DE2333172A1 - Vorrichtung zum einbau von rohren in einen waermetauscher - Google Patents

Description

Patentanwälte
JJP'ns. R. Bsetz «en.
Dlpl-Ing. K. LAMPRECHT

Dr₄-Jn₉. R. BiSETZJr. M«„«h«n 22, Si.ii»doAtr. It

81-21.000P(21001H) 29· 6. 1973

HITACHI, LTD., Tokio (Japan)

Vorrichtung zum Einbau von Rohren in einen Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einziehen von Wärmetauscher-Rohrbündeln (im folgenden "Rohrbündel" genannt) in ein Gehäuse beim Bau eines Wärmetauschers, z.B. eines aus dem Gehäuse und den Rohren bestehenden Wärmetauschers.

Bisher hat man das Einziehen der Rohrbündel von Hand und daher mit nur sehr niedrigem Wirkungsgrad ausgeführt. Wenn z.B. Dutzende von mehrere Meter langen Rohren in ein Gehäuse eingebaut werden müssen, ist dazu viel Zeit, Geschicklichkeit und Arbeit nötig und daher der Preis des Einbaues hoch.

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Angesichts dessen hat die Erfindung die Aufgabe, das meiste dieser Einbauarbeit maschinell und selbsttätig zu bewirken und dadurch Arbeit zu sparen und besseren Wirkungsgrad der Montage zu erreichen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbau der Rohre. Diese ist gekennzeichnet durch

a) ein Rohr bett, das relativ zu der Richtung, in der die Rohre in das Gehäuse eingebaut werden sollen, seitwärts und senkrecht beweglich ist,

b) eine Mehrzahl von Vorrichtungen zum Führen der Rohre, die auf dem Rohrbett in Reihen parallel zur Richtung des Rohreinschubs angeordnet sind,

c) eine Einrichtung zum Einschub der Rohre, die auf dem Rohrbett hin und her verschiebbar angeordnet und für Zusammenarbeit mit den Vorrichtungen zum Führen der Rohre bestimmt ist, und

d) eine Zubringe-Einrichtung, welche selbsttätig Rohre zur Rohr-Führungseinrichtung zuführt.

Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden aus der nun folgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:

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Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Rohre-Einbauvorrichtung im Betrieb,

Fig. 2 eine End-Ansicht dieser Vorrichtung, gesehen in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht der wesentlichen Teile der Rohre-Einbauvorrichtung,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3,

Fig. 5 eine Teilansicht der wesentlichen Teile der Fig. 3 und

Fig. 6 eine Endansicht, gesehen in Richtung des Pfeiles VI der Fig. 3.

In Fig. 1 und Fig. 2 ist der Mantel eines auf einer Grundplatte mittels Träger 3 angeordneten Wärmetauschers dargestellt. Rohrplatten 4, 5 an beiden Enden und Stützplatten 6 haben je mehrere Dutzend Löcher 7.

Grundplatten 8 sind seitwärts quer zu derjenigen Richtung, in der die Rohre in den Mantel 1 eingeschoben werden sollen, verfahrbar. Auf ihnen sind starr zwei Säulen 9 befestigt, und an diesen sind Ausleger 10 senkrecht verschiebbar; diese Ausleger tragen gemeinsam ein Rohrbett 11. Dieses Rohr bett trägt, wie aus Fig. 3 und 4 zu erkennen, vier Reihen von Führungsrollen 12, die zwei V-förmige

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Führungsbahnen für Rohre bilden; jede dieser Führungsbahnen ist mit einem Anschlag 13 und einem Endschalter 14 versehen- Ein Rohre-Antrieb, allgemein mit 17 bezeichnet, ist so gestaltet, daß er die Rohre auf den Führungsbahnen vorwärtsschiebt. Auf den Führungsrollen liegen Rohre 15, die in die Löcher 7 der Rohrplatten und der Stützplatten des Gehäuses eingeschoben werden sollen, und Führungsdorne 16, die etwa wie Hanteln geformt sind und die Rohre einführen sollen; zwischen jedem Rohr und dem zugehörigen Führungsdorn ist ein passender Abstand.

Der Rohre-Antrieb 17 enthält ein treibendes Kettendaumenrad 18, das von einem Motor 20 anzutreiben ist, ferner ein getriebenes Kettendaumenrad 19, eine endlose Kette 21, die die beiden Kettenräder 18 und 19 umschließt, und einen Rohr-Treiber 22, der an Gliedern 21a, 21b der Kette 21 angelenkt ist. Der Unterteil des Rohr-Treibers 22 ist so gestaltet, daß er durch einen Führungsschlitz lla des Rohrbettes 11 hindurchgleiten kann.

