DE102011008119A1

DE102011008119A1 - Doppelrohr, sowie Doppelrohr-Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102011008119A1
Application number: DE102011008119A
Authority: DE
Inventors: Norbert Aplienz
Original assignee: ARUP ALU-ROHR und -PROFIL GmbH; ARUP Alu Rohr und Profil GmbH
Current assignee: ARUP ALU-ROHR und -PROFIL GmbH; ARUP Alu Rohr und Profil GmbH
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2012-07-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Doppelrohr (1), aufweisend ein Außenrohr (2) mit einer Außenrohrwandung (6) und ein innerhalb des Außenrohres (2) und koaxial zu diesem angeordnetes Innenrohr (3) mit einer Innenrohrwandung (16), wobei zwischen dem Außenrohr (2) und dem Innenrohr (3) ein Ringspalt (5) gebildet wird, wobei in der Außenrohrwandung (6) Vertiefungen (9) und/oder in der Innenrohrwandung (16) Ausbuchtungen (17) vorgesehen sind, die in den Ringspalt (5) hinein ragen und in eine Rohrlängsrichtung (L) und in Umfangsrichtung über die jeweilige Rohrwandung (6; 16) verteilt angeordnet sind, sowie einen Doppelrohr-Wärmetauscher aufweisend das Doppelrohr als Wärmetauscherrohr.

Description

Die Erfindung betrifft ein Doppelrohr nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner einen ein derartiges Doppelrohr aufweisenden, Doppelrohr-Wärmetauscher, insbesondere einen Doppelrohr-Öllkühler zum Einbau in einen Kühlwasser-Sammelkasten eines Kühlers z. B. für einen Kraftfahrzeugmotor, aufweisend ein Außenrohr und ein innerhalb des Außenrohrs und koaxial zu diesem angeordnetes Innenrohr, dessen Innenrohrinnenwandung einen ersten Strömungskanal zur Durchströmung des Doppelrohr-Wärmetauscher mit einem ersten, insbesondere kühlenden, Medium bildet, wobei zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr ein Strömungsringspalt für die Durchströmung des Doppelrohr-Wärmetauschers mit einem zweiten, insbesondere zu kühlenden Medium, gebildet wird, und wobei Mittel zur Turbulenzerzeugung im Strömungsringspalt vorhanden sind.
Ein derartiger Doppelrohr-Wärmetauscher ist beispielsweise aus der DE 195 09 788 A1 bekannt. Bei diesem Wärmetauscher handelt es sich z. B. um einen Ölkühler, der in einen Sammelkasten eines Kühlers für die Motorkühlflüssigkeit eingebaut wird. Der Wärmetauscher besteht aus zwei zueinander koaxial und ineinander angeordneten Rohren aus lotplattiertem Aluminium, die derart zueinander beabstandet sind, dass zwischen ihnen ein ringförmiger erster Strömungskanal gebildet wird, durch den das zu kühlende Öl als erstes Medium durchgeführt wird. An ihren beiden Rohrenden sind die beiden Rohre jeweils miteinander dicht verbunden. Dazu ist gemäß der DE 195 09 788 A1 an beiden Rohrenden mindestens ein von mindestens einem der Rohre abragender umlaufender wulstartiger Bund vorgesehen, dessen Höhe der Differenz der Radien der Innenwandung des äußeren und der Außenwandung des inneren Rohres entspricht, wobei die Bunde dicht mit der Rohrwand verlötet sind, an der sie anliegen. Die wulstartigen Bunde können dabei aus dem Material des Rohres herausgedrückt sein, wobei es sich z. B. um umlaufende Sicken handelt.
Des Weiteren weist der Doppelrohr-Wärmetauscher der DE 195 09 788 A1 zwei jeweils rohrendseitig an einem Außenrohrmantel angeordnete Stutzen, einen Einlassstutzen und einen Auslassstutzen, für den Ein- und Auslass des Öls in bzw. aus dem Strömungskanal auf. Der Doppelrohr-Ölkühler ist zudem so im Sammelkasten des Kühlers angeordnet, dass er außenseitig und durch einen inneren zylindrischen zweiten Strömungskanal von Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Die beiden Kühlmittelkreisläufe sind dabei voneinander getrennt. Des Weiteren weist der Doppelrohr-Wärmetauscher der DE 195 09 788 A1 eine im ringförmigen Strömungskanal angeordnete aus Wellmaterial bestehende Turbulenzeinlage auf, die zur Erzeugung von Turbulenzen im Kanal dient und dadurch den Wärmeübergang verbessert und verhindert, dass sich das Öl auf den Rohroberflächen ablagert, was zur Verschlechterung des Wärmeübergangs führen würde.
