EP0222100B1 - Rippenrohr mit eingekerbtem Nutengrund und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Rippenrohr mit eingekerbtem Nutengrund und Verfahren zu dessen Herstellung Download PDF

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EP0222100B1
EP0222100B1 EP86112550A EP86112550A EP0222100B1 EP 0222100 B1 EP0222100 B1 EP 0222100B1 EP 86112550 A EP86112550 A EP 86112550A EP 86112550 A EP86112550 A EP 86112550A EP 0222100 B1 EP0222100 B1 EP 0222100B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
indentations
finned tube
fins
tube
finned
Prior art date
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Expired
Application number
EP86112550A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0222100A3 (en
EP0222100A2 (de
Inventor
Hans-Werner Ing.Grad. Kästner
Robert Klöckler
Manfred Dr.-Ing. Hage
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wieland Werke AG
Original Assignee
Wieland Werke AG
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Publication date
Application filed by Wieland Werke AG filed Critical Wieland Werke AG
Publication of EP0222100A2 publication Critical patent/EP0222100A2/de
Publication of EP0222100A3 publication Critical patent/EP0222100A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0222100B1 publication Critical patent/EP0222100B1/de
Expired legal-status Critical Current

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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
    • F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
    • F28F13/187—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/20—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls
    • B21C37/207—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls with helical guides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D15/00—Corrugating tubes
    • B21D15/04—Corrugating tubes transversely, e.g. helically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/34—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely
    • F28F1/36—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely the means being helically wound fins or wire spirals

Definitions

  • the invention relates to a finned tube of the type described in the preamble of the main claim.
  • Such a finned tube is known from EP-A 0 102 407. On the inside of the tube, it has an interrupted internal ripple below the outer grooves; On the inside of the tube there are separate projections made of displaced tube wall material. This results in favorable heat transfer properties on the inside of the pipe.
  • the inner projections on the outside of the tube correspond to depressions in the tube wall which are separate from one another and which extend in the direction of the helical lines of the outer grooves over a length of the order of a turn.
  • the invention is therefore based on the object to design the tube wall in the region of the groove base in a simple manner so that the heat transfer is improved.
  • the object is achieved in that the length L of the indentations measured in the direction of the center lines of the channel-shaped indentations is smaller than the rib pitch (t R ) and that 0.5 to 20 indentations are arranged per cm of groove length.
  • the fine indentations can easily be made during the rolling process for the finned tube.
  • the width B of the indentations measured perpendicular to the direction of the center lines is preferably less than or equal to their length L.
  • the center lines of the indentations form an angle a with the helical direction of the grooves, 0 ° ⁇ a ⁇ 180 ° ; in particular for a: 10 ° ⁇ a ⁇ 170 ° .
  • the depth of the indentations is preferably 0.01 to 1.0 mm, in particular 0.05 to 0.5 mm.
  • the indentations are approximately V-shaped, trapezoidal or semicircular or the like. It is advisable to combine different cross-sectional shapes with one another.
  • the heat transfer properties on the outside of the tube are improved if the ribs of the tube according to the invention circulate with a T-shape.
  • the inside of the tube is usually essentially smooth, an improvement in heat transfer is achieved by an internal corrugation if there are continuous projections in the helical direction of the outer grooves.
  • the finned tubes according to the invention are preferably used in flooded evaporators.
  • the invention further relates to a method for producing the finned tube according to the invention.
  • the method is characterized by the features a) and b) according to claim 17.
  • the wording " and / or " in claim 17 relates to whether or not the tube is to rotate simultaneously during the axial feed movement.
  • the smooth tube is preferably supported by a rolling mandrel located therein.
  • a method with the features according to claim 19 is recommended for producing a finned tube with T-shaped fins.
  • the generation of an internal ripple of the finned tube is preferably carried out according to claim 20.
  • FIG. 1 and 2 show a finned tube 1 in partial section and in cross section.
  • T-shaped ribs 2 run helically, between which a groove 3, which also extends helically, is formed.
  • the foot 4 of the ribs 2 protrudes radially from the tube wall 5, while the rib ends 6 are each compressed into a T-shape in such a way that narrowed gaps 7 are formed (cf. the upper gap width S in FIG. 1).
