DE928542C - Verfahren zur Herstellung von Rippenrohren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Rippenrohren

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DE928542C
DE928542C DEB9050A DEB0009050A DE928542C DE 928542 C DE928542 C DE 928542C DE B9050 A DEB9050 A DE B9050A DE B0009050 A DEB0009050 A DE B0009050A DE 928542 C DE928542 C DE 928542C
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pipe
welding
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welds
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DEB9050A
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John W Brown
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Brown Fintube Co
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Brown Fintube Co
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/22Making finned or ribbed tubes by fixing strip or like material to tubes
    • B21C37/225Making finned or ribbed tubes by fixing strip or like material to tubes longitudinally-ribbed tubes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Rippenrohren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbindung metallischer Rippenglieder mit dem Äußeren von Metallrohren, um Rippenrohre herzustellen, die besonders zur Verwendung als Wärmeaustauscherleitung geeignet sind, aber auch als Bauelemente Verwendung finden können.
  • Bei der. Herstellung von Wärmeaustauschern ist es wünschenswert, die Oberfläche der für die Flüssigkeitsleitung verwendeten Röhren durch Anbringung von Rippen verschiedener Art auf dem Umfang der Röhren zu vergrößern. Längs laufende Rippen an den Rohren sind besonders vorteilhaft bei einigen Anwendungsarten, @da hierdurch besonders erwünschte Strömungscharakteristiken in der das Rohr umgebenden Flüssigkeit erzielt werden können. In anderen Anwendungsfällen sind schraubenförmige oder Umfangsrippen vorteilhafter. Es sind bereits verschiedenartige Vorschläge zur Befestigung der Rippen auf der Oberfläche der Rohre gemacht worden. Alle bisherigen Konstruktionen haben aber erhebliche Nachteile, als sie zu teuer waren und die Rippen an den Rohren nicht in solcher Weise befestigten, daß die Wärmeübertragungsfähigkeit der Rippen voll ausgenutzt werden konnte, d. h. .bei den bisherigen Arten von Rippenrohren, war die Wärmeübertragung von dem Rohr auf die Rippen nicht so wirksam, als es wünschenswert ist.
  • Dementsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein wirtschaftliches und wirksames Verfahren zur Befestigung von Rippen an Rohren zu schaffen, das Rippenrohre ergibt, in denen ein ausreichender Weg für den Übergang der Wärme vom Rohr auf die Rippen vorgesehen ist. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zu schaffen, das, der Herstellung verschiedener Arten von Rohrleitungen angepaßt werden kann. Weiterhin: ist es Aufgabe der Erfindung, den Herstellungsprozeß für die Rippenrohre schnell und wirksam zu gestalten. Ein weiteres Merkmal besteht .in der Herstellung von Rohren großer Festigkeit und Dauerhaftigkeit. Weitere und mehr ins einzelne gehende Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung .einer bevorzugten Ausführungsform hervor, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Die wesentlichen Merkmale sind in den Ansprüchen zus-ammengefaßt.
  • Kurz gesagt bezieht sich die Erfindung auf Rippenrohre derjenigen Art, bei der jedes Rippenglied eine eigentliche Rippe und einen Basisteil ümfäßt, der mit dem Rohr verschweißt ist; z. B. können die Rippenglieder aus Blech mit entweder U- oder L-förmigem Querschnitt vorgeformt werden, wobei dann je nachdem die Basis des U oder L auf die Außenfläche des Rohres, aufgeschweißt wird. Erfindungsgemäß werden die Basen zweier gegenüberliegender Rippenglieder vorzugsweise gleichzeitig mit dem Rohr durch elektrische Widerstandsschweißung verschweißt, um so im wesentlichen gleichartige Reihen von Schweißstellen zu bilden. Die Schweißstellen sind vorzugsweise in gleichen Abständen in, solcher Weise angeordnet, daß die geschweißten Flächen zwischen den Basen der Rippenglieder und dem Rohr so groß sind, daß der Betrag der Wärmeübertragung von dem Rohr in die Basis des Rippengliedes mindestens ebenso groß ist wie der Betrag der Wärmeübertragung von der Basis des Rippengliedes auf die Rippen selbst.
