NO339244B1 - Tank samt fremgangsmåte for fremstilling av en tank - Google Patents

Description

Trykktank for varmtvannsbereder i rustfritt stål, samt fremgangsmåte for fremstilling av en trykktank.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en trykktank for en varmtvannsbereder i rustfritt stål. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for å fremstille trykktanken.

Dagens mest benyttede teknikk for fremstilling av trykktanker i rustfritt stål er i prinsippet vist i vedlagte figur 1.

Figur 1 viser en trykktank i rustfritt stål bestående av en rundvalset plate, som er sveiset på langs i en sveis 1 til et rør S og dreiet i begge ender. To rondeller (P1 og P2) er dyptrykket til en topp og en bunn det er stanset ut hull for anslutninger og dreid flater for sveis mellom røret og toppen P1. Innsetting av en coil 28 skjer gjennom anslutninger i toppen P1 for deretter å rundsveise toppen P1 og bunnen P2 til røret S i sveiser 2 og 3. I en 200 liter tank med en diameter på 50 centimeter er det ca. fire meter sveis fordelt på sveisene 1, 2 og 3. Da sveisene er buttsveiser (se utsnittene nederst i figur 1) kreves det stor nøyaktighet og ca. 1,2 millimeter godstykkelse for platene ved lasersveising uten tilsats, for å unngå hull i sveiseskjøtene. Videre omfatter tanken relativt mange deler, det blir lang sveisevei og bruk av mye materialer.

P1 og P2 kan også sveises til hverandre, men på grunn av begrensninger i hvor dypt man kan presse disse ved dyptrekking, der diameteren til tanken er rundt 50 cm, blir tankens volum begrenset til ca. 100 liter.

JP 2011117694 viser en vanntank av en konvensjonell konstruksjon, slik som vist i figur 1 i foreliggende søknad. Den omfatter et sirkulærsylindrisk midtparti og to halvkuleformede endepartier. Dette til felles med den foreliggende oppfinnelse. Imidlertid har tanken blitt sammenstilt på en konvensjonell måte, ved at det sylindriske parti, og hvert endeparti fremstilles separat og deretter sveises disse delene sammen.

I en spesiell utførelsesform, er det sylindriske midtparti utelatt, slik at tanken omfatter bare endepartiene. Imidlertid er prinsippet det samme som for den konstruksjonen som innbefatter midtpartiet. Den konstruksjonen som kun har endepartiene, kan bare brukes for små tanker. Hvis en større tank er ønsket, må midtpartiet innføres på nytt. Dersom man skulle prøve å lage større tanker kun ved hjelp av endepartiene, ville man enten måtte øke diameteren på disse, noe som ville gjøre det vanskelig å få tanken inn i bygningen og også finne plass for denne, eller så måtte man dyptrekke endepartiene i en betydelig større dybde. For det første ville man måtte starte med en større godstykkelse på platematerialet. Det ville også medføre en betydelig deformasjon av platematerialet, slik at ujevnheter i tykkelsen vil bli uunngåelig. Det er derfor en praktisk begrensning på hvor dypt man kan trekke disse endepartiene.

US 2008067179 beskriver en vanntank fremstilt av plast. Den består av to identiske endedeler og eventuelt et mellomparti mellom disse. Siden tankdelene er i plast, er det relativt få begrensinger i hvor dype disse kan være. En plasttank er imidlertid uegnet for bruk i en varmtvannsbereder, der temperatur og trykk blir relativt høye. Sammenføyningen av tankdelene ifølge denne kjente løsningen skjer ved hjelp av en klemring og pakninger.

DK 200600284U3 beskriver en kuleformet varmtvannsbeholder. Denne er fremstilt av to halvdeler. Det er ikke beskrevet hvordan de to halvdelene sammenføyes.

JP 2002211558 beskriver en drivstofftank. Denne er fremstilt av to ulike deler som er sammenføyet for å danne en relativt flat tank, som er tilpasset plasseringen av tanken i et kjøretøy. Sammenføyningen ser ut til å gjøres ved at flenser på de to halvdelene sveises sammen. Flensene er intakte etter sveisingen og det dannes en markert spalte på innsiden av tanken. Siden tanken skal fylles med drivstoff, vil korrosjonsproblematikk ikke være like aktuelt for denne tanken som ved en varmtvannstank. Den relativt flate fasongen egner seg videre svært dårlig til en trykktank.

US 2001/0054613 beskriver også en drivstofftank. Denne er laget av plast. Denne fremstilles ved at to halvdeler med respektive flenser legges mot hverandre og sammenføyes. Flensene beholdes intakte etter sammenføyningen.

