DE1018081B

DE1018081B - Rohrbuendel fuer Waermeaustauscher und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE1018081B
Application number: DEE10215A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Romano Gregorig
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1954-02-20
Filing date: 1955-02-14
Publication date: 1957-10-24
Also published as: GB782525A

Description

Die Erfindung betrifft ein Rohrbündel für Wärmeaustauscher mit vom umgebenden Strömungsmittel im Ouerstrom beaufschlagten Rohren, welche in Rohrplatten eingesetzte Enden von. Kreisquerschnkt aufweisen.

Handelt es sich bei Wärmeaustauschern um die Übertragung der Wärme von zwei Strömungsmitteln mit wesentlich unterschiedlicher Wärmeübertragungsfähigkeit, wie beispielsweise bei Kühlern, in denen ein gasförmiges Strömungsmittel durch Wasser zu kühlen, ist, so wird üblicherweise das Wasser durch das Rohr innere geführt, während die Rohre an der Außenseite zwecks Vergrößerung der wärmeübertragenden Oberfläche mit Rippen versehen werden. Es ist hierbei die Maßnahme bekannt, die Rohre auf dem im Ouerstrom beaufschlagten Bereich abzuplatten und dort mit einzelnen aneinandergereihten Rippen zu versehen.

Andererseits ist auch eine Bauart eines Wärmeaustauschers bekannt, bei welcher zwischen in Reihe nebeneinander angeordneten abgeplatteten Rohren quer zu den Rohren verlaufende, mit den flachen Rohrwänden verbundene Wellbandrippen, vorgesehen sind und auch auf der äußeren Seite· der äußersten Rohre der Reihe Wellbandrippen von etwas geringerer Höhe angebracht sind.

Wenn indessen die beiden unter Wärmeaustausch stehenden Medien einen erheblichen Druckunterschied aufweisen, stehen die abgeplatteten Rohre unter innerem oder äußerem Überdruck. Bei einzelnen mit solchen Wellbandrippen versehenen abgeplatteten Rohren vermögen dann aufgebrachte Wellbänder die flachen Wände oft nicht hinreichend zu versteifen, damit diese dem Innen- oder Außendruck standzuhalten vermögen. Die Wandung muß dann verstärkt werden, was nicht nur einen größeren Baustoffaufwand, sondern auch einen größeren Temperaturabfall in der Wandung und damit eine Verschlechterung des Wärmeüberganges bedingt.

Bei einem Rohrbündel für Wärmeaustauscher mit vom umgebenden Strömungsmittel im Querstrom beaufschlagten, unter innerem oder äußerem Überdruck stehenden Rohren, welche in Rohrplatten eingesetzte Enden von Kreisquerschnitt aufweisen und auf dem im Querstrom beaufschlagten Bereich abgeplattet und mit quer zum Rohr verlaufenden Wellbandrippen belegt sind, werden nun erfindungsgemäß die Wellband^L rippen mit einem die nach außen gerichteten Scheitel der Rippen wärmeleitend und fest verbindenden Deckband versehen.

Durch diese Maßnahme wiird nun die ganze Rippenkonstruktion mit Deckband bei der Beanspruchung des Rohres durch Innen- oder Außendruck zum Mittragen herangezogen, so daß sich eine Verstärkung der Rohrwand selbst erübrigt. Das

Rohrbündel für Wärmeaustauscher
und Verfahren zu dessen Herstellung

Anmelder:

Escher Wyss G.m.b.H.,
Ravensburg (Württ.)

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 20. Februar 1954

Dipl.-Ing. Dr. Romano Gregorig, Zürich (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

äußere Deckband kann verhältnismäßig dünn gehalten werden, wobei sich aber trotzdem eine beträchtliche Erhöhung des Widerstandsmomentes des gesamten tragenden Querschnittes ergibt. Die Rippen

^a5 wirken zusammen mit der Rohrwand und dem Deckband als Doppel-T-Ouerschnitte, welche bezüglich Biegebeanspruchung bei geringstem Baustoffaufwand hohe Widerstandsfähigkeit aufweisen. Trotz des Vorsehens des, Deckbandes wird somit die Konstruktion leichter. Die Wandung ist sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung wesentlich versteift.

