DE1943705U - Waermeisoliertes doppelrohr. - Google Patents

Description

Wärmeisoliertes Doppelrohr

Die Neuerung betrifft ein wärmeisoliertes Doppelrohr, welches aus zwei wärmeleitend miteinander verbundenen Einzelrohren besteht, die nebeneinander angeordnet sich gegenseitig auf einem Teil ihrer äußeren Oberfläche berühren und nach außen hin von einer beide Einzelrohre gemeinsam umschließenden Isolierschicht umgeben sind. Derart ausgebildete Doppelrohre gelangen vor allem dort zur Anwendung, wo zwei unterschiedliche oder gleichartige, flüssige oder gasförmige Medien durch Rohre geleitet werden und dabei zwischen diesen Medien ein gegenseitiger Wärmeaustausch erwünscht ist, wobei eine Wärmeabstrahlung nach außen jedoch soweit als möglich vermieden werden soll. Ein Anwendungsgebiet derartiger Doppelrohre sind Verdampfer für Kälteeinrichtungen, bei denen eine möglichst weitgehende Vorkühlung des im Verdichter verflüssigten und dem Verdampfer zugeführten, relativ warmen Kältemediums, durch das relativ kalte, im Verdampfer verdampfte und erneut dem Verdichter zugeführte Kältemedium erfolgen soll. Ein anderer Anwendungszweck derartiger Doppelrohre sind Rohrleitungen für die Fortleitung von Flüssigkeiten, die bei normaler Temperatur relativ zähflüssig sind und daher in diesem Zustand nicht oder nur unter großen Schwierigkeiten durch Rohrleitungen gepumpt werden können. In diesen Fällen wird durch das eine der beiden nebeneinander angeordneten Rohre das relativ zähflüssige Medium und durch das andere der beiden Rohre ein Heizmedium, beispielsweise Wasserdampf, gepumpt, wodurch das relativ zähflüssige Medium aufgeheizt und

erheblich dünnflüssiger wird, so daß es sich leichter transportieren läßt.

Für den letzteren Zweck hat man bereits ein Doppelrohr vorgeschlagen₅ welches aus einem Hauptrohr mit einem verhältnismäßig großen,kreisrunden Querschnitt für den Transport des zähflüssigen Mediums und einem Heizrohr mit einem wesentlich kleineren, jedoch ebenfalls kreisrunden Querschnitt besteht, durch welches zur Aufheizung des zähflüssigen Mediums Wasserdampf geleitet wird. Bei diesem bekannten Doppelrohr soll die Wärme des Dampfes auf das zähflüssige iiedium übertragen werden, was jedoch infolge der geringen Berührungsfläche zwischen den beiden Rohren, die infolge ihrer kreisrunden Ausbildung im wesentlich nur die Form einer Linie besitzt, nur äußerst mangelhaft möglich ist.

Um diesen Hangel wenigstens teilweise zu beheben, sind bei der bekannten Bauart die beiden im Querschnitt bzw» im Durchmesser sehr unterschiedlich bemessenen,kreisrunden Rohre mit einem dünnen Kupferband von O₃I bis 0,4 mm Dicke schraubenförmig umwickelt, wodurch der Wärmeübergang vom Heizrohr auf das Hauptrohr verbessert werden soll,, Infolge der nur sehr geringen Wandstärke des Kupferbandes vermag dieses keine großen Wärmemengen zu übertragen, so daß der Wärmeübergang von dem Heizrohr auf das Hauptrohr immer noch unbefriedigend ist ο Ferner besitzt dieses Doppelrohr eine verhältnismäßig große äußere Oberfläche, so daß trotz der Verwendung einer äußeren Isolierschicht noch relativ große Wärmemengen nach außen abgeführt werden. Außerdem wirkt sich bei der bekannten Bauart der Wärmeübergangswiderstand zweimal nachteilig aus, und zwar beim Übergang der Wärme vom Heizrohr auf das Kupferband und vom Kupferband auf das Hauptrohr, so daß auch aus diesem Grunde bei der bekannten Bauart der 'Wärmeübergang von dem Heizrohr auf das Hauptrohr nicht zu befriedigen vermag.

