DE910817C

DE910817C - Method and device for the production of heat exchangers

Info

Publication number: DE910817C
Application number: DEA14675A
Authority: DE
Inventors: Raymond William Avery; Kenneth John Dangerfield
Original assignee: Austin Motor Co Ltd
Current assignee: Austin Motor Co Ltd
Priority date: 1950-12-13
Filing date: 1951-12-11
Publication date: 1954-05-06

Description

Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Wärmetauschern Die Erfindung bezieht sich auf Wärmetauscher und insbesondere solche, die bei einer Turbinenanlage angewendet werden, um die Wärme der Turbinengase auf die zugeführte verdichtete Luft zu übertragen. Die Erfindung betrifft die Bauart von Wärmetauschern, bei der eine Reihe oder ein Bündel von Rohren mit im Verhältnis zu ihrer Länge kleinem Durchmesser an Stirn- oder Endplatten befestigt wird und die zusammengebaute Vorrichtung durch ein Gehäuse umschlossen wird, das gasdicht und mit geeigneten Einlaß- und Auslaßöffnungen versehen ist. Das abzukühlende Gas kann durch die Rohre strömen, und die Luft kann durch das Gehäuse über die Rohre hinweg und um diese herum strömen; oder das Gas kann über die Rohre hinweg und um diese herum strömen und die Luft durch die Rohre geleitet werden.Methods and devices for manufacturing heat exchangers Invention relates to heat exchangers and, more particularly, to those used in a Turbine system applied to the heat of the turbine gases on the supplied to transmit compressed air. The invention relates to the design of heat exchangers, in which a row or bundle of tubes with small in proportion to their length Diameter is attached to face or end plates and the assembled device is enclosed by a housing that is gas-tight and with suitable inlet and Outlet openings is provided. The gas to be cooled can flow through the pipes, and the air can flow through the housing over and around the tubes; or the gas can flow over and around the pipes and the air be passed through the pipes.

Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren und Vorrichtungen zur gasdichten Befestigung der Rohre in den Löchern der Endplatten zu schaffen, in denen sie angebracht werden sollen.The invention aims to provide a method and devices for gas-tight Attach the tubes to create the holes in the end plates in which they are attached should be.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht (allgemein ausgedrückt) darin, das als Punktschweißung bekannte Widerstandsschweißen zur Herstellung der Verbindungen zwischen dem Metall eines Rohrendes und dem dieses umgebenden Metall der Endplatte anzuwenden, wobei ein starker elektrischer Strom, ausgehend von einer an der Außenseite der Endplatte angebrachten Elektrode, durch das Metall des Rohrendes und dasjenige der Platte hindurch zu einer anderen Elektrode geleitet wird, die sich an der Innenseite der Platte befindet, und wobei dieser Strom so lange aufrechterhalten wird, daß das Zusammenschmelzen bzw. Zusammenschweißen der zu verbindenden Teile gewährleistet ist.The method according to the invention consists (in general terms) in the resistance welding known as spot welding for the production of the Connections between the metal of a pipe end and the surrounding metal to apply a strong electric current, emanating from a electrode attached to the outside of the end plate, through the metal of the pipe end and that of the plate passed through to another electrode which is located on the inside of the plate, and this current is so is maintained for a long time that the fusing or welding together of the parts to be connected is guaranteed.

Vorzugsweise besitzt die für die Außenseite der Endplatte bestimmte Elektrode ein konisches Ende, mit dem sie in das Rohrende eingreift.Preferably has the intended for the outside of the end plate Electrode has a conical end that engages the end of the pipe.

Vorzugsweise ist ferner das Rohrende an der Außenseite der Platte nach außen erweitert oder mit einem Flansch versehen und ist das konische Elektrodenende genau entsprechend so geformt, daß es in das Rohrende hineinpaßt und der Form der Erweiterung oder des Flansches des Rohres genau entspricht.Furthermore, the pipe end is preferably on the outside of the plate expanded outward or provided with a flange and is the conical electrode end shaped exactly so that it fits into the pipe end and the shape of the Extension or the flange of the pipe corresponds exactly.

