DE19628443A1

DE19628443A1 - Pipe bundle for heating and hot water boiler heat exchanger

Info

Publication number: DE19628443A1
Application number: DE19628443A
Authority: DE
Inventors: Georg Bruendermann
Original assignee: Rosink Apparate und Anlagenbau GmbH
Current assignee: Rosink Werkstaetten GmbH
Priority date: 1995-01-18
Filing date: 1996-07-15
Publication date: 1998-01-22

Abstract

The bundle comprises metal pipes arranged parallel to one another with at least one one-piece flange-type collar (3) at one of their ends. The collars are arranged on a plate running at right-angles to the longitudinal axis of the pipe (2). The pipes in the area of the edges (5) of the collars (7) are welded to one another. The collars have a polygonal contour and at their edges are welded to one another. The polygon is equilateral. The pipes are bundled so that the edges of the collars locate on one another without gaps. Alternatively, they can have gaps between them in which plates or tubes (6) with corresponding widened formations and-or collars are welded. As an alternative, the collars can have a round contour.

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).The invention relates to a method for producing pipe bundle for boiler heat exchanger, the pipes min at least one widened at one end, the pipes afterwards be bundled, and each tube in the tube bundle with the Neighbor pipe is welded, according to patent. . . (Patent application 195 01 276.3-16). In addition, it affects a tube bundle for Heat exchanger and a pipe for boiler heat exchanger according to Patent. . . (Patent application 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. The process according to patent. . . (Patent application 195 01 276.3-16) can be done with the least possible tools and one Carry out very little material as there is no pipe wedge ben are needed. In addition, this ver drive out that a much more compact design with tube bundles, in particular heat exchangers, is made possible. This more compact design enables a compared to konventio nell manufactured heat exchangers higher heating surface on weni space and better efficiency. The expansion takes place using a deformation process, for example a Cold forming process. The expansion usually takes place hydraulic by one pressure medium, but there are also others Expansion process conceivable.

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.Typically the expansion is equilateral and hexagonal, square or triangular. When using hexagonal, quadrangular or triangular, equilaterally expanded ten tubes, these tubes are bundled in such a way that the more square widening, the tube bundle end faces without gaps parquet. Especially with an equilateral hexagonal opening Expansion then occurs on the tube bundle end faces a particularly favorable honeycomb structure.

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.The equilateral necessary for the respective application However, expansion is only possible with the other tubes similarly designed tube expansions can be bundled in such a way that the polygonal widenings the tube bundle end faces Park without gaps. When changing the product exchanged the stamps required for the respective expansion become, d. that is, set-up times are necessary. Beside are for the expansion of special tools is necessary.

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.The invention is therefore based on the object of a new one To develop manufacturing method that is an economical Her position allows, while at the same time the pipes are optimal are compactly interconnected.

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.According to the invention this object is achieved in that the Expansion takes place by round flaring of the pipe end, see above that a circumferential, flange-like collar is created, which essentially in a perpendicular to the longitudinal axis of the Pipe trending plane extends. According to the respective It can also be used for the pipes to be manufactured be moderate that the tube is flared such that the flange-like collar in a not perpendicular to the tube extends along the longitudinal axis.

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. The expansion is independent of the respective series and can also be done with a simple, standard mandrel, that no special tool for the preparation of the Rohraufwei tion is required.

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.The flange-like collars are welded so that the pipe Park the bundle end faces in patches. In the gaps appropriate sheets are welded in to form a closed one to get a face or the collars overlap welded together so that a closed tube bundle end face arises.

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.The pipes are made using filler metals welded together, so due to dimensioning and Manufacturing tolerances with the welding filler filled with material and thus securely closed.

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.Alternatively, the edges of the collars can be closed after widening Polygons are cut and cut by cutting formed edges are welded together. Lying there the corners of the polygons preferably on the peripheral edge of the round collar to achieve the highest possible material yield ensure.

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.Because the flange-like collar of the adjacent tube bundles form a closed end face in this way, is a problem when using the tube bundle in heat exchangers ensures the exchange medium up to the collar, with which an adequate heat dissipation is realized. This is especially necessary if the tube bundle, for example hot smoke gases flow through them, the temperatu ren up to 1000 ° C, and sufficient Cooling of the welds is necessary.

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. The cut of the collar can be triangular, six as needed square, square, pentagonal or more than hexagonal. In this way, the tubes can be manufactured in a first first be flanged and then in a second Work step tailored to the required shape will. The flaring is independent of the one to be series, which means the storage costs for the pipes is reduced.

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.The essentially circular edges of the collar can overlapping and / or one above the other and welded tightly together. In this way particularly stable tube bundles can be manufactured which the numerous overlaps produce an increased sealing effect len.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschau licht und im Nachstehenden im einzelnen anhand der Figuren beschrieben.The invention is illustrated in the drawing, for example light and in the following in detail based on the figures described.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Frontansicht einer Rohrbündelstirnfläche mit viereckig zugeschnittenen Kragen, Fig. 1 is a front view of a tube bundle end face with four square-cut collar,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie I-I aus Fig. 1 und Fig. 2 shows a section along the line II of Fig. 1 and

Fig. 3 eine Frontansicht einer Rohrbündelstirnfläche mit rundem Kragen. Fig. 3 is a front view of a tube bundle end face with a round collar.

