DE1451280B2 - Innenberipptes Wärmetauschrohr - Google Patents
Innenberipptes WärmetauschrohrInfo
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
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Description
Die Erfindung betrifft ein innenberipptes Wärmetauschrohr, bei dem die Innenrippen durch gegeneinander
versetzt angeordnete Ausbiegungen in einem Metallband gebildet sind* welches schraubenförmig
gewickelt der Rohrwand anliegt und mit dieser verlötet ist.
Bei einem bekannten Wärmetauschrohr dieser Art bestehen die Ausbiegungen aus flachen, aus dem
Metallband ausgestanzten und hochgebogenen lappenartigen Ansätzen, deren Dicke naturgemäß der
Dicke des Metallbandes entspricht. Diese lappenartigen Ansätze sind rechteckig oder trapezförmig
ausgebildet und nur im Bereich einer Stirnseite fest bzw. einstückig mit Üen übrigen Abschnitten des
Metallbandes verbunden.
Diese bekannte Bauart besitzt den wesentlichen Nachteil, daß die geraden Flächen der lappenartigen
Ausbiegungen einen besonders großen Strömungswiderstand verursachen, so daß der Druckverlust
des Mediums, welches durch das bekannte innenberippte Wärmetauschrohr hindurchströmt, ebenfalls
entsprechend hoch ist. Der große Strömungswiderstand erfordert eine hohe Pumpenleistung und damit
entsprechend höhere Anschaffungs- und Betriebskosten für Anlagen, in denen derartige Wärmetauschrohre
eingesetzt sind. Ein weiterer Nachteil des bekannten Wärmetauschrohres ist die leichte Verformbarkeit
des dünnen, schraubenförmig gewickelten Metallbandes und die hierdurch bedingte nur geringe
Federwirkung, so daß das Metallband sich nicht überall fest gegen die Innenwandung des Außenrohres anpreßt,
in welches es nach dem Aufwickeln eingeschoben wird. Infolgedessen erfolgt eine nur stellenweise
Verlötung zwischen dem Außenrohr und dem schraubenförmig gewickelten Metallband, und es entsteht
damit auch nur stellenweise eine gut wärmeleitende Verbindung zwischen dem schraubenförmig
gewickelten Metallband und der Wandung des Außenrohres. Infolgedessen ist der Wärmeübergang
entsprechend schlechter, was wiederum wesentliche wirtschaftliche Nachteile zur Folge hat.
Ferner besitzt die bekannte Bauart den Nachteil, daß die lappenartigen Ausbiegungen verhältnismäßig
leicht wieder in die Ebene des Metallbandes zurückgebogen werden können, so daß ihre Wirkung als
Distanzierungsmittel unsicher ist. Beim Auftreten radial wirkender Kräfte, die insbesondere beim Aufwickeln
des Metallbandes entstehen, jedoch auch bei einem fertigen Wärmetauschrohr auftreten können,
werden die Lappen zumindest teilweise in die Bandebene zurückgebogen. Dies hat zur Folge, daß das
schraubenförmig gewickelte Band in radialer Richtung eine geringere Außenabmessung aufweist als der
radiale Abstand zwischen.der Außenfläche des Innenrohres und der Innenfläche des Außenrohres. Dies
beeinträchtigt in erheblichem Maße sowohl die mechanische Festigkeit des Wärmetauschrohres als
auch seine Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Wärmeübertragung. Letztere wird dadurch beeinträchtigt,
daß zwischen dem Innenrohr und dem gewickelten Metallband sowie zwischen diesem und dem Außenrohr
an vielen Stellen ein schlechter Berührungskontakt besteht. Es sind dann Luftspalte vorhanden,
welche wärmeisolierend wirken bzw. den Wärmeübergangswiderstand beträchtlich erhöhen. Der
Wärmetausch wird bei dem bekannten Wärmetauschrohr auch deshalb behindert, weil die Wärme von den
lappenartigen Ansätzen nur über die verhältnismäßig schmale Verbindungsstelle zu den übrigen Abschnitten
des Metallbandes gelangen kann, so daß der zur Übertragung zur Verfügung stehende Materialquerschnitt
verhältnismäßig klein ist. Schließlich sind die wärmetauschenden Flächen der flachen, lappenartigen
Ausbiegungen verhältnismäßig klein, was ebenfalls die Wärmeübertragung vom Medium auf
das Metallband bzw. umgekehrt erheblich beeinträchtigt.