  • the distance between the ribs 2 changes continuously, so that the grooves 3 are essentially formed as rounded cavities.
  • the rib division as the distance from the center of the rib to the center of the rib is denoted by t R.
  • the tube wall 5 has fine indentations 8 in the area of the groove base 3 ', which run essentially in the axial direction of the tube 1 and have a regular spacing in the circumferential direction of the tube.
  • the depth of the indentations 8 is designated T (cf. in particular FIG. 2).
  • Fig. 4 shows on an enlarged scale indentations 8 in the groove base 3 'with V, trapezoidal and semicircular cross-section.
  • the deepest points of the channel-shaped indentations 8 are each connected by the center lines 8 'shown.
  • the V-shaped indentations 8 are referred to below as “notches”.
  • the length of the indentations 8 measured in the direction of the center lines 8 ′ is denoted by L, the width measured perpendicularly thereto by B.
  • L and B are significantly smaller than t R.
  • Fig. 6 is shown schematically on an enlarged scale how an indentation 8 extends in each case into the foot 4 of adjacent ribs 2, so that pronounced corners 4 'are formed in the rib flanks.
  • the core wall thickness W and the depth T of the indentations 8 are also entered.
  • W R remaining wall thickness
  • T f residual wall thickness
  • the device according to FIG. 8 for producing a T-finned tube 1 can be used with a stationary roller head (with a rotating tube) or with a rotatable roller head (with only an axially advancing tube).
  • a rolling tool 9 a toothed notched disk 10, a spacer disk 11, a cylindrical smoothing roller 12, a split roller 13 for the ribs and a cylindrical upsetting roller 14 are in each case integrated a tool holder indicated by number 15 (except for the notched disk 10, the device corresponds to that according to DE-A 2,758,526).
  • four or more tool holders 15 can also be used.
  • the tool holder 15 are radially adjustable. They are in turn arranged in a stationary roller head (not shown).
  • the smooth pipe 1 'entering in the direction of the arrow is set in rotation by the driven rolling tools 9 arranged on the circumference of the pipe, the axis of which extends obliquely to the pipe axis.
  • the rolling tools 9 consist, in a manner known per se, of rolling disks 16 arranged side by side, the diameter of which increases in the direction of the arrow.
  • the centrally arranged rolling tools 9 form the ribs 2 'in a known manner from the tube wall 5 supported by a rolling mandrel 17. A reduction in diameter initially takes place in a front region (feed region). In a middle area (finish rolling area) the helical ribs 2 'are rolled out. In a tool holder 15, the rolling tool 9 is followed by a toothed notched disk 10, the outer diameter D of which is larger than the outer diameter of the last rolling disk 16 '.
  • the notched disk 10 has axially parallel teeth 18 (cf. FIG. 9), so that fine notches 8 are formed in the tube wall 5 in the region of the groove base 3 '.
  • FIG. 9 shows a cross section through a notched disk 10 with teeth 18.
  • the outer diameter is denoted by D, the height of the teeth 18 by hz.
  • D the outer diameter
  • hz the height of the teeth 18
  • the notched disk 10 it is advisable for the notched disk 10 to have about 0.5 to 20 axially parallel or obliquely running - in cross section - approximately triangular, trapezoidal or semicircular teeth 18 per cm circumference, the tooth height hz being approximately 0.01 to 10.0 mm is.
  • the T-shaped ribs 2 are formed in a manner known per se.
  • a spacer disk 11 follows the notched disk 10.
  • the smoothing roller 12 smoothes the ends of the ribs 2 'so that the ends of the ribs 2 "lie on an imaginary cylindrical surface which is coaxial with the tube center axis 19.
  • the subsequent splitting roller 13 splits the Ribs 2 "in the helical direction and at the same time bends them sideways, so that Y-ribs 2 '" result, which are compressed by a compression roller 14 in the radial direction to form T-shaped ribs 2.
  • the thickness of the smoothing roller 12, split roller 13 and compression roller 14 corresponds approximately to the rib pitch t R (between the smoothing roller 12 and the split roller 13, a correction disc 20 is also indicated).
  • a device according to Fig. 10 used, in which the rolling mandrel 17 ends with the last rolling disc 16 '.
