DE1501503A1 - Waermeaustauscher mit vergroesserter Oberflaeche und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Dipl. Ing. Ham W. Stoning ίςη ICfIQ Patentanwalt lOUlbUJ Hamburg 1, Mönckebergrfr. 31

Τ·Ι«<οηι 33 80 85 9. SEP. 1966

David Dalln Toneberg / Tösoe Schweden Anwaltsaktet 1669

Wärmeaustauscher alt vergrößerter Oberfläche und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Värmeaustauscher» in des | ewe! StrömingBmedien durch eine wärmeleitende Wand getrennt sind, die nindeetens auf einer Seite fingerartige» rom einer korrosionsbeständigen Ummantelung umgebene Oberflächenelemente aus gut wärmeleitendem Metall trägt» und ein Verfahren su seiner Herstellung«

Bei diesen Wärmeaustauschern werden die beiden im indirekten Wärmeaustausch stehenden StrQmungsmedlen duroh eine Wand aus korrosionsbeständigem Metall, beispielsweise) rostfreiem Stahl, getrennt« Sind beide Strömungemedien gasförmig, weist die Srennwand auf beiden Seiten oberfläobenvergrößernde Hemente - nachfolgend der ünfaohheit halber nur Oberflächenelemente genannt - auf· Wenn eines der beiden Medien eine flüssigkeit» i. B« eine Xmmpf-Wasser-Emulsion» und die andere gasförmig ist» verwendet man sur Surohleltung des flüssigen Mediums meist Höhren, die nur an den AuBenseiten Oberfläohenelemente tragen«

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Rostfreie Stahlrohre mit Bimetall-Oberfläohenelementen sind als Wärmeaustauscher an eich bekannt. Beispiele solcher Wärmeaustauscher aeigt die US-fatentsohrift des Anmelders 2 719 354. Bei diesen Wärmeaustauschern sind die Oberflaohenelemente im allgemeinen einzelne Stifte oder Drähte, die mit ihren Enden an die Rohrwandung angesohweiSt sind· An den Enden dieser Drähte lag der gut wärmeleitende Kern entweder frei oder war nur schwach bedeokt, so daft trotz der korrosionsbeständigen ummantelung aller Oberfläohenelemente die in dieser Weise ausgebildeten Wärmeaustauscher in einer hochgradig korrosiven Umgebung nur beschränkt verwendbar waren«

Knpferkernelemente wurden mit Erfolg an Sdelstahlrohre angeschweißt. Alle bisherigen Versuche, Blmetall-Oberfläohenelemente mit Aluminium als gut wärmeleitflhigem Kernmaterial an einer Stahlwand anzubringen, schlugen aber fehl« Wenn das Aluminium der grofien SohweiShltse ausgesetit wurde, wurden benaotibarte Aluminiumpartikel aus der Ummantelung verdrängt oder herauegeblasen, so dafl beim anschließenden Wiederverfestigen dee geschmolzenen Aluminluma dieses kristallisiert und gerade an den Stellen Hotflranme erseugt, an denen es auf eine dichte, solide Konstruktion ankommt. Daher war, selbst wenn die Stahlummantelung dee Elementes gut mit dem Stahlrohr verbunden wurde, die hergestellte Verbindung nioht dicht genug, um die gut wärmeleitende Verbindung sioherBuetellen.

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Die Enttäuschungen« die die bisherigen Yereuohe «it AluainlUBkern^Oberfläoheneleaenten alt sich brachten, lenkten die Aufaerkaaakait auf die Notwendigkeit, einen besseren Weg fur die Herstellung von Ylraeauetaueohern alt Bimetall-Oborflächeneleaenten au suchen. Dieses Siel ist Aufgabe und dor Zweok der vorliegenden Erfindung.

Der Lösung vorstehender Aufgaben dient der erflndungsge» näfie Wärmeaustauscher, der dadurch gekennzeichnet 1st, daß die Oberfläoheneleaente Teile eines fortlaufenden alt fingerartigen Vorsprüngen ausgebildeten Biaetallstreifens sind, der aus einer inneren Lage eines wttraeleitenden Metalles und swel äufieren Lagen eines koxrosions· beständigen Metalle besteht und an seiner von den finger» spitzen abgewandten Seite alt der Trennwand des Varaeaustauoohers verschweißt ist·

Weitere Einselhelten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorsugte Ausftlhrungsforaen der Erfindung belspielswelee veransohaulloht sind.

