DE2431162B2

DE2431162B2 - Rippenrohr

Info

Publication number: DE2431162B2
Application number: DE2431162A
Authority: DE
Inventors: Klaus Karl Decatur Ala. Rieger; James Gordon Dearborn Mich. Withers
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1973-07-05
Filing date: 1974-06-28
Publication date: 1979-10-04
Also published as: SE7408823L; FR2236157A1; SE415060B; IL46080A0; DE2431162A1; JPS5038123A; DE2431162C3; IL46080A; IT1016263B; PH10640A; ZM10274A1; ZA743899B; JPS5924311B2; GB1473708A; AU7059774A; FR2236157B1; BR7405533D0; US3847212A; ES427964A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Rippenrohr gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Rippenrohr dieser Art ist aus der US-PS 3481394 bekannt. Bei dem bekannten Rippenrohr werden die inneren Rippen in der Weise hergestellt, daß man nach Erzeugung der äußeren Rippen oder gleichzeitig mit der Erzeugung derselben eine Formscheibe besonders tief in das Rohrmaterial hineinpreßt, und zwar an einer hinter einem Dorn befindlichen Stelle, so daß die inneren Rippen tatsächlich über die normalerweise durch den Dorn definierte Innenseite des Rohres vorstehen können. Nachteilig an dem bekannten Rippenrohr ist es, daß die Erzeugung der inneren Rippen mit sehr tieren Einprägungen auf der Außenseite des Rippenrohres verbunden ist, durch welche die mechanische Stabilität der bekannten Rippenrohre geschwächt wird, da nur noch eine geringe Materialstärke zwischen der Sohle einer einer inneren Rippe entsprechenden äußeren Rinne und dem am nächsten benachbarten Punkt der Innenwand des Rippenrohres verbleibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem derartigen Rohr die Stabilität zu verbessern und eine größere Flexibilität hinsichtlich der Bestimmung des inneren Wärmeübertragungskoeffizienten zu erhalten.

Diese Aufgabe wird durch ein Rippenrohr mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn das Verhältnis der Breite der inneren Rippen in axialer Richtung zum Abstand der äußeren Rippengänge zwischen 0,10 und 0,20 liegt, wenn das Verhältnis der Höhe der inneren Rippen zum Abstand des Wendepunktes der Kurventeüe von der Spitze der inneren Rippe zwischen 1,50 und 5,0 liegt und wenn der Wert des Parameters 0 = e²/p ■ d_t<0,0025, wobei <f_; der maximale Innendurchmesser des Rippenrohres ist.

Das verbesserte Rippenrohr gemäß der Erfindung führt zu einer größeren Variationsbreite bei der Konstruktion, da die Größe, die Form, die Anzahl und der Steigungswinkel der inneren Rippen entsprechend dem Einfluß dieser Parameter auf die Wärmeübertragung und den Druckabfall gewählt werden kann und nicht durch die Form der äußeren Rippen bereits weitgehend vorgegeben ist. Das erfindungsgemäße Rippenrohr besitzt ferner eine gleichmäßige Wandstärke unterhalb der Rippen, mit der Ausnahme derjenigen Teile, die durch innere Rippen verstärkt sind, so daß zur Erzielung einer vorgegebenen Festigkeit erfindungsgemäß weniger Material benötigt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Teildarstellung eines Rippenrohrs gemäß der Erfindung, wobei der größere Teil in axialer Richtung geschnitten ist,

Fig. 2 bis 5 verschiedene bevorzugte Rippenprofilc, wie sie bei einem Rippenrohr mit vorgegebenem geometrischen Parameter werden können, wobei die Profile Querschnitte in einer zu der Rippe senkrechten Ebene sind,

Fig. 6 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung für eine verbreiterte Rippe, wobei der Querschnitt in axialer Richtung gelegt ist.

Im einzelnen zeigt der axiale Schnitt durch das Rippenrohr 10 in Fig. 1, daß das Rippenrohr 10 mehrere äußere Rippen 12,14 und mehrere innere Rippen 16, 18 aufweist. Die äußeren Rippen 12,14 und die inneren Rippen 16, 18 werden vorzugsweise gleichzeitig an den Wandbereich 20 des Rippenrohrs 10 angeformt, während sich im Inneren des Rippenrohrs ein mit Nuten versehener Dorn (nicht dargestellt) befindet. Die Innenwand 22 des Rippenrohrs 10 ist zylindrisch mit Ausnahme der Unterbrechungen durch die inneren Rippen 16,18. Die Breite der inneren Rippen ist mit b bezeichnet, der Abstand zwischen benachbarten inneren Rippen ist mit ρ bezeichnet und der Steigungswinkel der Wendel ist mit Θ bezeichnet, wobei Θ gegen eine zur Rohrachse senkrechte Ebene gemessen wird.