ίο Bei einem anderen ebenfalls bekannten Wärmetauschrohr
ist das zwischen Innen- und Außenrohr angeordnete Metallband, im Rohrquerschnitt gesehen,
sternförmig ausgebildet und füllt dabei den Ringraum zwischen Innen- und Außenrohr in Form
einer zickzackförmigen, umlaufenden Linie aus. Das hier verwendete Metallband ist außerordentlich labil
und daher als Distanzierungsmittel wenig geeignet. Das gefaltete Metallband niegt darüber hinaus bereits
beim Aufwickeln zu Längenänderungen und damit auch zu Änderungen der Rippenhöhe, wodurch sich
Zentrierungsschwierigkeiten ergeben. Die Lötstellen und damit die Wärmeübertragungsstellen bestehen
nur aus schmalen Streifen, die nicht einmal in allen Fällen ordnungsgemäß Zustandekommen. Infolgedessen
ist sowohl die mechanische Festigkeit als auch die Wärmeübertragungsleistung dieses bekannten
Wärmetauschrohres unbefriedigend.
Darüber hinaus ist ein weiteres Wärmetauschrohr bekannt, welches im Querschnitt außerordentlich
flach ist und im wesentlichen die Form einer im Innern hohlen Platte besitzt. In diesem Hohlraum ist
ein durch mehrfaches, etwa rechtwinkeliges Abkanten im wesentlichen wellenförmig ausgebildetes Metallband
eingelegt, das mit warzenförmigen Auspressungen versehen ist. Diese Auspressungen sind jedoch
im Bereich ihres Bodens aufgerissen und bilden somit Bohrungen im Metallband. Durch das Aufreißen
der Auspressungen erhalten diese unterschiedliche Höhen, so daß sie als Distanzmittel unbrauchbar
sind. Sie besitzen keine nennenswerten wärmeübertragenden Flächen und können auch wegen ihres auf-
• · gerissenen Bodens die Steifigkeit des Metallbandes
nicht nennenswert verbessern. Sie dienen vielmehr dazu, dem Medium die Möglichkeit zu geben, trotz
des abgekanteten Metallbandes direkt an die Innenfläche der Außenwandung zu gelangen. Sie sind also
weder Distanzierungsmittel, noch kann ihr die aufgerissene Öffnung umschließender Werkstoff die
Wärmeübertragung nennenswert verbessern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von Wärmetauschrohren der eingangs genannten
bekannten Gattung, ein Wärmetauschrohr zu schaffen, dem die vorstehend behandelten Nachteile
nicht anhaften, sondern das wirtschaftlicher im Betrieb ist und eine höhere mechanische Festigkeit
aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ausbiegungen durch kuppen- oder napfförmige
Auspressungen gebildet sind, deren Tiefe größer oder mindestens gleich ihrem Durchmesser
oder der entsprechenden größten Breite ist. Hierdurch wird zunächst erreicht, daß der Strömungswiderstand
des Mediums und damit der Druckverlust im Innern des Wärmetauschrohres wesentlich verringert
wird, weil die im Querschnitt runden, kuppen- oder napfförmigen Auspressungen strömungstechnisch
wesentlich günstiger sind als die im wesentlichen ebenen Flächen der Ausbiegungen bei der ein-
gangs erwähnten bekannten Bauart. Ein geringerer Strömungswiderstand und damit geringerer Druckverlust
ermöglicht beispielsweise die Verwendung schwächerer Pumpen, wodurch sowohl die Anschaffungskosten
als auch die Betriebskosten einer Anlage, in welcher die erfindungsgemäßen Wärmetauschrohre
verwendet werden, entsprechend niedriger sind. Außerdem bewirken die kuppen- oder napfförmigen
Auspressungen mit ihren geschlossenen Böden eine wesentliche Versteifung des dünnen, schraubenförmig
gewickelten Metallbandes und verbessern damit in erheblichem Maße seine Federwirkung. Die Folge
