DE3327660A1 - Method for the production of small shaped tubes for tubular heat exchangers - Google Patents

Method for the production of small shaped tubes for tubular heat exchangers

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DE3327660A1 DE19833327660 DE3327660A DE3327660A1 DE 3327660 A1 DE3327660 A1 DE 3327660A1 DE 19833327660 DE19833327660 DE 19833327660 DE 3327660 A DE3327660 A DE 3327660A DE 3327660 A1 DE3327660 A1 DE 3327660A1
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Abstract

Method for the production of small shaped tubes with an oval cross-section and a transverse web for tubular heat exchangers by stepwise profiling of a metal strip and subsequent joining of the edges in the longitudinal direction of the tubes.

Description

Verfahren zur Herstellung von Profil- Process for the production of profile

röhrchen für Röhrchenwärmetauscher Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Profilröhrchen mit ovalem Querschnitt und Quersteg für Pohrchenwärmetauscher. tubes for tubular heat exchangers The invention relates to a process for the production of profile tubes with oval cross-section and crossbar for Pohrchen heat exchangers.

Die Herstellung solcher Profilröhrchen ist vor allem deshalb Problematisch, weil ihre Abmessungen sehr gering sind. Der große Durchmesser des Ovals liegt dabei etwa im Bereich von 4 bis 10 mm, der kleine Durchmesser im Bereich von 2 bis 5 mm. Die Wandstärken liegen im 1/10 mm-Bereich, und es muß wegen der notwendigen Korrosionsbeständigkeit hochwertiges Material verwendet werden.The main reason why the production of such profile tubes is problematic is because their dimensions are very small. The large diameter of the oval is there approximately in the range from 4 to 10 mm, the small diameter in the range from 2 to 5 mm. The wall thicknesses are in the 1/10 mm range, and it must be because of the necessary corrosion resistance high quality material is used.

Bisher wurde versucht, solche Profilröhrchen durch Ziehen aus einem Rundrohr herzustellen, wobei zwei gleich profilierte Röhrchen, die jeweils etwa die Kontur eines gleichschenkeligen Dreiecks mit gerader Basis und gebogenen Schenkeln aufwiesen, aus Rundrohren gezogen wurden und danach an der Basis miteinander verbunden wurden.So far, attempts have been made to pull such profile tubes out of a Manufacture round tube, with two equally profiled tubes, each about the contour of an isosceles triangle with a straight base and curved legs had, were drawn from round tubes and then connected to each other at the base became.

Es hat sich herausgestellt, daß diese Herstellungsmethode umständlich und teuer ist. Nachteilig ist daran vor allem, daß nur begrenzte Röhrchenlängen, bei den obengenannten Abmessungen des Ovals etwa in der Größenordnuna von 2 m, hergestellt werden können und dadurch bei der Weiterverarbeitunq der Röhrchen ein hoher Anteil von Verschnitt entsteht. in weiterer Nachteil liegt darin, daß beim Ziehen die wandstärke der Röhrchen nur mit großer Toleranz einzuhalten ist, da der Ziehkern nicht sicher zentrisch gehalten werden kann. Schließlich ist das Halbzeug, nämlich gezogenes Rundrohr teuer und es entsteht erheblicher Werkzeugverschleiß.It has been found that this manufacturing method is cumbersome and is expensive. The main disadvantage is that that only limited Tube lengths, with the above dimensions of the oval roughly in the order of magnitude of 2 m, and thus in the further processing of the tubes there is a high proportion of waste. Another disadvantage is that When pulling, the wall thickness of the tube must only be adhered to with a large tolerance, because the draw core cannot be held securely in the center. After all, that is Semi-finished products, namely drawn round tubes, are expensive and there is considerable tool wear.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Herstellung von eingangs beschriebenen Profilröhrchen anzugeben, welches hohe Maßgenauigkeit der hergestellten Profilröhrchen garantiert und weniger aufwendig ist als bekannte Verfahren.The object of the present invention is therefore to provide a method for Manufacture of profile tubes described at the beginning indicate which high dimensional accuracy of the profile tubes produced is guaranteed and less expensive than known ones Procedure.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein endloses Metallband schrittweise zum gewünschten Röhrchenprofil profiliert und anschließend durch Fügung der Ränder in Röhrchenlängsrichtung geschlossen wird.According to the invention this object is achieved in that an endless Metal tape gradually profiled to the desired tube profile and then is closed by joining the edges in the longitudinal direction of the tube.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil besonders wirtschaftlich zu arbeiten und darüberhinaus höchste Maßgenauigkeit der hergestellten Profilröhrchen zu garantieren. Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens liegt vor allem darin, daß unendliche Längen hergestellt werden können, daß ein kostengünstiges Halbzeug, nämlich ein endloses Metallband verwendet wird und daß praktisch kein Werkzeugverschleiß anfällt. Die Maßgenauigkeit ist vor allem darauf zurückzuführen, daß die Ausgangswandstärke nicht geändert wird und daß verglichen mit dem Ziehen, eine weit schonendere Materialumformung stattfindet.The method according to the invention has the advantage of being particularly economical to work and, moreover, the highest dimensional accuracy of the profile tubes produced to guarantee. The economic viability of the process is mainly due to the fact that Infinite lengths can be produced that an inexpensive semi-finished product, namely an endless metal belt is used and that practically no tool wear accrues. The dimensional accuracy is mainly due to the fact that the initial wall thickness is not changed and that compared to drawing, a much gentler material deformation takes place.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind darin zu sehen, daß bessere Oberflächen der Profilröhrchen erreichbar sind und daß jegliche Materialverschmutzung durch Ziehfett mit der entsprechenden Notwendigkeit einer nachfolgenden Reinigung entfällt. Schließlich Ist das erfindungsgemäße Verfahren auch anpassungsfähig, indem Röhrchen mit unterschiedlicher Wandstärke ohne Werkzeuqänderunq hergestellt werden können.Further advantages of the method according to the invention can be seen in that better surfaces of the profile tubes can be achieved and that any material contamination by There is no drawing grease with the corresponding need for subsequent cleaning. Finally, the method according to the invention is also adaptable by adding tubes can be produced with different wall thicknesses without changing tools.

