DE10021771A1 - Rohr für Wärmetauscherzwecke - Google Patents
Rohr für WärmetauscherzweckeInfo
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Abstract
Es wird ein Rohr für Wärmetauschzwecke, umfassend ein Innenrohr sowie ein das Innenrohr umgebendes Außenrohr (3) vorgeschlagen, wobei das Innenrohr ein Doppelwandrohr (1, 2) mit einem inneren (1) und einem äußeren (2) Rohr ist, das äußere Rohr (2) eine schraubenlinienförmig verlaufende Wellung aufweist und mit seinen Wellentälern auf dem inneren Rohr (1) aufliegt, das innere Rohr (1) durch die Wellung des äußeren Rohres (2) profiliert ist und wobei das Außenrohr (3) einen ovalen Querschnitt aufweist und im Bereich seiner kurzen Achse das Innenrohr (1, 2) zumindest einseitig kontaktiert.
Description
Die Erfindung betrifft ein Rohr für Wärmetauscherzwecke nach dem Anspruch 1, ein
Verfahren zur Herstellung eines Rohres für Wärmetauscherzwecke nach Anspruch 6,
sowie einen Wärmetauscher nach dem Anspruch 9.
Aus der DE-A-15 01 531 ist ein Mehrlagen-Wärmetauscherrohr bekannt, welches
aus Zwischenräume bildend ineinander eingesetzten, untereinander über gut
wärmeleitende Brücken in Berührung stehenden Rohrlagen besteht, bei dem die
Zwischenräume für sich ein abgeschlossenes System bilden, das mit einem Füllfluid
zur Anzeige von Lecks in den Rohrlagen gefüllt ist. Das Wärmetauscherrohr besteht
aus drei Lagen von denen zumindest eine Lage durch ein gewelltes Rohr gebildet ist.
Die Zwischenräume können dabei mit einer Kontrolleinrichtung verbunden sein, die
auf eine kontinuierliche Druck- oder Niveauänderung des Füllfluids über das durch
Wärmeausdehnung gegebene Maß hinaus reagiert, oder das Füllfluid kann intensiv
färbend sein, so daß sich ein Leck durch Färbung eines Wärmetauscherfluids anzeigt.
Der Wärmetausch erfolgt bei dieser Rohrkonstruktion zwischen einem im Innern des
Innenrohres strömenden ersten Wärmetauschermedium und einem das Außenrohr
umströmenden zweiten Wärmetauschermedium. Das bedeutet, daß das
Wärmetauscherrohr zu einem Wärmetauscher geformt werden und von einem das
zweite Wärmetauschermedium aufnehmenden Gehäuse umgeben sein muß.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärmetauscherrohr
bereitzustellen, welches von beiden Wärmetauschmedien in Längsrichtung
durchströmbar ist und bei welchem eine Vermischung der beiden
Wärmetauschmedien sehr schnell detektierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 erfaßten Merkmale gelöst.
Bei dem Wärmetauscherrohr nach der Lehre der Erfindung strömt das erste
Wärmetauschmedium durch das Innenrohr und das zweite Wärmetauschmedium
durch den zwischen dem Innenrohr und dem ovalen Außenrohr gebildeten Spalt.
Neben der Bildung eines freien Querschnitts für das zweite Wärmetauschmedium hat
das oval verformte Außenrohr die Aufgabe, das Innenrohr zu fixieren. Ein
Wärmetausch findet nur zwischen dem Innenraum des Innenrohres und dem Spalt
zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr statt.
Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das innere Rohr
des Doppelwandrohres ein nahtloses Kupferrohr, welches kostengünstig auf dem
Markt erhältlich ist. Vorteilhafterweise ist das Kupferrohr im weichgeglühten Zustand.
Dadurch verbessert sich die Biegbarkeit des erfindungsgemäßen
Wärmetauscherrohres. Darüberhinaus wird die Verformung des nahtlosen
Kupferrohres durch den Wellvorgang des äußeren Rohres des Doppelwandrohres
vereinfacht.
Das äußere Rohr des Doppelwandrohres ist ein längsnahtgeschweißtes und
gewelltes Kupferrohr. Durch die Wellung wird ein schraubenlinienförmig verlaufender
Kanal für die Überwachung geschaffen. Um den Wärmeübergang zwischen dem
Innenraum des Innenrohres und dem Spalt zu optimieren, ist die Einwellung des
inneren Rohres des Doppelwandrohres so beschaffen, daß der Bereich, in dem sich
das innere Rohr und das äußere Rohr des Doppelwandrohres berühren, wesentlich
größer ist als der Bereich, in dem keine Berührung zwischen dem inneren und dem
äußeren Rohr des Doppelwandrohres stattfindet. Vorteilhafterweise ist auch das
Außenrohr ein längsnahtgeschweißtes gewelltes Kupferrohr.
