Rippenrohr-Wärmeaustauseher mit speichenradförmig ausgebildeten Blechrippen. Wärmeaustauscher, wie sie beispielsweise in der Kältetechnik verwendet werden, werden im allgemeinen aus Rohren, Rohrschlangen oder Rohrbündeln aufgebaut. Insbesondere bei Wärmeaustauschern, bei denen ein Wärme austausch zwischen einem flüssigen und einem gasförmigen bezw. zwischen zwei gas förmigen Medien stattfindet, ist es bekannt, die Rohre auf ihrer Aussenseite zur Ver besserung des Wärmeüberganges mit Rippen zu versehen.
Derartige als Rippenrohre in der Technik allgemein bekannte Konstruktionen werden beispielsweise so aufgebaut, dass ein Blech band 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 Rohrrip pen senkrecht zur Rohrachse verlaufen. Wei terhin ist es auch bekannt, derartige Rippen rohre für Wärmeaustauscher in der Weise herzustellen, dass kreisringförmige Bleche in bestimmten Abständen auf das Rohr auf- geschoben und mit diesem verlötet, ver schweisst oder durch Eintauchen in ein flüssi ges Metallbad verbunden werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Rippen durch Blechtafeln gebildet werden, die eine der Zahl der Wärmeaustauschrohre entspre- ehende Anzahl Bohrungen besitzen. Diese so vorbereiteten Blechtafeln werden ebenfalls in bestimmten Abständen voneinander auf das Rohrpaket bezw. Rohrbändel aufgeschoben und in der zuvor beschriebenen Weise be festigt. Die zuletzt genannten Konstruktionen sind in der Technik allgemein als Lamellen rohre bekannt.
Diese Rippen- bezw. Lamellenrohre be kannter Bauart haben nun den Nachteil, dass es nicht gelingt, die Rippen bezw. Lamellen in vollem Umfange für die Wärmeübertra gung auszunützen, d. h. aber, dass der für den Aufbau der Rippen- bezw. Lamellenrohre notwendige Materialaufwand in keinem Ver hältnis - zu der damit erzielten Wärmeüber tragung steht.
Die Folge davon ist, dass der- artige Wärmeaustauscher verhältnismässig viel Platz benötigen, ein grosses Gewicht auf weisen und einen verhältnismässig grossen Materialaufwand bedingen.
Ausgehend von der Erkenntnis, dass man den Wärmeübergang durch Wahl geringer Querschnitte bezw. geringer Radien der Rip pen erheblich in die Höhe treiben kann, hat man auch schon Wärmeaustauscher gebaut, bei denen die Rohrrippen durch Drahtkon struktionen ersetzt werden. Die Ausbildung dieser Drahtkonstruktionen, die mit den Wärmeaustauschrohren in gut leitende Ver bindung gebracht werden, ist in der mannig faltigsten Weise bekannt.
Bei Herstellung der Rohrrippen aus Drähten wird der Wärme übergang noch dadurch wesentlich erhöht, dass dem aussen an den Wärmeaustauschrohren vorbeiströmenden Medium viele relativ scharfe Kanten entgegenstehen, die zu einer Aufspal tung der Grenzschichten des strömenden Mediums führen. Ferner ist die Erhöhung des Wärmeüberganges bei derartigen Konstruk tionen noch dadurch bedingt, dass bei Drähten das Verhältnis zwischen Oberfläche und Querschnitt besonders gross ist.
Eine Erhöhung des Wärmeüberganges führt nur zu einer Verringerung der Abmessungen des Wärme- austauschers und anderseits kann durch Ver- wendung von Drähten das Gewicht des Wärmeaustauschers wesentlich herabgesetzt werden. Derartige aus Drähten bezw. Draht konstruktionen zusammen mit Rohren auf gebaute Wärmenustauscher weisen aber den Nachteil auf, dass ihr Aufbau ziemlich ver wickelt ist und sie damit verhältnismässig teuer in der Ausführung werden.
Einer Er sparnis an Material steht also auf der andern Seite ein erhöhter Arbeitsaufwand entgegen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht nun, einen aus Rippenrohren aufgebauten Wärmeaustauscher zu schaffen, bei dem einer seits die Vorteile des aus Drähten in Verbin dung mit Rohren aufgebauten Wärmeaus tausehers ausgenützt, anderseits aber dessen Nachteile hinsichtlich der Herstellun; besei tigt werden.
Der Wärmeaustausclier nach der Erfindung besteht darin, dass die Wärmeaus ta,uschrohre mit Blechrippen ausgerüstet sind, die nach Art eines Speichenrades aus-, gebildet sind, wobei die einzelnen Speichen in radialer Richtung fortlaufend durch Stege miteinander verbunden sind.