  • Vorzugsweise wird die Schweißung mit einander gegenüberliegenden Paaren von Schweißstellen unter Verwendung zweier Elektrodenrollen ausgeführt, die gegen die Basen zweier gegenüberliegender Rippenglieder gedrückt werden. Der Strom fließt dann durch das Rohr von der Schweißstelle in einer Rippenbasis zu der in der anderen Rippenbasis. Der Vorgang wird so ausgeführt; daß die Erwärmung und dementsprechend die Ausdehnung des Rehres entlang den beiden Seiten des Rohres gleich ist, mit dem Ergebnis, daß die Rohre sich während des Schweißvorganges nicht verziehen oder krümmen. Die Erfindung wird .im folgenden in Verbindung mit gleichzeitigem Schweißen eines Paares von Rippengliedern beschrieben. Es ist aber klar, daß auf Wunsch mit einer geeigneten Vorrichtung mehr als zwei Rippenglieder gleichzeitig mit. dem Rohr verschweißt werden können, @in welchem Falle die Rippenglieder vorzugsweise in gleichen Abständen auf dem Umfang angeordnet werden, so daß sich das Rohr bei im wesentlichen gleicher Aufwärmung nicht verbiegt. Weiterhin werden die aufeinanderfolgenden Schweißstellen so schnell hergestellt und mit so kurzen Zeitintervallen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schweißstellen, daß das Rohr zwischen den Schweißelektroden - schneller hindurchbewegt wird, als die Wärme in der Längsrichtung des Rohres in einem :solchen Ausmaß, geleitet wird, das ausreichen würde, um die Basisteile der Rippenglieder oder das Rohr selbst im Bereich der Elektroden merklich zu erweichen.
  • Bei diesem Verfahren kommen die Elektroden, die beträchtliche Drücke für die Herstellung fester Schweißverbindungen ausüben müssen, mit Metall in Berührung, das. noch verhältnismäßig kalt und durch,die Wärme nicht in unzuträglicher Weise erweicht ist. Hierdurch wird die Beschädigung der Basen oder der Rippenglieder und die Verwindung des Rohres vermieden, die eintreten würde, wenn die Schweißvorgänge und die Relativbewegung des Rohres und der Elektroden mit so niedrigen Geschwindigkeiten ausgeführt würden, daß die bei der Herstellung eines Paares von Schweißungen entwickelte Wärme genügend Zeit hätte, um nach vorn zu wandern und das Rohr und die Rippenglieder in den nächsten zu schweißenden Bereichen zu erweichen, bevor der Schweißdruck und die Wärme hierauf wirken. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Rohr nicht wesentlich durch die Wärme erweicht in dem Zeitpunkt, wo der Schweißdruck ausgeübt wird, so daß das Rohr nicht nur genügend Festigkeit besitzt, um der Verwindung zu widerstehen, sondern auch dem Schweißdruck. Hierdurch ist die Herstellung erfolgreicher Schw eißungen ohne Verwendung eines inneren Trägers oder Dorns möglich geworden. Dies erfordert natürlie)h die genaue Steuerung des Schweißstroms, des Druckes und der Geschwindigkeit und die An, Wendung sehr hoher Schweißströme, um die Zeit für die Herstellung eines Paares von gegenüberliegenden Schweißungen herabzusetzen.
  • Um das erfindungsgemäße Verfahren schnell und wirtschaftlich auszuführen, wird vorzugsweise eine Schweißmaschine mit kontinuierlicher Arbeits-,veise gewählt, die rollenförmige Elektroden besitzt, die sich an die Basen der Rippenglieder an gegenüberliegenden Seiten des Rohres anlegen. Die Maschine ist hierbei mit Mitteln versehen, die Schweißstromstärke zu steuern, außerdem mit Mitteln, wie z. B. den bekannten Quecksilberdampfstromrichtern, zur genauen Steuerung der Zeitpunkte und der Zeitdauer des Stromflusses. Die Vorrichtung zur Ausführung der Erfindung umfaßt vorzugsweise auch eine Führung oder Auflage, um ein Rohr und Rippenglieder auf ihrem Weg durch die Maschine zu halten und zu führen, die am besten so angeordnet wird, daß schnelles und genaues schrittweises Vorschieben des Rohres ermöglicht wird. Außerdem :sind Mittel zum Unterstützen der Rohrenden vorgesehen, die deren Durchhängen verhindern. Außerdem kann ein Kühlmittel durch das Rohr geleitet werden, falls dies erwünscht ist.
  • In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung näher erläutert.
  • Fig. z zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils von einem Rippenrohr, das nach der Erfindung hergestellt ist; Fig. 2 ist eine teilweise Draufsicht in vergrößertem Maßstabe, die ein auf einem Rohr befestigtes Rippenglied darstellt; Fig. 3 und q. sind teilweise Schnitte durch das Rohr nach den Linien 3-3 und 4-4 in Fig. 2; Fig. 5 und 6 geben gleichartige Ansichten einer etwas abgeänderten Ausführungsform des Rohres gemäß Fig. 2 und q.; Fig. 7 ist eine Teilansicht der Schweißmaschine, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient und mit einer Vorrichtung zum Unterstützen und Führen des Rohres. und der Rippen durch die Maschine ausgerüstet ist.
