Die Erfindung betrifft ein Rohrbündel für Heizkessel-Wärmetauscher,
im wesentlichen bestehend aus parallel zueinander
angeordneten metallischen Rohren. Weiterhin betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung von Rohrbündeln für
Heizkessel-Wärmetauscher, wobei die Rohre wenigstens an einem
Ende aufgeweitet werden, die Rohre danach gebündelt werden,
und jedes Rohr im Rohrbündel mit dem Nachbarrohr verschweißt
wird.
Ein solches Rohrbündel sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung
ist beispielsweise aus der Patentanmeldung 195 01 276.3-16
bekannt. Das dort beschriebene Rohrbündel besteht im wesentlichen
aus Rohren, die an ihren Enden mehreckige und im
wesentlichen konische Aufweitungen aufweisen, wobei jedes Rohr
im Rohrbündel an den Aufweitungskanten der Aufweitung mit den
anliegenden Aufweitungskanten der Nachbarrohre verschweißt
ist.
Ein solches Rohrbündel läßt sich mit geringstmöglichen Arbeitsmitteln
und einem sehr geringen Materialaufwand herstellen,
da keine Rohrscheiben benötigt werden. Darüber hinaus
ermöglicht das bekannte Rohrbündel die Herstellung von Wärmetauschern
in sehr kompakter Bauweise. Solche Wärmetauscher
zeichnen sich gegenüber konventionell hergestellten Wärmetauschern
durch eine höhere Heizfläche auf weniger Raum und
durch einen besseren Wirkungsgrad aus. Die Aufweitung der
bekannten Rohrbündel erfolgt mit einem Verformungsverfahren,
beispielsweise einem Kaltverformungsverfahren. Dies kann durch
ein Druckmittel hydraulisch erfolgen, es sind jedoch auch
andere Aufweitungsverfahren denkbar.
Besonders günstig ist es, wenn die Aufweitung gleichseitig und
sechseckig, viereckig oder dreieckig ausgebildet ist. Bei der
Verwendung von sechseckig, viereckig oder dreieckig gleichseitig
aufgeweiteten Rohren werden diese so gebündelt, daß die
mehreckigen Aufweitungen die Rohrbündelstirnflächen lückenlos
parkettieren. Insbesondere bei gleichseitig sechseckiger Aufweitung
ergibt sich dabei dann an den Rohrbündelstirnflächen
eine besonders günstige Wabenstruktur.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Herstellung insbesondere
konischer mehreckiger Aufweitungen außerordentlich
aufwendig ist. Außerdem sind gleichseitig aufgeweitete Rohre
nur mit Rohren mit gleichartig ausgebildeten Rohraufweitungen
derart bündelbar, daß die mehreckigen Aufweitungen der Rohrbündelstirnflächen
lückenlos parkettieren.
Wenn die Form bzw. der Querschnitt der Aufweitung von Anwendungsfall
zu Anwendungsfall verschieden ausgebildet sein soll,
müssen für jeden Anwendungsfall Spezialwerkzeuge, beispielsweise
spezielle Dorne oder Stempel, zur Aufweitung der Rohrenden
bereitgehalten werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rohrbündel
für Heizkessel-Wärmetauscher der eingangs genannten Art unter
Beibehaltung der vorstehend beschriebenen Vorzüge wesentlich
zu vereinfachen.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein neues
Herstellverfahren zur Verfügung zu stellen, welches eine wirtschaftlichere
Herstellung des Rohrbündels ermöglicht, wobei
eine möglichst platzsparende Verbindung der Rohre miteinander
angestrebt wird.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Rohre wenigstens an jeweils einem ihrer Enden einstückig mit
diesen ausgebildete flanschartige Kragen aufweisen, die im
wesentlichen in einer in etwa rechtwinklig zur Längsachse des
Rohrs verlaufenden Ebene angeordnet sind und daß die Rohre im
Bereich der Ränder der Kragen miteinander verschweißt sind.
Ein Rohrbündel mit solchen Rohren ist wesentlich einfacher und
kostengünstiger herstellbar, die Rohre sind untereinander
verhältnismäßig einfach verbindbar.
