DE102010005269A1 - Heat exchanger tube, has wall structured in two leg regions, and bottom for connecting leg regions with each other, where wall is not structured in region of bottom, and bottom is connected with outer surfaces of leg regions without seams - Google Patents

Heat exchanger tube, has wall structured in two leg regions, and bottom for connecting leg regions with each other, where wall is not structured in region of bottom, and bottom is connected with outer surfaces of leg regions without seams Download PDF

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Abstract

The tube (100) has a wall structured in two leg regions (110a, 110b), and a bottom (120) for connecting the leg regions with each other, where the wall is not structured in the region of the bottom. The bottom is connected with outer surfaces of the leg regions without seams. The wall has projections that are elongated into the leg regions and extend towards an interior of the tube, where the tube has a rectangular cross section and is formed as a U-shape tube. A single-piece manufactured extruded section is provided in the tube. An independent claim is also included for a method for manufacturing a heat exchanger tube.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wärmetauscherrohr gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauscherrohres gemäß Anspruch 7.The present invention relates to a heat exchanger tube according to claim 1 and a method for producing a heat exchanger tube according to claim 7.

Zur Herstellung von Wärmetauschern werden im Stand der Technik glatte Rundrohre oder Drallrohre verwendet. Alternativ können auch strukturierte Rohre verwendet werden. Beispielsweise kann ein Design eines Rohres für einen Wärmetauscher gemäß der Offenbarung aus der DE 10 2005 020727 A verwendet werden. Nachteilhaft bei der Verwendung eines solchen Rohres für einen Wärmetauscher ist jedoch die geringe Wärmeübertragungsleistung und ein sehr schlechtes Verschmutzungsverhalten, wenn im Betrieb im Inneren des Wärmetauscherrohres Abgas geführt wird und sich beispielsweise Rußpartikel im Wärmetauscherrohr oder in Strukturen im Biegungsbereich in einer Wand des Wärmetauscherrohres absetzen können.For the production of heat exchangers smooth round tubes or swirl tubes are used in the prior art. Alternatively, structured tubes can also be used. For example, a design of a tube for a heat exchanger according to the disclosure of the DE 10 2005 020727 A be used. A disadvantage of the use of such a tube for a heat exchanger, however, is the low heat transfer performance and a very poor contamination behavior when in operation inside the heat exchanger tube exhaust is performed and, for example, soot particles in the heat exchanger tube or structures in the bending region can settle in a wall of the heat exchanger tube.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Rohr für einen Wärmetauscher sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines solchen Rohres für einen Wärmetauscher zu schaffen.It is the object of the present invention to provide an improved tube for a heat exchanger and an improved method for producing such a tube for a heat exchanger.

Diese Aufgabe wird durch ein Wärmetauscherrohr gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauscherrohres gelöst.This object is achieved by a heat exchanger tube according to claim 1 and a method for producing a heat exchanger tube.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Wärmetauscherrohr, das U-förmig gebogen ist, wobei das Wärmetauscherrohr folgende Merkmale aufweist:

  • – einen ersten Schenkelbereich, in dem eine Wand des Wärmetauscherrohres strukturiert ist;
  • – einen zweiten Schenkelbereich, in dem eine Wand des Wärmetauscherrohres strukturiert ist; und
  • – einen Boden, durch den der erste Schenkelbereich mit dem zweiten Schenkelbereich verbunden ist, wobei eine Wand, insbesondere alle Wände, des Wärmetauscherrohres im Bereich des Bodens nicht strukturiert ist und wobei der Boden nahtfrei mit einer Außenfläche des ersten Schenkelbereichs und nahtfrei mit einer Außenfläche des zweiten Schenkelbereichs verbunden ist.
The present invention provides a heat exchanger tube which is bent in a U-shape, the heat exchanger tube having the following features:
  • A first leg region in which a wall of the heat exchanger tube is structured;
  • A second leg region in which a wall of the heat exchanger tube is structured; and
  • A bottom through which the first leg region is connected to the second leg region, wherein a wall, in particular all walls, of the heat exchanger tube in the region of the bottom is not structured and wherein the bottom is seamless with an outer surface of the first leg region and seamless with an outer surface of the second leg region is connected.

Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauscherrohres, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

  • – Bereitstellen des Wärmetauscherrohres, das einen ersten Schenkelbereich aufweist, in dem eine Wand des Wärmetauscherrohres strukturiert ist, wobei das Wärmetauscherrohre einen zweiten Schenkelbereich aufweist, in dem eine Wand des Wärmetauscherrohres strukturiert ist und wobei das Wärmetauscherrohre einen Boden aufweist, durch den der erste Schenkelbereich mit dem zweiten Schenkelbereich verbunden ist, wobei eine Wand, insbesondere alle Wände, des Wärmetauscherrohres im Bereich des Bodens nicht strukturiert ist und wobei der Boden nahtfrei mit einer Außenfläche des ersten Schenkelbereichs und nahtfrei mit einer Außenfläche des zweiten Schenkelbereichs verbunden ist; und
  • – Umbiegen des Wärmtauscherrohres in eine U-Form, wonach sich der erste und zweite Schenkelbereich des Wärmetauscherrohres gegenüberliegen und wobei das Wärmetauscherrohr im Bereich des Bodens eine Biegung aufweist.
Furthermore, the present invention provides a method for producing a heat exchanger tube, the method comprising the following steps:
  • - Providing the heat exchanger tube having a first leg portion in which a wall of the heat exchanger tube is structured, wherein the heat exchanger tubes has a second leg portion in which a wall of the heat exchanger tube is structured and wherein the heat exchanger tubes has a bottom, through which the first leg portion the second leg portion is connected, wherein a wall, in particular all walls, of the heat exchanger tube in the region of the bottom is not structured and wherein the bottom is seamlessly connected to an outer surface of the first leg portion and seamlessly with an outer surface of the second leg portion; and
  • - Bending the heat exchanger tube in a U-shape, after which the first and second leg region of the heat exchanger tube opposite and wherein the heat exchanger tube in the region of the bottom has a bend.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass nun auf sehr einfache Weise ein verbessertes Wärmetauscherrohr hergestellt werden kann, in welchem eine gute Wärmeübertragung durch die Strukturierung der Wand des Wärmetauscherrohres sichergestellt ist. Zugleich ist durch die fehlende Strukturierung im Bereich des Bodens des Wärmetauschers sichergestellt, dass ein derart ausgestaltetes Rohr im Betrieb als Wärmetauscher nicht so schnell verschmutzen kann. Um einen möglichst gleichmäßigen Querschnitt des Wärmetauscherrohres zu gewährleisten wurde bisher im Stand der Technik immer das Rohr aus mehreren Bauteilen wie dem ersten, strukturierten Schenkelbereich, dem zweiten, strukturierten Schenkelbereich und einem die beiden Schenkelbereiche verbindenden separaten Bodenelement zusammengesetzt. Dies erfordert jedoch einen erheblichen Arbeitsaufwand zur Herstellung eines solchen Wärmetauscherrohres, wodurch die Herstellungskosten für ein solches Wärmetauscherrohr hoch waren. Um eine Verringerung der Herstellungskosten zu erreichen, kann nun ein einzelnes Rohr verwendet werden, das in die entsprechende U-Form gebogen wird.The present invention is based on the finding that now an improved heat exchanger tube can be produced in a very simple manner, in which a good heat transfer is ensured by the structuring of the wall of the heat exchanger tube. At the same time, it is ensured by the lack of structuring in the region of the bottom of the heat exchanger that such a configured pipe can not be contaminated so quickly during operation as a heat exchanger. In order to ensure the most uniform cross section of the heat exchanger tube has been in the prior art always the tube of several components such as the first, structured leg portion, the second, structured leg portion and the two leg portions connecting separate bottom element composed. However, this requires a considerable labor for producing such a heat exchanger tube, whereby the manufacturing cost of such a heat exchanger tube was high. In order to achieve a reduction in manufacturing costs, a single tube can now be used, which is bent into the corresponding U-shape.

Hierbei ist jedoch sicherzustellen, dass im Bodenbereich, der die beiden Schenkelbereiche verbindet, das Rohr einen ausreichend großen Rohrquerschnitt erhält, um eine Verschmutzungsanfälligkeit des Rohres in diesem Bodenbereich zu vermeiden. Ein ausreichend großer Rohrquerschnitt kann insbesondere dann sichergestellt werden, wenn im Bodenbereich des Wärmetauscherrohres auf eine Strukturierung der Wand verzichtet wird. Dies erhöht zusätzlich die Stabilität des Wärmetauscherrohres im Bodenbereich. Als Rohr für den Wärmetauscher kann dabei ein kostengünstiges einstückiges Rohr, beispielsweise ein Strangpressprofil, oder ein Rohr verwendet werden, das aus einem Boden- oder Wannenelement und einem Deckelelement zusammengesetzt ist, wobei dann die Außenflächen des Rohres in den beiden Schenkelbereichen nahtfrei mit dem Bodenbereich des Rohres verbunden sind.In this case, however, it must be ensured that in the bottom region which connects the two limb regions, the tube acquires a sufficiently large tube cross section in order to avoid a susceptibility to contamination of the tube in this bottom region. A sufficiently large pipe cross-section can be ensured, in particular, if structuring of the wall is dispensed with in the bottom region of the heat exchanger tube. This additionally increases the stability of the heat exchanger tube in the floor area. As a tube for the heat exchanger, a cost-effective one-piece tube, such as an extruded profile, or a tube can be used, which is composed of a bottom or tub element and a lid member, in which case the outer surfaces of the tube in the two leg areas seamlessly with the bottom portion of the Tube are connected.

Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass nun bei der Fertigung des Rohres gegenüber dem Stand der Technik auf die Verbindung von zwei separaten Bauteilen, nämlich die Verbindung zwischen dem Boden (Umlenkkappe) einem der Schenkelbereiche und dem Boden und dem anderen Schenkelbereich bei gleicher oder besserer Wärmeübertragungsleistung und geringerem Druckverlust im Betrieb verzichtet werden kann. Dies führt bei der Herstellung eines Wärmetauscherrohres gegenüber dem Stand der Technik zu einem Entfall von zwei thermischen Fügeoperationen (beispielsweise Schweißungen oder Lötungen) von einer Verbindung Rohr-Boden und Umlenkkappe-Boden. Diese Vermeidung von Arbeitsschritten spart nicht nur Materialkosten ein, sondern erspart auch Werkzeug- und Vorrichtungskosten. The present invention offers the advantage that now in the manufacture of the tube over the prior art on the connection of two separate components, namely the connection between the bottom (Umlenkkappe) one of the leg portions and the bottom and the other leg portion at the same or better Heat transfer performance and lower pressure loss during operation can be dispensed with. This results in the production of a heat exchanger tube over the prior art to a elimination of two thermal joining operations (for example, welds or soldering) of a compound tube-bottom and Umlenkkappe-bottom. This avoidance of work steps not only saves material costs, but also saves tool and device costs.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der erste und zweite Schenklebereich eine Strukturierung in Form von in die Wand des Wärmetauscherrohres eingebrachte Winglets oder in die Wand des Wärmetauscherrohres eingebrachte Noppen aufweisen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine sehr günstige Wärmeübertragungseigenschaft in den Schenkelbereichen gegeben ist. Das Wärmeübertragungsrohr kann auf diese Weise eine sehr gute Funktionalität entfalten.According to one embodiment of the present invention, the first and second Schenklebereich have a structuring in the form of introduced into the wall of the heat exchanger tube winglets or introduced into the wall of the heat exchanger tube nubs. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a very favorable heat transfer property is given in the leg regions. The heat transfer tube can develop a very good functionality in this way.

Auch kann in einer anderen Ausführungsform die Wand des Wärmetauscherrohres im ersten und zweiten Schenkelbereich längliche, sich in Richtung der Innenseite des Wärmetauscherrohres erstreckende Erhebungen aufweisen. Insbesondere dann, wenn im Inneren des Wärmeübertragungsrohres ein heißes Abgas geführt werden soll, kann durch eine solche Strukturierung eine große Fläche der Wand des Wärmeübertragungsrohres in Kontakt mit dem heißen Abgas treten, so dass ein derart ausgestaltetes Wärmeübertragungsrohr eine hohe Wärmeübertragungsfähigkeit aufweist.Also, in another embodiment, the wall of the heat exchanger tube in the first and second leg region have elongated, extending in the direction of the inside of the heat exchanger tube surveys. In particular, if a hot exhaust gas is to be conducted inside the heat transfer tube, such a structuring may allow a large area of the wall of the heat transfer tube to come into contact with the hot exhaust gas, so that a heat transfer tube configured in this way has a high heat transfer capability.

Auch kann das Wärmetauscherrohr einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine hohe Raumausnutzung des für den Wärmetauscher zur Verfügung stehenden Platzes, beispielsweise in einem Fahrzeug. Auch weist der rechteckförmige Querschnitt ein hohes Verhältnis von Wandfläche zu Raumvolumen auf, so dass auch wieder eine möglichst große Kontaktoberfläche für die Übertragung von Wärme des im Rohr strömenden Mediums an die Wand des Wärmetauscherrohres sichergestellt werden kann.Also, the heat exchanger tube may have a rectangular cross-section. Such an embodiment of the present invention allows a high space utilization of the available space for the heat exchanger, for example in a vehicle. Also, the rectangular cross-section has a high ratio of wall surface to volume, so that again as large a contact surface for the transfer of heat flowing in the pipe medium to the wall of the heat exchanger tube can be ensured.

Günstig ist es auch, wenn das Wärmetauscherrohr ein einstückig hergestelltes Strangpressprofil ist. Dies ermöglicht die Verwendung von kostengünstig hergestellten Halbzeugen für die Fertigung des Wärmetauscherrohres. Trotzdem kann ein sehr effektiv arbeitendes Wärmetauscherrohr aus diesem kostengünstigen Ausgangsmaterial hergestellt werden.It is also favorable if the heat exchanger tube is an integrally produced extruded profile. This allows the use of low-cost semi-finished products for the production of the heat exchanger tube. Nevertheless, a very effective heat exchanger tube can be made from this inexpensive starting material.