Die zweite Elektrode an der Innenseite der Platte ist zweckmäßig so geformt, daß sie über das Rohr greift und daß sie stumpfe Vorsprünge aufweist, die örtlich begrenzte Kontaktzonen mit der Platte beiderseits des Rohres an diametral gegenüberliegenden Stellen bilden. Diese zweite Elektrode kann mit einem Einsatz aus isolierendem Werkstoff zwischen dem das Rohr übergreifenden Teil der Elektrode und dem Rohr selbst versehen sein.The second electrode on the inside of the plate is expediently like this shaped that it engages over the pipe and that it has blunt projections that localized contact zones with the plate on both sides of the tube at diametrically opposite places. This second electrode can be fitted with an insert Made of insulating material between the part of the electrode that extends over the pipe and the pipe itself.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Fig. i schaubildlich eine Ansicht eines Elektrodenpaares und Fig. 2 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht eines Teiles des Wärmetauschers unddas Elektrodenpaar.The invention is illustrated by way of example with reference to the drawings is shown, namely Fig. i shows a perspective view of a pair of electrodes and FIG. 2 is a partially sectioned side view of part of the heat exchanger and the pair of electrodes.

Das Elektrodenpaar besteht aus einer oberen Elektrode io mit konischem Ende i i und einer zweiten Elektrode 12. Die untere Elektrode 12 ist mit zwei vorstehenden Ansätzen 13 versehen, die sich beide vom Hauptteil der Elektrode seitwärts nach den Kanten der einen Elektrodenstirnseite hin und zugleich nach oben erstrecken, wobei sie zwei stumpfe Vorsprünge 14 mit Kontaktflächen 15 bilden. Zwischen den beiden seitwärts vorstehenden Teilen 13 befindet sich ein U-förmiger Einsatz 16 aus isolierendem Werkstoff. Die beiden Elektroden können in Verbindung mit einem gewöhnlichen Säulenständerpunktschweißgerät angewendet werden.The electrode pair consists of an upper electrode io with a conical end ii and a second electrode 12. The lower electrode 12 is provided with two protruding lugs 13, both of which extend sideways from the main part of the electrode to the edges of one electrode face and at the same time upwards , whereby they form two blunt projections 14 with contact surfaces 15. A U-shaped insert 16 made of insulating material is located between the two laterally protruding parts 13. The two electrodes can be used in conjunction with a standard column-mounted spot welder.

In Fig.2 ist ein Teil der einen Endplatte des Wärmetauschers bei 17 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Endteile 2o von zwei Rohren 18 sind in dem Zustand gezeigt, in dem sie mit der Platte 17 punktverschweißt sind. Ein drittes Rohr ig ist in der Stellung dargestellt, in der es zum Schweißen fertig ist; Löcher zur Aufnahme der Enden weiterer Rohre sind mit 21 bezeichnet.In FIG. 2, part of one end plate of the heat exchanger is shown at 17 when the method according to the invention is being carried out. The end parts 2o of two tubes 18 are shown in the state in which they are spot-welded to the plate 17. A third pipe ig is shown in the position in which it is ready for welding; Holes for receiving the ends of further tubes are designated by 21.

Das Rohrende 22 des Rohres ig ist in einem durch die Platte 17 hindurchgehenden Loch angebracht, und sein äußerstes Ende ist mit einem nach außen abstehenden Rand oder Flansch 23 versehen.The pipe end 22 of the pipe ig is mounted in a hole passing through the plate 17 , and its extreme end is provided with an outwardly projecting edge or flange 23.

Die erste Elektrode io befindet sich an der Außenseite der Platte in der Stellung, in der sie nach abwärts bewegt werden kann, wenn sie z. B. an einer Säulenständerpunktschweißmaschine angebracht ist, während die zweite Elektrode sich an der Innenseite der Platte befindet und vermöge ihrer Form sich über das Rohr ig spreizt, wobei die Kontaktflächen 15 der stumpfen Vorsprünge 14 örtliche Kontaktzonen mit der Platte i7 beiderseits des Rohres i9 an diametral einander gegenüberliegenden Stellen herstellen und der isolierende Einsatz 16 elektrischen Kontakt zwischen dem Rohr und der zweiten Elektrode verhindert.The first electrode io is on the outside of the plate in the position in which it can be moved downwards when it is e.g. B. at one Pillar welding machine is attached while the second electrode is is located on the inside of the plate and, by virtue of its shape, extends over the tube ig spreads, the contact surfaces 15 of the blunt projections 14 being local contact zones with the plate i7 on both sides of the tube i9 at diametrically opposite one another Establish and the insulating insert 16 electrical contact between the tube and the second electrode prevented.