In den Zeichnungen zeigen ι

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Fig· 1 einen Querschnitt durch ein Wrs*aastausoherrohr ait YergrBfierter Oberfläche geaifl einer Ausfuhrungsforsi der Erfindung,

Fig. Z eine Seitenansicht eines kursen Abschnittes des Rohres der fig. I₉

Fig« 3 eine perspelctirisohe Teilansioht einer anderen Aueführungsfor*, bei der eine flache Basierend die OberfHtohoneloMente trügt«

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Wareeaustauaoherrohr ges&e einer weiteren Ausführungsf ora,

Fig. 5 einen Teil-Längsschnitt geattS der Schnittlinie 5-5 der Fig. 4,

Fig« 6 eine Ansicht auf einen feil eines Wllxaeaue-

taueoherrohres beim Anbringen ron Oberfläohenelementen,

Fig. 7 einen Xeilsohnitt geaäB der Schnittlinie 7*7 der Fig. 6,

Fig« 8 einen Schnitt durch Fig. 7 in vergrufiertea

Maßstäbe beim Anpressen des Blaetallatreifens an die Rohr- oder Basiswand,

Fig« 9 eine soheaatisehe Barstellung einer ersten Fertigungsstufe, d, h· der Herstellung der Biaetall-Oberflttoheneleaente, die nachfolgend an einer Rohr- oder Baslswand su befestigen sind,

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Tig. 10 einen Schnitt ges*0 der Schnittlinie 10-10 der flg. 9,

Pig. 11 «inen Sohnitt goaäB der Schnittlinie 11* der Yig. 9,

Tig· 12 eine feildraufsioht auf dae gea&B Tig* 9 hergestellte BiBetallerseugnle,

TIg. 13 einen leilsohnitt geaäfl der Schnittlinie der TIg. 12,

Tig., 14 einen Qnereonnitt gealfi der 8clmittlinie 14-14 der Tig. 12,

Tig« 15 eine Seitenaneioht eine· nach de« Terfeliren geafti Tig» 9 hergestellten Oberfllohenele-■entexurtrelfene ₉

Tig· 16 einen Querschnitt geaKB der Sehnittllnie 16-16 der TIg. 15·

Tig· 17 eine der Tig. 6 Htmllohe Darstellung der

Anbringung ein·· Biaetall-Oberfllohenetreifene der Tig· 15 an einem Bohr,

TIg, 18 einen leileohnitt «eafie der Sühnittliaie 18-18 der Tig. 17,

Tig. 19 eine perepektirieohe Ansieht roa drei gleichseitig erzeugten krnsafDraigen Oberfllcheneleaenten,

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*■" O ·

fig· 20 einen tot der Befestigung an einer Basis» wand verformten doppelt versahnten Kama gemäß ?ig. 19,

VIg. 21 eine eohematisohe Ansicht vo» Befestigen des doppelt versahnten Kamee der Tig« 2O₉

Yig» 22 und 23 der fig· 20 ähnliehe Darstellungen geringfügig abgewandelter Aueführungsformen eines doppeltversahnten Xaanes,

Tig. 24 eine perspektivische Anflicht eines vor der Befestigung an der Basiswand verformten Elnfaohkaaaes der fig· 19,

fig· 25 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie 25*25 der fig. 21,

fig· 26 eine der flg. 25 HhTiIlohe Aneioht, in der der doppeltreraabnte Kamm etwas andere verforat wird,

flg. 27 eine den fig» 25 und 26 OTmH ehe Baretellung der gleichseitigen Befestigung von swsl Einfrohlcäaeaen geaäd flg. 24 an einer Beeiswand,

fig· 28 bis 30 sohematisohe Barstellungen der Herstellung Ton stabförmigen Bimetallelementen durch Einhüllen eines Bylindrlsohen Kernes in einen Streifen und

flg» 31 und 32 soheaatlsohe Darstellungen der Weiterverarbeitung der gemäß Flg. 28 bis 30 erzeugten Bimetalldrahte. 909851/0566

Dae in den Zeichnungen dargestellte Wärmeaustauedherronr lot mit einer vergröaaerten Oberfläche 21 versehen· Ba die Erbindungen vor allen Wärmeaustauscher für sehr hohe !Temperaturen und korrosive Umgebungen betrifft, besteht das Rohr 20 vorzugsweise aus Edelstahl, während die vergrÖBßerte Oberfläche 21 aus Biastall ausgebildet 1st alt einem Kern 22 eineB Metalles von grosser Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer oder Aluminium, und einer Umhüllung oder Ummantelung 23 aus Edelstahl oder einem ähnlich gut korrosionsbeständigen Metall.

