DE3709691A1

DE3709691A1 - Heat exchanger made from tubes of reduced straightness, and tool for producing it

Info

Publication number: DE3709691A1
Application number: DE19873709691
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Schmitz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1988-10-06

Abstract

The present invention relates to a heat exchanger which can be produced from tubes (1c) of reduced straightness, as well as a tool (20) for producing it. In order to cut down on the scrapping of tubes due to reduced straightness and at the same time to produce a heat exchanger which is less inclined to vibrate, it is proposed to use a special tool (20) to insert tubes of reduced straightness, in particular thin-walled tubes, into the guide bores (3) of the supporting bases (2). The tool has a tip (21) and a guide mandrel which is longer than the distance (a) between two supporting bases (2). The guide mandrel straightens the end of the tube (1c), with the result that despite the reduced straightness of the tube there is no problem in introducing it into the guide bore (3). After the tool (20) has been removed, a tube of reduced straightness is supported laterally at least at some guide bores (3) so that its tendency to vibrate is reduced. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Werk zeug zu dessen Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.The present invention relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1 and a work witness to its manufacture according to the preamble of Claim 4.

Wärmetauscher mit einer Vielzahl von geraden, annähernd parallel verlaufenden Rohren sind in großer Zahl nach dem Stand der Technik bekannt. Man unterscheidet u. a. Kreuzstrom-Wärmetauscher und Gegenstrom-Wärme tauscher, was jedoch für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung ist. Bei solchen Wärmetauschern sind die relativ langen Rohre durch eine größere Anzahl von Stützböden gehaltert, so daß sie in etwa überall gleichen Abstand haben.Heat exchangers with a variety of straight, approximate pipes running in parallel are in large numbers known in the art. One differentiates u. a. Cross flow heat exchanger and counter flow heat exchanger, but what for the present invention doesn't matter. With such heat exchangers are the relatively long tubes by a larger number supported by support floors so that they can be found anywhere have the same distance.

Bei der Herstellung solcher Wärmetauscher besteht u. a. das Problem, die Rohre in das vorgefertigte Gehäuse mit den Stützböden einzuführen. Die Stützböden weisen in etwa miteinander fluchtende Bohrungen zur Aufnahme der Rohre auf, wobei schon hier geringe Fertigungstoleran zen zu berücksichtigen sind. Zusätzlich sind die ein zuführenden Rohre nicht immer ideal gerade, so daß es nicht immer ohne Hilfsmittel möglich ist, die Rohre einzuführen.In the manufacture of such heat exchangers there is a. the problem with having the pipes in the prefabricated housing to introduce the support floors. The support floors show in about aligned holes for receiving the Pipes on, where already low manufacturing tolerance zen are to be considered. In addition, they are one feeding pipes are not always ideally straight, so it the pipes are not always possible without aids introduce.

Nach dem Stand der Technik ist es daher bekannt, auf die einzuführenden Rohre eine etwa kegelförmige Spitze aufzusetzen, welche das Einführen wesentlich erleichtert. It is therefore known in the prior art to the pipes to be inserted have an approximately conical tip to put on, which makes the insertion much easier.

Eine solche Spitze kann beispielsweise mit einem Dorn, der eine Runddrahtbürste trägt, im Inneren des Rohrendes gehaltert werden, wie anhand der Zeichnung noch näher erläutert wird. Mit Hilfe eines solchen Werkzeuges läßt sich jedoch nur ein Rohr einführen, welches zumindest so gerade ist, daß die aufgesetzte Spitze noch in den Bereich der Führungsbohrungen in den Stützböden trifft. Bei den bisher hergestellten Wärme tauschern wird daher für die Geradheit der Rohre ge rade diese Forderung gestellt, um Probleme beim Ein führen zu vermeiden.Such a tip can, for example, with a Mandrel, which carries a round wire brush, inside the Pipe end are held, as with the drawing is explained in more detail. With the help of one However, only one tube can be inserted into the tool, which is at least so straight that the patch Tip still in the area of the guide holes in hits the support floors. With the heat produced so far exchangers are therefore used for the straightness of the pipes rade made this request to problems at one avoid lead.