  • a pressing roller 22 follows in the tool holder 15 on the rolling tool 9, the outside diameter of which is larger than the outside diameter of the last rolling disk 16 '.
  • the groove 3 is deepened between the ribs 2 by the pressure roller 22, so that projections 21 are formed on the inside of the tube by displaced tube wall material (internal ripple H).
  • the notch disk 10 which follows the pressure roller 22, in turn causes the groove base 3 'to be notched.
  • the pressure roller 22 and the notched disk 10 have a smaller thickness than the last roller disk 16 '.
  • SF-Cu oxygen-free Cu
  • the diameter of the rolling disks used increased from 16 to 36.5 mm.
  • Both tubes were measured as a single tube in the flooded evaporator mode (i.e. water in the tube, refrigerant outside).
  • a notched disk 10 with 50 teeth 18 was used to produce the notches 8 in the finned tube 1 according to the example, which corresponds to approximately 4 notches per cm of groove length.
  • finned tubes 1 were produced with a device according to FIG. 10, only notched disks 10 with different numbers of teeth 18 being used (all other tube sizes remained unchanged).
  • the finned tubes 1 produced in this way with different numbers of notches 8 per cm of groove length were measured under the same conditions as in the exemplary embodiment in flooded evaporator operation (water in the tube, refrigerant R 22 outside).
  • this point is marked with P both in FIG. 11 and in FIG. 12.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Rippenrohr der im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschriebenen Gattung.
  • Ein derartiges Rippenrohr ist aus der EP-A 0 102 407 bekannt. Es weist auf der Rohrinnenseite eine unterbrochene Innenwelligkeit unterhalb der äußeren Nuten auf; auf der Rohrinnenseite sind voneinander getrennte Vorsprünge aus verlagertem Rohrwandungsmaterial vorgesehen. Daraus resultieren rohrinnenseitig günstige Wärmeübertragungseigenschaften. Den inneren Vorsprüngen entsprechen auf der Rohraußenseite voneinander getrennte Eindrückungen in der Rohrwandung, die in Schraubenlinienrichtung der äußeren Nuten über eine Länge in der Größenordnung einer Windung verlaufen. Diese Eindrückungen im Bereich des Nutengrundes bewirken zwar eine Oberflächenvergrößerung der Rohraußenseite gegenüber einem unverformten Rohr, haben jedoch nur einen geringen Einfluß auf den Wärmeübergang an der Rohraußenseite.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Rohrwandung im Bereich des Nutengrundes auf einfache Weise so zu gestalten, daß die Wärmeübertragung verbessert wird. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in Richtung der Mittellinien der rinnenförmig ausgebildeten Eindrückungen gemessene Länge L der Eindrückungen kleiner ist als die Rippenteilung (tR) und daß 0,5 bis 20 Eindrückungen pro cm Nutlänge angeordnet sind.
  • Die Mittellinien sollen dabei die tiefsten Punkte der rinnenförmigen Eindrückungen miteinander verbinden (Rippenteilung tR = Abstand von Rippenmitte zu Rippenmitte/Messung der Nutlänge entlang der Schraubenlinienrichtung der Nut).
  • Die feinen Eindrückungen lassen sich leicht während des Walzvorgangs für das Rippenrohr herstellen.
  • Die Erörterung der wärmetechnischen Vorteile erfolgt weiter unten anhand eines Ausführungsbeispiels.
  • Besondere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Rippenrohres sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 16.
  • Es empfiehlt sich, vorzugsweise 4 bis 13, insbesondere 7 bis 11 Eindrückungen pro cm Nutlänge anzuordnen.
  • Die senkrecht zur Richtung der Mittellinien gemessene Breite B der Eindrückungen ist vorzugsweise kleiner bzw. gleich deren Länge L.
  • Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung schließen die Mittellinien der Eindrückungen mit der Schraubenlinienrichtung der Nuten einen Winkel a ein, wobei 0° < a < 180°; insbesondere gilt für a: 10° < a < 170°. Bevorzugt verlaufen die Mittellinien etwa senkrecht zur Schraubenlinienrichtung, also a = 90°.
