DE1551490A1

DE1551490A1 - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE1551490A1
Application number: DE19671551490
Authority: DE
Inventors: Pasternak Stephan F
Original assignee: Peerless of America Inc
Current assignee: Peerless of America Inc
Priority date: 1966-09-01
Filing date: 1967-04-18
Publication date: 1971-07-29
Also published as: US3433300A

Description

Dr.-!ng, HANS RUSCHKE Fm ι³' ^HeiN2 AGULAR 18. April 1967

•München 27, Pien»nouerSfr.2

PEERIESS OP AMERICA, INCORPORATED

58OO North Pulaski Road, Chicago, Illinois, USA

"WÄRMEAUSTAUSCHER"

Die Erfindung bezieht sich auf einen neuartigen Wärmeaustauscher mit Kühlrippen und Verfahren zu seiner Herstellung.

Bisher waren die Kühlrippenwärmeaustauscher, wie sie allgemein auf den Gebieten der Kühlung und der Klimaanlagen verwendet wurden, von zwei Arten, nämlich von Vollrippenart und Seitenelnlaßart.

Bei den Vollrippenwärmeaustauschern werden die Rohre, die den Rohrschlangenteil der Wärmeaustauscher bilden,

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in Längsrichtung durch Öffnungen geführt, die in den Kühlrippen des Wärmeaustauschern ausgebildet sind, und zwar in einem Abstand von den Rändern einwärts. Die Rohrleitung wird normalerweise in einem Schlangenmuster mit im wesentlichen geraden, parallelen Strecken der Rohrleitung angeordnet, wobei diese geraden Strecken an ihren Enden durch Verbindungsbogen miteinander verbunden sind. Im allgemeinen sind die Verbindungsbogen derartiger Wärmeaustauscher an den Enden der entsprechenden geraden Strekken angelötet, die durch sie verbunden werden. Die öffnungen, in denen die Rohrleitung eingebracht wird, können eine kontinuierliche Seitenwand haben, so daß die darin montierte Leitung mit der Rippe über dem gesamten äußeren Umfang des Rohres verbunden werden oder daran anliegen kann.

Bei . den Seiteneinlaßwärmeaustauschem haben die Kühlrippen Schlitze in den Randteilen und die Rohrleitung wird quer in diese Schlitze eingeführt. Bei einer solchen Bauweise kann die in die Schlitze eingeführte Rohrleitung keinen Kontakt mit den Kühlrippen über den gesamten Aussenumfang der Rohrleitung haben, denn der periphere Kontakt wird mindestens auf die Breite des Schlitzes verringert, durch den die Rohrleitung in die Kühlrippen eingeführt wird,

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Bisher war der Vollri ppenwarmeaus tauscher die wirkungsvollere der beiden Arten. Die Rohrleitung und die Öffnungen in den Rippen können von solcher Größe sein, daß sie beim Zusammenbau des Wärmeaustauschers im Klemmsitz aneinandergepreßt werden können oder nach dem Einbringen in die öffnungen kann die Rohrleitung in ein enges Anschmiegen an die Seitenwände der Öffnungen ausgedehnt werden. Dieses enge'Anschmiegen zwischen der Rohrleitung und den Seitenwandungen der Öffnungen in den Kühlrippen über den gesamten äußeren Umfang der Rohrleitung ergibt eine gute Wärmeübertragung zwischen der Rohrleitung und den Kühlrippen.

Bei einem Wärmeaustauscher mit Seiteneinlaß ist ein solcher Kontakt zwischen den Kühlrippen und dem gesamten äußeren Umfang der Rohrleitung unmöglich. Die periphere Berührung der Rohrleitung mit den Kühlrippen kann niemals größer sein als der Umfang, der Rohrleitung minus der Breite der Einlaßöffnung der Schlitze. Die Breite des Einlaßteils der Schlitze war üblicherweise ein wesentlicher Teil des Umfanges der Rohrleitung.

Es ist bei der Herstellung von Selteneinlaßwärmeaustauschern allgemein üblich gewesen, die Breite der Einlaßteile der Schlitze mindestens 75 - 80 % des normalen Aussendurchmessers der Rohrleitung zu machen, die .durch diesen Schlitz eingeführt werden soll.

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So war es beispielsweise bei derartigen Wärmeaustauschern, bei denen der Aussendurchmesser des Rohres in der Größenordnung von O.95 cm liegt, im allgemeinen üblich, die Breite des Einlaßteiles des Seiteneinlaßschlitzes O.79 om zu machen. Bei einer solchen Bauweise genügte der Mangel an Berührung zwischen den Seiteneinlaßrippen und der Rohrschlage auf der sie mit Hilfe des Einlaßteiles montiert sind, daß die V/ärmeübertragung - zwischen der Kühlschlage und denRippen mehrere Prozent geringer ist als bei Wärmeaustauschern mit Vollrippen, die die gleichen Rohr- und Rippenabmessungen haben.

In einem Versuch, soweit als möglich die verlorene Berührungsfläche zwischen den Kühlrippen und den Rohrleitungen auszuschalten, wurden die Schlitze bei den Seiteneinlaßwärmeaustauschern im allgemeinen mit engeren Einlaßteilen gebaut, die sich vom Rand der Rippe in erweiterte Innenteile erstreckten. In gewissen Fällen wurden Röhren,die einen solchen Aussendurchmesser haben, daß sie quer durch den Einlaßteil in den Hauptteil der Schlitze eingeführt werden konnten, benutzt, wobei die Rohrleitungen über ihre normale Größe hinaus in Eingriff mit den Seitenwandungen des Innenteiles nach Einführen in diesen hineingepreßt wurden. In anderen Fällen wurden Rohre in einer solchen Richtung verformt, daß das Einführen durch die Einlaßteile dieser Schlitze möglich war und nach dem Einführen durch den Einlaßteil in den Innenteil der Rippe

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wurden sie wieder in ihre normale Form erweitert oder in eine vergrößerte Form oder Abmessung, um so an den Seitenwandungen der Hauptteile anzugreifen und die Rohrleitung und die Rippen gegen Querherausziehen der Leitung aus den Kühlrippen zu verriegeln.