Die versteifende Wirkung des Deckbandes fällt dann besonders ins Gewicht, wenn die abgeplatteten Rohroberflächen in der Längsrichtung mit zwei oder mehreren nebeneinander verlaufenden gewellten Metallbändern belegt sind, wobei die Wellen benachbarter Bänder gegeneinander versetzt angeordnet sind. In diesem Falle, der für die Wärmeübertragung besonders günstig ist, würden die Wellbänder in der Querrichtung des Rohres keinen zusammenhängenden Träger bilden und daher für-sich praktisch keine versteifende Wirkung für die flache Rohrseite ergeben. Das Aufbringen des Deckbandes führt dann hier erst zur eigentlichen Verstärkung für die Aufnahme der Druckbeanspruchung. Überdies nimmt aber auch das Deckband selbst an der Wärmeübertragung teil, so daß die Rippenhöhe oder Anzahl der Wellen gegenüber einer Ausführung ohne Deckband verkleinert werden kann. :

In der Zeichnung sind, als Beispiel eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes und ferner eine Einrichtung für die Herstellung des Wellbandes und dessen Verbindung mit dem Deckband¹ in vereinfachter Darstellung veranschaulicht. Es zeigt

70Φ 757/219

Fig. 1 einen Teil eines Rohrbündels,

Fig. 2 einen Teil eines Längsschnittes durch ein Rohr dieses Bündels,

Fig. 3 einen zur Rohrplatte parallelen Querschnitt durch einen Teil des Bündels,

Fig. 4 eine Einrichtung- zur Herstellung des mit dem gewellten Metallband belegten Deckbandes und

Fig. 5 eine Vorrichtung zur Ordnung der Wellen eines mit mehreren Wellenbändern belegten Deckbandes.

Das Rohrbündel besteht gemäß Fig. 1 aus Rohren 1 mit Enden 2 von kreisförmigem Querschnitt, weldhe Bohrungen 3 einer Rohrplatte 4 eingesetzt und

darin beispielsweise durch Einwalzen befestigt sind.

υ — - --fcj

Das Band kann hierbei in dieser Vorrichtung beispielsweise zwischen zwei ineinandergreifenden Zahnrädern hindurchgeführt werden. Das Deckband 8, wird

Band 7 unter Zwischenlage einer von einer Rolle 16 abgewickelten Lötfolie 17 auf das Deckband 8 zu liegen kommt. Durch ein Zahnrad 18 werden die

stehenden Elementes für ein Rohrbündel ist einfach und mit geringen Kosten verbunden. Hierbei werden zweckmäßig die gewellten Bänder vorerst mit den Deckbändern wärmeleitend und fest verbunden, wobei erst hernach die so mit Deckband versehenen gewellten Bänder auf der Gegenseite mit den abr geplatteten Ro'hroberflächen wärmeleitend und fest verbunden werden. Der Zusammenbau des Bündels erfolgt dann durch Einfügen der Rohrenden in die ίο beiderseitigen Rohrplatten.

Für die Herstellung eines mit Wellbändern versehenen Deckbandes kann zweckmäßig eine Einrichtung gemäß Fig. 4 verwendet werden. Hierbei wird ein flaches Band 11 von einer Rolle 12 abgewickelt

Die Rohre* werden vom umgebenden Strömungsmittel 15 und sodann durch eine Vorrichtung 13 geleitet, welche in Richtung der eingetragenen Pfeile im Querstrom aus diesem flachen Band das gewellte Band 7 erzeugt, beaufschlagt. Im Bereich dieser Ouerbeaufschlagung
weisen die Rohre je einen Teil 5 von rechteckigem
Querschnitt auf (Fig. 3). Die zu den Längsseiten des