WO 2013/055433 beskriver en fremgangsmåte for å påføre et aerogel-belegg på innsiden av et rør eller en kule, der kulen dreies om to akser for å fordele belegget.

Formålet ved oppfinnelsen

Formålet med innovasjonen er å få færre og flest mulig like deler. Det er også et formål ved oppfinnelsen å oppnå kortere sveisevei, samt en sveiseskjøt som har nok materiale til sammensmelting av to deler uten bruk av tilsatsmateriale. Likeledes er det et formål å kunne sveise ved bruk av større strømstyrke og kunne kjøre med høyere sveisehastighet ved lasersveising uten tilsatsmaterialer. Et ønsket resultat av dette er at det blir mulig å bruke tynnere plater til tanken. Derved kan det oppnås en sveiseskjøt som gir en sikker sveis uten gjennombrenning, til tross for at det benyttes ca. 20 % tynnere plater. Derved spares det vekt, og platetykkelsen begrenses kun av nødvendig prøvetrykk uten varig deformasjon. Sveiseskjøten blir derfor ikke den begrensende faktoren. Den foreliggende oppfinnelse er særlig velegnet for bruk sammen med anslutninger som kan forbindes til tanken uten sveising, slik som beskrevet i den samtidig innleverte patentsøknaden NO20140171, med tittelen

" Stuss for tank i rustfritt stål, stål eller plast, samt fremgangsmåte for festing av stuss til tank". Ved bruk av begge disse oppfinnelsene oppnår man mulighet for hurtig montasje av deler inni tanken samtidig som at tanken ikke blir svekket på grunn av varmepåkjenningen ved sveising. Som et ytterligere resultat av denne oppfinnelsen og oppfinnelsen i den ovennevnte parallelle søknaden, reduseres antall arbeidsoperasjoner, man får kortere syklustider og en bedre tank til en lavere pris.

I den foreliggende oppfinnelse er ikke midtpartiet og endepartiene separate deler, slik som vist i JP 2011117694. I stedet er beholderen satt sammen av to deler, som hver omfatter halvparten av midtdelen og halvparten av hvert endeparti. Dette betyr at deleplanet mellom delene strekker seg i samme retning som den sylindriske aksen til den midtre delen. Dette er helt forskjellig fra JP 2011117694 hvor delelinjene (dvs. sveisesømmene) av tanken strekker seg hovedsakelig på tvers av sylinderaksen. I den utførelsesformen som omfatter et midtparti, strekker kun én av sømmene seg parallelt med sylinderaksen, mens de fleste av sømmene strekker seg på tvers av den sylindriske aksen.

Det er ingen praktisk begrensning på hvor stort volum man kan dyptrekke når deleplanet ligger langs lengdeaksen. Dyptrekkingsdybden blir den samme, mens lengden av halvdelene varieres for å gi ønsket volum. Derved kan man fremstille tanker av et fritt valgt volum.

Disse og andre formål ved oppfinnelsen oppnås ved en trykktank for vannvarmer i rustfritt stål, der tanken er et hult legeme med et sirkulær-sylindrisk midtparti med en sylinderakse som er sammenfallende med tankens lengdeakse, og hovedsakelig halvkuleformede endepartier, idet lengden av sylinderaksen er større enn diameteren av det sylindriske midtparti, kjennetegnet av at den omfatter to identisk like dyptrukkede tankhalvdeler, som hver omfatter halvparten av det sylindriske midtpartiet, og halvparten av hvert halvkuleformet endeparti, der tankhalvdelenes felles deleplan faller sammen med sylinderaksen, idet hver av tankhalvdelene under dyptrekkingen er blitt forsynt med en respektiv ringformet flens og er blitt sveiset sammen ved det felles deleplan, idet flensene er blitt smeltet i sin helhet under sveisingen, slik at det er blitt dannet en overflate som er hovedsakelig i flukt med tankveggen, både på innsiden og utsiden av tanken.

Fortrinnsvis omfatter tankhalvdelene plane partier for anslutning av stusser, idet de plane partiene er utformet i samme operasjon som formpressingen eller dyptrekkingen. Derved vil man kunne fremstille tanken i færre operasjoner. Stussene blir også liggende beskyttet delvis under tankeveggens plan. Fortrinnsvis har flensene en utragende dimensjon fra tankveggen på ca. 3 mm og platetykkelsen er ca. 1 mm. Det er funnet at dette gir en optimal sveis uten behov for tilsatsmateriale og uten overskuddsmateriale.

