EP0131594A1 - Rippenkörper mit hohlrippen und verfahren sowie maschine zu dessen herstellung. - Google Patents

Rippenkörper mit hohlrippen und verfahren sowie maschine zu dessen herstellung.

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EP0131594A1
EP0131594A1 EP84900383A EP84900383A EP0131594A1 EP 0131594 A1 EP0131594 A1 EP 0131594A1 EP 84900383 A EP84900383 A EP 84900383A EP 84900383 A EP84900383 A EP 84900383A EP 0131594 A1 EP0131594 A1 EP 0131594A1
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EP
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beads
rib
hollow
fins
rib body
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Hermann Wild
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Zschokke Wartmann AG
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Zschokke Wartmann AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H01F27/025—Constructional details relating to cooling

Definitions

  • Rib body with hollow ribs and method and machine for its production
  • the invention relates to a rib body made of a one-piece sheet metal, in particular for transformer tanks, in which spaced, parallel hollow ribs are formed, the legs of which are closed on the end faces between the rib back and the webs connecting the legs of adjacent ribs Method and a machine for producing this rib body.
  • Rib bodies with hollow ribs are required to a considerable extent, in particular for the manufacture of transformer tanks.
  • the tank In order to cool the active components arranged in the interior of such a transformer tank, the tank is filled with a cooling liquid, usually a mineral oil.
  • the arrangement of cooling fins in the fin bodies serves to dissipate the heat generated by the transformer to a sufficient extent to the ambient air.
  • hollow ribs of great height are formed in the rib bodies.
  • the ribbed bodies In order to be able to withstand the mechanical stresses that occur during operation, the ribbed bodies must have sufficient strength and stability.
  • the walls of the hollow ribs are stiffened by inserting metal rods between the walls of each hollow rib and welding them to the walls.
  • This solution is relatively complex since, in addition to the press for folding the ribs, an insertion device for the metal rods and a welding device are required.
  • the walls of the hollow ribs are reinforced by beads which are embossed into the rib body made of a metal strip before the ribs are folded. Apart from the fact that an additional device with an appropriate space is required for the embossing of the beads, it is necessary 'to control this device so that the beads are stamped on the richti ⁇ gene site, for which a correspondingly high cost is required.
  • the walls of hollow ribs are also stiffened by beads. These beads are also intended to achieve better guidance of the cooling liquid and, consequently, better cooling. But even in this embodiment, the effort to manufacture the beads
  • the stiffeners in so far as they are elongated beads or stiffening parts, are arranged parallel to the rib back and thus parallel to the flow in order to thereby offer the smallest possible obstacle to the flow.
  • stiffeners are provided on at least part of the rib body, which are perpendicular to the rib back.
  • FIG. 1 shows a rib body with hollow ribs in a schematic, spatial representation
  • Fig. 2 shows a section of a partially shown
  • Fig. 3 shows a section of a partially shown
  • the rib body 1 shown in FIG. 1 is made, for example, from a strip sheet and has any number of hollow ribs of relatively great height.
  • the hollow ribs 2 have two legs 3 which on the one hand form a rib back 4 at one end and on the other hand are connected at the other end by webs 5 to the legs 3 of the adjacent hollow rib 2.
  • the legs 3 of the hollow ribs 2 are together, e.g. by welding, connected and form a tight seal.
  • beads are formed in the form of trough-shaped depressions 7 which extend at least over part of the height of the ribs.
  • the beads 7 extend directly from the web area to the rib back area, i.e. over the entire height of the leg 3.
  • the beads 7 extend perpendicular to the rib back 4. Since in transformer boilers, which represent a preferred area of application of the fin bodies 1, the flow takes place parallel to the fin back 4, this means that the beads 7 run transversely to the direction of flow. It has now surprisingly
  • Adequate dimensional stability of the hollow ribs 2 is also achieved with the beads 7. It is expedient here that the beads 7 are not too narrow.
  • a suitable solution is, for example, the trapezoidal configuration of the beads 7. However, another, e.g. rectangular or semicircular cross-section can be selected for the beads 7.
  • FIG. 3 It is also possible, see FIG. 3, to use rib-shaped elevations 8 as beads.
  • the beads 8 lie here at the same locations as in FIG. 1 the depressions 7.
  • the beads 7 and 8 can extend not only over the legs 3, but also over the rib back 4 and over the webs 5, as shown in the first rib on the left edge of the picture is.
  • the beads 7 and 8 can be molded in a relatively simple manner in the manufacture of the folds from the strip sheet. If the beads 7 or 8 are to extend over the entire surface of the rib body 1, the beads can be produced by rolling before the folds are formed. If, on the other hand, the beads 7 or 8 are only to be formed on the legs 3, the pressing tools can be designed for this purpose, for example by attaching ribs to the pressing dies and recesses in the folding sword. The production in the latter case is particularly cheap, since no additional space and no additional surgery are required.
  • the molding of beads is a particularly simple and cost-saving solution.
  • additional parts which run transversely to the flow, e.g. To attach webs, perforated sheets or the like.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

