DE7914459U1 - Innenrippenrohr fuer druckgas- oder druckoelbeheizte heizkessel - Google Patents

Description

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18. Mai 197?

Kurt Heim,Ingenieur 7520 Bruchsal, Weiherbergstr. 85

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 cn jeder Längsseite einen Seitenschenkel mit einer annähernd der halben Rippenteilung entsprechenden Breite aufweist.

Innenrippenrohre dieser Art sind marktüblich. Die hierzu notwendigen berippten Mantelstreifen werden als StrangpreQprofile vom Preßwerk in Stäben geliefert. Die Mar.telstreifen sind jedoch im Querschnitt gegenüber dem gebrauchsfertigen Mantelstreifen in entgegengesetzter Richtung kreissegmentförmig durchgewölbt. Bei -iinem solchen Strang verlaufen mithin die Rippen auf der konvexen Seite des kreissegmentförmigen Querschnittes radial nach außen. Allerdings werden auch Mantelstreifen hergestellt, bei denen die unberipptejSeite eine gerade Ebene bildet. Dieses ist aber nur möglich, wenn die Rippenteilung die des Innenrippenrohres nach der Erfindung bedeutend überschreitet-

Um eine möglichst wirtschaftliche Herstellung der jeweils einen Strang bildenden Mantelstreifenorofile im PreQwerlc zu gewährleisten, müssen in Bezug auf die den Umfang eines Innenrippenrohräs bestimmende Länge der Mantelstreifenquerschnitte sowohl Minus- als auch Plustoleranzen zugelassen werden. Bei neuwertiger Profilform der Strangpresse müssen deshalb in einem vertretbaren MaQ Minustoleranzen und nach eii.er gewissen Gebrauchsdauer der Profilform infolge der dadurch bedingten Abnutzung in einem noch vertretbaren Umfang Plustoleranzen in Kauf genommen werden. Erst wenn diese vorbestimmten Plustoleranzen überschritten werden, muß die Profilform der Strangpresse erneuert werden.

Zur Weiterverarbeitung werden dann die für ein gewünschtes Innenrippenrohr notwendigen berippten Mantelstreifen vom gelieferten Strang abgelängt, wobei die Länge der Mantelstreifen der Länge dieses Innenrippenrohres entspricht. 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 Segmentstücke 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 gewünschten Innenrippenrohr zusammengestellt werden, daß unter Einhaltung des gewünschten Außendurchmessers sich die Minus- und Plustoleranzen ausgleichen, damit die beiderseits der Mantelstreifen verlaufenden Schweißspalte möglichst gleich groß bzw. nicht zu breit sind.

Anschließend werden die zu einem Innenrippenrohr zusammengestellten Mantelstreifen an verschiedenen Stellen der Längs-Seiten 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 AuQenschweißnahtenur 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.

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 bein

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 Innenrippenrohiü 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 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.

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.

Erfindjngsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, 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.

Durch diese Maßnahmen können die berippten Mantelstreifen unabhängig von ihren Toleranzmaßen unsortiert lotrecht in die Vorrichtung zum Zusammenschweißen eingestellt werden, wobei jeweils der versetzt angeformte Seitenschenkel des einen Mantelstreifens den unversetzten Seitenschenkel des benachbarten Mantelstreifens teilweise überlappt. In die muldenförmige Vertiefung, die dadurch gebildet ist, wird die Schweißnaht gelegt. Durch die verschiedenen Maße der Mantelstreifen innerhalb der Toleranzgrenze verändert sich zwar die Breite der Vertiefung. Dieses ist aber für die Schweißung nicht von Bedeutung, weil das zugeführte Schweißtnaterial durch die muldenförmigen Vertiefungen nicht mehr hindurchfallen kann.

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 für 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 gewUnschte Innenrippenrohr kann also in einer außerordentlich wirtschaftlichen Weise und mit einer hohen Maßgenauigkeit hergestellt werden.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden, aas weitere Erfindungs-

i merkmale 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 Seiten- |

schenkel, '4

Fig. 2 den Mantelstreifen nach Fig. 1 mii i:

gerade gestrecktem Querschnitt, bei ·|

dem die unberippte Seite eine gerade | Ebene bildet,

Fig. 3 die einander zugekehrten Rippen zweier :;

benachbarter Mantelstreifen eines Innen- J

rippenrohres mit den sich einander über- h

s läppenden Seitenschenkeln, v

Fig. 4 einen kreissektorartigen Ausschnitt aus

einem Innenrippenrohr in der neuen Aus- '.': führung.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll zunächst kurz

die bisherige Ausfuhrungsform eines Innenrippenrohres er- j lauter t 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 unverrippfce Seite gemeinsam. Im übrigen kann die Anzahl der Rippen jedes Mantelstreifens aber auch mehr oder weniger als fünf Rippen betragen.

