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DE3048959C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Rippenrohres für Wärmeübertrager o.dgl. - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Rippenrohres für Wärmeübertrager o.dgl.

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DE3048959C2
DE3048959C2 DE3048959A DE3048959A DE3048959C2 DE 3048959 C2 DE3048959 C2 DE 3048959C2 DE 3048959 A DE3048959 A DE 3048959A DE 3048959 A DE3048959 A DE 3048959A DE 3048959 C2 DE3048959 C2 DE 3048959C2
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Manfred Dr.-Ing. 7900 Ulm Hage
Gerhard Dipl.-Ing. 7910 Neu-Ulm Schinköth
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Wieland Werke AG
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Wieland Werke AG
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    • 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
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verf. hren zur Herstellung eines Rippenrohres 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, durch Ziehen, bei weichem ein Ausgangsrohr im Verlaufe des Ziehens durch ein Ziehwerkzeug verformt wird.
Ein Herstellungsverfahren der genannten Art etwa nach der DE-AS 20 32 891 gestaltet sich u.a. dadurch
relativ aufwendig, weil das Ausgangsrohr in einem ersten Ziehschritt ein Ziehwerkzeug durchläuft, das einen Dorn mit schraubenlinienförmigen Nuten aufweist, und in einem zweiten Ziehschritt ein Ziehwerkzeug durchläuft, das einen Dorn mit schraubenlinienförmigen Nuten mit zu den Nuten des ersten Dorns entgegengesetzten Anschnittwinkel oder einen Dorn mit geraden Nuten aufweist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren anzugegeben, das sich wesentlich einfacher durchführen läßt.
-»5 Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein in Profillängsrichtung mit durchgehenden Innenrippen versehenes Ausgangsrohr verfestigt wird und pro Ziehschritt unter starker Umlenkung in dem Ziehwerkzeug einem Hohlzug mit einer Querschnittsabnahme von mindestens 30% unterworfen wird, wobei sich die Erhebungen innerhalb einer Reihe mit unregelmäßigem Abstand ausbilden.
Die Querschnittsabnahme beträgt vorzugsweise 35 bb 50%.
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 Rohres vor dem Hohlzug—Querschnittsfläche des 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. Gleichzeitg werden rauhe Oberflächen auf der Rohrinnenseite erhalten.
Gegenüber der üblichen Folge von etwa 4 bis 6 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 Dk 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.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Ziehwerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das Ziehwerkzeug ist gekennzeichnet durch einen Einlaufwinkel ec >40° und eine scharfe Kante am Obergang vom konischen zum zylindrischen Teil. Bevorzugt ist ein Einlaufwinkel a=45° bis 50°.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt,
F i g. 2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rippenrohr,
F i g. 3 einen Längsschnitt durch ein Ziehwerkzeug.
Ein Rippenrohr 1 nach F i g. 1 und 2 wird durch Hohlzug eines verfestigten Rohres mit inneren Längsrippen erhalten. Durch den Hohlzug reißen die Längsrippen auf: Es bilden sich unregelmäßig 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 F i g. 1 weisen die Erhebungen 2 im wesentlichen die Form von jeweils in einer Richtung ausgerichteten Parallelogrammen auf. Die stirnseitigen Kanten 6, 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 angedeutetem fußkreis der Erhebungen 2. Die rauhe Ausbildung der Se^enflächen 4, der Enden 5 und der Rohrinnenflächen K zwischen den Erhebungen 2 ist nicht dargestellt
Anhand von F i g. 3 wird die Rißenstehung erläutert:
Das von links (Pfeil 7) auf das Ziehwerkzeug 10 zulaufende, mit Längsrippen ' ersehene Ausgangsrohr wird unter dem Einlaufwinkel oc an der scharfen Kante 13 umgebogen. Beim Zurückbiegen vom konischen Teil 11 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 Verfugung. Die Korngröße Dk betrug 0,150 mm. Diese Preßrohre wurden durch Ziehen zu Rohren mit folgenden Daten verfestigt: 35 B
Außendurchmesser 23 mm
Wanddicke 1,20 mm
Rippenhöhe 1,80 mm
Vickerbiiärte HV 103
Die verfestigten Rohre wurden in zwei Schritten gezogen:
l.Zug Durchmesser des Ziehwerkzeugs 19,1mm
Einlaufwinkel λ des Ziehwerkzeugs 48°
Außendurchmesser des Rohres 17,2 mm Wanddicke des Rohres 1,00 mm
Rippenhöhe 1,45 mm
Querschnittsabnahme 36%
2. Zug Durchmesser des Ziehwerkzeugs 31,5 mm
Einlauf winkel α des Zieh Werkzeugs 48°
Außendurchmesser des Rohres 12,0 mm
Wanddicke des Rohres 0,80 mm
Rippenhöhe 1,10 mm
Querschnittsabnahme 45%
Die Innenrippen dieser so behandelter. Rohre waren bis zum Grund aufgerissen.