Tanken omfatter videre innvendige rør i tanken, slik som varmeveksler og innløps- og utløpsrør, som er montert i minst en av de to tankhalvdelene før sammenføyningen av tankhalvdelene. Når disse rørene monteres i en halvdel før sammenføyning er det god tilgang for å skru til koblinger på innsiden av tanken.

I en foretrukket utførelse fastspennes tanken etter sveisingen roterbart om en rotasjonsakse som strekker seg vinkelrett på deleplanet, at en begrenset mengde beisevæske (syre) helles inn i tanken, at tanken roteres minst én fullstendig omdreining om rotasjonsaksen slik at beisevæsken bringes til å renne langs sveisefugen på innsiden av tanken, og at den gjenværende væsken deretter helles ut av tanken, idet mengden beisevæske tilpasses slik at den er tilstrekkelig til å dekke sveisefugen, men at påføring av beisevæske utenfor sveisefugen unngås i størst mulig grad. Derved sikres det at beisevæsken kun påføres der det er behov og behovet for beisevæske reduseres også.

Ved at det under formingen av tankhalvdelene også utformes flate partier i tankveggen for anslutning av stusser gjennom tankveggen, vil antall trinn i fremstillingsprosessen reduseres.

Ved at innvendige rør i tanken, slik som coil og innløps- og utløpsrør, monteres i minst én av tankhalvdelene før sammenføyning av tankhalvdelene, vil fremstillingsprosessen ytterligere forenkles. Man får også bedre tilgang under monteringen. Det blir også enklere å kontrollere innvendig at monteringen er gjort på en skikkelig måte.

I et annet aspekt omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte for å fremstille en trykktank av rustfritt stål, i form av et hult legeme med et sirkulær-sylindrisk midtparti med en sylinderakse, som er sammenfallende med tankens lengdeakse, og hovedsakelig halvsirkulære endepartier, kjennetegnet av at tynnveggede platematerialer dyptrekkes til to identiske halvdeler, som hver omfatter halvparten av det sylindriske midtpartiet, og halvparten av hvert halvkuleformet endeparti, slik at det felles deleplanet til nevnte tankhalvdeler faller sammen med sylinderaksen, at det utformes en respektiv ringformet flens på hver halvdel, og at de to halvdelene sveises sammen ved ringflensene, idet ringflensene smeltes i sin helhet for å danne en overflate som er hovedsakelig i flukt med tankveggen, både på innsiden og utsiden av tanken.

Fortrinnsvis har hver halvdel en bredde tilsvarende en diameter på ca. 500 mm for den ferdige tanken, og lengden tilpasses ønsket tankvolum, som f.eks. mellom 50 og 400 liter.

Ved den foreliggende oppfinnelse kan man enkelt tilpasse volumet til tanken ved å gjøre lengdeaksen kortere eller lengre, mens dybde i dyptrekkingen er den samme, d.v.s. på ca. 250 mm. Dette gir en tank med en diameter på 500 mm, som er hensiktsmessig for innbygging i en bereder med utvendig diameter 600 mm. Ved å variere lengdeaksen kan tanken fremstilles i alle volumer mellom 50 liter og minst 400 liter.

Tegninger

Figur 1 illustrerer, som nevnt ovenfor, en fremgangsmåte for fremstilling av en tank ifølge teknikkens stand. Figurene 2a-2f illustrerer fremstillingen av en tank ifølge oppfinnelsen trinn for trinn:

Figur 2a viser et plateemne for fremstilling av en tankhalvdel.

Figur 2b viser plateemnet etter dyptrekking av en tankhalvdel.

Figur 2c viser tankhalvdelen etter at overflødig materiale er fjernet.

Figur 2d viser en tankhalvdel med innmontert coil.

Figur 2e viser to tankhalvdeler som er i ferd med å settes sammen.

Figur 2f viser en ferdig tank.

Figurene 2g - i illustrerer sveiseflenser og sveisefuge for sammensveising av de to tankhalvdelene: Figur 2g viser et utsnitt av tankhalvdelene som er i ferd med å føres sammen.

Figur 2h viser et utsnitt av tankhalvdelene i sammenføyd tilstand.

Figur 2i viser et utsnitt etter at de to tankhalvdelene er sveist sammen.

Figur 3 viser en sammensatt tank i større detalj.