Die einzelnen Parameter wurden für ein tatsächlich hergestelltes Rippenrohr, wie es im Schnitt in Fig. 1 gezeigt ist, wie folgt gewählt:
e = 0,45 mm; ρ = 8,46 mm; d_t = 20,83 mm; 0 = 0,116 X 10"²; b = 1,6 mm; y = 0,226mm; blp = 0,2; e/y = 2,00; C₁. (vorhergesagt) = 0,052; C₁ (gemessen) = 0,052; Θ = 39°; Zahl der äußeren Rippen = 3; Zahl der inneren Rippen = 6; Material = Kupfer.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen vier verschiedene Rippenprofile, welche in einer zur Rippenachse senkrechten Ebene ermittelt wurden, wobei alle Rippen die gleiche

Breite b (cos θ) und die gleiche Rippenhöhe e besitzen, welche bei den gezeigten Profilen = ö(cos ö)/2 ist. Jedes der Rippenprofile gemäß Fig. 2 bis 5 besitzt eine Seitenlinie, welche aus einem konkaven Kurventeil 36 und einem konvexen Kurventeil 38 zusammengesetzt ist. Die Kurventeile 36, 38 stoßen im Bereich eines Wendepunktes 40 aneinander. Die im Profil gezeigten Rippen 44, welche durch die Kurventeile 36 und 38 begrenzt werden, besitzen eine Rippenkappe 46, deren Höhe y gleich dem radialen Abstand zwischen der Rippenspitze 48 und dem Wendepunkt 40 ist. Die Rippen 44 besitzen ferner eine Rippenbasis 50, welche eine Breite b (cos Θ) und eine Höhe e-y besitzt. Die verschiedenen Rippenprofile in den Fig. 2 bis 5 unterscheiden sich durch unterschiedliche Hohen y der Rippenkappen 46, wobei in den vier Figuren das Verhältnis von e:y = 1,50; 2,00; 3,00 bzw. 4,00 ist. Das in Fig. 6 gezeigte Rippenprofil ist mit demjenigen gemäß Fig. 3 identisch mit der Ausnahme, daß die Rippenkappe und die Rippenbasis um die Länge f_c (cos Θ) breiter sind, wobei die Länge f_c der Breite des flachen Rippenendes 48 entspricht. Da die Fig. 6 einen Querschnitt durch die Rippe zeigt, wie er sich in axialer Richtung ergibt, werden die in Fig. 3 vorhandenen Kreisbögen in Fig. 6 zu elliptischen Bögen, welche - mit f_c (cos Θ) - um den Faktor 1 'cos Θ

verlängert sind. Das Rippenprofil gemäß Fig. 6 bedingt einen niedrigeren Wärmeübertragungskoeffizienten als das Profil gemäß Fig. 3, wobei sich jedoch fertigungstechnisch Vorteile ergeben. Es ist beispielsweise einfacher, einen Dorn mit breiteren Nuten herzustellen, als einen Dorn mit schmalen Nuten. Ferner ist es einfacher, das Metall des glatten Rohres bei der Herstellung des Rippenrohres so zu verdrängen, daß sich breite Rippen ergeben und keine schmalen Rippen. Wenn durch das Rippenrohr eine erodierende oder korrodierende Flüssigkeit geleitet werden soll, ergibt sich ferner bei breiteren Rippen eine geringere Abnutzung. Es ist ziemlich schwierig, in einen Dorn Nuten einzuschleifen, die zu den gekrümmten Profilen gemäß Fig. 2 bis 6 führen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß befriedigende Ergebnisse auch dann erhalten werden können, wenn die Kurventeile 36, 38 durch gerade Linien angenähert werden, wie dies beispielsweise in Fig. 2 durch die gestrichelten Linie 36', 36" und 38', 38" angedeutet ist. Der Vorteil der Annäherung der Kurven durch gerade Linienteile besteht darin, daß die sehr dünnen Schleifscheiben, welche zur Herstellung der Nuten in dem Dorn verwendet werden, mit geraden Schleifkanten versehen werden können, weiche leichter herzustellen und leichter aufrechtzuerhalten sind, als gekrümmte Profile.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rippenrohr mit an der Rohrwandung angeformten äußeren und inneren wendeiförmigen Rippen, wobei der Winkel der inneren Rippen mit Bezug auf eine zur Längsachse des Rohrs senkrechten Ebene kleiner als 60° ist und wobei zwischen benachbarten inneren Rippen in Längsrichtung des Rohrs im Schnitt flache Innenwandbereiche liegen und die inneren Rippen ein Querschnittprofil aufweisen, welches zwei Seitenlinien umfaßt, die jeweils aus einem konkav und einem konvex gekrümmten Kurventeil zusammengesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß

a) mindestens zwei wendeiförmige, innere Rippen (16, 18) vorgesehen sind,

b) der Abstand (p) zwischen zwei einander entsprechenden Punkten der wendeJförmigen inneren Rippen (16,18) größer als der Abstand (p_a) zwischen den Rippengängen der mindestens einen äußeren Rippe (12,14) ist, und

c) die Steigungswinkel der äußeren Rippen (12, 14) und der inneren Rippen (16, 18) verschieden sind.

2. Rippenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Breite (b) der inneren Rippen (16, 18) in axialer Richtung zum Abstand (p) der äußeren Rippengänge zwischen 0,10 und 0,20 liegt, daß das Verhältnis der Höhe (e) der inneren Rippen (16, 18) zum Abstand («) des Wendepunktes (40) der Kurventeüe (36, 38) von der Spitze der inneren Rippe (44) zwischen 1,50 und 5,0 liegt und daß der Wert des Parameters 0 = e²lp ■ 4<0,0025, wobei d_i der maximale Innendurchmesser des Rippenrohres ist.