Das Glied 21b der Kette 21 besteht aus zwei Gliedstücken 21b und 21b , die miteinander durch eine Feder 23 verbunden sind. Das Gliedstück 21b ist mit einem Grenzschalter 24 verbunden, der die Streckung der Feder abfühlen soll.

Nun sei die Wirkungsweise der Vorrichtung beschrieben: Zur Erläuterung sei angenommen, daß Rohre 12, die von einem später zu beschreibenden Rohre-Zubringer herangebracht worden sind, auf den Führungsrollen 12 des Rohrbettes 11 liegen und daß die Rohre 15 durch

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die seitliche Bewegung der Grundplatten 8 schon zu den Löchern 7 der Platten des Wärmetauschergehäuses, durch die die Rohre eingeschoben werden sollen, zentriert worden sind.

Mittels der Ausleger 10 wird das Rohrbett 11 auf diejenige passende Höhe gesenkt oder gehoben, in der die Rohre 15 mit den Löchern 7 fluchten. Sodann wird die Kette 21 durch die Kettenräder 18, 19 angetrieben, so daß der Rohre-Treiber 22 die Rohre vorwärts (nach rechts in Fig. 3) schieben kann. Wenn die Rohre 15 die abgerundeten hinteren Enden 16a der von den Anschlägen 13 festgehaltenen Rohr-Führungsdorne 16 berühren, schieben sich die vorderen Enden der Rohre leicht über die hinteren Enden 16a und über die Schultern der vorderen, dickeren Teile der Rohr-Führungsdorne, und so werden die Rohre und die Rohr-Führungsdorne einzeln miteinander gekuppelt.

Nach dem Kuppeln werden die Rohre 15 weiter nach rechts gedrückt, bis der Druck gegen die Anschläge 13 einen gewissen voreingestellten Wert übersteigt; die Anschläge geben dann nach und geben den Rohren den Weg frei. Die Rohre bewegen sich dann weiter durch die Löcher 7, bis sie gegen Anschläge (nicht gezeichnet) stoßen, die am abgelegenen Ende des Mantels 1 des Wärmetauschers angeordnet sind. Der Rohre-Treiber 22 wird dann ebenfalls angehalten; aber die ihn treibende Kette 21 wird vom Kettenrad 18 ständig weiterhin angetrieben, und die Feder 23 wird gespannt. Wenn die Spannung der Feder einen voreingestellten Wert übersteigt, betätigt ein am linken Gliedstück 21b angeordneter Schlaghammer 25 den Grenzschalter 24, so daß das Kettenrad 18 stillgesetzt wird.

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Als nächstes wird das Kettenrad 18 in umgekehrter Richtung gedreht, wobei es die Kette 21 rückwärts (nach links) mitnimmt. und den Rohre-Treiber 22 in seine ursprüngliche Stellung zurückbewegt . Diese Rückkehr wird vom Endschalter 14 erfühlt, und das Kettenrad 18 wird dadurch stillgesetzt. Zugleich werden von einem später noch zu beschreibenden Rohr-Zubringer die nächsten Rohre nebst Rohr-Führungsdornen auf die Führungsrollen 12 herangebracht. Parallel dazu wird das Zentrieren des Rohrbettes, d. h. die seitliche Bewegung der Grundplatten 8 und/oder die senkrechte Bewegung des Rohrbettes relativ zu denjenigen Löchern 7 der Rohrplatten im Mantel, durch die die nächsten Rohre einzubringen sind, ausgeführt. Von dann an wiederholt sich das oben beschriebene Verfahren.

Wenn etwa ein Rohr 15 aus irgendeinem Grund nicht durch das entsprechende Loch 7 der Rohrplatte 4 oder 5 oder der Stützplatte hindurchgeht, sondern an einer Platte anstößt und festgehalten wird, dann wird der Rohr-Treiber 22 ebenfalls festgehalten. Wenn das geschieht, dann streckt die vom Kettenrad 18 vorwärts getriebene Kette 21 die Feder 23, bis eine voreingestellte Grenze der Streckung überschritten \ürd, worauf der Anschlaghammer 25 am Gliedstück 21b den Grenzschalter 24 betätigt, so daß dieser das Kettenrad stillsetzt. Auf diese Weise werden die Rohre und die Platten im Gehäuse, welche die Rohre tragen sollen, vor Schaden geschützt und sonstige Schäden, die sonst noch auftreten könnten, verhindert.