Bei der Herstellung sowohl der Vollrippen- als auch der Seiteneinlaßrippen-Wärmeaustauscher wie bisher, bei denen die Rohrleitungen durch die'Anwendung von Innendruck ausgedehnt werden,nachdem die Rippen aufmontiert worden sind, ist es klar, daß, wenn ein genügend enges Anschmiegen zwischen der Rohrleitung und der gesamten Seitenwand der öffnung in einer Rippe erreicht wird, ein wirksamer Wärmeaustausch zwischen der Rohrleitung und der Rippe vorhanden ist, ohne daß die Notwendigkeit besteht, die Rippe mit der Rohrleitung durch Löten oder in anderer Weise zu verbinden.

Bei Vollrlppenwärmeaustausehern wird ein solches enges Anschmiegen zwischen der Rohrleitung und den Kühlrippen ohne weiteres geschaffen, wermder Assendurchmesser der Rohrleitung und der Durchmesser der öffnung durch die sie eingeführt wird,so sind, daß ein ziemlich enger anfänglicher Sitz erreicht wird und es .nur noch notwendig ist, die Rohrleitungen um einen geringen zusätzlichen Wert zu dehnen, um das enge Anschmiegen zu erreichen. Solch eine zusätzliche

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leichte Ausdehnung kann vernaltnismässig einfach durch die Anwendung von Innendruck in die Rohrleitung hinein erzielt werden.

VoIlrippenwärmeaustauscher haben jedoch mehrere ihnen eigene Nachteile, wie beispielsweise, daß sie etwas schwierig zusammenzubauen sind und daß es unmöglich ist, sie unter Verwendung eines kontinuierlichen endlosen Kühlschlangenrohres herzustellen, so daß es notwendig ist, die Umlenkbogen an den parallelen Strecken der Rohrleitungen anzulöten oder in anderer Weise damit zu verbinden, die sich durch die Rippen erstrecken nachdem die Rippen auf den parallelen geraden Strecken angebracht worden sind.

Bisher war es bei der Herstellung von Vollrippenwärmeaustauschern üblich, Kupferleitungen zu verwenden, so daß es eine verhältnismässig einfache Angelegenheit war, die Umleitungsbogen an den geraden Strecken der Kühlschlange anzulöten, obwohl dies einen zusätzlichen Schritt erforderte. In den letzten Jahren wurde es immer schwieriger, Kupferleitungen zu beschaffen und es ist festgestellt worden, daß andere Rohrarten, wie etwa Aluminiumrohr, gewisse Vorteile gegenüber Kupferrohrleitungen haben und leichter auf dem Markt zur Verfügung stehen. Aluminiumleitungen sind jedoch verhältnismässig schwierig zu löten, insbesondere in industrieller Fließbandatoeit, und es wurde immer schwieriger,

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derartige Wärmeaustauscher zusammenzubauen, wenn in ihnen Vollrippen verwendet werden.

Bei den Seiteneinlaßrippenwarmeaustauschern besteht die Rohrleitung aus einem einzigen endlosen Stück. Diese Bauweise eignet sich gut für die Verwendung von Aluminiumleitungen, da es nicht notwendig ist, die verschiedenen Teile der Kühlschlange miteinander zu verlöten.

Bei der Herstellung der Seiteneinlaßrippenwärmeaustauscher war es allgemein üblich, Rohrleitungen zu benutzen, die einen solchen normalen Aussendurchmesser haben, daß die Leitung quer durch den Einlaßfceil der Schlitze in den Randteilen der Rippen in den Innenteil eingeführt werden, wonach die Rohrleitung ausgedehnt wird. Die Rohrleitung wurde quer zur Längsmittel-Linie des Einlaßteiles ausgedehnt, und zwar in den verbreiterten Innenteilen der Schlitze durch Anwendung von Aussendruck, wie in den USA-Patenten 2,540,339 und 2,567, 716 beschrieben. Ein anderes Verfahren bestand darin, zunächst die geraden Strecken der Rohrleitung flachzudrücken, die einen normalen Aussendurchmesser hat, der größer ist als die Weite des Einlaßteiles der Schlitze, so daß

in die Rohrleitung quer durch die Innenteile/die Körperteile der Schlitze eingeführt werden konnte. Danach wurde durch Anwendung von äußeremDruck die Rohrleitung in die Innenteile der Schlitze ausgedehnt, wie in dem U.S. Patent 2, 913* 806 geschildert.

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Obwohl die obigen Verfahren der Herstellung von Seiteneinlaßwärmeaustauschern sehr erfolgreich waren und einen großen industriellen Erfolg hatten, haben sie mehrere ihnen eigene Nachteile. Bei Benutzung dieses Verfahrens zur Herstellung von Seiteneinlaßwärmeaustauschern war es normalerweise notwendig, daß die Weite des Einlaßteiles der Schlitze ein wesentlicher Teil der schließlichen Beruhrungslänge zwischen den Röhren und der Seitenwand des Innenteiles der Schlitze ist, worin die Rohrleitung angebracht wird. Und die äußere Kraft, die auf die Rohrleitung zur Einwirkung gebracht werden muß, um sie in dem Innenteil der Schlitze auszudehnen, ist sehr wesentlich. Das hat bisher bedeutet, daßentweder die Rippenstärke genügend sein mußte, um diesen äußeren Kräften Widerstand zu leisten, oder die benachbarten Rippen mußten über eine genügende Strecke voneinander entfernt sein, um zu gestatten, daß ein Halteteil während der Anwendung der Aussenkräfte auf sie zur Einwirkung kommt, die notxvendig sind, um die Rohrleitungen in den Innenteil der Schlitze in Stellung zu bringen. Bei Kühlschlangen od. dgl., bei denen der Abstand benachbarter Rippen genügend gross sein kann, um das Einführen von Haltek/ämmen oder ähnlichen Werk- ^ zeugen zu gestatten, um die Rohrleitungen während ^. der Anwendung der vorstehend erwähnten Aussenkräfte zL· zu unterstützen und bei Wärmeaustauscherbauweisen, ££> bei denen der Kühlrippenaufbau die notwendige Wider- ^ standskraft hat, um die vorstehend erwähnten äußeren Kräfte auszuhalten, sind derartige Herstellungsverfahren sehr praktisch und erfolgreich gewesen.

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Bei gewissen Wärmeaustauschereinheiten, wie beispielsweise bei Verdampfern, wie sie üblicherweise auf dem Gebiet der Klimaanlagen verwendet werden, haben deren Rippen jedoch einestärke in der Größenordnung von 0.015 mm und liegen im allgemeinen in einem Abstand voneinander, der vier bis sieben Rippen je cm entspricht. Normalerweise haben derartige Rippenaufbauten nicht die erforderliche strukturelle Widerstandsäfhigkeit, um den von aussen einwirkenden Kräften viiderstand zu leisten, die notwendig sind, um die Röhrteile in den Innenteilen der Schlitze in der vorstehend erwähnten Art und Weise auszudehnen. Uni die Kühlrippen in solchen Einheiten liegen in einem solch engen Abstand, daß es nicht mb'glich ist, einen Kamm oder ein anderes geeignetes Werkzeug zwischen die R^pen einzuführen, um den vorstehend erwähnten äußeren Kräften Widerstand entgegenzusetzen.

Weitere Nachteile der Verwendung der vorstehend erwähnten Verfahren zum Ausdehnen der Rohrleitungen in den Seiteneinlaßschlitzen durch Anwendung von Aussenkräften bestanden darin, daß diese Anwendung die Neigung hat, mindestens eine Seite der Rohrleitung flachzudrücken, wie in den vorstehend erwähnten U.S. Patenten gezeigt und so die Innenabmessungen der Leitung zu verändern. Wenn die Rohrleitung nicht von wesentlicher Widerstandsfähigkeit quer zur Einwirkung der äußeren Kräfte ist, wenn diese zur Einwirkung auf die Rohrleitung gebracht werden, haben diese Kräfte eher die Neigung,

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die Rohrleitung zu verbiegen,anstatt sie auszudehnen.

Ein weiteres Verfahren, das bisher versucht worden ist, um die Rohrleitung im Innenteil der Seiteneinlaßschlitze in Kühlrippen auszudehnen, war die Anwendung von Innendruck auf das Innere der Rohrleitung. Dieses Verfahren hatte auch mehrere inhärente Nachteile, wie etwa die Neigung zum Platzen oder Brechen der Verbindungsbogen der Rohrleitung bevor eine volle Ausdehnung der Leitung in den Innenteilen der Schlitze erfolgt war, und daß das richtige Ausweiten der Rohrleitung in enges Anschmiegen an die Seitenwandungen der Innenteile nicht über die volle Länge der Seitenwandungen garantiert ist.

Ein weiterer Nachteil der Wärmeaustauscher mit Seiteneinlaßrippen lag darin, daß sie praktisch auf Einheiten mit zwei Reihen von Kühlschlangen beschränkt sind. Dies trifft zu, weil die Einlaßteile solcher Wärmeaustauscher, wie sie bisher in der Technik bekannt waren, so weit warsn, daß wenig oder gar nichts erreicht wird, wenn die versetzte Art der Kühlschlangenanordnung in den Querrippen gewählt wird, die notwendig ist, um eine Kühlschlange von mehr als av/ei Reihen zu schaffen. Bei den Wärmeaustauschern mit Seiteneinlaßrippen waren die Einlaßteile der Seiteneinlaßschlitze von einer solchen Breite, daß es im wesentlichen in der Praxis unmöglich war, eine versetzte Art der Külilschlangenanordnung mit drei oder mehr Kühlschlangen zu schaffen, wegen des Verluste^ ,an sekundärer Wärmeübertragungs-

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oberfläche und wegen des Verlustes an struktureller Widerstandskraft in den Querrippen.

Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Wärmeaustauscher mit Seiteneinla3 und ein Verfahren zur Herstellung desselben zu schaffen, der eine verbesserte Wärmeübertragung bietet und die anderen Nachteile ausschaltet, die vorstehend erwähnt wurden.

In Übereinstirr-iung mit der vorliegenden Erfindung werden die vorstehenden Probleme durch einen Wärmeaustauscher gelöst, der eine Rohrschlange mit geraden parallelen Strecken und aus einem Stück damit bestehenden Verbindungs· bogen hat und Kühlrippen mit Schlitzen im Randteil für den Seiteneinlaß der geraden Strecken in die Rippen hinein, wobei diese Schlitze Einlaßteile haben, die sich nach aussen durch die genannten Randteile der Rippen erstrecken und Innenteile, die einwärts von den Einlaßteilen angeordnet sind. Die geraden Rohrstrecken werden In den Innenteilen in engem Anschmiegen an den Seitenwänden der Innenteile über die gesamte Länge der genannten Seitenwände eingebracht. Und die genannten Einlaßteile entsprechender einzelner der Schlitze haben eine Breite an ihren schmälsten Stellen, die geringer ist als 8O;£ der längsten Duerabmessung der InnenteiTe davon.

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Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers mit einer Rohrschlange und Kühlrippen mit Schlitzen für den Seiteneinlaß der Rohrschlange in die Schlitze, b~t dem die folgenden Einzelarbeitsgänge verwendet werden: Ausbilden der Schlitze in den Randteilen der Kühlrippen, wobei jeder Schlitz einen Einlaßteil hat, der sich nach aussen durch den Rand einer Kühlrippe öffnet und einen Innefceil , der sich von dem Einlaßteil an der Seite entfernt vom Rand erstreckt und mit einer größeren Breite senkrecht zur Längsmittel-Linie des EingangsteiIes als die schmälste Breite des genannten Eingangsteils; Vorformeneiner solchen Rohrleitung zu einer Rohrschlangenform mit im wesentlichen geraden, parallelen Strecken, die durch gebogene Teile verbunden sind und wobei die genannten geraden Strecken auf eine Breite zusammengedrückt werden, die geringer ist als die Breite der Einlaßteile; Einführen der geraden Strecke quer durch die Einlaßteile in die Innenteile in der Richtung der Abflachung der geraden Rohrstrecken; und Ausdehnen der geraden Strecken in den Innenteilen in enges Anschmiegen an den Seitenwänden der Innenteile mit gleichzeitiger Anwendung von äußerem Druck auf die geraden Strecken, der so wirkt, daß die Strecken in Eingriff mit den Teilen der Seitenwände d-r ntsprechenden Innenteile gehalten werden, in denen sie entfernt von den Einlaßteilen gehalten werden, von denen aus sich die Innenteile erstrecken und wonach ein innerer Druck durch ein Arbeitsmedium im Innern der Leitung zur Einwirkung gebracht werden. 109831/0309