Das in Anspruch 6 beanspruchte Verfahren ermöglicht eine kontinuierliche Fertigung
der Wärmetauscherrohre in nahezu unbegrenzter Länge. Dabei wird das fertige
Wärmetauscherrohr auf eine Trommel über seine kurze Achse gewickelt.
Bei einem Wärmetauscher aus einem Rohr nach den Ansprüchen 1 bis 5 bzw. eines
nach den Ansprüchen 6 bis 8 hergestellten Rohres durchströmen die
Wärmetauschmedien das innere Rohr des Doppelwandrohres und den Spalt in
entgegengesetzter Richtung. Vorteilhafterweise wird das auf einem höheren
Temperaturniveau liegende Medium im inneren Rohr des Doppelwandrohres
transportiert.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß sowohl im inneren Rohr des
Doppelwandrohres als auch im Spalt durch die gewellten Rohre die
Wärmetauschmedien verwirbelt werden, so daß ein nahezu optimaler Wärmetausch
erfolgt. Im Falle einer Leckage eines der Rohre des Doppelwandrohres kann diese
sehr schnell detektiert werden.
Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 bis 4 schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine seitliche Ansicht eines Wärmetauscherrohres gemäß der
Erfindung z. T. aufgebrochen
Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch die Wandung des
Doppelwandrohres
Fig. 3 einen Querschnitt des Wärmetauscherrohres
Fig. 4 einen Wärmetauscher.
Das Wärmetauscherrohr nach Fig. 1 besteht aus einem glattwandigen, nahtlosen
Kupferrohr 1, einem auf dem glattwandigen Kupferrohr aufliegenden
längsnahtgeschweißten und mit einer schraubenlinienförmigen Wellung versehenen
dünnwandigen Kupferrohr 2 sowie einem längsnahtgeschweißten ring- oder
schraubenlinienförmig gewellten dünnwandigen Kupferrohr 3.
Die Wellung des längsnahtgeschweißten dünnwandigen Kupferrohres 2 ist so
ausgeführt, daß das ursprünglich glattwandige Kupferrohr 1 derart verformt wird, daß
sich an seiner inneren Oberfläche eine der Wellung des Rohres 2 entsprechende
Profilierung 1a ergibt. Wesentlich ist, daß die Wellung des Rohres 2 so ausgebildet
ist, daß sich zwischen den Rohren 1 und 2 ein schraubenlinienförmig verlaufender
Kanal 4 ergibt.
Fig. 2 verdeutlicht dies in einem gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab. Deutlich
zu erkennen ist auch, daß der Bereich A im Wellental, in dem sich Rohr 1 und Rohr 2
kontaktieren, wesentlich größer ist als der Bereich B im Wellenberg, in dem keine
Berührung stattfindet. Das Verhältnis von A zu B sollte zwischen 1 : 0,5 und 1 : 0,25
liegen.
Die Rohre 1 und 2 sind fest miteinander verbunden und bilden ein Doppelwandrohr
1, 2 mit einem schraubenlinienförmig verlaufenden Kanal 4, der zur Überwachung des
Wärmetauscherrohres auf Dichtigkeit verwendet werden kann.
Das oval verformte Außenrohr 3 umhüllt das Doppelwandrohr 1, 2 und liegt im Bereich
seiner kurzen Achse C beidseitig an dem Doppelwandrohr 1, 2 an. Auch das
Außenrohr 3 ist als längsnahtgeschweißtes, gewelltes, dünnwandiges Kupferrohr
ausgebildet. Das Rohr 3 fixiert das Doppelwandrohr 1, 2. Die Profilierung 1a des
Rohres 1, die Wellung der Rohre 2 und 3 sorgen für eine starke Verwirbelung der in
dem Rohr 1 bzw. im Spalt 5 transportierten Medien und somit für einen guten
Wärmeübergang.
Im Falle eines Lecks entweder im Rohr 1 oder im Rohr 2 dringt das
Wärmetauschmedium aus dem Rohr 1 oder dem Spalt 5 in den Kanal 4 ein und kann
am Ende des Wärmetauscherrohres detektiert werden.
Falls gewünscht kann auf das Außenrohr 4 vor der Verformung zum Ovalrohr noch
ein nicht dargestellter Kunststoffmantel aufextrudiert werden.
