DE2519756A1 - Verfahren zur vereinigung von rohren und rohrplatten - Google Patents
Verfahren zur vereinigung von rohren und rohrplattenInfo
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Description
ANONYME
SOGIEOE DES USINES CHATISSON . CF 74/9
SOGIEOE DES USINES CHATISSON . CF 74/9
Verfahren zur Vereinigung von Rohren und Rohrplatten·
Gegenstand der Erfindung ist ein neues Verfahren zum
dichten Einsetzen von Rohren in die Rohrdurchlässe einer Rohrplatte mit Hilfe von nachgiebigen Dichtungen·
Die Erfindung betrifft insbesondere die TSäraeaustauscher,
deren Bündel durch metallische kreisförmige, längliche oder rechteckige Rohre gebildet wird, an weichen Strahlglieder
durch Hartlöten, Schweissen, Bördeln, Kleben oder auf andere Weise befestigt sind.
Bei diesen Apparaten rühren die Hauptschwierigkeiten bei der Herstellung und später die Betriebsstörungen von der
großen Zahl der Verbindungen her, welche notwendigerweise zwischen den Rohren des Bündels und den Rohrplatten vorhanden siod,
in welche sie münden·
In zahlreichen Fällen werden diese Verbindungen durch Weichlötung oder Hartlötung zwischen den Rohren und den Rohrplatten
hergestellt, und die mechanische Festigkeit derartiger
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Verbindungen ist häufig gering. Wenn insbesondere die Rohrplatten
sich gegenüber den Rohren zu verschieben suchen, was I infolge der Druck- und Temperaturschwankungen, denen diese Teir
Ie ausgesetzt sind, sowie infolge der mechanischen Erschütterungen
der Fall ist, kommt es vor, daß die Verbindungen zwischen den Rohren und den Rohrplatten beschädigt werden und lecke
verursachen·
In der Technik ist bereits vorgeschlagen worden, die Verbindung zwischen den Rohren und den Rohrplatten mit
Hilfe von nachgiebigen Dichtungen herzustellen, es war dann aber bisher erforderlich, Dichtungai- verhältnismäßig verwickelter
Form vorzusehen, damit diese sich sowohl an die Rohrplatten als auch an die Rohre anpassen, und es ist in den meisten Fällen
nötig, die Rohre aufzuweiten, damit sie die nachgiebigen Dichtungen
verformen, was bei Massenfertigungen einen heiklen Arbeitsgang darstellt.
Die Erfindung ermöglicht die Herstellung einer
besonders wirksamen dichten Verbindung, welche außerdem nachgiebig
bleibt, was die Aufhebung der von den Druck Schwankungen und den differentiellen Dehnungen zwischen den Teilen der Austauscher
herrührenden Wickungen gestattet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsetzen von
Rohren in eine Rohrplatte oder dgl. ist dadurch gekennzeichnet,
daß in der Platte öffnungen mit einer der Form des Rohres oder der Rohre entsprechenden Form gebildet werden, deren Abmessungen
jedoch etwas grosser als die der Rohre sind, daß ein elastisches nachgiebiges Blatt auf eine Seite der Rohrplatte aufgelegt wird,
daß die Rohre in die Rohrdurchlässe der Rohrplatte so eingepresst werden, daß das Ende der Rohre von dem elastischen Blatt
umhüllt wird, und daß der das Ende des Rohrs überdeckende Abschnitt
des elastischen Blattes ausgeschnitten wird, so daß die innere Spannung des das Blatt bildenden Werkstoffs den sich
jenseits der Rohrplatte bildenden Abschnitt desselben zusammenzieht und dabei einen gespannten Wulst bildet, welcher gegen
die Wand des Rohres gedrückt wird und auf der Rohrplatte ruht.