  • Wie in Fig. i dargestellt ist, besteht das Rippenrohr aus einem inneren Rohr T, auf das eine Reihe von Rippengliedern i i aufgebracht ist. Die Rippenglieder sind vorzugsweise von etwa U-förmigem Querschnitt, wie aus Fig. 3 ersichtlich, und bestehen aus einem Basisteil 12 und Rippen 14., die aus einem Stück hiermit hergestellt sind. Die Basis und die Rippen besitzen im wesentlichen gleiche Stärke. Die Basisteile können, wie dargestellt, leicht gebogen sein, um möglichst genau der äußeren Oberfläche des Rohres zu entsprechen.
  • Für den Fachmann ist es klar ersichtlich, daß die Wärmeübertragung vom Rohr T zu den Rippen. 14 durch den Basisteil 12 erfolgen muß. Weiterhin wurde gefunden, daß ein den Wärmeübergang vom Basisteil 12 zu den Rippen 14 beeinträchtigender Faktor in der sich längs erstreckenden Querschnittsfläche der Rippen im Anschluß an die Basis besteht, d. h. in den Gebieten, die bei a-a in Fig. 3 angegeben sind. Je Längeneinheit ist diese Fläche natürlich proportional der Dicke dieser Querschnitte. -Wenn also die Wärmeübertragungsfähigkeit der Rippen 14 voll ausgenutzt werden soll, so folgt daraus, daß die Querschnitte für die Wärmeübertragung von dem Rohr T auf die Basis 12 min, destens gleich groß sein müssen wie die Querschnittsflächen ider Rippen 14 in den Gebieten a-a. Um dieses Resultat zu erreichen, wird die Rinne i i auf dem Rohr mit einer Reihe von Widerstandsschweißstellen befestigt, die schematisch bei 16 angegeben sind und zusammen je Längeneinheit eine Übergangsfläche besitzen, die- mindestens gleich dem sich längs erstreckenden Querschnitt ,der Rippen 14 an den Verbindungsstellen zwischen den Rippen und den Basisteilen 12 ist.
  • Die gewünschte Querschnittsfläche kann durch eine Reihe von Widerstandsschweißungen leicht erreicht werden, so wie sie in der Zeichnung dargestellt sind. Jede Vergrößerung der Fläche ist ohne praktischen Vorteil für die Wärmeübertragungskapazität, da in jedem Falle die Wärmeübertragung auf die Rippen 14 durch die Leitfähigkeit der Teile a-a der Rippen begrenzt wird. Ein wesentlicher Vorteil der Befestigungsweise der Rippen auf dem Rohr durch unterbrochene Schweißstellen ist in der Tatsache zu erblicken, daß, wenn das Rohr einem plötzlichen Wärmestoß im Betrieb ausgesetzt wird, die Rippen sich ausbeulen oder ausdehnen können in den Gebieten, die zwischen den Schweißstellen liegen, ohne daß sie auf das Rohr selbst unzulässig starke Kräfte ausüben. Wenn dagegen die Rippen durchlaufend mit dem Rohr verschweißt werden; ist ein solches Arbeiten nicht möglich, und ein Wärmestoß könnte die Zerstörung des Rohres bewirken.
  • Ein weiterer und wesentlicher Vorteil der Verwendung unterbrochener Schweißstellen wird aus einer Betrachtung der Fig. 2, 3 und q. klar. Wie in etwas übertriebener Weise in Fig. 3 und q. dargestellt isst, bewirkt die Herstellung der Schweißstelle zwischen dem Basisteil 12 und dem Rohr T eine Ouerschnittsverminderung des Basisteils im Bereich der Schweißstelle infolge des Anpressungsdrucks der Elektrode, der zur Herstellung einer Schweißverbindung notwendig ist. Der Betrag, um den der Metallquerschnitt verringert worden ist, ist bei 17 angedeutet (Fig. 3 und 4). Der für die Wärmeübertragung wirksame Durchtrittsquerschnitt von dem geschweißten Gebiet zur Basis ist durch das Produkt der Dicke der geschweißten Fläche an ihrer Verbindungsstelle mit der übrigen Basis und der Umfangslänge der geschweißten Fläche bestimmt. Da die Dicke der Basis in der Zone 18 auf einen Wert unter dem Querschnitt der Flansche in den Gebieten a-a vermindert ist, werden hinreichende Wege für den Wärmefluß in die Basis bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen, d. h. Wege, deren Querschnitt mindestens etwa ebenso groß ist wie die Querschnitte für den Wärmefluß von der Basis in die Rippenteile, dadurch, daß die Rippen an dem Rohr durch eine Reihe von in gleichen Abständen angeordneten Widerstandsschweißpunkten befestigt werden.
  • Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird durch die Verwendung einer Reihe von Widerstandsschweißstellen das begrenzende Querschnittsgebiet zur Umfangsfläche eines kleinen Zylinders des geschweißten Gebiets durch die Basis hindurch. Die axiale Länge dieser kleinen Zylinder ist der Abstand, der bei 18 angegeben ist, während der Umfang jeweils etwa der gleiche wie der Umfang der anschließenden Schweißstelle 16 ist. Der Schweißvorgang ist so ausgeführt, daß die zusammengenommenen Umfangslängen der Schweißstellen und dementsprechend der Zylinder in der Anordnung, wie sie in Fig. 2 gezeigt i,st, die Gesamtlänge der Flanschprofile auf dem dargestellten Rohr übersteigt. Die gesamte Umfangslänge der Schweißstellen hat dabei im wesentlichen die gleiche proportionale Beziehung zur Gesamtlänge der Flansche, wie die ursprüngliche Dicke der Basis zur Dicke der geschweißten Flächen beträgt. So gleicht eine Vergrößerung der Umfangslänge im Vergleich zur Länge der Flansche mindestens die Ouerschnittsverminderung aus, die auf den Schweißvorgang zurückzuführen ist, so daß keine Verminderung der wirksamen Wärmeübertragung an diesem Punkt eintritt. Wenn z. B. ein Rohr von 2,5 cm Länge mit einem rinnenförmigen Rippenglied mit einer Dicke von o,8 mm verbunden ist, so ist die Querschnittsfläche an der Basis der Rippen 0,4 cm2. Wird nun die Schweißung in der Weise ausgeführt, daß etwa drei gleich weit voneinander entfernte Schweißstellen auf je 2,5 cm Länge hergestellt werden und jede Schweißstelle eine leicht ovale Form erhält und etwas mehr als o,6 cm lang und 0,36 cm breit ist, so ist der Umfang jedes Punktes etwa 1,9 cm. Bei drei solchen Punkten je 2,5 cm und einer Verminderung der Metallstärke in- der Schweißzone auf 0,7 cm ist die Begrenzungsfläche für die Wärmeübertragung von den Schweißflächen zur übrigen Basis des Rohres 0,4 cm2.
  • Als Herstellungsbeispiel wurde folgendes als zufriedenstellend festgestellt: Rinnenförmige Rippen aus nicdriggekohltem Stahl mit einer Dicke von etwa o,8 mm werden auf ein niedriggekahltes Stahlrohr vom Kaliber 12 mit einem äußeren Durchmesser von 5 cm aufgeschweißt. Hierbei sind die Schweißflächen im wesentlichen so wie oben beschrieben geformt. Die Basen der Rinnenteile werden mit Elektrodenrollen in Verbindung gebracht, die eine Breite von etwa 0,36 cm und einen Elektro denandrwck von 40o bis 45 o kg haben. Der verwendete Strom ist vorzugsweise 12 ooo A bei 6 bis 8 V. Jede Schweißstelle ist mit einer Stromeinwirkungsdauer von drei Schwingungen eines 6o-Hz-Einphasem-Wechselstro@ms gemacht. Der Strom wird für einen Zwischenraum von drei Schwingungen zwischen den Schweißungen abgeschaltet, so daß die Rippen, auf das Rohr mit einer Geschwindigkeit von 25 bis 5o cm je Minute aufgeschweißt werden. Diese Geschwindigkeit reicht bei weitem aus, um das Rohr vor Deformationen durch den Elektrodendruck zu bewahren.
  • Wie .oben beschrieben, ist bei diesem Vorgehen die gesamte verschweißte Fläche zwischen den Basen der Rippen; und dem Rohr ausreichend, um einen breiten Wärmeübertragungsweg zu den Basen zu schaffen. Der Umfang der Schweißstellen in den Basen ist- hierbei so groß, daß ein genügender übertragungsweg für den Wärm.efluß von den Schweißstellen zu den anliegenden Teilen der Basen besteht.
