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Rippenrohr Rippenrohre, insbesondere für Hochdruckzwecke, werden bekanntlich
so hergestellt, daß z. B. rechteckige Platten mit zentralem Loch in engem Abstand
nebeneinander auf die dickwandigen Rohre aufgeschweißt werden. Diese bisher übliche
Verfahrensweise hat erhebliche Nachteile. Zunächst einmal ist es umständlich, einderartiges.
Rohr mit einer großen Anzahl solcher Lochplatten durch Schweißen zu versehen. Das
Loch in den einzelnen Platten muß so groß sein, daß es über das Rohr hinweggeschoben
werden kann. Das bedeutet, daß die Öffnung mindestens der Plustoleranz des Rohres
entsprechen muß. An den Stellen, an .denen das Rohr die zulässige Minustoleranz
aufweist, ergibt sich ein erheblicher Luftspalt. Dieser- Luftspalt ist ausschließlich
durch die Schweißnaht zu überbrücken, die außerdem als Kehlnaht nur einseitig an
die Rippe angelegt werden kann. Der Wärmeübergang von Rohr zu Rippe kann ausschließlich
über den eingebrachten Schweißwerkstoff führen, da im allgemeinen ein sattes Anliegen
der Platte selbst an der Rohroberfläche nicht erreicht wird. Da die Heizleis.tung
eines solchen Rohres davon abhängig ist, wie gut die Rippe am Rohr anliegt bzw.
welche Größe der Schweißquerschnitt in der Kehlnaht hat, so ist ersichtlich, daß
die Heiz- bzw. Kühlwirkung eines solchen Rohres wenig befriedigend ist.
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Nach einem nicht vorbekannten Vorschlag ist es möglich, die Herstellung
solcher Rippenrohre zu vereinfachen und dabei ihre Heizleisitung zu
erhöhen.
Zu diesem Zweck wird: zunächsit ein glattes Rohr jeweils an,der Stelle, an der ein
Rippenansatz entstehen soll, elektro-induktiv erhitzt. Nach Erreichender Verformungstemperatur
an dieser Stelle wird das Rohr axial gestaucht. Je nachdem, ob der Stauchdruck stetig
oder schlagartig ausgeübt wird, baut sich der Rippenansatz aus der Wandung heraus
langsam oder plötzlich auf. Durch Anwendung formgebender Mittel in Verbindung mit
der benutzten Presse kann den Rippenansätzen ein bestimmtes Profil gegeben, insbesondere
ihr Umfang genau begrenzt werden. Allerdings ist es auf diese Weise nur möglich,
Rippenansätze mit einem kreisförmigen Umfang und nicht etwa rechteckige oder vieleckige
Rippen herzustellen. Im übrigen ist selbstverständlich der Rippendurchmesser im
Verhältnis zum Rohrdurchmesser begrenzt.
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Unter Ausnutzung des älteren Verfahrens, bei welchem die: Rippen durch
örtliches Erhitzen der Rohrwandungen und axial auf das, Rohr ausgeübten Stauchdruck
aus der Rohrwandung herausgeformt werden, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
auf den durch die Warmformgebung hergestellten Rippenansätzen runde oder vieleckige
Lochplatten aufzuschweißen. Ein solches Rohr ist wesentlich einfacher herzustellen
als ein Rohr, bei welchem Rippen in Form von Lochplatten direkt auf das Rohr geschweißt
werden. Die einzelne Rippe kann im Stauchverfahren mit verhältnismäßig engen Toleranzen
hergestellt werden und es ist ferner möglich, dem Außenrand eine bestimmte Form
zu verleihen, die spanabhebend nicht nachgearbeitet zu werden braucht. Es ist daher
möglich, den Spalt zwischen dem Außendurchmesser ider Rippen und der Bohrung der
Lochplatten kleiner zu halten als bei einer Lochplatte, die unmittelbar auf das
gewalzte Rohr aufgeschweißt wird. Die Lochplatten müssen zwei- oder mehrteilig ausgeführt
sein und können außen beliebige Form aufweisen, insbesondere können sie rechteckig
oder auch rund sein.