Der Aufstieg und der Fall des Anschlags 13 kann z.B. durch eine in Fig. 5 gezeigte Anordnung bewirkt werden. Dieser Fig. 5 zu-

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folge ist der Anschlag um den Zapfen 26 kippbar und unterhalb dieses Zapfens mit einem Arm 13' versehen, der sich schräg vorwärts erstreckt. Zwischen einem Stift 27 im oberen Teil dieses Armes 13' und einem Stift 28 am Rohrbett ist eine Zugfeder 29 gespannt, um den Anschlag aufrechtzuhalten. Nahe dem unteren Ende des Armes 13' ist durch einen Stift 30 das gabelförmige Vorderende 33-der Kolbenstange 32 eines Hydraulikzylinders 31 angelenkt, der wiederum an seinem Hinterende schwenkbar am Rohrbett angelenkt ist. Unter dem Arm 13 ' ist ein Endlagenschalter 34 angebracht. In der schon beschriebenen Weise werden die Rohre vom Rohr-Treiber 22 vorwärtsgedrückt, bis die abgerundeten Hinterenden 16 der Rohr-Führungs-

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dorne Eingang in die Vorderenden der Rohre finden. Hier virken nur Reibungskräfte, und die Federn 29 sind so gewählt, daß ihre Spannung groß genug ist, die Reibungskräfte zu überwinden und die Anschläge 13 aufrechtzuhalten. Wenn die Rohre 15 weiter vorgeschoben werden, werden die Anschläge 13 von den teilweise in den Vorderenden der Rohre steckenden Führungsdornen 16 niedergedrückt. Wenn jeder Anschlag in dieser Weise zu fallen beginnt, kommt das untere Ende seines Armes 13 ' in Berührung mit dem Endlageschalter 34 und ermöglicht diesem, den Hydraulikzylinder 21 zu betätigen. Als Ergebnis wird die Kolbenstange 32 zurückgezogen und der Anschlag in seiner niedergeklappten Stellung gehalten. Wenn die Rohre eingetrieben sind und der Rohre-Treiber 22 in seine Ursprung stellung zurückgekehrt ist, werden die Endlageschalter 14 (Fig. 3) geschlossen und die Hydraulikzylinder wieder betätigt, diesmal in dem Sinn, daß sie ihre Kolbenstangen 32 heraus strecken und die Anschläge 13 in ihre aufrechten Stellungen zurückbringen .

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Bei der oben beschriebenen Bauart sind die Kettenglieder mit der Feder und dem Grenzschalter versehen, so daß, wenn das die Kette treibende Drehmoment eine voreingestellte Höhe überschritten hat, die Feder gestreckt und der Grenzschalter betätigt wird, so daß er die Kettenräder stillsetzt. Es ist aber als eine andere Lösung auch möglich, zwischen dem Antriebsmotor und dem treibenden Kettenrad eine Kupplung 35 einzubauen, wie in Fig. 4 mit gestrichelten Linien dargestellt, und diese Kupplung schlüpfen zu lassen und das Kettenrad, wenn das es treibende Drehmoment über den voreingestellten Grenzwert steigt, stillzusetzen. -

Jetzt sei anhand der Zeichnungen, insbesondere der Fig. 6, ein Rohre-Zubringer 36 für selbsttätige Zufuhr von Rohren 15 beschrieben.

Wie gezeichnet, ist eine gesteuerte Rohre-Zubringe-Einrichtung vorgesehen, die mehrere einziehbare Anschläge 38a, 38b, 38c aufweist, die nacheinander in einen Tisch eingezogen und aus ihm hervorgeschoben werden können, so daß Rohre 15a, 15b usw. auf einem geneigt einstellbaren Hilfs-Tisch 39 her abrollen und auf einen Lader 40 fallen können. Eine Kante des Hilfs-Tisches 39 ist kippbar auf dem Vorderende einer einen Tragarm 41 bildenden seitlichen Verlängerung des Rohrbettes 11 gelagert. Die andere Kante des Hilfs-Tisches ist auf einem Stift 43 gelagert, der an einem abwärtsgeriehteten Streifen des Rohre-Zubringers angebracht ist und in. einen Schlitz eines Halters 42 eingreift, der an der Unterseite des kippbaren Tisches angebracht und etwa wie ein Kleiderbügel geformt ist. ,

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Der Lader 40 enthält einen die Rohre tragenden Arm 44 mit mehreren Ausnehmungen 45, 46 zur Aufnahme von Rohren (das gezeichnete Ausführungsbeispiel hat zwei solche Ausnehmungen), ferner mit klappbaren Deckeln 47, 48, welche die Ausnehmungen öffnen oder verschließen sollen, mit Stellungsfühlern 49, 50, welche den Einlauf der Rohre in die Ausnehmungen 45, 46 erfühlen sollen, und mit Stellungsfühlern 51, 52, welche die Stellung der klappbaren Deckel 47, 48 abfühlen sollen. Der die Rohre tragende Arm 44 ist am Tragarm 41 so um einen Zapfen 53 schwenkbar angelenkt, daß er

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um 180 geschwenkt werden kann.

