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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bündels paralleler
Rohre für einen Wärmeaustauscher Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Herstellung eines Bündels paralleler Rohre für einen Wärmeaustauscher, die durch
geschweißte Stege gegeneinander abgestützt und zu beiden Seiten in Rohrböden befestigt
sind. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrböden und die Rohre während des
Anlegens der Stege festgehalten werden, wobei mindestens ein Teil der Rohre, welche
durch das Schweißen erwärmt werden, gekühlt wird, während mindestens ein Teil der
durch das Schweißen nur in geringem Maß oder gar nicht erwärmten Rohre gewärmt wird.
Die Erfindung eignet sich besonders zur Herstellung von Rohrbündeln mit einer großen
Anzahl von Rohren mit geringem Durchmesser, aber bedeutender Länge. Die Rohre können
auf diese Weise spannungsfrei gerade gehalten werden. Es tritt nicht die Gefahr
ein, @daß am Schluß der Herstellung die zuerst eingebrachten Rohre unter Spannungserscheinungen
gebogen sind.
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Zur Kühlung der durch das Schweißen erwärmten Rohre kann ein Kühlmittel
durch diese Rohre hindurchgeführt und der Durchfluß durch ein jedes Rohr während
des Schweißens an diesem Rohr
unterbrochen werden. Zwischen den
gekühlten und den erwärmten Rohrenkönnen die Rohre mindestens einer Schicht weder
ge'kü'hlt noch gewärmt werden. Es kann auch an dieser Stelle ein Isolierstoff eingeschoben
werden. Zweckmäßig wird bei der Herstellung dieser Schweißstege -an einer Rohrschicht
des Bündels so vorgegangen, daß zuerst der Steg in. der Mitte des mittleren Rohres
dieser Schicht hergestellt wird, darauffolgend die Stege in der Mitte der neben
dem mittleren Rohr gelegenen Rohre und gleichzeitig an dem mittleren Rohr diejenigen
Stege, die dem bereits hergestellten Steg zu beiden Seiten am nächsten liegen und
in der gleichen Weis-, staffelförmig fortschreitend die Stege <an weiter benachbarten
Rohren und neben den schon angebrachten Stegen, bis zuletzt die Stege an den Enden
der äußerstem Rohre der Schicht hergestellt sind.
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Zur Ausführung des Verfahrens kann man sich einer Vorrichtung bedienen,
welche an einem Gerüst befestigte Lehrbleche besitzt, von denen zwei die Rohrböden
in ihrer der Bündelkonstruktion entsprechenden Lagehalten und andere die Form mindestens
eines Teils des Umfanges des Bündels aufweisen und ferner Lehrbalken besitzt, welche
den Rohren einer Schicht entsprechende Ausne'hmungen besitzen und in der Lage der
einzelnen Schichten entsprechenden Bohrungen an Säulen des Lehrgerüsts befestigt
werden können.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. i zeigt in der seitlichen Ansieht, Fig. 2 in einem teilweisen
Querschnitt und Fig. 3 in der Vorderansicht ein in der Herstellung befindliches.
Rohrbündel; Fig.4 veranschaulicht einen Teil eines Lehrbleaes, einen Lehrbalken
und eine seitliche Stützsäule in vergrößertem Maßstab; Fig.5 erläutert in noch stärker
vergrößertem Maßstab dieVerwendung der zurAbstandsicherung verwendeten Keile; Fig.
6 läßt das. Anbringen der einzelnen Schweißstege erkennen; Fig. 7 stellt das Rohrbündel
von oben mit der Einrichtung zur Dichteprüfung dar; Fig. 8 veranschaulicht in vergrößertem
Maßstab einen Teil der zur Druckmittelzuführung bei der Dichteprüfung verwendeten
Einrichtung.
