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DE3048959A1 - Rippenrohr fuer waermeuebertrager od. dgl. - Google Patents

Rippenrohr fuer waermeuebertrager od. dgl.

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DE3048959A1
DE3048959A1 DE19803048959 DE3048959A DE3048959A1 DE 3048959 A1 DE3048959 A1 DE 3048959A1 DE 19803048959 DE19803048959 DE 19803048959 DE 3048959 A DE3048959 A DE 3048959A DE 3048959 A1 DE3048959 A1 DE 3048959A1
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DE
Germany
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finned tube
pipe
tube according
section
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DE19803048959
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DE3048959C2 (de
Inventor
Manfred Dr.-Ing. 7900 Ulm Hage
Gerhard Dipl.-Ing. 7910 Neu-Ulm Schinköth
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
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    • 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
    • F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles 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 or tubes with decorated walls
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

nmr· "
Rippenrohr für Wärmeübertrager od. dgl.
Die Erfindung betrifft ein Rippenrohr für Wärmeübertrager od. dgl. mit auf der Rohrinnenseite vorhandenen Erhebungen, die gemäß in Profillängsrichtung verlaufender Reihen angeordnet sind und die ebenfalls in Profillängsrichtung verlaufende Seitenflächen aufweisen.
Ein Rippenrohr der genannten Art etwa nach der DE-AS 2.032.89I weist auf der Rohrinnenseite im wesentlichen pyramidenstumpfförrnige Erhebungen auf. Gegenüber einem Glattrohr bietet ein solches Rohr zwar wärmetechnische Vorteile, weil beispielsweise im Verdampfei betrieb die Wärmeübertragungseigenschaften durch Turbulenzbildung für das Kältemittel an den Erhebungen verbessert werden können, die Herstellung eines solchen Rohres gestaltet sich jedoch u. a. dadurch relativ aufwendig, weil es in zwei Ziehschritten über jeweils einen mit spiralförmigen bzw. geraden Nuten versehenen Dorn erzeugt werden muß.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rippenrohr mit inneren Erhebungen anzugeben, das sich bei verbesserten Wärmeübertragungseigenschaften zugleich wesentlich einfacher herstellen läßt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Erhebungen innerhalb einer Reihe mit unregelmäßigem Abstand angeordnet sind.
• ·
Durch die unregelmäßige Anordnung der Erhebungen wird die Turbulenzbildung wesentlich gefördert.
Die herstellungstechnischen Vorteile werden im folgenden zusammen mit dem erfindungsgemaßen Verfahren besprochen, insbesondere die Erörterung wärmetechnischer Vorteile erfolgt anhand eines weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispiels.
Nach bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung nimmt - im ' Querschnitt gesehen - der Abstand benachbarter Erhebungen radial nach innen zu den Enden der Erhebungen kontinuierlich zu oder ab.
Die Enden der Erhebungen sind zweckmäßig abgerundet, wobei die Erhebungen insbesondere einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen, oder abgeflacht.
Vorzugsweise laufen die Seitenflächen der Erhebungen stirnseitig jeweils zu einer Kante zusammen.
Dabei weisen die Erhebungen - jeweils im Längsschnitt gesehen vorzugsweise angenähert die Form von Trapezen oder die Form von jeweils in einer Richtung ausgerichteten Parallelogrammen auf, d. h. in eine Richtung des Rohres weisen spitzwinklig geneigte Kanten, während stumpfwinklig geneigte Kanten in die andere Richtung weisen.
rt » * · *■
Zur Vermehrung der Zahl der Blasenkeime empfiehlt es sich, wenn die Seitenflächen und Enden der Erhebungen sowie die Rohrinnenflächen zwischen den Erhebungen rauh ausgebildet sind.
Zur besseren Wärmeübertragung nach außen trägt es ferner bei, wenn sich die Unterbrechungen zwischen einzelnen Erhebungen bis zum Fußkreis der Erhebungen erstrecken und wenn die Außenseite des Rippenrohres leicht gewellt ist.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Rippenrohres.
