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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 Heizkessel, 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 Rippenteilung entsprechenden Breite aufweist und jeder Seitenschenkel
mit seiner freien Längsseite über einen gegenseitigen Abstand mit der freien Längsseite
des benachbarten Seitenschenkels eines in einer Vorrichtung folgenden Mantelstreifens
zusammen schweißbar ist.
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Innenrippenrohre dieser Art sind marktüblih. Die hierzu notwendigen
berippten Mantelstreifen werden als Strangpreßprofile vom Preßwerk in Stäben geliefert.
Die Mantelstreifen sind jedoch im Querschnitt gegenüber jedem zum Innenrippenrohr
bereits gebrauchsfertig gebogenen Mantelstreifen in entgegengesetzter Richtung kreissegmentförmig
durchgewölbt, so daß mithin bei einem solchen Strang die Rippen auf der konvexen
Seite des kreissegmentförmigen Querschnittes radial nach außen verlaufen.
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Allerdings werden auch Mantelstreifen hergestellt, bei denen die unberippte
Seite eine gerade Ebene bildet. Dieses ist aber nur möglich, wenn die Rippenteilung
derartiger Mantelstreifen die des der Erfindung zugrunde liegenden Innenrippenrohres
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 berücksichtigt werden. Bei neuwertiger Profilform
der Strangpresse müssen deshalb in einem vertretbaren Maß Minustoleranzen und nach
einer gewissen Gebrauchsdauer der Profilform infolge der dadurch bedingten Abnutzung
in einem noch vertretbaren Umfang Plustoleranzen zugelassen werden. Erst wenn diese
vorbestimmten Plustoleranzen überschritten werden, wird die Profilform der Strangpresse
erneuert.
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Zur Weiterverarbeitung werden dann die für ein gewünschtes Innenrippenrohr
notwendigen berippten Mantelstreifen vom gelieferten Strang abgelängt, wobei die
Länge der abgeschnittenen Mantelstreifen nach Maßgabe der hierbei zugelassener Plus-Minustoleranzen
der Länge dieses Innenrippenrohres entspricht. Alsdann wird jeder Mantelstreifen
quer zu seiner Längsrichtung zu einem Kreissegment mit dem gewünschten Außendurchmesser
des Innenrippenrohres durchgebogen, wobei nunmehr die einander benachbarten Rippen
zueinander konvergieren. Dieses Durchbiegen der jeweils in einer kreissegmentartig
ausgewölbten Unterlage eingelegten Mantelstreifen kann mittels eines zwischen die
Rippen eingreifenden Balkens einer Presse oder durch profilierte Rollen erfolgen.
Es ist auch möglich, ganze Stäbe
bzw. Stränge durch einen derartigen
Rollvorgang quer zu ihrer Längsvorrichtung entsprechend den gewünschten Außendurchmesser
des Innenrippenrohres durchzubiegen und dann die Segmentstücke von dem entsprechenden
Strang (auf die Länge des betreffenden Innenrippenrohres) abzulängen.
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Bevor jedoch die in dieser Weise Vorbereiteten Mantelstreifen zu einem
Innenrippenrohr zusammengeschweißt werden können, müssen die Segmentstücke nach
Plus- und Minustoleranzen in der Querrichtung sortiert und in einer Vorrichtung
derart lotrecht zu dem gewünschten Innenrippenrohr zusammengestellt werden, daß
unter Einhaltung des gewünschten Außendurchmessers sich die Minus- und Plustoleranzen
möglichst ausgleichen, damit die beiderseits der Mantelstreifen verlaufenden Schweißspalte
praktisch gleich groß bzw. nicht zu breit sind, wobei es sich nicht vermeiden läßt,
daß trotzdem anfänglich noch etwas Schweißgut durch die Schweißspalte hindurchfällt.
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Anschließend werden die zu einem Innenrippenrohr 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 sorgfältiger Auswahl der Mantelstreifen ergeben
sich je Innenrippenrohr verschieden breite Schweißspalte, so daß aus diesem Grunde
die Innen- und auch die Außenschweißnähte praktisch nur von Hand und nicht mit einer
Schweißvorrichtung automatisch ausgeführt werden können. Sind die Schweißspalte
relativ breit ausgefallen, so besteht die Gefahr, daß die Schweißnaht durchbricht
bzw.
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das Schweißgut zunächst durch den jeweiligen Schweißspalt hindurch
fällt.
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Außerdem hat sich die Notwendigkeit herausgestellt, daß jeder Schweißspalt
auch von der Innenseite des Innenrippenrohres verschweißt werden muß, damit durch
die wechselnde Wärmebelastung in der Schweißnaht keine Haarrisse auftreten können.
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Die breiten Schweißspalte wirken sich auch auf das fertige Innenrippenrohr
nachteilig aus. Durch die größere Schweißmaterialzuführung und durch die damit verbundene
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.
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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 zwangsläufig kleiner. Die Brennkammer muß
also - infolge der Austauschbarkeit - diesem kleinstmöglichen Durchmesser entsprechend
ausgebildet werden. In einem Innenrippenrohr mit Plustoleranz liegt die Brennkammer
deshalb an den freien Schmalflächen 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 für seine Herstellung
umfangreiche Vorbereitungsarbeiten und insbesondere auch verhältnismäßig umständliche
und damit teuere Schweißarbeiten, so daß insgesamt gesehen dadurch auch die Gestehungskosten
für den Heizkessel außerordentlich ungünstig beeinflußt werden.
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Durch das deutsche Patent Nr. 29 20 057 ist es auch schon bekannt
geworden, das bekannte Innenrippenrohr aus berippten Mantelstreifen so weiterzubilden,
daß das Zusammenschweißen nur noch einseitig an der glatten bzw. unberippten Rohrseite
notwendig ist. Hierzu wird an jedem Mantelstreifen mindestens der eine Seitenschenkel
um die Materialdicke des anderen Seitenschenkels parallel zu sich selbst versetzt
an der benachbarten Rippe angeformt.
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Zum Zusammenschweißen der in die entsprechende Vorrichtung eingestellten
Mantelstreifen überlappt jeder versetzt angeordnete Seitenschenkel den unversetzten
Seitenschenkel des jeweils benachbarten Mantelstreifens zumindest teilweise. Hierbei
entsteht an jeder Überlappungsstelle eine etwa v-förmige, nach außen offene Schweißnut,
welche insbesondere bei Plustoleranzen der Querschnittslängen der Mantelstreifen
teilweise mehr oder weniger vom unversetzten Seitenschenkel des benachbarten Seitenschenkels
überragt wird. Beim Schweißvorgang wird die betreffende Schweißnut durch Schweißgut
ausgefüllt und dabei der jeweils über die Schweißnut ragende Teil des unversetzten
Seitenschenkels eines benachbarten Mantelstreifens abgebrannt und mit der Schweißgutmasse
verschweißt.
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Auf diese Weise wird die jeweilige Schweißnut zwischen zwei einander
benachbarten Mantelstreifen in einem Arbeitsgang einseitig von der glatten Rohrseite
aus dicht zugeschweißt.
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Es hat sich hierbei herausgestellt, daß insbesondere bei Plustoleranzen
der Mantelstreifenquerschnittslängen, die außerhalb der Schweißnut dicht über- bzw.
aufeinanderliegenden Flächen der Seitenschenkel von Schweißvorgang nicht erfaßt
werden, damit unverschweißt bleiben und daher einen
zum Brennraum
offenen Spalt bilden. In einem solchen Spalt könnte daher im Laufe der Zeit Korrosion
entstehen und dadurch die Lebensdauer eines solchen Innenrippenrohres ungünstig
beeinflussen.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist auch schon die Breite der Mantelstreifen
zwischen zwei Schleifscheiben kalibriert worden. Dieses gewährleistet zwar eine
einwandfreie einseitige Schweißung, erfordert jedoch einen weiteren Arbeitsgang,
der nicht unerhebliche zusätzliche Unkosten verursacht.
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Abgesehen hiervon erfordert auch das Einsortieren der seitlich nicht
kalibrierten Mantelstreifen in die zum Zusammenschweißen dienende Vorrichtung derart,
daß die Plus- und Minustoleranzen der Querschnittslängen benachbarter Mantelstreifen
eines Innenrippenrohres möglichst ausgeglichen werden, einen verhältnismäßig großen
Zeitaufwand. Außerdem versteift der versetzte Seitenschenkel den betreffenden Längsseitenbereich
eines Mantelstreifens erheblich, so daß letztere in diesen Längsseitenbereich der
Umfangsrundung des Rippenrohres nur sehr schwer angepaßt werden können.
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Somit kann daher auch das Innenrippenrohr nach dem deutschen Patent
Nr.
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29 20 057 noch in keiner Weise befriedigen.