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Zur Herstellung des Rohrbündels wird ein Lehrgerüst verwendet, welches
drei Längsbalken I, 2 und 3 aufweist., Klurch weilohe -die seitlichen Shulen 4 und
5, ferner die Lehrbleche 6 und schließlich die Lehrbalken 7 gehalten werden. An
den Enden des Lehrgerüsts sind Lehrplatten 8 und g befestigt, in welche die Rohrböden
1o und (i i eingesetzt sind. Während des Anlegens der. Schweißstege werden die Rohre
12 und die Rohrböden 1o und l1 durch dieses Lehrgerüst in ihrer der Bündelkonstruktion
entsprechenden Lage gehalten. Hierbei wird einem Teil der Rohre, welche durch das
Sehweißen erwärmt werden, über eineVerteilleitung 13 ein Kühlmittel zugeführt, während
ein anderer Teil der Rohre, die durch das Schweißen nur in geringem Maß oder gar
nicht erwärmt .werden, durch ein mittels des Verteilkastens 14 zugeführtes Heizmittel
gewärmt wird.
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Als Kühlmittel wird zweckmäßig Luft aus der Atmosphäre verwendet,
welche durch die Leitung 15 mittels einer nicht gezeichneten Fördervorrichtung in
die Verteilleitung 13 eingeführt wird. Aus der Verteilleitung führen einzelne Zufuhrrohre
16 in,die zu kühlendenRohre der obersten Rohrschicht. Um die Kühlmittelzufuhr, z.
B. während des Ani legens der Schweißstege an die Rohre, vorübergehend unterbrechen
zu können, sind ferner Abschlußorganea7 in die Zufuhrrdhre eingebaut.
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Als Heizmittel dient ebenfalls Luft, welche durch einen Ventilator
18 in eine Heizvorrichtung u9 eingeführt und im erhitzten Zustand durch die
Leitung 2o in den Verteilkasten 14 geleitet wird. Zweckmäßig besitzt die Leitung
2o in der Zeichnung nicht näher dargestellte Gelenkkupplungen, um die Lage des Kastens
14 dem jeweiligen Bauzustand des Rohrbündels fortlaufend anpassen zu können. Nach
Durchströmen des Heizmittels durch die unteren Schichten des Bündels der Rohre 12
wird es durch den Sammelkasten 21 aufgefangen und durch das ebenfalls mit beweglichen
Kupplungen ausgerüstete Rohr 22 wieder dem Ventilator 18 zugeführt.
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Die Ausbildung der seitlichen Säulen 4 und 5, der Lehrbleche 6 und
der Lehrbalken 7 im einzelnen läßt Fig. 4 erkennen. Die Lehrbleche 6 besitzen die
Form eines Teils des Umfangs des herzustellenden Rohrbündels. In die Einkerbungen
dieses Lehrblechs werden die äußersten Rohre des Bündels eingelegt. Der Lehrbalken
7 besitzt ebenso Einkerbungen, die dem Abstand der Rohre einer Rohrlage entsprechen.
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Mit Hilfe oder Bohrungen 23 in den Lehrsäulen 4 können die Lehrbalken
7 jeweils in der Lage gehalten werden, welche der zuoberst eingelegten Rohrschicht
entspricht. Um den richtigen Abstand zwischen den schon verschweißten Rohren 12a
(Fig. 5) und den noch nicht mit Schweißstegen versiehenen Rohren r24 zu sichern,
werden zwischen diese Rohre Keile 24 eingetrieben, welche die Rohre 11211 in die
Einkerbungen 25 der Lehrbalken 7 satt hineinrdrücken.
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Zum Anlegen der Schweißstege wird die noch nicht verschweißte Rohrschicht
12a mit Hilfe des Kühlmittels gekühlt. Die Schicht der Rohre 12b enthält stagnierende
Luft, welche Wärme weder aufnimmt noch abgibt. Die unteren Schichten 12c werden
dagegen vom Heizmittel durchströmt. Wenn notwendig, kann zwischen den Rohrschichten
12a und 12b oder 12b und 12c noch ein (Isolierstoff, z. B. Asbestpappe, Asbest oder
Glaswolle usw., eingeschoben werden.
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Das Anlegen der Schweißstege beginnt in der Mitte der Rohrschicht.
Zunächst werden nur die Schweißstege 26a (Fig. 6) in der Mitte angelegt. Nach Fertigstellung
dieser Stege werden dann in gestaffelter Weise die Schweißstege 26b am gleichen
und am benachbarten Rohr gleichzeitig hergestellt. Nach deren Fertigstellung folgt
die gleichzeitige Herstellung der Schweißstege 26c. Darauf folgen
in
einem weiteren gemeinsamen Herstellungsvorgang die Schweißstellen 26d usw. in gestaffelter
Weise, bis die Schweißstege bis zum äußeren! Umfang des Rohrbündels hergestellt
sind.
