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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines gemeinsamen Endes an
fünf parallelen Rohrsträngen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Herstellen eines gemeinsamen Endes an fünf parallel verlaufenden Rohrsträngen,
von denen vier Rohrstränge um einen mittleren Rohrstrang angeordnet sind. Die Vereinigung
einer größeren Anzahl von Rohrsträngen zu einem gemeinsamen Ende bietet gewisse
Schwierigkeiten, insbesondere, wenn es sich .darum handelt, ein solches Rohrgebilde
als Überhitzerelenient zu verwenden, bei .dem bekanntlich das nach der Feuerbüchse
zu gelegene Umkehrende der Überhitzerrohrstränge von Rauchrohrüberhitzern besonders
gefährdet ist. Die Fünfrohrelemente haben sich neuerdings bei Rauchrohrüberhitaern
als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Nach einem bekannten Verfahren wird ein gemeinsames Umkehrende an
mehreren parallel verlaufenden Rohrsträngen eines Überhitzerelementes in der Weise
hergestellt, daß die Enden von-jeweils zwei auf Schweißhitze gebrachten Rohrsträngen
aufgeschlitzt und an den aufgeschlitzten Teilen miteinander verschweißt werden.
Bei der Ausführung dieses Verfahrens ergibt sich ein Überhitzerelement mit an dem
gemeinsamen Ende stufenförmig gegeneinander versetzten Abzweigstellen, welche verschiedenen
Querschnitt besitzen. Für die Herstellung eines gemeinsamen offenen Endes bei fünf
Rohren sind vier Verfahrensstufen notwendig, und bei jeder Stufe ist das hergestellte
offene Ende von elliptischem Querschnitt in der Längsrichtung der Rohrstränge zu
einem Zylinder auszurunden. Demgegenüber enthält das Verfahren gemäß der Erfindung
nur zwei Verfahrensstufen zur Herstellung des offenen gemeinsamen Endes, und ein
Ausrunden des offenen Endes erfolgt nur einmal, und zwar bei dein gemeinsamen Ende
für die fünf Rohrstränge. Die Abzweigstellen brauchen nicht stufenförmig gegeneinander
versetzt und von verschiedenem OOuerschnitt zu sein.. Das erwähnte bekannte Verfahren
ist zudem nicht verwendbar in dem Falle, wo vier Rohrstränge zum Führen des Mittels
in der einen Richtung um einen mittleren Rohrstrang (zum Führen des Mittels in der
entgegengesetzten Richtung) gruppiert sind.
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Ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin, - daß die fünf Rohrstränge
zu gleicher Zeit, also in einem einzigen Arbeitsgange, zu dem gemeinsamen Ende durch
Verschweißen,
Aufschlitzen und Aufbiegen verbunden werden. Hier
-erfolgt das Verschweißen an erster Stelle und : danach erst -das Aufschlitzen,
so daß also die äußere Oberfläche der Rohre als Schweißfläche benutzt wird. Die
Rohrstränge besitzen nun von Anfang an eine Zunder- bzw. Oxydschicht an der Oberfläche.
Selbst wenn die Rohre von dieser Schicht befreit werden, so tritt beim Erwärmen
der Rohre und beim Überführen der Rohre aus der Heizvorrichtung nach der Schmiedevorrichtung
wieder die Bildung einer Oxydschicht an der Oberfläche ein. Diese Oxydschicht verhindert
aber eine gute Schweißverbindung. -- Der erwähnte Nachteil ist bei ziem Verfahren
gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß unmittelbar nach dem Aufschlitzen das
Verschweißen stattfindet, so daß also nur frisch aufgeschnittene und blanke Flächen
miteinander verschweißt werden.
