DE1452313A1

DE1452313A1 - Verfahren zum Anbringen von in Umfangsrichtung dicht benachbarten Schlitzen in Lamellen von Rohren fuer Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE1452313A1
Application number: DE1965H0055694
Authority: DE
Inventors: Owen Thomas E; Gunter Addison Y
Original assignee: Hudson Engineering Corp
Current assignee: Hudson Engineering Corp
Priority date: 1964-10-20
Filing date: 1965-04-02
Publication date: 1969-01-23
Also published as: GB1101811A; DE1776242A1; NL6508074A; GB1101812A; BE660122A; US3355788A; NL141411B; DE1776242C3; DE1776242B2; FR1431159A

Description

PATENTANWÄLTE '•

Dr. RF.INHOLD SCHMIDT

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN

Mönchen ₂. THEREsiENSTRAssE 33 DipUMrtsch.-Ing. A X E L HANSMANN

Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

P Ik 52 313 8 München,den " ^ pU9· &***

(Π 55 694 Ib/7t>) Ihr Zeichen Unser Zeichen

lia/ilW

HUDSON ENGINEERING CORPORATION

NEUE BESCHREIBUNG
zur Offenlegung.

Verfahren zum Anbringen von in Umfangsriehtung dicht benachbarten Schlitzen in Lamellen von Rohren für Wärmeaustauscher.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, zum Anbringen von in Umfangsriehtung dichtbenachbarten Schlitzen in radial vorstehenden, nachgiebigen Lamellen von Rohren für Wärmeaustausche»

Beim Stand der Technik ist es seit langem üblich, die in Wärme-Austauschern o.dgl. zur Verwendung gelangenden gebündelten Rohre an ihrer Außenseite mit Lamellen aus Metall

Q₁ zu versehen, welche einen hohen Wärme-Übertragungskoeffizient

eo besitzen, um den wirksamen Oberflächenbereieh für einen Wärme-

^ Austausch zwischen dem im Inneren des Rohres strömenden und ^ einem anderen, quer zu dessen Außenseite, strömenden Medium ^ zu erhöhen. Derartige Lamellen sind auf der Außenseite eines

Patentanwälte Dipl.-lng. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-lng. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÖNCHEN 2, THEKESICNSTRASS^ 33 · Telefon: 281202 · Telegramm-Adretfe: Lipaili/MOnchen Bayer. Vereimbank MOntliwi. Zweigst. CMtar-von-Miller-Ring, Kto.-Nr. 882495 · Postsdiedc-Konfo: Manchen Nr. 163397

Oppwcwf Bflro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

9. -

für den Wärme—Austausch zur Verwendung kommenden Rohres entweder als getrennte, selbständige Quer-Lamellen aufgesetzt und befestigt, oder in der Form eines einzelnen endlosen Metall— Streifens in schraubenförmiger Linienführung auf der Rohr-Außenseite durch verschiedenartige Mittel und Wege angebrachte Lamellen der letztgenannten Art werden auf der Rohr-Außenseite durch Einbettung im eine Nut, durch Aufschweißen, Weich- oder Hartlöten befestige oder auch mittels einer Umrandung an der Berührungsfläche zwischen Lamelle und Rohr durch die Spannung, velehe durch das Aufwinden oder das Strangpressen des Lamellen— Streifens zwischen Rohr und Lamelle entsteht, fest und sieher auf dem Mohrmantel gehalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, itohre für i/ärraeaiis tauscher HiIt auf wirtschaftliche Ifeise anzubringenden und wirksam arbeitenden Schlitz-Lamellen'zu versehen.

Bei dem Stande der Technik, wie er durch das genannte U.S.-Pateut 2 372 795 gegeben ist, hat man zunächst einen fortlaufenden Laiaellenstreifen erzeugt und diesen mit einzelnen Schlitzen versehen. Alsdann hat man den so geschlitzten Streifen auf das Wärsieaisstauchrohr aufgewickelt. Dabei öffneten sieh die Schlitze V-förmig. Diese V-förmige Öffnung der Schlitze bringt es mit sieh, daß die wirksame Fläche der Lamellen und

H52313

damit der Wärmeaustausch beschränkt sind. Die erläuterte Anbringungsart der Seliitze gestattet es, nachdem die Laraellen einmal angebracht sind, auch praktisch nicht mehr die zwischen den Schlitzen stehengebliebenen Lanieilenabschnitte nach l/unsch auszurichten.

Der Grund dafür, daß man es für erforderlieh gehalten hat, den Lamellenstreifen vor seiner Anbringung auf dem Rohr zu schlitzen, liegt darin, daß die Lamellen für einen guten Wärmeaustausch iin Verhältnis zu ihrem Volumen eine große Oberfläche haben müssen und daher verhältnismäßig dünn und nachgiebig sind. Bei derartig dünnen Materialien hat man es aber bisher nicht für möglich gehalten, ohne zusätzliche Abstützung zu sägen.

So hat man beispielsweise bei sogenannten Honigwaben-Materialien aus dünnem Blech die Wabenhohlräume mit Wachs angefüllt, um das Material sägen zu können.

Ohne solche Vorkehrungen hat man festgestellt, daß das dünne Material sich wegbiegt und gewissermaßen zusammenfällt und auch keine sauberen Schnitte ergibt. An den Sehnitträndern haften dabei eine Art Metall-Bart fasern und am unteren Ende des Einschnittes bildet sich möglicherweise ein kleiner Materialkringel, der sieh nur einrollt, ohne abgeschnitten zu werden. Alle diese Erscheinungen, die Metall-Bartfasern, das Flachdrücken des

9098(U/ÖSU

Materials und der sich bildende Materialkringel sind aber beim Schlitzen der Lamellen von Rohren für Wärmeaustauscher äußerst unerwünscht, weil sie das Hindurchströmen des Wärmeaustauschmediums behindern und zu einem unerwünschten Druckverlust führen. Ein solcher Druckverlust kann aber die angestrebte Erhöhung des Wärmeaustausches durch Schlitzung der Lamellen weitgehend zunichte machen oder gar vollständig ausgleichen.

