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Innenrippenrohr
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für druckgas- oder druckölbeheizte Heizkessel Die Erfindung bezieht
sich auf ein Innenrippenrohr für druckgas- oder druckölbeheizte Heizkessel1 bestehend
aus einteiligen, in der Längsrichtung mehrfach berippten und an den Längsseiten
miteinander verschweißten Mantelstreifen mit einer dem Innenrippenrohr entsprechenden
Länge, wobei jeder Mantelstreifen an jeder Längsseite einen Seitenschenkel mit einer
annähernd der halben Rippen-teilung entsprechenden Breite aufweist.
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Innenrippenrohre dieser Art sind marktüblich. Die hierzu notwendigen
berippten Mantelstreifen werden als Strangpreßprofile vom Preßwerk in Stäben geliefert.
Die Mantelstreifen sind jedoch im Querschnitt gegenüber dem gebrauchsfertigen Mantelstreifen
in entgegengesetzter Richtung kreissegmentförmig durchgewölbt. Bei einem solchen
Strang verlaufen mithin die Rippen auf der konvexen Seite des kreissegmentförmigen
Querschnittes radial nach außen. Allerdings werden auch Mantelstreifen hergestellt,
bei denen die unberipptebeite eine gerade Ebene bildet. Dieses ist aber nur möglich,
wenn die Rippenteilung die des Innenrippenrohres nach der Erfindung bedeutend überschreitet.
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Um eine möglichst wirtschaftliche Herstellung der jeweils einen Strang
bildenden Mantelstreifenprofile im Preßwerk zu gewährleisten, müssen in Bezug auf
die den Umfang eines Innenrippenrohres bestimmende Länge der Mantelstreifenquerschnitte
sowohl Minus als auch Plustoleranzen zugelassen werden Bei neuwertiger Profilform
der Strangpresse müssen deshalb in einem vertretbaren Maß Minus toleranzen und nach
einer gewissen Cebrauchsdauer der Profilform infolge der dadurch bedingten Abnutzung
in einem noch vertretbaren Umfang Plustoleranzen in Kauf genommen werden. Erst wenn
diese vorbestimmten Plustoleranzen Uberschritten werden, muß die Profilfarm der
Strangpresse ern-euert werden Zur Weiterverarbeitung werden dann die fUr ein gewUnschtes
Innenrippenrohr notwendigen berippten Mantelstreifen vom gelieferten Strang abgelängt,
wobei die Länge der Mantelstreifen der Länge dieses Innenrippenrohres entspricht.
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Alsdann wird jeder Mantelstreifen zu einem Kreissegment mit dem gewünschten
Außendurchmesser des Innenrippenrohres durchgebogen, wobei nunmehr die einander
benachbarten Rippen zueinander konvergieren. Dieses Durchbiegen der Mantelstreifen
kann mittels einer Presse oder durch profilierte Rollen erfolgen. Es ist auch möglich,
ganze Stäbe durch diesen Rollvorgang in den gewünschten Außendurchmesser des Innenrippenrohres
zu biegen und dann die Segmentstucke abzulängen.
Bevor jedoch die
in dieser Weise vorbereiteten Mantelstreifen zu einem Innenrippenrohr zusammengeschweißt
werden können, müssen die Segmentstücke nach Plus- und Minustoleranzen sortiert
und in einer Vorrichtung derart lotrecht zu dem gewuRschten ~Innenrippenrohr zusammengestellt
werden, daß unter Einhaltung des gewünschten A-ußendurchmessers sich die Minus-
und Plustoleranzen ausgleichen, damit die beiderseits der Mantelstreifen verlaufenden
Schweißspalte möglich gleich groß bzw.
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nicht zu breit sind.
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Anschließena' werden die zu einem Innenrippe-nrohr zusammengestellten
Mantelstreifen an verschiedenen Stellen der Längsseiten der Seitenschenkel durch
Heftschweißen miteinander verbunden und dann auf der Rohrinnenseite und auch auf
der Rohraußenseite verschweißt. Trotz sorgfdltiger Auswahl der Mantelstreifen ergeben
sich je Innenrippenrohr verschieden breite Schweißspalte, so daß aus diesem Grunde
die Innen-und auch die Außenschweißnahtenur von Hand und nicht mit einer Maschine
automatisch ausgeführt werden können. Sind die Schweißspalte relativ breit ausgefallen,
so besteht die Gefahr, daß die Schweißnaht durchbricht.