  • Ein anderes Herstellungsbeispiel gibt ebenfalls befriedigende Resultate. Die Rippen sind hierbei aus rostfreiem Stahl mit 4 bis 6 % Chrom mit einer Dicke von o,8 mm hergestellt. Sie sollen auf ein Rohr aus dem gleichen Material mit einem Strom von etwa 96oo A aufgeschweißt werden. Die Steuerung wird hierbei so durchgeführt, daß der Schweißstrom für einen Zeitraum von zwei Perioden fließt und für einen gleichen Zeitraum zwischen den Schweißungen unterbrochen wird. Ein Elektrodendruck von 4oo bis 450 kg bei Elektroden von 0,36 cm Breite wird hierbei verwendet. Die Ausführung erfolgt mit einer Geschwindigkeit von 3o bis 35 cm je Minute. Dieses Verfahren ergibt etwa sieben Schweißstellen je 2,5 cm, die sich leicht überlappen.
  • Ein Schnitt durch ein Rippenrohr, das nach dem letzteren Verfahren hergestellt ist. ist in Fig. 5 und 6 der Zeichnung dargestellt. Hier sind rinnenförmige Glieder 21 mit dem Rohr T' durch eine Reihe von Schweißpunkten 26 befestigt, die die Basis 22 der Rinne mit dem Rohr verbinden. Es ist zu bemerken, daß diese Schweißstellen dichter aneinanderliegen als in Fig: 2 und 4 mit dem Ergebnis, daß sie sieh teilweise überlappen und somit eine langettenförmige Schweißnaht ergeben, die sich längs der Rippe erstreckt. Die Fläche dieser Schweißstellen übersteigt die längs der Rippen 24 sich erstreckende Querschnittsflächc im Gebiet nahe der Verbindung der Rippe mit der Basis. Infolge der langettenförmigen Kanten übersteigt die Umfangslänge der Schweißstellen die Gesamtlänge der Flansche 24, so däß trotz der Tatsache, @daß die Dicke der Rippenbasis durch den. Schweißvorgang vermindert wird, ein ausreichender Querschnitt für den Wärmefiuß von den Schweißstellen zu den anschließenden Teilen der Basis erreicht wird, und zwar dadurch, daß. die vergrößerte Seitenlänge der Schweißstellen eine entsprechende Querschnittsfläche für den Wärmeübergang ergibt. Diese Art der Schweißung ergibt ebenfalls ein Rohr, das gegen Wärmestöße widerstandsfähig ist, :da die langettenförmige Schweißnaht Zonen ergibt, in denen die Schweißverbindungen ganz schmal sind und so, eine gewisse Ausbeulung der Rippen zulassen und die Zerstörung des Rohres verhindern.
  • Es ist klar, daß die stärkste Vergrößerung der Umfangslänge der Schweißstelle dann zu erreichen ist, wenn die Schweißstellen sich gerade berühren. Schweißungen dieser Art sind besonders vorteilhaft in Verbindung mit dem Anschweißen von Rippen mit dünnem Querschnitt, bei denen die Dicke der Rippenbasis um einen beträchtlichen Prozentsatz durch den Schweißvorgang verringert wird. In diesem Falle ist eine beträchtliche Vergrößerung der Umfangslängen der Schweißstellen erforderlich, um einen ausreichenden Weg für den Wärmeübergang zu sichern. Schweißungen dieser Art sollen unter,die Ausdrücke im Abstand oder mit Zwischenräumen, wie sie -im vorstehenden verwendet wurden, fallen. Wenn: nämlich die Schweißstellen sich überlappen, besitzen die Mitten einen Abstand voneinander, und sie werden durch unterbrochene Ströme erzeugt. Der unterbrochene Charakter der Schweißstellen kann leicht durch Besichtigung eines geschweißten Musters bestimmt werden.
  • Wie der Fachmann ohne weiteres wahrnehmen wird, kann die Geschwindigkeit, der Druck, der Strom und die Zeitdauer verändert werden, um die gewünschten Resultate bei verschiedenen Materialien., Größen und Arbeitsbedingungen zu ergeben. Die skizzierten Verfahren sind nur beispielsweise gegeben.