Da die Rohre 1, 2 und 3 alle aus dem Werkstoff Kupfer bestehen, kann eine
Korrosion im Prinzip nicht auftreten, und ein optimaler Wärmetausch zwischen den im
Rohr 1 und dem Spalt 5 fließenden Medien ist gewährleistet.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Wärmetauscherrohres kann in großen
Längen erfolgen. Dabei wird ein weiches nahtlos gezogenes Kupferrohr mit einer
Abmessung von beispielsweise 15 × 1 mm kontinuierlich von einem Ring abgezogen
und gerichtet. Um das gerichtete Rohr wird ein dünnwandiges Kupferband zu einem
Schlitzrohr mit größerem Durchmesser als das nahtlos gezogene Kupferrohr
herumgeformt und der Längsschlitz verschweißt. Hinter der Schweißstelle wird das
geschweißte Rohr mit einer schraubenlinienförmigen Wellung versehen, die das
nahtlose gezogene Kupferrohr derart verformt, daß sich der Verlauf der Wellung an
der inneren Oberfläche des nahtlosgezogenen Rohres abzeichnet. Das auf diese
Weise gefertigte Doppelwandrohr wird in einem nächsten Arbeitsschritt von einem
dünnwandigen Kupferband umhüllt, welches zum Schlitzrohr mit einem erheblich
größeren Durchmesser als das Doppelwandrohr geformt wird. Der Längsschlitz des
Kupferrohres wird verschweißt und das geschweißte Rohr mit einer ring- oder
schraubenlinienförmigen Wellung versehen. Gegebenenfalls kann auf das gewellte
Rohr ein Kunststoffmantel aufextrudiert werden.
Das geschweißte Kupferrohr wird dann durch Quetschrollen zu einem Ovalrohr
verformt. Wegen der Elastizität des Außenrohres ist eine beidseitige Kontaktierung
des Doppelwandrohres nicht möglich, jedoch ist das Doppelwandrohr durch das
Außenrohr aufgrund der Wellprofile in seiner Lage fixiert.
Das fertige Wärmetauscherrohr wird dann auf eine übliche Trommel aufgewickelt,
wobei das Rohr über seine kurze Achse auf die Trommel aufgewickelt wird.
Das Wärmetauscherrohr gemäß der Lehre der Erfindung findet bevorzugt dort
Anwendung, wo eine Vermischung der beiden Wärmetauschmedien mit hoher
Sicherheit vermieden werden muß, z. B. bei der Abkühlung von Milch oder der
Erwärmung von bei Raumtemperatur festen Lebensmitteln.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines Wärmetauschers unter Verwendung eines
Wärmetauscherrohres nach der Lehre der Erfindung. Derartige Wärmetauscher
werden insbesondere zur Erwärmung von Brauchwasser in Gebäuden mit
Fernheizwasser als Wärmequelle eingesetzt. Da das Wasser aus Fernheizsystemen
durch Zusätze aufbereitet ist, die gesundheitsgefährdend sind, ist eine Überwachung
solcher Wärmetauscher auf Dichtigkeit unbedingt erforderlich.
Der Wärmetauscher ist durch wendelförmiges Wickeln des Wärmetauscherrohres
hergestellt.
Die Rohre 1, 2, und 3 sind an beiden Enden abgesetzt. Der Spalt 5 zwischen den
Rohren 2 und 3 ist an beiden Enden abgedichtet und mit einem Zulauf 6 und einem
Ablauf 7 verbunden.
Das Fernheizwasser wird über den Zulauf 6 in den Spalt 5 eingeleitet und verläßt den
Spalt 5 über den Ablauf 7. Das zu erwärmende Brauchwasser durchströmt
vorzugsweise im Gegenstrom das Innenrohr 1.
Sowohl im Innenrohr 1 als auch im Spalt 5 werden die Medien intensiv wegen der
gewellten Oberfläche der Rohre 1, 2 und 3 durchwirbelt und optimieren somit den
Wärmeübergang.
Im Falle einer Undichtigkeit eines der Rohre 1 oder 2 tritt am Ende des
Wärmetauscherrohres aus dem Spalt 4 zwischen den Rohren 1 und 2 entweder
Brauchwasser oder Fernheizwasser aus. In diesem Fall muß der Wärmetauscher aus
Sicherheitsgründen sofort ausgetauscht werden.
