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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Abstract

The heat exchanger (1) has fluid pipes (2) that are arranged on tube sheet (4) in parallel to each other. The ribs (7) are provided in the pipes along longitudinal direction and comprised with rib combs (8) between rib edges (9) such that rib combs of adjacent pipes are arranged alternately. Recesses are opened in the rib combs and the rib edges are provided at an angle of 90[deg] with respect to longitudinal axis of the pipes. An independent claim is included for method for manufacturing heat exchanger.

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 patent claim 1 and to a method for producing a heat exchanger according to the features of patent claim 12.

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 US 5 042 574 A ist es zum Beispiel bekannt, mit Aluminium plattierte Flachrohre aus Stahl unter Verwendung von Aluminium-Siliziumlot mit wellenförmig gefalteten Aluminium-Rippenbahnen in einem Temperierofen zu verbinden. Diese Art der Verbindung hat den Nachteil, dass eine Verlötung nur über den Umweg von mit Aluminium plattierten Flachrohren hergestellt werden kann. Neben dem vergleichsweise hohen Aufwand durch Bereitstellung diverser Materialien besteht außerdem der Nachteil, dass die durch mindestens eine Längsschweißnaht umfangsseitig geschlossenen Flachrohre in der Schweißzone bei der Rohrfertigung nicht mit Aluminium plattiert sein dürfen, da anderenfalls keine einwandfreie Schweißung gewährleistet werden kann.Of course, cohesive connections, in particular solder joints between the ribs and the pipes are possible. By the US 5 042 574 A For example, it is known to bond aluminum-clad steel flat tubes using aluminum-silicon solder to wavy-folded aluminum ridge webs in a tempering furnace. This type of connection has the disadvantage that a soldering can only be made via the detour of aluminum-plated flat tubes. In addition to the comparatively high cost by providing various materials also has the disadvantage that the at least one longitudinal weld seam circumferentially closed flat tubes in the welding zone in the pipe production must not be clad with aluminum, otherwise no proper welding can be guaranteed.

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 patent claim 1. A method of manufacture is the subject of claim 12.

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.
The heat exchanger according to the invention has the following features:
  • 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 method for producing a heat exchanger according to any one of the preceding claims is the subject of claim 12. The method comprises the following steps:
  • 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:

1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wärmetauschers, 1 a perspective view of an embodiment of a heat exchanger,

2 eine Ansicht von oben auf den Wärmetauscher der 1; 2 a view from above of the heat exchanger of 1 ;

3 eine Ansicht in Richtung der Längsrohre des Wärmetauschers der 1; 3 a view in the direction of the longitudinal tubes of the heat exchanger of 1 ;

4 eine Ansicht auf die Rohre und Rippen des Wärmetauschers der 1 ohne umgebenes Gehäuse und ohne Rohrböden; 4 a view of the tubes and fins of the heat exchanger of 1 without surrounded housing and without tubesheets;

5 eine Seitenansicht auf die Rohre und Rippen des Wärmetauschers der 1 ohne Seitenteile und Rohrböden; 5 a side view of the tubes and fins of the heat exchanger of 1 without side panels and tube sheets;

6 ein Querschnittdarstellung durch die Rohre und Rippen des Wärmetauschers der 1; 6 a cross-sectional view through the tubes and fins of the heat exchanger of 1 ;

7 eine perspektivische Darstellung der Rohre und Rippen des Wärmetauschers der 1; 7 a perspective view of the tubes and fins of the heat exchanger of 1 ;

8 bis 10 in der Draufsicht, Seitenansicht und Stirnansicht ein einzelnes Rippenblech des Wärmetauschers der 1; 8th to 10 in plan view, side view and end view of a single fin plate of the heat exchanger of 1 ;

11 das Rippenblech der 8 bis 10 in perspektivischer Darstellung; 11 the ribbed plate of the 8th to 10 in perspective view;

12 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform von Rohren und Rippen eines Wärmetauschers; 12 a perspective view of a second embodiment of pipes and fins of a heat exchanger;

13 eine Seitenansicht auf das Parket aus Rohren und Rippen gemäß 12; 13 a side view of the parket of pipes and ribs according to 12 ;

14 eine gegenüber der 13 um 90° versetzte Ansichte auf das Rippenrohrpaket der 12 (Ansicht von oben) 14 one opposite the 13 90 ° offset views of the finned tube package 12 (View from above)