Figur 4 viser en mulig jigg for rotering av tanken under innvendig beising av sveisefugen. Figurene 2a-f illustrerer skjematisk en tenkt produksjonslinje hvor figur 2a viser en plate 12, eller eventuelt en platerull, som skal føres inn i en stor dyptrykningspresse (ikke vist) med et formverktøy (ikke vist) som tilsvarer den ønskede form. I figur 2b er platen dyptrukket til ønsket form for å danne en tankhalvdel 14. Dyptrekkingsformen kan f.eks. fremstille en halvdel tilsvarende en tank med diameter 500 millimeter, men lengden kan være variabel for å gi ønsket volum. I formen er det også innlagt plane fordypninger 30, 32, 34, 36, 38 til for eksempel anslutninger. Nødvendig fastholding av platen skjer ved området 20 som ligger i formens deleplan, og det dannes derved en plateflens i deleplanet rundt hele beholderhalvdelen 14. Figur 2c viser den samme tankhalvdelen 14 hvor nesten hele plateflensen 20 blir fjernet, f.eks. ved å brennes bort ved hjelp av laser. Det etterlates imidlertid en sveiseflens 22 med en høyde på f.eks. 3 mm, ved en platetykkelse på ca. 1 mm, rundt hele halvdelens 14 kant. Dette gir en hensiktsmessig høyde på sveiseflensen 22 og optimal mengde materiale for sveisen, slik det skal forklares senere. Figur 2d viser den samme tankhalvdelen 14 som nå er benevnt 14a. Det er nå stanset ut utsparinger i de plane områdene 30 og 32 med en innovervendende sylindrisk flens på for eksempel 6 millimeter dybde. Deretter blir en coil 28 lagt inn med to påsveisede stusser 40 og skrus fast i flensene ved de plane områdene 30, 32. Det settes også på samme måte inn stusser etter behov ved de øvrige plane områdene 34, 36, 38. Fortrinnsvis benyttes stusser og fremgangsmåte som beskrevet i den parallelle søknaden nevnt ovenfor.

I figur 2e er det også vist en andre tankhalvdel som er benevnt 14b. Denne har blitt dyptrykket i en tilsvarende prosess som den første halvdelen 14a. Den første og den andre halvdelen 14a og 14b er identiske. Dette reduserer antallet ulike deler. I den andre halvdelen 14b er det også stanset ut hull for innfesting av stusser i de flate partiene 30, 32, 34, 36, 38 der dette er ønskelig. Innløps-og utløpsrør (ikke vist) monteres i tankhalvdelen via åpninger i toppen, tilsvarende innmonteringen av coilen 28.

Figur 2e viser at den andre halvdelen 14b legges oppå den første halvdelen 14a for sammensveising i sveiseflenser 22a, 22b (se figur 2g). Deretter sveises de to halvdelene sammen i skjøten 24 til en komplett tank med sirkulært tverrsnitt, som vist i figur 2f. Tanken er nå også komplett med innhold, d.v.s. coil og innløps- og utløpsrør, og rørstusser.

Selve sveisingen er illustrert i figurene 2g-i. I figur 2g er halvdelen i ferd med å føres sammen. I figur 2h er halvdelene ført sammen og flensene 22a og 22b holdes tett mot hverandre ved hjelp av egnede midler. I figur 2i er flensene 22a og 22b sveiset sammen til en sveisefuge 24 ved sveising uten tilsatsmateriale, som f.eks. TIG-sveising. Andre sveisemetoder uten tilsatsmateriale kan selvsagt også benyttes. Med en relativt liten godstykkelse på platematerialet vil en høyde på ca. 3 mm på flensene 22a og 22b likevel gi tilstrekkelig gods og materialmengde til å kunne smeltes ned til en fullverdig sveis. Ved å tilpasse tilgjengelig materialmengde for sveisen, kan man oppnå en komplett sveis både innvendig og utvendig i tanken, d.v.s. uten noen sveisefugespalte, men der sveisen i alt vesentlig er i flukt med tankveggen. Derved blir det ingen spalte som gir grobunn for korrosjon når tanken er fylt med vann. Figur 3 viser den sammensveisede tanken mer detaljert. Den består av to, identisk like, beholderhalvdeler 14a og 14b. som er sammenføyd ved et felles delingsplan 7. Delingsplanet sammenfaller med en lengdeakse 26 for tilveiebringelse av en langstrakt tank. Likeledes vises nødvendige fordypninger 30, 32, 34, 36, 38 i tanken for tilveiebringelse av anslutninger og en sveiseskjøt 24 dannet av flensene 22a og 22b. Figur 4 viser en tank ifølge oppfinnelse fremstilt av halvdeler 12a og 12b. Etter sveisningen blir tanken fastspent i en jigg 4 rundt en dreieakse 4c. For beisning av sveisen 24 inne i tanken, helles ca. 1 liter beisevæske inn gjennom en stuss 40. Denne beisevæsken renner ned i sentrum av bunnen. Når tanken roteres om dreieaksen 4c vil væsken renne langs sveisen 24, som alltid vil befinne seg nederst i tanken. Derved vil væsken dekke den innvendige sveisen. Væsken vil ikke flyte til andre deler av tanken, men kun benyttes der den gjør nytte. Etter en 360 grader rotasjon tappes beisevæsken ut av den samme anslutningen 40 og prøvetrykk med vann vil fjerne restene av beisevæsken.