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Es besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin, das bekannte Innenrippenrohr
aus berippten Mantelstreifen für druckgas- und druckölbeheizte Heizkessel mit den
weiteren Merkmalen der eingangs erläuterten Gattung so weiterzubilden, daß bei an
sich bekannter symmetrischer Ausbildung der Mantelstreifen unter Vermeidung eines
Toleranzausgleiches beim Einsortieren in die Vorrichtung das einseitige einwandfreie
Zusammenschweißen der Mantelstreifen von der Außenseite des Innenrippenrohres ohne
Schweißgutverlust durchführbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der gegenseitige
Abstand zweier benachbarter Seitenschenkel auf der Rippenseite der Mantelstreifen
beim Zusammenschweißen durch einen Profilstab abgedeckt und dieser gleichzeitig
mit den freien Längsseiten der Seitenschenkel verschweißbar ist.
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Durch diese Maßnahmen können aber nicht nur die berippten Mantelstreifen
unabhängig von ihren Toleranzmaßen lotrecht in die Vorrichtung zum Zusammenschweißen
eingestellt werden, sondern die mehr oder weniger gleichmäßige Breite des Spaltes
zwischen je zwei in der Vorrichtung aufeinanderfolgender benachbarter Mantelstreifen
ist praktisch bedeutungslos, da durch die Abdeckung auf den Rippenseite der Mantelstreifen
des Spaltes bzw. des gegenseitigen Abstandes zweier benachbarter Mantelstreifen
durch einen Profilstab kein Schweißgut durch die Abstände hindurchfallen kann.
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Darüber hinaus wird durch die Profilstäbe die wärmeabgebende Fläche
noch vergrößert, zumal wenn jeder Profilstab entsprechend flächenmäßig profiliert
wird.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung jeweils
in Stirnansicht mehrere zusammengeschweißte Mantelstreifen eines teilweise dargestellten
Innenrippenrohres.
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Grundsätzlich wird jedes Innenrippenrohr von einer Anzahl mehrfach
berippter Mantelstreifen 1 gebildet. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel hat jeder
Mantelstreifen 1 fünf Rippen 2, die als Innenrippen auf de konkaven Seite des gebrauchsfertigen
Mantelstreifens radial angeformt sind. Außerdem ist an jeder Längsseite eines Mantelstreifens
einander symmetrisch ein Seitenschenkel 3 angeformt, dessen freie Längsseite
nach
außen abgeschrägt ist und mit der abgeschrägten Längsseite des benachbarten Seitenschenkels
eines am Umfang folgenden Mantelstreifens eine v-förmige bzw. x-förmige Schweißnut
bildet. Beide Seitenschenkel 3 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 5 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 zunächst nach außen divergieren.
Demgemäß wird auch jeder eine Anzahl berippte Mantelstreifen 2 bildende Strang entgegen
der Herstellungsform zur Weiterverwendung quer zu seiner Längsrichtung konvex durchgewölbt,
so daß sich die Rippen auf der konvexen Seite des Stranges befinden und auf dieser
senkrecht stehen bzw. im fertigen Innenrippenrohr radial verlaufen.
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Es ist auch möglich, die Mantelstreifen bei einer größeren Teilung
als 20 Millimeter mit gerade gestrecktem Querschnitt entsprechend im Strangpreßverfahren
herzustellen. In beiden Ausführungsformen gelangen die aus einer Anzahl berippter
Mantelstreifen bestehenden Stränge an den Hersteller von druckgas- bzw. druckölbeheizten
Heizkesseln.
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Wie bereits beschrieben, werden die Mantelstreifen durch Biegen bzw.
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Durchwölben quer zu ihrer Längsrichtung in einem dem Außendurchmesser
des zu fertigenden Innenrippenrohres entsprechenden Zustand gebracht
und
als dann in eine Vorrichtung lotrecht zu einem Innenrippenrohr derart zusammengestellt,
daß zwischen den einander benachbarten Seitenschenkeln längslaufende auch zum Innern
des Rippenrohres offene Schweißnuten 4 entstehen. Weiterhin wird im Rohrinnern auf
der Mündung jeder Schweißnut 4 ein Profilstab 5 aufgelegt. Beim Zuschweißen der
Schweißnuten 4 und zwar einseitig von außen wird der zugeordnete Profilstab 5 mitverschweißt
und zwar so, daß zur einwandfreien Verschweißung beiderseits jedes Profilstabes
5 auf der Innenseite des Mantelstreifens 1 kleine längslaufende Schweißraupen 6
entstehen, welche die Gewähr bieten, daß der jeweilige Profilstab spaltenfrei mit
den beiden jeweils benachbarten Mantelstreifen 1 zuverlässig verschweißt ist.