DE19643137A1

DE19643137A1 - Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche und Verfahren zum Herstellen desselben

Info

Publication number: DE19643137A1
Application number: DE19643137A
Authority: DE
Inventors: Haruo Kohno; Takashi Kazama; Makoto Miyauchi; Yoshikatsu Arayama; Kohtaroh Nagahara; Shunroku Sukumoda
Original assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2016-10-19
Also published as: CN1388353A; KR970022200A; CN1105291C; DE19643137C2; US5704424A; KR100227209B1; CN1165287A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmeübertragungsrohre mit gerillten Innenflächen, bei denen auf den Innenflächen von Metallrohren Rippen ausgeformt sind, sowie Verfahren zum Her stellen derselben.

Stand der Technik

Diese Typen von Wärmeübertragungsrohren mit gerillten Innen flächen werden hauptsächlich als Verdampfungs- oder Kondensa tionsrohre in Wärmetauschern und dgl., in Klimageräten oder in Kühlanlagen verwendet. Seit kurzem werden Wärmeübertra gungsrohre mit spiralförmigen Nuten, die über die gesamte Innenfläche ausgeformt sind, und zwischen diesen Nuten aus geformten Rippen in großem Umfang vermarktet.

Die derzeit weitestverbreiteten Wärmeübertragungsrohre werden durch ein Verfahren hergestellt, bei dem Rippen über die ge samte Innenfläche eines Metallrohres durch Rollen ausgeformt werden, indem ein Schwimmkern mit Spiralnuten an der äußeren Umfangsfläche über das Innere eines nahtlosen Rohrs geführt wird, das durch einen Zieh- oder Strangpreßprozeß erhalten wird. Form und Höhe der Rippen in den auf diese Weise herge stellten Rohren sind jedoch durch die Eigenschaften des Schwimmkerns begrenzt, und für das Ausmaß, in dem das Wärme übertragungsvermögen durch Verbesserung der Rippen gesteigert werden kann, gibt es eine Grenze.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben deshalb die Anwendung des "elektrischen Nahtschweißverfahrens" unter sucht, um Metallrohre in der Produktion von Wärmeübertra gungsrohren zu erhalten, bei dem anstelle eines nahtlosen Rohres ein langes Metallflachmaterial in seitlicher Richtung rundgebogen wird, und die miteinander in Berührung gebrachten Seitenkanten verschweißt werden. Bei dem elektrischen Naht schweißverfahren können die auf den Innenflächen der Wärme übertragungsrohre auszuformenden Rippen durch Walzen auf den noch ebenen Metallflächen hergestellt werden, wodurch die Freiheit bei der Auslegung der Rippenformen erhöht wird.

Fig. 13 zeigt ein Beispiel eines Wärmeübertragungsrohres mit gerillter Innenfläche, das durch eine elektrisches Naht schweißverfahren hergestellt wird. Bei diesem Wärmeübertra gungsrohr 1 handelt es sich um ein Metallrohr mit einem kreisförmigen Querschnitt, einer Vielzahl von Rippen 2, die zueinander parallel, in einem konstanten Winkel zur Rohrachse und spiralförmig über nahezu die gesamte Innenfläche ange ordnet sind. Spiralnuten 3 sind jeweils zwischen benachbarten Rippen 2 ausgeformt. Außerdem verläuft ein Schweißabschnitt 4 in axialer Richtung an einer Stelle der Innenfläche des Wär meübertragungsrohres 1, und nutförmige rippenlose Abschnitte 5, die sich in axialer Richtung erstrecken, sind zu beiden Seiten des Schweißabschnitts 4 ausgebildet, so daß die Rippen 2 durch diese rippenlosen Abschnitte 5 getrennt sind.

Es wurde jedoch festgestellt, daß die Seitenkanten des Flach materials B bei den herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Wärmeübertragungsrohren mit gerillter Innenfläche keine gerade Linie 5A, sondern eher eine leicht wellige Form 5B bilden, wie in Fig. 14 dargestellt. Bei Auftreten dieses Typs Wellenform 5B können sich während des Schweißens in der Kon taktfläche Lücken bilden, so daß die Qualität des Schweißab schnitts uneinheitlich werden kann. Wird also die Wellenform 5B extrem, so müssen die Seitenkanten des Flachmaterials zu einer linearen Form nachgeschnitten werden, um die Zuverläs sigkeit des Schweißabschnitts zu erhöhen.

Vor kurzem durchgeführte Untersuchungen der Erfinder der vor liegenden Erfindung ergaben, daß die Kondensations- und Ver dampfungswirkung verbessert werden kann, wenn der Überstand der Rippen im Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche erhöht und die Querschnittsform der Rippen schlanker wird. Bei dieser Ausbildung von Rippen mit größerem Überstand er gibt sich jedoch eine noch stärker ausgeprägte Wellenform 5B, was ein Hindernis für die Verwirklichung höherer Rippen dar stellt.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten deshalb den Mechanismus, aufgrund dessen die in Fig. 14 dargestellte Wellenform 5B auftritt, im einzelnen und kamen zu folgendem Schluß. Da der auf das Material einwirkende Druck in den Ab schnitten, in denen die Spiralnuten 3 ausgeformt werden, höher ist als in den Abschnitten, in denen die Rippen 2 aus geformt werden, fließt Material von den Enden der Spiralnuten 3 in Richtung der rippenlosen Abschnitte 5. Aus diesem Grund bauchen sich die den Enden der Spiralnuten 3 entsprechenden Bereiche nach außen, so daß sie die Wellenform 5B bilden.

Des weiteren tritt beim Herstellen von Wärmeübertragungsroh ren mit gerillter Innenfläche durch elektrisches Nahtschwei ßen ein zweites nachstehend beschriebenes Problem auf. Werden die Wärmeübertragungsrohre mit gerillter Innenfläche in einen Wärmetauscher eingebaut, so pendelt der Strömungsverlauf durch den Wärmetauscher hin und her, so daß ein Arbeitsauf wand erforderlich wird, um die Wärmeübertragungsrohre paral lel anzuordnen und ihre Endabschnitte mittels U-förmiger Rohre zu verbinden. In diesem Fall sieht das übliche Verfah ren ein Aufweiten der Endabschnitte der Wärmeübertragungsroh re 1 zu konischen Formen mittels eines konischen Rohraufwei ters P mit einer punktförmigen Spitze vor, wie in Fig. 15 dargestellt, und das anschließende Einführen und Verschweißen der Endabschnitte der U-förmigen Rohre in diese aufgeweiteten Abschnitte.

Bei diesen herkömmlichen Wärmeübertragungsrohren mit gerill ter Innenfläche bilden sich jedoch während des Aufweitens der Rohre manchmal Risse in den Spiralnuten 3 neben dem Schweiß abschnitt 4, wodurch die Ausbeute verringert wird.

Normalerweise wird darauf geachtet, daß die Dicke des Metall rohres im Bereich der Spiralnuten 3 über die Gesamtheit jeder Spiralnut 3 konstant ist. Deshalb darf die Festigkeit des Me tallrohres im Bereich der Spiralnuten 3 zu beiden Seiten des Schweißabschnitts nicht sehr niedrig sein.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten deshalb eine detaillierte Untersuchung dieses Phänomens durch, als deren Ergebnis sie feststellten, daß sich Risse an diese Stellen bilden, weil die Dehnbarkeit in den Schweißabschnitten 4, die relativ dick sein müssen, schlecht ist, so daß Spannungskon zentrationen an den Abschnitten in den Spiralnuten 3 nahe der Schweißabschnitte 4 auftreten, die dadurch in Umfangsrichtung einer starken Zugbelastung ausgesetzt sind, wodurch Risse leichter entstehen können.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Wärme übertragungsrohr mit gerillter Innenfläche und ein Verfahren zum Herstellen desselben anzubieten, mit dem die Bildung einer Wellenform an den Kanten des Flachmaterials vermieden werden kann, während es gleichzeitig eine hohe Zuverlässig keit besitzt.

Zur Lösung dieser obigen Aufgabe umfaßt ein Wärmeübertra gungsrohr mit gerillter Innenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung ein Metallrohr mit einer inneren Umfangsfläche, einen auf der inneren Umfangsfläche des Metallrohres aus geformten Schweißabschnitt, der sich in axialer Richtung des Metallrohres erstreckt, ein Paar hervorstehende auf der inne ren Umfangsfläche des Metallrohres ausgeformte Streifenab schnitte, die parallel zum Schweißabschnitt und getrennt von diesem angeordnet sind, und eine Vielzahl von Rippen, die in einem Bereich zwischen dem Paar hervorstehender Streifenab schnitte, der den Schweißabschnitt nicht enthält, ausgeformt sind.