Med den foreliggende oppfinnelse blir det rundt 1/3 færre deler til tanken og det blir mellom ca. 30% og 60% kortere sveisevei. Materialbruken kan reduseres med ca. 20%, spesielt ved at det er mulig å redusere platetykkelsen. Dessuten blir det enklere å sette inn stusser, coil etc, da dette kan gjøres før halvdelen sveises sammen. Stusser og coil monteres ved innskruing istedenfor sveising. Likeledes oppnås en 100% trygg måte å beise innvendig sveisesøm uten å

Claims (9)

1. Trykktank for vannvarmer i rustfritt stål, der tanken er et hult legeme med et sirkulær-sylindrisk midtparti og hovedsakelig halvkuleformede endepartier, idet lengden av det sylindriske midtpartiet er større enn diameteren av det sylindriske midtparti, kara kterisert ved at den omfatter to identisk like dyptrukkede tankhalvdeler (14), som hver omfatter halvparten av det sylindriske midtpartiet, og halvparten av hvert halvkuleformet endeparti, der tankhalvdelenes (14) felles deleplan (7) faller sammen med tankens lengdeakse (26), idet hver av tankhalvdelene (14) under dyptrekkingen er blitt forsynt med en respektiv ringformet flens og er blitt sveiset sammen ved det felles deleplan (7), idet flensene er blitt smeltet i sin helhet under sveisingen, slik at det er blitt dannet en overflate som er hovedsakelig i flukt med tankveggen, både på innsiden og utsiden av tanken.

2. Trykktank ifølge krav 1,karakterisert vedat tankhalvdelene omfatter plane partier for anslutning av stusser, idet de plane partiene er utformet i samme operasjon som dyptrekkingen.

3. Trykktank ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat flensene har utragende dimensjon fra tankveggen på ca. 3 mm og at platetykkelsen er ca. 1 mm.

4. Trykktank ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat den videre omfatter innvendige rør i tanken, slik som varmeveksler og innløps- og utløpsrør, som er montert i minst en av de to tankhalvdelene før sammenføyningen av tankhalvdelene.

5. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat det under form ingen av tankhalvdelene også utformes flate partier i tankveggen for anslutning av stusser gjennom tankveggen.

6. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat innvendige rør i tanken, slik som coil og innløps- og utløpsrør, monteres i minst én av tankhalvdelene før sammenføyning av tankhalvdelene.

7. Fremgangsmåte for å fremstille en trykktank av rustfritt stål, i form av et hult legeme med et sirkulær-sylindrisk midtparti og hovedsakelig halvsirkulære endepartier,karakterisert vedat tynnveggede platematerialer (12) dyptrekkes til to identiske halvdeler (14), som hver omfatter halvparten av det sylindriske midtpartiet, og halvparten av hvert halvkuleformet endeparti, slik at det felles deleplanet (7) til nevnte tankhalvdeler faller sammen med tankens lengdeakse (26), at det utformes en respektiv ringformet flens på hver halvdel, og at de to halvdelene sveises sammen ved ringflensene, idet ringflensene smeltes i sin helhet for å danne en overflate som er hovedsakelig i flukt med tankveggen, både på innsiden og utsiden av tanken.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat hver halvdel har en bredde tilsvarende en diameter på ca. 500 mm for den ferdige tanken, og at lengden tilpasses ønsket tankvolum, som f.eks. mellom 50 og 400 liter.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8,karakterisert vedat tanken etter sveisingen fastspennes roterbart om en rotasjonsakse (4c) som strekker seg vinkelrett på deleplanet, at en begrenset mengde beisevæske (syre) helles inn i tanken, at tanken roteres minst én fullstendig omdreining om rotasjonsaksen (4c) slik at beisevæsken bringes til å renne langs sveisesømmen på innsiden av tanken, og at den gjenværende væsken deretter helles ut av tanken, idet mengden beisevæske tilpasses slik at den er tilstrekkelig til å dekke sveisefugen.