Die im Strangpreßverfahren hergestellten Mantelstreifen werden vom Preßwerk strangweise bzw. in Stangen geliefert. Eei 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.

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.

Wie bereits beschrieben, werden die Mantelstreifΰη 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 Seitenschenksi 4 bzw. um die Materialdicke des anderen Seitenschenkels 5 bzw. 4 parallel zu sich selbst versetzt an der benachbarten Rippe angeformt wird, vgl. Fig. 1 und 2. Dadurch überlappen sich die Seitenschenkel 4 und 5 zweier benachbarter Mantelstreifen

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 Mant»Istreifen flUssigkeitsdicht verbunden. Das Innenrippenrohr kann auf diese Weise erheblich schneller und mit wesentlich kleinerem Aufwjnd an Schweißmaterial und elektrischer Energie hergestellt werden. Außerdem kann nunmehr - insbesondere der Schweißvorgang - automatisiert werden.

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 flUssigkeitsdichte Verschweißung möglich ist, wird zunächst der versetzte Seitenschenkel 5 an der der glatten Mcntelfläche des jeweiligen Mantelstreifens zugekehrten Fläche insDesondere im Bereich der Wurzel dieses Seitenschenkels durch eine Hinter schneidung (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

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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 iuijeordneten berippten Mantelstreifens
ebenfalls einen stumpfen Winkel ergibt und die andere Begrenzungsfläche der V-förmigen Schweißmulde 8 bildet.

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, S wogegen die glatte Mantelfläche 9 von dem zu erhitzenden |

Wasser umspült wird. |

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, daß sie die halbe Teilung zuzüglich
mindestens der größten Minustoleranz überschreitet.

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Insbesondere können auch beide Seitenschenkel eines be-

'& rippton Mantelstreifens um ihre Materialdicke parallel

[$ zu sich selbst versetzt an der jeweils benachbarten Rippe

angeformt sein. In einem solchen Fall weist dann der je- _:t weils benachbarte Mantelstreifen unversetzte, mit dessen

% glatter Seite bündige Seitenschenkel auf, woran sich an

diesen Mantelstreifen jeweils wieder ein solcher mit versetzten Seitenschenkeln anschließt usw.

Claims (5)

Schutzansprüche.

1. 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 Rippen teilung entsprechenden Breite aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem berippten Mantelstreifen (2) mindestens der eine Seitenschenkel (4 bzw. 5) um die Materialdicke des anderen Seitenschenkels (5 bzw. 4) versetzt an der benachbarten Rippe (3) angeformt ist.

2. Innenrippenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekeni zeichnet, a'aü der versetzte Seitenschenkel (5) an der der glatten Mantelfläche (?) des berippten Mantelstreifens (2) zugekehrten Fläche im Bereich der Wurzel dieses Seitenschenkels (5) hinterschnitten ausgeformt ist.

3. Innenrippenrohr nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daQ die Begrenzungsfläche des berippten Mantelstreifens (2) zwischen dem versetzten Seitenschenkel (5) und der glatten Mantelfläche (9) als schräge sich nach auswärts erweiternde Fläche \\0) ausgebildet ist, die mit

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der glatten Mantelfläche (9) einen stumpfen Winkel bildet.

4. Inne.nrippenrohr nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des unversetzten Seitenschenkels (4) jedes berippten Mantelstreifens (2) derart abgeschrägt ist, daß die abgeschrägte Schmalfläche (11) des unversetzten Schenkels (4) mit der glatten Mantelfläche (?) des berippten Mantelstreifens (2) einen stumpfen Winkel bildet.

5. Innenrippenrohr nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß jeder Seitenschenkel (4 bzw. 5) eines mit einer Teilung von etwa 20 Millimeter und einer Rippenhöhe von etwa 30 Millimeter berippten Mantelstreifens eine die halbe Teilung der Rippen (3) um mindestens die größte Minustoleranz überschreitende Breite aufweist.