Schon bei den bisher verwendeten Rohren führt dies zu Schwierigkeiten und zu einem gewissen Ausschuß bei der Herstellung bzw. zu zusätzlichen Richtvorgängen der Rohre. Insbesondere aber beim Übergang zu dünn wandigeren Rohren, wie sie bei modernen Wärmetau schern Einsatz finden, ist diese Forderung schwer er füllbar; besonders an den Enden können solche dünn wandigen Rohre stärker als erlaubt gekrümmt sein. Hinzu kommt, daß bei waagerechter Montage die aufge setzte Spitze durch ihr Gewicht die Krümmung der einzuführenden Rohre noch verstärken kann, was wiederum zu Schwierigkeiten führt.This already leads to the pipes previously used difficulties and a certain committee during production or for additional straightening processes of the pipes. But especially in the transition to thin more walled pipes, such as those used in modern heat accumulation this requirement is difficult fillable; particularly thin at the ends walled pipes may be curved more than allowed. Add to that that when mounted horizontally set the curvature of the tip by its weight pipes to be inserted can reinforce, which in turn leads to difficulties.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Wärme tauscher, welcher sich auch aus Rohren verminderter Geradheit, insbesondere aus dünnwandigen Rohren mit leicht gekrümmten Enden, herstellen läßt, sowie ein geeignetes Werkzeug zu seiner Herstellung. Dabei soll zusätzlich ein solcher Wärmetauscher eine verringerte Schwingungsneigung der Rohre aufweisen. The object of the present invention is a heat exchanger, which is also reduced from pipes Straightness, especially from thin-walled tubes with slightly curved ends, can be made, as well as a suitable tool for its manufacture. In doing so in addition, such a heat exchanger is a reduced one Show tendency of the pipes to vibrate.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Wärmetauscher mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 vorge schlagen. Ein solcher Wärmetauscher ist sehr wirt schaftlich herstellbar, da der Ausschuß an Rohren wegen verminderter Geradheit weitgehend entfällt.To solve this task, a heat exchanger is used featured the characterizing features of claim 1 beat. Such a heat exchanger is very economical economically producible, because the reject of pipes largely eliminated due to reduced straightness.

Zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltungen des Wärme tauschers sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben. Durch die Verwendung von Rohren verminderter Geradheit werden diese elastisch jeweils an eine Seite zumindest einiger der Führungsbohrungen gepreßt, wie es ihrer jeweiligen Krümmung entspricht. Diese Anpressung ver ringert im späteren Betrieb die Schwingungsneigung der Rohre gegenüber vollständig geraden Rohren, welche mit einem Spiel in den Führungsbohrungen liegen. Der ge zielte Einbau von geringfügig schlangenlinienförmig gebogenen Rohren kann daher sogar von Vorteil beim späteren Betrieb sein. Wirtschaftlich besonders interessant ist dies bei Rohren mit geringen Wand dicken von 0,5 mm oder weniger.Additional advantageous refinements of the heat exchangers are given in claims 2 and 3. By using tubes with reduced straightness these are elastic at least on one side some of the pilot holes are pressed, like hers corresponds to the respective curvature. This pressure ver reduces the tendency of the Pipes compared to completely straight pipes, which with a game in the guide holes. The ge aimed installation of slightly serpentine bent pipes can therefore even be of advantage when later operation. Economically special this is interesting for pipes with a small wall thicknesses of 0.5 mm or less.