Bei der Aueführungsfora gemäss Pig. 1 und 2 werden die aus Bimetall bestehenden Oberflächenelemente aus fortlaufenden Streifen, Drähten oder Bändern hergestellt, die izickzack- oder wellenförmig verformt und derart spiralförmig um das Rohr gewickelt werden, dass die radial innenliegenden Bögen oder Krümmungen 24 am Rohr gutwärmeleitend verbunden werden können. Diese radial innenliegenden Bögen oder Krümmungen 24 können genauso wie die radial aussenliegenden Bögen oder Krümmungen 25 gestaltet ■· oder aber auch relativ flach verlaufen. Stets sind aber die inneren Bögen 24 an der Ausseneeite des Rohres in regelmäesig über den Umfang verteilten Abständen angeschweiest, so dase die dazwischenliegenden Schenkelteile nach ausaenragende Finger bilden«

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Das Anechweiseen der Inneren Bugen 24 der Bimetallstreifen, -drähte oder -bänder an die Rohrwand kann alt Üblichen Schweieeverfahren durchgeführt werden oder aber auch eo, wie ee die Fig» 7 seigt, wo die Innenbögen 24 von ewei benachbarten schraubenförmig aufgebrachten Streifen über Elektroden 28 - 28» mit den Kiemen 27 - 27^f einer nicht näher dargestellten Schwelssstromquolle verbunden eind. Die beiden gewellten oder ziokeaokförmigen Streifen, Drähte oder Bänder werden dabei so schraubenförmig um das Rohr gewickelt, dass ihre Windungen auf lücke stehen. Bei dleBem Verfahren flieset der Sohweißatroiy wenn die inneren Bögen 24 der beiden Streifen Drähte oder Bänder mit den Klemmen einer Sohweiöetromquelle geaäae Fig. 7 verbunden werden, durch den ZwIechenabschnitt der Rohrwand und die Verbindungsstellen beider jrinerei Bogenteile 24·

tin andereβ Verfahren, die wellenförmigen Streifen, Drähte ode χ· Blinder mit der die beiden Strömungen» dien trennenden Wand zu verbinden zeißt die Fig. 3 bei einer flachen Trennwand 30 (von der nur ein kleiner Abschnitt gezeigt ist) Hler werden die die Oberflächenelemente bildenden wellenförmigen Streifen auf der Wand in benachbarten parallelen Reihen vorzugsweise 00 angebracht, dass ihre Sohenkelteile 26 gegeneinander versetzt sind, um einen möglichst wirksamer Wärmeaustausch zwischen der vergröseerten

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Oberfläche und den dort umspülenden Strömungsmitteln su bewirken· Wie suvor, werden auoh hier die inneren Bogenabschnitte 24 der Bimetallstreiren, -drähte oder -bänder an der Basiswand 30 entweder geatfss üblicher Sobweisatechnik oder gemäen PIg. 7 angebracht«

Die Anordnung in parallelen Längareihan der Fig, 3 lässt oioh auoh wie Flg. 4 und 5 Beigen, bei der Befestigung der Oberfltioheneleaente an Rohre rorsehen. In diesem Falle werden die gewellten Streifen, Drähte oder Bänder am Bohr in umfangjaüssig glelohweit auseinander1legenden Kaihen angeschweißt, wie es die Fig. 5 eelgt, um dann aneobllassend die einzelnen Reihen so uousubiegen, dass sie parallel su einander verlaufen, wie es die Fig. 4 aoigt, Diene besondere Anordnung der Oberflttohenelsmente an Rohren ist in den USi.-Patentsohriftan 2.566.518 , 2.584.ΙΘ9 und 2.719.354 beschrieben.

Vlohiig für die vorliegende Brfindung ist, dass die Oberfläahenelenente nie at nehr einselne Stifte dind, wie bei den zuvoT genannten Patentschriften, sondern dass sie hier von durchlaufenden Bimetallstreifen, -dx&liten oder -bändern gebildet werden, so dass das Kernaotall an keiner Stelle a is seiner Umhüllung heraustreten und Ij eine korrosive Uogebung können kann.