Die Erfindung hat auch einen das obige Verfahren
anwendenden Austauscher zum Gegenstand. Gemäß diesem zweiten Merkmal der Erfindung weist der Austauscher Rohre mit
rundem, länglichem oder etwa rechteckigem Querschnitt, wenig-
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O C 1 Q 7 C C
stens eine Rohrplatte mit Sohrdurchlässen mit einer der Form
der Bohre entsprechenden Form, deren Abmessungen etwas größer als die Außenabmessungen der Rohre sind, und eine Platte aus
einem elastischen Werkstoff auf, deren Dicke größer als der halbe Unterschied zwischen den Abmessungen des Rohres bzw. der
Rohrdurchlässe ist, wobei diese Platte zwischen jedes Rohr und
seinen Rohrdurchlaß eingesetzt ist und jenseits der Platte einen
unter Spannung gehaltenen Waist bildet, der/sich unter dem Ende des Rohrs erstreckt, wobei er sich an der Rohrplatte abstützt.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
Fig. 1 ist ein schematischer auseinandergezogener
Schnitt der wesentlichen Bestandteile der Erfindung.
Fig. 2 ist ein der Fig. 1 entsprechender Schnitt nach Ausführung eines ersten Vereinigungsschritts.
Fig. 3 und 4 sind Schnitte der Ausführung eines zusät ζliehen Arbe itsgangs·
Fig. 5 ist ein Schnitt der fertigen Vereinigung.
Fig. 5 und 6 ist ein der Fig. 5 entsprechender
Schnitt einer Ausführungsabwandlung.
Fig. 7 und 8 sind Schnitte von Rohren, welche
eine Weiterbildung der Erfindung in zwei besonderen Ausführungsformen dieser Rohre zeigen.
Fig. 9 zeigt im Schnitt eine Weiterbildung der Erfindung.
Fig. 10 ist ein Schnitt längs der Linie X-X der
Fig. 9.
Fig. 11 und 12 sind der Fig. 5 entsprechende Schnitte, welche zwei weitere Weiterbildungen der Erfindung
zeigen.
Auf der Zeichnung bezeichnet 1 eine Rohrplatte, in welche dicht ein Rohr 2 eingesetzt werden soll. Wie oben
ausgeführt, kann die Rohrplatte 1 durch eine Rohrplatte eines
Wärmeaustauschers gebildet werden, von welchem die Rohre 2 die Umlaufrohre sind.
Zur Vereinigung der Rohrplatte 1 mit dem Rohr oder den Rohren 2 ist vorgesehen, daß die Innenabmessungen der
Rohrdurchlässe 1a der Platte 1 etwas grosser als die der Außenwand
der Rohre 2 sind, welche einen beliebigen kreisförmigen,
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länglichen, oder praktisch rechteckigen Querschnitt haben können] dessen kleine Seiten jedoch vorzugsweise abgerundet sind· Zwischen
der Platte 1 und dem Scheitel der Rohre 2 wird ein zusammenhängendes Blatt 3 aus einem nachgiebigen und elastischen
Werkstoff, z.B. Gummi, angeordnet.
Ein zweiter Vorgang besteht, wie in Fig. 2 dargestellt, darin, die Rohre 2 in die Rohrdurchlässe la einzuführen,
wodurch das Ende der Rohre 2 von den von diesen mitgenommenen Abschnitten des Blattes 3 umhüllt wird, wobei sich das Blatt
\ zwischen der Wand des Rohrdurchlasses la und der Außenwand eines
> jeden Rohres 2 verformt· Wie aus Pig. 1 und 2 hervorgeht, ist
die resultierende Dicke j des zwischen der Wand 1a und der entj sprechenden Wand des Rohres eingespannten Blattes 3 erheblich
kleiner als die Dicke jL. des Blattes vor der Verformung.
Der nächste Arbeitsschritt besteht, wie in Fig. 3 dargestellt, darin, den den Scheitel eines jeden Rohres 2 überdeckenden
Abschnitt 3a des Blattes 3 abzurändern. Dieses Abrändern erfolgt z.B. mittels eines Werkzeugs 4 in Form einer
Matritze, deren Schneidkante 4a mit dem als Stempel wirkenden
äußeren Umfangsrand des Rohrs 2 zusammenwirkt. Da© Äbränderungswerkzeug
kann auch durch einen Stempel 5 gebildet werden, wie in Fig. 4· dargestellt, wobei dann die Arbeitskante 5a dieses
Werkzeugs mit dem inneren Umfangsrand des Rohrs 2 zusammenwirkt, welches dann als Matritze anstatt als Stempel wie in dem vorhergehenden,
in Fig. 4 dargestellten Fall arbeitet.