Rippenkörper mit Hohlrippen und Verfahren sowie Maschine zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Rippenkörper aus einem ein¬ stückigen Blech, insbesondere für Transformatorkessel, in welchem mit Abstand angeordnete, parallel verlaufende Hohlrippen geformt sind, deren Schenkel an den Stirnseiten zwischen dem Rippenrücken und den die Schenkel benachbar¬ ter Rippen verbindenden Stegen geschlossen sind, ein Ver¬ fahren und eine Maschine zur Herstellung dieses Rippen¬ körpers.
Rippenkörper mit Hohlrippen werden in erheblichem Umfang, insbesondere für die Herstellung von Transformatorkesseln, benötigt. Zur Kühlung der im Innern eines solchen Trans¬ formatorkessels angeordneten aktiven Bauteile wird der Kes¬ sel mit einer Kühlflüssigkeit, meistens einem Mineralöl, gefüllt. Die Anordnung von Kühlrippen in den Rippenkörpern dient dazu, die vom Transformator erzeugte Wärme in aus¬ reichendem Masse an die Umgebungsluft abzuführen. Um die hierfür notwendige grosse Oberfläche zu erreichen, werden in den Rippenkörpern Hohlrippeπ grosser Höhe geformt.
Die Rippenkörper müssen, um im Betrieb den auftretenden mechanischen Beanspruchungen standhalten zu können, eine ausreichende Festigkeit und Stabilität aufweisen.
OMH Man ist aber bestrebt, den Materialaufwand durch Verwen¬ dung eines möglichst dünnen Bleches kleinzuhalten. Dies hat zur Folge, dass die Hohlrippen, insbesondere bei gros- sen Rippentiefen, zur Begrenzung der Durchbiegung der Rippenschenkel unter einem Innendruck bzw. zur Erhöhung ihrer Biegesteifigkeit, z.B. durch das Anbringen von Ver¬ steifungen, verstärkt werden müssen.
Bei einer bekannten Ausführungsform (DE-Patentschrift 1 256 785) werden die Wände der Hohlrippen dadurch ver¬ steift, dass zwischen den Wänden jeder Hohlrippe Metall¬ stäbe eingelegt und mit den Wänden verschweisst werden. Diese Lösung ist verhältnismässig aufwendig, da neben der Presse zum Falten der Rippen eine Einführvorrichtung für die Metallstäbe und eine Schweissvorrichtung benötigt wird.
Bei einer weiteren bekannten Ausführungsform (DE-Auslege- schrift 2 244 447) werden die Wände der Hohlrippen durch Sicken, die vor dem Falten der Rippen in den aus einem Metallband hergestellten Rippenkörper eingeprägt werden, verstärkt. Abgesehen davon, dass für das Einprägen der Sicken eine zusätzliche Vorrichtung mit entsprechendem Platzbedarf erforderlich ist, ist es auch notwendig, diese Vorrichtung so' zu steuern, dass die Sicken an der richti¬ gen Stelle eingeprägt werden, wozu ein entsprechend hoher Aufwand erforderlich ist.
Bei einer dritten bekannten Ausführungsform (DE-Offen- legungsschrift 2 749 508) werden ebenfalls die Wände von Hohlrippen durch Sicken versteift. Durch diese Sicken soll zudem eine bessere Führung der Kühlflüssigkeit und dadurch eine bessere Kühlung erreicht werden. Aber auch bei dieser Ausführungsform ist der Aufwand zur Herstellung der Sicken
OMH deshalb aufwendig, weil das Einprägen der Sicken an be¬ stimmten Stellen erfolgen muss, was eine entsprechende Steuerung der Vorrichtung für das Prägen der Sicken er¬ forderlich macht.
In den Hohlrippen der Rippenkörper erfolgt die Strömung der Kühlflüssigkeit parallel zum Rücken der Hohlrippen. Aus diesem Grunde werden bei den bekannten Ausführungen die Versteifungen, soweit es sich um längliche Sicken oder Versteifungsteile handelt, parallel zum Rippenrücken und damit parallel zur Strömung angeordnet, um dadurch der Strömung ein möglichst kleines Hindernis zu bieten.
Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde¬ liegt, einen Rippeπkörper der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass der Aufwand für die Herstellung der Versteifungen an den Hohlrippen des Rippenkörpers wesent¬ lich herabgesetzt und hierbei trotzdem mindestens derselbe Wärmeübergang an die Aussenluft wie bei den bekannten Aus¬ führungen erreicht wird.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass mindestens an einem Teil des Rippenkörpers Verstei¬ fungen vorgesehen sind, die senkrecht zu dem Rippenrücken verlaufen.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbei¬ spiel dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Rippenkörper mit Hohlrippen in schemati- scher, räumlicher Darstellung, Fig. 2 einen Schnitt einer teilweise dargestellten
Hohlrippe des Rippenkörpers nach Fig. 1 längs der Linie II - II mit einer Versteifung und