Des weiteren umfaßt ein Verfahren zum Herstellen eines Wärme übertragungsrohres mit gerillter Innenfläche gemäß der vor liegenden Erfindung einen Walzschritt, bei dem ein metalli sches Flachmaterial zwischen mindestens einem Paar Rippenfor mungswalzen hindurchläuft, um auf der Oberfläche des Flachma terials ein Paar Schweißabschnitte parallel zu beiden seitli chen Kanten des Flachmaterials und jeweils von den Seiten kanten getrennt und eine Vielzahl von in einem Bereich zwi schen den Schweißabschnitten angeordneten Rippen aufzuwalzen, einen Rohrformungsschritt, bei dem das Flachmaterial mit den darauf ausgeformten Schweißabschnitten und Rippen durch eine Vielzahl von Formwalzen geführt wird, um das Flachmaterial zu einem Rohr zu formen, auf dessen Innenfläche sich die Schweißabschnitte und Rippen befinden, und einen Schweiß schritt, bei dem beide Seitenkanten des zu einem Rohr geform ten Flachmaterials erhitzt und miteinander verbunden werden.

Bei dem obengenannten Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche und dem Verfahren zu dessen Herstellung wird selbst bei einem Fließen des Materials von den Enden der Nuten zu den rippenlosen Abschnitten während des Aufwalzens der Rippen auf dem Flachmaterial dieser Materialfluß mittels der zwischen den Nuten und den rippenlosen Abschnitten ausge formten hervorstehenden Streifenabschnitte aufgehalten, um die Bildung von Wellenformen an den Seitenkanten des Flach materials zu verhindern. Demzufolge können Fehler im Schweiß abschnitt, die aufgrund der Wellenformen entstehen, verhin dert werden, so daß die Zuverlässigkeit des Wärmeübertra gungsrohres mit gerillter Innenfläche erhöht wird.

Darüber hinaus ist bei diesem Wärmeübertragungsrohr mit ge rillter Innenfläche ein Paar paralleler hervorstehender Streifenabschnitte zu beiden Seiten des Schweißabschnitts ausgeformt, so daß die Bereiche um die Schweißabschnitte ver stärkt werden können, um die Zuverlässigkeit des Wärmeüber tragungsrohres mit gerillter Innenfläche auch diesbezüglich zu erhöhen.

Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Wärme übertragungsrohr mit gerillter Innenfläche und ein Verfahren zum Herstellen desselben anzubieten, mit dem die Entstehung von Rissen in den Nuten neben dem Schweißabschnitt während des Ausweitens vermieden werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt ein zweites Wärmeübertra gungsrohr mit gerillter Innenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung ein Metallrohr mit einer inneren Umfangsfläche, eine Vielzahl von auf der inneren Umfangsfläche des Metall rohrs ausgeformten Rippen, die gegenüber der inneren Umfangs fläche überstehen, und einen auf der inneren Umfangsfläche des Metallrohrs ausgeformten Schweißabschnitt, der sich in axialer Richtung des Metallrohres erstreckt, wobei die Dicke des Metallrohres in den zwischen den Rippen ausgeformten Ab schnitten so verläuft, daß sie in Richtung des Schweißab schnittes in einem Bereich um den Schweißabschnitt, in dem der Mittelpunktswinkel zwischen 30 und 90° zu beiden Seiten der Mitte des Schweißbereichs beträgt, zunimmt.

Bei diesem Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche nimmt die Dicke des Metallrohres in den Nuten in den den Schweißabschnitt umgebenen Bereichen vom Außenseitenbereich in Richtung des Schweißabschnitts allmählich zu, so daß sich während der Rohraufweitung in den Grundabschnitten der Spiralnuten in der Nähe des Schweißabschnitts selbst dann keine Spannungskonzentrationen entwickeln können, wenn die Dehnbarkeit im dicken Schweißabschnitt schlecht ist, wodurch die Rißbildung an diesen Stellen verhindert wird. Als Ergeb nis können die Ausbeute nach der Rohraufweitung erhöht und die Zuverlässigkeit des Wärmeübertragungsrohres verbessert werden.

Ein zweites Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungs rohres mit gerillter Innenfläche gemäß der vorliegenden Er findung umfaßt einen Walzschritt, bei dem ein metallisches Flachmaterial zwischen mindestens einem Paar Rippenformungs walzen hindurchläuft, um auf der Oberfläche des Flachmate rials eine Vielzahl von gegenüber der Oberfläche überste henden Rippen aufzuwalzen, so daß die Dicke des Flachmate rials in den Nutabschnitten zwischen den Rippen in Richtung der Seitenkanten des Flachmaterials innerhalb von Bereichen um die Seitenkanten, die sich über 10 bis 30% der Breite des Flachmaterials erstrecken, zunimmt; einen Rohrformungs schritt, bei dem das Flachmaterial mit den darauf ausgeform ten Rippen durch eine Vielzahl von Formwalzen geführt wird, um das Flachmaterial zu einem Rohr zu formen, auf dessen Innenfläche sich die Rippen befinden, und einen Schweiß schritt, bei dem beide Seitenkanten des zu einem Rohr geform ten Flachmaterials erhitzt und miteinander verbunden werden.

Bei diesem Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungs rohres mit gerillter Innenfläche werden die Seitenkanten re lativ dick ausgeführt, so daß sich die Kanten nicht ins Inne re des Rohrs krümmen, wenn die Seitenkanten des Flachmate rials, auf das die Rippen aufgewalzt worden sind, verbunden und miteinander verschweißt werden, wodurch ein nach innen gerichteter Überstand des Schweißabschnitts aufgrund des Senkens der Seitenkanten vermieden wird, wodurch die Zuver lässigkeit des Wärmeübertragungsrohres mit gerillter Innen fläche auch in dieser Hinsicht verbessert wird.

Zur Lösung der obigen zweiten Aufgabe umfaßt ein drittes Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung ein Metallrohr mit einer inneren Um fangsfläche, eine Vielzahl von auf der inneren Umfangsfläche des Metallrohrs ausgeformten Rippen, die gegenüber der inne ren Umfangsfläche überstehen, und einen auf der inneren Um fangsfläche des Metallrohrs ausgeformten Schweißabschnitt, der sich in axialer Richtung des Metallrohres erstreckt, wo bei die Breite im Grund der zwischen den Rippen ausgeformten Nutabschnitte so verläuft, daß sie in Richtung des Schweißab schnittes in einem Bereich um den Schweißabschnitt, in dem der Mittelpunktswinkel zwischen 30 und 90° zu beiden Seiten der Mitte des Schweißbereichs beträgt, allmählich zunimmt.

Bei diesem Typ Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenflä che, bei dem die Breite im Grund der Rippen im Bereich um den Schweißabschnitt so verläuft, daß sie in Richtung vom Bereich der Außenseite zur Seite des Schweißabschnittes allmählich zunimmt, wodurch selbst bei schlechter Dehnbarkeit im dicken Schweißabschnitt die Dehnbarkeit in den den Schweißabschnitt umgebenden Nuten gut ist, können sich aufgrund eines Puffer effektes während der Rohraufweitung in den Grundabschnitten der Spiralnuten in der Nähe des Schweißabschnitts keine Span nungskonzentrationen entwickeln, wodurch die Rißbildung ver hindert wird. Als Ergebnis können die Ausbeute nach der Rohr aufweitung erhöht und die Zuverlässigkeit des Wärmeübertra gungsrohres verbessert werden.