Die Herstellung derartiger Rippen für Wärmeaustauschrohre kann beispielsweise so erfolgen, dass die spei- clienradförmiben Blechrippen durch einzelne kreisringförmige Blechscheiben gebildet wer den, die durch Stanzen so bearbeitet werden, dass von der vollen Blechscheibe lediglich die Speichen und deren Verbindungsstege übrig bleiben.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es auch möglich, die Rippen für mehrere, z. B. vier, Wärmeaustauschrohre aus einem Stück herzustellen, wobei die Speichen bezw. deren Verbindungsstege für mehrere Wärme- austauschrolire ineinander übergehen.
Eine weitere Möglichkeit der Herstellung derarti ger Rippenkonstruktionen besteht darin, dass ein mit Ausstanzungen versehener Blech streifen verwendet wird, der in Form einer Wendel auf die Wärmeaustauschrohre auf- bewiekelt und mit diesen in bekannter MT eise verbunden wird.
In den Fib. 1 bis 15 sind Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes dar gestellt. Die Fib. 1 und 2 zeigen. ein Aus führungsbeispiel in zwei Ansichten. Hierbei sind mit ra das Wä rmeaustauschrohr, mit h Speichen und mit c die Verbindungsstege der Rohrrippen bezeichnet.
Die einzelnen Rohr rippen bestehen aus kreisrunden Blechschei ben, die durch Ausstanzungen ein System von dünnen Speichen b und Drahtkränzen c bilden. Auf diese Weise wird für die Blech rippen ein Maximum an Oberfläche im Ver hältnis zu dem Gewicht der Rippen erzielt.
Im übrigen sind die Rippen in regelmässigen Abständen auf die Rohre a aufgeschoben und mit den Rohren durch Verlöten, Verschwei ssen oder durch Eintauchen in ein flüssiges Metallbad verbunden. Um eine z-,s-eckmässige :%-usiiiitzung der Kantenwirkung auf das strömende Medium zu erzielen, werden die Speichen und deren Verbindungsstege mit einem möglichst geringen Querschnitt aus gebildet.
Der Querschnitt der Speichen b und ihrer Verbindungsstege c wird beispielsweise quadratisch gewählt, was in einfacher Weise dadurch erzielt werden kann, dass die Breite der Speichen und deren Verbindungsstege etwa gleich der Blechdicke der Rippen ge wählt wird. Sind andere Querschnitte der Speichen und ihrer Verbindungsstege er wünscht, wie beispielsweise ein runder Quer schnitt oder der für den Wärmeübergang be sonders günstige sternförmige Querschnitt, so müssen die Scheiben in einem besonderen Gesenk nachgearbeitet werden.
Solche dazu erforderliche Gesenke bestehen aus zwei auf einanderpassenden Platten mit den endgülti gen Profilen entsprechenden Aussparungen, wobei in jeder Platte ein halbes Profil für jede Speiche und jeden Verbindungssteg ein gegraben ist. So ist beispielsweise in Fig. 16 ein Ausschnitt aus einem Gesenk nach der Linie A-A in Fig. 13 in grösserem Massstab für die Herstellung eines Sternprofils dar gestellt. Dabei sind die beiden Gesenkplatten mit e und f bezeichnet.
Die Speichen werden zweckmässig so ausgebildet, dass ihr Quer schnitt gegen die Rohroberfläche hin entspre chend der zunehmenden, zu übertragenden Wärmemenge zunimmt. Da der Wärmeaus tausch in radialer Richtung vor sich geht, wird man, statt eine sehr grosse Anzahl Ver bindungsstege in radialer Richtung anzuord nen, vorzugsweise eine grössere Anzahl neben einanderliegenden Rohrrippen anordnen, also in achsialer Richtung möglichst viele solche Elemente vorsehen. Anderseits ist der Ab stand der Verbindungsstege, die bei den Fig.1 und 2 konzentrische Ringstücke bilden, da nach zu bemessen, für welche Temperatur verhältnisse der Wärmeaustauscher ausgelegt ist.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Rippenrohr soll beispielsweise für einen Temperaturbereich unter<B>O' C</B> angewendet werden, wobei der Abstand der Verbindungs stege mit Rücksicht auf die von Zeit zu Zeit erforderliche Enteisung verhältnismässig gross gewählt ist. Eine Ausbildung des Rippen rohres für Temperaturen über 0 C zeigt da- gegen die Fig. 3. Bei dieser sind sehr eng nebeneinanderliegende Verbindungsstege der Speichen vorgesehen.
Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung, bei dem die speichenradförmigen Blechrippen für mehrere Wärmeaustauschrohre, in diesem Falle vier, aus einem Stück bestehen. Die diagonal ge genüberliegenden Speichen sind zusammen geführt und mittels Stegen c mit andern Speichen verbunden. Die Fig. 6 und 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin- dung für Temperaturen über 0"C, während Fig. 8 eine entsprechende Ausführung für Temperaturen unter<B>O' C</B> zeigt.
Bei diesen Ausführungen nach Fig. 6 bis 8 sind die je weils zwei Speichen b verbindenden Stege c aus zwei nach aussen hin zusammenlaufen den, einen spitzen Winkel einschliessenden Teilen zusammengesetzt. Diese Ausführung zeichnet sich gegenüber den Konstruktionen nach Fig. 1 bis 5 dadurch vorteilhaft aus, dass der Wärmeübergang durch Vergrösse rung der Oberfläche der Verbindungsstege c und anderseits durch erhöhte Kantenwirkung vergrössert wird.
Bei diesen Ausführungen %verden zweckmässig mit Rücksicht auf die in Richtung auf die Rohroberfläche zunehmende zu übertragende Wärmemenge sowohl die Speichen b als auch deren Verbindungsstege c nach aussen hin sich verjüngend ausgebildet.
Eine besonders zweckmässige Ausführung der Rippenrohre ist in Fig. 9 dargestellt, die sieh insbesondere für eine Strömungs- richtung des ausserhalb der Rohre a strömen den gasförmigen Mediums in senkrechter Richtung zur Rohrachse eignet.
Bei dieser Ausführung sind die Verbindungsstege c von jeweils zwei aufeinanderfolgenden Speichen b abwechselnd nach der einen oderandern Seite zickzackförmig aus der Blechebene tieraus gebogen, wodurch der Wärmeübergang und damit der Wirkungsgrad des Wärmeaus- tauschers noch besonders erhöht wird.
Im Gegensatz hierzu zeigen die Fig. 10 und 11 eine Ausführung des Rippenrohres, bei dem die Strömungsrichtung des die Rip pen beaufschlagenden Mediums parallel zu den Rohrachsen verläuft. Bei dieser Ausfüh rung bestehen die Verbindungsstege der Spei chen aus durch Ausstanzunben gebildeten schmalen Blechstreifen, die durch Verdrehen um ihre Mittelachsen um 90 aus der Blech ebene herausgedreht sind, so dass sie in der Richtung des sie beaufschlagenden strömen den Mediums verlaufen.
Beim Verdrehen dieser Blechstreifen muss dabei besonders darauf geachtet werden, dass das Material an seinen Drehpunkten nicht einreisst, damit der gesamte lUaterialquerschnitt an den Über gangsstellen zwischen den Verbindungsstegen und Speichen für den _N\Tärmedurchgatig zur Verfügung steht.
Während alle Ausführungen nach Fig. 1 bis 11 sich auf Rippenrohre beziehen, bei denen die Blechrippen aus runden Blech scheiben bestehen, die durch entsprechende Ausstanzungen in die Speichenradform über geführt sind, zeigen die Fig. 12 bis 15 Aus führungsbeispiele der Erfindung, bei denen die Blechrippen durch mit Ausstanzungen versehene Blechstreifen gebildet sind, die in Form einer Wendel auf die Wärmeaustausch rohre aufgewickelt und in bekannter Weise auf diesen durch Löten, Schweissen oder durch Eintauchen in ein Metallbad befestigt werden.
In den Fig. 12 und 13 sind derartige Blechstreifen dargestellt, wie sie für die Herstellung der Blechrippen verwendet wer den. Diese Blechstreifen sind wiederum ent sprechend den runden Blechscheiben so aus gestanzt, da.ss Speichen b und zugehörige Verbindungsstege c stehenbleiben. Bei der Ausführung nach Fig. 12 sind die Verbin dungsstege zwischen je zwei Speichen ab gewinkelt, während die Verbindungsstege bei Fig. 13 gerade verlaufen.
Die untern Enden d der Speichen sind rechtwinklig abgebogen (vergl. Fig. 15) und dienen zur Befestigung der Rippen auf den Wärmeaustauschrohren. Diese Blechstreifen nach Fig. 12 und 13 wer den, wie in Fig. 14 gezeigt ist, in Form einer Wendel auf das Wärmeaustauschrohr auf gewickelt und mit diesem in bekannter Weise befestigt.
Hierbei ergibt sieh zwangs läufig, dass die Enden<I>d</I> der Speichen b sich unmittelbar aneinanderlegen, während die Verbindungsstege c beim Aufwickeln des Blechbandes nach der einen oder andern Seite aus der Blechebene herausgebogen bezw. zwangsläufig herausgedrückt werden, wie dies in der zugehörigen Fig. 15 dargestellt ist.