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Selbstverständlich werden während des Anlegens der Schweißstege in
der Richtung von der Mitte nach der einen Seite gleichzeitig auch die Schweißstege
von der Mitte nach der anderen Seite in gleicher gestaffelter Weise angelegt. Bei
der beschriebenen gestaffelten Herstellung der Schweißstege werden an jedem Rohr
gleichzeitig immer nur zwei, Stege angelegt.
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Die Schweißstege können durch autogene Schweißung hergestellt werden.
Der Schweißer fährt dabei zweckmäßig mit dem Brenner gegen die Flamme, so daß jeweils
der Teil der Rohre, an welchen Baustoff aufgesetzt wird, durch das vordere Fl.ammenende
schon vorgewärmt ist, während gleichzeitig die Gefahr eines Webafließens -des fnischangelegten
Baustoffs hinter der Flamme wesentlich vermindert wird. Unmittelbar während des
Anlegens der Schweißstege wird die Kühlluftzufuhr zu dem Rohr, an welchem Stege
angelegt werden, unterbrochen. Entsprechend. dem gestaffelten Anlegen der Schweißstege
wird somit bei einer kleineren Anzahl nebeneinanderliegender Rohre der Schicht jeweils
die Kühlluftzufuhr unterbrochen sein. Nachdem alle Schweißstege an einem Rohr angebracht
sind, wird die Kühlluftzufuhr wieder freigegeben.
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Nachdem alle Schweißstege an einer ganzen Rohrschicht angebracht sind,
werden die Rohre dieser Schicht an beiden Enden im Rohrboden durch Einpressen befestigt.
Dieses Einpressen kann z. B. mit Hilfe bekannter Rohrwalzen oder Rohrdorne ausgeführt
werden. Es kann aber auch in das Rohrinnere ein Mittel hohen Drucks eingeführt werden,
durch welches die Rohre aufgeweitet und damit in den Bohrungen der Rohrböden befestigt
werden.
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Nachdem die Schweißstege an sämtlichen Rohren zweier Schichten i2a,
i2b angelegt sind, werden die Rohre dieser Schichten. auf Dichtheit geprüft. Zu
diesem Zweck wird mittels einer Preßpumpe durch die Leitung 27 (Fig. 7) einer Verteilleitung
28 ein Druckmittel zugeführt, welches durch die Zufuhrleitungen 29 zu den Rohren
einer Rohrschicht geleitet wird. Auf der gegenüberliegenden Seite sind die Enden
der Rohre mit Hilfe von Stopfen 30 und einer Brücke 3 i abgedichtet, so daß
die unter Druck stehenden Rohre auf Dichtheit geprüft werden können.
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Die Verteilleitung 28 (Fig. 8) besitzt einzelne Anschlüsse 32, deren
Abstand dem Abstand der Rohre einer Schicht entspricht und in die je nach Bedarf
entweder ein blinder Zapfen 33 oder eine Zufuhrleitung 29 eingesetzt werden kann.
Die Zufu'hrleitung 29 besitzt eine Dichtung 3d., welche mit Hilfe des Ringes 35
durch den Druck der Druckflüssigkeit gegen das Rohr angepreßt wird. Die Verschlußstopfen
sind ähnlich ausgebildet, jedoch weisen sie den Unterschied auf, daß sie nicht durchbohrt
sind, so daß eine Abdichtung des zu prüfenden Rohres nach außen stattfindet. Das
gleiche Verfahren ließe sich auch verwenden, wenn,diiieStege, anstatt durch autogeneSchweißung,
durch eine andere, z. B. eine elektrische Schweiß ung, hergestellt würden. Die Schweißstege
'können aus dem gleichen oder einem ähnlichen. Metall hergestellt sein wie die Rohre.
Es lassen sich aber auch anders geartete Metalle verwenden, welche mit dem Metall
der Rohre an der Verbindungsstelle eine Legierung eingehen. Hierbei können noch
Zusatzstoffe verwendet werden, welche eine gut flüssige Schmelze sichern. Die Stege
können ferner auch durch feste, zwischen-die Rohre eingelegte und mit diesen verschweißte
Metallstücke gebildet werden.