Ein Verfahren zum Herstellen eines dritten Wärmeübertragungs rohres mit gerillter Innenfläche gemäß der vorliegenden Er findung umfaßt einen Walzschritt, bei dem ein metallisches Flachmaterial zwischen mindestens einem Paar Rippenformungs walzen hindurchläuft, um auf der Oberfläche des Flachmate rials eine Vielzahl von gegenüber der Oberfläche überstehen den Rippen aufzuwalzen, so daß die Breite im Grund der Nut abschnitte zwischen den Rippen in Richtung der Seitenkanten des Flachmaterials innerhalb der Bereiche um die Seitenkan ten, die sich über 10 bis 30% der Breite des Flachmaterials erstrecken, zunimmt; einen Rohrformungsschritt, bei dem das Flachmaterial mit den darauf ausgeformten Rippen durch eine Vielzahl von Formwalzen geführt wird, um das Flachmaterial zu einem Rohr zu formen, auf dessen Innenfläche sich die Rippen befinden, und einen Schweißschritt, bei dem beide Seitenkan ten des zu einem Rohr geformten Flachmaterials erhitzt und miteinander verbunden werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels des Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innen fläche entsprechend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ist eine Ansicht der Innenfläche des gleichen Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche im aufgeklappten Zustand,

Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Bereichs um den Schweißabschnitt des gleichen Wärmeübertra gungsrohrs mit gerillter Innenfläche,

Fig. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Bereichs um den Schweißabschnitt des gleichen Wärmeübertra gungsrohrs mit gerillter Innenfläche,

Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Vor richtung zum Herstellen des gleichen Wärmeübertra gungsrohrs mit gerillter Innenfläche,

Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer Rippenformungswalze der gleichen Herstellungsvorrichtung,

Fig. 7 ist eine Vorderansicht der gleichen Rippenformungs walze,

Fig. 8 ist eine vergrößerte Ansicht der gleichen Rippen formungswalze während des Aufwalzens von Rippen auf ein Flachmaterial,

Fig. 9 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Endab schnitts des Flachmaterials unmittelbar nach dem Walzen,

Fig. 10 ist eine Draufsicht eines Endabschnitts des Flach materials unmittelbar nach dem Walzen,

Fig. 11 ist eine Ansicht der Innenfläche eines zweiten Ausführungsbeispiels des Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung im aufgeklappten Zustand,

Fig. 12 ist eine Ansicht der Innenfläche eines dritten Ausführungsbeispiels des Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung im aufgeklappten Zustand,

Fig. 13 ist eine Schnittansicht eines beispielhaften her kömmlichen Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche,

Fig. 14 ist eine vergrößerte Ansicht einer ersten Problem zone an einem Endabschnitt eines Flachmaterials nach dem Stand der Technik,

Fig. 15 ist eine vergrößerte Ansicht einer zweiten Problem zone an einem Endabschnitt eines Flachmaterials nach dem Stand der Technik.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche 10 umfaßt ein Metallrohr mit einer inneren Umfangsfläche, auf der ein Schweißabschnitt 16 vor gesehen ist, der sich in axialer Richtung dieses Metallrohrs erstreckt, ein Paar hervorstehende Streifenabschnitte 18, die getrennt von, jedoch parallel zu diesem Schweißabschnitt 16 ausgeformt sind, und zahlreiche Rippen 12, die in dem Bereich seitlich vom Schweißabschnitt 16, diesen nicht enthaltend, in den Bereichen zwischen den hervorstehenden Streifenabschnit ten 18 ausgeformt sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden die Rippen 12 einen konstanten Schnittwinkel (Spiralwinkel) α zur Achse, wie in Fig. 2 dargestellt, und um die Rohrachse zentrierte Spiralen. Der Wert des Spiralwinkels α wird von den gewünschten Eigen schaften des Wärmeübertragungsrohrs bestimmt, unterliegt in der vorliegenden Erfindung jedoch keiner speziellen Ein schränkung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Endabschnitte jeder Rippe 12 jeweils mit den hervorstehenden Streifenabschnitten 18 gekoppelt. Durch Ausformen der hervorstehenden Streifenab schnitte 18 und Koppeln der Endabschnitte der Rippen 12 mit diesen hervorstehenden Streifenabschnitten 18 läßt sich der Effekt erzielen, die Bildung der wellenförmigen Verformungen an den Kanten des Flachmaterials B zu erschweren, wenn die Rippen 12 durch das oben erläuterte Verfahren auf die Ober fläche des Flachmaterials B aufgewalzt werden. Andererseits ist auch eine Struktur möglich, bei der die Enden der Rippen 12 nicht mit den hervorstehenden Streifenabschnitten 18 ge koppelt sind.

Der Abstand zwischen den Mittellinien der hervorstehenden Streifenabschnitte 18 unterliegt bei der vorliegenden Erfin dung keinen besonderen Einschränkungen, er sollte jedoch vorzugsweise 1 bis 7% des gesamten Umfangs der Innenfläche des Metallrohrs, besser 2 bis 5% und am besten 3 bis 4,5% betragen. Liegt der Abstand D im Bereich von 1 bis 7%, dann wird nicht nur das Auftreten welliger Verformungen an den Kanten des Flachmaterials B während des Walzens der Rippen 12 unterdrückt, sondern außerdem der Verstärkungseffekt in den Bereichen um den Schweißabschnitt durch den hervorstehenden Streifenabschnitt 18 verstärkt.

Das Ausmaß des Überstandes des hervorstehenden Streifenab schnitts 18 gegenüber der Innenfläche des Metallrohrs sollte vorzugsweise 10 bis 80%, besser 15 bis 70%, des Ausmaßes des Überstandes der Rippen 12 in einem äußeren Bereich A1 betra gen. Innerhalb des Bereichs von 10 bis 80% besteht nur eine geringe Gefahr, daß die hervorstehenden Streifenabschnitte 18 während des Aufweitens mit dem Rohraufweitungskegel in Berüh rung kommen, während aufgrund des hervorstehenden Streifen abschnitts 18 gleichzeitig eine ausreichende Verstärkung ge wonnen wird.

Außerdem haben bei diesem Ausführungsbeispiel die Abschnitte der Rippen 12 in einem Bereich A2 innerhalb eines konstanten Abstands zu den hervorstehenden Streifenabschnitten 18 Höhen H über der Innenfläche des Metallrohres, die allmählich in Richtung der hervorstehenden Streifenabschnitte 18 abnehmen, wie in Fig. 3 dargestellt. An den Kopplungsabschnitten mit den hervorstehenden Streifenabschnitten 18 sind die Höhen ungefähr gleich denjenigen der hervorstehenden Streifenab schnitte 18, so daß die Gratlinien der Rippen 12 und die Gratlinien der hervorstehenden Streifenabschnitte 18 konti nuierlich sind, wie in Fig. 2 dargestellt. Andererseits sind die Höhen H der Rippen 12 im Bereich A1 der Rippen 12 außer halb des Bereichs A2 konstant. Natürlich brauchen bei der vorliegenden Erfindung die Höhen der Rippen im Bereich A1 nicht konstant zu sein, und es ist möglich, daß die Höhen ab schnittsweise verschieden sind.

Wie in Fig. 1 dargestellt, sollte sich der Bereich A2 um den Schweißabschnitt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs eines Mittelpunktwinkels β = 30 ∼ 90° zu beiden Seiten der Mitte des Schweißabschnitts 16 erstrecken. Des weiteren sollte, wie in Fig. 3 dargestellt, die Dicke des Metallrohres (in der Zeichnung mit t1 ∼ t6 gekennzeichnet) in den Spiralnuten 14 innerhalb des Bereichs A2 um den Schweißabschnitt vorzugs weise einen solchen Verlauf haben, daß sie in Richtung des Schweißabschnitts 16 allmählich zunimmt. Im anderen Bereich A1 sollte die Dicke des Metallrohres (mit tn gekennzeichnet) in den Spiralnuten 14 vorzugsweise innerhalb eines Toleranzbereichs konstant sein. Die Strich-Zweipunktlinie in der Zeichnung deutet die hypothetische Oberfläche der Innenfläche des Rohrs innerhalb des Bereichs A1 an. Die Dicke des Metallrohrs (mit t0 gekennzeichnet) in den Nutabschnitten 20 zwischen dem Schweißabschnitt 16 und dem hervorstehenden Streifenabschnitt 18 ist größer als der Maximalwert der Dicke des Metallrohrs in den Spiralnuten 14 des Bereichs um den Schweißabschnitt. Die obige Beziehung kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
t0 < t1 < t2 < t3 < t4 < t5 < t6 < . . . < tn.