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Wichtig ist auch, dass immer beim Anaohweissen der Oberflächenelemente an die BaBiβwand - gleichgültig, ob es sioh um eine flache Wand oder um die gekrümmte Wand eines Röhrte handelt - das Bijaet a 11-^berf lachen· lement an der Basiewand rerformt und flaohgedrückt wird. Auf diese Weise wird das Kernmetall des Birne tallatrei-f ens, -drahtes oder -bandeβ zusammengestaucht und verdichtet, um jede Hohlraum- oder Porenbildung auszuschalten, die erfahrungsgemäß β bisher - vor allem beim Kernmetall Aluminium - sehr laicht auftrat, wenn Bimetalloberfläoheneleaente an eine Baeiewand angeaohweisst worden. Die Bildung Ton Hohlräumen oder Poren an den Stellen des Kernmetallee, an denen es auf eine gute Wärmeleitfähigkeit ankommt, ist reratändlicherweiae sehr nachteilig für einen guten Wärmeübergang.

Die Art der Yerdiohtung dee Ketin»tails ist beliebig nach Wahl durchführbar. In Pig. β «eigen die Pfeil« 35 wo am inneren Bogenteil 24 der Verdichtungsdruck in Richtung auf die Basisvand angreifen kann, um diesen Teil des Bimetall-Streifens, --drahtββ oder -bandes soweit eu verformen, dass es BU einer Verdichtung des Kernmetalleβ 22 oberhalb der Übergangsstelle swisohen Oberflächen©lement und Basiewand kommt. Dieser Druck kann mit einem Verkseug aufgebracht werden, welches unmittelbar nach dem Sohwsissvorgang an dar Biegung angreift, oder auch unmittelbar durch die elektroden 28 - 28*, dl« man in diesem falle gegen den Bogenteil 24 druck-, sobald der SohwsiestromfluB· unterbrochen 1st. 909851/0566

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Sie soweit besprochenen Bimetallstreifen, -drähte oder «blinder haben einen durchgehend gleiohf öraigen Querschnitt, bevor sie am Rohr oder an eines? Basisvand befestigt und sur Verdichtung des Xsrnsetalle· verfornt werden. Sie lassen sich daher nach bekannten Drahtsieherverfahren herstellen, wie sie in der USA-Patenteohrlft 2.719*354 beschrieben sind· Die bei dieses Verfahren verwendeten Ziehdüsen bestiamen den Quersohnltt des Fertlgerzeugnlsses, der wie Pig. 4 oder 5 zeigen, rund oder wie die Fig. 1 bis 3 und 6 bis 8 zeigen, mehr oder weniger flaoh sein kann.

Werden die Bimetallstreifen, -drähte oder -bänder naoh einen Drahtziehrerfahren hergestellt, bleibt die Ummantelung durchgehend unverletst und erhält einen gleichbleibenden Querschnitt, so dass kein Teil des Kernes freiliegt. Die freien Enden der Streifen, Drähte oder Bänder können in geeigneter Weise mit ümmantelungsmaterial abgedichtet werden.

Ein weiteres Verfahren sur Herstellung dor Bimetallstreifen, -dräli** oder -bänder und ihre Befestigung an einer rohrförmigen Baeiswand neigen die Fig. 9 bis 18. Hier wird zunächst einmal naoh dem "solid-phase" ~ Piatierverfahren, wie es beispielsweise in der USA-Patent»chrift 3.095*500 beschrieben ist, ein relativ breites Bimetallband 40 hergestellt. Fach diesem Verfahren werden drei Bänder 41, 42, 43 gleichzeitig von Vorratsrollen oder dergl. abgezogen und einer

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DruokEone 44 auge führt. Hier werden die drei Blinder eusammengepresst, um ein eueammengesetstes Bimetallband tu bilden. Da das Band 42 den Kern dee su erzeugenden Bimetallbande β bildet, besteht ee aus «ine« Metall Hit guter Värae-

e.ii, kupfer oder Aluminium, währeua die Bänder

41 und 43 für die ummantelung aue tinem gut korrouionebeständigem Metall, wie a.B. Edelstahl, hergestellt werden.

Wenn die drei Bänder gemeinsam der Druokeone 44 sulaufen, werden sie in bekannter Weise eineein und selektir mit Hilfe der oohematisoh dargestellten Heiselemente 45 erwärmt, um die metallurgische Bindung in fester Phase voreubereiten· Wie in der genannten ÜSA-Patonteohrift erläutert, muss die !Temperatur der vorlaufenden Elneelbänder sehr genau geregelt werden, wie es e.B. in der USA-Patentschrift angegeben ist.

In der Bruoksone 44 laufen die Bänder 41, 42 und 45 in den Spalt von swei Bruokwalsen 46 und 47« die die drei Bänder anfänglich verdichten und susammenquetsohen und auch die Aussenränder der ümaantelungsbänder 41 und 43 einrollen, wie es in Pig. 10 bei 48 dargestellt ist.

