DE3231322A1 - Innenrippenrohr fuer druckgas - oder druckoelbeheizte heizkessel - Google Patents

Description

• Innenrippenrohr
• 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.
• Innenrippenrohre dieser Art sind marktüblich. Die hierzu notwendigen berippten Mantelstreifen werden als Strangpreßprofile vom Preßwerk in Stäben geliefert. Die Mantelstreifen sind jedoch im Querschnitt gegenzum über jededhInnenrippenrohr bereits gebrauchsfertig gebogenen Mantelstreifen in entgegengesetzter Richtung kreissegmentförmig durchg,wölbt, so daß mithin bei einem solchen Strang die Rippen auf der konvexen Seite des kreissegmentförmigen Querschnittes radial nach außen verlaufen.
• 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.
• 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 Mantelstrifenquerschnitte 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.
• 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.
• 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 zusammgengestellt 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.
• 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.
• das Schweißgut zunächst durch den jeweiligen Schweißspalt hindurch fällt.
• Außerdem hat sich die Notwendigkeit herausgestellt, daß jeder Schweißspalt auch von der Innenseite des Innenrippenrohres verschweißt werden muß, damit durch die wechselnde Wämrebelastung in der Schweißnaht keine Haarrisse auftreten können.
• Die breiten Schweißspalte wirken sich auch auf das fertige Innenrippen rohr 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.
• 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.
• Das bekannte Innenrippenrohr erfordert somit für seine Herstellung um fangreiche Vorbereitungsarbeiten und insbesondere auch verhältnismäßig umständliche und damit teuere Schweißarbeitenj so daß insgesamt gesehen dadurch auch die Gestehungskosten für den Heizkessel außerordentlich ungünstig beeinflußt werden.
• 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.
• 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.
• Auf diese Weise wird die jeweilige Schweißnut zwischen zwei einander benachbarten Mantelstreifen in einem Arbeitsgang einseitig von der glatten Rohrseite aus dicht zugeschweißt.
• Es hat sich hierbei herausgestellt, daß insbesondere bei PlustoleranEzen 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.
• 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.
• Abgesehen hiervon erfordert auch das Einsortieren der seitlicht 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. Somit kann daher auch das Innenrippenrohr nach dem deutschen Patent Nr. 29 20 057 noch in keiner Weise befriedigen.
• Aber sowohl bei dem eingangs als Stand der Technik erläuterten Innenrippenrohr als auch bei dem Innenrippenrohr nach dem deutschen Patent 29 20 057 besteht in beiden Fällen das Bedürfnis, den heißen Rauchgasen möglichst noch mehr Wärme zu entziehen, um die hohen Abgastemperaturen so weit wie möglich im Bereich der unteren Grenze zu halten. Dadurch könnte die an sich schon hohe Wirtschaftlichkeit der Heizkessel mit Innenrippenrohr noch weiter gesteigert werden, zumal wenn es dabei gelingt, den hierzu notwendigen Konstruktionsaufwand dabei möglichst gering zu halten.
• Demgemäß soll durch die Erfindung die Aufgabe gelöst werden, die vorstehend erläuterten Innenrippenrohre so weiterzubilden, daß der Wärmedurchgang zum jeweils das Innenrippenrohr umhüllenden Wassermantel bei kleinerem Konstruktionsaufwand und ohne besonderen Arbeitsgang wesentlich erhöht wird.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen je zwei berippten Mantelstreifen des Innenrippenrohres symmetrisch zur zugeordneten Schweißnut zwischen den beiden entsprechenden Seitenschenkeln auf der Rohrinnenseite eine zusätzliche, radial verlaufende Rippe angeschweißt wird.
• Dabei kann die Ausbildung so durchgeführt werden, daß jede zusätzliche Rippe zwischen zwei benachbarten Mantelstreifen von einem hochkant stehenden Flacheisen gebildet ist und etwa die halbe Höhe einer Innenrippe der zugeordneten Mantelstreifen aufweist. Des weiteren ist vorgesehen, daß die Dicke jeder zusätzlichen Rippe der Dicke der auf den Mantelstreifen angeformten Rippe entspricht.
• Durch diese Maßnahmen wird in günstiger Wiese der Wärmedurchgang vergrößert.
• Insbesondere wird dieser Vorteil praktisch auch ohne besonderen Arbeitsgang ermöglicht, da jede Zusatzrippe durch das Zusammenschweißen der beiden jeweils einander zugeordneten Mantelstreifen zugleich mit angeschweißt wird, so daß lediglich der Materialaufwand noch zu berücksichtigen bleibt. Dieser ist aber geringfügig und fällt daher praktisch überhaupt nicht ins Gewicht. Gleichzeitig wird durch die gewählte Höhe der Zsuatzrippen die Reinigungsmöglichkeit der Rauchgaskanäle nicht behindert, wobei die gewählte Dickenausbildung der Zusatzrippen auch die gleiche Lebensdauer wie die übrigen Rippen der Mantelstreifen gewährleistet.
• Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Aifführungsbeispieles näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung Fig. 1 eine Stirnansicht eines kreissektorartigen Ausschnittes eines Innenrippenrohres, Fig. 2 eine Stirnansicht eines vollständigen Innenrippenrohres in einem gegenüber Fig. 1 stark verkleinertem Maßstab.
• Grundsätzlich wird jedes Innenrippenrohr 1 von einer Mehrzahl mehrfach berippter Mantelstreifen 2 gebildet. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel hat jeder Mantelstreifen 2 fünf Rippen 3, die als Innenrippen auf der kokaven Seite eines gebrauchsfertigen Mantelstreifens angeformt sind. Außerdem ist an jeder Längsseite eines Mantelstreifens 2 symmetrisch zueinander je ein Seitenschenkel 4 angeformt, dessen freie Längskanten nach der Außen- und Innenseite abgeschrägt sind, wobei die äußere Längskante gegenüber der inneren wesentlich stärker abgeschrägt ist. Auf diese Weise entsteht eine v- bzw. x-förmige Schweißnut 5. Beide Seitenschenkel 4 bilden die Fortsetzung des zugeordneten Mantelstreifens 2 quer zu dessen Längsrichtung und haben auch mit diesem die unverrippte Seite gemeinsam. Im übrigen kann die Anzahl der Rippen 3 jedes Mantelstreifens 2 auch mehr oder weniger als fünf Rippen 3 betragen.
• 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 entsprechend dem Durchmesser des fertigen Innenrippenrohres konvex durchgewölbt, so daß sich die Rippen auf der kovexen Seite des Stranges befinden und auf dieser Seite senkrecht stehen bzw. im fertigen Innenrippenrohr radial verlaufen. Es ist auch möglich, die Mantelstreifen bei einer größeren Teilung als etwa 20 Millimeter mit gerade gestrecktem Querschri:.+ ontsprechend im Strangpreßverfahren herzustellen. In beiden ç rtzgsformen gelangen die aus einer Anzahl berippter Manteltreffen bestehende Stränge an den Hersteller von druckgas- bzw.
• druckölbeheizten Heizkesseln.
• Um nun ei den bekannten erläuterten Innenrippenrohren 1 den Wärmeübergang von der rauchgasseitigen Seite an dem im Heizkessel das jeweilige Innenrippenrohr umhüllenden Wassermantel in vorteilhafter Seite wesentlich zu verbessern, wird erfindungsgemäß bei einem in einer entsprechenden Vorrichtung aus lotrecht berippten Mantelstreifen 2 zum Verschweißen zu sammengestellten Innenrippenrohr 1 gem. Fig. 2 zwischen je zwei berippten Mantelstreifen symmetrisch jeweils zu ihren beiden Seitenschenkeln 4 bzw. symmetrisch zur jeweils zugeordneten Schweißnut 5 auf der Rohrinnenseite 6 eine radial verlaufende zusätzliche Rippe 7 aufgeschweißt. Das Zusammenschweißen je zweier berippter Mantelstreifen 2 und das Aufschweißen einer zusätzlichen auf die innere Mündung der Schweißnut 5 radial verlaufenden Rippe 7 erfolgt gleichzeitig und wird so durchgeführt, daß das Schweißgut nicht nur die Schweißnut 5 zuverlässig ausfüllt, sondern an der Wurzel jeder Zusatzrippe 7 an beiden Längsseiten der Wurzelfläche herausdrückt und kleine längslaufende Schweißraupen 8 bilden.Ihre Entstehung gewährleistet eine gute Durchschweißung und Verhinderung von Spalten, die u.U. sonst zur Korrosion führen könnten.
• Des weiteren wird jede zusätzliche Rippe 7 mit einer Hohe ausgeführt, die etwa der halben Höhe einer Innenrippe 3 des jeweils zugeordneten Mantelstreifens 2 entspricht. Das hat den Vorteil, daß dadurch das Reinigen der betreffenden Heizkanäle nicht erschwert wird. Die Dicke jeder zusätzlichen Rippe 7 entspricht der der Dicke der auf den Mantelstreifen 2 vorgesehenen Rippen 3, so daß sämtliche zusätzlichen Rippen auch die gleiche Lebensdauer wie die übrigen Rippen 3 haben.
• L e e r s e i t e

Claims (3)

1. Patentansprüche 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 dem Mantelstreifen entsprechenden Dicke und einer annähernd der halben Rippenteilung entsprechenden Breite aufweist, und daß jeder Seitenschenkel mit seiner freien Längsseite über einen gegenseitigen Abstand mit der freien Längsseite des benachbarten Seitenschenkels eines in einer Vorrichtung folgenden Mantelstreifens zusammcnschweißbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei berippten Mantelstreifen (2) des Innenrippenrohres (1) symmetrisch zur zugeordneten Schweißnut (5) zwischen den beiden Seitenschenkeln (4) auf der Rohrinnenseite (6) eine radial verlaufende zusätzliche Rippe (7) angeschweißt ist.
2. 2. Innenrippenrohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede zusätzliche Rippe (7) zwischen zwei einander benachbarten Mantelstreifen (2) von einem hochkantstehenden Flacheisen gebildet ist und etwa die halbe Höhe einer Innenrippe (3) der zugeordneten Mantelstreifen (2) aufweist.
3. 3. Innenrippenrohre nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke jeder zusätzlichen Rippe (7) der Dicke der auf den zugeordneten Mantelstreifen (2) vorgesehenen Rippen (3) entspricht.