Die Herstellung des Doppelrohr-Wärmetauschers erfolgt durch Ineinanderschieben der beiden Rohre und der Turbulenzeinlage sowie anschließendes Verlöten. Diese Montage ist insbesondere aufgrund der erforderlichen hohen Genauigkeit der Anordnung der Rohre zueinander relativ aufwendig und somit kostenintensiv.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines aus zwei zueinander koaxial und ineinander angeordneten Rohren bestehenden Doppelrohrs, sowie eines ein derartiges Doppelrohr aufweisenden Doppelrohr-Wärmetauschers, insbesondere zum Einbau in einen Kühlwasser-Sammelkasten eines Kühlers für einen Kraftfahrzeugmotor, das bzw. der einfach aufgebaut ist und kostengünstig herstellbar ist und eine gute Kühlleistung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch ein Doppelrohr mit den Merkmalen des Anspruchs 1, und einen Doppelrohr-Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 26 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den sich anschließenden Unteransprüchen gekennzeichnet.
Im Folgenden wir die Erfindung anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1: Eine schematische, dreidimensionale, endseitige Ansicht eines Teils des erfindungsgemäßen Doppelrohres
2: Einen schematischen Längsschnitt durch einen Teil des erfindungsgemäßen Doppelrohres nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung
3: Einen schematischen Längsschnitt durch einen Teil des erfindungsgemäßen Doppelrohres nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
4: Schematisch die Anordnung eines erfindungsgemäßen Doppelrohr-Wärmetauschers in einer Sammelkammer eines Kühlwasserkühlers
Das erfindungsgemäße Doppelrohr 1 (1–4) weist ein Außenrohr 2 mit einer Außenrohrwandung 6 und ein Innenrohr 3 mit einer Innenrohrwandung 16 auf. Das Innenrohr 3 ist in Bezug zu einer Rohrachse 4 koaxial zu dem Außenrohr 2 und innerhalb von diesem angeordnet. Zudem weist das Doppelrohr 1 einen inneren, zweckmäßigerweise zylindrischen, Kanal 7 auf, der bei Verwendung des Doppelrohrs 1 als Wärmetauscherrohr in dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher 100 (4) als Strömungskanal 7 zur Durchströmung des Doppelrohr-Wärmetauschers 100 in Richtung der Rohrachse 4 mit einem ersten, vorzugsweise kühlenden, Medium dient. Der Kanal 7 wird von einer zylindrischen Innenrohrinnenwandung 18 der Innenrohrwandung 16, die eine Kanalwandung 8 darstellt, gebildet und ist vorzugsweise an beiden Innenrohrenden 20 zum Ein- und Auslass des ersten Mediums offen. Das Innenrohr 3 und das Außenrohr 2 sind zudem derart beabstandet voneinander angeordnet, dass zwischen ihnen ein Ringsspalt 5 gebildet wird, der bei Verwendung des Doppelrohrs 1 als Wärmetauscherrohr in dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher 100 (4) als ringförmiger Strömungskanal bzw. Strömungsringspalt 5 dient. Der Strömungsringsspalt 5 dient im Betrieb des Doppelrohr-Wärmetauschers 100 zur Durchströmung in Richtung der Rohrachse 4 mit einem zweiten, vorzugsweise zu kühlenden, Medium. Die Kühlkreisläufe der beiden Medien sind dabei voneinander strömungstechnisch getrennt.