Ton den Waisen 46 - 47 läuft das susammengesetste Band - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Beheisung eu einer zweiten Waleengruppe 49 - 50.

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Die Waisen 49 und 50 vervollständigen daß BlnhUllen doe Hlttelbandee 42 durch die beiden äneaeren Ummantelung«- bänder 41 und 43· In dieser Verfahr«ηestufθ werden dl· Auaaenränder der Bände? 41 und 43 metallurgisch aneinander gebunden, ao daee dae suaammengeaetate Band nach dem Verlassen der Waisen 49 - 50 einen Querschnitt aulweist, wie ihn Mg, 11 sseigt.

i»ach dom Verlassen der Walzen 49 - 50 kann das ausammengeeetste Band wiedererwarmt worden für den nachfolgenden Sonneid- und Formvorgang. Diese Weiterverarbeitung erfolgt in awei oder sehr Stufen, die sohematiech als Waisenpaare 51 - 52 und 53 * 54 dargestellt sind« Diese Waisen tragen vorstehende Messercanten 55 und eind so geformt, daß sie das susammengesetete Band in swei kammartige Elemente 56 (Jig. 15) sertei-J.an, doren Zähne 57 vor der Auseinandertrennung der beiden Kämme iiiteinander versahnt sind.

Wie die Schnitt-Fig. 13» 14» 16 seigen, sind alle Ränder der ineinandergreifenden Kämme nach dem Verlassen der schneidenden und formenden Waisen 51 - 54 geschlossen oder mit lern Uamaitelungametall der Bänder 41 und 43 bedeckt. Bein Sohlieflea der Bänder des susammengeeetaten Bandes gemäß Fig, 11 Horgen die Walzen 51 - 54 auch dafür, daS die Ummantelimjsbänder 41 und 43 den lern an den Sohnittkanten u&hüllar und metallurgisch miteinander verbunden werden.

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Dio so hergestellten Bimetal Hrttwne werden ait der beBullion ihrer Oberfläche hu vergrößernden Baaisvand verbundene indem man den Steg 58 der Kamee anschweißt. Venn es sioh bei der Baalswand um ein Rohr handelt, erfolgt das Aufbringen der Kanne so, wie es fig» 17 eeigt. Bier wird das Kämmelement um die Rohrwandung herumgewickelt und nach und naoh mit dem Stej 58 an die Rohrwand angeschweißt„ Wenn dies geschahen ist, bilden Zähne 5? des Fniinleaentes radial vorotohende Teile, die gegebenenfalls gemäß 71g» tardiert werden können, um eine noch bessere Terteilung der vorragenden Oberfläohenelemente «u bewirken und den Wärmeaustausch Ewieohen dem Strömungamittel und den fingerartigen Elementen eu verbessern.

Wenn die Kämme an daa Rohr angeeohweißt werden, mud die Innenkante des die Zähne Terbindenden Riiokenetegea »ur gleichen Zelt oder unmittelbar danach gegen die Rohrwan~ dung gedrückt werden, um das Kerametall aue den «uvorerwähnten Gründen au verdichten,,

Beim Verformen und Zerteilen dea Buaammengeeetaten Bandes gemäß fig, 12 bis 14 entstehen gleichseitig swel idnntieohe Kämme«» Falls erwünsoht, kann daa susammengeaetste Band auoh so verformt und zerteilt werden, daß gleichseitig außer awei Kammelementen gemäß Hg. 15 auoh ein damit verzahnter Doppelkaam entsteht, bei dem ein gemeinsamer Rückensteg entgegengesetzt gerichtete Zahnreihen trägt·

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YUl' 19 »eigt Ewei ldentieohe Elnfaeh-KäjuK 60, die den Kämmen 56 der FIg* 15 entsprechen, und einen Doppe lkaaaa 61 mit eweJ entgegengesetzt geriohteten Zahnreihen 62 und 63 an einem gemeinsamen RUokeneteg 64 ο Zur besseren Veran-Dühaulichung sind die drei vor ihrer Trennung ineinander vorzahnton Kämmo in Fig. 9 getrennt dargestellt.

Die relative Verteilung der Zähne 62 und 63 kann naoli tfuiech erfolgen. Wie flg. 19 seigt, können die Zähne 62 uui' die Zwloohenrüume der Zähne 63 ausgerichtet sein; sie können aber auoh einander unmittelbar gegenüberliegen oder teilweise gegeneinander versetzt sein. 71g· 20 seigt genau auf LUoke stehende Zähne 62 und 63t In Pig. 22 sind die zwei Zahnreihen partiell gegeneinander versetEt und in Fig. 23 liegen eich die Zähne gegenüber«· Jede Anordnung hat die ihr eigenen Vorteil· beiUglioh des Wärmeüberganges zwischen den von den Zähnen gebildeten Oberfläoheneleoenten und eines gasförmigen Strömungsmittel,das swlsohen diesen Zähnen hindurohströmt· In allen fällen wird der lamm 61 entlang einer eu den FuSpunkten der Zähne 62 und 63 paralle len LInIe verformt, um die Zähne senkreoht bum gemeinsamen Rüokenateg 64 ausaurichten, wie es die ?ig. 20, 22 und 25 zeigen«

Sank der flachen Unterseite des gemeinsamen Rücken*tegeβ 64 läßt eich der doppelt versahnte Kamm 61 leicht an einer Baslswand befestigen. Eine Befestigungsart eeigen die Fig, 21 und 25. Hier dient als Baslowand ein Rohr 65,um das der Kamm 61 schraubenförmig herumgewickelt wird. Die

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Befestigung erfolgt dadurch, daß aan gesohaolseass SohveU-metall mit einer DUee 66 swlsohen Rohrwand und Rüokenateg des Kammes spritst, wahrend das Rohr gedreht und der ttam angedrückt wird· Den erforderliohen Druck kann eine Hahnchwelse 67 aufbringen, die an den AuAenenden der Zähne 62*63 und auch am gemeinsamen Rttokeneteg 64 angreift«

Ein Vergleich der Hg, 25 und 26 selgt, dafl die Biegelinien dee doppeltrerBahnten Kammes 61 eo gewählt werden können, daß die swei eenkreoht auf den gemeinsamen Rttokensteg 64 stehenden Zahnreihen einen solchen Abstand Tonelnander haben, daß entweder die getarnte Stegbreite oder nur dessen Mittelteil mit der Basiswand verbunden wird. In beiden Fällen ergibt sich eine gute Verbindung ewisohen den Oberfläohenelementen, do h« dem Doppelkam 61, und der Basiswand.

Die Anbringung der Elnfaoh-£tt«me 60 an eine Basiswand aeißt ?ig. 17« Hier wird der RUokensteg mit seiner Stirnkante eenkreoht auf die Basiswand gedrückte BIe Xäsae 60 können aber auch oo umgebogen werden, dafi der Hüokensteg flach an der Baslswand sur Anlage könnt, wie es die fig· 24 und 27 «eigen»

Die Heretellung der Oberfläohenelemente aus einem iueanoaengesetsten Band germs Fig. 9, 10 und 11 hat den Vorteil, daß die Oberfläohenelemente leioht so auegebildet werden können, wie es im Patent (Patentanmeldung D 30 448 Ia/17f) 'benohrieben ist· Nach diesem Patent soll

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. die Menge des gutwäxmeleitenden Metallee für die Oberfläohenelemente entsprechend den dort im Betrieb angreifenden Gastemperaturen proportioniert werden, um auf diese Weise die Κοβΐβη der Oberfläohenelemente su vermindern, ohne den maximalen Wärmeübergang in einem epesiellen Wärmeaustauseher su beeinträchtigen· Zu diesem Zweok werden die gesamten Oberflächenelemente in Gruppen unterteilt, die sioh von einander nur in ihrer thermisohen Leitfähigkeit unterscheiden. Die verschiedenen Gruppen von Oberfläohenelementen werden so verteilt, daj die Gruppe, mit den Elementen von höchster Wärmeleitfähigkeit, d» h. die Gruppe mit der größten Menge des gutwärmeleitenden Metalles den heißeaten Gasen ausgasetst wird, während die Gruppe mit der geringsten Wärmeleitfähigkeit dort angeordnet wird, wo die Gastemperaturen am geringsten sind. Diese Proportionierung mud ohne wesentliche änderungen der Müderen Abmessungen und der Gestalt der einseinen Oberfläohenelemente vorgenommen werden·

Die gewünschte Abstufung in der Menge des gutwärmeleitenden Metalles ohne merkliche Änderung der äußeren Abmessungen und der Form der einseinen Elemente lädt sloh gemäß dieser Erfindung leioht daduroh erreichen, dsj man das susammengesetste Band auf unterschiedliche Dicke auawalst. Kirnte aus dickeren Bändern enthalten dann in ihren die Oberfläonenelemente bildenden Zähnen mehr gutwirmleitendes Metall als die aus dünneren Bindern hergestellten lamme, obwohl die äußeren Abmessungen und die Gestalt aller Zähne

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wesentlichen die gleichen bleiben. Ba die Oberflächen * der Tlaohseiten der Zähne gleich bleiben und die Xantenfläohen der Zähne nur einen kleinen Bruchteil der Oberfläohe ihrer Placheeiten betragen, ist der Unterschied der Gesamtflächen «wischen den dicksten und den dünnsten Zähnen nur unwesentlich.