Vorzugsweise soll das als Halbzeug verwendete Metallband konstante Dicke aufweisen. Hierdurch kann der Preis für das Halbzeug besonders niedrig gehalten werden.The metal strip used as a semi-finished product should preferably be constant Have thickness. This allows the price of the semi-finished product to be kept particularly low will.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von dem ebenen Band zunächst eine Rechtwinkel-Z-Kontur mit langen freien Schenkeln geformt, danach ein oder beide Enden der freien Schenkel mit einem rechtwinklig gerichteten Fügefalz versehen werden und danach beide freie Z-Schenkel um einen Punkt bei halber Schenkellänge - um mehr als 900 - soweit geboren werden, daß jeweils der Füaefalz am Z-Steg anliegt. Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die gesamte Profilierung in einem Durchlauf durch eine Rollenprofiliermaschine erfolgt. Die Fügung der Fügefalze mit dem Z-Steg in Röhrchenlängsrichtung kann durch Lötung oder Klebung erfolgen, bei hoher Beanspruchung der Profilröhrchen, etwa im Fall der Weiterverarbeitung oder auch bei deren Betrieb, ist jedoch die Fügung durch Schweißung, insbesondere Elektronenstrahl schweißung vorzuziehen.A particularly advantageous embodiment of the invention The method is characterized in that starting from the flat band initially Shaped a right angle Z-contour with long free legs, then one or both Ends of the free legs are provided with a joining seam directed at right angles and then both free Z-legs by one point at half the leg length - by more be born as 900 - so far that the Füaefalz rests on the Z-bar. Advantageous It is still the case when the entire profiling is carried out in one pass through a roller profiling machine he follows. The joining of the seams with the Z-bar in the longitudinal direction of the tube can be achieved through Soldering or gluing take place when the profile tubes are subjected to high loads, for example in the In the case of further processing or even during its operation, however, the act is through Welding, especially electron beam welding, is preferable.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Fügeoperation, also insbesondere die Elektronenstrahlschweißung in die Rollenprofiliermaschine integriert ist, so daß die Fertigung vom Ausgangsmaterialband bis zum fertig geschweißten Profilröhrchen kontinuierlich ohne Unterbrechung erfolgt.Finally, it is advantageous if the joining operation, that is to say in particular the electron beam welding is integrated into the roll profiling machine, so that the production from the raw material strip to the finished welded profile tube takes place continuously without interruption.

Tm weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Profilröhrchen, hergestellt nach einem Verfahren eines der Patent- ansprüche 1 bis 5 und ist dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Fügefalzes in den vom Lanzettenprofil gebildeten Hohlraum hineinragt. Das in den Hohlraum hineinragende Ende des Fügefalzes kann zu einem erhöhten Wärmeaustausch zwischen dem im Profilröhrchen strömenden Medium und der Wand des Profilröhrchens beitragen. Mit den erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich dennoch praktisch kein höherer Herstellungsaufwand für ein solcherart ausgebildetes Profilröhrchen.The invention further relates to a profile tube manufactured according to a method of one of the patent claims 1 to 5 and is characterized in that the free end of the joining seam in the profile of the lancet formed cavity protrudes. The end of the joint that protrudes into the cavity can lead to an increased heat exchange between that flowing in the profile tube Medium and the wall of the profile tube contribute. With the method according to the invention Nevertheless, there is practically no higher manufacturing cost for such a type formed profile tube.

