DE19515336A1 - Verfahren zur Herstellung von innengerillten Rohren für Wärmetauscheranlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von innengerillten Rohren für Wärmetauscheranlagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Innengerillte, längsnahtgeschweißte Kupferrohre werden in Wärmetauscheranlagen verwendet, wie z. B. in Klimaanlagen oder wo eine Kondensation oder Verdampfung erforderlich ist.

Die Berippung führt auf der Kältemittelseite zu einem verbesserten Wärmeübergang an der Rohrinnenseite. Daher sind bei gleicher Leistung kleinere Anlagen oder ein geringerer Kältemittelbedarf möglich bzw. bei gleicher Leistung und Bauart ist eine geringere Kältemittelströmungsgeschwindigkeit möglich. Solche Rohre werden bevorzugt durch Walzprofilierung eines glatten Metallbandes, Formen des Metallbandes zu einem Rohr und Verschweißen der Längsnaht hergestellt. Dem Schweißen kann sich ein Glühvorgang anschließen.

Gegenüber den bisher verwendeten nahtlosen Rohren weisen die längsnahtgeschweißten Rohre Vorteile hinsichtlich der Gleichwandigkeit und damit gleichmäßigerer Biegeeigenschaften über den gesamten Rohrumfang auf. Da keine Schmierstoffe beim Walzen der Rillen erforderlich sind, sind die längsnahtgeschweißten Rohre frei von Schmiermittelresten an der Innenoberfläche.

Die in das glattwandige Metallband eingewalzten Rillen verlaufen unter einem Winkel von 15-45° zur Längsrichtung des Metallbandes. Dadurch wird dem in dem innengerillten Metallrohr geführten Medium ein Drall auferlegt, durch den der Wärmeübergang verbessert werden soll.

Bei der Herstellung der schräg verlaufenden Rillen mit einem Walzwerk wird auf das Metallband eine Querkraft ausgeübt, die das Metallband aus der Fertigungsrichtung auslenken möchte. Das Metallband muß deshalb exakt seitlich geführt werden.

Eine exakte Führung kann jedoch nicht immer gewährleistet werden, so daß der sich anschließende Schweißprozeß nachteilig beeinflußt wird. Gerade bei den in Rede stehenden Metallrohren mit einem Durchmesser von in etwa 10 mm und einer Wanddicke von 0,4 mm sind auf die Führung der Bandkanten im Bereich der Schweißvorrichtung höchste Anforderungen zu stellen. Darüberhinaus kann es durch die seitlichen Führungen zu einer Beschädigung bzw. Verformung der Bandkanten kommen, was sich ebenfalls nachteilig auf die Qualität der Schweißnaht auswirkt.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren dahingehend zu verbessern, daß auf die zusätzliche Führung der Bandkanten verzichtet werden kann und ein längsnahtgeschweißtes, innengerilltes Metallrohr mit einer hohen Qualität der Schweißnaht herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 erfaßten Merkmale gelöst.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die durch das Walzwerk erzeugten Querkräfte gleichmäßig nach beiden Seiten wirken, und sich dadurch gegenseitig aufheben.

Neben den sich aus der Aufgabenstellung direkt ergebenden Vorteile wird es nunmehr möglich, die Tiefe der Rillen, den Winkel der Rillen zur Längskante nach wärmetechnischen Gesichtspunkten zu optimieren. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht noch darin, daß durch die unterschiedlich ausgerichteten Rillen die Turbulenz des Mediums wesentlich erhöht wird. Die Randströmungen werden gegeneinander geführt, wodurch der Wärmeübergang verbessert wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine seitliche Ansicht einer Vorrichtung, die in besonderer Weise für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.