davon ist, daß sich das Band fest gegen die Innenfläche des Außenrohres anlegt und somit bereits vor
dem Verlöten nahezu überall direkten wärmeleitenden Kontakt mit dem Außenrohr besitzt. Dieser Kontakt
wird durch den Lötvorgang noch verbessert, wobei das Lot durch die Federwirkung des sich gegen
die Innenfläche des Außenrohres anpressenden Metallbandes in eventuell vorhandene Hohlräume
gedrückt wird. Hierdurch werden diese ebenfalls ausgefüllt, und auch dort wird eine wärmeübertragende
Verbindung zwischen dem Metallband und dem Außenrohr hergestellt. Wärmeisolierend wirkende
Luftspalte oder Lufträume werden auf diese Weise zuverlässig vermieden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung liegt darin, daß die kuppen-
oder napfförmigen Auspressungen in der Lage sind, sehr hohen Belastungen standzuhalten, so daß es
weder beim Wickeln des Metallbandes noch beim Transport des Rohres oder während des Betriebes
vorkommen kann, daß diese Auspressungen flachgedrückt werden. Selbst bei hohen Beanspruchungen
bleibt die radiale Höhe der kuppen- oder napfförmigen Auspressungen erhalten, so daß Innenrohr
und Außenrohr über das schraubenförmig gewickelte Metallband und die kuppen- oder napfförmigen Auspressungen
desselben sowohl mechanisch fest miteinander verbunden sind als auch gut wärmeleitend miteinander
in Verbindung stehen. Der bessere Wärmeübergang beruht auf einer Vergrößerung der wärmeübertragenden
Fläche des Metallbandes durch die Auspressungen, wobei die runden, kuppen- oder napfförmigen Auspressungen bei gleichen Außenabmessungen
eine wesentlich größere Fläche zur Wärmeübertragung zur Verfügung stellen, als dies bei
den flachen Ausbiegungen der bekannten, eingangs erwähnten Bauart der Fall ist. Auch sind die kuppen-
oder napfförmigen Auspressungen nicht nur an einer verhältnismäßig schmalen Stelle mit den übrigen Abschnitten
des Metallbandes verbunden, sondern im Bereich ihres gesamten Umfanges, wodurch auch dort
ein größerer wärmeübertragender Querschnitt zur Verfügung steht.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Auspressungen einen ovalen oder
elliptischen Querschnitt auf. Auspressungen mit einem ovalen oder elliptischen Querschnitt werden
zweckmäßigerweise so angeordnet, daß sie in Strömungsrichtung des Mediums die kleinste Fläche
besitzen und quer dazu ihre größte Fläche aufweisen. Auf diese Weise erzielt man bei großer wärmeübertragender
Fläche einen besonders niedrigen Strömungswiderstand, so daß der Druckverlust des
Mediums besonders gering ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Es zeigt
F i g. 1 einen Abschnitt eines fertigen Wärmetauschrohres,
teilweise im Längsschnitt,
F i g. 2 einen Abschnitt eines auf ein Innenrohr gewickelten, mit Auspressungen versehenen Metallbandes
vor dem Aufziehen des Außenrohres,
F i g. 3 ein Außenrohr, das mit einer Innenschicht aus Lötwerkstoff versehen ist.
In F i g. 1 sind mit 1 kuppen- oder napfförmige Auspressungen bezeichnet, die in einem Metallband 2
ίο eingebracht sind. Das Metallband 2 ist — wie in
F i g. 2 dargestellt — schraubenförmig gewickelt, und zwar um ein Innenrohr 3, das in F i g. 1 bereits herausgezogen
ist. Durch das Wickeln entsteht ein mit 4 bezeichnetes Einsatzrohr, welches ·— wie in F i g. 1
gezeigt —· in ein Außenrohr 6 eingeschoben wird bzw. über welches ein Außenrohr 6 geschoben ist.