  • In den Fällen geringer Dicke der Rohrwandung empfiehlt sich nur eine geringfügige Eindrückung, dafür sollen sich die Eindrückungen jedoch jeweils bis in den Fuß benachbarter Rippen erstrecken (Fig. 6). In besonderen Fällen ist es ausreichend, wenn die Eindrückungen jeweils nur in dem Fuß benachbarter Rippen vorhanden sind (Fig. 7). Regelmäßige Abstände der Eindrückungen untereinander sind bevorzugt.
  • Die Tiefe der Eindrückungen beträgt vorzugsweise 0,01 bis 1,0 mm, insbesondere 0,05 bis 0,5 mm.
  • Im Querschnitt sind die Eindrückungen etwa V-, trapez- oder halbkreisförmig od. dgl. Es empfiehlt sich, unterschiedliche Querschnittsformen miteinander zu kombinieren.
  • Die Wärmeübertragungseigenschaften auf der Rohraußenseite werden verbessert, wenn die Rippen des erfindungsgemäßen Rohres mit einer T-Form umlaufen. Die Rohrinnenseite ist üblicherweise im wesentlichen glatt ausgebildet, eine Verbesserung der Wärmeübertragung wird durch eine Innenwelligkeit erzielt, wenn in Schraubenlinienrichtung der äußeren Nuten durchgehende Vorsprünge vorhanden sind.
  • Die erfindungsgemäßen Rippenrohre werden bevorzugt in überfluteten Verdampfern eingesetzt.
  • Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Rippenrohres. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch die Merkmale a) und b) nach Anspruch 17. Die Formulierung "und/oder" in Anspruch 17 bezieht sich darauf, ob sich das Rohr bei der axialen Vorschubbewegung gleichzeitig drehen soll oder nicht. Dabei wird das Glattrohr vorzugsweise durch einen darin liegenden Walzdorn abgestützt.
  • Zur Herstellung eines Rippenrohres mit T-förmigen Rippen empfiehlt sich ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 19.
  • Die Erzeugung einer Innenwelligkeit des Rippenrohres wird vorzugsweise nach Anspruch 20 durchgeführt.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt
    • Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Rippenrohr mit T-förmigen Rippen im Teilschnitt,
    • Fig. 2 einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Rippenrohr gemäß Linie A - A in Figur 1,
    • Fig. 3 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Rippenrohres, bei dem zum besseren Nachweis der Eindrückungen im Nutengrund die T-förmigen Rippen teilweise entfernt sind,
    • Fig. 4 perspektivisch in vergrößertem Maßstab Eindrückungen im Nutengrund mit unterschiedlichem Querschnitt,
    • Fig. 5 schematisch einen Ausschnitt der abgewickelten Rohroberfläche zur Erläuterung der Abmessungen der Eindrückungen,
    • Fig. 6 in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rippenrohr, bei dem sich eine Eindrückung jeweils bis in den Fuß benachbarter Rippen erstreckt,
    • Fig. 7 eine Abwandlung von Fig. 6, bei der jeweils nur der Fuß benachbarter Rippen eingedrückt ist,
    • Fig. 8 eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Rippenrohres mit T-förmigen Rippen,
    • Fig. 9 einen Querschnitt durch eine Kerbscheibe mit achsparallelen Zähnen,
    • Fig. 10 eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Rippenrohres mit inneren Vorsprüngen und mit T-förmigen Rippen,
    • Fig. 11 das Verhältnis Or gekerbt/ Or der Verdampfungsleistung eines erfindungsgemäßen T-Rippenrohres im Vergleich zu einem entsprechenden T-Rippenrohr ohne Einkerbungen (V-förmigen Eindrückungen) und
    • Fig. 12 das Verhältnis QT gekerbt/ er als Funktion der Anzahl der Einkerbungen pro cm Nutlänge.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Rippenrohr 1 im Teilschnitt bzw. im Querschnitt. Auf der Rohraußenseite laufen T-förmige Rippen 2 schraubenlinienförmig um, zwischen denen eine ebenfalls schraubenlinienförmig verlaufende Nut 3 gebildet ist. Der Fuß 4 der Rippen 2 steht radial von der Rohrwandung 5 ab, während die Rippenenden 6 jeweils so zur T-Form gestaucht sind, daß verengte Spalten 7 gebildet sind (vgl. die obere Spaltbreite S in Fig. 1). Der Abstand zwischen den Rippen 2 ändert sich kontinuierlich, so daß die Nuten 3 im wesentlichen als abgerundete Hohlräume ausgebildet sind. Die Rippenteilung als Abstand von Rippenmitte zu Rippenmitte ist mit tR bezeichnet.