Der Tragarm 41 ist mit einem Stellungsfühler 54 für den die Rohre tragenden Arm 44 versehen. Das Rohrbett 11 besitzt Stellungsfühler 55, welche die Lage der Rohre erfühlen sollen, und zwar je einen zwischen je zweien der V-förmig angeordneten Reihen von Führungsrollen 12. Der Lader 40 ist so angeordnet, daß, wenn er um 180 über Kopf geschwenkt ist, seine zur Aufnahme der Rohre bestimmten Ausnehmungen 45, 46 sich unmittelbar über den V-förmigen Reihen der Führungsrollen befinden.

Wenn der Lader 40 in seiner mit vollen Linien gezeichneten Stellung steht, berührt er den Stellungsfühler 54, und auf ein Signal dieses Fühlers hin geht der Anschlag 38a der Rohre-Zubringereinrichtung 37 zurück. Daher kann das Rohr 15a in die Ausnehmung 45 des Armes des Laders 40 herabrollen. Die Ankunft des Rohres dort wird durch den Stellungsfühler 49 vermerkt, der seinerseits den Deckel 47 aus seiner senkrechten Offen-Stellung in die waagerechte geschlossene

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Stellung herabklappen läßt. Dies wird vom Stellungsfühler 51 erfaßt, und dadurch wird der Rohre-Zubringe-Einrichtung befohlen, ein neues Rohr heranzubringen. Auf Empfang dieses Befehls hin zieht die Zubringe-Einrichtung den Anschlag 38b ein, so daß das Rohr 15b über den schräg eingestellten Hilfstisch 39 und über den Deckel 47 des Rohre-Tragarmes 44 her abrollen und in die Ausnehmung 46 hineinrollen kann. Dies entdeckt der Stellungsfühler 50; er veranlaßt, daß der Deckel 48 aus seiner senkrechten, offenen Stellung in die waagerechte, geschlossene Stellung herunterklappt. Dieses Schließen wird vom Stellungsfühler 52 bemerkt, und auf das Signal dieses Fühlers hin wird der Anschlag 38a der Rohre-Zubringe-Einrichtung wieder herausgeschoben.

Gleichzeitig hiermit wird der die Rohre tragende Arm 44 um den Stift 53 um 180 entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn geschwankt und in jener Stellung gehalten, in der die Ausnehmungen 45, 46 sich vor den V-förmigen Reihen von Führungsrollen des Rohrbettes befinden. In dem Augenblick, da der Arm 44 diese Schwenkung gegen den Uhrzeigersinn beginnt, wird auf das Signal des Stellungsfühlers 51 hin der Anschlag 38c der Rohre-Zubringe-Einrichtung 37 zurückgezogen. Daher rollen dastdritte Rohr und weitere Rohre herab, bis sie von dem wieder austretenden Anschlag 38 angehalten werden.

Die Über kopf-Stellung des Schwenkarmes 44 wird von einem weiteren Stellungsfühler 56 erfühlt, und die Deckel 47, 48 werden geöffnet, so daß die Rohre 15a, 15b in die V-förmigen Kanäle zwischen die Führungsrollen 12 fallen können.

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Die Stellungen der Rohre werden durch die Stellungsfühler 55 erfühlt, und auf deren Signale hin wird der Arm 44, der die Rohre aufnehmen soll, im Uhrzeigersinn in seine ursprüngliche Stellung geschwenkt. Inzwischen sind die Rohre vom Rohre-Treiber durch die Löcher der Rohrplatten und der Stützplatten ins Gehäuse eingeschoben und das Rohrbett seitwärts und/oder senkrecht so verschoben worden, daß seine Rohre mit den als nächste zu füllenden Löchern der Platten fluchten. Die Rückkehr des Armes 44 wird durch den Stellungsfühler 54 erfühlt, und die Rohre-Zubringe-Einr.ichtung erhält von diesem den Befehl, neue Rohre zuzuführen. Infolgedessen werden die Anschläge 38b, 38c herausgeschoben, so daß sie die Rohre hindern, herabzurollen; der Stopper 38a wird eingezogen, so daß das an ihm anliegende Rohr her abrollen und in den Lader 40 hineinrollen kann. Von dann an ' wiederholt sich der geschilderte Vorgang, und neue Rohre werden in das Rohrbett eingeführt.