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V/eitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung zweier in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Wärmeaustauschers gemäß den Prinzipien der Erfindung,

Fig. 2 ist eine bruchstückweise Einzelschni.ttansicht in etwas schematischer Form nach der Linie g-2 der Fig. 1,

Fig. 3 ist eine vergrößerte bruchstückweise Einzelschnittansicht im wesentlichen nach der Linie 3-3 der Fig. 2, ·

Fig. 4 ist eine vergrößerte bruchstückweise Einzelschnittansicht eines Teiles d-s Wärmeaustauschers nach Fig. 2, wobei der Wärmeaustauscher in einem frühzeitigen Zusammenbaustadium gezeigt ist,

Fig. 5 ist eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht, wobei jedoch der Wärmeaustauscher in einemspäteren Stadium des'Zusammenbaus gezeigt ist,

Fier. 6 ist eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht,wobei ,iedoch der Vi arme aus tauscher in einem späteren Zusamme nbaustadium eezeigt ist,

Fig. 7 ist eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht, bei der /iedoch der Wärmeaustauscher in einem späteren Zusammenbaustadium gezeigt ist,

Fig. 8 ist eine der Fig. 7 ähnliche Sohnittansicht,

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bei der der Wärmeaustauscher in seiner vollständig zusammengebauten Form, wie in Fig. 2 gezeigt ist, und

Fig. 9 ist eine Einzelschnittansicht ähnlich der Fig. 2, wobei ,iedoch eine abgewandelte Ausführungsform der Wärmeaustauscheranordnung gezeigt ist .

Ein V/arme aus tauscher 1 nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 bis 8 der Zeichnungen dargestellt.

Der Wärmeaustauscher 1 besteht im allgemeinen aus einer aus einem Stück bestehenden Rohrschlange 2 mit einer Vielzahl in engem Abstand voneinander liegenden daran angebrachten Kühlrippen J>, gemäß Fig. 1. Die Kühlrippen ρ sind von der Art mit seitlichem Einlaß, wie in Fig. 2 dargestellt. Jede Kühlrippe ~p ist von rechteckigem Querschnitt und hat eine Vielzahl gleichartiger Seiteneinlaßschlitze 4, die in einem Abstand zueinander in den entsprechenden Kanten 5 und 6, Fig. 2, angeordnet sind. Jeder der Schlitze 4 hat einen Seiteneinlaßteil 7, der sich einwärts davon erstreckt. Die Seiteneinlaßschlitze 4 sind vorzugsweise in jeder der Kühlrippen j5 so angeordnet, daß die Seiteneinlaßteile 7 in jeder der Längskanten 5 und 6 in parallelem Verhältnis zueinander stehen, wobei die Längsmittellinien der Seiteneinlaßteile ¹J in jeder Kante 5 und β in der Mitte zwischen den Längsmittellinien benachbarter Paare der Seiteneinlaßteile 7 in dem anderen Kantenteil 5 oder 6 angeordnet sind.

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Die Rohrschlange 2 kann aus .iedem beliebigen geeigneten Material, wie beispielsweise Aluminium, hergestellt sein und besteht vorzugsweise aus einem einzigen, aus einem Stück bestehenden Rohrteil. Dieser ist zu einem Schlangenmuster mit zweiReihen 9 und 10 von geraden Strecken 11 getogen. Die benachbarten geraden Strecken in jeder der entsprechenden Reihen 9 und 10 sind an .'.hren Enden durch Verbindungsbogen 12 verbunden und die untersten geraden Strecken 11 in den beiden Reihen 9 und 10 sind durch einen Verbindungsbogen 15 verbunden, der quer zu den Verbindungsbogen 12 nach Fi;. 1 angeordnet ist. Die oberste der geraden Rohrstrecken 11 in der Reihe 9 ^e**- streckt sich nach aussen über den Stapel der Rippen J> hinaus, um einen Einlaß 14 für die Rohrschlange 2 zu bilden, und die oberste der geraden Strecken 11 in der Reihe 10 erstreckt sich nach aiⁿssen on dem Stapel der Rippen "5. "m einen Auslaß 15 für die Rohrschlange 2 zu bilden. Mit dieser Bauweise kann ein Arbeitsmedium, wie beispielsweise ein Kühlmittel von einer geeigneten Vorratsquelle, wie etwa einem nicht gezeigten Kompressor in die Rohrschlange 2 durch den Einlaß l4 geleitet werden, von wo das Medium waagerecht durch die Rippen ^ hin- und herfließt, wie in Pig. I gesehen, abwärts von einergeraden Strecke 11 zu der anderen in der Reihe 9, quer durch den Verbindungsbogen 13 zu der unteren geraden Strecke 11 in der Reihe 10, und dann waagerecht hin und her durch die Rippen 2 aufwärts durch die geraden Strecken 11 in der Reihe 10 und durch den Auslaß 15 heraus.

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Flanschen l6 sind an ,led^r d^r Rippen 3 um den Stegteil 8 eines jeden der Schlitze 4, Fig. 2-8 , gebildet, um Verstärkungen für die Stegteile 8 zu Miden. Die Planschei 16 ragen nach aussen aus den Ebenen der Stegteile einer jeden der entsprechenden Rippen 3 heraus, um Abstandsstücke zwischen benachbarten Rippen J5, Fig. 3 zu bilden. Vorzugsweise stehen in dem zusammengebauten Wärmeaustauscher 1 die Stegteile benachbarter Rippen j5 in einem Abstand voneinander entlang den geraden Strecken 11 der Rohrschlange 2, der der Stärke der entsprechenden Flanschen l6 entspricht, wie in Fig. j5 gezeigt.

