DE8915878U1 - Turbulenzeinlage - Google Patents
TurbulenzeinlageInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
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Description
:ab
BEHR GmbH & Co.,
Mauserstraße 3, D-7000 Stuttgart 30
Die Erfindung bezieht sich auf eine Turbulenzeinlage für Wärmetauscherrohre mit einem ovalen Querschnitt, der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Eine solche Turbulenzeinlage ist beispielsweise aus der DE-AS 1 292 826, US-PS
2,691,991 und FR-OS 2 514 485 bekannt. Diese zum Stand der
Technik genannten Ausführungen benötigen jedoch zur Verwirbelung des Wärmetauscherfluids abgewinkelte Teile. Diese abgewinkelten
Teile des Streifens haben den Nachteil, daß sie einen großen Druckabfall bewirken, und außerdem ist das Einschieben in das
Wärmetauscherrohr problematisch, da die quer zur Einschubrichtung gerichteten Abwinkelungen zum Verhaken am Rohrende neigen. Es ist
darüberhinaus aus der EP-OS 0 184 544 eine Turbulenzeinlage bekannt, die aus einem Streifen 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 WeIlung eine wesentliche
Änderung der Breite des Streifens erzeugt. Danach ist in einem weiteren Arbeitsgang der Streifen so zu verdrillen, daß die
Hüllkurve exakt dem Querschnitt des Ovalrohrs entspricht.
2 -
r ES/R i/mo.,'
Aus der GB-OS 2 193 304 ist eine Turbulenzeinlage für Rundrohre
bekannt, die aus einem quer zur Längsrichtung der Turbulenzeinlage über deren gesamte Breite gewellten 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 Wärmetauscherrohre.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Turbulenzeinlage der gattungsgemäßen Art zu schaffen, 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 Anspruchs 1 gelöst. Die wesentlichen Vorteile dieser Turbulenzeinlage sind darin zu sehen,
daß sie auf einfache Weise als Endlosware in einem Rollenwerkzeug herstellbar 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 Abstützpunkte der Turbulenzeinlage im Oval- oder Flachrohr
geschaffen werden, durch die Vibrationen der Turbulenzeinlage im Wärmetauscherrohr vermieden werden.
• 3 -
»30.
1991
•JIB J39CK-13:
-ES/Ri/efo .:·
Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, die Amplitude der
Wellung so zu bemessen, daß sie - bezogen auf die Normalebene -etwa 1/5 bis 1/10 der Breite des Streifens beträgt. Da der
Streifen den Querschnitt des Wärmetauscherrohres im wesentlichen in zwei Kammern unterteilt, ist es zweckmäßig, Mittel vorzusehen,
durch die der Durchtritt des Wärmetauscherluids von einer Seite
der Turbulenzeinlage auf die andere Seite möglich ist. Diese Mittel können in Form von ausgestanzten Löchern oder haubenartigen
Ausprägungen vorgesehen sein.
Eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen
Turbulenzeinlage besteht darin, daß entlang der Mittelachse wechselseitig zu beiden Seiten einer Normalebene ausgeprägte
Sicken angeordnet sind. Diese wechselseitige Anordnung der Sicken
führt nicht nur zu einer Verbesserung der Stabilität der Turbulenzeinlage in Längsrichtung, sondern bewirkt außerdem eine
weitere Verwirbelung des Wärmetauscherluids. Es ist dabei
möglich, die Sicken ohne Abstand aufeinanderfolgend anzuordnen oder zwischen zwei benachbarten Sicken einen gestreckten 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 erreicht werden.
Alternativ zu den bereits genannten Verwirbelungsmitteln 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 Verwirbelung bildet. Es ist vorteilhaft, daß die Sicken und/
oder Ausprägungen eine Höhe aufweisen, die der Amplitude der Wellung entspricht. Dies ist insbesondere bei Flachrohren mit im
wesentlichen parallelen Seitenwänden günstig, da die Hüllkurve der Turbulenzeinlage den Innenquerschnitt des Flachrohres nicht
überschreitet. Alternativ zu der bereits genannten gleichmäßigen
WeIlung 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 Amplitude 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 nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert:
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Turbulenzeinlage,
Fig. 2 eine Ansicht nach Linie H-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit III in Fig. 1,
Fig. 4 a einen Schnitt nach der Linie IV/IV in Fig.
