DE2459559C3 - Wendeiförmiger Turbulenzeinbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen wendeiförmigen Turbulenzeinbau aus einem verdrillten Band zur losen Einlage in von einem Fluid durchströmten kreisrunden Rohren von Wärmetauschern ohne feste Verbindung zur Rohrwand, insbesondere für Rohre mit einem inneren Durchmesser kleiner als 25 mm.

Der Wärmeübergang in Rohren, nämlich Übertragung von Wärme an die Rohrwand oder von der Rohrwand durch das durchströmende Fluid kann durch den Einbau von Hindernissen oder Verdrängungskörpern gesteigert werden, weil dadurch der freie Strömungsquerschnitt eingeengt, die Strömungsgeschwindigkeit somit erhöht bzw. durch geeignete Turbulenzerzeuger eine besondere Strömungsform aufgezwungen wird, die eine günstige Beeinflussung der Grenzschicht der Strömuns zur Folge hat. Derartige Turbulenzeinbauten sind rein passive Turbulenzerzeuger aus beliebigem Werkstoff, die iose in die Rohre eingeschoben werden, ohne feste leitende Verbindung zur wärmeübertragenden Rohrwand.

Derartige Turbulenzerzeuger oder Drallkörper sind aus der DE-AS 10 06 106 bekannt.

Eine Steigerung des Wärmeübergangs kann nur bei richtiger Abstimmung des Turbulenzeinbaus auf den gesamten Rohrquerschnitt erzielt werden, muß jedoch durch ein erhebliches Anwachsen des Strömungswiderstandes erkauft werden. Bei den bekannten Formen von Turbulenzeinbauten ist die Zunahme des Druckabfalls in der Strömung häufig so groß, daß es vorteilhafter ist, den Wärmeübergang durch Vergrößern der Strömungsgeschwindigkeit im ungefüllten Rohr zu verbessern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Turbulenzeinbau zu schaffen, durch den entweder eine Erhöhung des Wärmeüberganges bei Beibehaltung eines geringen Druckabfalles oder eine Verringerung des Druckabfalles bei Beibehaltung eines hohen Wärmeüberganges erreicht werden kann, so daß sich in jedem Fall ein wirtschaftliches Verhältnis zwischen Wärmeübergang und Druckabfall ergibt. Darüber hinaus soll dieser Turbulenzeinbau einfach und wirtschaftlich herstellbar und automatisch in die Rohre einbringbar sein. Schließlich ist es insbesondere Aufgabe der Erfindung, bei Einhaltung der vorgenannten Kriterien einen Turbulenzeinbau mit sehr kleiner Wendelsteigung aus dünnem Bandmaterial automatisch endlos herzustellen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Turbulenzeinbau der eingangs erläuterten Art erfindungsgemäß im wesentlicher« dadurch gelöst, daß das verdrillte Band im Bereich der neutralen Faser eine

"> Längsverstärkung aufweist, die bereits vor dem Verdrillen des Bandes eingeformt ist

Aufgrund der Festigkeitseigenschaften des jeweils gewählten Bandwerkstoffes stellt sich bei einem gegebenen Wendeldurchmesser und gegebener Banddicke ein Grenzwert für die niedrigste Wendelsteigung ein. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann dieser Grenzwert unterschritten werden, da das Band durch das Anbringen der Längsverstärkung der neutralen Faser verfestigt wird.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Längsverstärkung als Sicke ausgeb'¹-det Diese Sicke kann einseitig in Längsrichtung des Bandes eingeprägt werden, kann aber auch als Doppelsicke ausgebildet sein. Die Erzeugung der Sicke kann durch eine Prägewalze erfolgen, wobei dann nachfolgende Rollenwalzen eine der Sicke entsprechende Ausnehmung aufweisen.

Die erfindungsgemäße Längsverstärkung kann, nach einer weiteren Abwandlung der Erfindung, auch dadurch erreicht werden, daß die Längsverstärkung des Bandes als Materialverdickung ausgeformt ist

Die erfindungsgemäß ausgebildeten Turbulenzeinbauten sind den wendeiförmigen Turbulenzeinbauten aus ebenem Band in thermodynamischer Hinsicht mindestens gleichwertig, zeichnen sich jedoch gegenüber diesen durch eine verbesserte Gleichförmigkeit, hervorragende Geradheit und erheblich höhere Steifigkeit aus. Diese Vorteile können dazu benutzt werden, die erforderlichen Toleranzen zwischen Rohrinnendurchmesser und Wendeldurchmesser so eng festzulegen, daß ohne nennenswerte Erhöhung des Druckabfalles eine möglichst große Steigerung des Wärmeübergangs im Rohr erzielt werden kann.

Der erfindungsgemäße Turbulenzeinbau ist insofern besonders wirtschaftlich herstellbar, als er bei Verwendung von dünnem Bandmaterial durch eine Formdüse gedrückt werden kann. Durch die Geradheit und die Steifigkeit des erfindungsgemäßen Turbulenzeinbaus ist ein automatisches Einbringen in die Rohre möglich.

Die Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellen. Dabei zeigt

F i g. 1 einen wendeiförmigen Turbulenzeinbau mit der Längsverstärkung, und

F i g. 2 verschiedene Ausführungsbeispiele für die Längsverstärkung.

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß ein Band 1 mit einer Banddicke s zu einer Wendel verdrillt wird, mit einer Wendelsteigung h und einem Wendeldurchmesser d.

Das Band 1 ist mit einer Längsverstärkung 2 versehen.

In Fig.2 sind Ausführungsbeispiele von Längsverstärkungen dargestellt. Bei F i g. 2a handelt es sich um eine eingeprägte Sicke 3. Eine Abwandlung einer derartigen Sicke ist in Fig. 2b dargestellt, wobei das Band 1 in Längsmitte eine Doppelsicke 4 trägt Eine weitere Möglichkeit ist in F i g. 2c dargestellt, wobei ein Band mit einer längsmittigen Materialverdickung 5 dargestellt ist.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Wendeldurchmesser d zwischen etwa 0,4 bis 3% kleiner ist als der Innendurchmesser eines zugeordneten Rohres. Ferner ist bei einem Ausführungsbeispiel das Verhältnis h/d der Wendelsteigung h zum Durchmesser d etwa 2

bis 5 und die Banddicke s liegt in einem Bereich von etwa 1 bis 15% des Wendeldurchmessers.

Durch die Längsverstärkung in Bandmitte ergibt sich eine Verfestigung in der neutralen Faser, so daß die notwendige Verformungskraft auf den Randbereichen angewendet werden kann, ohne daß ein Auf- oder Abreißen eintritt, so daß die erwünschten kleinen Steigungen in einfacher Weise erreicht werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wendeiförmiger Turbulenzeinbau aus einem verdrillten Band zur losen Einlage in von einem Fluid durchströmten kreisrunden Rohren von Wärmetauschern ohne feste Verbindung zur Rohrwand, insbesondere für Rohre mit einem inneren Durchmesser kleiner als 25mm, dadurch gekennzeichnet, daß das verdrillte Band (1) im Bereich der neutralen Faser eine Längsverstärkung (2) aufweist, die bereits vor dem Verdrillen des Bandes (1) eingeformt ist.

2. Turbulenzeinbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsverstärkung (2) als Sicke (3 bzw. 4) ausgebildet ist

3. Turbulenzeinbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsverstärkung (2) des Bandes (1) als Materialverdickung (5) ausgeformt ist.