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Die breiten Schweißspalte wirken sich auch auf das fertige Innenrippenrohr
nachteilig aus. Durch die größere Schweißmaterialzuführung und die stärkere Erwärmung
zieht sich das Innenrippenrohr beim Erkalten so stark zusammen, daß der Außendurchmesser
zu klein wird, wodurch Schwierigkeiten beim
Einschweißen des Innenrippenrohres
in das den Wassermantel umgrenzende Gehäuse für den Heizkessel auftreten. Auch der
Innendurchmesser des Innenrippenrohres, in dem die den Brennraum am äußeren und
die Heizgaskanäle des Innenrippenrohres am inneren Umfang abgrenzende Brennkammer
angeordnet ist, wird dabei zwongslaufig kleiner Die Brennkammer muß also.-infolge
der Austau-schbarkeit - diesem kleinstmöglichen Durchmesser entsprechend ausgebildet
werden. In einem Innenrippenrohr mit Plus toleranz liegt die Brennkammer deshalb
an den freien Schmalfiachen der im jeweiligen Heizkessel oberen Rippen nicht an
und ein Teil der Rauchgase strömt, ohne die Rippen zu berühren und an diese die
Wärme abzugeben über den Rauchabzug zum Schornstein. Die Folge davon ist eine erheblich
verminderte Wärmeausnutzung und damit eine höhere Abgastemperatur.
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Das bekannte Innenrippenrohr erfordert somit fUr seine Herstellung
umfangreiche Vorbereitungsarbeiten und insbesondere auch verhältnismäßig umständliche
und damit teuere Schweißarbeiten, so daß insgesamt gesehen dadurch auch die Gestehungskosten
für den Heizkessel ungünstig beeinflußt werden.
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Es besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin, das bekannte Innenrippenrohr
aus Mantelstreifen für druckgas- oder druckölbeheizte Heizkessel mit den weiteren
Merkmalen der eingangs erläuterten Gattung so weiterzubilden, daß das Zusammenschweißen
der berippten Mantelstreifen nur noch einseitig von der glatten bzw. unberippten
Seite notwendig ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelost, daß an jedem Mantelstreifen
mindestens der eine Seitenschenkel um die, Materialdicke des anderen Seitenschenkels-
parallel zu sich selbst versetzt an der benachbarten Rippe angeformt wird.
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Durch diese Maßnahmen können die berippten Mantelstreifen unabhängig
von ihren Toleranzmaßen unsortiert-lotrecht in die Vorrichtung zum Zusammenschweißen
e~ingestellt werden, wobei jeweils der versetzt angeformte Seitenschenkel'des einen
Mantelstreifens den unversetzten Seitenschenkel des benachbarten Mantelstreifens
teilweise'überlappt. In die muldenförmige Vertiefung, die dadurch gebiIdet ist,
wird die Schweißnaht gelegt. Durch die verschiedenen Maße-d-er Mantelstreifen innerhalb
der Toleranzgrenze verändert sich zwar die Breite der Vertiefung. Dieses ist aber
für die Schweißung nicht--v-on Bedeutung, weil das zugeführte Schweißmateria-I durch
die muldenförmigen Vertiefungen nicht mehr hindurchfallen kann.
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Insbesondere ist nunmehr auch das der gegenseitigen Verschweißung
der Mantelstreifen vorausgehende Heftschweißen nicht mehr erforderlich. Außerdem
können weiterhin das Zuzusammenschweißen der Mantelstreifen automatisiert und mehrere
Schweißpistolen fUr mehrere Schweißnähte gleichzeitig in Einsatz gebracht werden.