Wenn eine besondere, schwierig herzustellende Strukturierung in die Wand des Wärmetauscherrohres eingebracht werden soll, bietet es sich an, diese Strukturierung in Wände von Halbschalen einzubringen, die nachfolgend zu einem Rohr zusammengefügt werden. Auch kann eine Turbulenzeinlage zur Verbesserung des Wärmeübertragungsverhaltens vor dem Zusammenfügen zwischen die beiden Halbschalen eingebracht werden. Somit ist auch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sehr vorteilhaft, bei der das Wärmetauscherrohr ein Rohr ist, das aus einem Boden- oder Wannenelement und einem Deckelelement zusammengesetzt ist.If a particular, difficult-to-manufacture structuring is to be introduced into the wall of the heat exchanger tube, it is advisable to introduce this structuring in walls of half-shells, which are subsequently assembled into a tube. Also, a turbulence insert can be introduced to improve the heat transfer behavior before joining between the two half-shells. Thus, an embodiment of the present invention is also very advantageous, in which the heat exchanger tube is a tube which is composed of a bottom or tub element and a cover element.

Besonders günstig ist es, wenn im Schritt des Bereitstellens ein Strukturieren der Wand des Wärmetauscherrohres im ersten und zweiten Schenkelbereich erfolgt. Auf diese Weise kann durch ein einfaches vorheriges Bearbeiten des Materials des Wärmetauscherrohres ermöglicht werden, bevor das Wärmetauscherrohr in die U-Form gebogen wird. Dieses vorherige Bearbeiten erfordert einen sehr geringen Zusatzaufwand, da das Rohr bereits zur Biegung in die U-Form eingespannt werden sollte und eine Strukturierung der Wand des Rohres lediglich einen geringen Zusatzaufwand bei der Einstellung der Materialbearbeitungsmaschine erfordert.It is particularly advantageous if structuring of the wall of the heat exchanger tube in the first and second leg region takes place in the step of providing. In this way, by simply pre-machining the material of the heat exchanger tube before the heat exchanger tube is bent into the U-shape. This prior processing requires very little additional effort, since the tube should already be clamped for bending in the U-shape and structuring of the wall of the tube requires only a small additional effort in the adjustment of the material processing machine.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Advantageous embodiments of the present invention will be explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Draufsicht-Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; 1 a plan view of an embodiment of the present invention;

2 eine Seitenansicht-Darstelllung des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; 2 a side view representation of the in 1 illustrated embodiment of the present invention;

3 eine Stirnansicht-Darstellung des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und 3 a front view illustration of in 1 illustrated embodiment of the present invention; and

4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren. 4 a flowchart of an embodiment of the present invention as a method.

In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of the preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various drawings and similar. omitting a repeated description of these elements.

1 zeigt eine Draufsicht-Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Wärmetauscherrohr 100. Dabei ist ein Schenkelbereich 110a mit einem Bodenbereich 120 des Wärmetauscherrohres 100 dargestellt. Die Wand des Rohres 100 im Schenkelbereich 110a ist mit Winglets 130a–d (d. h. länglichen Erhebungen oder, je nach Blickrichtung, Vertiefungen 130) strukturiert. Die Winglets 130a sind schräg in der Wand angeordnet nmd liegen an einer Außenfläche des Rohres 100 paarweise gegenüber. Dabei erstrecken sich die paarweise gegenüberliegenden Winglets 130a in einem ersten Teilbereich 135a schräg von einem Außenbereich des Rohres 100 in Richtung der Mitte des Rohres 100. Dies bedeutet, dass ein Fluid, das in dem in 1 dargestellten Rohr von dem linken Rohrende zur rechten Rohrseite fließen würde, im ersten Teilbereich 135a an der in 1 dargestellten oberen Außenwand zur Rohrmitte hin geleitet würde. In einem zweiten Teilbereich 135b erstrecken sich die paarweise gegenüberliegenden Winglets 130b schräg von einer Rohrmitte des Rohres 100 in den Außenbereich des Rohres 100. Dies bedeutet, dass ein Fluid, das in dem in 1 dargestellten Rohr von dem linken Rohrende zur rechten Rohrseite fließen würde, im zweiten Teilbereich 135b an der in 1 dargestellten oberen Außenwand zur Rohraußenkante hin geleitet würde. Durch eine solche Strukturierung in einer Wand an einer Außenfläche des Rohres 100 kann eine gute Verwirbelung des in dem Rohr fließenden Fluids erreicht werden, so dass eine gute Übertragung von Wärme von dem Fluid an die Wand des Rohres 100 erreicht werden kann. 1 shows a plan view of an embodiment of the present invention as a heat exchanger tube 100 , Here is a leg area 110a with a floor area 120 of the heat exchanger tube 100 shown. The wall of the pipe 100 in the thigh area 110a is with winglets 130a -D (ie elongated elevations or, depending on the direction of view, depressions 130 ) structured. The winglets 130a are arranged obliquely in the wall nmd lie on an outer surface of the tube 100 in pairs opposite. Here, the pairwise opposite winglets extend 130a in a first subarea 135a sloping from an outside area of the pipe 100 towards the middle of the pipe 100 , This means that a fluid that is in the in 1 tube shown would flow from the left end of the tube to the right side of the tube, in the first portion 135a at the in 1 shown upper outer wall would be directed towards the center of the pipe. In a second subarea 135b extend the pairwise opposite winglets 130b obliquely from a tube center of the tube 100 in the outer area of the pipe 100 , This means that a fluid that is in the in 1 tube shown would flow from the left end of the tube to the right side of the tube, in the second portion 135b at the in 1 shown upper outer wall would be directed to the tube outer edge. By such structuring in a wall on an outer surface of the tube 100 For example, good turbulence of the fluid flowing in the tube can be achieved, so that there is good transfer of heat from the fluid to the wall of the tube 100 can be achieved.