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In einem anderen Falle wird in umgekehrter Reihenfolge vorgegangen,
d. h. die Enden der Rohrstränge werden zunächst aufgeschlitzt und unmittelbar anschließend
verschweißt. Auch 'hier erfolgt die Herstellung des gemeinsamen Endes in einem einzigen
Arbeitsgang. Ein derartiges Verfahren macht es aber erforderlich, die Mehrzahl von
parallelen Rohrsträngen zunächst unter sich durch geeignete Vorrichtungen vor dem
Einbringen in das Gesenk zu verbinden, um ihren richten Abstand zu wahren. Weiter
müssen die Gesenke selbst mit besonderen Einsatzstücken versehen sein, da es nicht
möglich ist, die Gesenke so auszubilden, daß eine Mehrzahl von Rohren ohne diese
Einsatzstücke eingesetzt und herausgenommen werden kann. Diese Einsatzstücke sind
aber nur für eine sehr beschränkte Anzahl von Schweißurigen zu verwenden. Ihr laufender
Ersatz verursacht große Kosten. Sie geben ferner Anlaß zu der Entstehung von Ausschuß
bei der Schweißurig. Diese Nachteile werden -bei Anwendung des Verfahrens gemäß
der Erfindung vermieden.
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Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß es im wesentlichen
in zwei Stufen ausgeführt wird, indem zunächst zwei. gegenüberliegende Rohrstränge
mit dem mittleren Rohrstrang, nachdem sie auf Schweißhitze gebracht sind, an den
einander zugekehrten Seiten aufgeschlitzt, die aufgeschlitzten Teile aufgebogen
und. miteinander verschweißt werden, so daß ein offenes gemeinsames Ende von flacher
Form entsteht, worauf die beiden anderen gegenüberliegenden Rohrstränge in ähnlicher
'Weise mit dem gemeinsamen offenen Ende der drei Rohrstränge vereinigt werden. Dieses
gemeinsame Ende wird erforderlichen Falles in an sich bekannter Weise geschlossen,
insbesondere, wenn das Rohrgebilde als Überhitzerelement Verwendung finden soll.
Die Bildung von Oxydschichten an den zu verbindenden Stellen wird verhindert, da
das Verschweißen unmittelbar nach bzw. gleichzeitig mit dem Aufschlitzen der Rohrwandteile
erfolgt.
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Die, Werkzeuge zum Ausführen des Verfahrens gemäß der Erfindung bestehen
in der ersten Verfahrensstufe aus einem zweiteiligen Gesenk, von denen jeder Teil
mit drei halbzylindrischen Ausnehmungen zur Aufnahme ,der zu vereinigenden, Enden
der drei Rohrstränge und daran anschließend mit einer flachen Ausnehmung für das
offene, flache Ende der drei Rohrstränge versehen ist, und ferner- aus einem mit
.dem Gesenk zusammenarbeitenden Stempel, dessen Schaft mit drei Schenkeln entsprechend
den drei Rohrsträngen bzw: den drei zylindrischen Ausnehmungen des Gesenkes versehen
ist. Für die zweite Verfahrensstufe wird ebenfalls ein zweiteiliges Gesenk verwendet.
Dieses enthält zvclei zylindrische Ausnehmungen für die beiden gegenüberliegenden
Rohrstränge und, quer zu der gemeinsamen Mittelebene dieser Ausnehmungen, eine mittlere
Ausnehmung für das gemeinsame flache Ende der drei ersten Rohrstränge. Der Stempel,
welcher mit diesem Gesenk zusammenwirkt, enthält an seinem Schaft fünf Schenkel,
welche in Kreuzform angeordnet sind, entsprechend der Anordnung der fünf Rohrstränge
an dem fertigen Rohrgebilde.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert.
Die Fig. 13 bis 17 zeigen die Werkzeuge für die Ausführung der ersten Verfahrensstufe.