15 das Rippenrohr der Rippenrohrpakte der 12 in der Stirnansicht; 15 the finned tube of the finned tube pacts 12 in the front view;

16 ein einzelnes Rippenblech des Wärmetauschers der 12 in perspektivischer Ansicht und 16 a single fin plate of the heat exchanger of 12 in perspective view and

17 bis 19 eine Draufsicht, Seitenansicht und Stirnansicht des Rippenblechs der 16. 17 to 19 a plan view, side view and end view of the fin plate of 16 ,

1 zeigt einen Wärmetauscher 1. Der Wärmetauscher 1 ist in diesem Ausführungsbeispiels sehr kompakt. Es wird angemerkt, dass die dargestellten Rohre in der Praxis um ein Vielfaches länger sein können. Auch kann der Wärmetauscher 1 insgesamt wesentlich größer gebaut sein. Das dargestellte Ausführungsbeispiel dient lediglich zur Erläuterung des Erfindungsgedankens und ist keinesfalls maßstäblich. Zudem beziehen sich in der nachfolgenden Figurenbeschreibung Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position des abgebildeten Wärmetauschers 1 und dessen Bestandteile. Die Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, das heißt in verschiedenen Arbeitsstellungen oder durch spiegelsymmetrische Auslegung dergleichen können sich diese Bezüge ändern. Der dargestellte Wärmetauscher 1 besitz mehrere Fluid führende Rohre 2. Alle Rohre 2 verlaufen parallel zueinander. Die Rohre 2 sind gerade. Sie erstrecken sich zwischen einander gegenüberliegenden und parallel zueinander verlaufenden Rohrböden 3, 4. Die Rohre 2 durchsetzen jeweils die Rohrböden 3, 4, stehen nach außen aber nicht über die Rohrböden 3, 4 vor, sondern sind in den Rohrböden 3, 4 festgelegt, beispielsweise durch eine stoffschlüssige Verbindung (Schweißen, Löten) oder aber durch eine formschlüssige Verbindung wie zum Beispiel Einrollen. 1 shows a heat exchanger 1 , The heat exchanger 1 is very compact in this embodiment. It is noted that in practice the illustrated tubes can be many times longer. Also, the heat exchanger 1 be built much larger overall. The illustrated embodiment is merely illustrative of the inventive concept and is by no means to scale. In addition, in the following description of the figures, terms such as top, bottom, left, right, front, back, etc. refer exclusively to the exemplary representation and position of the depicted heat exchanger selected in the respective figures 1 and its components. The terms are not intended to be limiting, that is, in different working positions or by mirror-symmetrical design of the like, these references may change. The illustrated heat exchanger 1 owns several fluid-carrying tubes 2 , All pipes 2 run parallel to each other. The pipes 2 are at the moment. They extend between opposite and mutually parallel tube sheets 3 . 4 , The pipes 2 enforce each of the tube sheets 3 . 4 , are outward but not on the tube sheets 3 . 4 before, but are in the tube sheets 3 . 4 determined, for example, by a cohesive connection (welding, soldering) or by a positive connection such as curling.

Zusätzlich zu den Rohrböden 3, 4 sind als weitere Gehäusebestandteile Seitenwände 5, 6 vorgesehen, die sich zwischen den Rohrböden 3, 4 befinden und einen rechteckigen Innenraum begrenzen. Es versteht sich, dass die Form des Innenraums maßgebliche durch die Anordnung der Rohre und die Form des Rohrbodens (Kreis, Rechteck) bestimmt wird.In addition to the tube sheets 3 . 4 are as additional housing components sidewalls 5 . 6 provided, extending between the tube sheets 3 . 4 and define a rectangular interior. It is understood that the shape of the interior is determined decisively by the arrangement of the tubes and the shape of the tube bottom (circle, rectangle).