In einem dritten Teilbereich 135c, der einen Teil der unteren Außenwand des in 1 dargestellten Rohres 110 bezeichnet, erstrecken sich die paarweise gegenüberliegenden Winglets 130c (gestrichelt dargestellt) schräg von einer Rohrmitte des Rohres 100 in den Außenbereich des Rohres 100. Dies bedeutet, dass ein Fluid, das in dem in 1 dargestellten Rohr von dem linken Rohrende zur rechten Rohrseite fließen würde, im dritten Teilbereich 135c an der in 1 gestrichelt dargestellten Strukturierung der unteren Außenwand des Rohres 100 zur Rohraußenkante hin geleitet würde. In einem vierten Teilbereich 135d, der einen Teil der unteren Außenwand des in 1 dargestellten Rohres 110 bezeichnet, erstrecken sich die paarweise gegenüberliegenden Winglets 130d (gestrichelt dargestellt) schräg von einer Außenkante des Rohres 100 in den Mittelbereich des Rohres 100. Dies bedeutet, dass ein Fluid, das in dem in 1 dargestellten Rohr von dem linken Rohrende zur rechten Rohrseite fließen würde, im vierten Teilbereich 135d an der in 1 gestrichelt dargestellten Strukturierung der unteren Außenwand des Rohres 100 zur Rohrmitte hin geleitet würde. Durch eine solche Strukturierung in einer Wand an einer Außenfläche des Rohres 100 kann ebenfalls eine gute Verwirbelung des in dem Rohr fließenden Fluids erreicht werden, so dass eine gute Übertragung von Wärme von dem Fluid an die Wand des Rohres 100 erreicht werden kann. Weiterhin kann durch die gegensinnige Ausrichtung der Winglets 13a–d in den jeweils gegenüberliegenden Teilbereichen der beiden Außenflächen des Rohres 100 erreicht werden, dass nicht nur an den Außenflächen des Rohres 100 eine möglichst gute Verwirbelung des Fluids in dem Rohr 100 stattfindet, sondern dass eine möglichst turbulente Strömung im gesamten Rohr 100 erfolgt.In a third section 135c , which is a part of the lower outer wall of the in 1 illustrated tube 110 referred to, the pairwise opposite winglets extend 130c (dashed lines) obliquely from a tube center of the tube 100 in the outer area of the pipe 100 , This means that a fluid that is in the in 1 tube shown would flow from the left end of the tube to the right side of the tube, in the third portion 135c at the in 1 dashed lines shown structuring of the lower outer wall of the tube 100 would be directed to the pipe outside edge. In a fourth subarea 135d , which is a part of the lower outer wall of the in 1 illustrated tube 110 referred to, the pairwise opposite winglets extend 130d (dashed lines) obliquely from an outer edge of the tube 100 in the middle area of the pipe 100 , This means that a fluid that is in the in 1 tube shown would flow from the left end of the tube to the right side of the tube, in the fourth section 135d at the in 1 dashed lines shown structuring of the lower outer wall of the tube 100 would be directed towards the center of the pipe. By such structuring in a wall on an outer surface of the tube 100 Also, a good turbulence of the fluid flowing in the tube can be achieved, so that a good transfer of heat from the fluid to the wall of the tube 100 can be achieved. Furthermore, by the opposing orientation of the winglets 13a D in the respective opposite subregions of the two outer surfaces of the tube 100 can be achieved that not only on the outer surfaces of the pipe 100 the best possible turbulence of the fluid in the pipe 100 takes place but that as turbulent a flow as possible throughout the pipe 100 he follows.