Wegen der beschriebenen Schwierigkeiten beim Einführen von Rohren mit verminderter Geradheit wird zur Her stellung von solchen Wärmetauschern ein besonderes Werkzeug benötigt, welches mit seinen vorteilhaften Ausgestaltungen in den Ansprüchen 4 bis 7 angegeben wird. Wie anhand der Zeichnung noch näher erläutert wird, soll ein solches Werkzeug nicht nur eine auf setzbare Spitze besitzen, sondern zusätzlich das ge gebenenfalls gekrümmte Rohrende während des Einführ vorganges begradigen. Wie leicht zu erkennen ist, muß der durch das Werkzeug begradigte Abschnitt des Rohres wenigstens etwas länger sein als der Abstand zwischen zwei Stützböden, damit ein problemloses Ein führen sichergestellt ist. Um dies zu erreichen, weist das Werkzeug einen Führungsdorn auf, welcher länger als der Abstand zwischen den Stützböden ist und welcher sich ganz oder an bestimmten Führungsabschnitten mit geringem Spiel an der Innenwand des Rohres abstützt. Beim Ein schieben eines solchen Werkzeuges wird das Rohrende durch elastische Verformung begradigt. Da die Führungs bohrungen in den Stützböden dem nunmehr begradigten Rohrende jeweils die richtige Richtung zur nächsten Führungsbohrung im nächsten Stützboden geben, ermög licht ein solches Werkzeug ein problemloses Einführen der Rohre.Because of the difficulties with insertion described of pipes with reduced straightness becomes the Her Position of such heat exchangers a special one Tool needed, which with its advantageous Embodiments specified in claims 4 to 7 becomes. As explained in more detail using the drawing such a tool should not just be one ownable tip, but also the ge if necessary, curved pipe end during insertion straighten the process. How easy it is to see the section of the Rohres be at least slightly longer than the distance between two support floors, so that a problem-free one lead is ensured. To achieve this points the tool has a guide pin that is longer than is the distance between the support floors and which is entirely or at certain guide sections with little Game is supported on the inner wall of the tube. When on such a tool will push the pipe end straightened by elastic deformation. Because the leadership holes in the support floors the now straightened Pipe end in the right direction to the next Provide a guide hole in the next support floor such a tool is easy to insert of the pipes.

Aus verschiedenen Gründen ist es vorzuziehen, das Werk zeug aus mehreren Teilen zusammenzusetzen. Dies er möglicht einerseits die Anpassung der Spitze und der Führungsabschnitte an verschiedene Rohrabmessungen und erlaubt außerdem das Auswechseln von einzelnen Teilen bei Beschädigung oder Verschleiß.For various reasons, it is preferable to do the work to assemble stuff from several parts. This he possible on the one hand the adjustment of the tip and the Guide sections to different pipe dimensions and also allows the replacement of individual parts in the event of damage or wear.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigtAn embodiment of the invention is based on the Drawing explained in more detail, and shows

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Situation beim Einfädeln von Rohren in Stützböden nach dem Stand der Technik und gemäß der Erfindung und Fig. 1 shows a schematic representation of the situation when threading pipes in support floors according to the prior art and according to the invention and

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeuges. Fig. 2 shows an embodiment of a tool according to the invention.

In Fig. 1 ist die Situation beim Einführen von drei verschiedenen Rohren 1 a, 1 b, 1 c dargestellt. In Fig. 1, the situation when inserting three different tubes 1 a , 1 b , 1 c is shown.

Beispielhaft für mehrere in einem Wärmetauscher vor handene Stützböden sind hier zwei Stützböden 2 mit Führungsbohrungen 3 dargestellt, welche untereinander den Abstand a haben. Die Führungsbohrungen haben den Radius r. Das Rohr 1 a in Fig. 1 weist die für die Her stellung von Wärmetauschern bisher geforderte Geradheit auf. Es läßt sich unter Zuhilfenahme einer aufgesetz ten Spitze 4, die mit einem zylindrischen Sitz und einer auf einem Dorn 5 befestigten Runddrahtbürste im Inneren des Rohres 1 a gehaltert wird, problemlos in die Führungsbohrungen 3 in den Stützböden 2 "ein fädeln".Exemplary of several in a heat exchanger before handene support plates, two support plates 2 are shown with guide bores 3 here, which have mutually the distance a. The guide holes have the radius r . The tube 1 a in Fig. 1 has the straightness previously required for the manufacture of heat exchangers. It can be with the help of a put on th tip 4 , which is held with a cylindrical seat and a round wire brush attached to a mandrel 5 inside the tube 1 a , easily "thread" into the guide holes 3 in the support bases 2 .