Bas Verfahren gestaltet sich insofern besonders einfach, weil lediglich ein in Profillängsrichtung mit durchgehenden Innenrippen versehenes Ausgangsrohr verfestigt wird und pro Ziehschritt unter starker Umlenkung in einem Ziehwerkzeug einem Hohlzug mit einer Querschnittsabnahme von mindestens 30 %, vorzugsweise 35 bis 50 %, unterworfen wird.
Unter starker Umlenkung soll dabei verstanden werden, daß das verfestigte Rohr im Ziehwerkzeug zuerst mit kleinem Krümmungsradius eingezogen und anschließend in entgegengesetzter Richtung unter ebenfalls kleinem Krümmungsradius zurückgebogen wird.
Als Querschnittsabnahme wird dabei folgende Größe definiert:
Querschnittsfläche des Querschnittsfläche des Rohres vor dem Hohlzug " Rohres nach dem Hohlzug
Querschnittsfläche des Rohres vor dem Hohlzug
Durch diese starke Umlenkung und den starken Hohlzug reißen die ursprünglichen Längsrippen auf, und es bilden sich unregelmäßig angeordnete Erhebungen. Gleichzeitig werden rauhe Oberflächen auf der Rohrinnenseite erhalten.
Gegenüber der üblichen Folge von etwa 4 bis β Ziehschritten sind nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt nur zwei Ziehschritte durchzuführen, wobei in etwa eine maßstabgerechte Verkleinerung des Rohres ohne Verwendung eines profilierten Innendorns erzielt wird. Zudem können kleinere Wandstärken als bisher erreicht werden.
Die Korngröße des Ausgangsrohres spielt: bei der Rißbildung eine entscheidende Rolle: je gröber das Korn, um so größer Rißanfälligkeit und Rißtiefe. Die Korngröße D„ des Ausgangsrohres beträgt mindestens 0,100 mm, vorzugsweise 0,150 bis 0,300 mm.
Es ist außerdem empfehlenswert, wenn als Ausgangsrohr ein unverfestigtes Rohr, vorzugsweise ein Preßrohr, verwendet wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt dabei die Vickershärte HV des verfestigten Rohres 200 bis 250 % der Vickershärte des unverfestigten Ausgangsrohres.
I'ie Erfindung betrifft weiterhin ein Ziehwerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
ORIGINAL
Das Ziehwerkzeug ist gekennzeichnet durch einen Einlaufwinkel OC >4o° und eine scharfe Kante am Übergang vom konischen zum zylindrischen Teil. Bevorzugt ist ein Einlaufwinkel Oc = 45° bis 50°.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäSes Rippenrohr
und
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Ziehwerkzeug.
Ein Rippenrohr 1 nach Fig. 1 und 2 wird durch Hohlzug eines verfestigten Rohres mit inneren Längsrippen erhalten. Durch den Hohlzug reißen die Längsrippen auf: Εε bilden sich unregelmäßic angeordnete Erhebungen 2, die durch die Unterbrechungen 3 getrennt sind.
Im Querschnitt nach Fig. 2 haben die Erhebungen 2 die ursprüngliche Form der Längsrippen beibehalten; d. h. die Seitenflächen 4 der Erhebungen 2 verlaufen ebenfalls in Profillängsrichtung, und der Abstand benachbarter Erhebungen 2 nimmt - im Querschnitt gesehen radial nach innen zu den Enden 5 der Erhebungen kontinuierlich zu.
Im Längsschnitt nach Fig. 1 weisen die Erhebungen 2 im wesentlichen, die Form von jeweils in einer Richtung ausgerichteten Parallelogram-
- ίο -
men auf. Die stirnseitigen Kanten 63 8 der Erhebungen 2 bilden mit der Ziehrichtung der Rohre nach Pfeil 7 einen spitzen Winkel.
Im vorliegenden Fall erstrecken sich die Unterbrechungen 3 bis zu dem mit 9 angedeuteten Fußkreis der Erhebungen 2. Die rauhe Ausbildung der Seitenflächen K, der Enden 5 und der Rohrinnenflächen 14 zwischen den Erhebungen 2 ist nicht dargestellt.