Fig. 3 einen Schnitt einer teilweise dargestellten
Hohlrippe des Rippenkörpers nach Fig. 1 längs der Linie III - III in Fig. 1 mit einer weite¬ ren Versteifung.
Der in Fig. 1 dargestellte Rippenkörper 1 ist beispiels¬ weise aus einem Bandblech hergestellt und weist eine be¬ liebige Anzahl von Hohlrippen verhältnismässig grosser Höhe auf. Die Hohlrippen 2 weisen zwei Schenkel 3 auf, die einerseits an einem Ende einen Rippenrücken 4 bilden und andererseits am andern Ende durch Stege 5 mit den Schen¬ keln 3 der benachbarten Hohlrippe 2 verbunden sind. An den Stirnseiten 6 sind die Schenkel 3 der Hohlrippen 2 mitein¬ ander, z.B. durch eine Schweissung, verbunden und bilden einen dichten Abschluss.
In den Schenkeln 3 der Hohlrippen 2 sind Sicken in Form rinnenförmiger Vertiefungen 7 angeformt, die sich minde¬ stens über einen Teil der Rippenhöhe erstrecken. In Fig. 1 erstrecken sich die Sicken 7 unmittelbar vom Stegbereich bis zum Rippenrückenbereich, d.h. über die gesamte Höhe des Schenkels 3.
Wesentlich ist hierbei, dass sich die Sicken 7 senkrecht zum Rippenrücken 4 erstrecken. Da bei Transformatorkesseln, die ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Rippenkörper 1 darstellen, die Strömung parallel zum Rippenrücken 4 er¬ folgt, bedeutet dies, dass die Sicken 7 quer zur Strö¬ mungsrichtung verlaufen. Es hat sich nun überraschend ge-
OMH zeigt, dass diese quer' zur Kühlflüssigkeitsströmung ver¬ laufenden Sicken keineswegs die Zirkulation der Kühlflüs¬ sigkeit behindern,sondern zudem eine Verbesserung des Wärmeübergangs art die Aussenluft bewirken. Diese Erschei¬ nung kann möglicherweise durch die Grenzschicht des Kühl¬ mediums an der Wand erklärt werden, innerhalb welcher so¬ wohl die Strömungsgeschwindigkeit, als auch die Temperatur ihre grösste Veränderung aufweisen. Bei glatter Ausbil¬ dung der Oberfläche der Schenkel 3 bleibt die Grenzschicht über die ganze Fläche ungestört erhalten, so dass die Kühlflüssigkeit mit der höchsten, Temperatur im Innern der Hohlrippe fliesst. Die quer zur Strömung verlaufenden Sicken 7 bilden ein Hindernis, hinter dem eine Turbulenz entsteht, die für einen besseren Transport der wärmeren Kühlflüssigkeit im Innern der Hohlrippe gegen die Wand¬ fläche sorgt.
Mit den Sicken 7 wird auch eine ausreichende Formfestigkeit der Hohlrippen 2 erreicht.. Hierbei ist es zweckmässig, dass die Sicken 7 nicht zu schmal ausgebildet sind. Eine geeignete Lösung stellt beispielweise die trapezförmige Ausbildung der Sicken 7 dar. Es kann jedoch auch ein ande¬ rer, z.B. rechteckformiger oder halbrunder Querschnitt für die Sicken 7 gewählt werden.
Weiter ist es möglich, siehe Fig. 3,rippenförmige Erhe¬ bungen 8 als Sicken anzuwenden. Die Sicken 8 liegen hierbei an denselben Stellen wie in Fig. 1 die Vertiefungen 7.
In Fig. 1 ist weiter dargestellt, dass die Sicken 7 bzw. 8 sich nicht nur über die Schenkel 3, sondern auch über die Rippenrücken 4 und über die Stege 5 erstrecken können, wie dies bei der ersten Rippe am linken Bildrand dargestellt ist. Die Sicken 7 bzw. 8 können in verhältnismässig ein¬ facher Weise bei der Herstellung der Falten aus dem Band¬ blech mitgeformt werden. Sollen sich die Sicken 7 bzw. 8 über die gesamte Fläche des Rippenkörpers 1 erstrecken, können die Sicken vor der Bildung der Falten durch Rollen erzeugt werden. Sollen dagegen die Sicken 7 bzw. 8 nur an den Schenkeln 3 geformt werden, können hierzu die Press¬ werkzeuge entsorechend ausgebildet werden, z.B. durch An¬ bringen von Rippen an den Pressstempeln und von Vertie¬ fungen im Faltschwert. Die Herstellung im letzteren Fall ist besonders günstig, da kein zusätzlicher Platz und keine zusätzliche Operation erforderlich ist. Beim Pressen der Sicken ist es zudem ohne Schwierigkeit möglich, die Sicken 7 bzw. 8 einer Hohlrippe 2 nicht gegenüberliegend, sondern versetzt anzuordnen, was zum Erreichen einer erhöh¬ ten Festigkeit der Hohlrippe 2 erwünscht sein kann. In bei¬ den Fällen sind, jedoch für das Anformen der Sicken 7 bzw. 8 kein zusätzlicher Platz und keine Steuermittel erforder¬ lich.
Für die Anordnung von Versteifungen der Hohlrippen 2, die sich quer zum Rippenrückeπ 4 bzw. zur Strömung erstrecken, ist das Anformen von Sicken eine besonders einfache und kostensparende Lösung. Es ist jedoch auch möglich, anstelle der Sicken quer zur Strömung verlaufende zusätzliche Teile, z.B. Stege, Lochbleche o.dgl., anzubringen.