Gemäß der Erfindung weist zudem die Außenrohrwandung 6 des Außenrohrs 2 nach innen in den Ringspalt 5 ragende, also sich im Wesentlichen radial auf die Rohrachse 4 zu erstreckende Vertiefungen 9 auf. Die Vertiefungen 9 sind vorzugsweise von einer Außenrohrmantelfläche 10 her in die Außenrohrwandung 6 eingebracht, insbesondere eingeprägt. Des Weiteren erstrecken sich die Vertiefungen 9 vorzugsweise bis zu einer Innenrohrmantelfläche 11 hin und liegen mit ihren Vertiefungsböden bzw. -scheiteln 12 an dieser an oder sind um einen geringen Betrag eines Lötspalts, der vorzugsweise 0 bis 1 mm, insbesondere 0,05 bis 0,15 mm, bevorzugt 0,01 bis 0,1 mm beträgt, von der Innenrohrmantelfläche 11 beabstandet. Zweckmäßigerweise sind die Vertiefungen 19 mit ihren Vertiefungsböden 12 mit der Innenrohrmantelfläche 11 fest verbunden, insbesondere verlötet oder verschweißt oder verklebt. Die Vertiefungen 9 erstrecken sich also vorzugsweise über die gesamte Breite B, also radiale Erstreckung, des Ringspalts 5, die wiederum der Differenz des Radius einer Außenrohrinnenwandung 13 und des Radius der Innenrohrmantelfläche 11 entspricht. Die Vertiefungen 9 sind außerdem zwischen zwei Außenrohrenden 15 bzw. Innenrohrenden 20 (4) vorgesehen, also bei Verwendung des Doppelrohrs 1 als Wärmetauscherrohr in dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher 100 (4) im Strömungsweg des den Strömungsringspalt 5 durchströmenden Mediums angeordnet. Dadurch wird das den Strömungsringspalt 5 durchströmende Medium gezwungen, um die Vertiefungen 9 herum zu strömen, wodurch eine turbulente Strömung im Strömungsringspalt 5 erzeugt wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (3) weist lediglich oder zusätzlich die Innenrohrwandung 16 des Innenrohrs 3 nach außen in den Ringspalt 5 weisende, also sich im Wesentlichen radial von der Rohrachse 4 weg erstreckende Ausbuchtungen 17 auf. Die Ausbuchtungen 17 sind vorzugsweise von der Innenrohrinnenwandung 18 her in die Innenrohrwandung 16 eingebracht, insbesondere eingeprägt. Des Weiteren erstrecken sich die Ausbuchtungen 17 vorzugsweise bis zur Außenrohrinnenwandung 13 hin und liegen mit ihren Ausbuchtungsböden- bzw. -scheiteln 19 an dieser an bzw. sind um den Betrag des Lötspalts von der Außenrohrinnenwandungsfläche 13 beabstandet.
Zweckmäßigerweise sind die Ausbuchtungen 17 mit ihren Ausbuchtungsböden 19 mit der Außenrohrinnenwandungsfläche 13 fest verbunden, insbesondere verlötet oder verschweißt oder verklebt. Die Ausbuchtungen 17 erstrecken sich also ebenfalls über die gesamte radiale Breite B des Ringspalts 5. Die Ausbuchtungen 17 sind ferner ebenfalls zwischen zwei Außenrohrenden 15 bzw. Innenrohrenden 20 (4) vorgesehen, also bei Verwendung des Doppelrohrs 1 als Wärmetauscherrohr in dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher 100 im Strömungsweg des den Strömungsringspalt 5 durchströmenden Mediums angeordnet. Dadurch wird wiederum das den Strömungsringspalt 5 durchströmende Medium gezwungen, um die Ausbuchtungen 17 herum zu strömen, wodurch eine turbulente Strömung im Strömungsringspalt 5 erzeugt wird.
Die Vertiefungen 9 bzw. Ausbuchtungen 17 legen also den Abstand der beiden Rohre 2; 3 zueinander und somit die Breite des Ringsspaltes 5 fest. Sie sind dazu über die gesamte Außenrohr- bzw. Innenrohrwandung 6; 16 sowohl in eine Rohrlängsrichtung L als auch in Umfangsrichtung flächenmäßig verteilt angeordnet und stützen die Rohre 2; 3 über die gesamte Länge aneinander ab. Zudem sind die Vertiefungen 9 bzw. Ausbuchtungen 17 nicht in Umfangsrichtung umlaufend, sondern unterbrochen ausgebildet, insbesondere um die Durchströmung oder die leichte Befüllung mit Isolationsmaterial (siehe unten) zu gewährleisten.