Liegt der Mittelpunktwinkel β innerhalb des obigen Bereichs, so ist die Dehnung des Materials in den Spiralnuten 14 über den gesamten Bereich A2 um den Schweißabschnitt ungefähr gleichmäßig, wenn das Wärmeübertragungsrohr 10 zu einer ko nischen Form, wie in Fig. 15 dargestellt, aufgeweitet wird, so daß sich keine Spannungen in den Grundabschnitten der Nuten neben dem Schweißabschnitt 14 konzentrieren und die Bildung von Rissen im Metallrohr verhindert wird. Liegt an dererseits der Mittelpunktwinkel β außerhalb dieses Bereichs, kann die Bildung von Rissen im Metallrohr im Bereich A2 um den Schweißabschnitt nicht ausreichend unterdrückt werden. Das bedeutet, daß bei einem Mittelpunktwinkel β kleiner als 30° der Bereich, über den sich die Dicke im Grund ändern kann, zu klein ist, so daß Spannungskonzentrationen in der Nähe des Schweißabschnitts 16 während des Aufweitens des Roh res nicht ausreichend unterdrückt werden können. Ist der Mit telpunktwinkel größer als 90°, ist der Bereich, über den die Dicke zunimmt, zu groß, so daß die Dehnung während des Rohr aufweitens beeinträchtigend wirkt und im Bereich um den Schweißabschnitt 16 Spannungskonzentrationen auftreten. Ein Wert des Winkels β zwischen 50 und 80° wäre noch vorteilhaf ter. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt, und die Dicke des Metallrohrs kann über die gesamte Oberfläche konstant sein.

Die maximale Dicke t1 des Metallrohrs in den Spiralnuten 14 im Bereich A2 um den Schweißabschnitt sollte vorzugsweise 103 bis 125% der Dicke des Metallrohrs in den Spiralnuten 14 im äußeren Bereich A1 betragen. Bei weniger als 103% lassen sich die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht ausreichend erzielen, und es besteht normalerweise keine Notwendigkeit für eine Dicke über 125%. Eine Dicke im Bereich von 105 bis 115% ist noch vorteilhafter.

Außerdem sollte die Dicke t0 des Metallrohrs im Nutabschnitt 20 vorzugsweise 105 ∼ 135% der Dicke tn des Metallrohrs in den Spiralnuten 14 des äußeren Bereichs A1 betragen. Bei weniger als 105% besteht die Möglichkeit, daß sich im Metall rohr in den Nutabschnitten 20 Risse bilden, während normaler weise keine Notwendigkeit für eine Dicke über 135% besteht.

Eine Dicke im Bereich von 110 ∼ bis 125% ist noch vorteilhaf ter.

Die Dicke des Metallrohrs im Schweißabschnitt 16 einschließ lich der Höhe des Schweißabschnitts 16 ist etwas geringer als die Dicke des Metallrohrs einschl. der Höhe der Rippen inner halb des Bereichs A1. Im Ergebnis liegt die Spitze des Schweißabschnitts 16 in radialer Richtung etwas weiter nach außen gerichtet als die Spitzen der Rippen 12. Ragt die Spitze des Schweißabschnitts 16 weiter nach innen als die Spitzen der Rippen 12, dann können der Schweißabschnitt 16 und der Rohraufweitungskegel aneinander scheuern, wenn das Rohr aufgeweitet wird, um wärmeabstrahlende Rippen auf dem Außenumfang des Wärmeübertragungsrohrs 10 anzubringen. Des weiteren kann dann, wenn die Spitze des Schweißabschnitts 16 viel weiter außen liegt als die Spitzen der Rippen, eine Ver tiefung in der Außenumfangsfläche des Rohrs an einer dem Schweißabschnitt 16 entsprechenden Stelle während des Auf weitungsprozesses eingeformt werden, wodurch der Grad der Zylindrizität des Wärmeübertragungsrohrs 10 verringert wird und die Gefahr einer Instabilität der wärmeabstrahlenden Rippen besteht.

Außerdem nehmen bei diesem Ausführungsbeispiel die Breiten W (in Fig. 4 mit W1 ∼ WS gekennzeichnet) im Grund der Spiral nuten 14 im Bereich A2 um den Schweißabschnitt allmählich in Richtung des Schweißabschnitts 16 zu. Im anderen Bereich A1 sind die Breiten W (als Wn gekennzeichnet) im Grund der Spi ralnuten innerhalb eines Toleranzbereichs konstant. Das heißt, daß die folgende Beziehung aufgestellt werden kann:
W1 < W2 < W3 < W4 < W5 < . . . < Wn.

Auf diese Weise kann der Bruch des Metallrohrs in der Nähe des Schweißabschnitts 16 selbst dann verhindert werden, wenn sich die Breiten W im Grund der Spiralnuten 14 ändern. Selbst wenn die Dicke t des Metallrohrs in den Spiralnuten 14 nicht so verläuft, daß sie allmählich in Richtung des Schweißabschnitts 16 zunimmt, kann deshalb der Bruch des Metallrohrs bis zu einem gewissen Grad verhindert werden, sofern die Breiten W im Grund so ausgeführt sind, daß sie allmählich in Richtung des Schweißabschnitts 16 zunehmen. Umgekehrt gilt, daß selbst dann, wenn die Breiten W im Grund nicht allmählich in Richtung des Schweißabschnitts 16 zunehmend verlaufen, der Bruch des Metallrohrs ebenfalls bis zu einem gewissen Grad verhindert werden kann, sofern die Dicken des Metallrohrs t1 ∼ t6 in den Spiralnuten 14 allmählich in Richtung des Schweißabschnitts 16 zunehmen. Da dieses Ausführungsbeispiel beide Merkmale aufweist, wird die Wirkung der Bruchvermeidung noch verbessert. Außerdem kann die Wirkung der Bruchvermeidung während der Rohraufweitung aus Ausformen der hervorstehenden Streifenabschnitt 18 erzielt werden.

Die maximale Breite W im Grund der Spiralnuten 14 im Bereich A2 um den Schweißabschnitt sollte vorzugsweise 102 ∼ 130% der Breite der Spiralnuten 14 im äußeren Bereich Al entsprechen. Bei einer Breite unter 102% lassen sich die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht ausreichend erzielen, und es besteht normalerweise keine Notwendigkeit für eine Breite über 150%. Eine Dicke im Bereich von 108 bis 120% ist noch vorteilhafter.

Wenn außerdem der Mittelpunktwinkel β im Bereich A2 um den Schweißabschnitt zwischen 30 und 90° beträgt, wird die Auf weitung der Rohrwandungen innerhalb der Spiralnuten 14 im Bereich A2 um den Schweißabschnitt verbessert, wenn das Wärmeübertragungsrohr 10 zu einer konischen Form aufgeweitet wird, wie in Fig. 15 dargestellt, so daß die geringe Auf weitung am Schweißabschnitt 16 zu einem Puffereffekt bei trägt, der eine Spannungskonzentration in den Grundab schnitten der Spiralnuten 14 neben dem Schweißabschnitt 16 verhindert, wodurch die Bildung von Rissen im Metallrohr verhindert wird. Ist andererseits der Mittelpunktwinkel β kleiner als 30°, so kann kein ausreichender Puffereffekt erzielt werden, wodurch die Wirkung zur Vermeidung von Span nungskonzentrationen nahe dem Schweißabschnitt 16 während des Aufweitens des Rohrs geschwächt wird, während sich bei einem Mittelpunktwinkel β größer als 90° das Gleichgewicht beim Aufweiten verschlechtert, so daß Spannungskonzentrationen in der Nähe des Schweißabschnitts 16 auftreten und die Rißbil dung im Metallrohr nicht ausreichend verhindert werden kann. Ein vorteilhafterer Wert des Mittelpunktwinkels β sollte im Bereich von 50 bis 80° liegen.

Um die Breiten W im Grund der Spiralnuten 14 im Bereich A2 um den Schweißabschnitt bei diesem Ausführungsbeispiel zu än dern, wird die Teilung der Rippen 12 über sämtliche Bereiche konstant gehalten, während die Höhen der Rippen 12 in Rich tung des Schweißabschnitts 16 allmählich verringert werden, um die Grundbreiten W anzugleichen. In dieser Beschreibung sind die Grundbreiten W als Abstände in Umfangsrichtung zwischen den hypothetischen Verlängerungen der Seitenflächen der Rippen 12 und den hypothetischen Verlängerungen der Grundflächen der Spiralnuten 14 definiert.