Claims

Patentansprüche
1. Rippenkörper aus einem einstückigen Blech, insbesondere für Transformatorkessel, in welchem mit Abstand ange¬ ordnete, parallel verlaufende Hohlrippen (2) geformt sind, deren Schenkel (3) an den Stirnseiten (6) zwi¬ schen dem Rippenrücken (4) und den die Schenkel benach¬ barter Rippen verbindenden Stegen (5) geschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens an einem Teil des Rippenkörpers (1) Versteifungen (7, 8) vorgesehen sind, die senkrecht zu dem Rippenrücken (4) verlaufen.
2. Rippenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungen sich über mindestens einen Teil der Fläche des Rippenkörpers (1) erstreckende Sicken (7, 8) sind.
3. Rippenkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Versteifungen bzw. die Sicken (7, 8) sich über die Schenkel (3) der Hohlrippen (2) erstrek- ken.
4. Rippenkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Sicken rinnenförmige Vertiefungen (7) bzw. rippenförmige Erhebungen (8) bilden.
5. 'Rippenkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (7) bzw. die Erhebungen (8) trapezförmig ausgebildet sind.
6. Rippenkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (7, 8) des einen Schenkels (3) einer Hohlrippe (2) zu den Sicken des andern Schenkels seit¬ lich versetzt sind.
7. Verfahren zum Herstellen des Rippenkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis β, bei dem die Hohlrippen (2) nach¬ einander geformt werden, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einem Teil der Fläche des Wandelementes Sicken (7, 8) eingeprägt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (7, 8) durch Rollen eingeprägt und anschliessend die Hohlrippen (2) geformt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (7, 8) zusammen mit den Hohlrippen (2) gepresst werden.
10. Maschine zum Herstellen des Rippenkörpers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Faltpresse, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugteile für das Formen der Sicken (7, 8} an den Pressstellen für das Falten der Hohlrippen angeordnet sind.
EP84900383A 1983-01-19 1984-01-17 Rippenkörper mit hohlrippen und verfahren sowie maschine zu dessen herstellung Expired EP0131594B1 (de)

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EP0131594A1 true EP0131594A1 (de) 1985-01-23
EP0131594B1 EP0131594B1 (de) 1986-08-13

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