In der bevorzugten AusfüTirungsform der Erfindung, wie in den Zeichnungen gezeigt, ist die Form der Körperteile 8 der Schlitze 4 die eines Kreisbogens, und die Einlaßteile 7, die sich nach aussen davon erstrecken, sind im wesentlichen gerade und haben parallele Seitenwände 17 ynd 18, die sich nach aussen aus den Seitenwänden 19 der entsprechenden Stegteile 8 erstrecken.

Vorzugsweise ist der Radius des Bogens des Stegteiles 8 eines jeden der Schlitze 4 der gleiche wie der normale Aussenradius des Rohrs, aus dem die Rohrschlange 2 besteht und die Weite eines jeden Seiteneinlaßteiles 7 der Schlitze 4 ist im wesentlichen geringer als der Durchmesser des Stegteiles 8, mit dem er verbunden ist, wieüachstehend im einzelnen beschrieben wird.

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Bei der Herstellung des Wärmeaustauschers 1 in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach der Erfindung werden die Querrippen J· -"it den Seiteneinlaßteilen J der Schlitze 4 im wesentlichen enger gemacht als der normale Aussendurchmesser der Leitung 2. Die Leitung 2 wird dann in die entsprechende Rohrschlangenform des Wärmeaustauschers I, wie in Fig. 1 gezeigt, gebracht, wobei die geraden Strecken 11 zwischen den Verbindungsbogen 12 an den gegenüberliegenden Enden auf eine soüie Stärke abgeflacht werden, daß sie quer durch die Seiteneinlaßteile 7 der Schltze 4 in die Stegteile 3 in die Stellung eingebracht werden können, wie in Fig. 4 gezeigt. In dieser Stellring der geraden Strecken 11 liegen die Randteile 20, die hier als die "vorderen Randteile" bezeichnet werden, im Anschlag an den Teilen der Seitenwände 19 der entsprechenden Stegteile 8, die auf der Seite der entsprechenden Stegteile ¹J liegen, die von den Kanten 5 und 6 der Rippen 3 entfernt liegen. Ebenso ragen in dieser Stellung der geraden Strecken 11 deren Randteile 21, die hierin als die "hinteren Randteile" bezeichnet werden, durch die Einlaßteile 7 cfer entsprechenden Schlitze 4 heraus.

Wenn die Rohrschlange 2 in dieser Art und Weise in den Seiteneinlaßschlitzen 4 in den Kühlrippen ρ angeordnet ist, kann sie gleichzeitig einom inneren und äußeren Druck ausgesetzt werden, der genügt, um die geraden Strecken 11 aus der abgeflachten Form, wie in Fig. 4

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gezeigt, in eine im wesentlichen runde Fora, wie in Fig. 8 gezeigt, auszudehnen, worin sie vollständig den Stegteil 8 der entsprechenden Schlitze 4 ausfüllen. Um dies zu erreichen, können die Enden 14 und 15 der Rohrschlange 2 mit einer geeigneten Quelle von Druckarbeitsmedium verbunden v/erden, die hier nicht gezeigt ist, wie beispielsweise einer geeigneten Quelle einer hydraulischen Flüssigkeit. Und der Warmeaustauseher 1 kann in eine _:eignete Presse od. dgl. eingebracht werden, worin Matrizen, wie etwa die Matrizen D, und Dp, wie in Fig. gezeigt, in Anschlag an den hinteren Randteilen 21 der geraden Strecken 11 n'n den Reihen 9 und IO gebracht v/erden können, und zwar in eine solche Stellung, daß der vorstehend erwähnte äußere Druck auf dis Durchgänge 11 an den entgegengesetzten Seiten der Kühlrippen j ausgeübt werden kann.

Wenn der innere und äußere Druck auf die Rohrschlange 2 ausgeübt wird, wird bewirkt, daß die geraden Strecken sich aus der in Fig. 4 gezeigten abgeflachten Form in die v<~0.1 ausgedehnte Form nach Fig. 8 ausdehnen. Während dieser Zeit bewegen sich die Matrizen D, und D₂ vorzugsweise kontinuierlich einwärts aufeinander z" in solcher Weise, um kntinuierlich die Rohrschlange 2 dazwischen mit genügender Kraft einzuklemmen, ν die vorderen Kantenteile 20 der geraden Strecken 11 in EingrifV mit den Teilen der Seitenwände 19 der entsprechenden Stegteile 3 zu bringen, die direkt gegenüber den entsprechenden

- _{Λ Λ Λ} * Γ Λ, *~_Λ λ BAD ORIGINAL

Stegteile 3 zu bringen, die direkt gegenüber den entsprechenden Seiteneinlaßteilen J angeordnet sind. Die Anwendung der äußeren Kraft dient drei Hauptzwecken. Der erste Zweck ist, daß durch dieses Halten d~r vorderen Randteile der geraden Strecken 11 in Eingriff mit den daran anliegenden Teilen der Si ten wände 19 der entsprechenden Stegteile ο vergütet wird, daß diese Randteile 20 der geraden Strecken 11 sich von den Seitenwähden 19 ablösen, was sie leicht tun, wenn die Rohrschlange 2 nur durch inneren Druck ausgeweitet wird. Dieses Aufrechterhalten des Eingreifens zwischen den vorderen Randteilen 20 der geraden Strecken 11 und den Seitenwähden 19 der Stegteile 8 hilft sicherzustellen, daß, wenn die Ausdehnung der geraden Strecken 11 vollendet ist, diese geraden Strecken in ■festem innigein Anschmiegen an den Seitenwänden 19 über deren gesamte Länge liegen.

