DE202017007001U1

DE202017007001U1 - Temperierschlange

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Publication number: DE202017007001U1
Application number: DE202017007001.4U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-08-14
Filing date: 2017-08-14
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2027-08-15
Also published as: DE102017118444B4; DE102017118444A1

Abstract

Temperierschlange mit einer Innenwindung und einer um die Innenwindung verlaufenden Außenwindung aus einem rohrförmigen Temperierschlangenmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierschlange mit einem Verfahren hergestellt ist, das folgende Schritte in folgender Reihenfolge aufweist:- Einspannen eines Wickelkerns, der eine Materialspanneinrichtung und ein Anschlagelement aufweist, in eine Drehmaschine;- Einspannen eines ersten Endbereiches des Temperierschlangenmaterials in der Materialspanneinrichtung;- Umwickeln des Wickelkerns mit dem Temperierschlangenmaterial bis zu dem Anschlagelement bei einer ersten Drehrichtung und einer ersten Vorschubrichtung der Drehmaschine unter Ausbildung der Innenwindung;- Aufbringen einer Hülse um die Innenwindung;- Umwickeln der Hülse mit dem Temperierschlangenmaterial bei der ersten Drehrichtung und einem zweiten Vorschub, der entgegengesetzt zu dem ersten Vorschub orientiert ist;- Entnehmen des Wickelkerns mit der Innenwindung und der Außenwindung von der Drehmaschine;- Entfernen des Anschlagelementes von dem Wickelkern;- Herausnehmen der Hülse aus einem Zwischenraum zwischen der Innenwindung und der Außenwindung; und- Abziehen der Temperierschlange von dem Wickelkern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperierschlange mit einer Innenwindung und einer um die Innenwindung verlaufenden Außenwindung aus einem rohrförmigen Temperierschlangenmaterial.
Temperierschlangen dieser Gattung werden beispielsweise in Kraftwerken eingesetzt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Temperierschlange bereitzustellen, die eine Innenwindung und wenigstens eine um die Innenwindung verlaufende Außenwindung aufweist und effektiv und mit hoher Genauigkeit hergestellt werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Temperierschlange mit einer Innenwindung und einer um die Innenwindung verlaufenden Außenwindung aus einem rohrförmigen Temperierschlangenmaterial gelöst, die mit wenigstens einer Ausführungsform des Verfahrens nach einem der Ansprüche hergestellt ist.
Die Aufgabe wird durch eine Temperierschlange gelöst, die mit einem Verfahren hergestellt wird, bei dem folgende Schritte in folgender Reihenfolge ausgeführt werden, wobei zwischen den genannten Schritten weitere Schritte möglich sind:

- Einspannen eines Wickelkerns, der eine Materialspanneinrichtung und ein Anschlagelement aufweist, in eine Drehmaschine;
- Einspannen eines ersten Endbereiches des Temperierschlangenmaterials in der Materialspanneinrichtung;
- Umwickeln des Wickelkerns mit dem Temperierschlangenmaterial bis zu dem Anschlagelement bei einer ersten Drehrichtung und einem ersten Vorschub der Drehmaschine unter Ausbildung der Innenwindung;
- Aufbringen einer Hülse um die Innenwindung;
- Umwickeln der Hülse mit dem Temperierschlangenmaterial bei der ersten Drehrichtung und einem zweiten Vorschub, der entgegengesetzt zu dem ersten Vorschub orientiert ist;
- Entnehmen des Wickelkerns mit der Innenwindung und der Außenwindung von der Drehmaschine;
- Entfernen des Anschlagelementes von dem Wickelkern;
- Herausnehmen der Hülse aus einem Zwischenraum zwischen der Innenwindung und der Außenwindung; und
- Abziehen der Temperierschlange von dem Wickelkern.

