-
-
Innenrippenrohr für gas- oder ölbeheizte Heizkessel
-
Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Innenrippenrohr für gas-
oder ölbeheizte Heizkessel.
-
Marktüblich bestehen derartige Innenrippenrohre aus einteiligem, in
Längsrichtung mehrfach berippten und an den Längsseiten miteinander verschweißten
Mantelstreifen mit einer dem Innenrippenrohr entsprechenden Länge, wobei jeder Mantelstreifen
an jeder Längsseite einen Seitenschenkel mit einer den Mantelstrifen entsprechenden
Dicke und einer annähernd den halben Rippenteilung entsprechenden Breite aufweist.
Die hierzu notwendigen berippten Mantelstreifen werden als Strangpreßprofile vom
Preßwerk in Streben geliefert.
-
Die Mantelstreifen sind jedoch im Querschnitt gegenüber dem gebrauchsfertigen
Mantelstreifen in entgegengesetzter Richtung kreissegmentförmig durchgewölbt. Die
Rippen verlaufen mithin auf der konvexen Seite des kreissegmentförmigen Querschnitts
radial nach außen. Es werden auch Mantelstreifen hergestellt, bei denen die unberippte
Seite eine Ebene bildet. Dies soll nach derzeitigen Erkenntnissen jedoch nur dann
möglich sein, wenn die Rippenteilung relativ groß ist.
-
Zur Fertigstellung des Innenrippenrohres ist es also zunächst erforderlich,
die berippten Mantelstreifen vom gelieferten Strang abzulängen, wobei die Länge
der Mantelstreifen der Länge des Innenrippenrohres entspricht. Alsdann muß jeder
Mantelstreifen zu einem Kreissegment mit dem gewünschten Außendurchmesser des Innenrippenrohres
durchgebogen werden derart, daß die einander benachbarten Rippen zueinander konvergieren,
also auf der kontaven Seite liegen. Das Durchbiegen der Mantelstreifen kann mittels
einer Presse oder durch profilierte Rollen erfolgen. Es ist auch denkbar, ganze
Stäbe durch diesen Rollvorgang in den gewünschten Außendurchmesser des Innenrippenrohres
zu biegen und dann die Segmentstücke abzulängen. Anschließend erfolgt eine Sortierung
der Segmentstücke nach Plus- und Minustoleranzen.
-
Die aussortierten Segmentstücke werden dann in einer Vorrichtung derart
lotrecht zu dem gewünschten Innenrippenrohr zusammengestellt, daß unter Einhaltung
des gewünschten Außendurchmessers sich die Minus- und Piustoleranzen ausgleichen,
damit die beiderseits der Mantelstreifen verlaufenden Schweiß spalten möglichst
gleich groß bzw. nicht zu breit sind. Das Zusammenschweißen der einzelnen Mantelstreifen
zu dem-Innenrippenrohr erfolgt in zwei Stufen: - Die zu einem Innenrippenrohr zusammengestellten
Mantelstreifen werden zunächst an verschiedenen Stellen der Längsseiten der Seitenschenkel
durch Heftschweißen miteinander verbunden; - dann erfolgt die Endverschweißung auf
der Rohrinnenseite und auch auf der Rohraußenseite.
-
Es ist augenscheinlich, daß die bekannte Konstruktion ganz erhebliche
herstellungs- und verfahrenstechnische Nachteile bringt. Darüberhinaus läßt sich
selbst bei Handschweißung nicht vermeiden, daß an einigen Stellen zu große Schweißspalte
zwischen zwei Mantelstreifen entstehen mit der Gefahr, daß die Schweißnaht an diesen
Stellen durchbricht.
-
Das herkömmliche Innenrippenrohr erfordert somit für seine
Herstellung
umfangreiche Vorbereitungsarbeiten und insbesondere auch verhältnismäßig umständliche
und damit teure Schweißarbeiten. Die Gestehungskosten für einen Heizkessel werden
dadurch ungünstig beeinflußt. Darüberhinaus ist die bekannte Konstruktion bruchgefährdet.
Diese Nachteile versuchte man nach der DE-PS 2 920 057 dadurch zu umgehen, daß an
jedem berippten Mantelstreifen mindestens der eine Seitenschenkel um die Materialdicke
des anderen Seitenschenkels parallel zu sich selbst versetzt an der benachbarten
Rippe angeformt wird. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, die berippten Mantelstreifen
unabhängig von ihren Toleranzen unsortiert lotrecht in die Vorrichtung zum Zusammenschweissen
einzustellen, wobei jeweils der versetzt angeformte Seitenschenkel des einen Mantelstreifens
den unversetzten Seitenschenkel des benachbarten Mantelstreifens teilweise überlappt.
In die muldenförmige Vertiefung, die dadurch gebildet wird, wird die Schweißnaht
gelegt. Die Schweißarbeit wird dadurch wesentlich einfacher. Eine vorausgehende
Heftschweißung ist nicht mehr erforderlich. Toleranzprobleme treten nicht mehr auf.
Außerdem können das Zusammenschweißen der Mantelstreifen automatisiert und mehrere
Schweißpistolen für mehrere Schweißnähte gleichzeitig in Einsatz gebracht werden.
Dennoch lassen sich gewisse Vorarbeiten und das eigentliche Schweißen nicht vermeiden.