  • Durch Ausführung der Sehweißungen wie oben beschrieben . und durch Einhaltung möglichst gleicher Bedingungen zu beiden Seiten des Rohres sind die Wärmewirkungen zu beiden Seiten so weit gleich, daß das Rohr infolge des Schweißvorganges sich nicht wirft oder verzieht. Liegen die Elektroden einander genau gegenüber, so ist der St.romfluß durch die Rohrwandungen von einer Rippenbasis zur anderen im wesentlichen gleich verteilt. Auf diese Weise werden die Wärmewirkungen des Stroms im Rohr auf ein Minimum reduziert und zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Rohres ausgeglichen. Vorzugsweise wird Wechselstrom für die Herstellung der Schweißstellen verwendet. Der zeitliche Verlauf ist so geregelt, daß der Strom für eine ganze Zahl von Schwingungen für jede Schweißstelle fließt. Dadurch werden die Wärmewirkungen in beiden gleichzeitig hergestellten Schweißstellen gleich sein;, und die Wärmeabfuhr über die Halterung und den Rahmen der Maschine verursacht keine ungleiche Erwärmung und infolgedessen auch kein Verbiegen des Rohres. Bei Verwendung von Gleichstrom oder wenn die Schweißdauer Bruchteile von Wechselstromschwingungen umschließt, z. B. zweieinhalb Schwingungen je Schweißstelle, dann sollte vorzugsweise die Stromrichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schweißungen umgekehrt werden. Diese Umkehrung der Polarität der Elektroden verhindert, daß der Stromabfluß über die Halterung und den Rahmen der Maschine nach Erde ungleiche Wärmewirkungen an, verschiedenen Seiten des Rohres hervorruft. Auf Wunsch kann ein Kühlmittel, z. B. Wasser, durch das Innere des Rohres hindurchgeführt werden, um dieses weiter abzukühlen. Dies ist aber im allgemeinen nicht erforderlich. Das Kühlmittel kann unter einem gewissen Druck gehalten werden, um eine versteifende Wirkung innerhalb des Rohres auszuüben. Für übliche Größen und Kaliber des Rohres ist dies aber nicht unbedingt erforderlich. Weiterhin können; wenn dies erwünscht sein, sollte, die Elektroden gekühlt werden. In diesem Falle muß aber darauf Bedacht genommen werden, daß die Kühlwirkung an beiden Elektroden die gleiche ist.
  • In Fig. 7 ist eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Wie gezeigt, besteht die Vorrichtung aus einer normalen Schweißmaschine, so daß nur ein Teil ihres Rahmens 30 in der Zeichnung dargestellt zu werden braucht. Die besitzt Elektrodenrollen 31 und 32, die in geeigneten Konsolen 33 und 34 gelagert und angetrieben werden. Nicht dargestellte, durch Luftdruck beaufschlagte Kolben pressen die Elektroden gegeneinander. Um das Mohr und die Rippen durch die Maschine zu führen, wird ein Rahmen, der grundsätzlich mit 35 bezeichnet ist, verwendet, der auf der Schweißmaschine mit Hilfe des Rahmenträgers 36 befestigt ist. Die Halterungsvorrichtung kann ein Rahmen aus Platten 37 und eine Mehrzahl von Längsgliedern 38 umfassen, die vorzugsweise mit den Platten verschweißt sind, um eine feste Konstruktion zu ergeben. Die Rahmenglieder können aus einem geeigneten Metall hergestellt sein. Eine Mehrzahl von Rollen sind in geeigneten Lagern befestigt, die von den Längsgliedern 38 gehalten werden und so angeordnet sind, daß sie das Rohr und die Rippen durch die Maschine führen und eine zweckmäßige Ausrichtung des Rohres zum Aufschweißen einer Mehrzahl von Rippen herbeiführen. Um die Rippen in geeigneter Weise zu führen und sie für den Schweißvorgang genau auszurichten, sind zwei Paare von Rippenführungsrollen 4o vorgesehen, von denen das eine auf einer Seite der Schweißrollen 31 und 32 und das andere auf deren anderer Seite angeordnet ist. Um das Rolir in seiner Lage zu halten und im Verhältnis zu den Elektroden genau zu zentrieren und damit sicherzustellen, daß die Schweißstellen jeweils genau einander gegenüberliegen, sind drei Paare von Zentrierrollen 42 für das Rohr vorgesehen. Um die Abstände der Rippen auf dem Rohr gleichmäßig zu halten, sind vorzugsweise zwei Paar Führungsrollen 44 verwendet. Diese Rollen sind gegenüber den Führungsrollen 40 um einen Winkelbetrag versetzt, der dem Winkelabstand zwischen nebeneinanderliegenden Paaren von Rippengliedern entspricht. Die schmalen Elektrodenrollen passen nach unten in :die Rinnenglieder und legen sich gegen die Basen von gegenüberliegenden Rinnen,. Wenn nun ein Strom fließt, werden in den Berührungszonen der Rinnen mit dem Rohr Schweißstellen gebildet, wobei der Strom um den Umfang des: Rohres fließt und beide Schweißungen gleichzeitig ausgeführt werden.