Das Rohr 1 b in Fig. 1 hingegen weist eine verminderte Geradheit auf, wie sie bisher bei Rohren für Wärme tauscher nicht zugelassen ist. Auch unter Zuhilfe nahme einer bekannten aufgesetzten Spitze läßt sich ein solches Rohr nicht mehr in die Führungsbohrungen 3 der Stützböden 2 einführen, da die Abweichung der Spitze von der idealen geraden Richtung g (d. h. der Verbindungslinie der Mittelpunkte von zwei aufeinander folgenden Führungsbohrungen) größer als der Radius r der Führungsbohrungen 3 ist. Die aufgesetzte Spitze 4 trifft daher die nächste Führungsbohrung 3 nicht mehr.The tube 1 b in Fig. 1, on the other hand, has a reduced straightness, such as has not been previously permitted for tubes for heat exchangers. Even with the help of a known attached tip, such a tube can no longer be inserted into the guide bores 3 of the support bases 2 , since the deviation of the tip from the ideal straight direction g (ie the connecting line between the centers of two successive guide bores) is greater than that Radius r of the guide holes 3 is. The attached tip 4 therefore no longer hits the next guide bore 3 .

Wie anhand des Rohres 1 c in Fig. 1 gezeigt wird, läßt sich jedoch ein Rohr mit verminderter Geradheit an seinem Ende durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug 20 so begradigen, daß die Führungsbohrungen 3 problem los von der Spitze 21 getroffen werden.Are as shown on the basis of the pipe 1 c in Fig. 1, but can be a tube with reduced straightness at its end by an inventive tool 20 so straighten, that the guide bores 3 problem going from the top 21 hit.

Wie in Fig. 2 im Detail gezeigt wird, besteht das erfindungsgemäße Werkzeug aus einer Spitze 21, welche gleich oder ähnlich den bisher bekannten aufsetzbaren Spitzen gestaltet ist. Die Spitze liegt mit einem Kragen 22 an dem Rohrende an und weist einen zylindrischen Sitz 23, welcher mit geringem Spiel in das Innere des Rohres paßt, auf. Das Werkzeug 20 hat insgesamt eine Länge, welche größer als der Abstand a zwischen zwei Stützböden 2 ist. Dabei kann das Werkzeug einen in das Rohrinnere einführbaren Führungsdorn 24, 25, 26, 27 aufweisen, welcher überall am Rohrinneren anliegt, oder aber, wie in Fig. 2 dargestellt, nur an bestimmten Führungs abschnitten. Die Ausführungsform mit nur bestimmten Führungsabschnitten 23, 26, 27 läßt sich leichter in das Rohrinnere einschieben und führt trotzdem zu einer genügenden Begradigung des Rohrendes. Die Zahl der Führungsabschnitte ist jedoch praktisch beliebig, so wie auch die einzelnen Führungsabschnitte nicht unbedingt an ihrem vollständigen Umfang am Rohrinneren anliegen müssen. Wichtig ist lediglich, daß die Führungsabschnitte 23, 26, 27 ein solches Spiel gegenüber dem Innendurch messer des Rohres aufweisen, daß einerseits eine ge nügende Begradigung des Rohrendes erfolgt, andererseits jedoch geringe Toleranzen bei der Aufeinanderfolge von Führungsbohrungen 3 das Einführen nicht behindern. Um das Werkzeug vor der Montage leicht in das Rohr innere einschieben zu können, empfiehlt es sich, das Endführungsstück 27 mit einem abgerundeten Ende 28 zu versehen. Herstellungstechnisch besonders einfach ist es, das Werkzeug aus mehreren zusammengeschraubten Teilen herzustellen, wobei die Führungsabschnitte 23, 26, 27 geeignete Innengewinde 29, 30, 31, 32 zur Auf nahme von Verbindungsrohren 24, 25 mit entsprechenden Außengewinden aufweisen sollten.As is shown in detail in FIG. 2, the tool according to the invention consists of a tip 21 , which is designed the same or similar to the previously known attachable tips. The tip lies with a collar 22 on the tube end and has a cylindrical seat 23 which fits into the interior of the tube with little play. The tool 20 has a total length which is greater than the distance a between two support bases 2 . The tool can have a guide mandrel 24, 25, 26, 27 which can be inserted into the inside of the pipe and which bears against the inside of the pipe everywhere, or, as shown in FIG. 2, only on certain guide sections. The embodiment with only certain guide sections 23, 26, 27 can be inserted more easily into the interior of the tube and nevertheless leads to sufficient straightening of the tube end. However, the number of guide sections is practically arbitrary, just as the individual guide sections do not necessarily have to lie against the inside of the pipe on their entire circumference. It is only important that the guide sections 23, 26, 27 have such a play with respect to the inner diameter of the tube that on the one hand there is sufficient straightening of the pipe end, but on the other hand small tolerances in the succession of guide bores 3 do not impede the insertion. In order to be able to insert the tool easily into the tube inside before assembly, it is advisable to provide the end guide piece 27 with a rounded end 28 . It is particularly simple in terms of production technology to produce the tool from a plurality of parts screwed together, the guide sections 23, 26, 27 having suitable internal threads 29, 30, 31, 32 for receiving connecting tubes 24, 25 with corresponding external threads.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die einfache Herstellung von Wärmetauschern mit verringerter Schwingungsneigung, wobei zusätzlich der Ausschuß wegen verringerter Anforderungen an die Geradheit der verwendeten Rohre reduziert werden kann.The present invention enables the simple Manufacture of heat exchangers with reduced Vibration tendency, with additionally the committee due to reduced straightness requirements of the pipes used can be reduced.