Anhand von ?i£. 3 wird die Rißentstehung erläutert: Das von links (Pfeil 7) auf das Ziehwerkzeug 10 zulaufende, mit Längsrippen versehene Ausgangsrohr wird unter dem Einlaufwinkel Oe an der scharfen Kante I3 umgebogen. Beim Zurückbiegen vom konischen Teil Ii in den zylindrischen Teil 12 entstehen Risse (Unterbrechungen 3). Die starke Dehnung an der Außenfaser wird vom Werkstoff nicht mehr ertragen. Beim Weiterziehen werden die Risse durch die Längung des Rohres weiter verbreitet.
Beispiel: Als Ausgangsrohre standen stranggepreßte Kupferrohre mit einem Außendurchmesser von 28 mm und mit 20 Innenrippen zur Verfügung. Die Korngröße/betrug 0,150 mm. Diese Preßrohre wurden durch Ziehen zu Rohren mit folgenden Daten verfestigt:
Außendurchmesser: 23 mm
Wanddicke : 1,20 mm
Rippenhöhe : 1,80 mm
Vickershärte HV : 103
- li -
Die verfestigten Rohre wurden in zwei Schritten gezogen:
1. Zug: Durchmesser des Ziehwerkzeugs
Einlauf winkel Oc des Ziehwerkzeugs Außendurchmesser des Rohres Wanddicke des Rohres
Rippenhöhe
Querschnittsabnahme
2. Zug: Durchmesser des Ziehwerkzeugs
Sinlaufwinkel 1X des Ziehwerkzeugs Außendurchmesser des Rohres Wanddicke des Rohres
Rippenhöhe
.-- "·■ Querschnittsabnahme
19,1 mm
48°
17,2 mm
1,00 mm
1,45 mm
36 %
13,5 mm
48°
12,0 mm
ο,δο mm
1,10 mm
45 £
Die Innenrippen dieser so behandelten Rohre waren bis zum Grund aufgerissen.
Die wärmetechnischen Vorteile dieser Rippenrohre ergeben sich beispielsweise beim Einsatz in Koaxial-Verdampfern. Koaxial-Verdampfer bestehen üblicherweise aus einem oder mehreren Innenrohren, über die ein Mantelrohr geschoben ist. Im Raum zwischen den Innenrohren und dem Mantelrohr fließt das Wasser, in den Innenrohren verdampft das Kältemittel. Dieses wird im Gegenstrom zum Wasser geführt.
In der nachfolgenden Tabelle sind die Daten eines Koaxial-Verdampfers mit den erfindungsgemäßen Rippenrohren als Innenrohre und die eines
Koaxial-Verdampfers mit üblichen fünfstrahligen Sternprofilrohren der Bezeichnung 5-12-08 (fünfstrahlig, Außendurchmesser: 12,0 mm, Wanddicke: 0,80 mm) zusammengestellt:
Koaxial-Verdampfer
mit erfindungsge
mäßen Innenrohren		 Koaxial-Verdampfer
mit Sternprofil-
Innenrohren
Mantelrohr (mm) 0 35 x 1 0 35 x 1
Innenrohr:
Außendurchmesser (mm) 12,0 12,0
Wanddicke (mm) 0,8 0,8
Anzahl der Innenrohre 3 "2
Wickel durchmesser (mm) 0 450 + 5 0 450 + 5
Zahl der Windungen 3,5 3,5
Die Betriebsdaten waren:
Verdampfungstemperatur : t = O0C Wassereintrittstemperatur : t^ = 12°C Kältemittel : R 22
Es zeigte sich, daß der Koaxial-Verdampfer mit den erfindungsgemäßen Innenrohren gegenüber einem Koaxial-Verdampfer mit Sternprofil-Innenrohren bei gleichen Außengeometrien (gleiches Bauvolumen, gleiches Gewicht) und gleichem wasserseitigen Druckabfall eine um 20 £ höhere Leistung aufwies.