Des weiteren sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Über gangskanten zwischen den Seitenflächen der Rippen 12 und den Grundflächen der Spiralnuten 14 im äußeren Bereich A1 ge krümmt (bogenförmig ausgeführt). Andererseits haben die Über gangskanten zwischen den Seitenflächen der Rippen 12 und den Grundflächen der Spiralnuten 14 im Bereich A2 um den Schweiß abschnitt nahezu keine Bögen oder Bögen mit Krümmungsradien, die allmählich in Richtung der hervorstehenden Streifenabschnitte 18 abnehmen. Als Ergebnis wird die Dehnung der Grundflächen der Spiralnuten 14 im äußeren Bereich A1 unterdrückt. Das bedeutet, daß sich bei der Aufweitung des Wärmeübertragungsrohrs 10 die gesamten Grundflächen in den Spiralnuten 14 in den Abschnitten der Spiralnuten 14 ohne Bögen dehnen, während sich nur die ungefähr ebenen Abschnitte zwischen den gekrümmten Flächen der Spiralnuten hauptsächlich in den Abschnitten mit Bögen dehnen, wodurch die Breiten im Grund der Spiralnuten 14 wirksam verringert werden.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur beschränkt, und die Höhen H der Rippen 12 können konstant ausgeführt sein, sofern die Dicke des Metallrohrs in den Grundabschnitten der Spiralnuten konstant sind. In diesem Fall können die Breiten W der Spiralnuten 14 entweder durch Ändern der Teilung der Rippen 12 oder durch Anbringen von Bögen im Grund der Rippen 12 wirksam angepaßt werden.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Vorrich tung zum Herstellen des Wärmeübertragungsrohrs 10 gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel. Bezugszeichen 30 kennzeichnet eine Abspuleinrichtung zum kontinuierlichen Abwickeln eines metallischen Flachmaterials B mit konstanter Breite. Das abgewickelte Flachmaterial B durchläuft ein Paar Stützwalzen 32, dann eine gerillte Walze 34 und eine glatte Walze 36, die ein Paar bilden (gemeinsam als Rillenformwalzen bezeichnet). Die gerillte Walze 34 formt den hervorstehenden Streifenab schnitt 18, die Rippen 12 und die Spiralnuten 14, wie in Fig. 8 bis 10 dargestellt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Rippen 12 nur auf der Vorderseite des Flachmate rials B ausgeformt, während die Rückseite eben bleibt.

Fig. 6 bis 8 sind Detailansichten der gerillten Walze 34 und der glatten Walze 36. Diese Walzen 34, 36 sind jeweils in einem Gerüst 58 gelagert, so daß sie sich um Wellen 54, 56 drehen können. Wie in Fig. 7 und 8 dargestellt, umfaßt die gerillte Walze 34 eine gerillte Hauptwalze 34A mit in der äußeren Umfangsfläche ausgeformten Übertragungsnuten 62 und ein Paar seitliche Walzen 34B, die an ihren beiden Seiten angebracht sind. Während die Übertragungsnuten 62 die Rippen 12 auf dem Flachmaterial B ausformen, bilden hervorstehende Streifenabschnitte 64 zwischen den Übertragungsnuten 62 die Spiralnuten 14.

Die äußere Umfangsfläche (die Spitzen der hervorstehenden Streifenabschnitte 64) im zentralen Abschnitt der gerillten Hauptwalze 34A bildet eine präzise Zylinderfläche. Anderer seits sind die äußeren Umfangsflächen (die Spitzen der her vorstehenden Streifenabschnitte 64) in den beiden seitlichen Abschnitten relativ zur Achse der gerillten Hauptwalze 34A Kegelflächen, deren Außendurchmesser in Richtung der seit lichen Walzen 34B abnehmen. Im Ergebnis nimmt die Dicke des Flachmaterials B im Bereich A2 der Spiralnuten 14 allmählich in Richtung des hervorstehenden Streifenabschnitts 18 zu. Außerdem sind die Tiefen der Übertragungsnuten 62 im selben Abschnitt so ausgeführt, daß sie allmählich in Richtung der Enden der gerillten Hauptwalze 34A abnehmen, so daß die Höhen der auf dem Flachmaterial B ausgeformten Rippen 12 im Bereich A2 um den Schweißabschnitt in Richtung des hervorstehenden Streifenabschnitts 18 abnehmen. Die die Grenzen zwischen den Übertragungsnuten 62 und den hervorstehenden Streifenab schnitten 64 bildenden Kanten der gerillten Walze 34 können entweder abgeschrägt oder ohne Abschrägung belassen werden.

Wie in Fig. 8 dargestellt, sind Nuten 60, die die hervorste henden Streifenabschnitte bilden, um den gesamten Umfang an den Grenzen zwischen der gerillten Walze 34A und den seit lichen Walzen 34B ausgeformt. Diese die hervorstehenden Streifenabschnitte bildenden Nuten 60 bilden die hervor stehenden Streifenabschnitte 18, die sich in Längsrichtung über die gesamte Länge des Flachmaterials B an Stellen erstrecken, die durch einen konstanten Abstand auf beiden Seiten des Flachmaterials B voneinander getrennt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Querschnittsformen der die hervorstehenden Streifenabschnitte bildenden Nuten 60 gekrümmt, sie können jedoch wahlweise auch einen dreieckigen Querschnitt haben.

Das durch die gerillte Walze 34 und die glatte Walze 36 zum Aus formen der Nuten bearbeitete Flachmaterial B durchläuft dann ein Walzenpaar 38 (Fig. 5) und wird allmählich mittels einer Vielzahl paarweise angeordneter Formwalzen 40 zu einer Rohrform rundgebogen. Nachdem der Spalt zwischen den zu verbindenden Kanten mittels einer Rollenschere 41 gleichmäßig zugeschnitten worden ist, werden beide Kantenabschnitte beim Durchlaufen einer Induktionsheizspule 42 erwärmt. Das zu einem Rohr geformte und erwärmte Flachmaterial B wird durch ein Paar Druckwalzen 44 geführt, wo es beidseitig mit Druck beaufschlagt wird, so daß die erwärmten Kantenabschnitte zusammengedrückt und verschweißt werden. Da das extrudierte Schweißmaterial auf der Außenfläche des auf diese Weise geschweißten Wärmeübertragungsrohrs 10 Raupen bildet, ist ein Raupenschneider zum Entfernen dieser Raupen vorgesehen.

Nach dem Entfernen der Raupen durchläuft das Wärmeübertra gungsrohr 10 zur Zwangskühlung eine Kühlwanne 48 und dann eine Vielzahl von paarweise angeordneten Kalibrierwalzen 50, um es auf den vorgeschriebenen Außendurchmesser zu schrumpfen. Das geschrumpfte Wärmeübertragungsrohr 10 wird dann auf einer Rohrwickeleinrichtung 52 aufgewickelt.

Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche beschrieben, bei dem die obige Vorrichtung ver wendet wird. Bei dem Verfahren nach diesem Ausführungs beispiel wird zunächst ein Flachmaterial B mit konstanter Breite kontinuierlich von einer Abspuleinrichtung 30 abge wickelt. Danach durchläuft das abgewickelte Flachmaterial B ein Paar Stützwalzen 32 und dann eine gerillte Walze 34 und eine Aufnahmewalze 36, die den hervorstehenden Streifenab schnitt 18, die Rippen 12 und die Spiralnuten 14 mittels der gerillten Walze 34 bilden, wie in Fig. 8 bis 10 dargestellt.

Als Werkstoff für das Flachmaterial B kann jedes Material verwendet werden, sofern es Kupfer oder eine Kupferlegierung ist, und ähnliche Wirkungen lassen sich durch die Anwendung nicht nur von desoxidiertem Kupfer (z. B. die Legierung JIS 1220), das allgemein als Material für Wärmeübertragungsrohre verwendet wird, sondern auch von sauerstoff-freiem Kupfer, Kupferlegierungen, Aluminium, Aluminiumlegierungen und Kupfer erzielen.

Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung in der Herstellung von Wärmeübertragungsrohren mit einem üblichen Außendurch messer von 3 bis 15 mm sollte die Dicke des Flachmaterials B vor dem Formen der Nuten vorzugsweise 0,3 bis 1,2 mm betra gen, und die Tiefe der im Flachmaterial B ausgeformten Spiralnuten 14 (= Höhe der Rippen 12) sollte vorzugsweise 30 bis 60% der Dicke des Flachmaterials B entsprechen. Bei der vorliegenden Erfindung können insbesondere die Höhen der Rippen 12 größer ausgeführt sein als bei herkömmlichen Pro dukten, wobei das Auftreten von Wellenformen an den Seiten kanten des Flachmaterials B verhindert wird, so daß in diesem Fall die Abfließfähigkeit und die turbulenzerzeugenden Wir kungen an den Spitzen der Rippen 12 verstärkt werden, wodurch sich der Vorteil eines besseren Wärmeaustauschvermögens ergibt als es mit herkömmlichen nahtlosen Rohren erzielbar ist.