Der zweite Zweck der Anwendung der äußeren Kräfte ist der, daß der so auf die hinteren Randteile d^r geraden Strecken 11 ausgeübte Druck das Bestreben hat, die geraden Strecken 11 auszudehnen, und dieser Druck unterstützt die; Ausdehnungskräfte des inneren Druckes der auf die gerad°n Strecken der Rohrschlange 2 ausgeübt wird. Es ist festgestellt worden, daß mit der Anwendung der äußeren Kraft gleichzeitig mit der Anwendung der inneren Kraft ein praktisches, hochwirksames Verfahren des Ausdehnens solcher geraden Strecken in der industriellen Praxis zur Verfügung gestellt wird, und daß dl.«=? s"

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zur Einwirkung gebrachten äußerenKräf te garing genug sein können, damit sie nicht die Rippen > in einer nicht erwünschten Art und Weise ständig verformen.

Der dritte Zweck der Anwendung der äußeren Kräfte, die auf die geraden Strecken 11 zur Einwirkung gebracht werden, ist,die hinteren Randteile 21 einwärts durch die entsprechenden Seiteneinlaßteile 7 mit einer Geschwindigkeit einwärts zu drücken, bei der während des Ausdehnens der geraden Strecken 11 in den Stegteilen

3 die Seiteiiwände der sich ausdeiinand^n gei'adjn Sorü-jken. 11 ausser Eingriff rr.it den Seitenwänden 17 und 13 der Seiterleinlaßteile. 7 gehalten werden und ausser Eingriff mit der Verbindungsstelle der Seitenwände17 und l8 mit den Seitenwänden I9 der Stegteile 8. Während des Ausdehnens der geraden Strecken 11 unter den inneren und äußeren Kräften, die vorzugsweise in der Praxis der vorliegenden Erfindung angewendet werden, dehnen sie sich nach und nach von der Innenseite der Stegteile zu dem entsprechenden Seiteneinlaßteil 7 zu aus, wie in ?ig. ■> - 3 gezeigt, wobei die hinteren Randteile 21 sich einwärts in eine Stellung bewegen, in der die geraden Strecken 11 wiederum im wesentlichen rund sind, wenn ihre Ausdehnung vollendet ist, siehe Pig. S. Ein solches nach und nach erfolgendes Ausdehnen der geraden Strecken 11 verhindert, daß sie unerwünschte Ausdsinmgs- und Zugkräfte auf die Seitenv/ände der Seiteneinlaßschlltze

4 ausüben. Ebenso hilft diese ~Λα2ηζΙιι:νϊ, ^La-ui i:.i -.."n^no-

I Lalien r-aai·!·! >■ rsjlxiitt für die voll ausgeweiteten geraden Strecken sicherzustellen. 1OQR31/0309

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Es wird bevorzugt, die geraden Strecken 11 zunächst in don etvns birnenförmigen Querschnitt zu bringen, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, wobei der vordere Randteil 20 etwas dicker ist als der hintere Randteile 21, um so das vorstehend erwähnte progressive Ausdehnen der geraden Strecken 11 während der Anwendung der inneren und äußeren Ausdehnungskräfte darauf zu unterstützen. Wie dem Fachmann jedoch klar ist, stellt dies lediglich die bevorzugte Ausführungsforii der Erfindung dar und andere Querschnittsformen können vgl, Fachmann benutzt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Vorzugsweise sind die äußeren Kräfte, die auf die hinteren Randteile 21 der geraden Strecken 11 auf ent- · gegengesetzte'i Seiten der Rippen zur Einwirkung gebracht werden, genügend gering, damit kein Werfen oder ständiges Verbiegen der Querrippen 3 erfolgt, aber genügend groß,, um den vorstehend erwähnten Zwecken zu dienen.

Mit diesem Verfahren der Herstellung von Wärmeaustauschern, wie etwa dem Wärmeaustauseher 1, ist festgestelltworden, daß rohrförmige Teile, die auf im wesentlichen einen vollständig fladen Zustand zusammengedrückt wurden, in ihre normale, runde Stellung in Seiteneinlaßschlitzen, wie etwa den Schlitzen K, ausgedehnt v/erden können, tind zwar durch die Verwendung einer Kombination von innerem Druck, der wesentlich unter dem

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Druck liegt, der notwendig wäre, um irgendeinen Teil der Rohrschlange 2 zu.n Platzen au bringen, und eia^a äußeren Klemmdruolc, der genügend unter der Kraft liegt, die. η otwendig wäre, um die Kühlrippen zum Werfen z" bringen oder ständig zu verformen, die ,ia aus verhältnismässig dünnem und strukturell schwaoheia Material hergestellt sind. W-.iim. uolspiolsvj3is3 bei der praktischen Durchführung der Erfindung ein Rohr, das einen Aussendurchmesser von Ο.95 cm und eine Wandstärke von Ο.Ο89 mm hat, für die Rohrschlange verwendet wird, und Kühlrippen benutzt v/erden, die eine Stärke von O.OI5 lain haben, wobei die Hippen auf der Rohrschlange 2 mit 1 bis 6 Rippen je cm aufgebracht v/erden, und wenn die Stegteile 8 der Schlitze 4 und 5 einen Durchmesser von Ο.95 cm haben, können die geraden Strecken zunächst in einem solchen Ausmaß abgeflacht v.^rerden, d?. sie durch Seitönainlai3teile 7 eingeführt werden können, die eine Breite von nicht melir als C, Ojö /am haben, und können in dem Stegteil 8 zu einer im wesentlichen runden Form ausgebildet werden, worin sie wieder ihren ursprünglichen Aussendura*irf_:esser von 0.93 cm oder etwas mehr haben, um so fest an dsn öeiteiTjäi.d.ra 19 der Stegteile über die gesamte Lunge der fcseitanv.'lads Ij ;sizuü?:-±£'.:1±. Hs hat sich gezeigt, daß dies mit einem inneren Ausdehnungsdruck erreicht werden kann, der wesentlich unter dem Druck liegt, der notwendig ist, um die Rohrschlange 2 zum Platzen zu bringen, und mit einer äußeren Kraft, <2.e weit unter derjenigen liegt, die notwendig ist, um die Kühlrippen zum Werfen zu bringen und stärüig zu