Noch ungünstigere Wärmeübertragungsverhältnisse ergeben sich bei einem für Kälteeinrichtungen bestimmten Doppelrohr, bei welchem ebenfalls zwei parallel zueinander angeordnete Rohre von kreisrundem, jedoch stark unterschiedlichem Querschnitt lediglich durch eine Umwicklung aus einem dünnen Kupferband zusammengehalten sind, ohne daß diese Kupferbandumwicklung außenseitig von einer Isolierschicht umschlossen ist. Bei diesem bekannten Doppelrohr wird das den relativ größeren Querschnitt besitzende, sogenannte Saugrohr von dem im Verdampfer verdampften, relativ kalten, dampfförmigen Kältemedium durchflossen, während das den relativ kleineren Querschnitt besitzende Rohr von dem im Verdichter verflüssigten,relativ warmen Kältemedium durchströmt wird. Der Wärmeaustausch zwischen den beiden parallel zueinander angeordneten Rohren ist zunächst deshalb unbefriedigend, weil sie sich ebenfalls nur auf einer annähernd linienförmigen Berührungsfläche berühren und weil sich der Wärmeübergangswiderstand von den beiden Rohren auf das Kupferband zweimal nachteilig auswirkt. Hinzu kommt xxxxxx, daß bei diesem bekannten Doppelrohr - da eine äußere Isolierschicht fehlt - eine relativ starke Wärmeabstrahlung nach außen stattfinden kann, die sich infolge der relativ großen äußeren oberfläche dieses Rohres besonders nachteilig auswirkt.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Doppelrohre besteht in ihrem eigenartigen,etwa eiförmigen Gesamtquerschnitt , der das Biegen derartiger Doppelrohre erheblich erschwert und auch beim Verlegen eines derartigen Rohres erhebliche Schwierigkeiten bereitet und beispielsweise besondere. Halterungen erfordert, die speziell für diese eigenartige Rohrform angefertigt werden müssen«, Außerdem macht der stark unterschiedliche Strömungsquerschnitt der beiden miteinander verbundenen Rohre dieses bekannte Doppelrohr für viele Anwendungszwecke ungeeignet. So ist es in zahlreichen

Fällen erwünscht, daß die miteinander verbundenen Einzelrohre keinen unterschiedlichen, sondern einen annähernd oder genau gleichen Strömungsquerschnitt besitzen, damit in beiden Rohren bei gleichen Fördermengen gleich große Strömungsgeschwindigkeiten herrschen« Derartige Anforderungen werden beispielsweise häufig bei Warmwasserversorgungsanlagen gestellt.

Die Neuerung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Doppelrohr zu schaffen, welches einerseits einen möglichst intensiven Wärmeübergang zwischen den beiden Einzelrohren gestattet, andererseits nach außen hin eine besonders wirksame Wärmeisolierung besitzt und schließlich eine derartige Form und Abmessung aufweist, daß es sich leicht verlegen läßt und einen nur geringen Raum beansprucht.

Diese Aufgabe wird von der Neuerung dadurch gelöst, daß die beiden Einzelrohre im wesentlichen halbkreisförmige, untereinander etwa gleich große Querschnittsflächen besitzen und zu einem im Querschnitt im wesentlichen kreisförmigen Doppelrohr zusammengefügt sind, derart, daß die abgeflachten Oberflächenabschnitte der Einzelrohre auf großen Berührungsflächen wärmeleitend aneinander anliegen» Hierdurch wird zunächst eine erhebliche Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen den beiden Einzelrohren erreicht« Dies ist vor allem eine Folge der im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnittsfläche der Einzelrohre, die eine äußere Rohroberfläche entstehen läßt, welche auf einer Längsseite abgeflacht ist» Da jedes der beiden Einzelrohre eine solche abgeflachte Außenfläche besitzt und diese Flächen wärmeleitend aneinander anliegen, ist hier - im Gegensatz zu den bekannten Doppelrohren mit ihren linienartigen Berührungsflächen - ein Wärmeübergang zwischen den Einzelrohren auf einer um ein großes Vielfaches breiteren Berührungsfläche möglich. Dies hat zur Folge, daß die übertragene Wärmemenge - normale, gleiche Verhältnisse vorausgesetzt - bei dem neuerungsgemäß ausgebildeten Doppelrohr wesentlich größer ist als bei den bekannten Bauarten,

