DE3915208A1 - Turbulenzeinlage - Google Patents
TurbulenzeinlageInfo
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- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Turbulenzeinlage,
vorzugsweise für Wärmetauscherrohre mit einem ovalen
oder flachen Querschnitt, der im Oberbegriff des An
spruchs 1 angegebenen Gattung. Eine solche Turbulenz
einlage ist beispielsweise aus der DE-AS 12 92 826,
US-PS 26 91 991 und FR-OS 25 14 485 bekannt. Diese zum
Stand der Technik genannten Ausführungen benötigen je
doch zur Verwirbelung des Wärmetauscherfluids abgewin
kelte Teile. Diese abgewinkelten Teile des Streifens
haben den Nachteil, daß sie einen großen Druckabfall
bewirken, und außerdem ist das Einschieben in das Wär
metauscherrohr problematisch, da die quer zur Einschub
richtung gerichteten Abwinkelungen zum Verhaken am Roh
rende neigen. Es ist darüberhinaus aus der EP-OS 01 84 544
eine Turbulenzeinlage bekannt, die aus einem Strei
fen mit sich ständig ändernder Breite, der anschließend
zu einer Wendel geformt wird, besteht. Dabei ist es zu
nächst erforderlich, einen ebenen Streifen zu fertigen,
der gewellte Ränder aufweist, wobei die Wellung eine
wesentliche Änderung der Breite des Streifens erzeugt.
Danach ist in einem weiteren Arbeitsgang der Streifen
so zu verdrillen, daß die Hüllkurve exakt dem Quer
schnitt des Ovalrohrs entspricht.
Aus der GB-OS 21 93 304 ist eine Turbulenzeinlage für
Rundrohre bekannt, die aus einem quer zur Längsrichtung
der Turbulenzeinlage über deren gesamte Breite gewell
ten Streifen besteht, der zusätzlich um die Längsachse
verdrillt ist. Aufgrund der über die gesamte Breite
durchgehenden Querwellung ist die Turbulenzeinlage in
Längsrichtung gesehen sehr labil und eignet sich daher
nicht für ein maschinelles Einschieben in die Wärme
tauscherrohre.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Turbulenzeinlage der gattungsgemäßen Art zu schaf
fen, die auf einfache Weise herstellbar ist, eine große
Steifigkeit in Längsrichtung aufweist und auf einfache
Weise in die Wärmetauscherrohre einschiebbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Turbulenz
einlage durch die kennzeichnenden Merkmale des An
spruchs 1 gelöst. Die wesentlichen Vorteile dieser Tur
bulenzeinlage sind darin zu sehen, daß sie auf einfache
Weise als Endlosware in einem Rollenwerkzeug herstell
bar ist, keine hervorstehenden Kanten den automatischen
Einschubprozeß in die Wärmetauscherrohre behindern und
außerdem eine gute Verwirbelung bei sehr niedrigem
Druckabfall erreicht wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die
Wellenformen an beiden Rändern des Streifens gleiche
Wellenlängen und Amplituden aufweisen und um eine halbe
Wellenlänge versetzt zueinander angeordnet sind. Durch
diese Anordnung ergibt sich, daß einem Wellenberg auf
einer Seite des Streifens ein Wellental auf der anderen
Seite des Streifens gegenüberliegt. Das führt dazu, daß
eine möglichst große Zahl gegenüberliegender Abstütz
punkte der Turbulenzeinlage im Oval- oder Flachrohr
geschaffen werden, durch die Vibrationen der Turbulen
zeinlage im Wärmetauscherrohr vermieden werden.
Zur Erhöhung der Steifigkeit in Längsrichtung kann ent
lang der Mittelachse eine Sicke vorgesehen sein. Es hat
sich als zweckmäßig herausgestellt, die Amplitude der
Wellung so zu bemessen, daß sie etwa 1/5 bis 1/10 der
Breite des Streifens beträgt. Da der Streifen den Quer
schnitt des Wärmetauscherrohres im wesentlichen in zwei
Kammern unterteilt, ist es zweckmäßig, Mittel vorzuse
hen, durch die der Durchtritt des Wärmetauscherfluids
von einer Seite der Turbulenzeinlage auf die andere
Seite möglich ist. Diese Mittel können in Form von aus
gestanzten Löchern oder haubenartigen Ausprägungen vor
gesehen sein.
Eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen
Turbulenzeinlage besteht darin, daß entlang der Mittel
achse wechselseitig zu beiden Seiten einer Normalebene
ausgeprägte Sicken angeordnet sind. Diese wechselseiti
ge Anordnung der Sicken führt nicht nur zu einer Ver
besserung der Stabilität der Turbulenzeinlage in Längs
richtung, sondern bewirkt außerdem eine weitere Verwir
belung des Wärmetauscherfluids. Es ist dabei möglich,
die Sicken ohne Abstand aufeinanderfolgend anzuordnen
oder zwischen zwei benachbarten Sicken einen gestreck
ten Abschnitt vorzusehen. Ein weiterer Vorteil ergibt
sich, wenn die Sicken stirnsteitig offen sind, so daß
dabei weitere Strömungsaufteilungen und Übertritte von
einer Seite der Turbulenzeinlage auf die andere er
reicht werden.
Alternativ zu den bereits genannten Verwirbelungsmit
teln können entlang der Mittelachse halbkugelförmige
Ausprägungen vorgesehen sein, die wechselseitig auf
beiden Seiten der Normalebene angeordnet sind. Diese
verhindern, daß sich entlang der Mittelachse eine an
der Turbulenzeinlage anliegende Strömung ohne Verwirbe
lung bildet. Es ist vorteilhaft, daß die Sicken und/oder
Ausprägungen eine Höhe aufweisen, die der Amplitu
de der Wellung entspricht. Dies ist insbesondere bei
Flachrohren mit im wesentlichen parallelen Seitenwänden
günstig, da die Hüllkurve der Turbulenzeinlage den In
nenquerschnitt des Flachrohres nicht überschreitet. Al
ternativ zu der bereits genannten gleichmäßigen Wellung
an beiden Rändern des Streifens mit um einen bestimmten
Betrag versetzter Anordnung kann die Turbulenzeinlage
auch so gestaltet sein, daß an den Rändern Wellungen
mit unterschiedlicher Wellenlänge aber gleicher Ampli
tude vorhanden sind. Durch diese Maßnahme ändert sich
die Hüllkurve für die Turbulenzeinlage nicht, so daß
Nachteile bezüglich des Einschiebens in das Wärmetau
scherrohr nicht entstehen.
Ausführungbeispiele der Turbulenzeinlage sind nachste
hend anhand der Zeichnung näher erläutert:
In der Zeichnung zeigt:
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der
Turbulenzeinlage,
Fig. 2 eine Ansicht nach Linie II-II
in Fig. 1,
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung
der Einzelheit III in Fig. 1,
Fig. 4a einen Schnitt nach der Linie
IV/IV in Fig. 1 in vergrößerter
Darstellung,
Fig. 4b einen Schnitt durch ein Oval
rohr mit Turbulenzeinlage gemäß
Fig. 4a,
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung
der Einzelheit V-V in Fig. 2,
Fig. 6 eine Ausführungsvariante zu
Fig. 1,
Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung
der Einzelheit VII in Fig. 6,
Fig. 8 eine Ausführungsvariante zu
Fig. 4 mit zusätzlichen Turbu
lenzerzeugern,
Fig. 9 eine Ansicht gemäß Pfeil IX in
Fig. 8,
Fig. 10 eine weitere Ausführungsvarian
te zu Fig. 1,
Fig. 11 eine Ansicht nach Linie XI-XI
in Fig. 10,
Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie
XII-XII in Fig. 10,
Fig. 13 eine Ausführungsvariante zu
Fig. 12,
Fig. 14 eine Ansicht gemäß Pfeil XIV in
Fig. 13,
Fig. 15 eine Ansicht gemäß Linie XV-XV
in Fig. 14,
Fig. 16 einen vergrößerten Ausschnitt
eines Längsschnitts entlang der
Mittelachse mit haubenförmiger
Ausprägung,
Fig. 17 und 18 weitere Ausführungsvarianten zu
Fig. 5.