Das erwähnte Anfüllen der Zwischenräume zwischen lamellen— artigen Materialstücken mit Wachs ist jedoch ein sehr umständliches Verfahren, und aus diesem Grunde hat man in der oben erwähnten Weise bei der Herstellung von Rohren für Wärmeaustauscher mit radial vorstehenden Lamellen seine Zuflucht zu dem oben erläuterten Verfahren nach U.S.-Patent 2 372 775 genommen.

Ausgehend von einem Verfahren dieser eingangs als bekannt vorausgesetzten Gattung wird die herausgestellte Aufgabe durch die Erfindung auf die Weise gelöst, daß man zum Anbringen der Schlitze in den fest auf dem Rohr angebrachten und allein durch dieses abgestützten Lamellen mehrere umlaufende Sägen gleichzeitig an in Umfangsrichtung voneinander entfernten Stellen an den Lamellen mit einer Tiefeneinstellung von der gewünschten Schlitztiefe angreifen läßt und Rohr und Sägen in Längsrichtung relativ zueinander bewegt. Entgegen der im Stande der Technik herrschenden Meinung hat die Erfindung erkannt, daß es möglich ist, die· '

ORlGrNAL INSPECTED

an sich sehr nachgiebigen Lamellen von Rohren für Wärmeaustauscher ohne zusätzliche Abstützung frei zu sägen, und dabei ein unerwünschtes Flachdrücken, sowie die Bildung von Metall-Bart fasern oder Kringeln zu vermeiden. Die so gebildeten Schlitze sind nicht V-förmig geöffnet, sondern haben parallele Seiten. Der Materialverlust der Lamellen ist also gering, obwohl andererseits eine ausreichende Schlitzung erzeugt wird, um die zur Erhöhung des Värmeaustausches erwünschte Turbulenz und Vermeidung einer laminaren Grenzschicht sicherzustellen.

Aufgrund des Angriffes der Sägen an verschiedenen Umfangsstellen ist die in den einzelnen Umfangsabschnitten auftretende Kraft in Axialrichtung zu klein, um ein unerwünschtes Flachbiegen der Lamellen zu erzeugen.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß man an mehreren in Längsrichtung abstehenden Stelen des Rohres gleichzeitig umlaufende Sägen an den Lamellen angreifen läßt. Trotz eines verhältnismäßig weiten Abstandes der in ein und derselben Radialebene angreifenden Sägen kann man auf diese Veise alle dicht benachbarten Schlitze des Umfanges in einem Durchgang des Rohres fertigstellen.

Während beim Stande der Technik die vorher in dem Lamellenstreifen angebrachten Schlitze eine zufällige und nicht ausge-

90980WOSU

richtete Verteilung auf dem Umfang des Rohres erfuhren, sind die Schlitze bei dem erfindungsgeraäßen Verfahren fluchtend. Es ist auf diese Weise nun auch möglich, den zwischen den gesägten Schlitzen stehengebliebeneu Stegteilen durch Abbiegung ein Fischgrätmuster zu geben. Ein vorteilhaftes Verfahren zur Erzeugung eines solchen Fisehgrätmusters besteht darin, daß man die Sägen zum Anbringen unmittelbar benachbart liegender Schlitze zur Herstellung eines Fischgrätmusters der beim Schlitzen stehenbleibenden Stege gegenläufig arbeiten läßt. Man kann dabei das Verfahren so führen, daß die steheiiieibenden Stege durch die Sägekraft zwar etwas abgebogen, aber nicht unerwünscht flail gedrückt werden. Ein solches Fischgrätmuster trägt zu einer weiteren Erhöhung der Turbulenz und damit des Wärmeaustausches bei. Das Fischgrätmuster kann mehr oder weniger ausgeprägt sein und sich auch nur in einer leichten Abbiegung der Kanten der Schlitze äußern.

uie miteinander fluchtenden Schlitze in aufeinanderfolgenden Lamellen gestatten aber auch die Anbringung des Fischgrätmusters in der Weise, daß man das Rohr in Längsrichtung gegenüber den Sägen bewegt und nach dem Passieren der Sägen zur Herstellung eines Fischgrätmusters der beim Schlitzen stehenbleibenden Stege die stehengebliebenen Stege an abwechselnden Schlitzen auf beiden Seiten dieser Sehlitze entgegen der Bewegungsrichtung ausbiegt.

Weitere Etfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

9098CU/05U

Zusammenfassend hat die Erfindung unter anderem folgende Vorteile: Die Lamellen lassen sich auf wirtschaftliche Weise ohne Flaehbiegen und ohne Bildung von störenden Metallbart— fasern an den Schlitzrändern und aufgerollten Ringelschwänzchen am Schlitzgrund mit geringer Sägenabnutzung sägen. Die erzeugten Schlitze sind in Achsrichtung ausgerichtet und klaffen nicht V-förmig auseinander* Me Lamellenoberfläche wird somit nur wenig geschwächt und es läßt sich auch gut ein Fischgrätmuster oder dergleichen erzeugen. Es ergibt sich eine gute Turbulenz unter Vermineerung des laminaren Grenzschichtfilmes. Weitere Einzelheiten über &e Fortschrittlichkeit des Anmeldungsgegenstandes ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Es folgt eine ins einzelne gehende Beschreibung der Erfindung anhand von Zeichnungen. In diesen stellen da.r:

Fig, 1 eine schematische Seitenansicht einer Einrichtung ^; zum Sägen von Schlitzen in Lamellen von Rohren für Wärmeaustauscher; in dieser Figur sieht man schematisch eine Gruppe von Sägen mit den damit zusammenwirkenden Vorschub- und Ausstoßeinrichtungen für das lamellierte Rohr;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des mit der Einrichtung gemäß Fig.l fertiggestellten lameliierten Rohres.

909804/05U

452313

Fig. 3 eine Draufsicht einer geänderten Ausführung der Einrichtung gemäß Fig.l , in der die Mittel für einen Antrieb von Gruppen von Sägen in entgegengesetzten Dreh—Richtungen zueinander dargestellt werden,

Fig. 4 ein vertikaler Schnitt durch eine Einheit der Gruppen von Sägen, in dem eine bevorzugte Anordnung der dabei verwendeten Sägen dargestellt wird.

Fig. 5 eine ins einzelne gehende Darstellung der in der Einheit gemäß Fig_e4 getroffenen Anordnung eines Paares von Sägen»

Fig. 6 ein Mittel für das Abbiegen von Lamellen-Abschnitten zwischen den Schlitzen, welches verursacht, daß die genannten Lamellen—Flächenstücke abwechselnd in Richtung auf das vordere und rückwärtige Ende des lameliierten Rohres konvergierend zulaufen.

Fig, 7 ein aus der Einrichtung gemäß der Fig.6 heraustretendes laiaelliertes Rohr, dessen Lamellen in der Art des Fischgräten-Musters gebogen sind, und

Fig. 8 eine bevorzugte Ansführungsform eines lameliierten Rohres, welches für eine Bearbeitung in der in den anderen vorerwähnten Zeichnungen dargestellten Ma-

schine geeignet ist.

9.Ö9804/Ö5U

In der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung bezeichnet die Ziffer 1 im allgemeinen eine Vorschub-Baugruppe der Haschine, durch die eine Längeneinheit eines lamellierten Rohres 2 in eine, im allgemeinen mit 3 gekennzeichnete, Gruppe von Sägen hineinbefordert wird. Die Gruppe 3 besteht aus einer Mehrzahl von Einheiten, welche als Einheiten h, 5, 6, 7, 8 und 9 zu erkennen sind, deren technische Struktur in größerem Umfange in Einzelheiten in Fig.4 dargestellt witd. Eine Ausgangs-Station, im allgemeinen mit 11 bezeichnet, ist am Ende der genannten Gruppe von Sägen, gegenüber der Eingangs- oder Vorschubstation 1, angeordnet.

In der dargestellten speziellen Einrichtung werden sowohl der Vorschub— als auch der Ausstoßmechanismus durch ein einziges Einheits-Antriebssystem in*Gang gesetzt, welches im allgemeinen mit 12 bezeichnet ist. Diese Antriebsgruppe umfaßt einen Elektro-Motor 13, der mit einer wahlweise bestimmbaren, konstanten Geschwindigkeit läuft, welche durch irgendeine geeignete Geschwindigkeits-Überwachungseinriehtung kontrolliert wird, die hier als ein Widerstand Ik abgebildet ist. Der Motor 13 treibt eine Haupt-Riemenseheibe 15, entweder direkt oder über ein geeignetes Getriebe oder andere Antriebsmittel (nicht dargestellt). Die Haupt-Riemenscheibe 12 treibt die Riemenscheiben 17 und 17a des Vorschub- bzw. Ausstoßmechanismus der Maschine mit gleicher Geschwindigkeit über weitere geeignete Antriebsmittel, im vorliegenden Fall als Riemen 16 und 16a dargestellt. Die Riemenscheibe 18 hat die

909804/OSU

-JLO-

Aufgabe, ein Förderband 21 zu bewegen, welches hier als llieraeii abgebildet ist, der so lang wie erforderlich sein kann, um die Einheitslänge eines laraellierten Rohres in axialer Richtung in die Gruppe von Sägen 3 hineinzubefordern.

Der Forschub-Mechanismus der Maschine weist auch ein Mittel auf _s das eine ununterbrochene überwachung derRohrlage mit Bezug auf die Sägeblätter ermöglicht und als ein Paar von gegenüberliegenden Riemen 22 und 23 dargestellt ist, welche in einer solchen Entfernung voneinander angeordnet sind, daß mit diesen Riemen ein leichter Druck auf die Randζonen—Kanten der Lamellen des Rohres 2 ausgeübt wird. Dieser Druck reicht für ein Verbiegen der Lamellen nicht aus, ist aber groß genug, um das Rohr an einer Drehung um seine Achse in einem wesentlichen Ausmaß zu hindern, wenn es durch die Gruppen, von Sägen hindurchläwft. Der Riemen 22 läuft über die Antriebsrolle 19 und den losen üolleii 24, 25 und 26. Der Riemen. 23 kann, wie gezeigt, vollkommen über lose Rollen laufen und ist so angeordnet, daß er die gleiche grundsätzliche spiegelbildliche Ergänzung in der figürlichen Querschnittsforra ergibt wie der Eiemen 23·

Die Siemen 27 und 28 im Ausstoß-Mechanismus der Maschine stimmen in ihrer Struktur mit jener der Riemen 22 und 23 übereiii und dienen dazu, eine Drehung des Rohres um seine Längsachse zu verhindern, nachdem das rückwärtige Ende des Rohres zwischen den Riemen 22 und 23 hindurehläuft. Die ange-

309SCU0BU

triebene Riemenscheibe 18a in dem Ausstoß-Mechanismus treibt ein Förderband 29 an, durch das das Jiohr zu einer geeigneten Lagerstelle zum Zwecke weiterer Bearbeitung oder einer Verwendung befördert wird, nachdem der Weg durch die Maschine beendet ist.

Ein Mittel für das Abbiegen der durch die benachbarten Schlitze bestimmten Lamellen-Abschnitte ist bei 31 dargestellt. Dieses Mittel besteht vorzugsweise aus einem Ring 31» welcher Finger oda* Stifte 32 aufweist, welche in einer solchen Art angeordnet sind, daß sie zum mindesten mit einer Seite des Schlitzes in Berührung kommen, wobei die Stifte so verteilt sind, daß ein Stift in ,jedem zweiten Schlitz in der Lamellen— Randzone eintritt, während das lamellierte Rohr durch den genannten iting hindurchgefördert wird. Vorzugsweise baben diese Stifte einen größeren Durchmesser als die Sehlitze breit sind und bewirken, daß die Flächenstüeke der gegenüberliegenden Seiten eines jeden Schlitzes der Lamelle, gegen die ein Stift 32 drückt, in einer solchen Weise abgebogen werden, daß die Kanten dieser Lamellen-Flächenstücke in Richtung auf das rückwärtige Ende des Rohres konvergierend zulaufen, Es können auf Wunsch auch Stifte mit einem geringeren Durchmesser als die Schlitzbreite beträgt zur Verwendung kommen, welche nur mit dem Flächenstüek auf einer Seite des Schlitzes in Berührung gelangen. Die vorerwähnte Biege-Wirkung verursacht ein Ab—

909804/05U

¹² " H52313

biegen der Kanten der an den Schlitzen zwischen den genannten Stiften gelegenen Lamellen-Fläehenstücke in eine entgegengesetzte Richtung, so daß die Flächeiistücke entlang dieser Schlitze in Richtung auf das vordere Rohrende konvergierend zulaufen, wodurch an den Lamellen die in Pig.2 gezeigte Fischgrätenmuster-Linienführung entsteht.

Eine bevorzugte Anordnung von Sägen einer jeden Einheit der Gruppe von Sägen wird in Fig.4 gezeigt. Die ganze im allgemeinen mit 4 bezeichnete Einheit weist ein Gehäuse auf, das aus Gründen der Einsparung von Maschinen-Volumen eine zylinderföraige Struktur besitzt, jedoch irgendeine andere gewünschte äußere Forin halben kann, und das an einem Mittel für eine Drehung in der Größe eines bestimmten Winkels befestigt ist und von einem Stützglied 36 getragen wird.

Eine Mehrzahl von Sägenj hier in der Anzahl von vier Sägen abgebildet und in gegenüberliegenden Paaren von je zwei Sägen angeordnet, irrd von geeigneten Gehäuse-Ansätzen 38 getragen, und von einer schweren Mittel-Wand 37 abgestützt. Jeder der Elektro-Motoren 41, 42, 43 und 44 besitzt eine Welle 45, auf der ein Kreissägen-Blatt 46 sitzt, das eine Anzahl weit voneinander stehender Zähne 47 aufweist, die hier in einem Abstand von 180° dargestellt sind (Fig.4).

9098Ö4/Ö5U

Die Anordnung von Sägen in gegenüberliegenden Paaren ist am besten aus der Fig.5 zu entnehmen. Eine Serie von zueinander ausgerichteten Öffnungen 48, 49 und 50 geht durch die Begrenzungs-Wand und die sdinere Mittelwand 37 des Gehäuses J>h hindurch, so daß das lameliierte Rohr durch die genannten Offnungen eingeführt und in eine Lage für das Einsägen in die Laraellen durch die Sägeblätter gebracht werden kann.

Die Sägen einer jeden Einheit sind paarweise angeordnet dargestellt, wobei das eine Paar seine Schnitte abwechselnd zum nächsten Paar in einem rechten Winkel durchführt. Die Sägeblätter von aufeinander folgenden Paaren sind so eingestellt, daß diese die Schlitze 51 in einem Winkel von 90 zueinander einsägen. Ein Mittel für die Justierung der Winkelstellung der Sägen jeder Einheit zu einem" Festpunkt des Rohrumfanges ist nur in Pig.i zu sehen. Wie gezeigt, besteht dieses Mittel aus einem Arm 52, einer Einstellschraube 53» welche schwenkbar b.ei 5^ am Gehäuse 34 befestigt ist, sowifc aus den Muttern 55 und 56, um das Gehäuse 34 in einer gewünschten Lage zu halten. In der Pig.i sind sechs aufeinanderfolgende Einheiten zu sehen, obwohl jede gewünschte Anzahl von Einheiten Verwendung finden kann. Wir haben festgestellt, daß sechs Einheiten von je vier Sägen, welche je 24 Schlitze in einem Winkelabstand von 15° zueinander schneiden, eine bevorzugte Ausführungsform darstellen, wenn es sich um die Bearbeitung eines 1 Zoll Lamellen-

909804/05U

H52313

rohres mit 5/8 Zoll (= 15,87 mm) Lamellen handelt, weil eine größere Anzahl von Schlitzen eine solche Art von durch die Schlitze begrenzten Lamellen-Abschnitten 58 ergibt, die so leicht biegsam nachgiebig sind, daß es schwierig ist, derartige Lamellenrohre zu Wärme—Austauscher—Rohrbündel·!zu vereinigen, ohne die Lamellen zu verbiegen oder zu beschädigen. Theoretisch sollte die Leistung einer Lamelle umso größer sein, je größer die Anzahl der Lamellen-Abschnitte 58 ist, jedoch stellt die oben erwähnte Ausführungsform einen Kompromiß zwischen einer größtmöglichen Leistung und der größten strukturellen Stärke des Lamellen-Rohres dar.

Jede Säge in einer jeden Säge-Einheit hat ihren Mittel — punkt in einem gewissen Abstand τan dem Lamellen-Rohr und einen solchen Durchmesser, daß ein jeder Sägezahn des Sägeblattes eine Mehrzahl von Lamellen durchschneidet; vorzugsweise sechs bis neun Lamellen während einer einzigen Umdrehung des Sägeblattes. Diese Art von Schnittvorgang ist am besten aus der Fig.8 zu ersehen, in der der Kreis-Bogen 59 den Wegverlauf eines Säge— zahnes darstellt. Es ist zu ersehen, daß bei einer in solcher Weise angeordneten Säge ein Sägezahn bei seinem Weg durch den Kreisbogen 59 sich dem Rohr 2 nähert, wenn die Säge im Sinne des Uhrzeigers läuft, und umgekehrt, daß ein Sägezahn bei seinem Weg durch den Kreis-Bogen 59"sich von dem Rohr 2, im Verlauf der Berührung von aufeinander folgenden Lamellen, entfernt, wenn die Säge entgegen dem Uhrzeigersinne läuft. Für die Zwecke vorliegender Besehreibung und der Patentansprüche wird der

909804/0544

Schnitt eines, sich dem Rohr 2 nähernden, Sägezahnes mit "abwärstsägend" und der Schnitt eines, sich von dem Rohr 2 im Verlauf seines Weges durch den Kreis-Bogen 59 mehr und mehr entfernenden, Sägezahnes mit "aufwärtssägend" bezeichnet.

Die in Fig. 3 gezeigte verbesserte Antriebseinrichtung weist einen V-förinigen Trog 6l auf, welcher die Führung des Lamellen-Rohres 2a in die Einheit h der Gruppen von Sägen 3 übernimmt. Ein Werkzeug-Rohrhalter 62, welcher eine passende Öffnung besitzt, um ein Ende des Rohres 2a aufzunehmen, ist für eine hin- und hergehende Bewegung im Trog 61 befestigt. Dieser Halter 62 paßt so in den Trog 61, daß sich das genannte Lamellen-Rohr bei seinem Weg zur Gruppe der Sägen 3 nicht um seine Längsachse drehen kann. Der genannte ilclir-Hätter ist an einem Gleit-

'ΙΟίίΙβ ^!

stück 63 befestigt, welches durch ein daran angebrachtes, biegsames Seil oder ein Kabel 64 in Richtung auf die Sägen-Gruppe 3 gezogen wird, wobei das genannte Kabel über die Seilscheiben 65» 66 und 67 zu einer, über ein Getriebe 68, eine Riemenscheibe 69, den Riemen 70 und Motor 71 mit Drehzahlregulierung angetriebenen, Trommel läuft. Diese Einrichtung ist der in der Fig.l gezeigten in bezug auf Leistung äquivalent, jedoch nicht so ganz angenehm in der Arbeitsweise, da die Einführung des Rohr-Endes in die Halte—Einrichtung 62 und dessen Entfernen aus dieser Einrichtung notwendig wird, wenn die genannte Halte-Einrichtung 62 das äußerste Ende ihres Weges erreicht hat.

909804/OSU

H52313

Beim Arbeitsvorgang wird das fortlaufend mit Lamellen versehene Rohr awf das für äen Rohr-Vorschub vorgesehene Mittel gelegt und in axialer Richtung durch die Sägen-Gruppe geschickt, wobei das Verhältnis der linearen Vorsetraisgeschwindigkeit des Lamellen-Rohres zur Drehzahl der Sägen innerhalb gewisser Grensen so gesteuert vj±tü₉ ösS eine außergewöhnliche Abnutzung an den Sägetolätterm₉ ein starkes Abflachen der Lamellen und ein Hervorrufen einer außergewöhnlichen Anzahl von Metallfaden an den Kanten der eingesägten Schlitze*, welche zu einem zu beanstandenden Druckabfall in -dem mit solchen Rohren ausgerüsteten Wärme-Austawschern "führen würden, unterbleibt«,

Wir konnten feststellen," daß als grundlegende Paktoren für die Bestimmung iron zufriedenstellenden Verhältnissen einer linearen Vorschub-Geschwiadigkeit des _Lamellen~Rohres zur Drehzahl der Säge die Steifheit oder Standfestigkeit der Lamellen und die Kraft des Sägeblatt-SchnittStoßes anzusehen sind. Die Standfestigkeit der Lamellen ist eine komplexe Punktion aus Lamellen-Höhe, Lamellen-Dicke, Art der Befestigung der Lamellen am Rohr, metallurgische Beschaffenheit der Lamellen sowie der Tiefe der radial verlaufenden Schlitze, welche in die Lamellen eingesägt werden sollen. Jedoch kann man, nachdem einmal die Art, Beschaffenheit oder metallische Zusammensetzung und Abmessungen der zur Verwendung kommenden Lamellen sowie die Tiefe des Sägeschnittes ausgewählt worden sind, die Standfestigkeit

909804/0544

der Lamellen als konstante Größe ansetzen, die nur zu berücksichtigen ist, wenn ein Wechsel in der Verwendung von Lamellen einer anderen Art erfolgt.

Die Kraft des Sägeblatt-Schnittstoßes hängt von der Dicke und.Drehzahl der Säge sowie der Tiefe des Sägezahn-Schnittes oder der Spanarbeit je Schnittstoß in Zoll ab.

Diese Beziehungen lassen sich durch die folgende Gleichung ausdrucken:

(D

AxBxC

XxYxZ,

worin M die Spanleistung je Schnitt—Stoß in Einheiten von 25»^ Mm, A die lineare Vorschubgeschwindigkeit des Lamellenrohres in Einheiten von 25» ^ mm je Minute, B die Anzahl der Lamellen des Rohres je 25»4 mm Rohrlänge, C die Gesamttiefe der zu sägenden Schlitze in Einheiten von 25,4 mm, X die Umdrehungszahl je Minute einer umlaufenden Säge, Y die Anzahl der Sägezähne auf dem Sägeblatt und Z die Anzahl der von jedem Sägezahn während einer Umdrehung des Sägeblattes schneidend berührten Lamellen ist.

Es wurde durch Versuche bestimmt, daß der Größtwert M obiger Gleichung, welcher ohne außergewöhnliche Abnutzung der Säge—Blätter, ohne außergewöhnliches starkes Abflachen der Lamellen und ohne Hervorbringung einer außergewöhnlichen Anzahl von Metallfäden, die an den Kanten der Schlitze der

909*04/0544 ·

Lamellen haften, bei etwa 0,02 Zoll (ca. 0,50 mm) bei einem der am meisten verwendeten Arten von handelsüblich gelieferten Lamellen-Rohren für Wärme-Austauscher liegt. Dieses Rohr hat einen äußeren Durchmesser von einem Zoll (= 25>4 mm) und besitzt acht sehraubenlinienförmige Windungen von im Strangpeß-Verfahren hergestellten Aluminium-Lamellen je linearem Zoll, wobei jede Lamelle eine Höhe von 5/8 Zoll (= 15,87 mm) und eine Dicke von 0,016 Zoll (= 0,40 mm) aufweist. Bei der Pestlegung dieser Werte sind die benachbarten Sägen in jeder Gruppe mit der gleichen Drehzahl und in entgegengesetzten Drehriehtun— gen angetrieben worden, wofür die Gründe weiter unten noch näher erläutert werden. Die verwendeten Sägen besaßen eine Dicke von I/32 Zoll (= 0,79 mm) und hatten acht Zähne, welche in einem Abstand von 45 am Umfang der Säge angeordnet waren, wobei die Anordnung so getroffen wurde, daß jeder Zahn nacheinander mit sieben Lamellen während einer Umdrehung des Säge-Blattes schneidend in Berührung kam. Die radialen Schlitze aller Lamellen erhielten eine Tiefe von l/h Zoll ( = 6,35 mm).

Lamellen anderer Arten und Größen erfordern naturgemäß einen etwas unterschiedlichen Höchstwert für M. Zum Beispiel ist eine Lamelle von der gleichen Art, aber 1/2 Zoll (==12,7 mm) hoch, etwas standfester als die 5/8 Zoll Lamelle, und der Sägezahn-Schnitt oder die Spanarbeit je Schnittstoß kann bis auf einen Wert von 10 bis 15 % über den Wert für eine 5/8 Zoll . (= 15t87 ™a) Lamelle erhöht werden. Umgekehrt hat eine 3/4 Zoll (= 19,05 mm) hohe Lamelle keine so große Standfestigkeit wie

9098 0-4/OBU

eine 5/8 Zoll Lamelle und der Höchstwert des Sägezahn-Schnittes oder die Spanarbeit je Schnittstoß ist entsprechend niedriger.

Es mag als eine breite Verallgemeinerung gesagt werden, daß das Verhältnis der Standfestigkeit irgendeiner dünnen Lamelle zu der Standfestigkeit der soeben beschriebenen 5/8 ßoll (= 15,87 mm) Aluminium Lamelle mit einer Dicke von 0,016 Zoll (= 0,40 mm), multipliziert mit dem in der weiter oben angegebenen Gleichung (i) genannten Größt- oder Kleinstwert für M, einen Werte-Bereich für M ergibt, welcher benutzt werden kann, um saubere Schlitze ohne eine außergewöhnliche Anzahl von langen dünnen Metallfaden oder Metallstreifen zu erzeugen, die an den Lamellen, nahe den Schlitzen, hängenbleiben, und ohne außer— gewöhnlich starkes Abflachen der Lamellen zu verursachen.

t.ira tob

Mathematisch ausgedrückt wird daraus:

(2)

Sf M

S Al,

worin Sf die Standfestigkeit irgendeiner dünnen Lamelle und S Al die Standfestigkeit der oben beschriebenen 5/8 Zoll Aluminium Lamellen bedeutet. Eine einfache Rechnung ergibt daher einen ungefähren Größt- und Kleinstwert des Sägezahn-Schnittes oder der Spanarbeit je Schnittstoß der Gleichung (l), die für irgendeine Art von Lamelle benutzt werden kann. Diese Gleichung ergibt naturgemäß nur einen Näherungswert. Es mögen sicherlich

909804/0544

einige Veränderungen in der Einstellung für die Vorschuß-Geschwindigkeit des Lamellen-Rohres oder für die Drehzahl der Säge notwendig werden, um die besten Ergebnisse zu erzielen, jedoch kann ein Durchschnitts—Fachmann auf diesem Gebiet unter Verwendung dieser Gleichung-sehr schnell und leicht ein Verhältnis von Rohr-Vorschubgeschwindigkeit zur Sägeblatt-Drehzahl wählen, bei dem saubere Schlitze in anderen Lamellen-Arten erzeugt werden.

Beim Schneiden solcher Lamellen haben wir Sägeblätter mit 2, h oder 8 Zähnen und eineia Durchmesser von 3»75 Zoll (= 95,25 ram) bei Geschwindigkeiten von 860 bis 1800 Umdrehungen je Minute benutzt, wobei das lameliierte Rohr auf dem Wege durch die Gruppe von Sägen eine lineare Vorschub-Geschwindigkeit im Bereich von 8 bis 32 Fuß per Minute (= 2_thk m bis 9,75 erhalten hat und in allen Fällen gute Ergebnisse erzielt werden konnten, wenn der Wert M der obigen Gleichung innerhalb gewisser Grüßt- und Kleinstwerte geblieben ist. Wir bevorzugen das Schneiden von Schlitzen von geringstmöglicher Breite, um Verluste in den Lamellen—Flächen zu vermeiden. Das dünnste überhaupt mögliche Sägeblatt wird einmal aus diesem Grunde bevorzugt, zum anderen aber auch, um einen größtmöglichen Sägezahn-Schnitt oder eine größtmögliche Spanarbeit je Schnittstoß beim Sägen der Schlitze zu erzielen. Sägen mit einer Dicke von i/64 Zoll (= 0,39 mm) bis i/8 Zoll (= 3,17 mm) sind vorzugsweise mit besten Ergebnissen verwendet worden, doch konnten im Augenblick die besten Ergebnisse mit Sägen von I/32 Zoll

9098CU/05U

(is 0,79 mm) Dicke erzielt werden. Während man mit den Sägen von i/6^ Zoll (= 0,39 mm) Dicke vom Standpunkt eines bestmöglichen Zahn—Schnittes und einer Verbesserung in der Präge des Lamellenflächen-Verlustes am vorteilhaftesten bedient ist, ergeben solche dünnen Sägeblätter durch eine ausreichende Nachgiebigkeit beim Schneiden .von Lamellen größerer Standfestigkeit aber Probleme.

Der Sägeblatt-Durchmesser beeinflußt die Anzahl von Lamellen, welche von jedem Sägezahn während einer Umdrehung des Sägeblattes schneidend berührt werden. Wir konnten feststellen, daß Sägen mit einem Durchmesser von 3 l/2 Zoll (= 88,9 mm) bis k Zoll (= 101,6 mm), welche für das Schneiden von sieben aufeinanderfolgenden Lamellen je Umdrehung eingerichtet waren, sich am besten für eine genügend in sich geschlossene Anordnung bei Vermeidung unnötigen Maschinen-Volumens eigneten.

"Es ist ersichtlich, daß die Zähne des Sägeblattes mit den einzelnen Lamellen in einem kreisbogenförmigen, von dem zentralen Rohr hinwegführenden oder einem auf dieses hinführenden, Richtungsverlauf, in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Sägen, in eine schneidende Berührung gelangen, was weiter oben mit ⁿaufwärtssägend" und "abwärtssägend" bezeichnet worden ist. Der Größtwert für M in der obigen Gleichung bleibt stets derselbe, ob man "aufwärts"- oder "abwärtssägend" arbeitet, oder ob man abwechselnd Sägen in eine entgegengesetzte Drehrichtung

909804/Q5U

laufen läßt , d.h. abwechselnd "aufwärtssägend" und "abwärtssägend" sehneidet.

Der Kleinstwert für M in der oben angegebenen Gleichung (l) jedoch unterscheidet sich bei "aufwärtssägender" und "abwärtssägender" Arbeitsweise. Der Kleinstwert für den "abwärtssägend" erfolgenden Sägezahn-Schnitt oder die entsprechende Spanarbeit je Schnittstoß beträgt etwa 0,006 Zoll (= 0,15 mm) und für den "aufwärtssägend" erfolgenden Schnitt etwa 0,003 (= 0,07 mm) beim Schneiden der weiter oben erwähnten 5/8 Zoll (= 15,87 mm) Lamellen.

I/enn die bevorzugte Arbeitsweise benutzt wird, bei der die benachbarten Schlitze von "agen eingeschnitten werden, welche zwar die gleichen Drehzahlen haben, jedoch in verschiedene Drehrichtungen laufen, beträgt der Größtwert für M 0,02 Zoll (= 0,50 mm) und der Kleinstwert etwa o,006 ZoIl(= o,15 mm) für die genannten 5/8 Zoll Lamellen, da sowohl die "aufwärts— sägend" als auch die "abwärtssägend" erfolgende Schnittweise benutzt wird. Zu Beginn des Arbeitsvorganges wird ein Verhältnis der Sägeblatt-Drehzahl zur linearen Vorschub-Geschwindigkeit des lamellierten Rohres ausgewählt, bei dem der Wert für M zwischen den zulässigen Größt- und Kleinstwerten liegt. Entweder wird man die Drehzahl des Sägeblattes, die Rohr-Vorsehufö— geschwindigkeit oder beides neu einstellen, um eine Höchst-Pertigungsleistung ohne ein außergewöhnlich starkes Abflachen von Lamellen, ohne eine außergewöhnliche Anzahl von anhaftenden

909804/0544

Metallfäden und ohne eine außergewöhnliche Sagen-Abnutzung zu erzielen.

Es ist zu ersehen, daß die oben erwähnte Gleichung folgende Form annimmt:

⁽³⁾ λ rc

AxK.

M=

X χ K₀

sobald einmal die Dicke der Säge, die Anzahl von Zähnen der Sägeblätter, die Abmessung und der Abstand der Lamellen auf dem Rohr, der Durchmesser der Säge und die Tiefe der Schlitze ausgewählt worden sind, und es ist nur eine einfache Korrektur des Verhältnisses von Sägeblatt-Drehzahl zur linearen Vorschub-Geschwindigkeit des Rohres erforderlich, um zu einem besseren Resultat zu gelangen. Die nicht abgestützten Lamellen werden sauber geschnitten und Schlitze mit im wesentlichen parallelen Seiten hergestellt, welche sich vom äußeren Rand der Lamellen in gewünschter Tiefe in Richtung auf das Rohr erstrecken, so daß ein größerer Lamellen-Flächenbereich übribgleibt, als es der Fall ist, wenn das lagermäßi«!; vorhandene Lamellen-Material vor dem Aufwickeln auf das Rohr entlang der einen Kante mit Schlitzen versehen wird. Die letztgenannte Art der Herstellungsweise ergibt mehr einen, diesem Verfahren anhaftenden, dreieckigen Schlitz als einen solchen mit im wesentlichen parallelen Seiten. Das Abbiegen der durch zwei benachbarte Schlitze bestimmten La— mellenabsehnitte in solcher Weise, daß diese Abschnitte

909804/05 k -k

abwechselnd in Richtung auf das vordere und rückwärtige Ende des Jiohres konvergierend zulaufen, ergibt ein lamelliertes Rohr mit einer ungewöhnlichen Wärme-Übertragungsleistung.

Der kritische Faktor in der Feststellung, wann das starke Abflachen von Lamellen—Abschnitten und/oder die Anzahl der an Schlitz-Kanten der Lamellen haftenden Metallfaden eine außergewöhnliche Größe annimmt, liegt in dem Prozent—Verhältnis des Anstieges der ¥ärme-Übertragungsleistung zum Anstieg des Druckabfasses eines quer der Rohr-Außenseite entlang strömenden Mediums, wenn das fortschrittliehe Lamellen—Rohr gemäß vorliegender Erfindung in einem ¥ärme-Austauseher anstelle eines Rohres gleicher Größe ausgewechselt wird, das mit einfachen Lamellen nach dem Stand der Technik von -gleichem Durchmesser ausgerüstet ist. Entweder ergibt das außergewöhnlich starke Abflachen von Lamellen-Abschnitten aus einer im wesentlichen rechtwinklig zum Rohr bestehenden Lage, oder die Anwesenheit von Metallfaden, oder beides, einen erhöhten Widerstand gegenüber dem über das Rohr strömenden Medium und daraus einen Anstieg des Druck-Abfalles in dem Wärme—Aus tauscher.

Vorzugsweise sollte der Wert des Verhältnisses;

Λ % nt
A ^{/o p}>

bei dem /\ % Ht den Anstieg der Wärme-Übertragungs-Lei stung in Prozenten und /\ $, P den Anstieg des Druck-Abfalles in Prozenten angibt, die Größe von 2:1 oder mehr haben; zum Beispiel

309804/0544

" ²⁵~ H52313

sollte der Anstieg des Druck-Abfalles nicht mehr als 25 % betragen, wenn die Wärme—Übertrapngs-Leistung sich um 50 V* erhöht. Jedoch kann unter gewissen Umständen ein größerer Anstieg des Druck—Abfalles geduldet werden; der Kleinstwert des Verhältnisses sollte aber nicht 0,5 ϊ 1 unterschreiten. Infolgedessen werden in dieser Beschreibung und den Patentansprüchen die Bezeichnungen "außergewöhnlich" und "außergewöhnlich stark" in Verbindung mit den Bezeichnungen "abflachen" und "stark abflachen" von Lamellen-Abschnitten sowie "Anzahl von anhaftenden Metallfäden" und ähnliche Ausdrücke in einem spezifisch begrenzten Sinne angewendet und haben die Bedeutung eines außergewöhnlichen Übermaßes des Verhältnisses über das Erforderliche hinaus, was eine Verminderung des oben erwähnten Verhältnisses auf ein solches von 0,5 ί 1 notwendig macht. Die Wärme—Übertragungs-Leistung in dem oben angegebenen Verhältnis ist in üblichem Sinne errechnet und als die Anzahl von BTU angegeben,welche in einer Stunde je Quadrat-Fuß der Wärme-Übertragungsflache, je Grad Fahrenheit Temperatur-Unterschied übertragen werden. Der Druck-Abfall ist in engl.Pfund je Quadrat-Zoll angegeben.

Durch das Auswählen eines Verhältnisses der linearen Vorschub-Geschwindigkeit des lameliierten Rohres zur Drehzahl der Säge, um die oben angegebenen Größt- und Kleinstwerte für M in der Gleichung. (2) zu erhalten, welche, falls erforderlich, durch die Benutzung der Gleichung (2) verbessert werden können, ist es ohne weiteres möglich, Lamellen in einer Fischgräten-

909804/05U . ;Öt

muster—Linienführung rait einem so geringen Ausmaß an stark abgeflachten Stellen und anhaftenden Metallfaden herzustellen, daß das Prozent—Verhältnis des Anstieges der Warme-Ufoertiagrngs— Leistung zum Anstieg des Dr^ck—Abfalles innerhalb der bevorzugten Werte von 2 : i oder größer liegt. Bei manchen Lamellen und bei sehr hohen Herstellungs—Leistungen mag sich ein etwas größeres Ausmaß an stark abgeflachten Lamellen-Abschnitten und an anhaftenden Metallfäden ergeben, jedoch läßt sieh die Arbeitsweise verlies s era j bis der IQeimstiiert von 0,5 J 1 des oben angegebenen ¥erhältnisses erreicht ist.

90 9 8 04/054

Claims

β M₁DNCHEN₂-THERESIENSTRASSe₃₃ Jf Dipi.-Wirtsch.-Ing. AXEL HANSMANN

Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

P ih 52 313.8 Mönchen,den 2, AUS- IMI ''

(H 55 694 Ib/7b) IhrZeichen Unser Zeidw»

Ila/HM

HUDSON ENGINEERING CORPORATION

NEUE PATENTANSPRÜCHE

zur Offenlegung

Verfahren zum Anbringen von in Umfangsrieiitung dichtbenachbarten Schlitzen in radial vorstehenden, nachgiebigen Lamellen von Rohren für Wärmeaustauscher, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Anbringen der Schlitze in den fest auf dem Rohr angebrachten und allein durch dieses abgestützten Lamellen mehrere umlaufende Sägen gleichzeitig an in Umfangsriehtung voneinander entfernten Stellen an den Lamellen mit einer Tiefeneinstellung von der gewünschten Schlitztiefe angreifen läßt und Rohr und Sägen in Längsrichtung relativ zueinander bewegt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man an mehreren in Längsrichtung abstehenden Stellen des Rohres gleichzeitig umlaufende Sägen an den Lamellen angreifen

läßt.

9098CH/0544

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin i'tcht, Dtpl.-Wwfsdi.-Ing. Axel Hansmann, Diph-Phys. Sebastian Herrmann

S MÖNCHEN 2, THERESTCNSTRASSE 33 · Telefon:211282 · Telegramm-Adresse: Lipoili/Mönchen Bayer. Vereinsbank MOnchen, Zweigst. Oskar-von-Mfller-BilB, Kte.-Ντ. 182495 · Postscheck-Konto: Münden Nr. 1Ä33?7

Oppenctuer Bora: PATENTAKWALT DR. SE(NHOLD SCHMIDT

IS
3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sägen zum Anbringen unmittelbar benachbart liegender Sehlitze gegenläufig arbeiten läßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder .3, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Sägezahn-Span—Arbeit je Schnitt-Stoß im Bereich von 0,07 mm S f zu 0,50 mm S f , worin S f

S Al S Al

die Standfestigkeit einer Lamelle und S Al die Standfestigkeit einer im Strangpreß-Verfahren hergestellten, 16 mm breiten und 0,4 mm dicken Aluminium—Lamelle ist, welche auf einem ilohr von 25,4 mm Außendurclimesser angebracht ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Sägezahn-Spanarbeit einer stranggepreßten Aluminiumlamelle sich nach der Gleichung

Ά χ Β χ C

XxYxZ

bestimmt, worin M die Sägezahn-Spanarbeit je Schnitt-Stoß in Einheiten von 25»4 mm, A die lineare Vorsehubgeschwindigkeit des Lamellenrohres in Einheiten von 25,4 mm je Minute, B die Anzahl der Lamellen des Rohres je 25,4 mm Rohrlänge* C die Gesamttiefe der zu sägenden Sehlitze in Einheiten von 25,4 mm, X die Umdrehungszahl je Minute einer umlaufenden Säge, Y die Anzahl der Sägezähne auf dem Sägeblatt,.und Z die Anzahl der von> jedem Sägezahn während einer Umdrehung des Sägeblatts schneidend

berührten Lamellen ist. _Λ

9 0 9 8 Ü A / 0 5 4 4

IS
6. Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man jeweils immer nur einen einzigen Sägezahn einer Säge an mehreren im Bereich der Säge befindlichen Lamellen angreifen läßt.
7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1,2 oder k—6_f dadurch gekennzeichnet, daß man das Rohr in Längsrichtung gegenüber den Sägen bewegt und nach dem Passieren der Sägen zur Herstellung eines Fischgrätmusters der beim Schlitzen stehengebliebenen Stege an abwechselnden Schlitzen auf beiden Seiten dieser Schlitze entgegen der Bewegungsrichtung ausbiegt.

909804/0544