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Rippenrohrwärmeaustauscher Wärmeaustauscher, wie sie beispielsweise
in der Kältetechnik verwendet werden, werden im allgemeinen aus Rohren, Rohrschlangen
oder Rohrbündeln aufgebaut. Insbesondere wenn es sich um Wärmeaustauscher handelt,
bei denen ein Wänpcaustausch zwischen einem flüssigen und einem gasförmigen bzw.
zwischen zwei gasförmigen Medien stattfindet, ist es bekannt, die Rohre auf ihrer,
Außenseite zur Verbesserung des Wärmeüberganges mit Rippen zu versehen.
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Derartige als Rippenrohre in der Technik allgemein bekannte Konstruktionen
werden beispielsweise so aufgebaut, da15 ein Blechband in Form einer Wendel um das
Rohr herumgelegt und mit diesem verlötet oder verschweißt wird, und zwar in der
Weise, daß die .auf diese Weise gebildeten Rohrrippen senkrecht zur Rohrachse liegen.
Weiterhin ist es auch bekannt, solche Rippenrohre für Wärmeaustauscher in der Weise
herzustellen, daß kreisringförmige oder rechteckige Blechscheiben in bestimmten
Abständen auf das Rohr aufgeschoben und reit diesem verlötet, verschweißt oder durch
Eintauchen in ein flüssiges Metallbad verbunden werden. Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, dafä die Rippen durch Blechtafeln gebildet werden, die eine der Zahl
der Wärmeau stauschrohre entsprechende Anzahl Bohrungen besitzen. Diese so vorbereiteten
Blechtafeln werden ebenfalls in
bestimmten Abständen voneinander
auf das Rohrpaket bzw. Rohrbündel aufgeschoben und in der zuvor beschriebenen Weise
befestigt. Die zuletzt genannten Konstruktionen sind in der Technik, allgemein als
Lamellenrohre bekannt.
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Diese Rippen- bzw. Lamellenrohre bekannter Bauart haben den Nachteil,
daß es nicht gelingt, die Rippen bzw. Lautellen in vollem Umfange für die Wärmeübertragung
auszunutzen, d. h. aber, daß der für den Aufbau der Rippen- bzw. Lamellenrohre notwendige
Materialaufwand in keinem Verhältnis zu der damit erzielten Wärmeübertragung steht.
Die Folge davon ist, daß derartige W.änmeaustauscher verhältnismäßig viel Platz
benötigen, ein großes Gewicht aufweisen und einen verhältnis; mäßig großen Materialaufwand
bedingen.
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Es sind auch Wärmeaustauscher bekannt, bei denen man die Wärmeübergangswerte
durch Ausschnitte aus den Blechrippen zur Schaffung einer größeren Anzahl scharfer
Kanten erhöht hat. Diese Verdampfer haben jedoch den Nachteil, daß ein großer Teil
des Blechmaterials für die Rippen bzw. Lamellen als Abfall verlorengeht.
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Ausgehend von der Erkenntnis, daß man den Wärmeübergang durch Wahl
geringer Querschnitte bzw. geringer Querschnittsradien der Rippen erheblich in die
Höhe treiben kann, hat man auch schon Wärmeaustauscher gebaut; bei denen die Blechrippen
durch Drahtkonstruktionen ersetzt werden. Die Ausbildung dieser Drahtkonstruktionen,
die mit den Wärmeaustauschrohren in gut leitende Verbindung gebracht werden, ist
in der mannigfaltigsten Weise bekannt. Die Erhöhung des Wärmeübergangs bei derartigen
Konstruktionen ist auch noch dadurch bedingt, daß bei Drähten als Wärmeaustauschmittel
das Verhältnis zwischen Oberfläche und Querschnitt bzw. Gewicht besonders groß ist.
Eine Erhöhung des Wärmeübergangs führt zu einer Verringerung der Abmessungen des
Wärmeaustauschers, und andererseits kann durch Verwendung von Drähten als Wärmeaustauschmittel
das Gewicht des Wärmeaustauschers wesentlich herabgesetzt werden. Abgesehen davon
weisen aber derartige aus Drähten bzw. Drahtkonstruktionen zusammen mit Rohren aufgebauten
Wärmeaustauscher den Nachteil auf, daß ihr Aufbau ziemlich verwickelt ist und sie
damit verhältnismäßig teuer in der Ausführung werden. Einer Ersparnis an Material
steht auf der anderen Seite ein erhöhter Arbeitsaufwand entgegen.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, einen
aus Rippenröhren aufgebauten Wärmeaustauscher zu schaffen, bei dein einerseits die
Vorteile des aus Drähten in Verbindung mit Rohren aufgebauten Wärmeaustauschers
ausgenützt, andererseits aber dessen Nachteile hinsichtlich der Herstellung beseitigt
werden. Ferner soll erreicht werden, daß bei der Herstellung der Materialabfall
auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung in der
Weise gelöst, daß die Wärmeaustauschrohre mit Blechrippen ausgerüstet werden, die
nach Art von Tannenzweigen ausgebildet sind. Die Herstellung derartiger Rippen für
Wärmeaustauscher kann,beispielsweise so erfolgen, daß quadratische oder kreisringförmige
Blechscheiben bzw. -tafeln durch entsprechende Einschnitte in tannenzweigartige
Teilrippen mit strunkförmigen Zweigen und von diesen ausgehenden Nadeln übergeführt
sind. Dabei werden die Nadeln zweckmäßig abwechselnd nach beiden Seiten aus der
Blechebene heraus-, gebogen bzw. herausgedrückt. Die äußeren Kanten, der kreisringförmigen
bzw. quadratischen Blechscheiben können ein zusammenhängendes Band bilden, um der
Rippe eine größere mechanische Festigkeit zu verleihen und um Beschädigungen der
nadelförmigen Rippen bei der Herstellung und auf dem Transport zu vermeiden.
