichstrom durchgeführt. Zur Zufuhr dieses pulsierenden Gleichstromes wird ein Schleifkontakt 3 an der Oberfläche des Rohres 1 und ein weiterer Schleif kontakt 4 an der Oberfläche des zulaufenden Bandes 2 angeordnet. Zwischen diesen beiden Schleifkontakten 3 und 4 ergibt sich somit das für das Hoch frequenzschweißen erforderliche Spannungspotential.

Um auch bei nicht magnetischen Materialien, wie beispielsweise Edelstahl, eine einwandfreie Verschweißung zwischen dem auf die Rohroberfläche auf laufenden Band 2 und dem Rohr 1 sicherzustellen, wird im Rohr 1 - min destens im Bereich der Schweißstelle - ein Kern 5 aus ferritischem Material angeordnet. Dieser Kern 5 bündelt und konzentriert aufgrund seiner Magnetisierbarkeit den pulsierenden Gleichstrom im Bereich der Auflaufstelle des Bandes 2 auf das Rohr. Es erfolgt somit ein für das Hochfrequenz schweißen erforderlicher Stromfluß auf kürzestem Weg zwischen dem Rohr 1 und dem Band 2. Der Schweißvorgang findet somit exakt im Spalt S zwischen dem sich drehenden Rohr 1 und dem tangential auf dessen Rohroberfläche auflaufenden Band 2 statt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

In der Praxis hat sich herausgestellt, daß für das Hochfrequenzschweißen von Rohren 1 und Band 2 aus Edelstahl ein mit einer Frequenz zwischen 200 und 500 Kilo-Hertz pulsierender Gleichstrom mit einer Leistung zwischen 50 und 100 Kilowatt bei einer Spannung zwischen 5 und 15 Volt sehr gute Ergeb nisse liefert. Außer Edelstahl können selbstverständlich auch andere nicht magnetische Materialien miteinander verschweißt werden, beispielsweise Aluminiumlegierungen.

Bei dem voranstehend beschriebenen Verfahren ist es unerheblich, wie der Kern 5 aus ferritischem Material im Bereich der Schweißstelle gehalten wird. Beim Ausführungsbeispiel wird als Kern 5 eine in das Rohr 1 eingebrachte Stange aus Eisen verwendet, deren Länge der Gesamtlänge des Rohres 1 ent sprechen kann. Die Stange wird vor dem Bewickelungsvorgang in das Rohr 1 eingebracht und nach der Berippung des Rohres 1 entfernt und für das nächste Rohr 1 erneut verwendet. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders einfache Bereitstellung des magnetischen Kernes ohne aufwendige Konstruk tion.

Bezugszeichenliste

1 Rohr
2 Band
3 Schleifkontakt
4 Schleifkontakt
5 Kern
S Spalt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Rippenrohren durch wendelförmiges Auf ziehen von Band auf Rohre und Verschweißen des Fußbereiches des Bandes mit der Rohroberfläche durch Hochfrequenzschweißen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschweißung nicht magnetischer Materialien, insbesondere von Edelstählen und Aluminiumlegierungen, mit hochfrequentem, pul sierenden Gleichstrom mindestens im Bereich der Schweißstelle ein Kern (5) aus ferritischem Material im Rohr (1) angeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Hoch frequenzschweißen ein mit einer Frequenz zwischen 200 und 500 Kilo-Hertz pulsierender Gleichstrom mit einer Leistung zwischen 50 und 100 Kilowatt bei einer Spannung zwischen 5 und 15 Volt verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kern (5) eine in das Rohr (1) eingebrachte Stange aus Eisen verwendet wird.