Rechtecks gehörenden abgeplatteten ebenen Flächen 6 20 gleichzeitig von einer Rolle 14 abgewickelt und fi&r

des Teiles 5 eines Rohres sind in der Längsrichtung ein Führungsstück 15 geleitet, wobei das gewellte je mit vier gewellten Metallbändern 7 belegt. Diese
gewellten Metallbänder sind mit den besagten
Flächen dort, wo die Wellen auf der Rohroberfläche
aufliegen, beispielsweise durch Lötung fest verbunden. 25 Wellen des Bandes 7 beim Auftreffen auf das Deck-Außerdem ist auf den Wellen der einen wie auch der band geordnet, so daß sie stets gleiche, der Zahnanderen Seite des Rohres je ein Deckband 8 auf der teilung des Zahnrades entsprechende Wellenlänge

haben. Nachdem nun das Deckband 8 so mit dem Wellband 7 belegt ist, wird es durch eine Induktionsspule 19 geführt, welche mit einem hochfrequenten \Vechselstrom beschickt wird. Durch die dabei im Wellband und im Deckband erzeugten WiTbelströme wird das Ganze so weit erhitzt, daß eine feste und wärmeleitende Verbindung zwischen beiden her-

Wie "aus dem Schnitt gemäß Fig. 2 hervorgeht, 35 gestellt wird. Nach Durchlaufen der Spule 19 wird sind die Wellen zweier benachbarter Bänder 7 gegen- ^das so mit einem Wellband berippte Deckband über einander versetzt angeordnet. Diese versetzte An- eine Kühlvorrichtung 20 geführt und auf eine Ordnung dient dazu, beim Durchtritt des Strömlings- Trommel 21 aufgewickelt.

mittels fortlaufend neue Anlaufstrecken und damit Hierbei wird in ein und demselben Arbeitsgang

einen erhöhten Wärmeübergang an den gewellten 40 ^das gewellte Metallband 7 in der Vorrichtung 13 aus Bändern zu erzielen. dem flachen Metallband 11 erzeugt, sodann unter

Bei der Anordnung im Rohrbündel werden zweck- Zwischenlage des Lötmittels 17 auf das als Deckband mäßig die einzelnen Rohre unter Freilassung von dienende Metallband 8 geführt und mit diesem wärmehöchstens einem geringen Spiel s zwischen den Rohren leitend und fest verbunden.

bzw. den Deckbändern angeordnet, so daß im Quer- 45 Die Einrichtung läßt sich auch noch im der Weise schnitt durch das Bündel ein Bild gemäß Fig. 3 ent- erweitern, daß zwei oder mehrere gewellte Metallste'ht. Damit wird der Bündelraum außerhalb der bänder im gleichen Arbeitsgang erzeugt und unter Rohre praktisch vollkommen von dem der Wärme- Zwischenlage des Lötmittels bei versetzter Anordnung übertragung dienenden Wellbandsystem ausgefüllt, so der Wellen benachbarter Bänder auf ein als Deckdaß tote Räume für die Wärmeübertragung ver- 50 hand dienendes Metallband geführt und mit diesem

wärmeleitend und fest verbunden werden. Hierbei sind zweckmäßig gemäß Fig. 5 statt des einzigen Zahnrades 18 eine gleiche Anzahl von miteinander fest verbundenen Zahnrädern 18¹, 18², 18³, 18* wie

Rohres in Längsrichtung durchtretenden Strömungs- 55 Wellenbänder 7*, 7*, 7³, 7⁴ anzuordnen, von denen mittel und dem die Rohre von außen im Querstrom Jedes in die ^ Wellen eines zugehörigen Bandes ein-

die Zähne

Gegenseite zur Rohroberfläche aufgebracht, und dieses Deckband ist ebenfalls mit den Wellen wärmeleitend und fest verbunden.

Im Übergangsbereich vom runden, zum rechteckigen Querschnitt der Rohre verhindern Abdeckbleche 9 und 10 Nebenschlußströmungen des wärmeübertragenden Mittels in diesem Bereich.

mieden werden. Diese Bauart erlaubt somit die zur Wärmeübertragung dienenden Flächen auf kleinstem Räume unterzubringen.