Bei den Vertiefungen 9 und den Ausbuchtungen 17 handelt es sich vorzugsweise um napfförmige, insbesondere runde, Vertiefungen bzw. Ausbuchtungen 14 (Dimpel) (1–3) und/oder um längliche Vertiefungen bzw. Ausbuchtungen (Sicken) (nicht dargestellt). Die länglichen Sicken erstrecken sich zweckmäßigerweise in Umfangsrichtung und/oder in Richtung der Rohrachse 4 und/oder in einem spitzen oder stumpfen Winkel zur Mantellinie des jeweiligen Rohres 2; 3 und sind zum Beispiel nach Art eines Fischgrätmusters angeordnet. Die Sicken erstrecken sich zudem nicht vollständig umlaufend, sind also nicht geschlossen, da ansonsten der Strömungsweg für das Medium versperrt wäre. Die Vertiefungen 9 bzw. Ausbuchtungen 17, insbesondere die Dimpel 14, sind flächenmäßig über die gesamte Außenrohrwandung 6 bzw. über die gesamte Innenrohrwandung 16, insbesondere gleichmäßig, verteilt, und bei Verwendung des Doppelrohres als Wärmetauscherrohr derart angeordnet, dass eine turbulente Strömung des den Strömungsringspalt 5 durchströmenden Mediums erzeugt wird. Insbesondere sind die Vertiefungen 9 bzw. Ausbuchtungen 17 derart versetzt zueinander angeordnet, dass das den Strömungsringspalt 5 durchströmende Medium gezwungen wird im Zickzack zu strömen. Beispielsweise sind die Sicken dazu wie oben beschrieben nach Art eines Fischgrätmusters angeordnet.
Vorzugsweise bestehen die beiden Rohre 2; 3 des erfindungsgemäßen Doppelrohres 1 zudem aus Metall, insbesondere aus Aluminium und/oder Stahl, bevorzugt Edelstahl, und/oder anderen Nichteisenmetallen oder aus Kunststoff. Außerdem sind die Rohre 2; 3 zweckmäßigerweise innenseitig und/oder außenseitig lotplattiert. Durch die Lotplattierung können die Vertiefungs- bzw. Ausbuchtungsböden 12; 19 in einfacher Art und Weise mit der Innenrohrmantelfläche 11 bzw. der Außenrohrinnenwandung 13 verlötet werden, worauf weiter unten näher eingegangen wird.
Außerdem weisen die Rohre 2; 3 bevorzugt innen- und/oder außenseitig eine Korrosionsschutzplattierung auf.
Das Außenrohr 2 weist zudem vorzugsweise eine Wandstärke von 0,3 bis 5 mm, bevorzugt 0,3 bis 1,5 mm und einen Außendurchmesser von 10 bis 50 mm, bevorzugt 15 bis 30 mm auf. Das Innenrohr 3 weist vorzugsweise eine Wandstärke von 0,3 bis 5 mm, bevorzugt 0,3 bis 1,5 mm und einen Außendurchmesser von 8 bis 48 mm, bevorzugt 13 bis 28 mm auf. Und die Breite B des Strömungsringspaltes 5 beträgt vorzugsweise 0,1 bis 5 mm, bevorzugt 0,1 bis 2 mm.
Des Weiteren sind die beiden Rohre 2; 3 bevorzugt im Bereich der bündig miteinander abschließenden Rohrenden 15; 20 (1) gegeneinander gas- und fluiddicht abgedichtet, insbesondere miteinander gas- und fluiddicht verbunden, so dass der Strömungsringspalt 5 an einem außenrohrendseitigem Ringspalteinlassende 30 und an einem außenrohrendseitigem Ringspaltauslassende 31 gas- und fluiddicht abgeschlossen ist. Dies erfolgt z. B. durch Vorsehen von umlaufenden Sicken, die in den Strömungsringspalt 5 hinein ragen, diesen überbrücken und mit der jeweils gegenüberliegenden Rohrwandung 6; 16 verlötet oder verschweißt oder verklebt sind. Alternativ dazu ist ein plattenförmiger Ring, der den Ringspalt 5 abdeckt, am Außenrohr 2 und am Innenrohr 3 befestigt, insbesondere angeschweißt (nicht dargestellt) oder angelötet (nicht dargestellt) oder angeklebt (nicht dargestellt). An den Rohrenden 15; 20 sind zudem vorzugsweise keine Ausbuchtungen 17 bzw. Vertiefungen 9 vorgesehen, so dass die Rohrenden 15; 20 so genannte glatte, freie Enden 21 sind.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform (1) schließen die Rohrenden 15; 20 nicht bündig miteinander ab, sondern das Innenrohr 3 ragt an einem oder beiden Außenrohrenden 15, mit vorzugsweise freiem Endbereich 21, etwas in Richtung der Rohrachse 4 gesehen aus dem Außenrohr 2 heraus. Dies dient z. B. dazu, um das Innenrohr 3 an das Kühl- bzw. Heizsystem, insbesondere an das jeweilige Aggregat, z. B. an einen Schlauch oder eine Anschlussrohrleitung oder einen anderen Wärmetauscher dicht anschließen zu können. Das Ringspalteinlassende 30 und das Ringspaltauslassende 31 des Ringspaltes 5 und der abdeckende Ring sind wiederum im Bereich der Außenrohrenden 15 angeordnet.