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In den Abb. t bis t t sind Ausführungsbeispiele ` der Erfindung dargestellt.
Die Abb. t bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel in drei Ansichten. Hierbei sind
mit rt das Wärnneaustauschrohr, mit b die kreisscheibenförmigen Blechrippen,
nett cdie nadelförmigen Rippenausschnitte und mit d die strunkförmigen bzw. blattrippenartigen
Blechstreifen bezeichnet, an denen die Nadeln sitzen: Die Rippe b besteht aus einer
kreisförmigen Blechscheibe, die durch Einschnitte tannenzweigartig unterteilt ist.
Auf diese Weise wird für die Blechrippen ein Höchstmaß an Oberfläche im Verhältnis
zu dem Gewicht der Rippen erzielt unter Vermeidung jeden Abfalls bei der Bildung
der Rippen. Im übrigen sind die Rippen b in bekannter Weise entsprechend dem Durchmesser
der Rohre a durchgezogen und mit den Rohren irr bekannter Weise durch Verlöten,
Verschweißen oder durch Eintauchen in ein flüssiges Metallbad verbunden.
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In Abb.4 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der einzelne Nadeln
in einem rechten Winkel zur Blechebene herausgebogen sind und damit gleichzeitig
als Abstandhalter zwischen den einzelnen Blechscheiben dienen. - .
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Abb. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit quadrar tischer Ausführung
der Blechrippen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß beim Ausstanzen der
Blechscheiben keinerlei Abfall entsteht und auch der Rauur, den der Wärmeaustauscher
beansprucht, in vollem Umfang für den Wärmeaustausch ausgenutzt wird.
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Die Abb. 6 und 7 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei
dem die nadelförmigen Rippen zweier benachbarter Zweige zusammenhängen und so aus
der Blechebene herausgedreht sind, daß ihre Flächen parallel zur Rohrachse liegen.
Diese Ausführungsform wird zweckmäßig dort angewendet; wo geringe Luftwiderstände
gefordert werden.
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Um eine gute Ausnutzung der Kantenwirkung auf das strömende Medium
zu erzielen, werden die strahlenförmigen und nadelförmigen Rippenteile mit einem
möglichst geringen Querschnitt ausgeführt. Ihr Querschnitt wird beispielsweise quadratisch
gewählt, was leicht dadurch erzielt werden kann, daß die Breite der Nadeln etwa
gleich der Blechdicke gewählt wird. Die Zweigrippen bzw. strunkförmigen Blechstreifen,
von denen die nadelförmigen Drähte ausgehen, werden zweckmäßig so
ausgebildet,
daß ihr Querschnitt nach der Rohroberfläche zu entsprechend der zunehmenden zu übertragenden
Wärmemenge zunimmt.
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Der Winkel a (Abb. 3) und der Scheibenabstand (Abt). 4) richten
sich nach den Temperaturverhältnissen, für die der Wärmeaustauscher ausgelegt ist.
Bei Temperaturen über o° C kann man sowohl den Winkel a als auch den Abstand
f verhältnismäßig gering halten, während man bei Tempera,-turen unter o C,
wobei auf die Möglichkeit der Vereisung des Wärmeaustausch.ers Rücksicht genommen
werden muß, die beiden Größen entsprechend größer wählen muß. Eine besonders günstige
Raum- und Materialausnutzung erhält man dann, wenn man jeweils zwei nebeneinanderliegende
Scheiben derart versetzt anordnet, daß ein Rippensteg d jeweils einem Einschnitt
g gegenübersteht. Die Umfangsränder h sind bei beiden Ausführungsbeispielen zur
Erreichung einer stabilen Ausführung und zur Vermeidung von Beschädigungen während
der Fabrikation und auf dem Transport als zusammenhängender Ring bzw. Rahmen ausgebildet.
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Während alle Ausführungsformen nach den Abb. i bis 7 sich auf Rippenrohre
beziehen, bei denen bei der Herstellung der. Blechrippen von runden oder rechteckigen
Blechscheiben ausgegangen wird, die durch entsprechende Einschnitte in Tannenzweigform
übergeführt sind, zeigen die Abb. 8 bis i i Ausführungsbeispiele der Erfindung,
bei denen die Blechrippen .aus fortlaufenden, mit entsprechenden Einschnitten versehenen
Blechstreifen hergestellt werden, die in Form einer Wendel auf die Wärmeaustauschrohre
aufgebracht und in bekannter Weise .auf diesen durch Verlöten, Schweißen oder durch
Eintauchen in ein Metallbad befestigt werden.
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In den Abt). 8, i9 und i o ist ein derartiger Blech; streifen dargestellt,
wie er für die Herstellung der tannenzweigförmigen Blechrippen verwendet wird. Dieser
Blechstreifen ist in entsprechender Weise wie die runden bzw. rechteckigen Blechscheiben
so eingeschnitten, elaß strunkartige Blechstreifend und nadelförmige Rippenteile
c entstehen. Die untere Kante i der Blechstreifen ist rechtwinkelig abgebogen und
dient zur Befestigung der Rippen auf den Wärmeaustauschrohren. Diese Blechstreifen
nach Abb. 8 bis i o werden, wie es in Abb. i i in einem Ausschnitt gezeigt ist,
in Form einer Wendel auf das Wärmeaustauschrohr aufgewickelt und mit diesem in bekannter
Weise vcrbunden.