Das Verfahren ermöglicht die Herstellung einer Temperierschlange mit einer Innen- und wenigstens einer um die Innenwindung gewickelten Außenwindung, wobei die Außenwindung direkt auf der Innenwindung ausgebildet werden kann, ohne die bereits ausgebildete Innenwindung von der Maschine nehmen zu müssen. Durch den Wickelkern wird dabei sichergestellt, dass die Innenwindung einen gleichbleibenden Durchmesser aufweist.
Indem zur Ausbildung der Außenwindung der zweite Vorschub, das heißt die zweite Steigung, eine zu dem ersten Vorschub bzw. der ersten Steigung, mit der die Innenwindung ausgebildet wurde, entgegengesetzte Orientierung aufweist wird, verläuft die Außenwindung in entgegengesetzter Richtung zu der Innenwindung.
Durch die Wandstärke der Hülse wird zum einen ein der Wandstärke entsprechender, vorzugsweise konstanter Abstand zwischen Innen- und Außenwindung und durch den Durchmesser der Hülse wird zum anderen ein an den Durchmesser der Hülse angepasster, vorzugsweise gleichbleibender Durchmesser der Außenwindung sichergestellt. Die Hülse dient also als eine Distanzhülse oder eine Reduzierhülse.
Die mit dem Verfahren hergestellte Temperierschlange kann zum Heizen als auch zum Kühlen Anwendung finden, also als Kühlschlange oder Heizschlange genutzt werden.
Das bei dem Verfahren vorzugsweise verwendete Temperierschlangenmaterial besteht aus hochlegiertem, nahtlos verzogenen Edelstahl, welcher bevorzugt für Temperaturbelastungen bis 450 °C und Hochdruck bis 600 bar ausgelegt ist. Andere Materialien sind bei entsprechender Wandstärke auch zur Ausbildung der Temperierschlange einsetzbar.
Als Wickelkern kann beispielsweise ein Stahlrohr oder ein Stahlstab zum Einsatz kommen, welcher vorzugsweise hartverchromt wird. Das hierzu vorteilhafterweise verwendete Material ist Edelstahl, um einen Eintrag von Schwarzmaterial in das Temperierschlangenmaterial zu vermeiden.
Als Materialspanneinrichtung kann beispielsweise auf den Wickelkern eine Mitnahme aufgeschraubt sein, in die das zu wickelnde Temperierschlangenmaterial einspannbar ist.
Als Anschlagelement kommt vorzugsweise ein um den Durchmesser des Wickelkerns verlaufender Anlaufring zum Einsatz. Der Anlaufring kann ähnlich wie eine Unterlegscheibe ausgebildet sein. Die Position des Anlaufringes auf dem Wickelkern ist an die Anzahl der auf den Wickelkern aufzubringenden Windungen des Temperierschlangenmaterials angepasst. In favorisierten Varianten der vorliegenden Erfindung ist das Anschlagelement auf dem Wickelkern positionsverstellbar, sodass sich der Wickelkern mit diesem Anschlagelement für die Ausbildung von Temperierschlangen unterschiedlicher Länge eignet.
Je nach den technischen Vorgaben wird/werden in bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nach dem Abziehen der Temperierschlange von dem Wickelkern ein Endbereich oder beide Endbereiche der Temperierschlange so abgebogen, dass ein Einlauf und ein Auslauf der auszubildenden Temperierschlange parallel zueinander und/oder parallel zu einer Rotationsachse der Temperierschlange ausgerichtet sind.
In bevorzugten Ausgestaltungen des Verfahrens wird der erste Endbereich des Temperierschlangenmaterials das vor oder direkt nach dem Einspannen des ersten Endbereiches des Temperierschlangenmaterials in der Materialspanneinrichtung um 90° abgebogen. Dadurch liegt der abgebogene Endbereich stabil in der Materialspanneinrichtung, während das nicht eingespannte Temperierschlangenmaterial vorteilhaft um den Wickelkern gewickelt werden kann.
Vorzugsweise wird bei der vorliegenden Erfindung zum Biegen des Temperierschlangenmaterials der Biegeradius D3 gemäß DIN-Vorschrift verwendet, wobei der Biegeradius das Dreifache des Rohrdurchmessers des Temperierschlangenmaterials beträgt. Das heißt, dass beispielsweise bei einem Rohrdurchmesser von 6 mm ein Biegeradius von 18 mm verwendet wird, während beispielsweise bei einem Rohrdurchmesser von 10 mm ein Biegeradius von 30 mm verwendet wird.
Bei vorteilhaften Ausbildungen des Verfahrens ist die Hülse so groß und wird so auf die Innenwindung aufgebracht, dass sie sich mindestens über die gesamte axiale Länge der Innenwindung erstreckt. Hierdurch kann auch die auf die Hülse aufzubringende Außenwindung mit gleicher axialer Länge wie die Innenwindung auf die Hülse aufgewickelt werden.
Um die Hülse nach Abschluss des Verfahrens wieder leicht aus dem Zwischenraum zwischen der Innenwindung und der Außenwindung herauszubringen, ist es von Vorteil, wenn die Hülse in ihrer axialen Ausdehnung segmentiert ist, und die wenigstens zwei Hülsensegmente in verbundener Form auf die Innenwindung aufgebracht werden und als Einzelelemente von der Innenwindung abgenommen werden.
Hierzu empfiehlt es sich, als Hülse beispielsweise ein segmentiertes Kunststoff- oder Nichteisenrohr zu verwenden.
Um einen sicheren Halt der Hülse auf der Innenwindung zu gewährleisten, hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Hülse auf der Innenwindung vor der Ausbildung der Außenwindung mit wenigstens einer Schelle festgespannt wird, weil sonst kein sauberer Übergang zur Außenwindung ermöglicht wird, da sich die Hülse sonst mitdreht. Daraufhin werden erste äußere Wicklungen der Außenwindung ausgebildet, wobei die wenigstens eine Schelle nach Ausbildung der ersten äußeren Wicklungen von der Hülse abgenommen wird und danach die restlichen Wicklungen der Außenwindung auf die Hülse aufgewickelt werden.
Vorzugsweise wird das Temperierschlangenmaterial vor Entnahme des Wickelkerns aus der Drehmaschine mit der Drehmaschine kurz in eine zweite Drehrichtung, die entgegengesetzt zu der ersten Drehrichtung ist, gedreht, um das Material zu entspannen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist an der Hülse oder der Materialspanneinrichtung eine Endmarkierung vorgesehen, bis zu der die Außenwindung gewickelt wird. Durch die Materialspanneinrichtung, die Endmarkierung und das Anschlagelement wird zudem die axiale Länge der Innenwindung und damit der Temperierschlange definiert.
In Weiterbildungen des Verfahrens kann um die Außenwindung wenigstens eine weitere Außenwindung aus dem Temperierschlangenmaterial aufgebracht werden. Hierzu weist das Verfahren folgende weitere Schritte auf:

- Vorsehen eines weiteren Anschlagelementes am Ende der Außenwindung;
- Aufbringen einer weiteren Hülse um die Außenwindung; und
- Umwickeln der weiteren Hülse mit dem Temperierschlangenmaterial bei gleicher Drehrichtung, aber zu dem vorhergehenden Vorschub entgegengesetztem Vorschub.

Bei dem Verfahren ist es möglich, die Anzahl der Windungen, die Anzahl und Steigungen der Wicklungen der Innen- und Außenwindung(en), der Innen- und Außendurchmesser der Innen- und Außenwindung(en) als auch die Biegeradien auf Kundenwunsch individuell anzupassen. Ferner ist die Art und/oder die Position der Rohrein- und -ausgänge der auszubildenden Temperierschlange an die jeweiligen Anforderungen anpassbar.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile wird im Folgenden näher erläutert.
Die Temperierschlange weist eine Innenwindung und eine die Innenwindung umgebende Außenwindung auf. Die Innenwindung und die Außenwindung sind aus einem rohrförmigen Temperierschlangenmaterial ausgebildet. Das Temperierschlangenmaterial besitzt durchgängig einen Durchmesser, welcher in einem Ausführungsbeispiel dreimal so klein ist, wie ein zum Biegen des Temperierschlangenmaterials verwendeter Biegeradius.
Das Temperierschlangenmaterial besteht in einem Ausführungsbeispiel aus hochlegiertem, nahtlos verzogenen Edelstahl, kann in anderen Ausgestaltungsvarianten jedoch auch aus einem anderen Material, wie beispielsweise Kupfer, ausgebildet sein.
Die spiralförmige Form erhalten die Innenwindung und die Außenwindung durch Aufwickeln des zur Herstellung der Innenwindung und der Außenwindung verwendeten Temperierschlangenmaterials auf einen nicht dargestellten Wickelkern bzw. eine ebenfalls nicht dargestellte, bei der Fertigung der Temperierschlange auf die Innenwindung aufgebrachte Hülse.
Der Durchmesser der Innenwindung ist kleiner als der Durchmesser der Außenwindung. Zwischen der Innenwindung und der Außenwindung ist ein Zwischenraum vorgesehen, welcher sich durch das Aufwickeln des die Außenwindung ausbildenden Temperierschlangenmaterials auf die während der Fertigung der Temperierschlange auf der Innenwindung aufgebrachte Hülse ergibt. Die Größe des Zwischenraums ist mindestens so groß wie eine Wandstärke der zur Fertigung der Temperierschlange verwendeten Hülse. Durch das Aufwickeln des Temperierschlangenmaterials auf den Wickelkern ist der Durchmesser der Innenwindung über eine Länge der Temperierschlange konstant, während durch das Aufwickeln des Tempierschlangenmaterials auf die Hülse der Außendurchmesser über die Länge der Temperierschlange ebenfalls konstant ist. Um dies zu erreichen, wurde zur Fertigung der Temperierschlange eine Hülse und ein Wickelkern verwendet, welche/r sich mindestens über die gesamte axiale Länge der Innen- und Außenwindung erstreckt.
Die Innenwindung und die Außenwindung weisen in einem Ausführungsbeispiel die gleiche Länge auf, können in weiteren Ausgestaltungsvarianten der Erfindung jedoch auch unterschiedliche Längen aufweisen. So kann beispielsweise die Innenwindung kürzer als die Außenwindung ausgebildet sein oder umgekehrt.
Ein erster Endbereich des Temperierschlangenmaterials, an welchen sich die Innenwindung anschließt, ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel um 90° von der Innenwindung abgebogen. Zudem ist ein zweiter Endbereich des Temperierschlangenmaterials, welcher sich an die Außenwindung anschließt, auch um 90° von der Außenwindung abgebogen. Die beiden abgebogenen Enden verlaufen bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel parallel zueinander und zu einer Rotationsachse der Temperierschlange. Dies ist nicht nur fertigungstechnisch vorteilhaft, sondern auch im Hinblick auf ein späteres Anordnen und Anschließen der Temperierschlange an ihrem Verwendungsort.
Bei der gezeigten Temperierschlange bildet der erste Endbereich einen Einlauf und der zweite Endbereich einen Auslauf der Temperierschlange. Die Temperierschlange, die in der gezeigten Ausführungsform vorzugsweise als Kühlschlange genutzt wird, wird bei ihrer Verwendung bevorzugt vertikal eingebaut, mit dem Ein- und Auslauf nach oben oder unten. In anderen Anwendungen kann die Temperierschlange aber auch horizontal oder in einer Kippstellung eingebaut werden.
Die Abmessungen der Temperierschlange, insbesondere der Durchmesser der Außenwindung, der Durchmesser der Innenwindung und der Durchmesser des Temperierschlangenmaterials, können anwendungsfallspezifisch festgelegt werden. Der Durchmesser von der Innenwindung entspricht vorzugsweise mindestens dem durch DIN empfohlenen Biegeradius, das heißt, bei einem Rohrdurchmesser des Temperierschlangenmaterials von 10 mm also mindestens 60 mm. Der Durchmesser der Innenwindung ist nach oben nur durch die verwendete Wickelvorrichtung begrenzt. Der Durchmesser der Außenwindung ergibt sich dann automatisch durch die Wandstärke der auf die Innenwindung aufgebrachten Hülse. Weiterhin ist bei den Durchmessern der Innenwindung und der Außenwindung der Elastizitätsmodul des Temperierschlangenmaterials zu beachten, weil die Temperierschlange nach ihrer Fertigstellung, wenn sie entspannt wird, ihren Innen- und Außendurchmesser synchron vergrößert. Diese Vergrößerung ist bei der Bemessung des Wickelkerns und der Hülse zu berücksichtigen.
Durch das Fertigungsverfahren können erstmals an ein und derselben Vorrichtung Temperierschlangen hergestellt werden, die eine Innenwindung und eine direkt um die Innenwindung gewickelte Außenwindung mit unterschiedlichem Wickelsinn aufweisen, wobei die Innen- und Außendurchmesser als auch der Zwischenraum zwischen der Innenwindung und der Außenwindung genau und gleichbleibend ausgebildet werden können.

