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Verfahren zum Einziehen von Rohren in Rippen von Rippenrohren Bei
der Herstellung von Rippenrohren, namentlich von Scheibenrippenrohren, erreicht
man die für einen guten Wärmefluß notwendige innige Verbindung zwischen Rohr und
Rippen u. a. dadurch, daß die Rohre durch Aufweiten in die Öffnungen der Rippen
eingeschrumpft werden. Das Aufweiten kann 7.B. hydraulisch geschehen oder durch
Hindurchdrücken oder -ziehen eines Stopfens. Im letzteren Falle ordnet man zweckmäßig
am hinteren Rohrende, d. h. an dem Ende, an dem der Aufweitedorn das Rohr wieder
verläßt, ein Widerlager an. Durch diese Art der Abstützung erfährt die Rohrwand
neben der reinen Aufweitebeanspruchung eine axial gerichtete Druckkraft. Die Aufweitung
äußert sich daher nicht nur in einer Verringerung der Rohrwandstärke, sondern auch
in einer Verkürzung des Rohres. Die jeweils bereits aufgezogenen Rippen werden im
weiteren Verlauf des Prozesses ihre Entfernung sowohl zum hinteren Rohrende als
auch zueinander entsprechend der eingetretenen Verkürzung des Rohres verringern.
Bei der beschriebenen Herstellungsweise von Rippenrohren nähern sich daher mit fortschreitender
Dornbewegung die bereits aufgeweiteten Rohrteile und damit auch die aufgezogenen
Rippen dem ortsfesten Widerlager.
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Sind nun die Rippen aus irgendeinem Grunde gehindert, der Bewegung
in Richtung auf das Widerlager nachzukommen, beispielsweise dadurch, daß die Rippen
an ihren Rändern ortsfest eingespannt sind oder daß sie aus großen Blechtafeln bestehen,
die z. B. durch Anker oder durch bereits eingezogene Rohre zusammengehalten sind,
so daß ein Körper großer Abmessung vorliegt, der wegen seines großen Gewichts durch
die verhältnismäßig geringe Zugkraft des ,#,ufweitedorns nicht mehr bewegt werden
kann, so wird sich das dem Aufweiteprozeß unterworfene Rohr infolge seiner Verkürzung
vom Widerlager abheben.
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Die durch den Aufiveitedorn hervorgerufenen axial gerichteten Kräfte
können nun nicht mehr vom Widerlager getragen, sondern sie müssen jetzt von den
bereits aufgeschrumpften Rippen aufgenommen werden. Sind diese dünnwandig und nachgiebig,
so erfahren sie eine Ausbeulung.
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So ist es mit den bekannten Einrichtungen beispielsweise unmöglich,
einen Wärmeaustauscher größerer Abmessung mit senkrecht zu den Rohrachsen verlaufenden
großen Blechrippen herzustellen, ohne daß die Blechrippen mehr oder weniger kräftige
Verwerfungen und Wellungen erleiden.
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Es ist im übrigen bekannt, bei einer Vorrichtung zur Herstellung von
Rippenrohren durch Aufweiten des Rohres mittels eines Dornes die eine der beiden
Einspannvorrichtungen
für das Rohr verschiebbar anzuordnen, und
zwar das beim Hindurchtreiben des Dornes nicht auf Druck beanspruchte Haltelager.
Der Zweck der Einrichtung war lediglich eine Anpassung an die verschiedenen Längen
der Rohre. Eine Lösung der gestellten Aufgabe kann damit nicht herbeigeführt werden.
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Die Erfindung zeigt dagegen nun einen Weg zum Einziehen von Rohren
in Rippen von Rippenrohren oder Rippenrohrsystemen, bei denen der Abstand der Rippen
voneinander unveränderlich bleiben soll durch Rufweiten mittels eines Dornes, indem
erfindungsgemäß während des Aufweitens das auf Druck beanspruchte Widerlager der
Rohre entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Auf weitedornes nachgestellt wird.
Das Widerlager kann somit der eintretenden Verkürzung der Rohre nachkommen und die
beispielsweise ortsfest eingespannten oder sonstwie in ihrer Läge festgehaltenen
Rippen von den Ziehkräften entlasten. Um Kräftegleichgewicht zu erhalten, muß die
Anstellkraft des Widerlagers in jedem Augenblick der gerade aufgewendeten Ziehkraft
angepaßt sein. In diesem Fall ist ein Gegenlager am vorderen Rohrende überflüssig.
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Bei der Herstellung von Rippenrohren hat sich nun ein weiterer Mißstand
dadurch ergeben, daß die aufzuweitenden Rohre bei kleinen Unterschieden in Durchmesser
und Wandstärke, und zwar schon bei den geringfügigen Maßabweichungen, die innerhalb
der Herstellungstoleranzen liegen, eine ungleichmäßige Verkürzung erfahren. Sollen
daher beispielsweise mehrere Rohre mit gemeinsamen Rippen versehen werden, so führt
die unterschiedliche Verkürzung der einzelnen Rohre zu Verwerfungen, Wellungen und
Spannungen in den Rippen.
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Erfindungsgemäß kann dieser Fehler dadurch behoben werden, daß die
Rohre während des Aufweitens einer zusätzlichen axialen Druckbeanspruchung unterworfen
werden, d. h. einer Druckbeanspruchung, die größer ist als der durch die Ziehkraft
entstehende Reaktionsdruck. Diese zusätzlichen Druckkräfte bewirken eine zusätzliche
Verkürzung der aufzuweitenden Rohre. Dadurch' ist es möglich, daß eine an sich geringe
Verkürzung durch zusätzlichen Druck auf eine für sämtliche Rohre gewollte einheitliche,
größere Verkürzung gebracht werden kann.
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Die praktische Durchführung des Erfindungsgedankens hat gezeigt, daß
ein gleichbleibend größerer Druck genügt, um bei Rohren, deren Abmessungen sich
lediglich innerhalb der zusätzlichen Toleranzen voneinander unterscheiden, eine
hinreichend gleichmäßige Verkürzung zu erhalten, so daß Verwerfungen und Wellungen
in den Rippen nicht mehr festzustellen sind.
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Es ist an sich gleichgültig, an welchem Rohrende die Druckkraft angesetzt
@ ird. Besteht beispielsweise die Aufweitevorrichtung aus einer normalen Ziehbank
mit ortsfestem Widerlager für das aufzuweitende Rohr, so ist es am einfachsten,
die Anpreßvorrichtung zur Erzeugung des zusätzlichen Druckes unmittelbar nach Einführung
des Aufweitedornes in das vordere Rohrende an dasselbe anzusetzen. Ist jedoch, wie
weiter oben beschrieben wurde, das Widerlager anstellbar ausgebildet, so empfiehlt
es sich, das vordere Rohrende lediglich durch ein einfaches ortsfestes Gegenlager
abzustützen und den höheren Anpreßdruck durch das anstellbare Widerlager selbst
aufbringen zu lassen.
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Das beschriebene Verfahren ist sowohl bei gedrückter als auch bei
gezogener Haltestange des Dornes durchführbar. Im ersten Fall besitzt das Gegenlager
am vorderen Rohrende, im letzteren Fall dagegen das am hinteren Röhrende befindliche
Widerlager eine Bohrung zur Durchführung der Dornstange.
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Die Erzeugung des Anpreßdruckes im Widerlager und dessen Anstellung
können beliebig erfolgen, beispielsweise durch Preßwasser, Preßluft oder durch mechanische,
elektrische oder auch von Hand betriebene Einrichtungen. Weiterhin könnenAnpreßdruck
und Anstellbewegung unabhängig für sich erfolgen oder auch mit der Bewegung und
den Kräften des Aufweitedornes gekoppelt werden.
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In den Abb. r bis 3 sind einige Vorrichtungen zur Ausführung des Erfindungsgedankens
schematisch dargestellt.
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Abb. z läßt einen Wärmeaustauscher mit parallelen Blechlamellen z
erkennen, die durch Rufweiten mehrerer Rohre 2 mit diesen innig verbunden werden
sollen. Dazu wird der an der Haltestange 3 befestigte Aufweitedorn d jeweils durch
ein Rohr in Richtung von rechts nach links hindurchgezogen. Das hintere Rohrende
wird dabei durch das Widerlager 5 abgestützt, welches entsprechend der durch das
Rufweiten hervorgerufenen Rohrverkürzung nachgestellt wird. Die Nachstellung erfolgt
durch das Handrad 6 über eine flachgängige Spindel 7, die sich in der ortsfest gelagerten
Mutter 8 dreht. Ist der Anpreßdruck größer als die an der Ziehstange wirkende Kraft,
so muß das vordere Rohrende durch das Gegenlager 9 gehalten werden. Das Gegenlager
kann jedoch erst nach Anbringen des Aufweitedornes in das vordere Rohrende vor dein
letzteren angeordnet und befestigt werden.
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Die Abb. :2 läßt eine Ausführungsart erkennen, bei welcher
'der Anstelldruck des
Widerlagers 5 als Reaktionskraft der Ziehkraft
von letzterer abhängig ist. Das Verhältnis zwischen Anstelldruck und Ziehkraft ist
dadurch regelbar, daß die Umlenkrolle 12 eine Schwenkung erfährt. Bei der durch
gestrichelte Linienführung gekennzeichneten Lage der Rolle 12 ist der Anpreßdruck
des Widerlagers 5 kaum größer als die am Dorn wirkende Zugkraft P. Durch Einschwenken
der Rolle i2 in die durch den ausgezogenen Linienzug gekennzeichnete Lage nimmt
der Anpreßdruck zu. Die Bewegung des Aufweitedornes 4 erfolgt über das Seil i i
durch die Winde io.
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Abb.3 zeigt eine ähnliche Ausführungsform. Die Änderung des Anpreßdruckes
erfolgt hier durch Veränderung der Hebelarmlänge a und/oder b. Eine zusätzliche
Stauchung der Rohrwand, mithin also eine Belastung des Gegenlagers 9, tritt erst
ein, wenn (las Verhältnis der Hebelarme a : b größer als 0,5 wird.