Erfindungsgemäß kann ein vorstehend beschriebenes Profilröhrchen dadurch weitergebildet sein, daß das in den Hohlraum hineinragende freie Ende des Fügefalzes leicht gewellt ist. Hierdurch läßt sich eine erhöhte Turbulenz in der durch das Profilröhrchen wandernden Strömung erzielen und somit eine weitere Erhöhung des Wärmeaustausches zwischen dem Strömungsmedium und dem Profilröhrchen.According to the invention, a profile tube described above can thereby be further developed that the protruding into the cavity free end of the joint is slightly wavy. This allows increased turbulence in the through the Profile tubes achieve wandering flow and thus a further increase in the Heat exchange between the flow medium and the profile tube.

Anhand der Zeichnung werden das erfindungsgemäße Verfahren und Ausführungsbeispiele von danach hergestellten Profilröhrchen erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein erfindungsgemäß herzustellendes Profilröhrchen im Querschnitt im Maßstab 50 : 1, Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Profilröhrchens im Schragbild aufgeschnitten im Maßstab 50 : 1, Fiq. 3 eine Sequenz der Profilierschritte des Metallbandes zum Röhrchenprofil.The method and exemplary embodiments according to the invention are illustrated in the drawings explained by profile tubes produced thereafter. In the drawing, FIG. 1 shows a profile tube to be produced according to the invention in cross-section on a scale of 50 : 1, FIG. 2 a further exemplary embodiment of a profile tube in an oblique view cut open to a scale of 50: 1, Fiq. 3 a sequence of the profiling steps of the Metal band to the tube profile.

In dem in Fig. 1 vergrößert dargestellten Querschnitt eines Profilröhrchens ist dessen Wand mit 20 bezeichnet.In the enlarged cross section of a profile tube shown in FIG. 1 its wall is denoted by 20.

Wie aus der Fig. zu ersehen ist, handelt es sich bei dem Querschnitt um ein schlankes Oval, was auch als Lanzettform bezeichnet werden kann. Der kleine Innenradius der Oval- bzw. Lanzettform ist mit r bezeichnet. Die Außenwand des Profilröhrchens, wie auch sein Quersteq, sind durch Biegung eines einstückigen Blechbandes entstanden, dessen einer Rand ein Fügefalz 21 ist, dessen anderer Rand 22 als gerade Kante ausläuft. Anstelle der gerade auslaufenden Kante 22 könnte auch an diesem Rand ein nach außen oder nach innen gebogener Fügefalz gewählt werden, wie es durch strichlierte Linien angedeutet ist. Der nach innen gebogene Fügefalz 21 ist durch Schweißung 23 mit dem Querschnitt des Röhrchens verbunden. Der gerade auslaufende Rand 22 ist an der durch Pfeil 24 gekennzeichneten Stelle ebenfalls durch Schweißung mit dem Quersteg bzw. der Ubergangsstelle zwischen Quersteg und Außenwandung des Röhrchens verbunden. In ähnlicher Weise wären die alternativ nach außen oder nach innen gebogenen Falzränder durch Schweißung mit dem Quersteg des Profilröhrchens zu verbinden.As can be seen from the figure, it is the cross section around a slim oval, which can also be called a lancet shape. The small The inner radius of the oval or lancet shape is denoted by r. The outer wall of the profile tube, like its Quersteq, are created by bending a one-piece sheet metal strip, one edge of which is a seam 21, the other edge 22 of which ends as a straight edge. Instead of the edge 22 that is just tapering off, an outward direction could also be provided on this edge or inwardly bent seams can be selected, as indicated by dashed lines is indicated. The inwardly bent joint 21 is welded 23 with connected to the cross section of the tube. The straight edge 22 is on the Point marked by arrow 24 also by welding with the transverse web or the transition point between the crosspiece and the outer wall of the tube. In a similar manner, the folded edges would alternatively be bent outwards or inwards to be connected by welding with the crosspiece of the profile tube.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform eines Profilröhrchens unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, daß zwei weitere Möglichkeiten der Ausbildung des Fügefalzes dargestellt sind. Anstelle des in voll ausgezogenen Linien dargestellten Randes 22 kann der strichliert dargestellte nach innen gebogene Fügefalz vorgesehen sein, der mit seinem Ende 25 in den vom Lanzettprofil gebildeten Hohlraum hineinragt. Durch dieses Hineinragen eines Materialsteges in den Hohlraum kann der Wärmeübergang erhöht werden. Das Ende 25 des Fügefalzes läuft dabei als gerader Steg in den Hohlraum hinein. Alternativ zu dieser Ausführungsform kann die im rechten Hohlraum des Lanzettröhrchens dargestellte Ausbildung gewählt werden, bei der 26 das Ende/eines in den Hohlraum hineinragenden Fügefalzes 21 leicht gewellt ist. Diese wellenförmige Ausbildung führt zu einer Verwirbelung der im Lanzettröhrchen sich ausbildenden Strömung. In Fig. 2 wurde auf die Darstellung von Fügeverbindungen bzw. Schweißverbindunqen an den Enden der Fügefalze verzichtet. Die Schweißung bzw. Fügung erfolgt analog wie in Fig. 1 gezeigt.The embodiment of a profile tube shown in FIG. 2 differs differs from that of FIG. 1 in that two further options for training of the joint are shown. Instead of the one shown in full lines Edge 22 can be provided with the inwardly curved joining fold shown in dashed lines be, which protrudes with its end 25 into the cavity formed by the lancet profile. This protrusion of a web of material into the cavity allows the heat transfer increase. The end 25 of the joining seam runs as a straight web into the cavity into it. As an alternative to this embodiment, the in the right cavity of the lancet tube The training shown can be selected, in which 26 the end / one into the cavity protruding joining fold 21 is slightly corrugated. This wavy training leads to a swirling of the flow developing in the lancet tube. In Fig. 2 was based on the representation of joint connections or welded connections on the Ends of the joining seams are omitted. The welding or joining is carried out in the same way as in Fig. 1 shown.