Wie aus der 1 ersichtlich ist, ist sind die Wände des Rohres 100 im Bodenbereich 120 nicht strukturiert. Dies ermöglicht eine hohe Stabilität des Rohres beim Umbiegen in die U-Form und verhindert eine hohe Verschmutzungsanfälligkeit im Bodenbereich 120 beim Betrieb des Wärmeübertragungsrohres. Weiterhin wird aus der 1 ersichtlich, dass der Bodenberiech 120 im Bereich einer Außenfläche des Rohres 100 nahtfrei mit dem Schenkelbereich 110a verbunden ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Rohr 100 entweder einstückig ist, beispielsweise aus einem Strangpressprofil besteht, oder in der Form eines zwei-stückigen Elementes hergestellt wurde, bei dem ein Deckel auf eine Wanne aufgesetzt wurde, wobei dann der Deckel und die Wanne an einer schmaleren Außenseite des Rohres verbunden wurden. Um das kostengünstige Herstellungsverfahren für das Wärmetauscherrohr nutzen zu können, wird dann das bereitgestellte Rohr in einem Arbeitsschritt im nicht strukturierten (Boden-)Bereich umgebogen, um die U-Form des Wärmetauscherrohres zu erhalten. Diese U-Form bietet bei geringem Platzbedarf eine möglichst große Wärmeübertragungsfläche zum Wärmeaustausch zwischen dem Medium in dem Rohr und der Rohrwand.Like from the 1 it can be seen is the walls of the pipe 100 in the ground area 120 not structured. This allows a high stability of the tube when bent into the U-shape and prevents a high susceptibility to soil contamination 120 during operation of the heat transfer tube. Furthermore, from the 1 seen that the Bodenberiech 120 in the area of an outer surface of the pipe 100 seamless with the thigh area 110a connected is. This is achieved by making the pipe 100 is either in one piece, for example, consists of an extruded profile, or was prepared in the form of a two-piece element in which a lid was placed on a trough, then the lid and the tub were connected to a narrower outside of the tube. In order to use the cost-effective production method for the heat exchanger tube, the tube provided is then bent in one step in the non-structured (bottom) area to obtain the U-shape of the heat exchanger tube. This U-shape offers the smallest possible space heat transfer surface for heat exchange between the medium in the pipe and the pipe wall.

2 zeigt eine Seitenansicht-Darstelllung des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist die U-Form des Wärmetauscherrohres 100 deutlich ersichtlich, wobei der Boden 120 die beiden Schenkelbereiche 110a und 110b miteinander verbindet. Der zweite (d. h. in 2 unten dargestellte) Schenkelbereich 110b selbst ist analog zum ersten Schenkelbereich 110a strukturiert, wie es in der 1 dargestellt ist. 2 shows a side view representation of the in 1 illustrated embodiment of the present invention. Here, the U-shape of the heat exchanger tube 100 clearly visible, with the bottom 120 the two leg areas 110a and 110b connects with each other. The second (ie in 2 shown below) leg area 110b itself is analogous to the first leg area 110a structured as it is in the 1 is shown.

3 zeigt eine Stirnansicht-Darstellung des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Dabei ist in der 3 eine Ansicht wiedergegeben, wie sie sich bei einem Blick von links auf den linken Rand des Schenkelbereiches 110a aus 1 bieten würde. Deutlich ist in der Darstellung aus 3 zu erkennen, dass sich die Winglets 130 in Richtung des Inneren des Rohres 100 erstrecken. Weiterhin ist aus der 3 zu erkennen, dass je eine Außenwand des Rohres 100 zwei paarweise angeordnete Winglets 130 aufweist, wobei die gegenüberliegende Außenwand des Rohres 100 ebenfalls zwei paarweise angeordnete Winglets 130 aufweist. Somit wird, durch die schräge Ausrichtung der Winglets 130 eine möglichst turbulente Fluidführung sichergestellt. 3 shows a front view illustration of the in 1 illustrated embodiment of the present invention. It is in the 3 reproduced a view as seen from the left to the left edge of the leg area 110a out 1 would offer. It is clear in the presentation 3 to recognize that the winglets 130 towards the interior of the pipe 100 extend. Furthermore, from the 3 to Recognize that each has an outer wall of the pipe 100 two paired winglets 130 having, wherein the opposite outer wall of the tube 100 also two paired winglets 130 having. Thus, by the oblique orientation of the winglets 130 ensured as turbulent fluid management.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren 400 zur Herstellung eines Wärmetauscherrohres. Das Verfahren weist einen Schritt des Bereitstellens 410 des Wärmetauscherrohres auf, das einen ersten Schenkelbereich aufweist, in dem eine Wand des Wärmetauscherrohres strukturiert ist, wobei das Wärmetauscherrohre einen zweiten Schenkelbereich aufweist, in dem eine Wand des Wärmetauscherrohres strukturiert ist und wobei das Wärmetauscherrohre einen Boden aufweist, durch den der erste Schenkelbereich mit dem zweiten Schenkelbereich verbunden ist, wobei der Boden des Wärmetauscherrohres nicht strukturiert ist und wobei der Boden nahtfrei mit einer Außenfläche des ersten Schenkelbereichs und nahtfrei mit einer Außenfläche des zweiten Schenkelbereichs verbunden ist. Weiterhin umfasst das Verfahren 400 einen Schritt des Umbiegens 420 des Wärmtauscherrohres in eine U-Form im Bodenbereich, wonach sich der erste und zweite Schenkelbereich des Wärmetauscherrohres gegenüberliegen und wobei im Bodenbereich die Biegung des Wärmetauscherrohres eingebracht wird. 4 shows a flowchart of an embodiment of the present invention as a method 400 for producing a heat exchanger tube. The method has a step of providing 410 the heat exchanger tube having a first leg portion in which a wall of the heat exchanger tube is structured, the heat exchanger tube having a second leg portion in which a wall of the heat exchanger tube is structured, and wherein the heat exchanger tubes has a bottom through which the first leg portion communicates with the first leg portion second leg portion is connected, wherein the bottom of the heat exchanger tube is not structured and wherein the bottom is seamlessly connected to an outer surface of the first leg portion and seamlessly connected to an outer surface of the second leg portion. Furthermore, the method comprises 400 a step of bending 420 the heat exchanger tube into a U-shape in the bottom region, after which the first and second leg region of the heat exchanger tube are opposite and wherein the bending of the heat exchanger tube is introduced in the bottom region.

Zusammenfassen kann gesagt werden, dass durch den vorliegend beschriebenen Ansatz ein gebogenes Wingletrohr hergestellt werden kann, bei dem mit einem gesteuerten Werkzeug die Winglet- und Noppenprägung im umzubiegenden Bereich ausgesetzt werden kann, um die Möglichkeit zu schaffen, eine Biegung in diesem Bodenbereich vorzunehmen. Ein derartiger Ansatz ermöglicht, einen so genannten U-Flow-Kühler ohne Umlenkkappe herzustellen, wobei hierfür das Wingletrohr 100 im Bodenbereich um 180° gebogen wird, um die U-Form zu erhalten. Dies ermöglicht, einen Kühler in gebogener Form darzustellen. Für einen U-Flow-Kühler kann daher ein Wingletrohr „V140” zum Einsatz kommen. Derzeit werden meist Drall- oder glatte Rundrohre für die gemäß dem Stand der Technik hergestellten Wärmetauscher verwendet. Diese haben jedoch eine geringe Wärmeübertragungsleistung und ein schlechtes Verschmutzungsverhalten. Mit dem hier vorgestellten Ansatz kann ein rechteckiges Strangpressprofil zum Einsatz kommen, welches eine Möglichkeit bietet, kostengünstig einen leistungsstarken U-Flow-Kühler herzustellen.In summary, it can be said that the presently described approach makes it possible to produce a bent winglet tube in which, with a controlled tool, the winglet and dimple embossing can be exposed in the region to be bent in order to provide the possibility of making a bend in this bottom region. Such an approach makes it possible to produce a so-called U-flow cooler without deflection cap, for which purpose the winglet tube 100 in the floor area is bent by 180 ° to obtain the U-shape. This makes it possible to present a cooler in a curved shape. Therefore, a winglet tube "V140" can be used for a U-Flow cooler. Currently, swirl or smooth round tubes are usually used for the heat exchangers manufactured according to the prior art. However, these have a low heat transfer performance and a poor fouling behavior. With the approach presented here, a rectangular extruded profile can be used, which offers a possibility to inexpensively produce a powerful U-flow cooler.

Mit der Aufgabe ein optimierest Wingletrohr zu designen wurde ferner ein gesteuertes Werkzeug entwickelt (V140). Mit diesem Werkzeug ist die Gegebenheit geschaffen die Wingletprägungen im Bereich der Biegung auszusetzen.With the task of designing an optimized winglet tube, a controlled tool was developed (V140). With this tool the condition is created to expose the winglet embossments in the area of the bend.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102005020727 A [0002] DE 102005020727 A [0002]

Claims (8)

Wärmetauscherrohr (100), das U-förmig gebogen ist, wobei das Wärmetauscherrohr (100) folgende Merkmale aufweist: – einen ersten Schenkelbereich (110a), in dem eine Wand des Wärmetauscherrohres (100) strukturiert ist; – einen zweiten Schenkelbereich (110b), in dem eine Wand des Wärmetauscherrohres (100) strukturiert ist; und – einen Boden (120), durch den der erste Schenkelbereich (110a) mit dem zweiten Schenkelbereich (110b) verbunden ist, wobei die Wand des Wärmetauscherrohres (100) im Bereich des Bodens (120) nicht strukturiert ist und wobei der Boden (120) nahtfrei mit einer Außenfläche des ersten Schenkelbereichs (110a) und nahtfrei mit einer Außenfläche des zweiten Schenkelbereichs (110b) verbunden ist.Heat exchanger tube ( 100 ), which is bent in a U-shape, wherein the heat exchanger tube ( 100 ) has the following features: a first leg region ( 110a ), in which a wall of the heat exchanger tube ( 100 ) is structured; A second leg area ( 110b ), in which a wall of the heat exchanger tube ( 100 ) is structured; and - a floor ( 120 ), through which the first leg area ( 110a ) with the second leg area ( 110b ), wherein the wall of the heat exchanger tube ( 100 ) in the area of the soil ( 120 ) is not structured and where the soil ( 120 ) seam-free with an outer surface of the first leg region ( 110a ) and seamless with an outer surface of the second leg region ( 110b ) connected is. Wärmetauscherrohr (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (110a) und zweite (110b) Schenkelbereich eine Strukturierung in Form von in die Wand des Wärmetauscherrohres (100) eingebrachte Winglets (130a–d) oder in die Wand des Wärmetauscherrohres (100) eingebrachte Noppen (130) aufweist.Heat exchanger tube ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the first ( 110a ) and second ( 110b ) Schenkelbereich a structuring in the form of in the wall of the heat exchanger tube ( 100 ) introduced winglets ( 130a -D) or in the wall of the heat exchanger tube ( 100 ) introduced pimples ( 130 ) having. Wärmetauscherrohr (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des Wärmetauscherrohres (100) im ersten (110a) und zweiten (110b) Schenkelbereich längliche, sich in Richtung der Innenseite des Wärmetauscherrohres (100) erstreckende Erhebungen (130) aufweist.Heat exchanger tube ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the wall of the heat exchanger tube ( 100 ) in the first ( 110a ) and second ( 110b ) Leg region elongated, towards the inside of the heat exchanger tube ( 100 ) surveys ( 130 ) having. Wärmetauscherrohr (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauscherrohr (100) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.Heat exchanger tube ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger tube ( 100 ) has a rectangular cross-section. Wärmetauscherrohr (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauscherrohr (100) aus einem einstückig hergestellten Strangpressprofil besteht.Heat exchanger tube ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger tube ( 100 ) consists of an integrally produced extruded profile. Wärmetauscherrohr (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauscherrohr (100) ein Rohr ist, das aus einer Wanne und einem Deckelstück zusammengesetzt ist.Heat exchanger tube ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger tube ( 100 ) is a tube, which is composed of a tub and a lid piece. Verfahren (400) zur Herstellung eines Wärmetauscherrohres (100), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Bereitstellen (410) des Wärmetauscherrohres (100), das einen ersten Schenkelbereich (110a) aufweist, in dem eine Wand des Wärmetauscherrohres (100) strukturiert ist, wobei das Wärmetauscherrohr (100) einen zweiten Schenkelbereich (110b) aufweist, in dem eine Wand des Wärmetauscherrohres (100) strukturiert ist und wobei das Wärmetauscherrohr (100) einen Boden (120) aufweist, durch den der erste Schenkelbereich (110a) mit dem zweiten Schenkelbereich (110b) verbunden ist, wobei eine Wand des Wärmetauscherrohres (100) im Bereich des Bodens (120) nicht strukturiert ist und wobei der Boden (120) nahtfrei mit einer Außenfläche des ersten Schenkelbereichs (110a) und nahtfrei mit einer Außenfläche des zweiten Schenkelbereichs (110b) verbunden ist; und – Umbiegen (420) des Wärmtauscherrohres (100) in eine U-Form, wonach sich der erste (110a) und zweite (110b) Schenkelbereich des Wärmetauscherrohres (100) gegenüberliegen und wobei das Wärmetauscherrohr (100) im Bereich des Bodens (120) eine Biegung aufweist.Procedure ( 400 ) for the production of a heat exchanger tube ( 100 ), the method comprising the following steps: - providing ( 410 ) of the heat exchanger tube ( 100 ), which has a first leg area ( 110a ), in which a wall of the heat exchanger tube ( 100 ), wherein the heat exchanger tube ( 100 ) a second leg region ( 110b ), in which a wall of the heat exchanger tube ( 100 ) and wherein the heat exchanger tube ( 100 ) a floor ( 120 ), through which the first leg region ( 110a ) with the second leg area ( 110b ), wherein a wall of the heat exchanger tube ( 100 ) in the area of the soil ( 120 ) is not structured and where the soil ( 120 ) seam-free with an outer surface of the first leg region ( 110a ) and seamless with an outer surface of the second leg region ( 110b ) connected is; and - bending ( 420 ) of the heat exchanger tube ( 100 ) into a U-shape, after which the first ( 110a ) and second ( 110b ) Leg portion of the heat exchanger tube ( 100 ) and wherein the heat exchanger tube ( 100 ) in the area of the soil ( 120 ) has a bend. Verfahren (400) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bereitstellens ein Strukturieren der Wand des Wärmetauscherrohres (100) im ersten (110a) und zweiten (110b) Schenkelbereich erfolgt.Procedure ( 400 ) according to claim 7, characterized in that in the step of providing structuring of the wall of the heat exchanger tube ( 100 ) in the first ( 110a ) and second ( 110b ) Leg area takes place.
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