Auch ist die Bruchgefahr an den Schweißstellen nach wie vor gegeben, vornehmlich
bedingt durch das unterschiedliche Verhalten von Schweißmaterial und Rohrmaterial
bei stark schwankenden Temperaturen (Kalt/Heiß).
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Innenrippenrohr
für gas- oder ölbezeizte Heizkessel zu schaffen, bei dem jegliche Schweißarbeiten
entfallen und das sich dementsprechend durch höchste Maßgenauigkeit und Bruchsicherheit
auszeichnet.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in denkbar einfacher Weise dadurch
gelöst, daß das Innenrippenrohr als einteiliges
Strangpreßelement
ausgebildet ist.
-
Von besonderer Bedeutung sind dabei die Abmessungsverhältnisse, wie
sie in den Unteransprüchen beschrieben bzw. beansprucht sind. Diese gewährleisten
zum einen ein ausgezeichnetes thermisches Verhalten des erfindungsgemäßen Innenrippenrohres;
zum anderen hat sich gezeigt, daß bei diesen Abmessungsverhältnissen ein Strangpressen
des gesamten Innenrippenrohres überraschenderweise möglich ist. Es treten keine
ungünstigen inneren Spannungen auf, die zu Maßungenauigkeiten oder Verwerfungen
des strang gepreßten Innenrohres nach Fertigstellung bzw. nach dem Ablängen desselben
vom Strang führen.
-
Durch die Maßnahmen nach den Ansprüchen 6 bis 8 wird das thermische
Verhalten des Innenrippenrohres ganz erheblich verbessert. Es ist vor allem vermieden,
daß "Spannungsnester" im Bereich der Rippenanformung entstehen, die beim Erwärmen
des Rippenrohres "frei" werden und zu Verwerfungen oder Spannungsbelastungen des
Rippenrohres im eingebauten Zustand führen.
-
Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich noch dadurch aus, daß
die Vertiefungen nach einem der Ansprüche 6 bis 8 jeweils einen sich in Längsrichtung
derselben und in Richtung der jeweils zugeordnete Rippe erstreckenden Einschnitt
aufweisen. Diese Einschnitte wirken als eine Art Dehnungsfuge. Dadurch werden thermische
Spannungen im eingebauten Zustand vermieden. Bei einer etwas einfacheren Ausführungsform
können statt der Vertiefungen nur die erwähnten Einschnitte vorgesehen sein, um
thermische Spannungen zu vermeiden.
-
Die Ausbildung der Vertiefungen und/oder Einschnitte läßt sich beim
Strangpressen des erfindungsgemäßen Innenrippenrohres ohne besonderen zusätzlichen
Aufwand erreichen. Es sind lediglich entsprechende Matrizen erforderlich.
-
Nachstehend wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Innenrippenrohres
anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Diese zeigt einen Teil eines
strang gepreßten Innenrippenrohres im Querschnitt. Das strang gepreßte Bauteil 10
besteht aus einem Rohr 11 mit angeformten Innenrippen 12. Der Querschnitt der Rippen
12 ist trapezförmig ausgebildet, wobei das Verhältnis zwischen der Breite (b) an
der Rippenwurzel und der Breite (a) am Rippenkopf so gewählt ist, daß die lichte
Weite (c) zwischen zwei benachbarten Rippen über die gesamte Rippenlänge (h) etwa
gleich ist. Der Querschnitt der Rippen 12 kann vorzugsweise auch so dimensioniert
sein, daß die lichte Weite (c) zwischen zwei benachbarten Rippen zum Rohrmittelpunkt
hin zunimmt.
-
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Radius (rl) am Übergang
zwischen Rippe 12 und Rohr 11 etwa gleich dem Kopfradius (r2) der Rippe 12. Vorzugsweise
werden jedoch folgende Abmessungen gewählt: Rippenkopfbreite (a) = 3 - 5 mm, vorzugsweise
etwa 4 mm; Rippenwurzelbreite (b) = 3,5 - 6,5 mm, vorzugsweise etwa 5,5 mm; lichte
Weite (c) zwischen benachbarten Rippen = 15 - 22 mm, vorzugsweise etwa 18 mm; Rohrwandstärke
(d) = 3 - 77 mm, vorzugsweise etwa 5 mm; Rippenlänge (h) = 25 - 35 mm, vorzugsweise
etwa 30 mm; Radius (rl) = 3 - 7 mm, vorzugsweise etwa 5 mm; Radius (r2) = 1 - 5
mm, vorzugsweise etwa 2 mm.
-
Das Rohr 11 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an seiner
Außenseite sich in Längsrichtung erstreckende, den Rippen 12 jeweils gegenüberliegende
Vertiefungen 13 auf, deren Querschnitt etwa C-förmig ist. Am Boden der Vertiefungen
13 sind einschnittförmige Dehnungsfugen angeordnet, die sich über die gesamte Länge
der Vertiefungen 13 erstrekken.
-
Statt eines etwa C-förmigen Querschnitts der Vertiefungen
13
kann vorzugsweise auch ein etwa V-förmiger Querschnitt gewählt werden, wobei die
Spitze durch einen etwa 1-2,5 mm tiefen Einschnitt gebildet wird.
-
Sämtliche in den Unterlagen offenbarte Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik
neu sind.