Dadurch wird nicht nur Schweißmaterial sondern auch in erheblichem Maße elektrische
Energie eingespart. Außerdem ist nur ein Bruchteil des bisher notwendigen Arbeits-
und Schweißaufwandes erforderlich. Das jeweils gewünschte Innenrippenrohr kann also
in einer -außerordentlich wirtschaftlichen Weise und mit einer hohen Maßgenauigkeit
hergestellt werden.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert werden, das weitere Erfindungsmerkmale erkennen läßt. Die Zeichnung
zeigt in schematischer Darstellung jeweils in Stirnansicht: Fig. 1 einen berippten,
aus der Strangpresse kommenden Mantelstreifen mit jeweils einem in der Höhe versetzten
Seitenschenkel, Fig. 2 den Mantelstreifen nach Fig. 1 mit gerade gestrecktem Querschnitt,
bei dem die unberippte Seite eine gerade Ebene bildet, Fig. 3 die einander zugekehrten
Rippen zweier benachbarter Mantelstreifen eines Innenrippenrohres mit den sich einander
überlappenden Seitenschenkeln, Fig. 4 einen kreissektorartigen Ausschnitt aus einem
Innenrippenrohr in der neuen Ausführung.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung soll zunächst kurz die bisherige
Ausführungsform eines Innenrippenrohres erläutert werden.
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Jedes Innenrippenrohr 1 wird von einer Anzahl mehrfach berippter Mantelstreifen
2 gebildet. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel hat jeder Mantelstreifen 2 fünf
Rippen 3, die als Innenrippen auf der konkaven Seite des gebrauchsfertigen Mantelstreifens
angeformt sind. Außerdem ist an jeder Längsseite eines Mantelstreifens ein Seitenschenkel
4 bzw. 5 angeformt, dessen freie Längsseite bisher abgerundet ist und mit der Längsseite
des benachbarten Seitenschenkels eines im Umfang folgenden Mantelstreifens durch
eine X-Naht zusammengeschweißt wird. Beide Seitenschenkel 4 und 5 bilden die Fortsetzung
des Mantelstreifens quer zu dessen Längsrichtung und haben mit diesem die auch unverrippte
Seite gemeinsam. Im übrigen kann die Anzahl der Rippen jedes Mantelstreifens aber
auch mehr oder weniger als fUnf Rippen betragen.
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Die im Strangpreßverfahren hergestellten Mantelstreifen werden vom
Preßwerk strangweise bzw. in Stangen geliefert. Bei der engen Rippenteilung von
annähernd 20 Millimeter und einer Rippenhöhe von annähernd 30 Millimeter müssen
die Rippen 3 beim heutigen Fertigungsverfahren nach außen divergieren. Demgemäß
wird auch jeder eine Anzahl berippte Mantelstreifen 2 bildende Strang entgegen der
Gebrauchform der Mantelstreifen quer zu seiner Längsrichtung konvex durchgewölbt,
so daß sich die Rippen auf der konvexen Seite des Stranges befinden und auf dieser
senkrecht stehen, vgl. hierzu auch Fig. 1.
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Es ist auch möglich, die Mantelstreifen bei einer größeren Teilung
als 20 Millimeter mit gerade gestrecktem Querschnitt -entsprechend Fig. 2 - durch
das Strangpreßverfahren herzustellen. In beiden Ausführungsformen gelangen die aus
einer Anzahl berippten Mantelstreifen bestehenden Stränge an den Hersteller von
druckgas- bzw. druckölbeheizten Heizkesseln, vgl. Fig. 1 und 2.
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Wie bereits beschrieben, werden die Mantelstreifen durch Biegen parallel
zu ihrer Längsrichtung in einen gebrauchsfertigen Zustand gebracht, sortiert, in
einer Vorrichtung lotrecht zusammengestellt, jede Schweißspalte kontrolliert, geheftet
und dann von beiden Seiten verschweißt. Um diesen hohen Aufwand bei der bisherigen
Herstellungsweise von Innenrippenrohren zu vermeiden, wird erfindungsgemäß jeder
berippte Mantelstreifen bzw. ein aus einer Anzahl von berippten Mantelstreifen bestehender
Strang so ausgebildet, daß bei Verwendung von als günstig sich herausgestellten
Abmessungen, nämlich bei einer Rippenteilung von annähernd 20 Millimeter und einer
Rippenhöhe von annähernd 30 Millimeter, an jedem berippten Mantelstreifen 2 der
eine Seitenschenkel 4 bzw. 5 um die Materialdicke des anderen Seitenschenkels 5
bzw. 4 parallel zu sich selbst versetzt an der benachbarten Rippe 3 angeformt wird,
vgl. Fig. 1 und 2. Dadurch überlappen sich die Seitenschenkel 4 und 5 zweier benachbarter
Mantelstreifen 2,
wobei durch die überlappung eine Mulde oder Vertiefung
entsteht, die innen durch den überlappenden versetzten Seitenschenkel 5 abgedeckt
wird. In diese Mulde oder Vertiefung wird die Schweißnaht gelegt und damit die zwei
miteinander zu verschweißenden berippten Mantelstreifen flUssigkeitsdicht verbunden.