Die Fig. 18 bis 23 zeigen in entsprechenden Darstellungen die in der zweiten Verfahrensstufe
verwendeten Werkzeuge. Die Fig.2q. bis 26 zeigen Werkzeuge, mit denen das inden
beiden ersten Stufen erzeugte gemeinsame Ende aus der flachen in die runde Form
gebracht wird. Die Fig. 27 zeigt .das Rohrgebilde mit dem ausgerundeten Ende. Die
Fig.28 und 29 zeigen ein geschlossenes Ende, und die Fig. 3o und 31 zeigen Werkzeuge,
um das geschlossene Ende in die endgültige Form, nämlich die Form eines Kreuzes,
zu bringen. Die Fig. i bis 12 zeigen einige Ausführungen eines Überhitzerelementes
gemäß der Erfindung. Das Werkzeug zur Ausführung der ersten Verfahrensstufe (Fig.
13 bis 17) besteht aus dem zweiteiligen Gesenk2o und dem mit diesem zusammenwirkenden
Stempelei. Dieses Werkzeug soll das mittlere Rohr i i (Fig. i bis 12) mit zwei einander
gegenüberliegenden Rohren io verbinden. Jede Gesenkhälfte 20 ist mit zwei halbkreisförmigen
Vertiefungen 22 und einer größeren, zwischen diesen beiden gelegenen und von diesen
durch
Stege 24. getrennten, halbkreisförmigen Vertiefung23 versehen.
Die'Anordnung dieser Vertiefungen in den beiden Gesenkhälften ist derart, daß nach
dem Zusammenfügen der beiden Hälften sich an dem Gesenk drei zylindrische Öffnungen
ergeben, welche zwei gegenüberliegende, äußere Rohre io und das mittlere Rohr i
i aufnehmen können. Die Trennungsstege 24, erstrecken sich von dem Ende des Gesenkes,
an welchem die Rohre eingeführt werden, bis zu einer Stelle 25 zwischen den beiden
Enden des Gesenkes. Hinter dieser Stelle 25 befindet sich eine flache Vertiefung
26. Der Stempel 21 besitzt eine Form, welche dem inneren Hohlraum des Gesenkes 2o
entspricht. Nur sind die Abmessungen des Stempels etwas kleiner, so daß beim Einführen
des Stempels in das Gesenk zwischen diesen beiden Teilen ein Abstand verbleibt,
welcher im wesentlichen gleich der Wandstärke der Rohre ist. Der Stempel 21 besitzt
einen Schaft 2611 mit dem in Fig. 17 gezeigten Querschnitt. Dieser Schaft tritt
in die Vertiefung 26 des Gesenkes 2o ein, während in die Öffnungen 2a und 23. drei
Finger 22a und 2311 des Stempels 21 eintreten. Der Stempel 21 wird durch irgendeine
mechanische Vorrichtung in das Gesenk hineingeschoben.
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Nachdem die miteinander zu vereinigenden Rohrstränge auf Schweißhitze
gebracht und an ihren Enden zusammengespannt sind, werden sie in die eine Gesenkhälfte
20 gebracht. Nachdem die zweite Hälfte mit der ersten Gesenkhälfte verbunden ist,
wird der Stempel 21 in das Gesenk eingeführt. Dabei werden die einander zugekehrten
Seiten der Rohrstränge aufgeschlitzt, aufgebogen und miteinander verschweißt, derart,
daß ein gemeinsames offenes Ende von flacher Form entsteht, entsprechend dem Querschnitt
der Fig. 17. .
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Um nun mit dem so entstandenen Zwischengebilde die beiden einander
gegenüberliegenden Rohrstränge io zu verbinden, wird das in Fig..18 bis 23 veranschaulichte
Werkzeug verwendet. Das Gesenk besteht wieder aus zwei Hälften 27, die j6doch andere
Ausnehmungen besitzen als das Gesenk der ersten Verfahrensstufe. Das Gesenk besitzt
eine mittlere Ausnehmung 28 (Fig. 2o) entsprechend dem gemeinsamen flachen Ende
der drei ersten Rohrstränge. Für die beiden noch anzuschließenden Rohre io sind
in .dem Gesenk die zylindrischen Ausnehmungen 22v vorgesehen, welche den Ausnehmungen
22 des Gesenkes für die erste Verfahrensstufe entsprechen. Sie sind von der mittleren
Ausnehmung 23v (Fig. 22) durch Stege 24v getrennt. Der Stempel 29 besitzt fünf Finger,
und zwar einen mittleren Finger 30 und um diesen vier kleinere Finger 31.