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Das Verschweißen der Lochplatten mit :den einzelnen Rippenansätzen,
deren Schweißflächen metallisch blank gemacht werden, kann, wie dies auch sonst
bei der Herstellung von Rippenrohren üblich ist, im Lichtbogen erfolgen. Um jedoch
eine besonders innige Verbindung zwischen den Rippenansätzen und der Lochplatte
zu erhalten, ist eine einwandfreie Durchschweißung ohne Wulst und Kerbe erwünscht.
Erfindungsgemäß wird zu diesexn Zweck so verfahren, daß die Schweißstelle elektra
induktiv auf Schweißtemperatur gebracht wird. Hierzu wird zweckmäßig zu beiden Seiten
der Schweißnaht ein Induktor angeordnet, der die zu verbindenden Flächen auf Schweißtemperatur
erhitzt. Durch an sich übliche Mittel, wie mäamderförmiges Verlegen der Heizleiter
gegenüber der Naht, Aufsetzen von Magnetjochen, geeignete Wahl des Kopplungsabstandes
u. d'gl., wird :die gewünschte Temperaturerhöhung an der Schweißstelle gewährleistet.
Damit die Spulen angebracht werden können, müssen sie zweiteilig und aufklappbar
ausgeführt sein. Die Induktionsströme, die in der Nähe der zt verschweißenden Oberflächen
fließen, erwärmen die Schweißstelle, gegebenenfalls unter Ausnutzung des Übergangswiderstandes
solcher Teilströme, die die Schweißnaht überqueren, his zum Schmelzfluß, wo.-durch
das Zusammenschweißender Lochplatten mit . der angestauchten Rippe zu einer Einheit
herbeigeführt wird.
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Es kann zweckmäßig sein, die Naht schräg zur Rohrachse zu legen, so
daß ein konischer Sitz zu-Stande kommt. Es kann aber auch ein doppelt konischer
Sitz vorgesehen werden. Die Teilungsnaht braucht nicht unter allen Umständen geschweißt
zu werden, da sie radial gerichtet ist und daher den Wärmeübergang vom Rohrwerkstoff
zur Umgebung nicht behindert. Wenn aus mechanischen Gründen auch diese Naht durch
eine Schweißung geschlossen werden soll, so. kann hierzu vorzugsweise der gleiche
Induktor benutzt werden, der die Ringnaht schweißt. Zu diesem Zweck wird der Induktor
mit zwei Ausbauchungen versehen, die sich längs der radialen Naht erstrecken und
auch hier ein Aufheizen des Werkstoffes bis auf Schweißtemperatur herbeiführen.
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Nennenswerte Drücke sind im allgemeinen nicht erforderlich, um das
Verschweißen herbeizuführen. In: der Regel wird hierzu das Eigengewicht der Lochplatten
ausreichen. Unter Umständen wird :das Gewicht der Lochplatten noch vermehrt durch
Zusatzgewichte oder Klammern u. @dgl., die die einzelnen Teile zusammenhalten. In
diesem Falle sind erst recht keine zusätzlichen Drücke notwendig, um die zu verschweißenden
Teile miteinander zu verbinden.
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Ein Rohr gemäß der Erfindung kann ohne weiteres mit solchen Rippenansätzen
hergestellt werden, die dien für die Wärmeab- und -zuleitung geeignetsten Querschnitt
aufweisen. Die Rippen bilden selbst im angeschweißten Teil mit der Rohrwandung eine
vollkommene Einheit, so daß günstige Verhältnisse für :den Wärmedurchgang vorliegen.
Trotzdem ist es möglich, die Rippen selbst im weiten Umfang aus einem anderen Werkstoff
herzustellen als das Rohr selbst. Dies ist vielfach von Bedeutung, um besonderen.