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.According to the drawing, the tube bundle 1 according to the invention consist of tubes 2 , which are flared at least at one end in such a way that a circumferential, flange-like collar 3 is formed, which extends essentially in a plane perpendicular to the longitudinal axis 4 of the tube 2 . The tubes 2 , which are made of stainless steel in this embodiment, are bundled and connected to each other at the edges formed after the cutting into four corners 8 of the collar 3 with weld seams 9 .

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 the game shown in FIGS . 1 and 2, the flared collars 3 are cut into four corners of equal size, so that they parquet seamlessly and form a closed end face. Depending on the required flow conditions, different pipes with a suitably cut collar can be used, which are placed in the respective spaces. Due to the close contact between the tubes 2 , access to the back of the exchange medium is made possible up to the weld seams and optimal heat dissipation is guaranteed in the inlet area of the medium to be cooled in the heat exchanger.

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.In the embodiment shown in Fig. 3, the round collar 3 formed by flaring of the adjacent tubes 2 abut each other in such a way that they touch each other at the edges 5 of the round collar 3 . In the intermediate spaces, lower-level tubes 6 are arranged, which have collars 7 of a suitably designed size in order to close the gaps formed between the tubes. In order to obtain a complete and tight tube bundle end face, who welds the collar 3 at its edges 5 with the collar 7 of the un-supported tubes 6 by welds 9 . Of course, the gaps can also be closed without pipes by welding suitably designed steel sheets into the gaps.

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.When using the method according to the invention, a Pro produces particularly good quality. The procedure enables light an extremely compact construction of tube bundles, in particular of heat exchangers. The manufacture of the flange-like Collars can be done with simple tools. The flange Like collars can be polygonal depending on the need be cut so that the flaring of the pipes independently of the respective series to be produced. To this Way, the storage effort for the intermediate storage from expanded pipes for various series of heat build-up sheared avoided.

BezugszeichenlisteReference list

1 Rohrbündel
2 Rohr
3 Kragen
4 Längsache des Rohrs
5 Rand
6 Rohr
7 Kragen
8 Kante
9 Schweißnaht 1 tube bundle
2 pipe
3 collars
4 longitudinal axis of the pipe
5 rand
6 pipe
7 collar
8 edge
9 weld

Claims

1. A method for producing tube bundles for boiler heat exchangers, the tubes being widened at least at one end, the tubes being bundled thereafter, and each tube in the tube bundle being welded to the neighboring tube, according to a patent. . . (Patent application 195 01 276.3), characterized in that the expansion takes place by round flanging of the tube end, so that a circumferential, flange-like collar ( 3 , 7 ) is formed, which is essentially in a perpendicular to the longitudinal axis ( 4 ) of the tube ( 2 ) trending plane extends.

2. A method for producing tube bundles for boiler heat exchanger according to claim 1, characterized in that the flange-like collar ( 3 ) are welded together at their edges ( 5 ).

3. A process for the production of tube bundles for boiler heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the substantially circular collar ( 3 ) one above the other and / or one another and are welded together.

4. A process for the production of tube bundles for boiler heat exchanger according to claim 1, characterized in that the collar ( 3 ) are cut to polygons after the widening and are welded together at the edges formed by the cutting ( 8 ) ver.

5. Pipe bundle for boiler heat exchangers, in particular produced by the method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tubes ( 2 ) have at their ends formed by flanging, circumferential, flange-like collars ( 3 ) which are essentially essential a plane running at right angles to the longitudinal axis ( 4 ) of the tube ( 2 ) and are welded to one another at the edges of the collars ( 3 ).

6. Pipe bundle according to claim 5, characterized in that the edges of the ge formed by flanging, flange-like collars ( 3 ) after expansion to polygons are cut and the edges formed by the cutting ( 8 ) are welded together.

7. Pipe bundle according to claim 6, characterized in that the polygons ( 8 ) are equilateral.

8. Pipe bundle according to one of claims 6 or 7, there characterized by that the polygons are hexagonal, quadrangular or triangular.

9. Pipe bundle according to one of claims 6 to 8, characterized characterized in that the polygons pentagonal or more than hexagonal.

10. Pipe bundle according to one of claims 6 to 9, characterized in that the tubes ( 2 ) are bundled in such a way that the edges ( 8 ) abut each other and parquet without gaps.

11. Pipe bundle according to one of claims 5 to 10, characterized in that the tubes ( 2 ) are bundled such that the polygonal collars park the tube bundle end faces incomplete and that in the gaps corresponding sheets or tubes ( 6 ) with corresponding expansions and / or collar ( 7 ) are welded in.

12. Pipe bundle according to one of claims 5 to 11, characterized in that the tubes ( 2 ) consist of steel or stainless steel.

13. Pipe bundle according to one of claims 5 to 12, characterized in that the tubes ( 2 ) are welded using an additional material.

14. Pipe, in particular produced by the method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tube ( 2 ) is carried out at least at one end by round flanging of the tube end, so that a circumferential, flange-like collar ( 3 ) is formed, which extends essentially in a plane running at right angles to the longitudinal axis ( 4 ) of the tube ( 2 ).