In diesem Innenraum, der von den parallel zueinander verlaufenden und zueinander versetzten Reihen angeordneten Rohren 2 durchsetzt ist, befinden sich zusätzlich Rippen 7. Insgesamt sind es neun Reihen von Rippen 7, die acht zueinander versetzte Rohrreihen umschließen. Die Rippen 7 sind als einzelne Rippenbänder ausgestaltet, die Zick-Zack-förmig verlaufen und jeweils zwischen zwei benachbarten Rohrreihen erstrecken. Das ist besonders gut anhand der 2 und 3 zu erkennen. In 3 sind aufgrund der gewählten Darstellung acht Reihen bzw. Spalten von Rohren 2 zu erkennen. Es wechseln sich jeweils immer Spalten mit drei und vier Rohren 2 ab. Zwischen diesen Spalten befinden sich die in 2 dargestellten Rippen 7 in Form von Rippenbändern. Es ist zu erkennen, dass die Rippen 7 die Rohre 2 nur teilweise umgreifen. Die Rippen 7 besitzen hierzu Rippenkämme 8. Die zwischen den Rippenkämmen 8 erstreckenden Rippenflanken 9 stehen in einem vom 90° abweichenden Winkeln W zur Längsachse L der Rohre 2 (6). In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel W 108°. Der Winkel W kann verkleinert werden, indem eine Vorspannkraft F auf die Rippen 2 aufgebracht wird. In 2 ist die Richtung dieser Vorspannkraft F eingezeichnet. Es wird unterstellt, dass die Seitenwände 5, 6 so lang gemessen sind, dass sich eine definierte Vorspannkraft F auf die Rippen 7 einstellt. Im entspannten Zustand können die Winkel W zwischen den Rippenflanken 9 daher größer sein, als es in den Zeichnungen dargestellt ist.In this interior, arranged by the mutually parallel and mutually offset rows of tubes 2 is interspersed, there are also ribs 7 , There are nine rows of ribs altogether 7 , which enclose eight mutually offset rows of tubes. Ribs 7 are configured as a single rib bands, which run zig-zag and each extending between two adjacent rows of tubes. This is especially good on the basis of 2 and 3 to recognize. In 3 are due to the selected representation eight rows or columns of pipes 2 to recognize. There are always columns with three and four tubes 2 from. Between these columns are the in 2 illustrated ribs 7 in the form of ribbed ribbons. It can be seen that the ribs 7 the pipes 2 only partially encompass. Ribs 7 have rib combs for this 8th , The between the rib combs 8th extending rib flanks 9 are at an angle W deviating from the 90 ° to the longitudinal axis L of the tubes 2 ( 6 ). In this Embodiment, the angle W is 108 °. The angle W can be reduced by applying a biasing force F to the ribs 2 is applied. In 2 is the direction of this biasing force F drawn. It is assumed that the side walls 5 . 6 measured so long that a defined biasing force F on the ribs 7 established. In the relaxed state, the angle W between the rib edges 9 therefore, be larger than shown in the drawings.

Aus der Darstellung der 4 wird deutlich, dass die einzelnen Rippen 2 in dieser Perspektive gewissermaßen eine rechteckige Grundkontur haben, was auf die sichtbaren Rippenflanken 9 auch zutrifft. Die Rippenflanken 9 sind lediglich randseitig, das heißt im Bereich ihrer Rippenkämme 8 mit Ausnehmungen 10 versehen, die an die Außenkontur der Rohre 2 angepasst sind. Aufgrund der hier dargestellten im Querschnitt kreisrunden Rohre 2 sind die Ausnehmungen 10 kreisbogenförmig. Sie erstrecken sich etwa über einen Winkelbereich von 135°, so dass bei diesem Ausführungsbeispiel 270° bzw. ¾ des Umfangs eines Rohrs 2 von Ausnehmungen 10 der Rippen 7 umschlossen sind. Mithin verbleiben zwischen den aufeinanderfolgenden Rippen 7 schmalere Spalte 11, wobei die Breite der Spalte 11 gemäß der Darstellung der 4 etwa die Hälfte der Breite B der Rippen 7 in der dargestellten Blickrichtung entspricht.From the representation of 4 it becomes clear that the individual ribs 2 in this perspective, as it were, have a rectangular basic contour, which points to the visible rib edges 9 also true. The rib flanks 9 are only marginal, that is in the area of their rib combs 8th with recesses 10 fitted to the outer contour of the tubes 2 are adjusted. Due to the cross-sectionally circular tubes shown here 2 are the recesses 10 a circular arc. They extend approximately over an angular range of 135 °, so that in this embodiment 270 ° or ¾ of the circumference of a tube 2 of recesses 10 the ribs 7 are enclosed. Thus, remain between the successive ribs 7 narrower column 11 , where the width of the column 11 according to the representation of 4 about half the width B of the ribs 7 corresponds in the illustrated direction.