Des Weiteren weist der Doppelrohr-Wärmetauscher 100 im Bereich des Ringspalteinlassendes 30 einen Anschlusseinlassstutzen 22 und an dem Ringspaltauslassende 31 einen Anschlussauslassstutzen 23 auf (4). Die Anschlussstutzen 22; 23 sind jeweils an der Außenrohrmantelfläche 10 angeordnet und befestigt. Im Bereich der Anschlussstutzen 22; 23 ist jeweils eine Öffnung (nicht dargestellt) in der Außenrohrwandung 6 zum Ein- und Auslass des Mediums aus dem Strömungsringsspalt 5 vorgesehen, so dass die Anschlussstutzen 22; 23 mit dem Strömungsringsspalt 5 strömungstechnisch in Verbindung stehen und durch die Anschlussstutzen 22; 23 das Medium dem Strömungsringspalt 5 zu- bzw. von diesem abgeführt wird.
Eine Verwendung des erfindungsgemäßen Doppelrohr-Wärmetauschers 100 als Doppelrohr-Ölkühler in einem Kühlwasser-Sammelkasten 24 eines Wasser-Luft-Wärmetauschers 25, insbesondere für Kraftfahrzeuge, ist in 4 dargestellt. Der Doppelrohr-Wärmetauscher 1 ist innerhalb des Sammelkastens 24 angeordnet, wobei die Anschlussstutzen 22; 23 aus einer Sammelkammer 26 des Sammelkastens 24 herausführen und an das Kühl- oder Heizsystem angeschlossen sind. Des Weiteren weist der Sammelkasten 24 einen Kastenboden 27 auf, in den in an sich bekannter Weise Flachrohre 28 des Wasser-Luft-Wärmetauschers 25 münden, durch die Kühlflüssigkeit in die Sammelkammer 26 hineinströmt. Zudem ist ein Auslass 29 vorhanden, durch den die Kühlflüssigkeit aus der Sammelkammer 26 heraus strömt. Dabei umströmt die Kühlflüssigkeit den Doppelrohr-Wärmetauscher 100 sowohl außenseitig als auch innenseitig, indem sie durch den Strömungskanal 7 durchströmt. Das zu kühlende Öl strömt in einem getrennten Kreislauf im Gegenstrom bzw. in Gegenrichtung am Ringspalteinlassende 30 durch den Anschlusseinlassstutzen 22 in den Strömungsringspalt 5 hinein, in Richtung der Rohrachse 4 durch den Strömungsringspalt 5 durch zum Ringspaltauslassende 31 hin und am Ringspaltauslassende 31 durch den Anschlussauslassstutzen 23 aus dem Strömungsringspalt 5 heraus.
Im Folgenden wird nun die bevorzugte Herstellung des erfindungsgemäßen Doppelrohres 1 erläutert.
Die beiden Rohre 2; 3 werden vorzugsweise aus Flachbandmaterial hergestellt, das im Rahmen eines kontinuierlichen Herstellungsprozesses in einer Bandstraße zunächst mit den Vertiefungen und/oder Ausbuchtungen 9; 17 in Form von Prägungen versehen wird und anschließend um die Rohrachse 4 mittels Walzen zu einem längsgeschlitzten Endlosrohr gebogen wird und an den aneinander anstoßenden Längskanten verschweißt wird. Anschließend wird das Endlosrohr auf die gewünschte Länge zur Bildung der Rohre 2; 3 abgeschnitten. Das Einbringen der Prägungen 9; 17 erfolgt dabei mittels sich drehenden, sich gegenüberliegenden, und zur Erzeugung der freien Enden 21 vorzugsweise abhebenden, Prägerollen. Für den genauen Herstellungsprozess wird auf die Patentanmeldung DE 10 2006 019 823 „Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Rohren” der Anmelderin verwiesen und deren Inhalt mit einbezogen in diese Anmeldung.
Danach wird zur Bildung des erfindungsgemäßen Doppelrohres 1 das Innenrohr 3 in das Außenrohr 2 hinein geschoben, gegebenenfalls die den Ringspalt 5 abschließenden, z. B. lotplattierten, Ringe aufgesteckt und der Verbund in einen Lötofen gesetzt, in dem u. a. die Vertiefungs- bzw. Ausbuchtungsböden 12; 19 mit den Rohrwandungen 6; 16 verlöten. Dabei wird das Innenrohr 3 in dem Außenrohr 2 aufgrund der Vertiefungen 9 und/oder der Ausbuchtungen 17, die den Strömungsringspalt 5 überbrücken und auf der Rohrwandung 6; 16 des jeweils anderen Rohrs 2; 3 aufsitzen bzw. an dieser anliegen, auf einfache und sichere Art und Weise mit hoher Genauigkeit insbesondere bei der Montage zentriert. Wenn sowohl das Außenrohr 2 als auch das Innenrohr 3 geprägt sind, kann es notwendig sein, beim Einschieben des Innenrohres 3 zusätzlich eine Schraubbewegung zu machen.
Die Anschlussstutzen 22; 23 werden vor oder nach dem Verlöten an dem Außenrohr 2 befestigt, insbesondere angeschweißt. Sie können aber ebenfalls an dem Außenrohr 2 angelötet oder angeklebt werden oder an diesem mittels eines Presssitzes befestigt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Doppelrohr ist von Vorteil, dass es einfach, schnell und kostengünstig herstellbar ist. Die Verwendung als Wärmetauscherrohr ist besonders vorteilhaft, da keine zusätzlichen Mittel zur Turbulenzerzeugung, insbesondere eine Turbulenzeinlage, als drittes Teil mehr in den Strömungsringspalt eingebracht werden müssen. Die dazu dienenden Vertiefungen und Ausbuchtungen werden direkt bei der Herstellung des Außen- und/oder des Innenrohrs automatisiert in die Rohre eingebracht. Zudem kann der Grad an Turbulenz in einfacher Weise durch die Variierung der Vertiefungen und/oder Ausbuchtungen an die geforderten Gegebenheiten angepasst werden.
Durch die Vertiefungen und/oder Ausbuchtungen wird zudem das Trägheitsmoment des Doppelrohres erhöht, was in überraschend einfacher Weise zu einer deutlich verbesserten Stabilität des Doppelrohres führt. Dadurch können bei dem erfindungsgemäßen Doppelrohr die genannten geringen Wandstärken realisiert werden, was erhebliche Kosten- und Gewichtsersparnis mit sich bringt.
Des Weiteren ist bei dem erfindungsgemäßen Doppelrohr von Vorteil, dass es dadurch, dass das Innenrohr und das Außenrohr über die Vertiefungen/Ausbuchtungen miteinander fest verbunden sind, insbesondere die Vertiefungen bzw. Ausbuchtungen mit dem jeweils anderen Rohr fest verbunden sind, eine hervorragende Druckfestigkeit aufweist. Insbesondere sind die Vertiefungen außenseitig mit dem Innenrohr und die Ausbuchtungen innenseitig mit dem Innenrohr fest verbunden.
Vorteil der Herstellung des Doppelrohres durch Rollbiegen und anschließendes Kantenschweißen ist zudem, dass es möglich ist, sowohl innen- als auch außenseitig der beiden Rohre eine Schutzplattierung gegen Korrosion vorzusehen. Bei extrudierten Rohren ist dies lediglich auf der Außenmantelfläche möglich, so dass die Innenmantelflächen der Rohre ungeschützt sind. Bei dem erfindungsgemäßen Doppelrohr kann je nach den jeweiligen Anforderungen in einfacher Weise die erforderliche Plattierung vorgesehen werden.
Das erfindungsgemäße Doppelrohr ist zudem nicht auf die Verwendung als Wärmetauscherrohr, insbesondere Ölkühlerrohr beschränkt. Es kann hervorragend auch als Isolationsrohr verwendet werden, wozu zweckmäßigerweise der Ringspalt zwischen den beiden Rohren mit wärmedämmendem Material, insbesondere gasförmigem, flüssigem oder gelartigem Material, z. B. Luft, befüllt ist. Alternativ kann auch ein Vakuum vorgesehen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19509788 A1 [0002, 0002, 0003, 0003]
DE 102006019823 [0026]

Claims

Doppelrohr (1), aufweisend ein Außenrohr (2) mit einer Außenrohrwandung (6) und ein innerhalb des Außenrohres (2) und koaxial zu diesem angeordnetes Innenrohr (3) mit einer Innenrohrwandung (16), wobei zwischen dem Außenrohr (2) und dem Innenrohr (3) ein Ringspalt (5) gebildet wird, der zwei Ringspaltenden (30; 31) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass in der Außenrohrwandung (6) Vertiefungen (9) und/oder in der Innenrohrwandung (16) Ausbuchtungen (17) vorgesehen sind, die in den Ringspalt (5) hinein ragen und über die jeweilige Rohrwandung (6; 16) verteilt angeordnet sind.
Doppelrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (9) und/oder Ausbuchtungen (17) radial unterbrochen bzw. nicht umlaufend ausgebildet sind.
Doppelrohr nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (9) und/oder Ausbuchtungen (17) sich radial in den Ringspalt (5) hinein erstrecken.
Doppelrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (9) und/oder Ausbuchtungen (17) in die Außenrohrwandung (6) und/oder in die Innenrohrwandung (16) eingeprägt sind.
Doppelrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (9) Vertiefungsböden (12) aufweisen, die an einer Innenrohrmantelfläche (11) der Innenrohrwandung (16) anliegen oder um einen Lötspalt (32), der vorzugsweise 0 bis 1 mm, bevorzugt 0,05 bis 0,15 mm beträgt, von der Innenrohrmantelfläche (11) beabstandet sind.
Doppelrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungsböden (12) mit der Innenrohrmantelfläche (11) fest verbunden, insbesondere verlötet oder verschweißt oder verklebt sind.
Doppelrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtungen (17) Ausbuchtungsböden (19) aufweisen, die an der Innenrohrmantelfläche (11) anliegen oder um den Lötspalt (32), der vorzugsweise 0 bis 1 mm, bevorzugt 0,05 bis 0,15 mm beträgt, von der Innenrohrmantelfläche (11) beabstandet sind.
Doppelrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtungsböden (19) mit der Innenrohrmantelfläche (11) fest verbunden, insbesondere verlötet oder verschweißt oder verklebt sind.
Doppelrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (9) und/oder die Ausbuchtungen (17) napfförmige, insbesondere runde Vertiefungen bzw. Ausbuchtungen (14) (Dimpel) und/oder längliche Vertiefungen bzw. Ausbuchtungen (Sicken) sind.
Doppelrohr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sicken in Umfangsrichtung des jeweiligen Rohres (2; 3) oder in Richtung der Rohrachse (4) oder in einem spitzen oder stumpfen Winkel zur Mantellinie des jeweiligen Rohres (2; 3) erstrecken.
Doppelrohr nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken ein Fischgrätmuster bilden.
Doppelrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (9) und/oder Ausbuchtungen (17) im Bereich des Ringspalts (5) flächenmäßig über die Außenrohrwandung (6) und/oder über die Innenrohrwandung (16), insbesondere gleichmäßig, verteilt angeordnet sind.
Doppelrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (2; 3) jeweils aus Metall, insbesondere aus Aluminium und/oder Stahl, insbesondere Edelstahl, und/oder anderen Nichteisenmetallen oder aus Kunststoff bestehen und zweckmäßigerweise innenseitig und/oder außenseitig lotplattiert sind.
Doppelrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (2; 3) innenseitig und/oder außenseitig eine Schutzplattierung gegen Korrosion aufweisen.
Doppelrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (2) eine Wandstärke von 0,3 bis 5 mm, bevorzugt 0,3 bis 1,5 mm und zweckmäßigerweise einen Außendurchmesser von 10 bis 50 mm, bevorzugt 15 bis 30 mm aufweist.
Doppelrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (3) eine Wandstärke von 0,3 bis 5 mm, bevorzugt 0,3 bis 1,5 mm und zweckmäßigerweise einen Außendurchmesser von 8 bis 48 mm, bevorzugt 13 bis 28 mm aufweist.
Doppelrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B), also die radiale Erstreckung des Ringspaltes (5) 0,1 bis 5 mm, bevorzugt 0,1 bis 2 mm beträgt.
Doppelrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (5) ein Ringspalteinlassende (30) und ein Ringspaltauslassende (31) aufweist.
Doppelrohr nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringspalteinlassende (30) und das Ringspaltauslassende (31) im Bereich von zwei Außenrohrenden (15) des Außenrohres angeordnet sind.
Doppelrohr nach Anspruch 18 und/oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rohre (2; 3) im Bereich des Ringspalteinlassendes (30) und des Ringspaltauslassendes (31) gegeneinander gas- und/oder fluiddicht abgedichtet sind.
Doppelrohr nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rohre (2; 3) im Bereich ihrer bündig miteinander abschließenden Rohrenden (15; 20) gegeneinander gas- und/oder fluiddicht abgedichtet sind, insbesondere miteinander gas- und/oder fluiddicht verbunden sind.
Doppelrohr nach Anspruch einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem oder beiden Außenrohrenden (15) und/oder an einem oder beiden Innenrohrenden (20) keine Ausbuchtungen (17) bzw. Vertiefungen (9) vorgesehen sind, so dass die Rohre (2; 3) glatte, freie Endbereiche (21) aufweisen.
Doppelrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (3) an einem oder beiden Außenrohrenden (15), in Richtung der Rohrachse (4) gesehen aus dem Außenrohr (2) herausragt.
Doppelrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (5) mit wärmedämmendem Material, insbesondere gasförmigem, flüssigem oder gelartigem Material, z. B. Luft, befüllt ist.
Doppelrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vakuum im Ringsspalt (5) vorgesehen ist.
Doppelrohr-Wärmetauscher (100), insbesondere Doppelrohr-Ölkühler zum Einbau in einen Kühlwasser-Sammelkasten eines Kühlwasserkühlers z. B. für einen Kraftfahrzeugmotor, aufweisend ein Doppelrohr (1) mit einem Außenrohr (2) mit einer Außenrohrwandung (6) und ein innerhalb des Außenrohrs (2) und koaxial zu diesem angeordnetes Innenrohr (3) mit einer Innenrohrwandung (16), und einen, zweckmäßigerweise zylindrischen, Strömungskanal (7) zur Durchströmung des Doppelrohr-Wärmetauschers (100) mit einem ersten, vorzugsweise kühlenden, Medium, der von einer zylindrischen Innenrohrinnenwandung (18) der Innenrohrwandung (16) gebildet wird, wobei zwischen dem Außenrohr (2) und dem Innenrohr (3) ein Strömungsringspalt (5) für die Durchströmung des Doppelrohr-Wärmetauschers (1) mit einem zweiten Medium gebildet wird, und wobei Mittel zur Turbulenzerzeugung innerhalb des Strömungsringspaltes (5) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) ein Doppelrohr (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23 aufweist, wobei die Mittel zur Turbulenzerzeugung die in der Außenrohrwandung (6) vorhandenen Vertiefungen (9) und/oder die in der Innenrohrwandung (16) vorhandene Ausbuchtungen (17) sind, die in den Strömungsringspalt (5) hinein ragen.
Doppelrohr-Wärmetauscher nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (9) und/oder Ausbuchtungen (17) im Strömungsweg des den Strömungsringspalt (5) durchströmenden Mediums liegen.
Doppelrohr-Wärmetauscher nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (9) und/oder Ausbuchtungen (17) derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass das den Strömungsringspalt (5) durchströmende Medium gezwungen werden kann, im Zickzack zu strömen.
Doppelrohr-Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelrohr-Wärmetauscher (1) im Bereich des Ringspalteinlassendes (30) einen Anschlusseinlassstutzen (22) und im Bereich des Ringspaltauslassendes (31) einen Anschlussauslassstutzen (23) aufweist.
Doppelrohr-Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Ringspalteinlassendes (30) und des Ringspaltauslassendes (31) jeweils eine Öffnung in der Außenrohrwandung (6) vorgesehen ist.
Doppelrohr-Wärmetauscher nach Anspruch 29 und/oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstutzen (22; 23) mit dem Strömungsringsspalt (5) strömungstechnisch in Verbindung stehen.