Das Ende i i der konisch auslaufenden Elektrode 1o ist so gestaltet, daß es genau in das Ende 22 des Rohres ig hineinpaßt und dem abstehenden Rand oder Flansch 23 angepaßt ist, wenn die Elektrode in die Schweißkontaktstellung mit dem Rohr gesenkt wird; der abstehende Rand oder Flansch 23 verhindert dabei, daß das Rohr i9 durch den Druck der konischen Elektrode durch die Bohrung der Platte 17 hindurch- oder weiter in diese hineingestoßen wird, bevor der Schmelz- bzw. Schweißvorgang stattfindet.The end i i of the conically tapering electrode 1o is designed in such a way that that it fits exactly into the end 22 of the tube ig and the protruding edge or Flange 23 is adapted when the electrode is in the welding contact position with the Pipe is lowered; the protruding edge or flange 23 prevents the Tube i9 by the pressure of the conical electrode through the bore of the plate 17 is pushed through or further into this before the melting or welding process takes place.

Der von den Kontaktflächen der einen Elektrode zu der anderen Elektrode fließende Schweißstrom ist gezwungen, durch das Rohrende und die Platte selbst hindurchzugehen. Durch die genaue Anpassung der Elektrode mit ihrem kegel- oder spundzapfenartigen Teil an die Rohrenden, wobei eine Schulter- oder Mantelfläche dieses kegelzapfenartigen Teiles sich genau passend an den abstehenden Rand oder Flansch des Rohres anschließt, und durch das übergreifen der zweiten gabelförmigen Elektrode über das Rohr an der Innenseite der Endplatte können zuverlässig widerstandsverschweißte gasdichte Verbindungen zwischen den Rohrenden und den Endplatten schnell hergestellt werden, während der Zusammenbau Rohr für Rohr gemäß Fig. 2 durchgeführt wird.The one from the contact surfaces of one electrode to the other electrode Welding current flowing is forced to pass through the pipe end and the plate itself. Due to the precise adaptation of the electrode with its conical or bung pin-like shape Part of the pipe ends, with a shoulder or lateral surface of this taper-like Part fits exactly to the protruding edge or flange of the pipe, and by engaging over the second fork-shaped electrode over the tube on the Inside the end plate can be reliably resistance-welded gas-tight connections between the pipe ends and the end plates can be quickly established during the Assembly tube by tube according to FIG. 2 is carried out.

Die tatsächliche Größe der Kontaktzonen 15 der zweiten gabelförmigen Elektrode ist unterschiedlich nach Maßgabe der Eigenschaften des für die Rohre und für die Endplatten verwendeten Metalls und auch nach Maßgabe der Abmessungsverhältnisse der Rohre und Platten und des Verhältnisses von lichter Weite zum Außendurchmesser der Rohre und nach Maßgabe ähnlicher Kenngrößen zu bemessen.The actual size of the contact zones 15 of the second fork-shaped Electrode is different depending on the properties of the tubes and metal used for the end plates and also according to the dimensional relationships of tubes and plates and the ratio of the clearance to the outer diameter of the pipes and based on similar parameters.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method of manufacturing a heat exchanger from a row or bundle of tubes with small in proportion to their length Diameters to be attached to end plates, particularly a heat exchanger for a turbine system, characterized in that the connection between the Metal of a pipe and the surrounding metal of an end plate by resistance spot welding is produced, taking a strong electric current from one to the outside electrode attached to the end plate through the metal of the pipe end and the plate passed through to an electrode located on the inside of the plate and until for welding together or until the melting of the parts to be connected Parts is maintained.

2. Device for performing the method according to Claim i, characterized in that the attached to the outside of the end plate Electrode has a conical end adapted to engage the pipe end.

3. Implementation of the method according to claim i with an electrode according to claim 2, characterized in that the end of the tube on the outside of the plate with is provided with an outwardly protruding edge or flange. q ..

Device for Implementation of the method according to claim 3 with an electrode according to claim 2, characterized in that the shape of the electrode end corresponds exactly to the protruding one Edge or flange of the pipe end is adapted.

5. Device for performing the Method according to claim i or 3, characterized in that the on the inside the end plate acting electrode has a fork end adapted to the tube, with which it overlaps this, and has blunt projections, the two locally limited Contact zones with the plate on both sides of the tube at diametrically opposite one another Form jobs.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the Electrode an insert made of insulating material between the cross tube Has electrode part and the tube itself.