  • Die Rohrwandung 5 weist im Bereich des Nutengrundes 3' feine Eindrückungen 8 auf, die im wesentlichen in Axialrichtung des Rohres 1 verlaufen und in Umfangsrichtung des Rohres einen regelmäßigen Abstand aufweisen. Die Tiefe der Eindrückungen 8 ist mit T bezeichnet (vgl. insbesondere Fig. 2).
  • Zur besseren Darstellung der Eindrückungen 8 im Nutengrund 3' sind in Fig. 3 die T-förmigen Rippen 2 teilweise entfernt.
  • Fig. 4 zeigt in vergrößertem Maßstab Eindrückungen 8 im Nutengrund 3' mit V-, trapez- und halbkreisförmigem Querschnitt. Die tiefsten Punkte der rinnenförmigen Eindrückungen 8 werden jeweils durch die dargestellten Mittellinien 8' verbunden. Die V-förmigen Eindrückungen 8 werden im folgenden als «Einkerbungen» bezeichnet.
  • Wie Fig. 5 deutlich zeigt, schließen die Mittellinien 8' mit der Schraubenlinienrichtung der Nuten 3 einen Winkel a ein (hier im Spezialfall ist a = 90°). Die in Richtung der Mittellinien 8' gemessene Länge der Eindrückungen 8 ist mit L, die senkrecht dazu gemessene Breite mit B bezeichnet. L und B sind deutlich kleiner als tR.
  • In Fig. 6 ist schematisch in vergrößertem Maßstab dargestellt, wie sich eine Eindrückung 8 jeweils bis in den Fuß 4 benachbarter Rippen 2 erstreckt, so daß in den Rippenflanken ausgeprägte Ecken 4' entstehen. Es sind zusätzlich die Kernwanddicke W und die Tiefe T der Eindrückungen 8 eingetragen. Die um T verminderte Kemwanddicke ist mit WR (= Restwanddicke) bezeichnet, die Tiefe der eingedrückten Rippenflanken mit Tf. Insbesondere bei geringer Restwanddicke WR ist jeweils nur der Fuß 4 benachbarter Rippen 2 eingedrückt (vgl. Fig. 7 mit T = O).
  • Die Vorrichtung nach Fig. 8 zur Herstellung eines T-Rippenrohres 1 läßt sich bei einem ortsfesten Walzkopf (bei sich drehendem Rohr) oder bei einem drehbaren Walzkopf (bei lediglich axial vorschiebbarem Rohr) verwenden. Im folgenden wird die Funktionsweise bei sich drehendem Rohr erläutert: Bei der Vorrichtung nach Fig. 8 sind jeweils ein Walzwerkzeug 9, eine gezahnte Kerbscheibe 10, eine Distanzscheibe 11, eine zylindrische Glättrolle 12, eine Spaltrolle 13 für die Rippen und eine zylindrische Stauchrolle 14 in einem durch Ziffer 15 angedeuteten Werkzeughalter integriert (bis auf die Kerbscheibe 10 entspricht die Vorrichtung derjenigen nach der DE-A 2.758.526). Es sind noch zwei weitere Werkzeughalter 15, jedoch ohne Kerbscheibe 10, vorgesehen, die jeweils um 120° gegeneinander versetzt am Umfang des Rohres 1 angeordnet sind (hier ist nur ein Werkzeughalter 15 dargestellt). Es können beispielsweise auch vier oder mehr Werkzeughalter 15 benutzt werden.
  • Die Werkzeughalter 15 sind radial zustellbar. Sie sind ihrerseits in einem ortsfesten (nicht dargestellten) Walzkopf angeordnet. Das in Pfeilrichtung einlaufende Glattrohr 1' wird durch die am Umfang des Rohres angeordneten, angetriebenen Walzwerkzeuge 9 in Drehung versetzt, deren Achse schräg zur Rohrachse verläuft. Die Walzwerkzeuge 9 bestehen in an sich bekannter Weise aus nebeneinander angeordneten Walzscheiben 16, deren Durchmesser in Pfeilrichtung ansteigt.