Von einer Vorratsspule 1 wird ein Kupferband 2 von z. B. 30 mm Breite und 0,4 mm Wanddicke abgezogen und einem Duo-Walzwerk 3 zugeführt. Die Unterwalze 3a ist glatt und die Oberwalze 3b weist eine Profilierung auf, welche an der nach oben weisenden Oberfläche des Kupferbandes 2 ein Rillenprofil erzeugt. Das profilierte Kupferband 2 wird einer Formeinrichtung 4 zugeführt, in welchem es zu einem Rohr 5 mit Längsschlitz geformt wird. Mittels einer Schweißeinrichtung 6, vorzugsweise einer WIG-Schweißeinrichtung wird der Längsschlitz verschweißt. Das geschweißte Rohr 7 wird von einer Abzugsvorrichtung 8, vorzugsweise einem sogenannten Spannzangenabzug mit mehreren an einer endlosen Kette 8a befestigten Spannzangenpaaren 8b, durch die Fertigungsanlage gezogen und in einen Vorratsbehälter 9 eingefahren.

Die Profilierung der Oberwalze 3b ist nun erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß die in dem Kupferband 2 erzeugten Rillen 10 zu mindestens zwei Gruppen zusammengefaßt sind, in denen die Rillen parallel zueinander und mit unterschiedlichen Winkeln zur Längsachse des Kupferbandes 2 verlaufen. In Fig. 2 verlaufen die Rillen nach Art eines Fischgrätenmusters. In Fig. 3 ist ein doppeltes Fischgrätenmuster in das Kupferband 2 eingewalzt. Die Längskanten des Kupferbandes 2 bleiben frei von Rillen 10, so daß glattwandige Bereiche 2a verbleiben, welche eine Verschweißung der Längskanten vereinfachen sollen.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Rillen 10 ergibt sich bei der Fertigung ein gerader Verlauf des Kupferbandes 2 in Richtung der Fertigung, da keine Querkräfte auf das Kupferband 2 durch die Profilierung der Oberwalze 36 einwirken bzw. diese sich gegenseitig aufheben. Dadurch wird die Schweißnahtqualität erheblich erhöht. Auf eine seitliche Führung des Kupferbandes 2 zwischen dem Walzwerk 3 und der Formeinrichtung 4 kann verzichtet werden.

Neben diesem Vorteil weist das nach der Lehre der Fertigung hergestellte innengerillte Metallrohr noch den Vorteil auf, daß der Wärmeübergang erheblich verbessert wird. Diese Verbesserung rührt daher, daß durch die spezielle Anordnung der Rillen 10 die Randströmungen des im Rohrinnern transportierten Mediums gegeneinander geführt werden. Dadurch wird eine Verwirbelung erzeugt, die den Wärmeübergang verbessert.

Als Werkstoff für das Rohr hat sich Kupfer als besonders geeignet erwiesen, da Kupfer sich gut spanlos verarbeiten läßt, gut schweißbar ist und eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist.

Die geschweißten Rohre 7 können z. B. im kontinuierlichen Durchlauf geglüht werden, um ihre Biegbarkeit zu verbessern, und anschließend zu Transportringen gewickelt werden.

Üblicherweise wird das Glühen jedoch in sogenannten Haubenöfen unter Schutzgas durchgeführt, wobei die Rohrlänge in dem Behälter 9 vorliegt.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von innengerillten Rohren für Wärmetauscheranlagen, bei dem ein glattes Metallband von einem Ringbund abgezogen, in einem Walzwerk mit einer Vielzahl von unter einem Winkel von 15 bis 45° zur Längsrichtung des Bandes parallel zueinander verlaufenden Rillen versehen wird, das Metallband kontinuierlich zu einem Rohr mit Längsschlitz geformt und der Schlitz verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Gruppen von parallel zueinander verlaufenden Rillen in die Oberfläche des Metallbandes eingewalzt werden, wobei die Rillen in Form eines Fischgrätenmusters verlaufen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen von der Mitte des Metallbandes in Richtung auf die Längskanten des Metallbandes ausgerichtet sind und die Rillen der verschiedenen Gruppen einen Winkel zwischen 30° und 90° zwischen sich einschließen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskantenbereiche über eine Breite von zumindest 1 mm frei von Rillen sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen von parallel zueinander verlaufenden Rillen eingewalzt werden, die jeweils einen Winkel von 15 bis 45° zur Längsachse und zwischen sich einen Winkel von 30 bis 90° einschließen.