DE2506434A1

DE2506434A1 - Verfahren zur herstellung von flachen waermetauscherrohren

Info

Publication number: DE2506434A1
Application number: DE19752506434
Authority: DE
Inventors: Karl Gunnar Jonason
Original assignee: Granges Essem AB
Current assignee: Granges Essem AB
Priority date: 1974-02-21
Filing date: 1975-02-15
Publication date: 1975-08-28
Also published as: BR7501044A; ES434913A1; IT1031925B; FR2261819A1; JPS50126549A; SE393547B; SE7402317L; JPS582739B2; FR2261819B1; DE2506434C2; US4024619A; GB1469738A; CA1017131A

Description

Granges Essem Aktiebolag Västeras/Schweden

Verfahren zur Herstellung von flächen Wärmetauscherrohren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flachen Wärmetauscherrohren aus dünnen flexiblen Metallstreifen.

Bei der Herstellung von flachen Wärmetauscherrohren aus flexiblen Metallstreifen ist es üblich, die Längsränder des Streifens gegeneinander zu biegen und diese Längsränder zur Bildung eines geschlossenen Rohrprofiles miteinander zu verschweißen. Bei diesem Verfahren wird die Schweißnaht im Bereich eines der beiden Endabschnitte, d.h. im Bereich der schmalen Seitenflächen, des flachen Rohres erzeugt.

Im Fall von Wärmetauscherrohren, die im Bereich ihrer flachen bzw. ebenen Oberflächen mit oberflächenvergrößernden Elementen, etwa gefalteten oder gewellten Metallstreifen versehen werden, hat es sich jedoch herausgestellt, daß das Material, aus dem das Wärmetauscherrohr besteht, praktisch stets im Bereich der Schweißnaht, die sich im Bereich eines der beiden gebogenen Endabschnitte befindet, Ermüdungserscheinungen aufweist, die zu

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Rissen od.dgl. führen» Dieses dürfte darauf beruhen, daß bei einer derartig angebrachten Schweißnaht, die praktisch die gesamte Fläche der einen Kurzseite des Rohres überdeckt, nur eine extrem begrenzte Fläche übrig bleibt, die in der Lage ist, Bewegungen des Rohrmaterials aufzunehmen, wenn das Rohr einer pulsierenden Belastung während der Benutzung des Wärmetauschers unterworfen wird. Derartige Belastungen sind insbesondere im Bereich der Schweißnaht kritisch, und die Praxis hat gezeigt, daß an der gegenüberliegenden Kurzseite des Rohres nur in Ausnahmefällen Materialrisse oder -brüche auftreten. Dieses beruht darauf, daß diese nicht mit der Schweißnaht versehene Kurzseite einen größeren Flächenbereich zur Absorbtion und Verteilung von Kräften und Beanspruchungen zur Verfügung hat, die in dem Rohrmaterial auftreten. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, daß die Rohrwand eine solche Dicke hat, daß auch die mit der Schweißnaht versehene Kurzseite des Rohres den Belastungen und Kräften widerstehen kann, die während der Benutzung des Wärmetauschers auftreten«,

Da aber andererseits gefordert wird, daß die Wärmetauschereinheiten möglichst kompakt und leicht sind, sind Versuche unternommen worden, um die Schweißnaht von den Kurzseiten des Rohres, an denen die hauptsächlichen Beanspruchungen auftreten, zu einer der beiden breiteren Seiten des Rohres zu verlagern.

Die dabei gemachten Erfahrungen sind jedoch nicht sehr ermutigend, und zwar insbesondere bei flachen Wärmetauscherrohren, bei denen oberflächenvergrößernde Elemente an den flachen Rohrlängsseiten angeschweißt werden sollen» Wenn die oberflächenvergrößernden Elemente über der Schweißnaht des Rohres befestigt werden, hat es sich als außerordentlich schwierig erwiesen, eine ausreichende Fixierung zwischen der flachen Rohrseite, an der die Schweißnaht angebracht ist, und den oberflächenvergrößernden Elementen zu erhalten. Es hat sich daher als notwendig erwiesen, die Schweißnaht im Bereich einer der beiden Kurzseiten zu belassen und zwar trotz der verhältnismäßig großen Materialmenge, die dadurch unnütz verbraucht