Claims

1. Heat exchanger, consisting of a plurality of at approximately parallel tubes ( 1 ), which are supported by a plurality of spaced (a) arranged with guide holes ( 3 ) support plates ( 2 ) or at the ends by tube plates, characterized is characterized in that the heat exchanger is at least partially from pipes ( 1 c) reduced straightness Herge, which is so strongly bent in some areas, especially its end areas, that they are without the guide holes ( 3 ) on the distance (a) between two supports - or tube sheets ( 2 ) would deviate by approximately the radius (r) of the guide bores ( 3 ) or more from the straight direction (g) .

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the tubes ( 1 ) are at least partially pressed by their elasticity to one side of at least some of the guide bores ( 3 ).

3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the tubes have wall thicknesses of 0.7 mm or less.

4. Tool for the production of heat exchangers according to claim 1, 2 or 3, which can be placed on pipe ends and has an approximately conical tip ( 4; 21 ) and a collar ( 22 ) which ends approximately with the outer diameter of the pipe ( 1 ) , characterized in that the tool has a guide mandrel ( 24, 25, 26, 27 ) which can be inserted into the interior of the tube ( 1 c) and which is longer than the distance (a) from two tube or support bases ( 2 ) of the heat exchanger to be manufactured and which, in whole or in certain guide sections ( 23, 26, 27 ) except for a slight play, has the same diameter as the inside of the tube ( 1 c) .

5. Tool according to claim 4, characterized in that in the interior of the tube ( 1 c) insertable end guide piece ( 27 ) of the Füh approximately mandrel ( 24, 25, 26, 27 ) is conical or rounded ( 28 ).

6. Heat exchanger according to claim 4 or 5, characterized in that the guide mandrel ( 24, 25, 26, 27 ) is composed of several parts, preferably screwed ( 29, 30, 31, 32 ).

7. Tool according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the guide mandrel ( 24, 25, 26, 27 ) from an end guide piece ( 27 ), one or more middle guide piece (s) ( 26 ) and connecting tubes ( 24, 25 ) there is, the tip ( 21 ) is replaceable, preferably screwed ( 32 ).