Ein besonders einfaches Verfahren zur Herstellung der Oberflächenelemente erläutern die Fig» 26 bis 32«, Als Kernmetall verwendet man^wie die figo 28 seigt, einen runden Draht oder einen Stab aus einem Metall nit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium. Dieser Stab oder Draht 22 wird auf ein Band aus Stahl oder einen anderen als lorrosionssohuts geeignetes Material gelegt· Diesee Band 23 1st an den Seltenkanten gegensinnig abgesohrägt, damit es, nachdem es gemäß ?ig₀ 29 und 30 um den Draht oder Stab 22 herumgebogen worden ist, eine vollständige gut schließende Umhüllung bildet. Duron eine anschließende Tersohweieung oder auf andere bekannte Weise wird dafür gesorgt, das die sich überlappenden Ränder des Bandes 23 eine metallische Verbindung eingehen«

Der auf die vorstehende Weise hergestellte Bimetalldraht geaäS Pig« 30 kann nun eines Wals- oder Ziehvorgang bekannter Art unterworfen werden, wobei man die Metalltemperatur passend wählt, um eine feste metallische Verbindung zwischen den aufeinanderliegenden Oberschichten BU erzeugen„ Diese Verarbeitung zeigt die 7ig» 31 sohema-

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tisch· Sas Enderzeugnis ist dann ein flacheβ, vollständig ummanteltes Birnetallband, dme je nach der gewünschten thermischen Leitfähigkeit eine größere oder eine kleinere Dicke hat.

Abweiohend vom vorstehend beschriebenen Verfahren lädt sioh der Bimetalldraht selbstverständlich auoh dadurch herstellen, daß man einen Kerndraht ausgit wärmeleitendem Metall in die Bohrung eines genau passenden Rohres oder RShrohens aus korrosionsbeständigem Material einbringt.

Die Quersohnittsgestalt der zusammengesetzten Bimetallstreifen, aus denen die oberfläohenvergrößernden Elemente hergestellt werden, ist,verständlicherweise, weitgehend eine Sache der Wahl* um verschiedenste Möglichkeiten einzuschließen, wurden in vorstehender Beschreibung verschiedene Ausdrücke wie Bänder, Streifen, Drähte usw_o verwendet_a Zur Vereinfachung wird in den nachfolgenden Ansprüchen allein der Ausdruck Streifen verwendet, der dann alle verschiedenen Querschnittsformen umsohließen soll, in deren sich das Bimetall-Ausgangsnaterial herstellen läßt. Ein Hinweis auf kamaartige unterteilung der Streifen soll zum Ausdruck bringen« dafi sich der Streifen sowohl in Eineelkämme als auoh in Mehrfaohkämae unterteilen lädt, wie es die Pig« 12 und 19 «eigen. Etwas entsprechendes gilt auch für das Biegen eines Streifens von gleichförmigen Querschnitt in ein· Ziok&ack- oder Wellenform.

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Claims (1)

1. David Dalin

   Veneberg / Τοββθ

   Schweden Anwalteaktet 1669

   Patentansprüche

   ^ Wärmeaustauscher, In dem zwei Strömungemedien durch
   eine wärmeleitende Wand getrennt sind» die mindestens auf einer Seite fingerartige» von einer korrosionsbeständigen Ummantelung umgebene Oberfläohenelemente aus gut wärmeleitendem Metall trägt» dadurch gekennjseichnet» daß die Oberfläohenelemente (21) Teile eines fortlaufenden mit fingerartigen Vorsprtingen ausgebildeten Bimetallstreifen (40) sind» der aus einer inneren Lage (42) eines wärmeleitenden Metalles und swei äußeren
   lagen (4M3) eines korrosionsbeständigen Metalls besteht und an seiner von den Pingerspltsen angewandten Seite mit der Trennwand (20, 30) des Wärmeaustauschers verschweißt ist«

   2« Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (40) wellenförmig verformt ist und die Scheitelpunkte (24) der einen Bogenreihe mit der Trennwand (20, 30) des Wärmeaustauschers verschleißt sind (71g» 1 bis β)·

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   3ο Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (40) kammartig ausgebildet und mit seinem durchgehenden Steg (58, 64) mit der Trennwand (20, 30) des Wärmeaustauschers verschweißt ist (Fig_o 9 bis 25)ο

   4. Wärmeaustauscher in Rohrform nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit fingerartigen Vorsprüngen ausgebildete Bimetallstreifen spiralförmig auf der Rohroberfläche angeschweißt ist (Pig. 2, 6 und 17).