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wird, um eine gute Befestigung zwischen dem Rohr und den oberflächenvergrößernden Elementen zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von flachen Wärmetauscherrohren aus dünnen flexiblen Metallstreifen zu schaffen, wobei es darum geht, trotz der Verwendung von sehr dünnen Metallstreifen mit oberflächenvergrößernden Elementen versehene Wärmetauscherrohre herstellen zu können, die auch bei pulsierenden Belastungen keine oder nur sehr geringe Materialermüdungserscheinungen aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seitenabschnitte des Metallstreifens relativ zu einem Mittelabschnitt aufeinanderzu umgebogen werden, so daß die Seitenabschnitte den Mittelabschnitt und sich selbst überlappen, um zur Bildung eines Rohrprofiles miteinander"verschweißt werden zu können, daß der eine Seitenabschnitt, der von dem zweiten Seitenabschnitt überlagert wird, im Bereich seines Randes unter einem Winkel gegenüber dem übrigen Teil dieses Seitenabschnittes zur Bildung eines Stützflansches abgebogen wird, und daß beim Verschweißen der beiden Seitenabschnitte die beiden Seitenabschnitte gegeneinander gedrückt werden, wobei der Stützflansch zur Erzeugung einer Gegenkraft gegen den Mittelabschnitt gedrückt wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Figo 1 in schematischer Darstellung eine Schnittansicht eines Teiles eines Wärmetauschers mit flachen Wärmetauscherrohren, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind, und

Fig. 2 eine Schnittansicht einer abgewandelten AusfUhrungsform eines Wärmetauscherrohres.

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Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Wärmetauscher 10 besteht aus mehreren, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rohren 11, zwischen denen oberflächenvergrößernde Elemente 12 angeordnet sind; zwischen diesen oberflächenvergrößernden Elementen 12 befinden sich Streifen 13. Der Wärmetauscher 10 kann auf verschiedene Weise hergestellt werden, wobei es jedoch vorteilhaft ist, die Rohre 11 einzeln in einer gesonderten Herstellungsstufe und die oberflächenvergrößernden Elemente 12 in einer anderen Herstellungsstufe herzustellen. Bevor die oberflächenvergrößernden Elemente 12 an den Rohren 11 angebracht werden, werden diese Elemente 12, die z.B. die Form von gefalteten Metallstreifen haben können, paarweise mit einem dazwischenliegenden Streifen 13 versehen. Auf diese Weise wird die Handhabung der einzelnen Bauelemente bei dem abschließenden Zusammenbau des Wärmetauschers vereinfacht. Um die Rohre 11 in einer solchen Weise dimensionieren zu können, daß das Material des Rohres 11 so effektiv wie möglich ausgenutzt wird, so daß die auf den Wärmetauscher ausgeübten Kräfte aufgefangen werden können, sind die Rohre 11 entlang einer ihrer Längsseiten 1A mit der in Längsrichtung verlaufenden Naht versehene Dieses führt dazu, daß die Endabschnitte 15 der flachen Rohre in der Lage sind, Bewegungen aufzufangen bzw. auszugleichen, die durch wechselnde Belastungen hervorgerufen werden, denen der Wärmetauscher infolge eines pulsierenden Druckes des durch die Rohre 11 fließenden Mediums unterworfen ist.

Für die Herstellung eines Wärmetauscherrohres 11 oder des in Fig. 2 dargestellten Wärmetauscherrohres 16 wird ein dünner flexibler Metallstreifen verwendet, dessen Seitenabschnitte 17 und 18 gegenüber einem Mittelabschnitt 19 umgebogen werden, so daß diese Seitenabschnitte 17, 18 den Mittelabschnitt 19 des Rohres überlappen Die überlappenden Seitenabschnitte 17 und 18 werden in dieser Stellung miteinander verschweißt, um ein geschlossenes Rohrprofil zu erhaltene

Da es erfindungsgemäß beabsichtigt ist, daß Gewicht der Wärme-

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tauscherrohre im größtmöglichen Umfang zu reduzieren, wird vorzugsweise ein Streifenmaterial von sehr geringer Dicke verwendet, was jedoch dazu führt, daß die beiden Seitenabschnitte, die erfindungsgemäß in der sich überlappenden Position miteinander verschweißt werden, zu schwach sind, um während des Schweißprozesses in der erforderlichen genauen Relativposition zueinander zu verbleiben, was zu einer ungenauen und unzuverlässigen Naht führen würde, wenn nicht zusätzliche Maßnahmen getroffen würden«.