Die Fig. 23 zeigt im Schnitt nach Linie 23-23 der Fig. 21 den Querschnitt des Stempelschaftes.
Das Gesenk besitzt hinter den Trennstegen 24.b im Innern einen ähnlichen, jedoch
etwas größeren, kreuzförmigen Querschnitt. Nachdem :die beiden gegenüberliegenden
Rohrstränge und das in der ersten Stufe erzeugte Rohrgebilde an den zu vereinigenden
Enden auf Schweißhitze gebracht und zusammengespannt sind, werden sie in das Gesenk
eingeführt, und die beiden Hälften des Gesenkes geschlossen. Dann wird der Stempel
29 in das Gesenk.eingeführt, wodurch die Rohre und das flache Ende an den einander
zugekehrten Wandteilen aufgeschlitzt und zu einem gemeinsamen Ende verschweißt werden.
Dieses Ende ist noch offen und besitzt eine Kreuzform. An den vierEcken des Kreuzes
liegen die vier äußeren Rohre io, und in der Mitte liegt das größere Rohr i i: Soll
dieses Rohrgebilde ein Überhitzerelement werden, so muß ,das offeneEnde geschlossen
werden, damit der Dampf beispielsweise durch die vier äußeren Rohre den Rauchgasen
entgegen nach der Feuerbüchse strömen und durch das größere mittlere Rohr zum Überhitzer
und von dort zur Maschine geleitet werden kann. ZumSchließen des offenen Endes wird
das kreuzförmige Ende zunächst ausgerundet und dieses runde Ende alsdann geschlossen.
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Zum Ausrunden des offenen Endes wird das in Fig. 24 bis 26 gezeigte
Werkzeug verwendet. Es besteht aus einem zweiteiligen Gesenk (Fig.24 und 26), welches
an einem Ende zylindrische Ausnehmungen zur Aufnahme der Rohrstränge io und am anderen
Ende eine kreisförmige Ausnehmung 32 für das gemeinsame Ende des Überhitzerelementes
besitzt. Der Stempel (Fig.25) ist ein einfacher zylindrischer Körper mit abgestumpfter
Spitze, entsprechend der Öffnung 32 des Gesenkes, nur mit kleineren Abmessungen.
Nachdem das offene gemeinsame Ende des Rohrgebildes erwärmt ist, wird es in das
Gesenk gebracht und der Stempel in das offene Ende 32 des Gesenkes bzw. des Rohrgebildes
eingeführt. Dabei werden :die Wände des kreuzförmigen Endes gegen die Wandung des
Gesenkes gedrückt, so daß das offene Ende 33 dann die in Fig. 27 dargestellte zylindrische
Form erhält.
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Das zylindrische offene Ende 33 wird in irgendeiner Weise geschlossen,
z. B. in einer Maschine mit umlaufenden -Hämmern, nachdem das Werkstück vorher erwärmt
worden ist. In Fig. 28 ist das Ende bis auf eine geringe Öffnung geschlossen, während
es in Fig.29 vollkommen geschlossen ist, - Der übrigbleibende kleine Ansatz 3¢ an
der Spitze des CTmkehrendes wird abgeschnitten. Damit das Umkehrende den durch das-Rauchrohr
strömenden
Gasen einen möglichst geringen Widerstand darbietet, wird das Ende wieder in die
Kreuzform zurückgebracht; z. B. durch Vermittlung von entsprechend gestalteten stempelartigen
Werkzeugen 35 (Fig. 3o und 31). Durch diese Druckstempel 35 werden die bei dem Ausrunden
des offenen kreuzförmigen Endes ausgedrückten Teile wieder eingedrückt, so daß das
Werkstück an dem gemeinsamen geschlossenen Ende wieder die Kreuzform (Fig. 3o) bekommt.