Außerdem gelangt die Wärme bei dem Doppelrohr nach der Neuerung ohne zusätzliches Übertragungselement unmittelbar von einem Einzelrohr zum anderen, so daß der Wärmeübergangswiderstand zwischen den beiden Einzelrohren nur etwa halb so groß ist wie bei den bekannten Bauarten.

Der kreisförmige Gesamtquerschnitt des Doppelrohres nach der Neuerung hat zunächst den Vorteil, daß das Verlegen eines solchen Doppelrohres wesentlich einfacher ist als bei den relativ komplizierten, etwa eiförmigen Querschnitten der bekannten Doppelrohre, so daß beispielsweise genormte und für normale runde Leitungsrohre bestimmte Rohrschellen und Halterungen verwendet werden können« Außerdem, wird durch den kreisförmigen Gesamtquerschnitt des neuerungsgemäß ausge~ bildeten Doppelrohres ein Biegen desselben in beliebigen Ebenen ermöglicht, ohne daß hierbei unzulässige Verformungen der beiden miteinander verbundenen Rohre befürchtet zu werden brauchen. Ein weiterer Vorteil des Doppelrohres nach der Neuerung besteht in seiner sehr geringen Gesamtquerschnittsfläche, die durch die besonders gute Raumausnutzung infolge der etwa halbkreisförmigen Querschnittsflächen der Einzelrohre ermöglicht wird. Während bei den bekannten Doppelrohren mit stark unterschiedlichem Querschnitt der Einzelrohre und etwa eiförmigem Gesamtquerschnitt verhältnismäßig große Toträume zwischen den beiden Einzelrohren vorhanden sind, entfallen derartige Toträume bei dem Doppelrohr nach der Neuerung völlig, Infolgedessen ist - bei gleichem Nutzquerschnitt der beiden miteinander verbundenen Einzelrohre - der Platzbedarf für das neuerungsgemäß ausgebildete Doppelrohr wesentlich geringer als bei den bekannten Bauformen, so daß es sich in wesentlich dünneren Wänden und Decken unterbringen läßt als die bekannten Bauformen und die für seine Unterbringung erforderlichen Leitungskanäle und Leitungsschächte erheblich kleinere Abmessungen erhalten können.

Außerdem führt der etwa kreisförmige Gesamtquerschnitt des Doppelrohres nach der Neuerung zu einer gegenüber den bekannten Doppelrohren wesentlich kleineren äußeren Oberfläche, so daß die Wärmeverluste durch Strahlung und Leitung an dieser Oberfläche wesentlich geringer sind als bei den bekannten Bauformen. Die, besonders kleine äußere Oberfläche des Doppelrohres hat ferner den Vorteil, daß die beide Einzelrohre gemeinsam umschließende Isolierschicht eine nur relativ geringe Umfangslänge zu besitzen braucht, so daß der Materialbedarf für die Herstellung der Isolierschicht wesentlich geringer ist als bei den bekannten Doppelrohren mit etwa eiförmigem Gesamtquerschnitt.

Ein weiterer Vorteil gegenüber diesen bekannten Doppelrohren mit stark unterschiedlichem Querschnitt der Einzelrohre besteht darin, daß bei dem Doppelrohr nach der Neuerung der Strömungsquerschnitt der Einzelrohre zumindest annähernd gleich groß ist. Das neuerungsgemäß ausgebildete Doppelrohr ist demgemäß insbesondere für solche Anwendungszwecke bestimmt, bei denen besonderer Wert auf zumindest etwa gleich große Strömungsquerschnitte der Einzelrohre gelegt wird. Es steht jedoch nichts im Wege, sofern dies wünschenswert oder zweckmäßig ist, den Einzelrohren in ihrer Form und/oder Größe in gewissem Umfange voneinander abweichende Strömungsquerschnitte zu geben.