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* Weiterhin hat es sich gezeigt, daß durch Verwendung dieses Verfahrens zur Herstellung eines Wärmeaustauschers di« geraden Strecken 1! so fest an die Seitenwände 19 der stegteile 8 der Seiteneinlaßschlitze 4 gedrückt werden können, daß die Rippen ^ sicher alleine durch dieses enge Anschmiegen in ihrer Stellung auf der Rohrschlange 2 gehalten werden und so ein wirksamer Wärmeüberträgungseingriff zwischen der äußeren Peripherie der geraden Strecken 11 und der gesamten Länge der Seitenwände der stegteile 8 geschaffen wird. Wenn der Wärmeaustauscher 1 in dieser Art und Weise gebaut ist, ist es unnötig, ein zusätzliches Befestigen der Kühlrippen 3 an der Rohrschlange 2 vorzunehmen, wie etwa beispielsweise durch Löten.

Einer der Hauptzwecke der vorliegenden Erfindung ist, einen solch erhöhten Wirkungsgrad der Wärmeaustauscher mit seiteneinlaßrippen zu schaffen, und die Notwendigkeit auszuschalten, den Eingangsteil der Seiteneinlaßschlitze von verhältnismässig großer Weite zu machen. Es hat sich gezeigt, daß unter Verwendung der Prinzipien der Erfindung und mit Rohren mit dem üblichen Verhältnis der Wandstärke zum Aussendurchmesser, wie etwa beispielsweise 0,089 bis 9.5 mm, der Seiteneinlaßteil 7 der Schlitze 4 nicht wesentlich mehr als 20 % des Durchmessers des Stegteiles 8 darstellen kann und in einigen Fällen weniger sein kann als die vorstehend erwähnten 20 %.

Wie von den Fachleuten klar zu verstehen ist,' BAD ORIGINAL

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wird das Ausmaß, auf das ein rohrförmiger Bauteil abgeflacht und wieder in seine ursprüngliche runde Form ausgedehnt werden kann und damit die Breite des Einlaßteiles eines öeiteneinlaßschlitzes,durch den ein rohrförmiger Teileingeführt werden kann, in einem gewissen Ausmaß durch die Stärke der Wand des rohrförmigen Bauteiles gesteuert. Ein übermässiges Flachdrücken eines rohrförmigen Bauteils, insbesondere in Kombination mit einer späteren Ausdehnung kann bewirken, daß der rohrförmige Teil platzt oder bricht. Es hat sich jedoch gezeigt, daß Aluminiumleitungen od. dgl. von der Art, wie sie üblicherweise in Wärmeaustauschern der Art verwendet werden, auf die sich dieErfindung bezieht, auf eine stärke in einem Bereich von zwei bis fünfmal der Wandstärke der Rohrleitung abgeflacht werden kann und vorzugsweise auf die Stärke von 4 mal der Stärke der Leitung, wenn die Leitung vorverformt wird, um sie in die seiteneinlaßschlitze in Kühlrippen in Übereinstimmung mit den Prinzipien der Erfindung einzuführen.

In Fig. 9 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Fig. 9 ist gleich der Fig. 4 und illustriert einen Wärmeaustauscher la, der identisch mit dem Wärmeaustauscher nach Fig. 1 bis 8 ist , mit der Ausnahme, daß vier Reihen von Geraden strecken vorhanden sind, anstatt den beiden Reihen der geraden Strecken 11 in Fig. 2. In Fig. 9 sind Teile, die die gleichen wie in Fig. 1 bis ■ 8 gezeigten sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und Teile, die an Stelle von Teilen in Fig. 1-8 getreten

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sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, jedoch mit dem hinzugefügten Buchstaben "a".

In dem Wärmeaustauscher la, wie in Fig. 9 gezeigt, sind zwei Reihen 9 und 10 von geraden Strecken in Rippen ^a in Seiteneinlaßschlitzen 4 untergebracht, die identisch mit den Schlitzen 4 gemäß Fig. 2 sind. Zusätzlich sind zwei weitere Reihen 9a und 10a von geraden Strecken 11 in seiteneinlaßschlitzen 4a angeordnet. Die schlitze 4a sind in ihrer Bauweise den Schlitzen 4 identisch mit der Ausnahme, daß die Einlaßteile 7a davon langer sind als die Einlaßteile 7, so daß die Stegteile 8a der Schlitze 4a eine größere strecke von den entsprechenden Kanten 5 und 6 der Rippen 3a entfernt sind. Die Schlitze 4 und 4a sind so in den Rippen j5a angeordnet, daß jeder schlitz 4 in axialer Ausrichtung mit einem schlitz 4a angeordnet ist, der in der gegenüberliegenden Kante 5 oder 6 der· Kühlrippen ^a ausgebildet ist. Wie bereits bemerkt, wird durch diese Bauweise eine versetzte Anordnung der Reihen der geraden strecken zur Verfügung gestellt, wobei die Reihen 9a und 10a einwärts von den Reihen 9 und 10 in parallelem Verhältnis dazu angeordnet sind.

Die engen Einlaßteile J der Schlitze 4 und 4a machen einen praktischen Wärmeaustauscher mit Seiteneinlaß der Rohrschlange und drei Reihen oder mehr möglich. Wenn die Einlaßsohlitze eines seiteneinlaßwärmeaustauschers

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in Übereinstimmung mit den Prinzipien der Erfindung gebaut sind, können benachbarte Schlitze in solchen versetzten Anordnungen genügend nahe aneinander vorgesehen werden, während dennoch die gewünschte Widerstandskraft und die Wärmeübertragungsmerkmale der Kanten der Kühlrippen so beibehalten werden, daß eine Einheit von wesentlich höherer Kapazität geschaffen werden kann, indem eine Rohrschlange mit mehr als zwei Reihen gebaut wird. Dies traf bei den Wärmeaustauschern mit seiteneinlaßrippen, wie früher in der Technik bekannt, nicht zu.