Danach wird das Flachmaterial B, in dem Nuten ausgeformt sind, allmählich zu einer Rohrform rundgebogen, indem es ein Walzenpaar 38 und eine Vielzahl paarweise angeordneter Form walzen 40 durchläuft, wie in Fig. 5 dargestellt, wonach der Abstand zwischen den zu verbindenden Kanten mittels einer Rollenschere 41 gleichmäßig gehalten wird. Danach werden die seitlichen Kanten beim Durchlaufen einer Induktionsheizspule 42 erwärmt und zusammengedrückt und verschweißt, indem sie beim Durchlaufen eines Paars Druckwalzen 44 beidseitig mit Druck beaufschlagt werden. Da extrudiertes Schweißmaterial auf der Außenumfangsfläche des Wärmeübertragungsrohrs 10 Raupen bildet, werden diese durch einen Raupenschneider 46 entfernt.

Nach dem Entfernen der Raupen durchläuft das Wärmeübertra gungsrohr 10 eine Kühlwanne 48 und wird dann auf den vor geschriebenen Außendurchmesser geschrumpft, indem es eine Vielzahl von paarweise angeordneten Kalibrierwalzen 50 durch läuft. Das auf diese Weise geschrumpfte Wärmeübertragungsrohr 10 wird dann auf einer Rohrwickeleinrichtung 52 aufgewickelt. Diese Schritte werden jedoch auf der Vorrichtung nach Fig. 5 ausgeführt und können natürlich entsprechend dem Aufbau der Vorrichtung geändert werden.

Bei dem Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche und dem Verfahren zur Herstellung desselben gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird selbst bei einem Fließen des Materials von den Enden der Spiralnuten 14 zu den rippenlosen Abschnitten 66 während des Aufwalzens der Rippen 12 und der Spiralnuten 14 auf dem Flachmaterial B dieser Materialfluß von den zwischen den Spiralnuten 14 und den rippenlosen Abschnitten 66 ausgeformten hervorstehenden Streifenabschnitten 18 aufgehalten, und die Bildung einer Wellenformen an den Kanten des Flachmaterials B kann ver hindert werden. Demzufolge können Fehler im Schweißabschnitt 16, die aufgrund dieser Wellenformen entstehen, verhindert werden, so daß die Zuverlässigkeit des Wärmeübertragungsrohrs 10 mit gerillter Innenfläche erhöht wird. Außerdem wird bei diesem Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche der Schweißabschnitt 16, der durch Rekristallisation nach dem Schweißen weichgemacht worden ist, zu beiden Seiten durch ein Paar paralleler, hervorstehender Streifenabschnitte 18 umgeben, die durch Walzen gehärtet worden sind, so daß der Bereich um den Schweißabschnitt 16 verstärkt und die relative Festigkeit um den Schweißabschnitt an einer Abnahme gehindert wird.

Außerdem nimmt bei dem Wärmeübertragungsrohr 10 mit gerillter Innenfläche gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Dicke des Metallrohrs in den Spiralnuten 14, die sich im Bereich A2 um den Schweißabschnitt befinden, in Richtung vom äußeren Bereich A1 zu den hervorstehenden Streifenabschnitten 18 allmählich zu. Deshalb kann selbst bei schlechter Dehnbarkeit der Dicke des Schweißabschnitts 16 die Entstehung von Span nungskonzentrationen in den Grundabschnitten der Spiralnuten um den Schweißabschnitt 16 verhindert werden, so daß dort eine Rißbildung verhindert wird. Als Ergebnis können die Ausbeute nach der Rohraufweitung erhöht und die Zuverläs sigkeit des Wärmeübertragungsrohres 10 verbessert werden.

Außerdem nehmen bei dem Wärmeübertragungsrohr 10 mit gerill ter Innenfläche gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel die Breiten W im Grund der Spiralnuten 14, die sich im Bereich A2 um den Schweißabschnitt befinden, allmählich in Richtung von der Seite des äußeren Bereichs A1 zur Seite des hervor stehenden Streifens 18 zu, so daß selbst bei schlechter Dehn barkeit der Spiralnuten um den Schweißabschnitt 16 die Dehnbarkeit innerhalb der Spiralnuten des Bereichs A2 um den Schweißabschnitt verbessert wird, wenn das Wärmeübertra gungsrohr 10 mit dem Rohraufweiter P aufgeweitet wird, wodurch Spannungskonzentrationen im Grund der Spiralnuten 14 in der Nähe des Schweißabschnitts 16 aufgrund des Puffer effektes und dadurch die Rißbildung verhindert werden. Als Ergebnis können die Ausbeute nach der Rohraufweitung erhöht und die Zuverlässigkeit des Wärmeübertragungsrohres verbes sert werden.

Des weiteren ist es mit dem Herstellungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht nur möglich, ein außer gewöhnliches Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche wie oben beschrieben zu erhalten, sondern die rippenlosen Abschnitte 66, die relativ dicker gemacht worden sind, werden verbunden und elektrisch nahtgeschweißt, so daß sich die rippenlosen Abschnitte 66 nicht nach innen stülpen, wenn sie zusammengebracht werden. Im Ergebnis kann der Effekt, einen einwärts gerichteten Überstand des Schweißabschnitts 16 auf grund des Absenkens des rippenlosen Abschnitts 66 zu verhin dern, verbessert werden, so daß auch in dieser Hinsicht sehr zuverlässige Wärmeübertragungsrohre mit gerillter Innenfläche hergestellt werden.

[Zweites Ausführungsbeispiel]

Obwohl beim ersten oben beschriebenen Ausführungsbeispiel nur ein einstufiges Rippenwalzen durch die gerillte Walze 34 ausgeführt wurde, ist es ebenso möglich, ein mindestens zwei stufiges Walzen unter Verwendung mindestens zweier gerillter Walzen auszuführen, um Rippen in einem zweiten Walzdurchgang über den im ersten Walzdurchgang ausgeformten Rippen so zu formen, daß sich einander schneidende Rippen entstehen.

Fig. 11 zeigt die Innenfläche eines auf diese Weise herge stellten Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche im aufgeklappten Zustand, wobei die Abschnitte, die denjenigen in Fig. 2 entsprechen, identische Bezugszeichen tragen und auf ihre Beschreibung verzichtet wird. Bei diesem Wärmeüber tragungsrohr 10 sind im Querschnitt V-förmige Nuten 70, die die Rippen 12 schneiden, über die gesamte Oberfläche der jenigen Teile, auf denen die Rippen 12 ausgeformt sind, ausgeformt, so daß diese Rippen 12 durch diese Nuten 70 getrennt und verkürzt werden, während zu beiden Seiten der Nuten 70 Überstände als neues Merkmal gebildet werden. Durch so gebildete überstehende Abschnitte 72 werden unter diesen überstehenden Abschnitten 72 dünne Nuten ausgeformt. Diese Nuten haben den Effekt, das Keimsieden im Wärmemedium zu fördern, um so die Verdampfungswirkung zu steigern. Gleich zeitig lassen sich die gleichen Effekte wie beim ersten Aus führungsbeispiel erzielen.

[Drittes Ausführungsbeispiel]

Beim ersten Ausführungsbeispiel haben die Rippen 12 eine ein fache Spiralform, gemäß der vorliegenden Erfindung können sie jedoch auch andere Formen annehmen. So hat beispielsweise das in Fig. 12 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel Rippen 12, die in der Draufsicht V- oder W-förmig aussehen und die so angeordnet sind, daß sie in Umfangsrichtung ausgelegt sind. Bei diesen Typen V-förmiger Rippen 12 wird der Effekt, die Strömung des Wärmemediums durch das Wärmeübertragungsrohr 10 turbulent zu machen, verbessert, so daß das Wärmeaus tauschvermögen erhöht werden kann. Selbstverständlich brau chen die planen Formen der Rippen nicht V- oder W-förmig zu sein, und es sind verschiedene Modifikationen, z. B. C-Formen, möglich.