  • Die zentrisch angeordneten Walzwerkzeuge 9 formen in bekannter Weise die Rippen 2' aus der mittels eines Walzdorns 17 unterstützten Rohrwandung 5. Dabei findet zunächst in einem vorderen Bereich (Einzugsbereich) eine Durchmesserreduktion statt. In einem mittleren Bereich (Fertigwalzbereich) erfolgt das Auswalzen der schraubenlinienförmig umlaufenden Rippen 2'. In einem Werkzeughalter 15 ist dem Walzwerkzeug 9 eine gezahnte Kerbscheibe 10 nachgeschaltet, deren Außendurchmesser D größer ist als der Außendurchmesser der letzten Walzscheibe 16'. Die Kerbscheibe 10 weist achsparallele Zähne 18 auf (vgl. Fig. 9), so daß in der Rohrwandung 5 im Bereich des Nutengrundes 3' feine Einkerbungen 8 entstehen.
  • Die Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch eine Kerbscheibe 10 mit Zähnen 18. Der Außendurchmesser ist mit D, die Höhe der Zähne 18 mit hz bezeichnet. Es empfiehlt sich, wenn die Kerbscheibe 10 pro cm Umfang etwa 0,5 bis 20 achsparallele oder schräg verlaufende - im Querschnitt - etwa dreieck-, trapez- oder halbkreisförmige Zähne 18 aufweist, wobei die Zahnhöhe hz etwa 0,01 bis 10,0 mm beträgt.
  • Die Ausbildung der T-förmigen Rippen 2 erfolgt in an sich bekannter Weise. Auf die Kerbscheibe 10 folgt eine Distanzscheibe 11. Durch die Glättrolle 12 wird eine Glättung der Enden der Rippen 2' erzielt, so daß die Enden der Rippen 2" auf einer gedachten, mit der Rohrmittelachse 19 koaxialen Zylinderfläche liegen. Die nachgeschaltete Spaltrolle 13 spaltet die Rippen 2" in Schraubenlinienrichtung und biegt sie gleichzeitig seitlich auf, so daß Y-Rippen 2'" resultieren, die durch eine Stauchrolle 14 in radialer Richtung zu T-förmigen Rippen 2 gestaucht werden. Die Dicke von Glättrolle 12, Spaltrolle 13 und Stauchrolle 14 entspricht jeweils etwa der Rippenteilung tR (zwischen Glättrolle 12 und Spaltrolle 13 ist noch eine Korrekturscheibe 20 angedeutet).
  • Für die Herstellung eines Rippenrohres 1 mit inneren vorsprüngen 21 wird eine Vorrichtung gemäß Fig. 10 verwendet, bei der der Walzdorn 17 mit der letzten Walzscheibe 16' endet. In diesem Fall folgt in dem Werkzeughalter 15 auf das Walzwerkzeug 9 eine Drückrolle 22, deren Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der letzten Walzscheibe 16'. Durch die Drückrolle 22 wird die Nut 3 zwischen den Rippen 2 vertieft, so daß durch verlagertes Rohrwandungsmaterial Vorsprünge 21 auf der Rohrinnenseite ausgebildet werden (Innenwelligkeit H). Durch die Kerbscheibe 10, die auf die Drückrolle 22 folgt, erfolgt wiederum die Einkerbung des Nutengrundes 3'. Die Drückrolle 22 und die Kerbscheibe 10 weisen dabei eine kleinere Dicke als die letzte Walzscheibe 16' auf.
  • Beispiel: Ausgehend von einem Glattrohr 1' aus sauerstofffreiem Cu (SF-Cu) mit 18,90 mm Außendurchmesser und 1,35 mm Wanddicke wurde mit einer Vorrichtung nach Fig. 10 ein Rippenrohr 1 mit den Abmessungen nach der folgenden Tabelle hergestellt (wegen der einzelnen Rohrgrößen vgl. insbesondere Fig. 1, 5 und 10).