Die zum Einschieben der Rohre dienenden Führungsdorne 16 können ins Rohrbett auch selbsttätig eingeführt werden, und zwar durch einen Zubringer 57 (Fig. l), der dem oben beschriebenen Rohre-Zu*- bringer 36 ähnelt.

Es können auch je nach der Reihenfolge der ins Gehäuse eines besonderen Wärmetauschers einzubauenden Rohre passende Steuerungen vorgesehen werden, die das Arbeiten von Vorrichtungen steuern, welche die Grundplatte 8 waagerecht und das Rohrbett 11 senkrecht bewegen, und ebenfalls Steuerungen, die das Arbeiten des Rohre-Treibers , des Rohre-Zubringers und des Zubringers für die Führungs-

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dorne nach Zeit und Reihenfolge steuern« Die Anwendung solcher Steuerungen auf die Grundmerkmale dieser Erfindung ermöglicht, eine voll-automatische Rohreinbau-Vorrichtung, bei der lediglich die Anfuhr der Rohre und der Führungsdorne zu ihren Zubringern von Hand zu geschehen braucht.

Wie oben beschrieben, ermöglicht diese Erfindung, eine Reihe von Arbeitsvorgängen einschließlich des Zubringens der Rohre vom Rohre-Zubringer, der Füllung des Laders mit Rohren und des Empfangs und Einschubs von Rohren durch die Rohre-Einbau-Vorrichtung glatt und selbsttätig vor sich gehen zu lassen, ohne daß menschliche Arbeit nötig wäre. Die Erfindung ermöglicht so, zusätzlich zur Ersparnis an menschlicher Arbeitskraft eine Verbesserung des Betriebs-Wirkungsgrades und eine merkliche Kostenersparnis für den Einbau von Rohren in das Gehäuse beim Zusammenbau eines Wärmetauschers.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Einbau der Rohre eines Wärmetauschers in das Gehäuse des Wärmetauschers, gekennzeichnet durch

a) ein Rohrbett (11), das relativ zu der Richtung, in der die Rohre (15) in das Gehäuse (1) eingebaut werdensollen, seitwärts und senkrecht beveglich ist.

b) eine Mehrzahl von Vorrichtungen zum Führender Rohre (12), die auf dem Rohrbett (11) in Reihen parallel zur Richtung des Rohreinschubs angeordnet sind,

c) eine Einrichtung (17) zum Einschub der Rohre (15), die auf dem Rohrbett (11) hin und her verschiebbar angeordnet und für Zusammenarbeit mit den Vorrichtungen (12) zum Führen der Rohre bestimmt ist, und

d) eine Zubringe-Einrichtung (36), welche selbsttätig Rohre (15) zur Rohr-Führungseinrichtung (12) zuführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrbett (11) mit niederklappbaren Anschlägen (13) versehen ist und daß auf dem Rohrbett (11) vor den Rohren (15) Rohr-Führungsdorne (16), je einer für jedes Rohr, sowie eine Einrichtung (57) für

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selbsttätige Einführung der Rohr-Führungsdorne (16) zu den Rohr-Führungsvorrichtungen (12) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (17) zum Einschub der Rohre mit einer solchen sie steuernden Einrichtung (23 - 25) versehen ist, daß, wenn das Drehmoment für ihren Antrieb einen voreingestellten Wert übersteigt, diese Einschubvorrichtung (17) stillgesetzt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre-Zubringe-Einrichtung (36) eme Rohre-Zubringe-Einrichtung (37 - 39, 41 - 43) mit Steuerungseinrichtung (38) und eine Lade-Einrichtung (40, 44) mit einer Mehrzahl von Rohre-Stellungsfühlern (49, 50) und mit Ausnehmungen (45,46) für Aufnahme von Rohren enthält derart, daß, wenn die Ladeeinrichtung (44 ) in Überkopfstellung geschwenkt ist, die Ausnehmungen (45, 46) sich vor den Rohr-Führungs-Einrichtungen (12) befinden, und daß die Ladeeinrichtung (40, 44) und die Rohr-Führungs-Einrichtungen (12) mit Stellungsfühlern (51, 52} 54; 55} 56) versehen sind, die mit den Rohr-Stellungsfühlern (49, 50) der Ladeeinrichtung (40, 44) so zusammenwirken, daß den Rohr-Führungs-Einrichtungen (12) über die Rohre-Zubringe-Einrichtung (36) und die Lade-Einrichtung (40, 44) Rohre (15) zugeführt werden.

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