  • Um ;die Enden der Rohre während des Schwer ßeris zu unterstützen, ragt ein starrer Balken So an beiden Seiten der Schweißmaschine hervor, dessen Enden durch Füße 52 unterstützt sind. Wagen 54 und 55, von Rollen 56 und 57 getragen, unterstützen die Enden der Rohre mit Hilfe von Verbindungs: stücken, beispielsweise Flanschen 59 und 6o und zugehörigen Dornen 61 und 62. Diese können auf Wunsch so angeordnet werden, daß sie :eine flüssigkeitsdichte Verbindung mit dem Rohr herstellen, so daß ein Kühlmittel, wie z. B. Wasser, dem Innern des Rohres. durch den Anschluß 63 zugeführt und durch den Auslaß 64 daraus wieder abgelassen werden kann. Der Flüssigkeitsstrom kann durch Ventile 65 und 66 gesteuert werden, wobei die Anordnung so getroffen ist, d.aß im Innern des Rohres ein Überdruck erzeugt werden kann, um auf Wunsch. eine zusätzliche Versteifung des Rohres gegen den Druck der Elektroden zu ergeben. So wie die Rohre und Rippen durch die Maschine wandern, fahren die Wagen mit dem Rohr auf dem Doppel-T-Träger So entlang und unterstützen so das Rohr und verhindern das Durchbiegen infolge seines Eigengewichts:. Eine solche Anordnung ist besonders wichtig bei der Herstellung großer Längen von Rippenrohren. Bei kürzeren, steiferen Rohren ist sie jedoch nicht erforderlich. Einstellschrauben mit Handgriffen 67 und 68 ermöglichen die Quereinstellung der Träger. Ebenso ist der Rahmen mit Einstellschrauben 69 und 70 versehen.
  • Dem Betrieb wird eine Rohrlänge mit zwei einander gegenüberliegenden: Rinnengliedern i i in die Maschine eingeführt. Hierbei wird die Rinne von Rippenrichtrollen 40 und das Rohr von Rohrzentrierrollen 42 geführt. Sobald das Rohr und die Rippen die Elektrodenrollen 31 und 32 erreichen, wird der Strom eingeschaltet und in der geeigneten Weise gesteuert, beispielsweise wie oben beschrieben. Das Rohr und die Rippen werden dann kontinuierlich durch die Maschine gefördert, beispielsweise von links nach rechts gemäß der Zeichnung, und zwar durch die Elektrodenrollen selbst, die einen Kraftantrieb besitzen. Dieser Vorgang schweißt zwei gegenüberliegende Rippenglieder am Rohr mit einer Reihe von Schweißflächen zusammen, wie sie in Fig. 2 bis 6 angedeutet sind.
  • Sobald das Rohr die Maschine durchlaufen hat, wird der Schweißstrom abgeschaltet und das Rohr aus der Führung herausgezogen. Dann wird ein anderes Paar Rippenglieder angesetzt und das Rohr so weit gedreht, um das Rippengliederpaar, das gerade mit dem Rohr verschweißt worden ist, in Richtung und Eingriff mit den Führungsrollen, 44 zu bringen. Darauf führen die Rippenrichtrollen das neue Paar Rippenglieder, das als nächstes mit dem Rohr verschweißt werden soll, in ihre richtige Lage im Verhältnis zu den Rippen, die vorher mit dem Rohr verschweißt wurden. Die Maschine, ist vorzugsweise umkehrbar, so daß diese Arbeitsgänge an der rechten Seite der Maschine ausgeführt werden können, wenn die erste Schweißung mit einer Bewegung des Rohres von links nach rechts gemäß der Zeichnung ausgeführt wurde. Wenn dann die Rohre und Rippen richtig in die Maschine eingeführt sind, wird der Schweißstrom eingeschaltet, und die Schweißelektroden werden angetrieben, um das Rohr mit den daransitzenden Rippen durch die Maschine von rechts nach links zurücklaufen zu lassen, wobei ein weiteres Rippenpaar mit dem Rohr verschweißt wird. Die Folge von Arbeitsgängen wird so lange fortgesetzt, bis die gewünschte Anzahl von Rippenpaaren mit dem Rohr verschweißt ist. In dem Ausführungsbeispiel der Zeichnungen werden sechs solche Paare verwendet.
  • Für den Fall, daß das in Fig. 7 gezeigte Kühlaggregat verwendet wird, müssen die Dorne 51 und 52 eine ausreichende Länge besitzen, damit das Aufschweißen der Rippen auf das Rohr in beiden Richtungen ohne Lösen des, Rohres erfolgen kann. Danach ist es nur erforderlich, dem Rohr eine Teilumdrehung zwischen den Kupplungsgliedern zu geben, um es zwischen den einzelnen Durchgängen durch die Maschine zu führen. und in die richtige Lage zu bringen.