In der in Fig. 3 dargestellten Sequenz der Profilierschritte ist zur Vereinfachung der Darstellung die Wandstärke nur als einfache Linie eingezeichnet. Ausgehend von einem ebenen Metallband 1 konstanter Wandstärke werden die Profilierschritte 2 bis 11 durchgeführt, um die Röhrchenkontur zu erhalten. Anschließend#ist, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnt, an zwei Stellen zu fügen bzw. zu schweißen.In the sequence of profiling steps shown in Fig. 3 is for Simplification of the representation, the wall thickness is only drawn as a simple line. The profiling steps are based on a flat metal strip 1 of constant wall thickness 2 to 11 to obtain the tube contour. Then # is how mentioned in connection with Fig. 1 to join or weld in two places.

Claims (7)

Patentansprüche Verfahren zur Herstellung von Profilröhrchen mit ovalem Querschnitt und Quersteg für Röhrchenwärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß ein endloses Metallband (1) schrittweise (Profilierschritte 2 - 11) zum gewünschten Röhrchenprofil profiliert und anschließend durch Fügung der Ränder (21, 22) in Röhrchenlängsrichtung geschlossen wird. Claims method for the production of profile tubes with oval cross-section and crossbar for tubular heat exchangers, characterized in that that an endless metal belt (1) step by step (profiling steps 2-11) to the desired Profiled tube profile and then by joining the edges (21, 22) in the longitudinal direction of the tube is closed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (1) konstante Dicke aufweist.2. The method according to claim 1, characterized in that the metal strip (1) Has constant thickness. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von dem ebenen Metallband (1) zunächst eine Rechtwinkel-Z-Kontur (3) mit langen freien Schenkeln geformt, danach ein oder beide Enden der freien Schenkel mit einem etwa rechtwinkelig gerichteten Fügefalz (5) versehen werden und danach beide freie Z-Schenkel um einen Punkt bei halber Schenkellänge - um mehr als 900 - soweit gebogen werden, daß jeweils der Fügefalz am Z-Steg anliegt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that starting from the flat metal strip (1) first a right-angled Z-contour (3) with a long one shaped free legs, then one or both ends of the free legs with a approximately right-angled joining seams (5) are provided and then both free Z-leg bent by one point at half the leg length - by more than 900 - so far that the seam is in contact with the Z-bar. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Profilierung in einem Durchlauf durch eine Rollenprofiliermaschine erfolgt.4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that that the entire profiling in one pass through a roller profiling machine he follows. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügung durch Elektronenstrahlschweißung (23, 24) erfolgt.5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that that the joint is carried out by electron beam welding (23, 24). 6. Profilröhrchen, hergestellt nach einem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (25, 26) des Fügefalzes (21) in den vom Lanzettenprofil gebildeten Hohlraum hineinragt.6. Profile tubes, produced according to a method of one of the claims 1 to 5, characterized in that the free end (25, 26) of the joint (21) protrudes into the cavity formed by the lancet profile. 7. Profilröhrchen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Hohlraum hineinragende freie Ende (26) des Fügefalzes (21) leicht gewellt ist.7. Profile tube according to claim 6, characterized in that the The free end (26) of the joint (21) protruding into the cavity is slightly corrugated is.
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