BAn
Leerseite

Claims (1)

  1. Wieland-Verke AG 7900 Ulm (Donau), Ιδ.12.80 ka
    TPT-2539
    Patentansprüche :
    / IJ Rippenrohr für Wärmeübertrager od. dgl. mit auf der Rohrinnenseite vorhandenen Erhebungen, die gemäß in Profillängsrichtung verlaufender Reihen angeordnet sind und die ebenfalls in Profillängsrichtung verlaufende Seitenflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Erhebungen (2) innerhalb einer Reihe mit unregelmäßigem Abstand angeordnet sind.
    2. Rippenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daü - im Querschnitt gesehen - der Abstand benachbarter Erhebungen (2) radial nach innen zu den Enden (5) der Erhebungen (2) kontinuierlich zunimmt.
    ;5. Rippenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß - im Querschnitt gesehen - der Abstand benachbarter Erhebungen (2) radial nach innen zu den Enden (5) der Erhebungen (2) kontinuierlich abnimmt.
    4. Rippenrohr nach den Ansprüchen 1 bis 3., dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (5) der Erhebungen (2) abgerundet sind.
    BAD ORIGINAL
    5. Rippenrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
    da3 die Erhebungen (2) einen im wesentlichen dreieckförraigen Querschnitt aufweisen.
    6. Rippenrohr nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (5) der Erhebungen (2) abgeflacht sind.
    7. Rippenrohr nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, da£.J die Seitenflächen (k) stirnseitig jeweils zu einer Kante (β, 8) zusammenlaufen.
    •S. Rippenrohr nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, da2 die Erhebungen (2) - im Längsschnitt gesehen - angenähert die Form von Trapezen aufweisen.
    9. Rippenrohr nach den Ansprüchen 1 bis 1, dadurch gekennzeichnet, da;, die Erhebungen (Γ) - in Länccschnitt gesehen - angenähert (iii· i'Yirrri von ,,dwells in ο j nor VA cht.unp; ausgerichteten Parallelogrammen aufweisen.
    10. Rippenrohr nach den Ansprüchen 1 bis 9/ dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (4) und Enden (5) der Erhebungen (2) sowie die Rohrinnenflächen (14) zwischen den Erhebungen (2) rauh sind.
    11. Rippenrohr nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dai? sich die Unterbrechungen (3) zwischen einzelnen Erhebungen (C) bis zum Fußkreir. (9) der Erhebungen (2) erstrecken.
    BAD ORIGINAL
    — 3 —
    12. Rippenrohr nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Außenfläche des Rippenrohrer; (1) leicht gewellt j st.
    13. Verfahren zur Herstellung eines Rippenrohres nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Profillängsrichtung mit durchgehenden Innenrippen versehenes Ausgangsrohr verfestigt wird und pro Ziehschritt unter starker Umlenkung in einem Ziehwerkzeug einem Hohlzug mit einer C^uerschnittsabnahme von mindestens 30 £ unterworfen wird.
    IA. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daii die iiuerschnittsabnahme beim Hohlzug 35 tis [.0 c,'. betreibt.
    15. Verfahren nach Anspruch I3 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ziehschritte durchgeführt werden.
    16. Verfahren nach den Ansprüchen I3 bis I5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsrohr eine große Korngröße (DK) aufweist.
    17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Korngröße (D^) des Ausgangsrohres mindestens 0,100 mm beträgt.
    18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße (DK) 0,150 bis 0,300 mm beträgt.
    BAD OPJGiMAL
    19· Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis IB, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsrohr ein unverfestigtes Rohr verwendet wird.
    2C. \rerfahren nach Anspruch I9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Preßrohr verwendet wird.
    21. Verfahren nach den Ansprüchen I9 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Vickershärte (HV) des verfestigten Rohres 200 bis 250 % der Vickershärte des unverfestigten Ausgangsrohres beträgt.
    22. Ziehwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Ziehwerkzeug (10) einen Einlaufwinkel Oe > 4o° und eine scharfe Kante (I3) am Übergang vom konischen (11) zum zylindrischen (12) Teil aufweist.
    23. Ziehwerkzeug nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufwinkel Oc = 45 bis 5O0 beträgt.
DE3048959A 1980-12-24 1980-12-24 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Rippenrohres für Wärmeübertrager o.dgl. Expired DE3048959C2 (de)

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