In Fig. 1 ist die Draufsicht auf eine Turbulenzeinlage
1 gezeigt, die aus einem besonders geformten Streifen
1′, beispielsweise aus einem Aluminiumblech mit einer
Dicke von ca. 0,3 mm, besteht. Entlang der Mittelachse M
der Turbulenzeinlage 1 ist eine Sicke 2 eingeprägt,
die der Turbulenzeinlage 1 in Längsrichtung eine besse
re Steifigkeit verleiht. Zu beiden Seiten der Sicke 2
ist die Turbulenzeinlage 1 mit gleichen Wellenformen 3
und 4 versehen, die gegeneinander derart versetzt sind,
daß einem Wellenberg auf einer Seite ein Wellental auf
der anderen Seite gegenüber liegt. Das bedeutet, daß
die Wellung 3 gegenüber der Wellung 4 um eine halbe
Wellenlänge versetzt ist.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Turbulenzeinlage 1,
aus der die Wellenformen 3 bzw. 4 und deren versetzte
Anordnung ersichtlich ist. Die Wellenformen 3 und 4
sind so gestaltet, daß deren Übergang von jeweils einem
Wellenberg zu einem Wellental in der normalen Streifen
ebene liegt. Die Wellenlänge ist mit L und die Amplitu
de der Wellen ist mit A bezeichnet.
In Fig. 3 ist eine vergrößerte Darstellung der Einzel
heit III in Fig. 1 gezeigt, wobei die Turbulenzeinlage
wiederum mit dem Bezugszeichen 1 und die entlang der
Mittelachse verlaufende Sicke mit 2 bezeichnet ist. Die
Wellenformen 3 und 4 erstrecken sich jeweils entlang
der Ränder der Turbulenzeinlage 1, wobei mit den paral
lel verlaufenden Kreislinien ein Wellental 5 und diesem
gegenüberliegend ein Wellenberg 6 der Wellenform 3 dar
gestellt ist. Bedingt durch die Verformung des ebenen
Blechstreifens zur Erzeugung der Wellenform ergibt sich
gegenüber der Normalbreite des Blechstreifens eine ge
ringfügige Einschnürung, wie dies ebenfalls aus der
vergrößerten Darstellung in Fig. 3 zu ersehen ist.
Fig. 4a zeigt einen Schnitt nach der Linie IV-IV gemäß
Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Die aus einem dün
nen Blechstreifen gebildete Turbulenzeinlage 1 besitzt
in der Mittelachse M eine über die gesamte Länge des
Blechstreifens gleichbleibende Sicke 2, zu deren Seiten
die Wellenformen 3 und 4 angeordnet sind. Aus dieser
Darstellung ist ebenfalls ersichtlich, daß die Breite B
des Blechstreifens in der Neutralebene 7 etwas größer
ist als die Breite der Turbulenzeinlage 1 im Bereich
von Wellental 5 und Wellenberg 6. Die Amplitude der
Wellung 3 ist am Wellenberg 6 mit A bezeichnet.
Fig. 4b zeigt einen Querschnitt durch ein ovales Wär
metauscherrohr 16, in dem eine Turbulenzeinlage 1 ange
ordnet ist, wie sie in Fig. 4a näher erläutert ist.
Aus dieser Darstellung wird deutlich, daß sich durch
die jeweils gegenüberliegenden Wellenberge 6 und Wel
lentäler 5 eine große Zahl von Abstützflächen, die ent
gegengesetzt angeordnet sind, ergibt.
Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Turbu
lenzeinlage 1 gemäß Einzelheit V in Fig. 2. Dabei sieht
man auf die Randwellung 4 der Turbulenzeinlage 1 mit
einem Wellental 5 und einem Wellenberg 6. Der Übergang
vom Wellental 5 zum Wellenberg 6 erfolgt spiegelbild
lich zur Wellenform 3.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsvariante der Turbulenzein
lage 1 gemäß Fig. 1, bei der zwischen den seitlichen
Wellenformen 3 und 4 entlang der Sicke 2 in regelmäßi
gen Abständen ausgestanzte Öffnungen 8 vorgesehen sind.
Diese ausgestanzten Öffnungen ermöglichen den Durch
tritt des Wärmetauscherfluids von einer Seite der Tur
bulenzeinlage 1 auf die andere Seite und erzeugen zudem
weitere Turbulenzen.