Beispielsweise können die flanschartigen Kragen eine vieleckige
Kontur aufweisen und an ihren Rändern miteinander verschweißt
sein. Vorzugsweise sind die von den flanschartigen
Kragen gebildeten Vielecke gleichseitig, diese können fünfeckig,
sechseckig, viereckig oder dreieckig ausgebildet sein.
Vorzugsweise sind die Rohre derart gebündelt, daß die Kanten
aneinander anliegen und lückenlos parkettieren.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Rohre derart
gebündelt sind, daß die mehreckigen Kragen die Rohrbündelstirnflächen
lückenhaft parkettieren und daß in die Lücken
entsprechende Bleche oder Rohre mit entsprechenden Aufweitungen
und/oder Kragen eingeschweißt sind.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß die Kragen überlappend
miteinander verschweißt sind, d. h., daß eine geschlossene
Rohrbündelstirnfläche durch sich überlappende aufeinanderliegende
Kragen benachbarter Rohre gebildet wird.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird weiterhin
durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das
sich dadurch auszeichnet, daß die Aufweitung durch rundes
Aufbördeln bzw. Ausbördeln des Rohrendes erfolgt, so daß ein
umlaufender, flanschartiger Kragen entsteht, der sich im wesentlichen
in einer rechtwinklig zur Längsachse des Rohres
verlaufenden Ebene erstreckt.
Die Aufweitung ist so unabhängig von der jeweiligen Serie und
kann zudem mit einem einfachen, standardmäßigen Dorn erfolgen,
so daß kein Spezialwerkzeug für die Anfertigung der
Rohraufweitung erforderlich ist.
Die Ausbildung von flanschartigen Kragen durch Aufbördeln der
vorzugsweise aus Stahl oder Edelstahl bestehenden Rohre an
ihren Enden entstehen naturgemäß Kragen, die eine runde Kontur
aufweisen. Diese flanschartigen Kragen können so verschweißt
werden, daß ihre Rohrbündelstirnflächen lückenhaft parkettieren.
Beispielsweise können die flanschartigen Kragen an ihren
Rändern miteinander verschweißt werden. Dann werden in die
Lücken entsprechende Bleche eingeschweißt, um eine geschlossene
Stirnfläche zu erhalten. Alternativ können die im wesentlichen
kreisförmigen Kragen übereinander und/oder untereinander
gelegt, d. h. sich gegenseitig überlappend verschweißt werden.
Auf diese Art und Weise kann ebenso eine nahezu vollständig
geschlossene Rohrbündelstirnfläche erzeugt werden.
Werden die Rohre unter Verwendung von Schweißzusatzwerkstoffen
miteinander verschweißt, so können aufgrund von Bemaßungs- und
Fertigungstoleranzen auftretende Fugen mit dem Schweißzusatzwerkstoff
aufgefüllt und damit sicher verschlossen werden.
Ebenso können die Ränder der Kragen nach dem Aufweiten zu
Vielecken geschnitten werden und an den durch das Schneiden
gebildeten Kanten miteinander verschweißt werden. Dabei liegen
die Ecken der Vielecke vorzugsweise auf dem Umfangsrand des
runden Kragens, um möglichst Schnittverlusten vorzubeugen.
Da die flanschartigen Kragen der einander angrenzenden Rohrbündel
auf diese Weise eine geschlossene Stirnfläche bilden,
ist bei dem Einsatz der Rohrbündel in Wärmetauschern ein Zutritt
des Tauschermediums bis an die Kragen gewährleistet,
womit eine ausreichende Wärmeabfuhr realisiert wird. Dies ist
insbesondere dann erforderlich, wenn die Rohrbündel beispielsweise
von heißen Rauchgasen durchströmt werden, die Temperaturen
bis zu 1.000° C aufweisen können, und eine ausreichende
Kühlung der Schweißnähte notwendig ist.