Es dürfte für den Fachmann klar sein, daß eine größere oder geringere Anzahl von Reihen von geraden strecken als in Fig. 2 oder 9 gezeigt, geschaffen werden kann, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, und daß die vorliegende Erfindung besondere Vorteile im Bau von Wärmeaustauschern mit versetzten Bähen schafft, beispielsweise Wärmeaustauschern mit drei Reihen von Rohrschlangen.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß die Erfindung eine neuartige Bauweise für Wärmeaustauscher mit seiteneinlaßrippen schafft, die praktisch und wirksam im Betrieb ist, und die wirtschaftlich und einfach industriell hergestellt werden kann.

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Claims

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Patentansprüche :

1. Wärmeaustauscher mit einer Rohrschlange mit geraden Strecken und aus einem Stück damit bestehenden Verbindungsbogen, Kühlrippen mit Schlitzen in ihren Kanten für die seitliche Einführung der geraden Strecken in die Rippen, wobei die Schlitze Einlassteile haben, die sich nach aussen durch die Kante der Kühlrippen erstrecken und Stegteile, die einwärts von den Selteneinlassteilen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die geraden Strecken in den Stegteilen in engem Anschmiegen an den Seitenwänden der Stegteile über die ganze Länge der Sjeitenwände angeordnet sind und die Seiteneinlassteile entsprechender »der Schlitze eine Breite an ihren engsten Teilen von weniger als 80# der längsten Querschnittsabmessung der Stegteile haben.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassteile eine Breite an ihren schmälsten Stellen von nicht wesentlich mehr als viermal der Wandstärke der genannten geraden Strecken haben.

j. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiteneinlassteile entsprechender der Schlitze eine Breite an ihren schmälsten Teilen von weniger als 20$ der längsten Querabmessung der Stegteile haben,

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4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, bei dem der Stegteil im wesentlichen kreisförmig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiteneinlassteile eine Breite an ihren engsten Teilen von nicht wesentlich weniger als dreimal der Wandstärke der geraden Strecken haben, und nicht wesentlich mehr als fünfmal der Wandstärke der genannten geraden Strecken.

5. Wärmeaustauscher nach einem beliebigen der Ansprüche 1 - 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stegteile benachbarter Schlitze in verschiedenen Abständen von der Aussenkante der Randteile liegen.

6. "Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers nach einem beliebigen der Ansprüche 1-5, wobei der Wärmeaustauscher aus einer Rohrschlange und Kühlrippen besteht, die Schlitze für den seitlichen Einlass der Rohrschlange in die genannten Schlitze haben, und wobei das Verfahren die Arbeitsgänge umfasst, Schlitze in den Rändern auszubilden, wobei jeder Schlitz einen Einlassteil hat, der sich nach aussen durch den Rand erstreckt, und einen Stegteil, der sich vom Einlassteil auf dessen Seite, die vom Rand entfernt liegt, erstreckt und mit einer grösseren Breite senkrecht zur mittleren Mittellinie des Einlassteiles als die engste Breite des Einlassteils, dass die Leitung in eine Schlangenform ge-

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bracht wird, mit im wesentlichen geraden, parallelen Strecken, die durch Verbindungsbogen miteinander.verbunden sind, und wobei diese geraden Strecken auf eine Breite abgeflacht werden, die geringer ist als die genannte Breite der Einlassteile, dass die genannten geraden Strecken der durch die Einlassteile in entsprechende Stegteile in jeder der Rippen in Richtung der Abflachung der genannten geraden Strecken eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass diese geraden Strecken in den Stegteilen in enges Anschmiegen an die Seitenwand eines jeden entsprechenden Stegteiles gebracht werden durch gleichzeitiges Anwenden von Aussendruck auf die geraden Strecken, der wirksam ist, um diese geraden Strecken in Eingriff mit den Teilen der Seitenwände der entsprechenden Stegteile zu bringen, in denen sie montiert sind^ und zwar entfernt von den Eingangsteilen, von denen aus sich die Stegteile erstrecken, und wobei ein Innendruck durch eine Arbeitsflüssigkeit im Inneren der Rohrleitung zur Anwendung gebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schlitz so ausgebildet ist, dass der Einlassteil eine Breite an seinem engsten Punkt von nicht wesentlich weniger als dreimal der Wandstärke der Rohrleitung der Rohrschlange hat, die darin eingebracht werden soll, und nicht wesentlich mehr als fünfmal die Wandstärke

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der Rohrleitung der Schlange, die darin eingebracht werden soll.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schlitz so ausgebildet ist, dass der Einlassteil eine Breite an seinem schmälsten Punkt von nicht wesentlich mehr als viermal der Wandstärke der Röhre hat, die darin eingebracht werden soll.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schlitz so ausgebildet ist, dass die geringste Breite des Einlassteiles weniger ist als 20^ der längsten Querabmessung des genannten Stegteils,

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schlitz so ausgebildet ist, dass der Einlassteil eine Breite an seinem Übergang in den Stegteil hat, die geringer ist als 80$ des Durchmessers des genannten Stegteils.

11. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 6 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Druck zum Ausdehnen der geraden Strecken in den Stegteilen geringer ist als der Druck, der erforderlich ist, um das Rohr zum Platzen zu bringen, und der äussere Druck auf diesen geraden Strecken von genügender Grosse ist,

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um diese geraden Strecken in Anlage mit dem Teil der Seitenwand der entsprechenden Stegteile zu halten, in denen sie während des Ausdehnens der geraden Strecke eingebracht sind und von einer ungenügenden Grosse, um die Austauseherrippen wesentlich ständig zu verformen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Druck auf jede der geraden Strecken von genügender Grosse ist, um den Teil der geraden Strecke, der entfernt von dem Teil der Seitenwand des Stegteiles liegt, in dem der gerade Teil montiert ist, mit einem Druck einwärts zu drücken, der genügt, um zu verhindern, dass die gerade Strecke an den Seitenwandungen des Schlitzes angreift, durch den sie mit einer Kraft eingedrückt worden ist, die genügt, um den genannten Schlitz während des Ausweitens der geraden Strecke wesentlich auszuweiten.

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