Das geschilderte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, das der eine Seitenabschnitt 17» der von dem anderen Seitenabschnitt 18 überlagert wird,im Bereich seines freien Randabschnitts relativ zum restlichen Teil des Seitenabschnittes 17 unter einem Winkel abgebogen wird, um einen Stützflansch 20 (Figur 1) bzw. 21 (Figur 2) zu zubilden. Diese Stützflansche sind vorzugsweise unter rechten Winkeln gegenüber dem übrigen Teil des Seitenabschnittes abgebogen, so wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist der Randabschnitt des Seitenabschnittes 17 auf sich selbst zurückgefaltet, so daß der dann rechtwinklig abgebogene Stützflansch 21 zentral unterhalb der Naht liegt, wodurch die Stützwirkung des Stützflansches verbessert ist»

Aufgrund des durch die erfindungsgemäße Maßnahme erzielten Stützeffekt kann die Breite der Schweißnaht beträchtlich verringert werden, und zwar in einem Umfang, der dadurch bestimmt ist, wie weit die Seitenabschnitte sich überlappen müssen, wodurch gleichzeitig die benutzte Materialmenge herabgesetzt wird. Wenn das Rohr mit oberflächenvergrößernden Elementen versehen werden soll, braucht die Schweißnaht nicht derart dimensioniert sein, daß diese Schweißnaht selbst auftretende Zugbeanspruchungen absorbieren kann, da diese Beanspruchungen von den oberflächenvergrößernden Elementen aufgenommen werden. Der eine der beiden Seitenabschnitte 17 ist vorzugsweise mit einer Stufe 22 zur Aufnahme des anderen Seitenabschnittes 18 versehen, wodurch diese Seite des Rohres

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flacher wird als bei einer Ausführungsform, bei der die beiden Seitenabschnitte ohne eine derartige Abstufung sich einander überlappend gegeneinander liegen.

Die Seitenabschnitte 17 und 18 werden anschließend miteinander verschweißt, wobei diese Seitenabschnitte gegeneinander gedrückt werden und die Gegenkraft von den Stützflanschen 20 bzw. 21 erzeugt wird, die während des Schweißprozesses gegen den Mittelabschnitt 19 gedrückt werden., Der Stützflansch 20 bzw. 21 wird normalerweise nicht mit dem Mittelabschnitt 19 verschweißt, obwohl eine derartige Maßnahme unter bestimmten Voraussetzungen wünschenswert seinkann und auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt„

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich das Gewicht eines Wärmetauscherrohres beträchtlich reduzieren, indem während des Schweißprozesses eine ausreichende Gegenkraft erzeugt v/ird; die Endabschnitte des Rohres werden von kritischen Ermüdungsstellen befreit, die dann auftreten, wenn die Schweißnaht sich gemäß den bekannten Herstellungsverfahren im Bereich einer der beiden kurzen Endabschnitte des Rohres befindet„

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Claims

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Patentansprüche

'1· Verfahren zur Herstellung von flachen Wärmetauscherrohren aus dünnen flexiblen Metallstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seitenabschnitte (17, 18) des Metallstreifens relativ zu einem Mittelabschnitt (19) aufeinander zu umgebogen werden, so daß die Seitenabschnitte den Hittelabschnitt und sich selbst überlappen, um zur Bildung eines Rohrprofiles miteinander verschweißt werden zu können, daß der eine Seitenabschnitt (17), der von dem zweiten Seitenabschnitt (18) überlagert wird, im Bereich seines Randes unter einem Winkel gegenüber dem übrigen Teil dieses Seitenabschnittes (17) zur Bildung eines Stützflansches (20 bzw. 21) abgebogen wird, und daß beim Verschweißen der beiden Seitenabschnitte (17, 18) die beiden Seitenabschnitte (17, 18) gegeneinander gedrückt werden, wobei der Stützflansch (20 bzw. 21) zur Erzeugung einer Gegenkraft gegen den Mittelabschnitt (19) gedrückt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützflansch (20 bzw«, 21) im wesentlichen unter einem rechten Winkel zum übrigen Teil des ersten Seitenabschnittes (17) umgebogen wird_o

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützflansch (21) so umgebogen wird, daß er im wesentlichen zentral unter der anzubringenden Schweißnaht liegte

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