Wie eingangs bereits erwähnt wurde, kann der Schnitt des Kragens
je nach Bedarf dreieckig, sechseckig, viereckig, fünfeckig
oder mehr als sechseckig erfolgen. Auf diese Art und
Weise können die Rohre in einem ersten Fertigungsschritt zunächst
umgebördelt werden und dann in einem zweiten Arbeitsschritt
auf die jeweils benötigte Form zugeschnitten werden.
Das Aufbördeln ist unabhängig von der jeweils zu fertigenden
Serie, womit der Lagerhaltungsaufwand für die Rohre reduziert
wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Frontansicht einer Rohrbündelstirnfläche mit
viereckig zugeschnittenen Kragen,
- Fig. 2
- einen Schnitt entlang der Linie I-I aus Fig. 1 und
- Fig. 3
- eine Frontansicht einer Rohrbündelstirnfläche mit
rundem Kragen.
Gemäß der Zeichnung bestehen die erfindungsgemäßen Rohrbündel
1 aus Rohren 2, die mindestens an einem Ende derartig aufgebördelt
sind, daß ein umlaufender, flanschartiger Kragen 3
entsteht, der sich im wesentlichen in einer rechtwinklig zur
Längsachse 4 des Rohres 2 verlaufenden Ebene erstreckt. Die
Rohre 2, die in diesem Ausführungsbeispiel aus Edelstahl bestehen,
sind gebündelt und an den nach dem Zuschniitt zu Vierecken
gebildeten Kanten 8 der Kragen 3 mit Schweißnähten 9
miteinander verbunden.
Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die aufgebördelten Kragen 3 zu gleich großen Vierecken
geschnitten, so daß diese lückenlos parkettieren und
eine geschlossene Stirnfläche bilden. Je nach den benötigten
Durchströmungsverhältnissen können auch unterschiedliche Rohre
mit entsprechend zugeschnittenem Kragen eingesetzt werden, die
in den jeweiligen Zwischenräumen plaziert sind. Durch dasdichte
aneinander liegen der Rohre 2, wird ein Zutritt des
Tauschermediums rückseitig bis an die Schweißnähte ermöglicht
und eine optimale Wärmeabfuhr im Eintrittsbereich des zu kühlenden
Mediums in den Wärmeaustauscher ist gewährleistet.
In dem in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen
die durch Aufbördeln gebildeten, runden Kragen 3 der angrenzenden
Rohre 2 dergestalt aneinander an, daß sich diese an den
Rändern 5 der runden Kragen 3 berühren. In den Zwischenräumen
sind untergelagerte Rohre 6 angeordnet, die Kragen 7 von geeignet
ausgebildeter Größe aufweisen, um die zwischen den
Rohren gebildeten Lücken zu schließen. Um eine lückenlos geschlossene
und dichte Rohrbündelstirnfläche zu erhalten, werden
die Kragen 3 an ihren Rändern 5 mit den Kragen 7 der untergelagerten
Rohre 6 durch Schweißnähte 9 verschweißt.
Selbstverständlich können die Lücken auch ohne Rohre verschlossen
werden, indem geeignet ausgebildete Stahlbleche in
die Lücken eingeschweißt werden.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Produkt
besonders guter Qualität erzeugt. Das Verfahren ermöglicht
einen extrem kompakten Bau von Rohrbündeln, insbesondere
von Wärmeaustauschern. Die Herstellung der flanschartigen
Kragen kann mit einfachen Werkzeugen erfolgen. Die flanschartigen
Kragen können je nach Bedarfsfall vieleckig zugeschnitten
werden, so daß das Aufbördeln der Rohre unabhängig
von der jeweilig herzustellenden Serie erfolgt. Auf diese
Weise wird der Lageraufwand für die Zwischenlagerung von ausgeweiteten
Rohren für verschiedene Serien von Wärmeaustauschern
vermieden.
Bezugszeichenliste
- 1
- Rohrbündel
- 2
- Rohr
- 3
- Kragen
- 4
- Längsache des Rohrs
- 5
- Rand
- 6
- Rohr
- 7
- Kragen
- 8
- Kante
- 9
- Schweißnaht