Fig. 2 bis 4 zeigen, daß das Rohr 2 in die Rohrplatte
1 so eingesetzt werden muß, daß es erheblich jenseits derselben vorspringt. Bei Vornahme der Abränderung des Blattes
3 zieht sich dann der die Seitenwand, des Rohrs umhüllende Abschnitt 3b des Blattes zusaimen und bildet einen Wulst 6, wie
in Fig. 5 dargestellt.
Unter der Wirkung der inneren Re st spannungen wird der Wulst 6 kräftig gegen das Rohr sowie gegen die Oberseite
der Rohrplatte 1 und auch gegen die Unterseite derselben gedrückt, wie dies die Pfeile f,. sowie £2 andeuten.
Zweckmäßig ist das untere Ende der Rohrdurchlässe 2a leicht abgerundet, wie bei 1^ (Fig· 1) dargestellt. Diese
Abrundung erleichtert das Gleiten des Blattes 3 während des Einsetzens eines jeden Rohrs 2 und verhindert, daß der Werk-
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ο C -J η η r η
stoff dieses Blattes eine übermäßige Dehnung erfährt.
■ Bei der obigen, in Fig. 1 bis 5 dargestellten
ι Ausführungsfora ist die Rohrplatte 1 dick dargestellt und kann
1 z.B. aus Formpreßeasse, insbesondere einem Kunstharz, aus Glas
oder aus Metall sein. ;
Die Erfindung kann auch in entsprechender Ϊ
Weise angewandt werden, wenn die Rohrplatte 1 aus gezogenem \
und ausgeschnittenem Metall besteht, wie dies häufig bei den'
Rohrplatten für Wärmeaustauscher der Pail ist. Es werden dann ι
zur Begrenzung der Rohrdurchlässe la in an sich bekannter Weise kontinuierliche Kragen 7 gebildet, was in Pig. 6 dargestellt
ist, welche zeigt, daß man so automatisch die Abrundung 1. erhält,
an welcher das Blatt 5 während des Einsetzens eines jeden Rohrs 1 gleitet·
Gewünachtenf alls können die unter Bezugnahme
auf Pig· 3 und 4 beschriebenen Abränderungswerkzeuge fortfallen,
Das Ende der Rohre wird dann so geformt, daß diese eine Kante 8 mit einer nachfolgenden Rampe 9 bilden, so daß das Blatt 3
längs der Wände des Rohrs gleiten kann, um den Wulst 6 (Fig· 7) zu bilden· Wenn die Rohrwand sehr dünn ist, so daß dann die Bildung
der Rampe 9 schwierig wäre, kann man, wie in Fig· 8 gezeigt, das Rohr an seinem Ende einziehen, wie bei 10 dargestellt, so
daß die Rampe 9 automatisch entsteht.
Wenn die Rohre einen länglichen, einem Rechteck naheliegenden Querschnitt haben, könnte der durch den Wulst
6 ausgeübte Druck die großen Seiten des Rohrs verfoimen. Es wird dann, wie in Fig. 9 und 10 dargestellt, in die Rohre zweckmässig
eine Verstärkung oder ein Versteifungsglied 11 eingesetzt, welches zweckmässig so geformt ist, daß es ein Störglied
bildet, was zur Folge hat, daß die großen Seiten 2a, 2b des
ί Rohrs einwandfrei verstrebt sind.