Während außerdem bei den obigen Ausführungsbeispielen die Rippen und Spiralnuten nur auf der Innenfläche des Wärme übertragungsrohrs 1 ausgeformt sind, kann die vorliegende Erfindung auch in Fällen angewendet werden, in denen Rippen und Nuten auf der Außen- und/oder Innenfläche des Wärme übertragungsrohrs ausgeformt sind. Des weiteren ist es bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auch möglich, eine Kombination zu verwirklichen, bei der eine Vielzahl in Längsrichtung geteilter kurzer Rippen gegeneinander versetzt oder entlang einer Schraubenlinie ausgeformt sind; in jedem Fall lassen sich die grundlegenden Effekte erzielen.

Außerdem ist eine Kombination möglich, bei der die hervor stehenden Streifenabschnitte 18 nicht ausgeformt werden, wenn nur der Effekt der Rißvermeidung erzielt werden soll. In diesem Fall können die Endabschnitte der Rippen 12 fortlau fend mit dem Schweißabschnitt 16 ausgeführt sein, oder Nutab schnitte 20 können zwischen den Endabschnitten der Rippen 12 und dem Schweißabschnitt ausgeformt sein. In jedem Fall ist das Merkmal, wonach die Dicke des Metallrohrs im Grund der Spiralnuten 14 in Richtung des Schweißabschnitts 16 zunimmt, gleich.

Bei der vorliegenden Erfindung kann die Kombination auch so gewählt sein, daß eine Vielzahl kurzer Rippen gegeneinander versetzt oder entlang einer Schraubenlinie ausgeformt sind; in jedem Fall lassen sich die obenbeschriebenen grundlegenden Effekte erzielen.

BEISPIELE [Experiment 1]

Die Herstellung eines Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche unter Verwendung der gerillten Walze 34 mit der in Fig. 8 dargestellten Querschnittsform (erfindungsgemäßes Verfahren) und die Herstellung eines Wärmeübertragungsrohrs mit gerillter Innenfläche unter Verwendung einer gerillten Walze, deren Form und Abmessungen mit der Ausnahme, daß die die hervorstehenden Streifenabschnittende bildenden Nuten 60 nicht ausgeformt sind, identisch mit derjenigen von Fig. 8 sind, wurden hinsichtlich der Kantenform des Flachmaterials nach dem Walzen miteinander verglichen.

Die Walzbedingungen waren wie folgt:

Anfangsdicke des Flachmaterials B:\|0,44 mm
Werkstoff des Flachmaterials B:	desoxidiertes Kupfer
Maximale Höhe der Rippen 12:	0,20 mm
Minimale Höhe der Rippen 12:	0,08 mm
Teilung der Rippen 12:	0,44 mm
Seitenflächenwinkel der Rippen 12 (Spitzenwinkel):	53°
Breite im Grund der Spiralnuten:	0,20 mm
Dicke des Flachmaterials B in den Spiralnuten im Bereich A1:	0,30 mm
Maximale Dicke des Flachmaterials B in den Spiralnuten im Bereich A2:	0,33 mm
Tiefe der die hervorstehenden Streifenabschnitte bildenden Nuten 60:	0,50 mm
Abstand zwischen der Mittellinie der die hervorstehenden Streifenabschnitte bildenden Nuten 60 und der Kante des Flachmaterials:	0,60 mm

Im Ergebnis trat keinerlei Welligkeit der Kanten des Flach materials B, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhal ten wurde auf, während die Kanten des Flachmaterials B bei dem Verfahren des Vergleichsbeispiels ohne die die hervor stehenden Streifenabschnitte bildenden Nuten 60 eine deutlich wellige Form hatten. [Experiment 2] Es wurden jeweils 15 Wärme übertragungsrohre mit gerillter Innenfläche mit der in Fig. 1 dargestellten Querschnittsform (Ausführungsbeispiel) und der in Fig. 13 dargestellten Querschnittsform (Vergleichs beispiel) hergestellt, dann das in Fig. 15 dargestellte Rohraufweitungsverfahren ausgeführt und die Trich teröffnungsrate bis zum Auftreten von Rissen gemessen. Die Meßwerte der Wärmeübertragungsrohre waren wie folgt:

[Gemeinsame Faktoren]
Außendurchmesser des Wärmeübertragungsrohrs:\|9,52 mm
Werkstoff des Flachmaterials B:	desoxidiertes Kupfer
Teilung der Rippen 12:	0,44 mm
Seitenwinkel der Rippen 12 (Spitzenwinkel):	53°
Breite im Grund der Spiralnuten:	0,20 mm
Spiralwinkel:	18°
Anfangsdicke des Flachmaterials B:	0,44 mm

[Ausführungsbeispiel]
Maximale Höhe der Rippen 12:\|0,20 mm
Minimale Höhe der Rippen 12:	0,08 mm
Dicke in den Spiralnuten 14 im Bereich A1:	0,30 mm
Maximale Dicke in den Spiralnuten 14 im Bereich A2:	0,33 mm
Dicke t0 in den Nutabschnitten 20:	0,37 mm
Tiefe der die hervorstehenden Streifenabschnitte 18:	0,40 mm
Höhe des Schweißabschnitts 16:	0,48 mm
Abstand W zwischen den Mittellinien der hervorstehenden Streifenabschnitte 18:	0,95 mm
Breite im Grund der Spiralnuten 14 im Bereich A1:	0,20 mm
Maximale Breite im Grund der Spiralnuten 14 im Bereich A2:	0,23 mm

[Vergleichsbeispiel]
Höhe der Rippen 12:\|0,20 mm
Höhe des Schweißabschnitts 16:	0,48 mm
Breite im Grund des Spiralnuten:	0,20 mm
Die Bedingungen beim Aufweiten des Rohres waren wie folgt: @	Spitzenwinkel des Rohraufweiters:	60°

Im Ergebnis betrugt die Trichteröffnungsrate beim Auftreten von Rissen im Wärmeübertragungsrohr mit gerillter Innenfläche des Vergleichsbeispiels durchschnittlich das 1,30fache, wäh rend der Wert für die Ausführungsbeispiele des Wärmeüber tragungsrohrs mit gerillter Innenfläche dem 1,45fachen entsprach, womit bestätigt wurde, daß im Falle des Ausfüh rungsbeispiels das Auftreten von Rissen während des Rohrauf weitungsprozesses weniger wahrscheinlich ist.

Claims

1. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche, mit:

einem Metallrohr mit einer inneren Umfangsfläche;
einem auf der inneren Umfangsfläche des Metallrohres ausge formten Schweißabschnitt (16), der sich in axialer Richtung des Metallrohres erstreckt;
einem Paar hervorstehender auf der inneren Umfangsfläche des Metallrohres ausgeformter Streifenabschnitte (18), die parallel zum Schweißabschnitt (16) und getrennt von diesem angeordnet sind; und
einer Vielzahl von Rippen (12), die in einem Bereich zwischen dem Paar hervorstehender Streifenabschnitte, der den Schweiß abschnitt (16) nicht enthält, ausgeformt sind (Fig. 1-4).

2. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche nach Anspruch 1, bei dem die Rippen (12) in einem Schnittwinkel zur Achse des Wärmeübertragungsrohrs ausgeformt sind und die Enden dieser Rippen mit den hervorstehenden Streifenabschnitten verbunden sind.

3. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Dicke des Metallrohrs in den zwischen den Rippen (12) ausgeformten Nutabschnitten (14) in Richtung der hervorstehenden Streifenabschnitte (18) in Bereichen zunimmt, die einen konstanten Abstand zu den hervorstehenden Streifenabschnitten (18) haben; wobei die Rippen (12) so ausgeformt sind, daß ihre Höhen in Richtung der hervorstehenden Streifenabschnitte (18) in den Bereichen (A2) abnehmen, die innerhalb des konstanten Abstands von den hervorstehenden Streifenabschnitten (18) liegen; und bei dem die Dicke des Metallrohrs in den Nutabschnitten (14) zwischen dem Schweißabschnitt (16) und den hervorstehenden Strei fenabschnitten (18) größer ist als die Dicke des Metallrohrs in den zwischen den Rippen (12) ausgeformten Nutabschnitten (14).

4. Wärmeübertragungsrohr (10) nach einem der Ansprüche 1-3, bei dem die Breiten (W) im Grund der zwischen den Rippen (12) ausgeformten Nutabschnitte (14) so ausgeführt sind, daß sie in einem den Schweißabschnitt (16) umgebenden Bereich, dessen Mittelpunktwinkel zu beiden Seiten der Mitte des Schweißabschnitts innerhalb von 30 bis 90° liegt, allmählich in Richtung des Schweißabschnitts (16) zunehmen.

5. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche nach einem der Ansprüche 1-4, bei dem der Abstand zwischen den Mittellinien der hervorstehenden Streifenabschnitte (18) 1 bis 7% des gesamten Umfangs der inneren Umfangsfläche des Metallrohrs entspricht.

6. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Ausmaß des Überstandes der hervorstehenden Streifenabschnitte (18) gegenüber der Innenfläche des Metallrohrs 10 bis 80% des Aus maßes des Überstandes der Rippen (12) gegenüber der Innenfläche des Metallrohrs beträgt.

7. Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohrs (10) mit gerillter Innenfläche, mit:

einem Walzschritt, bei dem ein metallisches Flachmaterial (B) zwischen mindestens einem Paar Rippenformungswalzen (34, 36) hindurchläuft, um auf der Oberfläche des Flachmaterials (B) ein Paar Schweißabschnitte (16) parallel zu beiden seitlichen Kanten des Flachmaterials (B) und jeweils von den Seiten kanten getrennt aufzuwalzen und eine Vielzahl von in einem Bereich zwischen den Schweißabschnitten (16) angeordneten Rippen (12);
einem Rohrformungsschritt, bei dem das Flachmaterial (B) mit den darauf ausgeformten Schweißabschnitten (16) und Rippen (12) durch eine Vielzahl von Formwalzen (40) geführt wird, um das Flachmaterial (B) zu einem Rohr zu formen, auf dessen Innenfläche sich die Schweißabschnitte (16) und Rippen (12) befinden; und
einem Schweißschritt, bei dem beide Seitenkanten des zu einem Rohr geformten Flachmaterials (B) erhitzt und miteinander verbunden werden (Fig. 5-10).

8. Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohrs (10) mit gerillter Innenfläche nach Anspruch 7, bei dem die Rippen in einem Schnittwinkel zur Achse des Wärmeübertra gungsrohrs (10) ausgeformt sind und die Enden dieser Rippen während dieses Walzschrittes mit den hervorstehenden Streifenabschnitten (18) verbunden sind.

9. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Dicke des Metallrohrs in den zwischen den Rippen (12) ausgeformten Nutabschnitten (14) in Richtung der hervorstehenden Streifenabschnitte (18) in Bereichen zunimmt, die einen konstanten Abstand zu den hervorstehenden Streifenabschnitten (18) haben; wobei die Rippen (12) so ausgeformt sind, daß ihre Höhen in Richtung der hervorstehenden Streifenabschnitte (18) in den Bereichen abnehmen, die innerhalb des konstanten Abstands von den hervorstehenden Streifenabschnitten (18) liegen; und bei dem die Dicke des Metallrohrs in den Nutabschnitten (14) zwischen dem Schweißabschnitt (16) und den hervorstehenden Streifenabschnitten (18) größer ist als die Dicke des Metallrohrs in den während des Walzschrittes zwischen den Rippen (12) ausgeformten Nutabschnitten (14).

10. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche, mit:

einem Metallrohr mit einer inneren Umfangsfläche;
einer Vielzahl von Rippen (12), die auf der inneren Umfangs fläche des Metallrohres so ausgeformt sind, daß sie gegenüber der inneren Umfangsfläche hervorstehen; und
einem auf der inneren Umfangsfläche des Metallrohrs ausge formten Schweißabschnitt, der sich in axialer Richtung des Metallrohres erstreckt; wobei
die Dicke des Metallrohrs in den zwischen den Rippen (12) ausgeformten Nutabschnitten so ausgeführt ist, daß sie in einem den Schweißabschnitt (16) umgebenden Bereich, dessen Mittelpunktwinkel zu beiden Seiten der Mitte des Schweißabschnitts (16) innerhalb von 30 bis 90° liegt, allmählich in Richtung des Schweißabschnitts (16) zunimmt.

11. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche nach Anspruch 10, bei dem die Rippen (12) so ausgeformt sind, daß ihre Höhen gegenüber der inneren Umfangsfläche in Bereichen um den Schweißabschnitt in Richtung der hervorstehenden Streifenabschnitte (18) abnehmen.

12. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Dicke des Metallrohrs in den Nutabschnitten in den äußeren Bereichen der Innenfläche des Metallrohrs, ausschließlich des den Schweißabschnitt (16) umgebenden Bereichs, konstant gehalten wird, und die maximale Dicke des Metallrohrs innerhalb des den Schweißabschnitt umgebenden Bereichs 103 bis 125% der Dicke des Metallrohrs in den Nutabschnitten innerhalb der äußeren Bereiche entspricht.

13. Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohrs (10) mit gerillter Innenfläche, mit:

einem Walzschritt, bei dem ein metallisches Flachmaterial (B) zwischen mindestens einem Paar Rippenformungswalzen (34, 36) hindurchläuft, um auf der Oberfläche des Flachmaterials (B) eine Vielzahl gegenüber der Oberfläche hervorstehender Rippen (12) so aufzuwalzen, daß die Dicke des Flachmaterials (B) in den Nutabschnitten (14) zwischen den Rippen (12) in Richtung der Seitenkanten des Flachmaterials (B) innerhalb der Bereiche um die Seitenkanten, die sich über 10 bis 30% der Breite des Flachmaterials erstrecken, zunimmt;
einem Rohrformungsschritt, bei dem das Flachmaterial (B) mit den darauf ausgeformten Rippen (12) durch eine Vielzahl von Formwalzen (40) geführt wird, um das Flachmaterial (B) zu einem Rohr zu formen, auf dessen Innenfläche sich die Rippen (12) befinden; und
einem Schweißschritt, bei dem beide Seitenkanten des zu einem Rohr geformten Flachmaterials (B) erhitzt und miteinander verbunden werden.

14. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche, mit:

einem Metallrohr mit einer inneren Umfangsfläche;
einer Vielzahl von Rippen (12), die auf der inneren Umfangs fläche des Metallrohres so ausgeformt sind, daß sie gegenüber der inneren Umfangsfläche hervorstehen; und
einem auf der inneren Umfangsfläche des Metallrohrs ausge formten Schweißabschnitt (16), der sich in axialer Richtung des Metallrohres erstreckt; wobei
die Breiten im Grund der den zwischen den Rippen (12) ausge formten Nutabschnitte so ausgeführt sind, daß sie in einem den Schweißabschnitt (16) umgebenden Bereich, dessen Mittelpunktwinkel zu beiden Seiten der Mitte des Schweißabschnitts (16) innerhalb von 30 bis 90° liegt, allmählich in Richtung des Schweißabschnitts (16) zunehmen.

15. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche nach Anspruch 14, bei dem die Rippen so ausgeformt sind, daß ihre Höhen gegenüber der inneren Umfangsfläche in Bereichen um den Schweißabschnitt (16) in Richtung der hervorstehenden Streifenabschnitte (18) abnehmen.

16. Wärmeübertragungsrohr (10) mit gerillter Innenfläche nach Anspruch 14, bei dem die Breiten im Grund der Nutab schnitte (14) in den äußeren Bereichen der Innenfläche des Metallrohrs, ausschließlich des den Schweißabschnitt (16) umgebenden Bereichs, konstant gehalten werden, und die maximale Breite im Grund der den Schweißabschnitt umgebenden Nutabschnitte 102 bis 130% der Breite im Grund der Nutabschnitte (14) innerhalb der äußeren Bereiche entspricht.

17. Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohrs (10) mit gerillter Innenfläche, mit:

einem Walzschritt, bei dem ein metallisches Flachmaterial (B) zwischen mindestens einem Paar Rippenformungswalzen (34, 36) hindurchläuft, um auf der Oberfläche des Flachmaterials (B) eine Vielzahl gegenüber der Oberfläche hervorstehender Rippen (12) so aufzuwalzen, daß die Breiten im Grund der Nutabschnitte (14) zwischen den Rippen in Richtung der Seitenkanten des Flachmaterials (B) innerhalb der Bereiche um die Seitenkanten, die sich über 10 bis 30% der Breite des Flachmaterials (B) erstrecken, zunehmen;
einem Rohrformungsschritt, bei dem das Flachmaterial (B) mit den darauf ausgeformten Rippen (12) durch eine Vielzahl von Formwalzen (40) geführt wird, um das Flachmaterial (B) zu einem Rohr zu formen, auf dessen Innenfläche sich die Rippen (12) befinden; und
einem Schweißschritt, bei dem beide Seitenkanten des zu einem Rohr geformten Flachmaterials (B) erhitzt und miteinander verbunden werden.