   5ο Verfahren zum Herstellen von Wärmeaustauschern nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kernschicht aus gut wärmeleitendem Metall mit einer allseitig umschließenden Beckschicht aus einem korrosionsbeständigen Metall zu einem Bimetallstreifen verbunden wird, den man mit fingerartigen Vorsprüngen ausbildet und an seiner von den Fingerspitzen abgewandten Seite unter Anwendung von Druck mit der Trennwand des Wärmeaustauschers verschweißt.

   6. Verfahren nach Anspruoh 5, dadurch gekennzeichnet, daß man einen aus gut wärmeleitendem Metall bestehenden Kern von kreisförmigem Querschnitt mit einem flachen Band aus korrosionsbeständigem Metall eylinderförmig umhüllt, die Längsnaht des ümhüllungsbandes schließt und den auf diese Weise gewonnenen Bimetalldraht auf die gewünschte Streifenstärke ausweist (Pig· 28 bis 32)»

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   7· Verfahren nach Anspruch 6, daduroh gekennzeichnet, daft das Umhüllungemetallband an seinen beiden Längekanten gegensinnig abgeschrägt ist, um eine überlappende Längsnaht zu bilden.

   8. Verfahren nach Anspruoh 5 bis 7, daduroh gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen zur Erzeugung der fingerartigen Vorsprünge wellenförmig verformt wird»

   9· Verfahren nach Anspruch 5 bis 7, daduroh gekennzeichnet, daß dreilagige Bimetallstreifen, in denen eine mittlere Kernmetallschicht zwischen zwei Seokmetallsohichten liegt, durch kammartige Zerteilung mit fingerartigen VorSprüngen versehen werden«

   10· Verfahren nach Anspruoh 9, daduroh gekennzeichnet, daß die Zahnreihen der Xamaelemente Tor dem Anschweißen gegenüber ihren durchgehenden Stegen umgewinkelt werden.

   11. Verfahren nach Anspruoh 9» daduroh gekennzeichnet, dad die Kammelemente mit swei einander gegenüberliegenden Zahnreihen ausgebildet, entlang ihres gemeinsamen NIttelsttges U-förmig verformt und mit dem Steg an die Trennwand des Wärmeaustauschers angeschweißt werden·

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   12· Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, daduroa gekennselohnet, daB aus dea Mittelteil eines dreilaglgen Bimetall« bendes mindesten· ein Doppelkaanelement und «η« den Seitenteilen je ein Slnselkamnelement hergeetellt werden»

   Verfahren nach Anspruch 9 Me 12, dadurch gekennseiohnet, daß die Zerteilung de· dreilagigen Bimetallbandes in Kammslemente Mit 8ohneid~ und formwalsen erfolft» die aiLÖer der Unterteilung auch für eine Deliüllung der Schnittkanten durch die Deokeohlohten sorgen (flg· 9)·

   Verfahren naoh Anepruoh 5 bis 131 dadurch gekennzeichnet, daS der AnpreOdruok bein Aneohweifien der Streifen so groß gewählt wird, daB es gleiohseitig su einer Verdichtung dos Kernoateriale konnte

   Verfahren naoh Anepruoh 5 bis 14, daduroh gekennseiohnet, daß bein Zueansenwalsen der loaponenten de· Birnetallbandee soviel Wärme sugefUhrt wird, dafi es BU einer metallurgischen Bindung in fester Phase kommt»

   16· Verfahren naoh Anepruoh 5 bis 15₍ daduroh gekennieiehnet, daß jeweils swei mit fingerartigen VorsprUngen Tersehene Binetalletreifen gleichseitig auf die Trennwand des Wärmeauetaueohers im Viderstandesohweiererfahren aufgoschweißt werden, indem man den SchwelS-strom an den beiden benachbarten Streifen suftthrt (Fig. 7). 90985 1/056 6