In Fig. 7 ist eine vergrößerte Darstellung der Einzel
heit VII aus Fig. 6 gezeigt, wobei durch diese Darstel
lung deutlich wird, daß die Öffnungen 8 - in Längsrich
tung des Blechstreifens gesehen - in der Mitte zwischen
den Amplituden der Wellenform, d.h. zwischen Wellental
5 und Wellenberg 6 liegen, und zwar auf der Mittel
achse M.
Eine Ausführungsvariante zu Fig. 4a ist in Fig. 8 ge
zeigt, die sich von der beschriebenen Fig. 4a dadurch
unterscheidet, daß im Bereich der Sicke 2 in regelmäßi
gen Abständen halbkugelförmige Ausprägungen 9 angeord
net sind. Diese Ausprägungen 9 können wechselweise zu
beiden Seiten der Normalebene 7 des Blechstreifens an
geordnet sein, es ist jedoch auch möglich, alle Ausprä
gungen 9 auf einer Seite auszurichten. Aus Fig. 9 geht
hervor, daß die Ausprägungen 9 wechselseitig angeordnet
sind, wobei der Abstand zwischen zwei aufeinanderfol
genden Ausprägungen 9 ein ganzzahliges Vielfaches der
Wellenlänge der Wellenform 3 bzw. 4 beträgt und die
Ausprägungen 9 auf der Höhe des Übergangsbereichs zwi
schen Wellental und Wellenberg liegen.
Eine weitere Ausführungsvariante der Turbulenzeinlage 1
ist in Fig. 10 gezeigt, die sich von der Ausführung
gemäß Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß in der Mittel
achse Sicken 10 und 11 wechselseitig angeordnet sind,
d.h. auf eine nach oben herausgedrückte Sicke 10 be
stimmter Länge folgt eine nach unten herausgedrückte
Sicke 11 der gleichen Länge usw. Die Stirnseiten der
Sicken sind offen, so daß sie als fluidführende Kanäle
wirken und sich durch die wechselseitige Anordnung eine
Fluidführung von einer Seite der Turbulenzeinlage 1 auf
die andere Seite ergibt.
Fig. 11 zeigt eine Seitenansicht der Turbulenzeinlage 1
gemäß Fig. 10, wobei ersichtlich ist, daß die ausge
prägten Sicken 10 und 11 etwa die Höhe der Amplituden
der Wellenform besitzen.
In Fig. 12 ist ein Schnitt nach der Linie XII-XII gemäß
Fig. 10 in vergrößerter Darstellung gezeigt. Die Turbu
lenzeinlage 1 weist dabei ebenso wie in den vorherigen
Ausführungsbeispielen die seitlichen Wellenformen 3 und
4 auf. Im Bereich der Mittelachse sind die wechselsei
tig ausgeprägten Sicken 10 und 11 gezeigt, wobei diese
Sicken etwa die gleiche Höhe haben wie die Amplitude
der Wellenform 3 bzw. 4.
Fig. 13 zeigt eine Ausführungsvariante zu Fig. 12, wo
bei der Unterschied darin besteht, daß zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Abschnitten mit Sicken 10 und 11
ein Abschnitt ohne Sicke vorgesehen ist, in dem sich
das Blech der Turbulenzeinlage 1 in einem gestreckten
Abschnitt 12 zwischen den seitlichen Rändern mit der
Wellenform 3 und 4 erstreckt. Daß sich zwischen den
Sicken 10 und 11 ein Bereich mit einem gestreckten Ab
schnitt 12 befindet ist aus Fig. 14 zu ersehen, die
eine Ansicht gemäß Pfeil XIV in Fig. 13 zeigt.
Fig. 15 zeigt eine Ansicht gemäß Linie XV-XV in Fig.
14. Diese Figur zeigt die Turbulenzeinlage 1 mit den
entlang der Ränder angeordneten Wellenformen 3 und 4
sowie den jeweils sich gegenüberliegenden Wellentälern
5 bzw. Wellenbergen 6. Entlang der Mittelachse er
streckt sich die Sicke 11, die sich an einen Bereich
mit gestrecktem Blechabschnitt 12 zwischen den Wellen
formen 3 und 4 anschließt.
In Fig. 16 ist ein Abschnitt eines Längsschnittes ent
lang der Mittelachse gezeigt, wobei zum Durchtritt des
Wärmetauscherfluids haubenförmige Ausprägungen 13 mit
einer offenen Seite 14 vorgesehen sind.