Die Abdichtung zwischen dem im Innern des

beaufschlagenden Strömungsmittel ist außerdem sehr einfach, indem zu diesem Zwecke nur die Bohrungen der Rohrplatte an den Einsatzstellen der Rohrenden abzudichten sind, was in bisher bekannter Weise beispielsweise durch Einwalzen der Rohre erfolgen kann.

Durch das auf die Rohroberflätihen aufgebrachte System von mit Deckband versehenen Wellbändern, welche mit der Rohroberfläche in fester Verbindung stehen, wird außerdem eine Verstärkung des Rohres bezüglich Festigkeit erreicht, so daß es auch in der Lage ist, größere innere oder äußere Überdrücke aufzunehmen.

Die Herstellung eines solchen aus einem Rohr mit

Zahnrädfer Wellen

greift, wobei die Zähne benachbarter gegeneinander versetzt sind und so die ihrer gegenseitigen Lage ordnen.

Für die Fertigstellung des einzelnen Wärmeaustauscherelementes werden nun von den mit Deckband versehenen, auf der Rolle 21 aufgewickelten Wellbändern entsprechende Längen abgeschnitten, auf die beiden abgeplatteten Seiten des Rohres 1 unter Zwischenlage eines Lötmittels aufgelegt und duTCh Erhitzen des Ganzen mit dem Rohr wärmeleitend und fest verbunden.

Die Rohre können auch in dem im Querstirom beaufschlagten Bereich statt zu einem rechteckigen

aufgebrachten W^rellbändern und Deckbändern be- 70 Querschnitt zu einer anderen Querschnittsform ab-

geplattet sein. Beispielsweise kann die Ouörschnittsform auch ein Parallelogramm sein, wobei die Rohrflächen auf den. beiden Längsseiten des Parallelogramms mit den Wellbändern belegt wurden.

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrbündel für Wärmeaustauscher mit vom umgebenden Strömungsmittel im Querstrom beaufschlagten, unter innerem oder äußerem. Über- druck stehenden Rohren, welche in Rohrplatten eingesetzte Enden von Kreisquerschnitt aufweisen und auf dem im Querstrom beaufschlagten Bereich abgeplattet und mit quer zum Rotor verlaufenden Wellbandrippen belegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellbandrippen mit einem die nach außen gerichteten Scheitel der Rippen wärmeleitend und fest verbindenden Deckband versehen sind.

2. Verfahren zur Herstellung eines Rohtrbündels ao nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die gewellten Bänder vorerst mit den Deckbändern wärmeleitend und fest verbunden werden und daß ■hernach die so mit Deckband versehenen gewellten Bänder auf der Gegenseite mit den abgeplatteten Rohroberflächen wärmeleitend und fest verbunden werden.

3. Rohrbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeplatteten Rohiroberflächen in der Längsrichtung je mit mindestens zwei nebeneinander verlaufenden gewellten Metallbändern belegt sind, wobei die Wellen benachbarter Bänder gegeneinander versetzt angeordnet sind.

4. Rohrbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre in dem im Querstrom beaufschlagten Bereich rechteckigen Querschnitt haben, wobei die zu den Längsseiten des Rechtecks gehörenden Flächen in der Längsrichtung des Rohres je mit mindestens einem gewellten Metallband belegt sind.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in ein und demselben Arbeitsgang das gewellte Metallband: aus einem flachen Metallband erzeugt, sodann unter Zwischenlage eines Lötmittels auf ein als Deckband dienendes Metallband geführt und mit diesem wärmeleitend und fest verbunden wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in ein und demselben Arbeitsgang mindestens zwei gewellte Metallbänder aus einem flachen Metallband erzeugt werden und diese gewellten Metallbänder unter Zwischenlage eines Lötmittels bei versetzter Anordnung der Wellen benachbarter Bänder nebeneinander auf ein als Deckband dienendes Metallband geführt und mit diesem wärmeleitend und fest verbunden werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen der nebeneinander auf das Deckband gelangenden Metallbänder durch miteinander fest verbundene, je im die Wellen eines Bandes eingreifende Zahnräder in ihrer gegenseitigen Lage angeordnet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 219 762;
französische Patentschrift Nr. 658 474;
britische Patentschrift Nr. 662 281.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen