DE102010033468A1 - Heat exchanger has ribs in fluid pipes that are comprised with rib combs between rib edges, such that rib combs of adjacent pipes are arranged alternately and rib edges are provided at right angle to longitudinal axis of pipes - Google Patents
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- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 12.The invention relates to a heat exchanger having the features of
Wärmetauscher zählen in unterschiedlichsten Bauformen zum Stand der Technik. Der Wärmeaustausch erfolgt zwischen einer Flüssigkeit, welche Rohre durchströmt, und einem Gas, das die Rohre außenseitig umströmt. Durch Rippen wird die Wärmetauscherfläche stark vergrößert und der Wärmeübergang intensiviert. Die Fluid führenden Rohre durchsetzen in der Regel Rohrböden, so dass das flüssige Medium, von so genannten Wasserkammern ausgehend, in mehrere Rohre gleichzeitig einströmen kann. Der Rohrboden dient als Trennwand. Es ist auch möglich, zwei Rohre über Krümmer miteinander zu verbinden, so dass sich auf einer Seite des Rohrbodens die Krümmer und auf der anderen Seite die Rohre befinden.Heat exchangers are state of the art in a wide variety of designs. The heat exchange takes place between a liquid, which flows through tubes, and a gas, which flows around the tubes on the outside. By ribs, the heat exchanger surface is greatly increased and the heat transfer intensified. The fluid-carrying tubes usually pass through tube sheets, so that the liquid medium, starting from so-called water chambers, can flow into several tubes at the same time. The tubesheet serves as a partition. It is also possible to connect two pipes via manifolds so that on one side of the tubesheet the manifolds and on the other side the pipes are located.
Es ist bekannt, Rippenrohrpakete zu bilden, bei welchen mehrere Fluid führende Rohre übereinander gestapelte Rippenbleche gemeinsam durchsetzen. Die Fixierung der Rippen an den Rohren erfolgt zum Beispiel durch Aufweiten der Rohre, so dass diese gegen die Öffnungen in den Rippen gepresst werden.It is known to form finned tube packages in which a plurality of fluid-carrying tubes jointly pass through stacked fin plates. The fixation of the ribs on the tubes takes place, for example, by widening the tubes, so that they are pressed against the openings in the ribs.
Dieses Herstellungsverfahren ist zwar etabliert, stellt jedoch immer einen gewissen fertigungstechnischen Aufwand dar, da sichergestellt werden muss, dass die einzelnen Rippen für einen guten Wärmeübergang dicht an den Außenseiten der Rohre anliegen.Although this manufacturing method is established, but always represents a certain manufacturing effort, since it must be ensured that the individual ribs lie close to the outer sides of the tubes for a good heat transfer.
Selbstverständlich sind auch stoffschlüssige Verbindungen, insbesondere Lötverbindungen zwischen den Rippen und den Rohren möglich. Durch die
Bei der Verwendung unterschiedlicher Werkstoffe entstehen wegen unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizienten von zum Beispiel Aluminium und Stahl aufgrund der notwendigen hohen Löttemperaturen und aufgrund der anschließenden Abkühlung auf Umgebungstemperatur starke Materialspannungen, so dass sich die miteinander verbundenen Teile verziehen können, wobei sogar die Lötverbindung aufbrechen kann.When using different materials arise because of different thermal expansion coefficients of, for example, aluminum and steel due to the necessary high soldering temperatures and due to the subsequent cooling to ambient temperature strong material stresses, so that the interconnected parts can distort, and even the solder joint can break.
Ein grundsätzliches Problem bei der Fertigung großer Wärmetauscher mit entsprechend großen Rippenflächen ist, dass die Erwärmung zum Löten möglichst gleichmäßig und auch langsam erfolgen muss, damit das verwendete Lot zum Verbinden der Rippen mit den Rohren nicht im Bereich der Wärmequelle zu schnell erhitzt wird und dabei überhitzt, während es beispielsweise in einem fern von der Wärmequelle liegenden Bereich noch gar nicht notwendige Temperatur erreicht hat. Die Fertigung ist daher zeitaufwändig.A fundamental problem in the production of large heat exchangers with correspondingly large rib areas is that the heating for soldering must be as uniform as possible and also slow, so that the solder used for connecting the ribs to the pipes is not heated too quickly in the region of the heat source and overheats while, for example, it has not yet reached a necessary temperature in a region remote from the heat source. The production is therefore time consuming.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher mit einer einfach herzustellende, mechanische Rohr-Rippen-Verbindung aufzuzeigen, welche ohne stoffschlüssige Verbindung zwischen den Rohren und den Rippen auskommt aber dennoch einen sehr guten Wärmeübergang ermöglicht und zugleich die Kombination verschiedener Werkstoffe gestattet und zudem schnell herzustellen ist.Proceeding from this, the present invention seeks to provide a heat exchanger with a simple-to-produce, mechanical pipe-fin connection, which works without material connection between the pipes and the ribs but still allows a very good heat transfer and at the same time allows the combination of different materials and Moreover, it is quick to produce.
Diese Aufgabe ist bei einem Wärmetauscher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung ist Gegenstand des Patentanspruchs 12.This object is achieved with a heat exchanger having the features of
Die Unteransprüche betreffen zweckmäßige Weiterbildungen des Erfindungsgedankens.The subclaims relate to expedient developments of the inventive concept.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher weist folgende Merkmale auf:
- a) Zwischen parallel zueinander verlaufenden, Fluid führenden Rohren sind Rippen angeordnet;
- b) Die Enden der Rohre sind an Rohrböden angeordnet;
- c) Die Rippen sind als Rippenbänder ausgestaltet, die Zick-Zack-förmig verlaufen und sich in Längsrichtung der Rohre erstrecken;
- d) Die Rippen besitzen Rippenkämme zwischen denen sich Rippenflanken erstrecken;
- e) Die Rippen stützen sich mit ihrem Rippenkämmen abwechselnd an den angrenzenden Rohren ab;
- f) Die Rohre greifen in randseitig der Rippenkämme offene Ausnehmungen in den Rippenkämmen;
- g) Die Rippenflanken stehen in einem von 90° abweichenden Winkel zu Längsachse der Rohre.
- a) ribs are arranged between mutually parallel, fluid-carrying tubes;
- b) The ends of the tubes are arranged on tubesheets;
- c) The ribs are designed as ribbed ribs, which run in a zig-zag and extend in the longitudinal direction of the tubes;
- d) The ribs have rib combs between which rib flanks extend;
- e) The ribs are supported alternately on the adjacent tubes with their rib combs;
- f) The tubes engage in recesses open in the rib combs in the edge of the rib combs;
- g) The rib flanks are at an angle deviating from 90 ° to the longitudinal axis of the tubes.
Bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscherkonzept wird ein spezielles Rippendesign eingesetzt, welches sich die thermische Ausdehnung der Rippen und Rohre zu Nutze macht, um einen verbesserten Wärmeübergang zwischen Rohr und Rippe zu ermöglichen. Das erfindungsgemäße Wärmetauscherdesign ist unabhängig von den Materialien des Rohrs und der Rippe. Es lassen sich damit auch sehr unterschiedliche Werkstoffe miteinander kombinieren. Eine stoffschlüssige Verbindung ist zwar zusätzlich denkbar, aber prinzipiell nicht erforderlich.In the heat exchanger concept of the invention, a special rib design is used, which is the thermal expansion makes use of the ribs and pipes to allow improved heat transfer between the pipe and the rib. The heat exchanger design according to the invention is independent of the materials of the tube and the rib. It can also be used to combine very different materials. Although an integral connection is additionally conceivable, it is not necessary in principle.
Bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscherdesign sind Zick-Zack-förmige Rippenbänder vorgesehen, wobei die einzelnen Abschnitte gewissermaßen trapezförmig ausgebildet sind. Es ergibt sich eine Mäanderform. Jeweils in den Spitzen bzw. Rippenkämmen der aneinander angrenzenden trapezförmigen Bereiche sind Ausnehmungen angeordnet, in welche die Rohre greifen. Es ist nicht vorgesehen, dass die Rohre die Rippen durchsetzten, sondern nur, dass die Rohre benachbart zu den Rippen angeordnet sind. Die Rippen werden nur umfangsseitig gegen die Rohre gepresst.In the heat exchanger design according to the invention zigzag-shaped ribbed bands are provided, wherein the individual sections are designed to be somewhat trapezoidal. This results in a meandering shape. In each case recesses are arranged in the tips or rib combs of the adjacent trapezoidal regions, in which the tubes engage. It is not intended that the pipes pass through the ribs, but only that the pipes are arranged adjacent to the ribs. The ribs are pressed only peripherally against the tubes.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass die Rippenflanken in einem von 90° abweichenden Winkel zur Längsachse der Rohre stehen. Da sich die Rohre sowie auch die Rippen beim Betrieb des Wärmetauschers dehnen, soll die Anpresskraft zwischen den Rippen und den Rohren zunehmen, wenn der Wärmetauscher in Betrieb ist. Die Rippen sind daher so montiert, dass sich die Rippen zwar dehnen können aber nicht unbegrenzt in Längsrichtung der Rohre verschieben können. Dadurch wird sichergestellt, dass sich die durch thermische Dehnung entstehende Anpresskraft tatsächlich von den Rippen auf die Rohre überträgt.An essential feature of the invention is that the rib flanks are at an angle deviating from 90 ° to the longitudinal axis of the tubes. Since the tubes and the ribs stretch during operation of the heat exchanger, the contact pressure between the ribs and the tubes should increase when the heat exchanger is in operation. The ribs are therefore mounted so that the ribs can stretch but can not move indefinitely in the longitudinal direction of the tubes. This ensures that the contact pressure generated by thermal expansion actually transfers from the ribs to the tubes.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass gegenüber der bisherigen Herstellung das Aufweiten der Rohre entfällt. Das Aufweiten von Rohren führt nicht zwangsläufig zu einer Wanddickenreduzierung, sondern zu einer Längenreduzierung. Das Aufweiten führt aufgrund der vorhandenen Toleranzen in der Wanddicke jedoch auch dazu, dass die Rohre nach dem Aufweiten unterschiedlich lang sind und die unterschiedlich langen Enden an die Lage des Rohrbodens angepasst werden müssen. Es wird daher mit einer entsprechenden Zugabe der Rohrlänge gearbeitet, die jedoch nicht in jedem Fall benötigt wird. Überschüssige Rohrlängen müssen abgetrennt werden, zum Beispiel durch Abbohren. Durch das Abbohren fallen relativ vielen Späne an, was produktionstechnisch unerwünscht ist, aber gegenüber Absägen die bessere Alternative ist, weil durch das Sägen Vibrationen entstehen, welche die Verbindung zwischen dem Rohrboden und dem Rohr beeinträchtigen können. Es wäre daher am besten, man könnte auf den Arbeitsschritt des Trennens oder Spanens vollständig verzichten. Das gelingt mit der erfindungsgemäßen Lösung. Alle Rohre sind gleichlang und müssen nicht gekürzt werden.Another significant advantage is that over the previous production eliminates the expansion of the tubes. The expansion of pipes does not necessarily lead to a reduction in wall thickness, but to a reduction in length. Due to the existing tolerances in the wall thickness, however, the expansion also means that the tubes have different lengths after expansion and that the ends of different lengths must be adapted to the position of the tubesheet. It is therefore worked with an appropriate addition of the tube length, which is not required in each case. Excess pipe lengths must be separated, for example by drilling. By drilling relatively many chips, which is undesirable in terms of production technology, but is the better alternative to sawing, because vibrations are produced by sawing, which can affect the connection between the tubesheet and the tube. It would therefore be best if one could completely dispense with the step of separating or chipping. This is possible with the solution according to the invention. All tubes are the same length and do not have to be shortened.
Ein weiterer Vorteil ist, dass das Rohr im Vergleich zu gestapelten Rippenrohrwärmetauschern bestimmter Bauformen selber am Wärmeaustausch teil hat. Das ist so zu verstehen, dass im Stand der Technik bei übereinander gestapelten Rippen der Abstand der Rippen über die Höhe der kragenartigen Ausstellungen eingestellt wird, welche im Bereich der Rohre ausgebildet sind. In der Zusammenbaulage stoßen die Ausstellungen einander, so dass die gesamte Oberfläche des Wärmetauscherrohrs vollständig von den Rippen umhüllt ist. Bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher verhält sich dies anders. Es gibt freie Oberflächenbereiche der Rohre, die somit unmittelbar mit dem Wärmetauschermedium in Kontakt kommen und für einen unmittelbaren Wärmeübergang sorgen.Another advantage is that the tube itself compared to stacked finned tube heat exchangers of certain designs on the heat exchange part. This is to be understood that in the prior art with stacked ribs, the distance of the ribs on the height of the collar-like exhibitions is set, which are formed in the region of the tubes. In the assembly position, the exhibitions encounter each other so that the entire surface of the heat exchanger tube is completely enveloped by the ribs. In the heat exchanger according to the invention, this behaves differently. There are free surface areas of the tubes, which thus come directly into contact with the heat exchange medium and provide for an immediate heat transfer.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ermöglicht nicht nur eine sehr kostengünstige Fertigung, sondern zudem noch eine hohe Flexibilität bei der Materialwahl, da auf teurere, stoffschlüssige Verbindungstechniken verzichtet werden kann. Bei allen in Frage kommenden Werkstoffen stellt sich eine thermisch bedingte Ausdehnung ein, die zwangsläufig immer dazu führt, dass die einzelnen Rippen durch Dehnung fest gegen die Rohre gepresst werden.The heat exchanger according to the invention not only allows a very cost-effective production, but also still a high degree of flexibility in the choice of materials, as can be dispensed with more expensive, cohesive bonding techniques. In all candidate materials, a thermally induced expansion sets in, which inevitably always leads to the fact that the individual ribs are pressed by stretching firmly against the tubes.
Dabei ist unerheblich, ob sich das Rohr oder die Rippe stärker dehnt als das jeweils andere Bauteil.It is irrelevant whether the pipe or the rib stretches more than the other component.
In vorteilhafter Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Rippen durch eine in Längsrichtung der Rippen und parallel zu den Rohren wirkende Vorspannungskraft vorgespannt montiert sind. Die Vorspannung kann aufgebracht werden, indem der Abstand der Rohrböden reduziert wird. Hierbei wird vorausgesetzt, dass sich die Rippenbänder an den Rohrböden abstützen. Natürlich können auch Rohrböden unterschiedlicher Dicke verwendet werden oder einheitliche Rohrböden, die auf Ihrer den Rippen zugewandten Seite mit Distanzelementen versehen werden, auf denen sich die Rippen abstützen. Durch eine gewisse Vorspannungskraft wird die sich in Betrieb einstellende Anpresskraft sicher erreicht. Zudem wird durch die Vorspannung bereits beim Betriebsbeginn, das heißt bei Temperaturen unterhalb des Sollbetriebspunkts, ein verbesserter Wärmeübergang erreicht.In an advantageous embodiment it is provided that the ribs are mounted biased by a biasing force acting in the longitudinal direction of the ribs and parallel to the tubes. The bias can be applied by reducing the pitch of the tubesheets. This assumes that the ribbed belts are supported on the tubesheets. Of course, tube sheets of different thickness can be used or uniform tube sheets, which are provided on your side facing the ribs with spacer elements on which the ribs are supported. By a certain biasing force, the operating pressure is reliably achieved. In addition, an improved heat transfer is achieved by the bias already at the start of operation, that is, at temperatures below the desired operating point.
Der Wärmeübergang kann auch dadurch verbessert werden, dass die Ausnehmungen einen Kragen besitzen, über welchen die Ausnehmungen und damit auch die Rippen an den Rohren abgestützt sind. Über derartige Kragen stehen die einzelnen Rippen über eine größere Fläche mit den angrenzenden Rohren in Kontakt. Dadurch verbessert sich der Wärmeübergang. Gleichzeitig wird die Flächenpressung zwischen den Rohren und den sich ausdehnenden Rippen etwas reduziert, was bei dünnen Rippen oder dünnwandigen Rohren von Vorteil sein kann. Der Kragen kann auch bestimmte Fertigungstoleranzen ausgleichen.The heat transfer can also be improved in that the recesses have a collar over which the recesses and thus also the ribs are supported on the tubes. About such a collar, the individual ribs over a larger area with the adjacent tubes in contact. This improves the heat transfer. At the same time, the surface pressure between the tubes and the expanding ribs is somewhat reduced, which can be advantageous for thin ribs or thin-walled tubes. The collar can also compensate for certain manufacturing tolerances.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Rippenflanken Aussteifungen aufweisen, welche die Knicksteifigkeit zwischen den Rippenkämmen erhöhen. Das erfindungsgemäße Konzept des Wärmetauschers basiert darauf, dass durch gegenseitige Ausdehnung der Rohre und Rippen ein formschlüssiger Verbund zwischen Rohre und Rippen geschaffen wird. Die Anpresskraft soll dabei nicht durch ein Wegknicken der Rippenflanken reduziert werden. Die Rippenflanken müssen daher eine vorgegebene Mindestknicksteifigkeit aufweisen. Diese Mindestknicksteifigkeit wird im Rahmen der Erfindung vorzugsweise nicht durch Materialanhäufung, das heißt durch dickwandigere Rippenflanken oder lokale Verstärkungen an den Rippenflanken erreicht, sondern durch Aussteifungen, die insbesondere als Prägungen ausgebildet sind. Derartige Prägungen dienen dazu, Material aus der Mittelebene der Rippenflanken nach außen zu verlagern und dadurch die Biegesteifigkeit zu erhöhen. Die Gestalt der Aussteifung spielt hierbei eine wichtige Rolle, da die Knicksteifigkeit zwischen zwei Rippenkämmen erhöht werden muss. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist daher vorgesehen, dass wenigstens eine Aussteifung zwischen einer Ausnehmung in einem ersten Rippenkamm in Richtung zur benachbarten Ausnehmung in dem gegenüberliegenden Rippenkamm erstreckt. Die Aussteifungen verlaufen daher gewissermaßen diagonal auf den Rippenbändern. In Längsrichtung der Rohre betrachtet, das heißt aus Richtung des Rohrbodens betrachtet, erstrecken sich die Aussteifungen somit radial von einem Rohr zum benachbarten Rohr. Eine zusätzliche Aussteifung im Bereich eines Rippenkamms ist nicht erforderlich, da der Rippenkamm selbst einfach, vorzugsweise zweifach gebogen ist und dadurch hinreichend biegesteif ist.It is considered particularly advantageous if the rib flanks have stiffeners which increase the buckling stiffness between the rib combs. The concept of the heat exchanger according to the invention is based on the fact that a positive connection between tubes and ribs is created by mutual expansion of the tubes and ribs. The contact force should not be reduced by a buckling of the rib edges. The rib edges must therefore have a predetermined minimum bending stiffness. In the context of the invention, this minimum buckling rigidity is preferably not achieved by accumulation of material, that is, by thick-walled rib flanks or local reinforcements on the rib flanks, but rather by stiffeners, which are designed in particular as embossings. Such embossings serve to displace material from the median plane of the rib flanks to the outside and thereby increase the flexural rigidity. The shape of the stiffening plays an important role here, since the buckling stiffness between two rib combs must be increased. In a preferred embodiment it is therefore provided that at least one stiffening extends between a recess in a first rib comb in the direction of the adjacent recess in the opposite rib comb. The stiffeners therefore, so to speak, run diagonally on the ribbed bands. Viewed in the longitudinal direction of the tubes, that is viewed from the direction of the tube plate, the stiffeners thus extend radially from one tube to the adjacent tube. An additional stiffening in the region of a rib comb is not required, since the rib comb itself is simple, preferably bent twice and thus is sufficiently rigid.
Die exakte Konturierung und Lage der Aussteifungen ist abhängig von der Geometrie der Wärmetauscherrohre. Es ist mithin ebenso denkbar, dass die Aussteifungen senkrecht zu den Rippenkämmen verlaufen, was insbesondere bei im Querschnitt elliptischen Rohren von Vorteil sein kann.The exact contouring and position of the stiffeners depends on the geometry of the heat exchanger tubes. It is thus also conceivable that the stiffeners are perpendicular to the rib combs, which may be particularly advantageous in elliptical pipes in cross-section.
Grundsätzlich wird es als vorteilhaft angesehen, wenn sich die Aussteifungen in Form von Prägungen bis in die einzelnen Kragen erstrecken, die an den Ausnehmungen ausgebildet sind. Dadurch geht die Wandung der Aussteifung gewissermaßen direkt in den Kragen über, sofern die Aussteifungen in Form von Prägungen und die Kragen in die gleiche Richtung orientiert sind.In principle, it is considered advantageous if the stiffeners in the form of embossings extend into the individual collars which are formed on the recesses. As a result, the wall of the stiffening passes into a certain extent directly into the collar, provided that the stiffeners in the form of imprints and the collar are oriented in the same direction.
Eine kompakte Bauweise des Wärmetauschers ist insbesondere dann gegeben, wenn die Rohre in mehreren zueinander versetzt angeordneten Reihen angeordnet sind. Dadurch ergibt sich, dass die Ausnehmungen in Längsrichtung benachbarter Rippenkämme zueinander versetzt angeordnet sind. Der Versatz der Ausnehmungen bestimmt somit auch die exakte Lage der Aussteifungen, in Form von stegartigen Prägungen.A compact design of the heat exchanger is given in particular when the tubes are arranged in a plurality of mutually offset rows. This results in that the recesses are arranged offset to one another in the longitudinal direction of adjacent rib combs. The offset of the recesses thus determines the exact position of the stiffeners, in the form of web-like embossments.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist Gegenstand des Patentanspruchs 12. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- a) Bereitstellen von Rohren und Rippen, wobei die Rippen zu Zick-Zack-förmigen Rippenbändern gebogen und mit randseitigen Ausnehmungen versehen sind;
- b) Anordnen der Rohre zwischen den Rippen;
- c) Aufbringen einer Vorspannkraft auf die Rippen, um die Rippenkämme gegen die Rohre zu pressen, indem der Abstand zwischen Rohrböden reduziert wird.
- a) providing pipes and ribs, wherein the ribs are bent into zigzag rib ribbons and provided with edge-side recesses;
- b) placing the tubes between the ribs;
- c) applying a biasing force to the ribs to press the rib combs against the tubes by reducing the distance between tubesheets.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat sowohl gegenüber der Herstellung von Wärmetauschern mit aufgeweiteten Rohren als auch gegenüber Wärmetauschern, bei denen die Rohre und Rippen stoffschlüssig verbunden sind, erhebliche Vorteile aufgrund des sehr hohen Rationalisierungspotentials. In der Praxis sind die Rippen und Rohre zunächst wechselweise übereinander zu stapeln. Anschließend muss das aus Rippen und Rohren bestehenden Paket ausgerichtet werden, damit die Rohre exakt in oder an den Rohrboden passen. Das Paket wird zwischen Seitenwänden angeordnet und durch Verschieben wenigstens eines Rohrbodens relativ zum anderen Rohrboden zusammengepresst. In dieser Position, in welcher eine Vorspannkraft auf die Rippen aufgebracht wird, wird der Rohrboden fixiert. Die Rohre können mit dem Rohrboden stoffschlüssig durch Schweißen, Löten, Kleben oder durch Aufweiten verbunden werden. Je nach Anwendungsfall kann der Rohrboden absolut dicht oder bei in begrenztem Umfang tolerierbaren Leckagen auch sehr einfach befestigt sein. Maßgeblich für die vorliegende Erfindung ist nicht die Art der Befestigung und die exakte Lage der Rohrenden, welche nur stirnseitig an dem Rohrboden anliegen können oder diesen alternativ teilweise oder ganz durchsetzen, sondern die Funktion des Rohrbodens als Widerlager für die Rippen. Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, separate Widerlager vorzusehen, an denen sich die Rippen abstützen, während die Rohrböden primär eine Dichtungsfunktion haben. Funktional gehören solche Widerlager zum Rohrboden.The method according to the invention has considerable advantages over both the production of heat exchangers with expanded tubes and heat exchangers in which the tubes and ribs are materially bonded because of the very high rationalization potential. In practice, the ribs and tubes are initially stacked alternately one above the other. Subsequently, the package consisting of ribs and pipes must be aligned so that the pipes fit exactly in or on the tubesheet. The package is placed between side walls and compressed by displacing at least one tube sheet relative to the other tube sheet. In this position, in which a biasing force is applied to the ribs, the tubesheet is fixed. The tubes can be connected to the tube bottom cohesively by welding, soldering, gluing or by expansion. Depending on the application, the tube sheet can be very tight or easily attached to tolerable leaks to a limited extent. Decisive for the present invention is not the type of attachment and the exact position of the pipe ends, which may rest only on the front side of the tube sheet or this alternatively partially or completely enforce, but the function of the tube sheet as an abutment for the ribs. It is within the scope of the invention also possible to provide separate abutment, on which the ribs are supported, while the tube sheets primarily have a sealing function. Functionally such abutments belong to the tubesheet.
Damit auch die äußeren Rippen eines Wärmetauschers dicht an den Rohren anliegen, ist sicherzustellen, dass die Einhausung hinreichend stabil ist bzw. eine hinreichende Kraft auf die randseitigen Rippen ausübt, so dass sich das ganze System nicht nach außen ausbeult. Es können daher zusätzliche Zuganker vorgesehen sein, um das Pakte aus Rohren und Rippen in Querrichtung gegen laterale Ausweitung zu begrenzen und um die Vorspannkraft zwischen den Rippen und den Rohren aufrecht zu erhalten.So that the outer ribs of a heat exchanger lie close to the tubes, it must be ensured that the housing is sufficiently stable or exerts sufficient force on the peripheral ribs, so that the entire system does not bulge outwards. Therefore additional tie rods may be provided to remove the package To limit pipes and ribs in the transverse direction against lateral expansion and to maintain the biasing force between the ribs and the tubes.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawings. It shows:
Zusätzlich zu den Rohrböden
In diesem Innenraum, der von den parallel zueinander verlaufenden und zueinander versetzten Reihen angeordneten Rohren
Aus der Darstellung der
Alle Rippen
Eine Besonderheit der dargestellten Rippen sind Aussteifungen
Die Aussteifungen
Die Darstellung der
Alle Rippen
Zu der möglichst biegesteifen Gestaltung der dünnwandigen Rippen
Die Ausführungsform der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wärmetauscherheat exchangers
- 22
- Rohrpipe
- 33
- Rohrbodentube sheet
- 44
- Rohrbodentube sheet
- 55
- SeitenwandSide wall
- 66
- SeitenwandSide wall
- 77
- Ripperib
- 88th
- Rippenkammfin comb
- 99
- Rippenflankerib flank
- 1010
- Ausnehmungrecess
- 1111
- Spaltgap
- 1212
- Aussteifungstiffening
- 1313
- Kragencollar
- 1414
- Rohrpipe
- 1515
- Aussteifungstiffening
- 1616
- Ausnehmungrecess
- 1717
- Ripperib
- BB
- Breitewidth
- FF
- Vorspannkraftpreload force
- LL
- Längsrichtunglongitudinal direction
- WW
- Winkelangle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 5042574 A [0005] US 5042574 A [0005]
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