    Figure imgb0001
  • Dabei stieg der Durchmesser der verwendeten Walzscheiben 16 bis 36,5 mm an. Die Drückrolle 22 hatte einen Durchmesser von 37,0 mm; die Kerbscheibe 10 mit 50 Zähnen 18 der Höhe hz = 5,6 mm hatte einen Durchmesser D von 37,2 mm. Glättrolle 12 (0 = 34,3 mm), Spaltrolle 13 (0 = 35,10 mm), Stauchrolle 14 (0 = 35,10 mm).
  • Zum Vergleich wurde mit einer Vorrichtung nach Fig. 10 ohne Kerbscheibe 10 ein Rippenrohr mit T-förmigen Rippen ohne Einkerbungen 8 am Nutengrund 3' hergestellt.
  • Beide Rohre wurden im überfluteten Verdampferbetrieb (also Wasser im Rohr, Kältemittel außen) als Einzelrohr vermessen.
  • Es ergab sich, daß das Rippenrohr 1 mit eingekerbtem Nutengrund 3' eine wesentlich höhere Leistung (QT gekerbt) aufwies als das Vergleichsrohr mit glattem Nutengrund 3' (Qr). Gemäß Fig.11, in der das Leistungsverhältnis QT gekerbt QT als Funktion des Wasserdurchsatzes Ow (i/h) bzw. der Wassergeschwindigkeit Ww (m/s) aufgetragen ist, ergab sich eine Leistungssteigerung bis etwa 20 %.
  • Zur Herstellung der Einkerbungen 8 bei dem Rippenrohr 1 nach dem Beispiel wurde eine Kerbscheibe 10 mit 50 Zähnen 18 verwendet, was etwa 4 Einkerbungen pro cm Nutlänge entspricht.
  • Für Vergleichsmessungen wurden mit einer Vorrichtung nach Fig. 10 weitere Rippenrohre 1 hergestellt, wobei lediglich Kerbscheiben 10 mit unterschiedlicher Anzahl der Zähne 18 verwendet wurden (alle übrigen Rohrgrößen blieben unverändert). Die so hergestellten Rippenrohre 1 mit unterschiedlicher Anzahl der Einkerbungen 8 pro cm Nutlänge wurden bei gleichen Bedingungen wie im Ausführungsbeispiel im überfluteten Verdampferbetrieb (Wasser im Rohr, Kältemittel R 22 außen) vermessen.
  • Es wurden besonders gute Ergebnisse bei Rohren mit 4 bis 13 Einkerbungen pro cm Nutlänge, insbesondere mit 7 bis 11 Einkerbungen pro cm Nutlänge, erzielt, wie aus dem Diagramm nach Fig. 12 hervorgeht, in dem das Leistungsverhältnis QT ge- kerbt/QTals Funktion der Anzahl der Einkerbungen bei einem konstanten Wasserdurchsatz von 4r = 900 I/h aufgetragen ist.
  • Für ein gekerbtes Rippenrohr 1 nach dem Ausfühfungsbeispiel (also mit 4 Einkerbungen 8 pro cm Nutlänge) ergab sich für Or = 900 I/h bereits eine Leistungssteigerung des gekerbten Rohres von 20 % gegenüber dem ungekerbten Rohr. Zum besseren Verständnis ist dieser Punkt sowohl in Fig. 11 als auch in Fig. 12 mit P gekennzeichnet. Nach Fig. 12 ergibt sich für den Bereich von 4 bis 13 Einkerbungen pro cm Nutlänge (Bereich X) eine Leistungssteigerung von mindestens 20 %, für den Bereich von 7 bis 11 Einkerbungen pro cm Nutlänge (Bereich Y) eine Leistungssteigerung von über 30 %.

Claims (20)

1. Einstückiges Rippenrohr (1), insbesondere für Wärmeübertrager od. dgl., mit auf der Rohraußenseite schraubenlinienförmig umlaufenden Rippen (2), deren Fuß (4) im wesentlichen radial von der Rohrwandung (5) absteht, wobei im Bereich des Nutengrundes (3') der zwischen den Rippen (2) schraubenlinienförmig verlaufenden Nuten (3) voneinander getrennte Eindrückungen (8) in der Rohrwandung (5) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung der Mittellinien (8') der rinnenförmig ausgebildeten Eindrückungen (8) gemessene Länge L der Eindrückungen (8) kleiner ist als die Rippenteilung (tR) und daß 0,5 bis 20 Eindrückungen (8) pro cm Nutlänge angeordnet sind.
2. Rippenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 4 bis 13 Eindrückungen (8) pro cm Nutlänge angeordnet sind.
3. Rippenrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß 7 bis 11 Eindrückungen (8) pro cm Nutlänge angeordnet sind.
4. Rippenrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht zur Richtung der Mittellinien (8') gemessene Breite B der Eindrückungen (8) der Länge L der Eindrückungen (8) ist.
5. Rippenrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinien (8') der Eindrückungen (8) mit der Schraubenlinienrichtung der Nuten (3) einen Winkel a einschließen, wobei 0° < a < 180°.
6. Rippenrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Winkel a gilt: 10" < a < 170°.
7. Rippenrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Winkel a gilt: a = 90°.
8. Rippenrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Eindrückungen (8) jeweils bis in den Fuß (4) benachbarter Rippen (2) erstrecken.
9. Rippenrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrückungen (8) jeweils nur in dem Fuß (4) benachbarter Rippen (2) vorhanden sind.
10. Rippenrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrückungen (8) in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.
11. Rippenrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (T) der Eindrückungen (8) 0,01 bis 1,0 mm beträgt.
12. Rippenrohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (T) der Eindrückungen (8) 0,05 bis 0,5 mm beträgt.
13. Rippenrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (2) mit einer im Rippenquerschnitt gleichbleibenden T-Form umlaufen.
14. Rippenrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend den zwischen den Rippen (2) schraubenlinienförmig verlaufenden Nuten (3) Rohrwandungsmaterial zur Bildung von in Schraubenlinienrichtung durchgehenden Vorsprüngen (21) radial zur Rohrinnenseite verlagert ist.
15. Rippenrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 zur Verwendung in einem überfluteten Verdampfer, dadurch gekennzeichnet, daß das Rippenrohr (1) außen von verdampfendem Kältemittel umgeben ist und daß sich im Inneren des Rippenrohres (1) eine Flüssigkeit befindet.
16. Rippenrohr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Wasser ist.
17. Verfahren zur Herstellung eines Rippenrohres (1) nach den Ansprüchen 1 bis 12, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) Auf der äußeren Oberfläche eines Glattrohres (1') werden schraubenlinienförmig verlaufende Rippen (2') herausgewalzt, indem das Rippenmaterial durch Verdrängen von Material aus der Rohrwandung (5) nach außen mittels eines Walzvorgangs gewonnen wird und das entstehende Rippenrohr (1) durch die Walzkräfte in Drehung versetzt und/oder entsprechend den entstehenden Rippen (2) vorgeschoben wird, wobei die Rippen (2') mit ansteigender Höhe aus dem sonst unverformten Glattrohr (1') ausgeformt werden,
b) nach dem Herausformen der Rippen (2') wird die äußere Oberfläche der Rohrwandung (5) im Bereich des Nutengrundes (3') stellenweise durch radialen Druck nach innen verformt, so daß voneinander beabstandete Eindrückungen (8) entstehen.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Glattrohr (1') durch einen darin liegenden Walzdorn (17) abgestützt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18 zur Herstellung eines Rippenrohres (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Rippen (2') durch radialen Druck auf einen konstanten Durchmesser geglättet, daß die Enden der geglätteten Rippen (2") unter einem dem Steigungswinkel der Schraubenlinien entsprechenden Winkel zur Rohrlängsachse gespalten und gleichzeitig die gespaltenen Rippen seitlich zu einem Y-förmigen Querschnitt aufgebogen und daß die aufgebogenen Rippen (2"') durch weiteren radialen Druck zu einem T-förmigen Querschnitt gestaucht werden.
20. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18 zur Herstellung eines Rippenrohres (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Herausformen der Rippen (2') und vor der Verformung des Nutengrundes (3') die Nut (3) zwischen den Rippen (2) durch radialen Druck nach innen gedrückt wird, wobei das Rohr (1) über das freie Ende des Walzdorns (17) hinaus bewegt wird, so daß das Rohrwandungsmaterial auf die Rohrinnenseite verlagert wird.
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