Die Lage des Verstärkungsgliedes wird vorzugsweise so gewählt, daß sein Scheitel sich in einer Entfernung S
Ton dem Ende des Rohrs befindet, wie in Fig. 9 dargestellt, ,
j wobei diese Entfernung E kleiner als die Entfernung EQ (Fig. 5)»
d.h. als das Maß, um welches das Rohr über den Wulst 6 vorspringt, oder gleich dieser Entfernung ist. Die Höhe H (Fig. 9)
des Verstärkungsgliedes 11 muß außerdem gleich der Strecke H0
(Fig. 5), d.h. der Höhe des Rohrabschnitts, gegen welchen die
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: von dem Platz 3 gebildete Dichtung mehr oder weniger gedrückt wird, oder größer als diese sein.
Um jedes Gleiten des eine Muffe 14 zwischen
der Rohrplatte 1 und der Rohrwand bildenden Abschnitts des Blattes
3 zu verhindern, ist es in gewissen Fällen zweckmassig, die Außenfläche des Rohrs wenigstens über die Länge HQ aufzurauhen.
Man kann auch, wie in Fig. 11 dargestellt, an dem Rohr 2 eine Gegenplatte 12 befestigen, welche bei einem ISärmeaustauscher das
Aussehen einer Blindrohrplatte hat, welche an den Rohren 2 durch Schweißen, Hartlöten oder Kleben befestigt werden kann,
ohne daß jedoch eine Abdichtung zwischen dieser Platte und den Rohren erforderlich ist· Die Gegenplatte 2 bildet vorzugsweise
eine aufsteigende Randleiste 3» welche den Abschnitt 3^ des
Blattes 3 einzuklemmen sucht, welcher gegen die Abrundung 1^
gedrückt wird. Hierdurch wird jedes Rückwärtsgleiten der von dem Blatt 3 um jedes Rohr herum gebildeten Muffe 14 verhindert.
Fig.l2 zeigt eine Ifeiterbildung der in Pig»11
dargestellten Ausführungsform und zeigt die Anwendung auf einen
Wärmeaustauscher mit einer Gegenplatte 12, welche an ihren Enden auf einem von einem Seitenteil 6 gebildeten Absatz 15 gehalten
wird. Bei dieser Ausführung ist es nicht nötig, die Gegenplatte 12 an den Rohren 2 durch Schweißen, Hartlöten oder Kleben zu
befestigen.
Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden. So kann insbesondere die Verstärkung 11 durch ein sich
über die ganze Höhe der Rohre 12 erstreckendes Stör glied gebildet werden.
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Claims (12)
- PATENTANSPRÜCHE |SJ Verfahren zur Vereinigung van Rohren mit eiraf gl·, dadurch gekennzeichnet, daß in der Platte öffnungen (1a) mit einer der Form des Rohrs oder der Rohre (2) entsprechende Form gebildet werden, deren Abmessungen jedocli etwas größer als die der Rohre sind, daß ein elastisches nachgiebiges Blatt (3) auf einer Seite der Rohrplatte angeordnet wird, daß die Rohre in die Rohrdurchlässe der Rohrplatte so eingepresst werden, daß das Ende der Rohre von dem elastischen Blatt umhüllt wird, und daß der das Ende des Rohrs überdeckende Abschnitt des elastischen Blattes abgeschnitten wird, so daß die; innere Spannung des das Blatt bildenden Werkstoffs den sich jenseits der Rohrplatte erstredcsnäai Abschnitt desselben einzieht, wodurch ein gespannter Wulst (6) entsteht, welcher gegen die Wand : des Rohrs gedruckt wird und auf der Rohrplatte ruht. j
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ι zeichnet, daß. die Dicke des Blattes (3) aus einem nachgiebigen ; Werkstoff größer vorgesehen wird als der Zwischenraum (_£) zwi- | sehen der Außenwand eines jeden Rohrs (2) und der Innenwand (1a) des in der Rohrplatte gebildeten entsprechenden Rohrdurchlasses.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrdurchlaß der Rohrplatte in seinem Eingangsteil (1.) aufgeweitet wird, von welchem aus das Blatt aus einem elastischen nachgiebigen Werkstoff über das Ende des Rohrs gestülpt wird, um das Gleiten des Blattes in der Rohrplatte zu erleichtern·
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der das Ende des Rohrs überdeckende Abschnitt (3a) des elastischen Blattes durch einen Abränderungsvorgang mittels einer Matrize (4·) ausgeschnitten wird, welche mit dem als Stempel wirkenden Rohr (2) zusammenwirkt.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der das Rohr überdeckende Abschnitt! des elastischen Blattes durch einen Abränderungsvorgang mittels ■ eines Stempels (5) ausgeschnitten wird, welcher mit dem als Matrize arbeiteinen Ende des Rohrs (2) zusammenwirkt.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» S dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ende des Rohrs eine scharfe509850/0878Kante (8) mit einer nachfolgenden Rampe (9) gebildet wird, der- j art, daß das Ausschneiden des elastischen Blattes durch, diese : Kante am Ende des Einsetzens des Rohrs in die Rohrplatte erfolgt.