Die Fig. 17 und 18 zeigen Ausführungsvarianten zu Fig.
5, wobei in Fig. 17 gleiche Wellungen 3, 4 um einen
Abstand zueinander versetzt sind, der geringer als die
halbe Wellenlänge ist. Fig. 18 zeigt eine Turbulenzein
lage 1, bei der die Wellung 14 auf einer Seite des
Streifens eine andere Wellenlänge besitzt als die Wel
lung 15 auf der anderen Seite.
Neben dem als Beispiel genannten Aluminiumblech können
für die beschriebene Turbulenzeinlage auch andere Mate
rialien in Betracht gezogen werden, unter anderem auch
Kunststoffe.
Claims (13)
1. Turbulenzeinlage, vorzugsweise für Wärmetauscher
rohre mit einem ovalen oder flachen Querschnitt,
die im wesentlichen aus einem flachen Streifen be
steht und in Längsrichtung des Streifens gesehen zu
beiden Seiten der Streifenebene Verformungen
aufweist, dadurch gekennzeich
net, daß auf jeder Seite neben einer Mittel
achse (M) des Streifens (1′) sich entlang der
Streifenränder Wellenformen (3, 4, 14, 15) er
strecken, die bezogen auf die Längsrichtung des
Streifens (1′) versetzt zu einander angeordnet sind
und/oder unterschiedliche Wellenlängen (L) besit
zen.
2. Turbulenzeinlage nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wellenfor
men (3, 4) an beiden Rändern des Streifens (1′)
gleiche Wellenlängen (L) und Amplituden (A) aufwei
sen und um eine halbe Wellenlänge versetzt zueinan
der angeordnet sind.
3. Turbulenzeinlage nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß
entlang der Mittelachse (M) eine Sicke (2) angeord
net ist.
4. Turbulenzeinlage nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeich
net, daß die Amplitude (A) der Wellung zwi
schen 1/5 und 1/10 der Breite (B) des Streifens
(1′) beträgt.
5. Turbulenzeinlage nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeich
net, daß entlang der Mittelachse (M) Öffnungen
(8) zum Durchtritt des Wärmetauscherfluids angeord
net sind.
6. Turbulenzeinlage nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Öffnungen
durch ausgestanzte Löcher (8) oder haubenartige
Ausprägungen (13) gebildet sind.
7. Turbulenzeinlage nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß
entlang der Mittelachse (M) wechselseitig zu beiden
Seiten einer Normalebene (7) ausgeprägte Sicken
(10, 11) angeordnet sind.
8. Turbulenzeinlage nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sicken (10,
11) ohne Abstand aufeinanderfolgend angeordnet
sind.
9. Turbulenzeinlage nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen zwei
benachbarten Sicken (10, 11) ein gestreckter Ab
schnitt (12) angeordnet ist.
10. Turbulenzeinlage nach Anspruch 8 oder 9, da
durch gekennzeichnet, daß die
Stirnseiten der Sicken (10, 11) offen sind.
11. Turbulenzeinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
entlang der Mittelachse (M) wechselseitig auf bei
den Seiten der Normalebene (7) angeordnete, halbku
gelförmige Ausprägungen (9) vorgesehen sind.
12. Turbulenzeinlage nach einem der Ansprüche 3 oder 6
bis 11, dadurch gekennzeich
net, daß die Sicken (2, 10, 11) und/oder Aus
prägungen (9, 13) eine Höhe aufweisen, die der Am
plitude (A) der Wellung (3, 4) entspricht.
13. Turbulenzeinlage nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wellenlänge
der Wellen (14) auf einer Seite des Streifens (1′)
maximal das 2fache der Wellenlänge der Wellung (15)
auf der anderen Seite beträgt.
Priority Applications (4)
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DE19893915208 DE3915208A1 (de) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | Turbulenzeinlage |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19893915208 DE3915208A1 (de) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | Turbulenzeinlage |
Publications (2)
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DE3915208A1 true DE3915208A1 (de) | 1990-11-15 |
DE3915208C2 DE3915208C2 (de) | 1991-09-19 |
Family
ID=6380358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19893915208 Granted DE3915208A1 (de) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | Turbulenzeinlage |
Country Status (3)
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
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