Alle Rippen 7 sind einheitlich konfiguriert. Aufgrund der zueinander versetzten Anordnung der Rohre 2 sind auch die Ausnehmungen 10 in den Rippenkämmen 8 zueinander versetzt angeordnet. In diesen Ausführungsbeispiel besitzt jede Rippe 2 daher in ihrem einen Rippenkamm 8 vier Ausnehmungen 10 und in den gegenüberliegenden Rippenkamm 8 drei Ausnehmungen 10. Die Ausnehmungen 10 sind auch in der randseitigen Rippen 7 zu erkennen, wie insbesondere aus der Perspektive der 5 zu sehen ist.All ribs 7 are uniformly configured. Due to the staggered arrangement of the tubes 2 are also the recesses 10 in the rib combs 8th arranged offset from one another. In this embodiment, each rib has 2 therefore in her one rib comb 8th four recesses 10 and in the opposite rib comb 8th three recesses 10 , The recesses 10 are also in the marginal ribs 7 to recognize how in particular from the perspective of 5 you can see.

Eine Besonderheit der dargestellten Rippen sind Aussteifungen 12, die in Darstellung der 4 diagonal verlaufen und immer von einem Rohr 2 zum nächsten Rohr 2, das den Rippenkamm 8 an der gegenüberliegenden Seite berührt, weisen. Dadurch ergibt sich ein rautenartiges Muster.A special feature of the illustrated ribs are stiffeners 12 that in representation of 4 run diagonally and always from a pipe 2 to the next pipe 2 that the ridge comb 8th touched on the opposite side, point. This results in a diamond-like pattern.

Die Aussteifungen 12 erhöhen die Knicksteifigkeit zwischen zwei Rippenkämmen 8. Es handelt sich um stegförmige Ausprägungen, die parallel zur radial kürzesten Verbindung zwischen einander benachbarte Rohren 2 verlaufen. Konkret sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei stegförmige Prägungen vorgesehen. Jede der Prägungen mündet in die diagonal gegenüberliegende Ausnehmung 10 im anderen Rippenkamm 8. Die Aussteifungen 12 haben diese Orientierung, da dies die kürzeste Verbindung zwischen zwei benachbarten Rohren 2 ist und hier aufgrund der thermischen Längenänderung mit der höchsten Anpresskraft, die zwischen dem Rohr 2 und der Rippe 7 wirkt, zu rechnen ist.The stiffeners 12 increase the kink resistance between two rib combs 8th , These are bar-shaped forms, which are parallel to the radially shortest connection between adjacent tubes 2 run. Specifically, two web-shaped embossments are provided in this embodiment. Each of the embossments opens into the diagonally opposite recess 10 in the other rib comb 8th , The stiffeners 12 have this orientation as this is the shortest connection between two adjacent tubes 2 is and here due to the thermal change in length with the highest contact force between the pipe 2 and the rib 7 works, is expected.

Die Darstellung der 5 ist ein Blick auf die Rippenkämme 8. Es ist zu erkennen, dass die Rippenkämme 8 nicht spitz, sonder plateauartig gestaltet sind. Dadurch besitzen sie eine rechteckige Kontur. Die Rippenkämme 8 sind um ein Mehrfaches schmaler als die angrenzenden Rippenflanken 9. Zu den Rippenkämmen 8 werden auch die Ausnehmungen 10 in den Rippenkämmen 8 gezählt, wobei die Ausnehmungen 10 mit Kragen 13 versehen sind. Die Kragen 13 sind jeweils nach innen gewandt, wie anhand der 6 zu erkennen ist. Das heißt an einem Rippenkamm 8 weisen die Kragen 13 nicht nach außen, sondern gewissermaßen nach innen, so dass die in dem Rippenkamm 8 durch die Ausnehmung 10 gegebene Öffnung verkleinert wird. Aus der Perspektive der 5 ist zu sehen, dass die Öffnung dadurch die Form eines flachen Ovals besitzt.The presentation of the 5 is a look at the rib combs 8th , It can be seen that the rib combs 8th not pointed, but plateau-like. As a result, they have a rectangular contour. The rib combs 8th are several times narrower than the adjacent rib flanks 9 , To the rib combs 8th also become the recesses 10 in the rib combs 8th counted, with the recesses 10 with collar 13 are provided. The collars 13 are each turned inward, as based on the 6 can be seen. That means on a rib comb 8th show the collar 13 not to the outside, but to some extent inside, so that in the rib comb 8th through the recess 10 given opening is reduced. From the perspective of 5 It can be seen that the opening thereby has the shape of a flat oval.

Alle Rippen 7 sind gespiegelt angeordnet. Das bedeutet, dass ein Rohr 2, wie es zum Beispiel in 7 gekennzeichnet ist, dann, wenn es auf der einen Seite von einer Ausnehmung 10 von in der in der Bildebene rechten Rippen 7 umfasst ist, auf gleicher Höhe bzw. in seinem gleichen Längenabschnitt auch auf der gegenüberliegenden Seite von einer Ausnehmung 10 in der anderen Rippe 7 umgeben ist. Dadurch werden keine Biegekräfte in die Rohre 2 eingeleitet. Die umfangsseitige Abstützung erfolgt immer in demselben Längenabschnitt eines Rohres 2. Auch dadurch wird sichergestellt, dass thermisch bedingte Längenänderungen unmittelbar zu einer erhöhten Anpresskraft führen und nicht zu einer Verformung der Rippen 7 oder der Rohre 2.All ribs 7 are arranged mirrored. That means a pipe 2 as it is for example in 7 is marked, if it is on one side of a recess 10 from in the right in the image plane ribs 7 is included, at the same height or in its same length section also on the opposite side of a recess 10 in the other rib 7 is surrounded. As a result, no bending forces in the pipes 2 initiated. The circumferential support is always in the same length of a pipe 2 , This also ensures that thermally induced changes in length lead directly to an increased contact pressure and not to a deformation of the ribs 7 or the pipes 2 ,

Zu der möglichst biegesteifen Gestaltung der dünnwandigen Rippen 2 trägt auch bei, dass die Aussteifungen 12 in Form von stegartigen Prägungen nicht vor, das heißt im Abstand zu den Kragen 13 enden, sondern die Kragen 13 durchsetzen bzw. in diese münden. Dies ist besonders gut in 11 zu erkennen. Dort sieht man die stegartigen Sicken bzw. Ausprägungen, die in die gleiche Richtung wie die Kragen 13 erstrecken, in welche sie münden. Der Kragen 13 besitzt dadurch gewissermaßen Durchbrechungen. In diesem Ausführungsbeispiel sind es jeweils vier Durchbrechungen, die aufgrund des gewählten Abstandes der Aussteifungen 12 quasi äquidistant angeordnet sind. Während die Aussteifungen 12 für eine Kraftübertragung in Querrichtung bzw. diagonal zu den Rippenflanken 9 sorgen, lässt sich in 11 auch gut erkennen, dass die Rippenkämme 8 aufgrund ihrer Abkantung gegenüber den Rippenflanken 9 ebenfalls eine hinreichende Biegesteifigkeit besitzen, so dass auch Kräfte in Längsrichtung des Rippenkamms 8 gut übertragen werden können.To the most rigid design of thin-walled ribs 2 Also contributes to that the stiffeners 12 in the form of web-like embossing not before, that is at a distance to the collar 13 but the collars 13 enforce or end in this. This is especially good in 11 to recognize. There you can see the web-like beads or shapes, which are in the same direction as the collar 13 extend into which they lead. The collar 13 possesses a sort of openings. In this embodiment, there are four openings, which due to the selected distance of the stiffeners 12 arranged quasi equidistantly. While the stiffeners 12 for a power transmission in the transverse direction or diagonally to the rib edges 9 worry, settles in 11 also recognize well that the rib combs 8th due to their fold against the rib edges 9 also have sufficient bending stiffness, so that forces in the longitudinal direction of the rib comb 8th can be transferred well.

Die Ausführungsform der 12 bis 19 unterscheidet sich von derjenigen der 1 bis 11 durch zwei Merkmale: Erstens sind die Rohre 14 im Querschnitt nicht kreisrund, sonder elliptisch und zweitens verlaufen die Aussteifungen 15 senkrecht zu den Rippenkämmen 8. Dementsprechend sind die Ausnehmungen 16 (15) auch an die Ellipsenform der Rohre 14 angepasst. Die übrigen Bezugszeichen für diese Form von Rohren 14 und Rippen 17 wurden unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 übernommen, da sie identische Bauteile bezeichnen. Signifikant ist allerdings der Unterscheid zwischen den Aussteifungen 12 der 1 bis 11 und denjenigen Aussteifungen 15, die bei den 12 bis 19 gezeigt ist. Aufgrund der unterschiedlich orientierten Aussteifungen 15 ergibt sich auch ein unterschiedlicher Kraftverlauf innerhalb der Rippen 17. Die einzelnen Rohre 14 sind so wie bei der ersten Ausführungsform (1 bis 11) zueinander versetzt angeordnet. Die Aussteifungen 15 sind wiederum stegartige Ausprägungen, die in die gleiche Richtung wie die Kragen 13 weisen. Alle Aussteifungen 12 sind äquidistant angeordnet, wobei jeweils zwei der Aussteifungen 12 in den Enden einer Ausnehmung 16 münden. Die dazwischen liegende Aussteifung 12 befindet ich im Tiefsten bzw. Scheitelpunkt der Ausnehmung 16 und endet in dem gegenüberliegenden Rippenkamm 8. Durch die mittlere Aussteifung 12 soll die thermische Dehnung in den Rippenkamm 8 eingeleitet werden, so dass die Rippe 17 dadurch in diesem Bereich gedehnt wird. Diese Dehnung führt dazu, dass sich die benachbarte Ausnehmung 16 in diesem Rippenkamm 8 eng an das zugehörige Rohr 14 anschmiegt. The embodiment of the 12 to 19 is different from the one of 1 to 11 by two characteristics: First, the pipes 14 not circular in cross-section, but elliptical and secondly, the stiffeners run 15 perpendicular to the rib combs 8th , Accordingly, the recesses 16 ( 15 ) also to the elliptical shape of the tubes 14 customized. The remaining reference numerals for this form of pipes 14 and ribs 17 were referring to the 1 to 11 taken over because they designate identical components. Significant, however, is the difference between the stiffeners 12 of the 1 to 11 and those stiffeners 15 , the two 12 to 19 is shown. Due to the differently oriented stiffeners 15 also results in a different force curve within the ribs 17 , The individual pipes 14 are the same as in the first embodiment ( 1 to 11 ) arranged offset to each other. The stiffeners 15 are in turn web-like characteristics, which are in the same direction as the collar 13 point. All stiffeners 12 are arranged equidistant, with two each of the stiffeners 12 in the ends of a recess 16 lead. The intermediate bracing 12 I am in the deepest or vertex of the recess 16 and ends in the opposite rib comb 8th , Through the middle stiffener 12 should the thermal expansion in the rib comb 8th be initiated so that the rib 17 thereby being stretched in this area. This stretching causes the adjacent recess 16 in this rib comb 8th close to the associated pipe 14 snugly.

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]

Claims (12)

Wärmetauscher mit folgenden Merkmalen: a) Zwischen parallel zueinander verlaufenden, Fluid führenden Rohren (2, 14) sind Rippen (7, 17) angeordnet; b) Die Enden der Rohre (2, 14) sind an Rohrböden angeordnet; c) Die Rippen (7, 17) sind als Rippenbänder ausgestaltet, die Zick-Zack-förmig verlaufen und sich in Längsrichtung (L) der Rohre (2, 14) erstrecken; d) Die Rippen (7, 17) besitzen Rippenkämme (8) zwischen denen sich Rippenflanken (9) erstrecken; e) Die Rippen (7, 17) stützen sich mit ihrem Rippenkämmen (8) abwechselnd an den angrenzenden Rohren (2, 14) ab; f) Die Rohre (2, 14) greifen in randseitig der Rippenkämme (8) offene Ausnehmungen (10, 16) in den Rippenkämmen (8); g) Die Rippenflanken (9) stehen in einem von 90° abweichenden Winkel (W) zu Längsachse (L) der Rohre (2, 14).Heat exchangers having the following features: a) between mutually parallel, fluid-carrying tubes ( 2 . 14 ) are ribs ( 7 . 17 ) arranged; b) The ends of the tubes ( 2 . 14 ) are arranged on tube sheets; c) The ribs ( 7 . 17 ) are designed as ribbed ribs, which run in a zig-zag and extend in the longitudinal direction (L) of the tubes ( 2 . 14 ) extend; d) The ribs ( 7 . 17 ) have rib combs ( 8th ) between which rib flanks ( 9 ) extend; e) The ribs ( 7 . 17 ) support themselves with their rib combs ( 8th ) alternately on the adjacent tubes ( 2 . 14 ); f) The pipes ( 2 . 14 ) grip in the edge of the rib combs ( 8th ) open recesses ( 10 . 16 ) in the rib combs ( 8th ); g) The rib flanks ( 9 ) are in an angle deviating from 90 ° (W) to the longitudinal axis (L) of the tubes ( 2 . 14 ). Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (7, 17) durch eine in Längsrichtung eines Rippenbands und parallel zu den Rohren (2, 14) wirkende Vorspannungskraft (F) vorgespannt montiert sind.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the ribs ( 7 . 17 ) in the longitudinal direction of a ribbed belt and parallel to the tubes ( 2 . 14 ) acting biasing force (F) are biased mounted. Wärmtauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (10, 16) einen Kragen (13) besitzen, über welchen die Ausnehmungen (10, 16) an den Rohren (2, 14) abgestützt sind.Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the recesses ( 10 . 16 ) a collar ( 13 ) over which the recesses ( 10 . 16 ) on the pipes ( 2 . 14 ) are supported. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenflanken (9) die Knicksteifigkeit zwischen zwei Rippenkämmen (8) erhöhende Aussteifungen (12, 15) aufweisen.Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rib flanks ( 9 ) the buckling stiffness between two rib combs ( 8th ) increasing stiffeners ( 12 . 15 ) exhibit. Wärmtauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussteifung (12) als Prägung ausgebildet ist.Heat exchanger according to claim 4, characterized in that the stiffening ( 12 ) is formed as an embossing. Wärmetauscher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine Aussteifung (12) zwischen einer Ausnehmung (10) in dem einen Rippenkamm (8) in Richtung zur benachbarten Ausnehmung (10) in dem gegenüber liegenden Rippenkamm (8) erstreckt.Heat exchanger according to claim 4 or 5, characterized in that the at least one stiffener ( 12 ) between a recess ( 10 ) in the one rib comb ( 8th ) towards the adjacent recess ( 10 ) in the opposite rib comb ( 8th ). Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussteifungen (15) senkrecht zu den Rippenkämmen (8) erstrecken.Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the stiffeners ( 15 ) perpendicular to the rib combs ( 8th ). Wärmtauscher nach Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aussteifungen (12, 15) in Form von Prägungen bis in die Kragen (13) erstrecken.Heat exchanger according to claims 5 to 7, characterized in that the stiffeners ( 12 . 15 ) in the form of imprints down to the collar ( 13 ). Wärmtauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussteifungen (12, 15) von einer stegförmigen Prägung oder von mehreren parallel zueinander verlaufenden stegförmigen Prägungen gebildet sind.Heat exchanger according to one of claims 1 to 8, characterized in that the stiffeners ( 12 . 15 ) are formed by a web-shaped embossing or by a plurality of mutually parallel ridge-shaped embossments. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (14) im Querschnitt elliptisch sind.Heat exchanger according to one of claims 1 to 9, characterized in that the tubes ( 14 ) are elliptical in cross-section. Wärmtauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (10, 16) in Längsrichtung (L) benachbarter Rippenkämme (8) zueinander versetzt angeordnet sind.Heat exchanger according to one of claims 1 to 10, characterized in that the recesses ( 10 . 16 ) in the longitudinal direction (L) of adjacent rib combs ( 8th ) are arranged offset from each other. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach einem der vorhergehen Ansprüche mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen von Rohren (2, 14) und Rippen (7, 17), wobei die Rippen (7, 17), zu Zick-Zack-förmigen Rippenbändern gebogen und mit randseitigen Ausnehmungen (10, 16) versehen sind; b) Anordnen der Rohre (2, 14) zwischen den Rippen; c) Aufbringen einer Vorspannkraft auf die Rippen (7, 17), um die Rippenkämme (8) gegen die Rohre (2, 14) zu pressen, indem der Abstand zwischen den Rohrböden reduziert wird, an welchen die Rohre (2, 14) angeordnet werden;Process for producing a heat exchanger according to one of the preceding claims, comprising the following steps: a) providing pipes ( 2 . 14 ) and ribs ( 7 . 17 ), the ribs ( 7 . 17 ), bent into zig-zag ribbed bands and with recesses ( 10 . 16 ) are provided; b) arranging the tubes ( 2 . 14 ) between the ribs; c) applying a biasing force to the ribs ( 7 . 17 ) to the rib combs ( 8th ) against the pipes ( 2 . 14 ) by reducing the distance between the tubesheets to which the tubes ( 2 . 14 ) to be ordered;
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