Bedingungen für das Rohr einerseits und für die den Wärmeübergang bewerkstelligenden
Rippen andererseits zu genügen. Sehr wesentlich ist, daß beim Anschweißen der Lochplatten
an die Rippenansätze keine Schrumpfspannungen im Rohr selbst auftreten, wie dies
.dann der Fall ist, wenn nach dem bekannten Verfahren die Lochplattem im Lichtbogen
an das. Rohr angeschweißt werden. Während die nach dem bekannten Verfahren hergestellten
Rohre der auftretenden Schrumpfspannungen wegen wärmebehandelt werden müssen, ist
:dies bei den Rohren gemäß der Erfindung nicht erforderlich. Es tritt mithin auch
kein Verzug auf, der bekanntlich bei Rippenrohren besonders schwer auszugleichen,
ist.
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An Hand der Zeichnung wird .das Rippenrohr gemäß der Erfindung und
das Verfahren zu seiner Herstellung näher beschrieben. An dem Rohr i (Abb. i) ist
der Rippenansatz 2 hergestellt, indem
die zu verformende Stelle
der Rohrwandung elektroinduktiv erhitzt worden ist, worauf die Rippe unter axialem
Druck aus der Rohrwandung herausgeformt ist. Die konische Sitzfläche 3 des Ansatzes
ist bei dieser spanlosen Warmverformung unmittelbar mit angepreßt, indem Gesenkteile
entsprechender Form verwendet wurden, in die die Rippe beim Stauchen hineinwächst.
Die Lochplatte 4, die auf dem Ansatz 2 aufgeschweißt wird, kann entweder Ringform
besitzen, wie bei 5 in Abb. i a dargestellt, oder auch rechteckige Form, wie bei
6 gezeigt. Auch andere Formen für die Lochplatten sind möglich. Die Platte 4. ist
ebenfalls mit einer konischen' Sitzfläche 7 versehen. Die Ringplatte wird aufgeschoben
und die Schweißnaht mit zwei spulenförmigen Induktoren 8 und 9 bis auf Schweißtemperatur
erhitzt. Im allgemeinen wird das Gewicht der Lochplatten genügen, um den notwendigen
Anpreßdruck beim Schweißen herbeizuführen. Gegebenenfalls können Zusatzgewichte
aufgelegt werden, oder es :sind auch Haltevorrichtungen wie Klammern od. dgl. vorgesehen,
die das Gewicht .der Platte selbsttätig erhöhen, und nur in den seltensten Fällen
wird es erforderlich sein, zusätzlichen Druck auszuüben.
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Die Spulen 8 und 9 müssen zweiteilig und aufklappbar sein, damit sie
in die Schweißstellung gebracht werden können, wenn, wie aus Abb. 2 ersichtlich,
mehrere Rippenansätze 2 mit derartigen Lochplatten zu versehen sind. Wie aus Abb.
2 verständlich, können bei konischem Sitz 3, 7 oder in den Fällen, in denen sogar
ein doppeltkonischer Sitz angewendet wird, so daß die Rippe dachförmig gestaltet
ist, die Lochplatten nicht in axialer Richtung auf ihre zugehörige Rippe aufgeschoben
werden. Es ist 'daher erforderlich, sie mit einer Trennfuge 13 zu versehen, wie
aus Abb.3 ersichtlich, die eine solche Rippe in teilweiser Ansicht zeigt. Die Lochplatte'
besteht mithin aus zwei Teilen i,o und i i. Sofern es erforderlich erscheint, die
Trennfugen 13
durch Schweißen zu schließen, so können hierzu die Induktoren
8 und 9 gleichzeitig benutzt werden, wobei jedoch jeder Induktor mit schleifenförmigen
Ausbauchungen 12 bzw. r2' (Abb. 4. und 4a) versehen ist, die sich längs der Radialnaht
erstrecken.
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Auch die Trennfugen 13 können mit Schrägflächen ausgerüstet
sein, wenn, dies zweckmäßig erscheint.
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Rohre gemäß der Erfindung vereinigen in sich den Vorzug, daß sie leicht
herzustellen sind und für Hochdruckzwecke eingesetzt werden können, wobei gleichzeitig
wesentlich bessere Wärmeübergangswerte erzielt werden als: bei den bekannten Rippenrohren,
weil Rippe und Rohr in jeder Beziehung eine Einheit bilden.