Zur Erzielung einer zuverlässig festen und wärmeleitenden Verbindung zwischen dem Einsatzrohr 4
und dem Außenrohr 6 dient eine Innenschicht 7 im Außenrohr 6, welche aus einem Lötwerkstoff besteht.
Diese Innenschicht, welche in F i g. 3 dargestellt ist, wird vor dem Einschieben des Einsatzrohres 4 in das
Außenrohr 6 eingebracht. Als Lötwerkstoff dient vor allem Zinn. Das Auftragen der Innenschicht 7 kann
im Tauchverfahren erfolgen, und der anhaftende Werkstoff wird anschließend durch einen Schleudervorgang
gleichmäßig verteilt.
Nach dem Aufziehen des Außenrohres 6 auf das Einsatzrohr 4 wärmt man das gesamte Wärmetauschrohr,
so daß die Innenschicht 7 schmilzt und eine homogene Zwischenschicht zwischen dem Einsatzrohr
4 und dem Außenrohr 6 entsteht. Diese ist gut wärmeleitend und bildet nach dem Erkalten auch
eine mechanisch feste Verbindung zwischen dem Einsatzrohr 4 und dem Außenrohr 6.
Die kuppen- oder napfförmigen Auspressungen 1 in dem aus einem langen, schmalen und dünnwandigen
Metallband, vorzugsweise einem Kupferband 2, bestehenden Einsatzrohr 4 besitzen eine
Tiefe, die größer oder mindestens gleich ihrem Durchmesser oder der entsprechenden größten Breite ist.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind zylindrische Auspressungen vorgesehen.
Es ist jedoch auch möglich und vorteilhafter, Auspressungen mit elliptischem oder ovalem Querschnitt
zu verwenden, um eine möglichst große wirksame Oberfläche für den Wärmetausch bei einem nur
geringen Durchflußwiderstand zu erhalten.
Das in F i g. 2 dargestellte Innenrohr 3 kann auch aus einer Dornstange bestehen, die später herausgezogen
werden kann. Im übrigen ist es jedoch auch möglich, ein Rohr zu verwenden, das als Innenrohr 3
innerhalb des Wärmetauschrohres auch während des Betriebes verbleibt.
Die Innenschicht 7 des Außenrohres 6 ist in F i g. 1 und 3 übertrieben dick dargestellt. Sie kann auch als
Lötband mit dicht aneinander anschließenden Windungen auf das Einsatzrohr 4 aufgelegt sein, so daß
beim späteren Schmelzvorgang eine homogene Zwischensicht entsteht. Das Einsatzrohr 4 hat auf Grund
seiner ihm eigenen Federwirkung das Bestreben, sich fest gegen die Innenwand des Außenrohres 6 zu pressen,
so daß auch der Lötwerkstoff hierdurch in seiner vorbestimmten Lage gehalten wird.
Claims (2)
1. Innenberipptes Wärmetauschrohr, bei dem die Innenrippen durch gegeneinander versetzt an-
geordnete Ausbiegungen in einem Metallband gebildet sind, welches schraubenförmig gewickelt
der Rohrwand anliegt und mit dieser verlötet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ausbiegungen durch kuppen- oder napfförmige Auspressungen (1) gebildet sind, deren Tiefe
größer oder mindestens gleich ihrem Durchmesser oder der entsprechend größten Breite
ist.
2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auspressungen (1) einen ovalen
oder elliptischen Querschnitt aufweisen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DESC033433 | 1963-06-20 | ||
DESC033433 | 1963-06-20 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1451280A1 DE1451280A1 (de) | 1969-01-16 |
DE1451280B2 true DE1451280B2 (de) | 1970-06-04 |
DE1451280C DE1451280C (de) | 1973-08-02 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3717649A1 (de) * | 1987-05-26 | 1988-12-15 | Held Kurt | Doppelbandpresse mit erwaerm- oder kuehlbaren teilen und verfahren zu deren herstellung |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3717649A1 (de) * | 1987-05-26 | 1988-12-15 | Held Kurt | Doppelbandpresse mit erwaerm- oder kuehlbaren teilen und verfahren zu deren herstellung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1451280A1 (de) | 1969-01-16 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |