DE1452455A1

DE1452455A1 - Process for the production of an internally finned heat exchanger tube and heat exchanger tube

Info

Publication number: DE1452455A1
Application number: DE19631452455
Authority: DE
Inventors: Dern Dipl-Ing Gisbert
Original assignee: R&G Schmoele Metallwerke GmbH and Co KG
Current assignee: R&G Schmoele Metallwerke GmbH and Co KG
Priority date: 1963-04-03
Filing date: 1963-04-03
Publication date: 1969-04-30

Description

R. & G. Schmöle, Hetallwerke, tienden (Sauerland) Process for the production of an internally finned heat exchanger

rohres und Wärmeaustauscherrohrtube and heat exchanger tube

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines innenberippten Wärmeaustauscherrohres - sowie auch das Rohr -, indem eine aus einer bandartigen Lamelle spiralförmig gewickelte Rippe nach dem mit verringertem Durchmesser erfolgenden Einführen in das Rohr und dam anschließenden Entspannen, bei Einschluß von Lötmaterial zwischen Rippenaußenkante und Rohrinnenwand, an letztere durch eine nun erfolgende Erhitzungsund Abkühloperation befestigt wird. Die bekannten Herstellungsverfahren solcher Rohre sind aufwendig und die für eine gute Wärmeübertragung erforderliche Verbindung zwischen der Rippe und der Rohrwand ist nicht immer ausreichend. So hat man bei aus Drahtmaterial gebildeten Rippen den Draht vorher mit einem Überzug aus leichtflüssigem Metall, z.B. Zinn, versehen. Nach dem Einsetzen der Drahtrippe in das Rohr wurde letzteres mit weiteren Rohren gebündelt und erhitzt. Das leichtflüssige iletall sollte sich durch Kapillarwirkung verteilen. Auch bei der Befestigung von Längsrippen sollte das Lötmaterial genau placiert an den schmalen Rippenaußenkanten vorbereitet angebracht sein. In den genannten Fällen muß in sehr vorsichtiger Weise eine örtliche Erwärmung erfolgen, weil das Lot fortfließen würde und damit in dem Kantenbereich der Rippe in ungenügender Henge verbleibt. Eine Rotation der Rohre mußte in diesem Fall zwangsläufig zu einer Verschlechterung der Lötverbindung führen.The invention relates to a method for producing an internally finned heat exchanger tube - as well as that Tube - by inserting a rib wound spirally from a ribbon-like lamella after the one with a reduced diameter Insertion into the tube and then relax, with the inclusion of soldering material between the outer edge of the rib and Inner pipe wall, to the latter by a heating and Cooling operation is attached. The known manufacturing processes for such pipes are complex and for a Good heat transfer required connection between the fin and the tube wall is not always sufficient. So one has In the case of ribs made of wire material, coat the wire with a coating of low-viscosity metal, e.g. tin, beforehand. After the wire rib had been inserted into the tube, the latter was bundled with other tubes and heated. The easy one iletall should be distributed by capillary action. Even when attaching longitudinal ribs, the brazing material should be accurate placed on the narrow outer edges of the ribs. In the above cases you have to be very careful Local heating would occur because the solder would flow away and thus less in the edge area of the rib Henge remains. In this case, rotation of the tubes would inevitably lead to a deterioration in the soldered connection.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfa- ' ches, wirtschaftlich durchführbares Herstellungsverfahren fürThe invention is based on the object of a simple, economically feasible manufacturing process for

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innenberippte Warmeaustauscherrohre und ein verbessertes Erzeugnis zu schaffen, bei dem durch das Lötmaterial ein geschlossener Innenüberzug bei dichter Kanteneinbettung der Rippen gebildet wird.internally finned heat exchanger tubes and an improved product to create, in which a closed inner coating is formed by the soldering material with tightly embedded edges of the ribs will.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß unter Verwendung eines metallisch blanken, an der Innenseite durch Eintauehen und anschließendes Drehen mit einem aufgeschleuderten gleichmäßigen Überzug versehenen Rohres die in dieses Rohr eingeführte spiralförmige Innenrippe während ihrer radialen Entspannung unter der Wirkung der bei schneller Rotation von Rohr und Rippe erzeugten Zentrifugalkraft bei gleichzeitiger erneuter Erwärmung des Rohres mit ihrer Außenkante in den unter der Zentrifugalkraft gehaltenen erweichenden Überzug eingedrückt und dadurch in selbst geschaffene Spiralnuten des dann erkaltenden Überzuges satt eingefaßt wird.The method according to the invention is characterized in that that using a bare metal, on the inside by thawing and then turning with a centrifuged uniform coating provided tube, the spiral-shaped inner rib introduced into this tube during their radial relaxation under the effect of the centrifugal force generated with rapid rotation of the tube and rib at the same time renewed heating of the tube with its outer edge pressed into the softening coating held under the centrifugal force and is thereby fully enclosed in self-made spiral grooves of the then cooling coating.

Das Rohr nach der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Lamelle mit ihrer äußeren Kante in den auf ganzer Rohrlänge eingeschleuderten Überzug eingedrückt und eingefaßt ist.The tube according to the invention is characterized in that the lamella with its outer edge in the over the entire length of the tube centrifuged coating is pressed in and edged.

Die Besonderheit der Erfindung liegt darin, daß mit Hilfe einer dichten und lückenlosen Deckschicht an der Rohrinnenseite ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Mittel eine einwandfreie Befestigung der Innenrippen bewirkt wird« Bereits das Problem der Ausnutzung einer durch Eintauchen und Aufschleudern hergestellten Leitschicht zur Erzielung einer idealen Kantenbefestigung spiralförmiger Innenrippen ist neu. An sich ist das Aufschleudern von Material bei der Herstellung von Lagerschalen bekannt, wo jedoch das Problem des Anmeldungsgegenstandes nicht besteht und auch nicht vorstellbar ist. Die Erfindung liegt gezielt in neuartiger und eigenartiger Weise darin, daß in das mit einer innenseitigen Lötschicht versehene glatte Wärmeaustauscherrohr die Spiralrippe mit ihrer Kante unter Ausnutzung der radialen Entspannungskraft und der beim Drehen des Rohres hervorgerufenen Zentrifugalkraft in den durch erneute Erwärmung des Rohres er-The special feature of the invention is that with the help of a tight and gapless cover layer on the inside of the pipe Without the need for additional resources, the inner ribs can be properly fastened «Already the problem the use of a conductive layer produced by dipping and spinning on to achieve ideal edge fastening spiral inner ribs is new. The spin-on of material in the production of bearing shells is known per se, but where the problem of the subject of the application does not exist and is also unimaginable. The invention is specifically in a novel and peculiar way that in the one with a Inside the soldered layer provided smooth heat exchanger tube the spiral rib with its edge, taking advantage of the radial Relaxation force and the centrifugal force caused by turning the tube in the

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weichenden Überzug eingedrückt wird, so daß sich die Kanten der Innenrippe in genau ihrer Form und Lage entsprechende Spiralnuten des Überzuges einpressen. Auf diese Weise wird gleichzeitig auf gesamter Rohrlänge und auf ganzer Länge der Spiralrippenkante die Verbindung über eine eingepreßte Nut geschaffen, in welcher die Rippe zuverlässig festliegt und ein einwandfreier Wärmeübergang geschaffen ist. Nur durch das funktionelle Zusammenwirken des Überzuges, des die Zentrifualkraft bewirkenden RotationsVorganges von Rohr und Spirale und die radiale Entspannung der Spirale während einer durch nochmalige Rohrerwärmung herbeigeführten Erweichung der Lötschicht wird die Spiralenbefestigung ermöglicht, wobei gerade die Zentrifugalkraft das Material der erweichenden Lötschicht schließend an und unter die äußeren Rippenkante preßt.softening coating is pressed in, so that the edges of the inner rib in exactly their shape and position corresponding spiral grooves of the coating. In this way, the entire length of the pipe and the entire length of the edge of the spiral rib are simultaneously Connection created via a pressed-in groove in which the rib is reliably fixed and a perfect heat transfer is created. Only through the functional interaction of the coating, the rotation process that brings about the centrifugal force of tube and spiral and the radial relaxation of the spiral during a softening of the solder layer brought about by repeated heating of the tube, the spiral fastening is made possible, it is precisely the centrifugal force that presses the material of the softening solder layer close to and under the outer edge of the rib.

In der Zeichnung ist ein Teil des Wärmeaustauscherrohres und das Herstellungsverfahren dieses Rohres veranschaulicht.In the drawing, a part of the heat exchanger tube and the manufacturing process of this tube is illustrated.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Wickeln der spiralförmigen Innenlamelle, Fig. 1 shows a device in a schematic representation for winding the spiral inner lamella,

Fig. 2 zeigt einen Abschnitt einer auf eine Stange gewickelten Innenlamelle in größerem Maßstab,Fig. 2 shows a section of an inner lamella wound on a rod on a larger scale,

Fig. 3 zeigt das Einschieben einer gestreckten spiralförmigen Innenlamelle in ein mit einer Innenschicht versehenes Rohr,Fig. 3 shows the insertion of an elongated spiral-shaped inner lamella into one with an inner layer provided pipe,

Fig. H zeigt die Lage der spiralförmigen Innenlamelle innerhalb des Rohres nach dem Entspannen, jedoch vor dem Verlöten der Lamellenkanten mit der Rohrinnenwand,Fig. H shows the position of the spiral inner lamella inside the pipe after releasing, but before soldering the lamellar edges with the inner pipe wall,

Fig. 5
bis 8 zeigen Ausführungsformen für mit DurchbrechungFig. 5
to 8 show embodiments for with a breakthrough

versehene Lamellen- bzw. Rippenbänder.provided lamellar or ribbed belts.

Das in dem nachstehend noch beschriebenen Herstellungsverfahren angefertigte Wärmeaustauscherrohr 1 erhält an der Innenseite eine spiralförmig gewickelte Lamelle 2, die auch alsThe heat exchanger tube 1 produced in the manufacturing process described below is given at Inside a spirally wound lamella 2, which is also called

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Rippe bezeichnet werden kann. Die Lamelle besteht aus einem Messing- oder Kupferband mit einer Stärke von etwa 0,35 mm. Die Lamelle kann mit Durchbrechungen gemäß Fig. 5 bis 8 versehen sein.Rib can be called. The lamella consists of a brass or copper band with a thickness of about 0.35 mm. the Lamella can be provided with openings as shown in FIGS.

Das Messing- oder Kupferband wird beispielsweise auf der aus Fig. 1 ersichtlichen Maschine auf ein Rohr 3 bzw. eine Stange spiralförmig aufgewickelt. Der Anfang des Kupferbandes wird an das Rohr angelötet. Dieses Rohr wird gedreht, wobei sich von in einem Viagen M- gelagerten Spulen 5 das Band abwickelt. Durch das Aufwickeln des Messing- oder Kupferbandes tritt eine gewisse Verfestigung ein, die sich innerhalb der auf diese Weise gebildeten Spirale federnd auswirkt. Nach der Fertigstellung der Spirale wird der Anfang des Bandes von dem Rohr 3 gelöst und die Spirale von dem Rohr abgezogen.The brass or copper band is, for example, on the machine shown in FIG. 1 on a tube 3 or a Rod wound up in a spiral. The beginning of the copper tape is soldered to the pipe. This tube is rotated, being turned unwinds the tape from reels 5 stored in a Viagen M-. By When the brass or copper tape is wound up, a certain degree of solidification occurs, which occurs within the structure formed in this way Spiral has a resilient effect. After the completion of the spiral, the beginning of the band is detached from the tube 3 and the spiral withdrawn from the tube.

Das für die Aufnahme der Spirale dienende Rohr 1 kann aus einer beliebigen verzinnbaren Legierung bestehen. Dieses Rohr muß wegen der nachstehend noch beschriebenen Verfahrensstufen einen kreisrunden Querschnitt besitzen. In der Regel werden dem Verwendungszweck entsprechend NE-Metallrohre verwendet. Die Innenfläche dieser Rohre wird metallisch blank gehalten und von Fettrückständen freigemacht. Die auf diese Weise vorbehandelten Rohre werden nunmehr feuerverzinnt, und zwar bei etwa 250° bis 300° C. Bei für die Lebensmittelindustrie verwendeten Rohren wird reinstes Zinn verwendet. Die Rohre werden in ein Zinnbad getaucht und anschließend geschleudert und außen abgewischt. Hierbei wird eine gleichmäßige Schichtstärke auf der Innenfläche des Rohres erzielt.The tube 1 used to hold the spiral can consist of any tinnable alloy. This tube must because of the process steps described below have a circular cross-section. As a rule, non-ferrous metal pipes are used according to the intended use. the The inner surface of these pipes is kept bare metal and cleared of grease residues. The pretreated in this way Pipes are now hot-dip tinned, namely at around 250 ° to 300 ° C. In the case of pipes used for the food industry, is purest tin used. The tubes are immersed in a tin bath and then spun and wiped on the outside. Here is a uniform layer thickness is achieved on the inner surface of the pipe.

In dieses mit der Innenschicht aus Zinn oder einem anderen geeigneten Lötmaterial versehene Rohr 1 wird nunmehr gemäß Fig. 3 die spiralförmige Innenlamelle 2 eingeschoben, nachdem sie zuvor um ein entsprechendes Maß gestreckt bzw. auseinandergezo-en wurde. Sobald ein Ende dieser Spirale freigegeben wird, vergrößert sich der Durchmesser dieser Spirale aufgrund der Eigen-In this tube 1 provided with the inner layer of tin or another suitable soldering material, FIG 3 shows the spiral-shaped inner lamella 2 pushed in after it has previously been stretched or pulled apart by a corresponding amount became. As soon as one end of this spiral is released, the diameter of this spiral increases due to its own

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elastizität des Werkstoffes. Die Außenkante der spiralförmigen Lamelle legt sich hierbei fest gegen die an der Innenwand des Rohres befindliche Schicht 6 an. Diesen Zustand veranschaulicht Fig. f.-elasticity of the material. The outer edge of the spiral lamella lies firmly against the one on the inner wall of the Layer 6 located on the pipe. This condition is illustrated in Fig. F.-

In dem nun folgenden, in der Zeichnung nicht dargestellten Arbeitsgang wird das Rohr in eine Vorrichtung eingespannt, in welcher es mit entsprechend hoher Umdrehungszahl rotierend antreibbar ist. Dieser Vorrichtung sind Brenner zugeordnet, welche das Rohr entweder auf ganzer Länge oder in kontinuier-, Iieher Weise von dem einen Ende ausgehend zum anderen Ende hin bis zum Flüssigwerden der aus Lötmaterial bestehenden Schicht 6 erwärmt. Infolge der schnellen Rotation des Rohres wird das flüssig werdende Lötmaterial an der Pvohrinnenwand in gleichmäßiger Verteilung gehalten, jedoch auch in die Derünrungsbereicne der äußeren Lamellenkanten und der Rohrwand gedrängt bzw, gepreßt, so daß an diesen Stellen eine innige Verbindung erfolgt. Noch während der Rotation setzt die Abkühlung ein. Dieser AbkühlungsVorgang kann auch durch Gebläse oder andere Hilfsmittel beeinflußt werden. Bei diesem Abkühlen während der Rotation des Rohres bleibt das Lötmaterial in der gleichmäßigen Verteilung. Innenschicht und Verbxndungsnaht sind somit über die gesamte Rohrlänge gleichmäßig.In the following operation, not shown in the drawing, the pipe is clamped in a device, in which it can be driven in rotation at a correspondingly high number of revolutions. Burners are assigned to this device, which the pipe either over its entire length or in continuous, Preferably, starting from one end to the other end, until the layer 6 consisting of soldering material becomes liquid warmed up. As a result of the rapid rotation of the pipe, it becomes fluid The soldering material to be soldered is kept evenly distributed on the inner wall, but also in the derünrungsbereicne outer lamellar edges and the pipe wall pushed or pressed, so that there is an intimate connection at these points. While still the rotation begins to cool down. This cooling process can also be influenced by a fan or other aids. With this cooling during the rotation of the tube the solder material remains evenly distributed. The inner layer and the connecting seam are thus over the entire length of the pipe evenly.

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Claims

PAT E N TA N WÄLT EPAT E N TA N WÄLT E.

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463BOCHUM. 14.11.1968 Ihr Zeichen P ±H 52 455.1 Postschließfach 24BO463BOCHUM. 14.11.1968 Your reference P ± H 52 455.1 Postfach 24BO

Fernruf 86B31 und 84314 XZ/HTelephone 86B31 and 84314 XZ / H

R. a G. Schmöle, Metallwerke Berg »trea _e leg

Menden (Sauerland) Ti _ee r. = Stuhim.nnpatent

Claims;

ί1 .J Process for the production of an internally ribbed Heat exchanger tube j by having a rib wound spirally from a ribbon-like lamella according to the reduced Introducing the diameter into the pipe and then releasing it, with the inclusion of brazing material between The outer edge of the rib and the inner wall of the pipe are attached to the latter by means of a subsequent heating and cooling operation, characterized in that using a bare metal, on the inside by immersion and then turning with a whirled uniform coating provided tube, the spiral-shaped inner rib introduced into this tube during its radial relaxation under the effect of the centrifugal force generated by the rapid rotation of the tube and fin, while at the same time renewed The outer edge of the tube is heated and pressed into the softening coating held under centrifugal force as a result, the self-created spiral grooves of the then cooling coating are fully enclosed.

2. Tube with soldered-in, spiral-shaped, band-like lamella forming an inner rib, thereby characterized in that the outer edge of the lamella is in the coating which is thrown in over the entire length of the pipe is pressed in and edged.