Die Spitze des Umkehrendes, an welcher der.Ansatz 34 entfernt worden ist, wird
-durch ein Werkzeug 36 fertig bearbeitet.
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In Fig. i. bis 12 sind einige Ausführungsformen eines nachdem Verfahren
gemäß der Erfindung hergestelften Elementes für einen Rauchrohrüberhitzer dargestellt.
Die Elemente sind in den Rauchrohren- i des Langkessels untergebracht. Sie haben
u. a. den Vorteil, daß sie für vorhandene Elemente bekannter Bauarten eingesetzt
werden können. Der Überhitzerdampfkasten 4 ist im oberen Teile der Rauchkammer 3
untergebracht (Fig. i). Der Dampf wird aus dem Dom 5 des Kessels vorteilhaft über
einen Wasserabscheider 7 durch das Rohr 6 dem Überhitzerkasten 4 zugeführt, strömt
durch die verschiedenen Überhitzerelemente nach der Feuerbüchse 2 hin und dann nach
dem Dampfkasten 4 zurück. Die Zufuhr nach .der Maschine über die Leitung 9 erfolgt
durch Regelventile B. In den Fig. 2 bis 12 sind,die Überhitzerelemente in größerem
Maßstabe dargestellt. Jedes Element enthält vier parallele Rohrstränge io, welche
von dem Sattdampf parallel durchströmt werden, und ein in -der Mitte zwischen diesen
vier Rohren liegendes Rohr i i zum Rückleiten des - überhitzten Dampfes. Das Umkehrende
an der Seite der Feuerbüchse :2 ist nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt,
während die vier äußeren Rohrstränge io an der Rauchkammerseite durch einen gemeinsamen
Hohlkörper verbunden sind, durch den sie mittels eines' gemeinsamen Anschlußstutzens
13 (Fig. 6) an dem Überhitzerkasten 4 angeschlossen werden. Das vordere Ende des
Rückleitungsrohres ii ist durch einen Stutzen iia (Fig:2) an den Dampfkasten angeschlossen.
Die äußeren Rohrstränge io liegen vorteilhaft symmetrisch um das Rückleitungsrohr
i i und werden durch Halter 14 mit Füßen i4a im Rauchrohr gehalten (Fig. 4), während
der Abstand der Rohre io von dem mittleren Rohr i i durch an das letztere Rohr angeschweißte
Stege 15 gesichert wird. Das Verbindungsstück 12 am vorderen Ende .der äußeren Rohre
io ist nach Fig. 2; 3 und 6 in Form eines Hufeisens oder eines U ausgeführt. Dadurch
wird es möglich, das mittlere Rohr i i in der richtigen Lage in bezug auf die äußeren
Rohre io zu halten; indem dieses Röhr ii zwischen die Schenkel des Hufeisens eingelegt
wird. In Fig. 7 besitzt das Verbindungsstück 12 eine Kreisform. Bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig.8 und g sind zunächst je zwei Rohre io zu einem gemeinsamen Ende 16 verbunden,
und diese beiden Enden 16 sind durch ein gemeinsames winkelförmiges Verbindungsstück
17 mit dem Anschlußstutzen 13 verbunden. In Fig. io und ii sind die Enden der vier
äußeren Rohrstränge io an ein gemeinsames rohrförmiges Zwischenstück 1311 angeschlossen,
welches unmittelbar mit dem Überhitzerdampfkasten verbunden wird. Die Rohrstränge
zur Bildung eines Überhitzerelementes können am Außenumfang glatt ausgebildet oder
auch zur Vergrößerung der Heizfläche mit Rippen i8 und i811 (Fig. 1.2 und 12 a)
versehen sein, welche so angeprdnet sind, daß sie den Strom der Rauchgase im Rauchrohr
unterteilen, und zwar in einen mittleren, nur die Überhitzerrohrstränge bestreichenden
Kern i9 und einen äußeren Teil, welcher diesen Kern umgibt.