- 7· Verfahren nach, einem der Ansprüche 1 bis 6, da- , durch gekennzeichnet, daß die scharfe Kante (8) an des Ende eines eingezogenen Teils (10) deB Rohrs gebildet wird·
- 8· Wärmeaustauscher mit Rohren und Rohrplatten, gekennzeichnet durch Rohre (2) mit rundem, länglichem oder praktisch rechteckigem Querschnitt, wenigstens eine Rohrplatte (1) | mit Rohrdurchlässen (1a) mit einer der Eorm der Rohre entspre- ! chenden Form und Abmessungen, welche etwas grosser als die aus- ■ seren AbBB ssungen der Rohre sind, und eine Platte (3) aus einem ' elastischen Werkstoff, deren Dicke größer als die halbe Bifferenz zwischen den Abmessungen, der Rohre bzw. der Rohrdurchläs-i . se ist, wobei die Platte zwischen jedes Rohr und seinen Rohr- ί durchlaß eingesetzt ist und jenseits der Platte einen unter ; Spannung gehaltenen Wulst (6) bildet, wobei sie sich unter dem Ende des Rohrs erstreckt und sich an der Rohrplatte abstützt.
- 9· Wärmeaustauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrplatte einen abgerundeten Rand (1^) ... aufweist, welcher jeden Rohrdurchlaß auf der Seite der Platte umgibt, welche der entgegengesetzt ist, auf welcher das Rohr vorspringt.
- 10. Wärmeaustauscher nach Anspruch 8 oder 9» dadurch . gekennzeichnet, daß der abgerundete Rand (1,.) von der Basis eines jeden Rohrdurchlaß begrenzenden vorspringenden Kragens (7) gebildet wird.
- 11 · Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 8 bis10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der sich über die Höhe des Rohrdurchlasses der Rohrplatte erstreckende Abschnitt \ des Rohrs auf seiner Außenwand aufgerauht ist·
- 12. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 8 bis11, gekennzeichnet durch eine gelochte Gegenplatte (12), welche gegen die in den Rohrdurchlaß eingeführte Seite des elasti- \ sehen Blattes (3) gedruckt ist.13· WäraeaustBBscher nach einem der Ansprüche 8 his12, dadurch gekennzeichnet, daß die gelochte Gegenplatte (12) an der Stelle eines jeden Rohrdurchlasses eine vorspringendeS09850/0678Randleiste (13) bildet, welche die elastische Platte (3) gegen den abgerundeten Teil (1,,) der Rohrplatte drückt.14· lärmeaustauscher nach einem der Ansprüche8 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines jeden ί Rohrs (2) ein Verstärkungsstück (11) angeordnet ist, dessen I Scheitel bis über den Wulst (6) der· das Rohr umgebenden elasti- ί sehen Platte reicht. · ί15· lärme austauscher nach einem der Ansprüche8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsstück (11) nach Art eines Störgliedes ausgebildet ist, welches Verstrebungen zwischen den beiden großen Seiten (2a, 2b) eines jeden, praktisch einen Rechteckquerschnitt habenden Rohrs (2) bildet.509850/0678
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