1 in vergrößerter Darstellung,
Fig. 4 b einen Schnitt durch ein Ovalrohr mit Turbulenzein lage gemäß Fig. 4 a,
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
Fig. 9
eine Ausführungsvariante zu Fig. 4 mit zusätzlichen Turbulenzerzeugern,
eine Ansicht gemäß Pfeil IX in Fig. 8,
Fig. 10 eine weitere Ausführungsvariante 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. 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
Längsschnitts entlang der Mittelachse mit
haubenförmiger Ausprägung,
Fig. 17 weitere Ausführungsvarianten zu und 18 Fig. 5.
In Fig. 1 ist die Draufsicht auf eine Turbulenzeinlage 1 gezeigt,
die aus einem besonders geformten Streifen &Ggr;, 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 bessere 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.
-6 -
- 6 - .··. .··. .**..*3Q. AjagysJ: 1991
: : .* . : : -"as 89,BMS
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 Streifenebene liegt. Die Wellenlänge ist mit L und die Amplitude der Wellen ist mit A bezeichnet.
In Fig. 3 ist eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit III in
Fig. 1 gezeigt, wobei die Turbulenzeinlage wiederum mit dem ßezugszeichen 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
parallel verlaufenden Kreislinien ein Wellental 5 und diesem gegenüberliegend ein Wellenberg 6 der Wellenform 3 dargestellt
ist. Bedingt durch die Verformung des ebenen Blechstreifens zur Erzeugung der Wellenform ergibt sich gegenüber der Normalbreite
des Blechstreifens eine geringfügige Einschnürung, wie dies ebenfalls aus der vergrößerten Darstellung in Fig. 3 zu ersehen
ist.
Fig. 4 a zeigt einen Schnitt nach der Linie IV-IV gemäß Fig. 1 in
vergrößerter Darstellung. Die aus einem dünnen 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.
-1 -
Fig. 4 b zeigt einen Querschnitt durch ein ovales
Wärmetauscherrohr 16, in dem eine Turbulenzeinlage 1 angeordnet ist, wie sie in Fig. 4 a näher erläutert ist. Aus dieser
Darstellung wird deutlich, daß sich durch die jeweils gegenüberliegenden Wellenberge 6 und Wellentäler 5 eine große Zahl
von Abstützflächen, die entgegengesetzt 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 Wellentals und
einem Wellenberg 6. Der Übergang vom Wellental 5 zum Wellenberg 6
erfolgt spiegelbildlich zur Wellenform 3.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsvariante der Turbulenzeinlage 1 gemäß
Fig. 1, bei der zwischen den seitlichen Wellenformen 3 und 4 entlang eier Sicke 2 in regelmäßigen Abständen ausgestanzte
Öffnungen 8 vorgesehen sind. Diese ausgestanzten Öffnungen ermöglichen den Durchtritt des WärmetauscherfIuids von einer Seite
der Turbulenzeinlage 1 auf die andere Seite und erzeugen zudem weitere Turbulenzen.
In Fig. 7 ist eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit VII aus
Fig. 6 gezeigt, wobei durch diese Darstellung deutlich wird, daß die Öffnungen 8 - in Längsrichtung des Blechstreifens gesehen - in
der Mitte zwischen den Amplituden der Wellenform, d.h. zwischen Wellental 5 und Wellenberg 6 liegen, und zwar auf der
Mittelachse M.
Eine Ausführungsvariante zu Fig. 4 a ist in Fig. 8 gezeigt, die
sich von der beschriebenen Figur 4 a dadurch unterscheidet, daß im Bereich der Sicke 2 in regelmäßigen Abständen halbkugelförmige
Ausprägungen 9 angeordnet sind. Diese Ausprägungen 9 können wechselweise zu beiden Seiten der Normalebene 7 des Blechstreifens
angeordnet sein, es ist jedoch auch möglich, alle Ausprägungen 9 auf einer Seite auszurichten.
'AS 89ye;i3;
Aus Fig. 9 geht hervor, daß die Ausprägungen 9 wechselseitig
angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausprägungen 9 ein ganzzahliges Vielfaches
der Wellenlänge der Wellenform 3 bzw. 4 beträgt und die Ausprägungen 9 auf der Höhe des Übergangsbereichs zwischen
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 Mittelachse Sicken 10 und 11 wechselseitig angeordnet sind, d.h. auf eine nach oben
herausgedrückte Sicke 10 bestimmter 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 Turbulenzeinlage 1 weist dabei ebenso wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen die
seitlichen Wellenformen 3 und 4 auf. Im Bereich der Mittelachse sind die wechselseitig 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 Abschnitt 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 erstreckt sich die Sicke 11, die sich an einen Bereich mit gestrecktem Blechabschnitt 12 zwischen den
Wellenformen 3 und 4 anschließt.
In Fig. 16 ist ein Abschnitt eines Längsschnittes entlang 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 Turbulenzeinlage 1, bei der die Wellung 14 auf einer Seite des Streifens eine andere Wellenlänge besitzt als die
Wellung 15 auf der anderen Seite.
Neben dem als Beispiel genannten Aluminiumblech können für die beschriebene Turbulenzeinlage auch andere Materialien in Betracht
gezogen werden, unter anderem auch Kunststoffe.
Claims (1)
- SchutzansprücheTurbulenzeinlage für Wärmetauscherrohre mit einem ovalen Querschnitt, die im wesentlichen aus einem flachen Streifen besteht und in Längsrichtung des Streifens gesehen zu beiden Seiten der Streifenebene Verformungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß entlang einer Mittelachse (M) eine Sicke (2) angeordnet ist und auf jeder Seite des Streifens (&Ggr;) neben der Mittelachse (M) sich entlang der Streifenränder Wellenformen (3, 4, 14, 15) erstrecken, die bezogen auf die Längsrichtung des Streifens (&Ggr;) versetzt zueinander angeordnet sind und/oder unterschiedliche Wellenlängen (L) besitzen.Turbulenzeinlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenformen (3, 4) an beiden Rändern des Streifens (&Ggr;) gleiche Wellenlängen (L) und Amplituden (A) aufweisen und um eine halbe Wellenlänge versetzt zueinander angeordnet sind.Turbulenzeinlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf eine Normalebene (7) bezogene Amplitude (A) der Wellung zwischen 1/5 und 1/10 der Breite (B) des Streifens (I1) beträgt.Turbulenzeinlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Mittelachse (M) Öffnungen (8) zum Durchtritt des Wärmetauscherfluids angeordnet sind.-Ii-- &eegr;Turbulenzeinlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen durch ausgestanzte Löcher (8) oder haubenartige Ausprägungen (13) gebildet sind.Turbulenzeinlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Mittelachse (M) wechselseitig zu beiden Seiten einer Normalebene (7) ausgeprägte Sicken (10, 11) angeordnet sind.Turbulenzeinlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken (10, 11) ohne Abstand aufeinanderfolgend angeordnet sind.8. Turbulenzeinlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei benachbarten Sicken (10, 11) ein gestreckter Abschnitt (12) angeordnet ist.Turbulenzeinlage nach gekennzeichnet, daß die offen sind.Anspruch 7 oder 8, dadurch Stirnseiten der Sicken (10, 11)10. Turbulenzeinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Mittelachse (M) wechselseitig auf beiden Seiten der Normalebene (7) angeordnete, halbkugelförmige Ausprägungen (9) vorgesehen sind.11. Turbulenzeinlage nach einem der Ansprüche 1 oder 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken (2, 10, 11) und/oder Ausprägungen (9, 13) eine Höhe aufweisen, die der Amplitude(A) der Wellung (3, 4) entspricht.12. Turbulenzeinlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Wellen (14) auf einer Seite des Streifens (I1) maximal das 2-fache der Wellenlänge der Wellung (15) auf der anderen Seite beträgt.- 12 -
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE8915878U DE8915878U1 (de) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | Turbulenzeinlage |
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DE8915878U1 true DE8915878U1 (de) | 1991-10-24 |
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DE8915878U Expired - Lifetime DE8915878U1 (de) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | Turbulenzeinlage |
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1989
- 1989-05-10 DE DE8915878U patent/DE8915878U1/de not_active Expired - Lifetime
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