Im Regelfalle empfiehlt es sich, wenn die Berührungsflächen der Einzelrohre als ebene und glatte Oberflächenabschnitte ausgebildet sind. Derartige halbkreisförmig ausgebildete Einzelrohre lassen sich relativ leicht herstellen, wobei es ferner möglich ist, für jedes der beiden Einzelrohre ein und dasselbe Rohrprofil zu verwenden. Es ist jedoch auch möglich, daß die Berührungsfläche des einen der Einzelrohre im Querschnitt nach außen konkav und die des anderen Rohres

nach außen konvex gebogen ist.

Die Einzelrohre können an ihren Berührungsflächen miteinander verlötet oder verschweißt sein. Auf diese Weise läßt sich der Wärmeübergang zwischen den beiden Einzelrohren noch um ein erhebliches Maß verbessern, während die Formbeständigkeit und Stabilität des Doppelrohres gleichzeitig erheblich gesteigert wird. Ferner ist es möglich, die beiden Einzelrohre in an sich bekannter Weise gemeinsam mit einem Metallband - vorzugsweise Kupferband - schraubenförmig zu umwickeln. Auf diese Weise wird die mechanische Festigkeit des Doppelrohres, insbesondere dann, wenn die beiden Einzelrohre nicht miteinander verlötet oder verschweißt sind, wesentlich verbessert. Außerdem wird hierdurch auch eine gewisse, wenn auch nicht sehr große Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen den beiden Einzelrohren erreicht.

In der Regel ist es zweckmäßig, wenn die die Einzelrohre außen umschließende Isolierschicht in an sich bekannter Weise aus einem Kunststoffschlauch besteht, der auf seiner Innenfläche mit sich in Rohrlängsrichtung erstreckenden rillen- oder rinnenförmigen Hohlräumen versehen ist. Auf diese Weise entstehen zwischen dem Kunststoffschlauch und der Rohrwandung Luftkammern, welche die wärmeisolierende Wirkung der Isolierschicht erhöhen. Um den Wärmeübergang von dem Doppelrohr auf das auf der Außenseite der Isolierschicht befindliche Medium - beispielsweise die umgebende Luft oder aber das umgebende Mauerwerk - möglichst klein und den Luftraumanteil an der Isolierschicht möglichst groß zu halten, empfiehlt es sich, die zwischen den Luftkammern verbleibenden Stege möglichst schmal zu bemessen. Andererseits ist es jedoch zur Erzielung einer ausreichenden mechanischen Festigkeit erforderlich, eine gewisse Breite der Stege nicht zu unterschreiten, um den beispielsweise beim Verlegen, beim Transport, beim Biegen und bei der Lagerung der Doppelrohre auftretenden mechanischen Beanspruchungen standzuhalten. Für die rillen- oder rinnenförmigen Hohlräume wählt man daher zweckmäßigerweise eine

dreieckförmige Querschnittsform, bei der die Auflagefläche der Stege auf der Rohr oberfläche möglichst klein und der Übergang der Stege zum Kunststoffschlauch möglichst breit gehalten ist.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Neuerung veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 ein Doppelrohr mit ebenen und glatten Berührungsflächen der Einzelrohre;

Fig. 2 ein Doppelrohr teilweise im Schnitt mit

ebenen Berührungsflächen der Einzelrohre, wobei diese von einem Metallband umwickelt sind;

Fig. 3 ein Doppelrohr mit im Querschnitt gebogenen Berührungsflächen der Einzelrohre»

Das Doppelrohr besteht bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform aus zwei wärmeleitend miteinander verbundenen Einzelrohren 1 und 2, die im wesentlichen halbkreisförmige und untereinander etwa gleich große Querschnittsflächen 3 aufweisen. Jedes der Einzelrohre 1 und 2 besitzt einen ebenen und glatten Oberflächenabschnitt 4, der als Berührungsfläche dient. Die beiden ebenen und glatten Oberflächenabschnitte 4 der Einzelrohre 1 und 2 liegen auf ganzer Breite wärmeleitend aneinander an und können außerdem, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist, durch Löten oder Schweißen miteinander verbunden sein. Sofern die Einzelrohre

1 und 2 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen, kommt für eine feste Verbindung der Einzelrohre in erster Linie ein Löten infrage, während in den Fällen, in denen die Einzelrohre 1 und 2 aus Stahl oder Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung hergestellt sind, die Einzelrohre 1 und

2 auf ihren Berührungsflächen 4 vorzugsweise miteinander verschweißt werden.

Die beiden Einzelrohre 1 und 2 werden gemeinsam von einer Isolierschicht 5 umschlossen, die vorzugsweise aus einem wärmeisolierenden Kunststoff besteht, für die jedoch durchaus auch andere hierzu geeignete Materialien verwendet werden können. Die Innenfläche der Isolierschicht ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mit in Rohrlängsrichtung sich erstreckenden rillen- oder rinnenförmigen Hohlräumen 6 versehen, die einen etwa dreieckförmigen Querschnitt besitzen und unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Stattdessen ist es jedoch beispielsweise auch möglich, als Isolierschicht einen Kunststoffschlauch zu verwenden, der mit in anderer Weise ausgebildeten poren-, zellen- oder kanalartigen, luftgefüllten Hohlräumen versehen ist.

Das in Fig, 2 dargestellte Doppelrohr besitzt im wesentlichen die gleiche Ausbildung wie das Doppelrohr nach Fig. 1» Es unterscheidet sich diesem gegenüber lediglich durch ein vorzugsweise aus Kupfer bestehendes, dünnes Metallband 7, welches schraubenförmig um die beiden Einzelrohre 1, 2 herumgewickelt ist und außenseitig von einem mit rillen- bzw. rinnenförmigen Hohlräumen 6 versehenen Kunststoffschlauch 5 umschlossen wird.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Doppelrohres dargestellt, bei der die Berührungsfläche M-des Einzelrohres im Querschnitt nach außen konkav und die des Einzelrohres 2 nach außen konvex gebogen ist.

Claims (6)

Schutzansprüche:

1. Wärmeisoliertes Doppelrohr, welches aus zwei wärmeleitend miteinander verbundenen Einzelrohren besteht, die nebeneinander angeordnet sich gegenseitig auf einem Teil ihrer äußeren Oberfläche berühren und nach außen hin von einer beide Einzelrohre gemeinsam umschließenden Isolierschicht umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einzelrohre (1, 2) im wesentlichen halbkreisförmige, untereinander etwa gleich große Querschnittsflächen (3) besitzen und zu einem im Querschnitt im wesentlichen kreisförmigen Doppelrohr zusammengefügt sind, derart, daß die abgeflachten Oberflächenabschnitte der Einzelrohre (1, 2) auf großen Berührungsflächen (M-) wärmeleitend aneinander anliegen.

2. Doppelrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Berührungsflächen (4·) der Einzelrohre (1, 2) als ebene und glatte Oberflächenabschnitte ausgebildet sind.

3. Doppelrohr nach Anspruch 1, dadurc h gekennzeichnet , daß die Berührungsfläche (4) des einen der Einzelrohre (1) im Querschnitt nach außen konkav und die des anderen Rohres (2) nach außen konvex gebogen ist.

4, Doppelrohr nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelrohre (1, 2) an ihren Berührungsflächen (4) miteinander verlötet oder verschweißt sind.

5. Doppelrohr nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einzelrohre (1, 2) in an sich bekannter Weise gemeinsam von einem Metallband (7), vorzugsweise Kupferband, schraubenförmig umwickelt sind«,

6. Doppelrohr nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (5) in an sich bekannter Weise aus einem Kunststoffschlauch besteht, der auf seiner Innenfläche mit sich in Rohrlängsrichtung erstreckenden, rillen- oder rinnenförmigen Hohlräumen (6) versehen ist.