Das Innenrippenrohr kann auf diese Weise erheblich schneller und mit wesentlich
kleinerem Aufwand an Schweißmaterial und elektrischer Energie hergestellt werden.
Außerdem kann nunmehr - insbesondere der Schweißvorgang - automatisiert werden.
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Damit die Schweißmulde 8 zweier sich überlappender Seitenschenkeln
4 und 5 benachbarter berippter Mantelstreifen entsprechend geräumig V-förmig gestaltet
und über den Bereich des überlappenden Seitenschenkels 5 eine zuverlässig flüssigkeitsdichte
Verschweißung möglich ist, wird zunächst der versetzte Seitenschenkel 5 an der der
glatten Mantelfläche des jeweiligen Mantelstreifens zugekehrten Fläche insbesondere
im Bereich der Wurzel dieses Seitenschenkels 5 durch eine Hinterschneidung (6) ausgeformt.
Außerdem wird die Begrenzungsfläche zwischen dem versetzten Seitenschenkel 5 und
der glatten Mantelfläche 9 des berippten Mantelstreifens 2 zur Mantelfläche 9 sich
schräg nach auswärts erweiternd ausgebildet, so daß diese schräge Fläche 10 mit
der Mantelfläche 9 einen stumpfen Winkel einschließt und die eine Begrenzungsfläche
der V-förmigen Schweißmulde 8 bildet. Schließlich ist auch
noch
das freie Ende des unversetzten Seitenschenkels 4 jedes berippten Mantelstreifens
2 derart abgeschrägt, daß die abgeschrägte Schmalfläche 11 mit der glatten Mantelfläche
9 des zugeordneten berippten Mantelstreifens ebenfalls einen stumpfen Winkel ergibt
und die andere Begrenzungsfläche der V-förmigen Schweißmulde 8 bildet.
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Fig. 4 zeigt einen kreissektorartigen Ausschnitt aus einem Innenrippenrohr
1, bei dem die U-förmigen, von den Rippen des Innenrippenrohres begrenzten Heizgaskanäle
durch eine Brennkammer 13 aus hitzebeständigem Werkstoff verschlossen sind. Die
Brennkammer 13 umhüllt den nicht dargestellten Brennraum des Heizkessels, in dem
die Flamme zurückgeführt und anschließend die heißen Heizgase durch die Heizgaskanäle
7 des Innenrippenrohres 1 in den Rauchgasabzug geführt werden, wogegen die glatte
Mantelfläche 9 von dem zu erhitzenden Wasser umspült wird.
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Die Erfindung ist nicht auf das erläuterte Ausführungsbeispiel beschränkt.
So können beispielsweise Rippenteilung und Rippenhöhe geändert werden, ohne dadurch
den Bereich der Erfindung zu verlassen. Auch kann die Breite der Seitenschenkel
variiert und so ausgebildet werden, dan sie die halbe Teilung zuzüglich mindestens
der größten Minustoleranz überschreitet.
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Insbesondere können auch beide Seitenschenkel eines berippten Mantelstreifens
um ihre Materialdicke parallel zu sich selbst versetzt an der jeweils benachbarten
Rippe angeformt sein. In einem solchen Fall weist dann der jeweils benachbarte Mantelstreifen
unversetzte, mit dessen glatter Seite bündige Seitenschenkel auf, woran sich an
diesen Mantelstreifen jeweils wieder ein solcher mit versetzten Seitenschenkeln
anschließt usw.
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