  • Aus der vorstehenden Beschreibung der Erfindung geht hervor, daß diese Rippenrohre schnell und wirtschaftlich hergestellt werden können. Die erfindungsgemäßen Rohre sind nicht nur vom Standpunkt der Wärmeübertragung aus wirksam, sondern haben auch große strukturelle Festigkeit und unterliegen keinen Fehlern infolge von Wärmestößen. Erfindungsgemäß kann der Schweißvorgang überwacht werden, um Schweißungen zu schaffen, die eine genaue Wärmeübertragung und strukturelle Festigkeit gewähren, welche charakteristisch für den; gesamten Vorgang sind.
  • Verschiedenartige Änderungen und Abwandlungen der Erfindung ergeben sich für den Fachmann von selbst. Es ist daher klar, daß diese nicht auf die oben beschriebene- vorzugsweise Ausführungsform beschränkt ist und daß Änderungen und Abwandlungen innerhalb des Erfindungsgedankens und des Schutzumfanges liegen. Es ist also klar, daß die hier gegebene Beschreibung nur ein Beispiel und keine Beschränkung des erfindungsgemäßem Verfahrens beinhaltet und daß Äquivalente unter den Schutzumfang fallen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Rippenrohren, dadurch gekennzeichnet, daß getrennte, in Längsrichtung des Rohres angeordnete Rippenr glieder mit ihren abgewinkelten Basisteilen, paarweise einander gegenüberliegend, gleichzeitig mit dem Rohr durch Widerstandsschweißung mit Hilfe von Elektrodenrollen verbunden werden, die die Basisteile gegen das Rohr anpressen und zwischen denen das Rohr und die Rippen in solcher Geschwindigkeit hindurchgeführt werden, daß die der Schweißzone in Laufrichtung folgenden Rohrflächen ausreichend kühl bleiben, um den Anpreßdruck der Rollelektroden ohne wesentliche Formänderung zu widerstehen. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gegekennzeichnet, daß mehr als zwei in gleichen Winkelabständen auf dem Umfang des Rohres angeordnete Rippenglieder gleichzeitig durch Widerstands.schweißung mit dem Rohr verbunden werden. 3: Verfahren nach Anspruch z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang nach Verschweißen eines Paares oder einer Mehrheit von Rippen mit,dem Rohr mit einem oder mehreren weiteren Paaren oder Mehrheiten wiederholt wird. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrichtung der Schweißvorrichtung und damit des zu verschweißenden Rippenrohres zwischen zwei Schweißreihen umgekehrt wird. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung von rinnenförmigen Doppelrippen mit gemeinsamem Basisteil. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch 'gekennzeichnet, daß die Fördergeschwindigkeit des Rippenrohres durch die Schweißvorrichtung zwischen 3 und 8 m/min. und die Zahl der Schweißstellen je Zentimeter zwischein eins und fünf liegt, wobei die Fördergeschwindigkeit, die Schweißdauer, die Stärke des Schweißstroms sowie die Stärke des Rohres: und der Rippenglieder so aufeinander abgestimmt sind, daß die der Schweißzone in Laufrichtung jeweils folgenden Rohrflächen ausreichend kühl bleiben, um dem Anpreßdruck der Rollelektroden ohne wesentliche Formänderung zu widerstehen. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß unterbrochener Wechselstrom zur Herstellung der Schweißstellen verwendet wird. B. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine gare Zahl von Wechselstromschwingungen zur Herstellung einzelner Sdhweißstellen verwendet wird. g. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Gleichstrom oder einer gebrochenen Zahl von Wechselstromschwingungen zur Herstellung der einzelnen Schweißstellen. die Stromrichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schweißungen jeweils umgekehrt wird. io. Verfahren nach Anspruch i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des mit den Rippen zu verschweißenden Rohres durch ein flüssiges Kühlmittel gekühlt wird. i i. Verfahren nach Anspruch i o, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel innerhalb des Rohres unter einem solchen Überdruck gehalten wird, daß eine Versteifung des Rohres gegenüber dem Anpreßdruck der Elektrodenrollen erzielt wird. 12. Verfahren nach Anspruch i bis i i, gekennzeichnet durch eine Unterstützung des Rohres an beiden Enden, wobei die Lagerung so ausgebildet sein kann, daß eine Winkeldrehung des Rohres zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schweißrohren im Verhältnis zur Schweißvorrichtung erfolgen kann. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 459 527, 644 446, 747 999; USA.-Patentschriften Nr. 2 261 137, 2 298 249, 2298250-
DEB9050A 1950-09-01 1950-09-01 Verfahren zur Herstellung von Rippenrohren Expired DE928542C (de)

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