Claims (10)
1. Rohr für Wärmetauschzwecke umfassend ein Innenrohr sowie ein das
Innenrohr umgebendes Außenrohr (3), wobei das Innenrohr ein
Doppelwandrohr (1, 2) mit einem inneren (1) und einem äußeren (2) Rohr ist,
das äußere Rohr (2) eine schraubenlinienförmig verlaufende Wellung aufweist
und mit seinen Wellentälern auf dem inneren Rohr (1) aufliegt, das innere
Rohr (1) durch die Wellung des äußeren Rohres (2) profiliert ist und wobei das
Außenrohr (3) einen ovalen Querschnitt aufweist und im Bereich seiner kurzen
Achse das Innenrohr (1, 2) zumindest einseitig kontaktiert.
2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (1)
des Doppelwandrohres (1, 2) ein nahtloses Kupferrohr ist.
3. Rohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere
Rohr (2) des Doppelwandrohres (1, 2) ein längsnahtgeschweißtes und
gewelltes Kupferrohr ist.
4. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verhältnis von Berührungsfläche A im Bereich der Wellentäler zwischen dem
inneren (1) und dem äußeren Rohr (2) des Doppelwandrohres und dem
Bereich der Wellenberge ohne Berührung zwischen dem inneren (1) und dem
äußeren Rohr (2) des Doppelwandrohres (1, 2) im Bereich zwischen 1 : 0,5
und 1 : 0,25 liegt.
5. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Außenrohr (3) ein längsnahtgeschweißtes, schraubenlinien- oder ringförmig
gewelltes Kupferrohr ist.
6. Verfahren zur Herstellung eines Rohres für Wärmetauscherzwecke
umfassend die Schritte
- a) Bereitstellen eines glattwandigen Metallrohres
- b) Umhüllen des glattwandigen Metallrohres in kontinuierlicher Arbeitsweise mit einem Kupferband, Verschweißen der Längsnaht des umhüllenden Kupferbandes, Wellen des längsnahtgeschweißten Kupferrohres
- c) Umhüllen des nach den Schritten a) und b) gebildeten Doppelwandrohres mit einem Metallband aus Kupfer, Verschweißen der Längsnaht des Metallbandes aus Kupfer und Wellen des längsnahtgeschweißten Kupferrohres und
- d) Verformen des nach Schritt c) hergestellten Kupferrohres zu einem Rohr mit ovalem Querschnitt dergestalt, daß das äußere Kupferrohr das innere Doppelwandrohr fixiert.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellen des
nach Schritt b) hergestellten äußeren Rohres des Doppelwandrohres derart
erfolgt, daß das innere Rohr des Doppelwandrohres im Bereich der
Wellentäler an seiner inneren Oberfläche eine der Wellung entsprechende
Profilierung erfährt und zwischen dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr
des Doppelwandrohres ein schraubenlinienförmig verlaufender Kanal
verbleibt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer
Herstellung des Rohres für Wärmetauscherzwecke in großen Längen das
gefertigte Rohr auf eine Trommel aufgewickelt wird, wobei das Rohr über die
kurze Achse des oval verformten Außenrohres gewickelt wird.
9. Wärmetauscher mit einem Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bzw. eines
nach einem der Ansprüche 6 bis 8 hergestellten Rohres, bei dem die
Wärmetauschmedien im Innern des inneren Rohres (1) des
Doppelwandrohres (1, 2) sowie in dem zwischen dem Doppelwandrohr (1, 2)
und dem Außenrohr (3) gebildeten freien Querschnitt (5) vorzugsweise in
entgegengesetzter Richtung transportiert werden und der in dem
Doppelwandrohr (1, 2) schraubenlinienförmig verlaufenden Kanal (3) zur
Dichtigkeitsüberwachung verwendbar ist.
10. Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das auf
einem höheren Temperaturniveau befindliche Medium im Innenrohr (1)
transportiert wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000121771 DE10021771A1 (de) | 2000-05-04 | 2000-05-04 | Rohr für Wärmetauscherzwecke |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000121771 DE10021771A1 (de) | 2000-05-04 | 2000-05-04 | Rohr für Wärmetauscherzwecke |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10021771A1 true DE10021771A1 (de) | 2001-11-29 |
Family
ID=7640796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2000121771 Withdrawn DE10021771A1 (de) | 2000-05-04 | 2000-05-04 | Rohr für Wärmetauscherzwecke |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10021771A1 (de) |
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2000
- 2000-05-04 DE DE2000121771 patent/DE10021771A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: DOERING, R., DIPL.-ING., PAT.-ASS., 30855 LANGENHAG |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |