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Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Wärmetauschern Die
Erfindung bezieht sich auf Wärmetauscher und insbesondere solche, die bei einer
Turbinenanlage angewendet werden, um die Wärme der Turbinengase auf die zugeführte
verdichtete Luft zu übertragen. Die Erfindung betrifft die Bauart von Wärmetauschern,
bei der eine Reihe oder ein Bündel von Rohren mit im Verhältnis zu ihrer Länge kleinem
Durchmesser an Stirn- oder Endplatten befestigt wird und die zusammengebaute Vorrichtung
durch ein Gehäuse umschlossen wird, das gasdicht und mit geeigneten Einlaß- und
Auslaßöffnungen versehen ist. Das abzukühlende Gas kann durch die Rohre strömen,
und die Luft kann durch das Gehäuse über die Rohre hinweg und um diese herum strömen;
oder das Gas kann über die Rohre hinweg und um diese herum strömen und die Luft
durch die Rohre geleitet werden.
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Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren und Vorrichtungen zur gasdichten
Befestigung der Rohre in den Löchern der Endplatten zu schaffen, in denen sie angebracht
werden sollen.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht (allgemein ausgedrückt)
darin, das als Punktschweißung bekannte Widerstandsschweißen zur Herstellung der
Verbindungen zwischen dem Metall eines Rohrendes und dem dieses umgebenden Metall
der Endplatte anzuwenden, wobei ein starker elektrischer Strom, ausgehend von einer
an der Außenseite der Endplatte angebrachten Elektrode, durch das Metall des Rohrendes
und dasjenige der Platte
hindurch zu einer anderen Elektrode geleitet
wird, die sich an der Innenseite der Platte befindet, und wobei dieser Strom so
lange aufrechterhalten wird, daß das Zusammenschmelzen bzw. Zusammenschweißen der
zu verbindenden Teile gewährleistet ist.
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Vorzugsweise besitzt die für die Außenseite der Endplatte bestimmte
Elektrode ein konisches Ende, mit dem sie in das Rohrende eingreift.
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Vorzugsweise ist ferner das Rohrende an der Außenseite der Platte
nach außen erweitert oder mit einem Flansch versehen und ist das konische Elektrodenende
genau entsprechend so geformt, daß es in das Rohrende hineinpaßt und der Form der
Erweiterung oder des Flansches des Rohres genau entspricht.
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Die zweite Elektrode an der Innenseite der Platte ist zweckmäßig so
geformt, daß sie über das Rohr greift und daß sie stumpfe Vorsprünge aufweist, die
örtlich begrenzte Kontaktzonen mit der Platte beiderseits des Rohres an diametral
gegenüberliegenden Stellen bilden. Diese zweite Elektrode kann mit einem Einsatz
aus isolierendem Werkstoff zwischen dem das Rohr übergreifenden Teil der Elektrode
und dem Rohr selbst versehen sein.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i schaubildlich eine Ansicht eines Elektrodenpaares
und Fig. 2 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht eines Teiles des Wärmetauschers
unddas Elektrodenpaar.
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Das Elektrodenpaar besteht aus einer oberen Elektrode io mit konischem
Ende i i und einer zweiten Elektrode 12. Die untere Elektrode 12 ist mit zwei vorstehenden
Ansätzen 13 versehen, die sich beide vom Hauptteil der Elektrode seitwärts nach
den Kanten der einen Elektrodenstirnseite hin und zugleich nach oben erstrecken,
wobei sie zwei stumpfe Vorsprünge 14 mit Kontaktflächen 15 bilden. Zwischen den
beiden seitwärts vorstehenden Teilen 13 befindet sich ein U-förmiger Einsatz
16 aus isolierendem Werkstoff. Die beiden Elektroden können in Verbindung mit einem
gewöhnlichen Säulenständerpunktschweißgerät angewendet werden.
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In Fig.2 ist ein Teil der einen Endplatte des Wärmetauschers bei
17 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die
Endteile 2o von zwei Rohren 18 sind in dem Zustand gezeigt, in dem sie mit der Platte
17 punktverschweißt sind. Ein drittes Rohr ig ist in der Stellung dargestellt,
in der es zum Schweißen fertig ist; Löcher zur Aufnahme der Enden weiterer Rohre
sind mit 21 bezeichnet.
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Das Rohrende 22 des Rohres ig ist in einem durch die Platte
17 hindurchgehenden Loch angebracht, und sein äußerstes Ende ist mit einem
nach außen abstehenden Rand oder Flansch 23 versehen.
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Die erste Elektrode io befindet sich an der Außenseite der Platte
in der Stellung, in der sie nach abwärts bewegt werden kann, wenn sie z. B. an einer
Säulenständerpunktschweißmaschine angebracht ist, während die zweite Elektrode sich
an der Innenseite der Platte befindet und vermöge ihrer Form sich über das Rohr
ig spreizt, wobei die Kontaktflächen 15 der stumpfen Vorsprünge 14 örtliche Kontaktzonen
mit der Platte i7 beiderseits des Rohres i9 an diametral einander gegenüberliegenden
Stellen herstellen und der isolierende Einsatz 16 elektrischen Kontakt zwischen
dem Rohr und der zweiten Elektrode verhindert.
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Das Ende i i der konisch auslaufenden Elektrode 1o ist so gestaltet,
daß es genau in das Ende 22 des Rohres ig hineinpaßt und dem abstehenden Rand oder
Flansch 23 angepaßt ist, wenn die Elektrode in die Schweißkontaktstellung mit dem
Rohr gesenkt wird; der abstehende Rand oder Flansch 23 verhindert dabei, daß das
Rohr i9 durch den Druck der konischen Elektrode durch die Bohrung der Platte 17
hindurch- oder weiter in diese hineingestoßen wird, bevor der Schmelz- bzw. Schweißvorgang
stattfindet.
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Der von den Kontaktflächen der einen Elektrode zu der anderen Elektrode
fließende Schweißstrom ist gezwungen, durch das Rohrende und die Platte selbst hindurchzugehen.
Durch die genaue Anpassung der Elektrode mit ihrem kegel- oder spundzapfenartigen
Teil an die Rohrenden, wobei eine Schulter- oder Mantelfläche dieses kegelzapfenartigen
Teiles sich genau passend an den abstehenden Rand oder Flansch des Rohres anschließt,
und durch das übergreifen der zweiten gabelförmigen Elektrode über das Rohr an der
Innenseite der Endplatte können zuverlässig widerstandsverschweißte gasdichte Verbindungen
zwischen den Rohrenden und den Endplatten schnell hergestellt werden, während der
Zusammenbau Rohr für Rohr gemäß Fig. 2 durchgeführt wird.
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Die tatsächliche Größe der Kontaktzonen 15 der zweiten gabelförmigen
Elektrode ist unterschiedlich nach Maßgabe der Eigenschaften des für die Rohre und
für die Endplatten verwendeten Metalls und auch nach Maßgabe der Abmessungsverhältnisse
der Rohre und Platten und des Verhältnisses von lichter Weite zum Außendurchmesser
der Rohre und nach Maßgabe ähnlicher Kenngrößen zu bemessen.