Die wärmetechnischen Vorteile dieser Rippenrohre ergeben sich beispielsw .ise 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 erfindungsgerr.äßen Rippenrohren als Innenrohre und die eines Koaxial-Verdampfers mit üblichen fünfstrahligen Sternprofilrohren der Bezeichnung 5-12 08 (fünfstrahlig, Außendurchmesser: 12,0 mm, Wanddicke: 0,8>( >nm) zusammengestellt:
Koaxial-Verdampfer mit Koaxial-Verdampfer mit
erfindungsgemäßen Innenrohren Sternprofil-Innenrohr
- Mantelrohr (mm) 0 35x1 0 35 χ I Innenrohr:
Außendurchmesser (mm) 12,0 12,0
Wanddicke (mm) 0,8 0,8
Anzahl der Innenrohre 3
1C Winkeldurchmesser (mm) 0 450 ±5 0 450 ±5 Zahl der Windungen 3,5
Dk Betriebsdaten waren:
15 Verdampfungstemperatur fo = 00C
Wassereintrittstemperatur /vu = 12'C
Kältemittel R
20 Koaxial-Verdampfer mit Sternprofil-Innenrohren bei gleichen Außengeometrien (gleiches Bauvolumen, gleiches Gewicht) und gleichem wasserseitigen Druckabfall eine um 20% höhere Leistung aufwies.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Rippenrohres 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, durch Ziehen, bei welchem ein Ausgangsrohr im Verlaufe des Ziehens durch ein Ziehwerkzeug verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Profillängsrichtung mit durchgehenden Innenrippen versehenes Ausgangsrohr verfestigt wird und pro Ziehschritt unter starker Umlenkung in dem Ziehwerkzeug (10) einem Hohlzug mit einer Querschnittsabnahme von mindestens 30% unterworfen wird, wobei sich die Erhebungen (2) innerhalb einer
ίο Reihe mit unregelmäßigem Abstand ausbilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsabnahme beim Hohlzug 35 bis 50% beträgt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ziehichritte durchgeführt werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsrohr eine große Korngröße (Dk) aufweist
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Korngröße (Dk) des Ausgangsrohres mindestens 0,100 mm beträgt
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Korngröße (Dk) 0,150 bis 0,300 mm beträgt
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß als Ausgangsrohr ein unverfestigtes Rohr verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß ein Preßrohr verwendet wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet daß die Vickershärte (HV) des verfestigten Rohres 200 bis 250% der Vickershärte des unverfestigten Ausgangsrohres beträgt
10. Ziehwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ziehwerkzeug (50) einen Einlaufwinkel χ > 40° und eine scharfe Kante (13) am Übergang vom konischen (11) zum zylindrischen (12) Teil aufweist
11. Ziehwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß der Einlaufwinkel λ=45 bis 50° beträgt
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