Claims

Temperierschlange mit einer Innenwindung und einer um die Innenwindung verlaufenden Außenwindung aus einem rohrförmigen Temperierschlangenmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierschlange mit einem Verfahren hergestellt ist, das folgende Schritte in folgender Reihenfolge aufweist: - Einspannen eines Wickelkerns, der eine Materialspanneinrichtung und ein Anschlagelement aufweist, in eine Drehmaschine; - Einspannen eines ersten Endbereiches des Temperierschlangenmaterials in der Materialspanneinrichtung; - Umwickeln des Wickelkerns mit dem Temperierschlangenmaterial bis zu dem Anschlagelement bei einer ersten Drehrichtung und einer ersten Vorschubrichtung der Drehmaschine unter Ausbildung der Innenwindung; - Aufbringen einer Hülse um die Innenwindung; - Umwickeln der Hülse mit dem Temperierschlangenmaterial bei der ersten Drehrichtung und einem zweiten Vorschub, der entgegengesetzt zu dem ersten Vorschub orientiert ist; - Entnehmen des Wickelkerns mit der Innenwindung und der Außenwindung von der Drehmaschine; - Entfernen des Anschlagelementes von dem Wickelkern; - Herausnehmen der Hülse aus einem Zwischenraum zwischen der Innenwindung und der Außenwindung; und - Abziehen der Temperierschlange von dem Wickelkern.
Temperierschlange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse in ihrer axialen Ausdehnung segmentiert ist, und die wenigstens zwei Hülsensegmente in verbundener Form auf die Innenwindung aufgebracht werden oder als Einzelsegmente von der Innenwindung abgenommen werden.
Temperierschlange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abziehen der Temperierschlange von dem Wickelkern ein Endbereich oder beide Endbereiche der Temperierschlange so abgebogen wird/werden, dass ein Einlauf und ein Auslauf der auszubildenden Temperierschlange parallel zueinander und/oder parallel zu einer Rotationsachse der Temperierschlange ausgerichtet sind.
Temperierschlange nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Endbereich des Temperierschlangenmaterials vor oder direkt nach dem Einspannen des ersten Endbereiches des Temperierschlangenmaterials in der Materialspanneinrichtung um 90° abgebogen wird.
Temperierschlange nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Biegen des Temperierschlangenmaterials der Biegeradius D2 gemäß DIN-Vorschrift verwendet wird, wobei der Biegeradius das Dreifache des Rohrdurchmessers des Temperierschlangenmaterials beträgt.
Temperierschlange nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse so groß ist und so auf die Innenwindung aufgebracht wird, dass sie sich mindestens über die gesamte axiale Länge der Innenwindung erstreckt.
Temperierschlange nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse in ihrer axialen Ausdehnung segmentiert ist, und die wenigstens zwei Hülsensegmente in verbundener Form auf die Innenwindung aufgebracht werden und als Einzelelemente von der Innenwindung abgenommen werden.
Temperierschlange nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hülse ein segmentiertes Kunststoff- oder Nichteisenrohr verwendet wird.
Temperierschlange nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse auf der Innenwindung vor der Ausbildung der Außenwindung mit wenigstens einer Schelle festgespannt wird, daraufhin erste äußere Wicklungen der Außenwindung ausgebildet werden, die wenigstens eine Schelle nach Ausbildung der ersten äußeren Wicklungen von der Hülse abgenommen wird und danach die restlichen Wicklungen der Außenwindung auf die Hülse aufgewickelt werden.
Temperierschlange nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierschlangenmaterial vor Entnahme des Wickelkerns aus der Drehmaschine mit der Drehmaschine in eine zweite Drehrichtung, die entgegengesetzt zu der ersten Drehrichtung ist, gedreht wird.
Temperierschlange nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Hülse oder der Materialspanneinrichtung eine Endmarkierung vorgesehen ist, bis zu der die Außenwindung gewickelt wird.
Temperierschlange nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um die Außenwindung wenigstens eine weitere Außenwindung aus dem Temperierschlangenmaterial aufgebracht wird, wobei das Verfahren folgende weitere Schritte aufweist: - Vorsehen eines weiteren Anschlagelementes am Ende der Außenwindung; - Aufbringen einer weiteren Hülse um die Außenwindung; und - Umwickeln der weiteren Hülse mit dem Temperierschlangenmaterial bei gleicher Drehrichtung und einem Vorschubrichtung, die entgegengesetzt zu dem vorhergehenden Vorschub ist.