DE2505129A1 - Waermerohr - Google Patents

Description

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Kabel- und Metal lwer Ic e Gutehoffnungshütte Aktiengeseilschaft

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5. Febr. 1975

Wärmerohr

Wärmerohre sind relativ neuartige Wärmeübertragungselemente, deren technische und industrielle Anwendung insbesondere auf dem Gebiet der Wärme- und Kältetechnik stetig wächst.

Wärmerohre sind vakuumdicht geschlossene Systeme, deren Innenraum mit einem flüssigen Wärmeträger gesättigt ist. Wird einem Bereich des Weirmerohrs Wärme zugeführt, so verdampft dort der Wärmeträger und strömt zu kälteren oder gekühlten Bereichen, wo er kondensiert und dabei seine Verdampfungswärme abgibt. Das Kondensat wird dabei mittels kapillarer Saugkräfte in die Verdampfungszone zurücktransportiert. Wärmerohre sind somit thermische Bauelemente, bei denen zum Rücktransport des Kondensatzs Kapillarkräfte ausgenutzt werden.

Der Umlauf des Wärmeträgers wird durch den häufig sehr geringen Temperaturunterschied zwischen der Heiz- und der Kühlzone bewirkt. In der Heizzone herrscht ein höherer Dampfdruck als in der Kühlzone und dieses Druckgefälle treibt den Dampf zum gekühlten Ende.

Ein wesentlicher Vorteil derartiger Wärmerohre ist, daß ihre effektive Wärmeleitfähigkeit um Größenordnungen höher ist als die der besten metallischen Leiter. Mit ihnen kann Wärme auch gegen die Schwerkraft und Beschleunigungskräfte transportiert werden. Sie sind einfach zu handhaben, leicht zu montieren und wartungsfrei.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärmerohr anzu-

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geben, welches kostengünstig hergestellt und installiert werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zumindest zwei koaxiale Metallrohre, von denen zumindest eines eine schraubenlinienförraige Wellung aufweist, und die eine schraubenlinienförmig verlaufende Berührungslinie haben, verwendet werden.

Der sich durch die schraubenlinienförtnige Berührungslinie ergebende schraubenlinienförmig verlaufende Kanal dient bei diesem Rohrsystem zum Rücktransport des Kondensats. Derartige Rohrsysteme lassen sich in kontinuierlicher Weise durch Formen eines Metallbandes zum Schlitzrohr und Verschweißen desselben an den Kanten kostengünstig herstellen. Die Wellung des Rohres wird unmittelbar nach dem Verschweißen vorgenommen. Insbesondere wenn sämtliche Rohre des koaxialen Systems gewellt sind, ergibt sich eine flexible Konstruktion, die in nahezu unendlichen Längen herstellbar ist und auf übliche Kabeltrommeln aufgewickelt werden kann. Die benötigten Längen können dann in einfacher Weise von dieser Kabeltrommel entnommen werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil, der durch die Verwendung von Wellrohren entsteht, ist der wesentlich verbesserte Wärmeübergang aufgrund dei· "vergrößerten Oberfläche eines Wellrohres gegenüber einem Glattrohr. Zweckmäßigerweise sind die Rohre an ihren Berührungsstellen miteinander verschweißt. Um die Kapillarkräfte in dem schraubenlinienförmig verlaufenden Kanal zu erhöhen, und somit den Rücktransport des Kondensats zu verbessern, ist es vorteilhaft, in den wendelförmig verlaufenden Zwischenraum zwischen den Rohren ein kapillarhaltendes Material, wie Gaze, einzubringen. Weiterhin ist es günstig, an den Stellen, an denen ein Wärmetausch gewünscht wird, die Wellentäler des an der Aufnahme- oder Abgabeseite gelegenen Wellrohres mit einem gut wärme!eitfähigen Material auszufüllen.

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Zur H rstellung derartiger Wärmerohre hat sich ein !'erfahren als besonders vorteilhaft erwiesen, bei dem zunächst aus einem längseinlaufenden Metallband ein Schlitzrohr geformt, an seinen Bandkanten mittels elektrischer Lichtbogenschweißung verschweißt und anschließend gewellt wird, daß dann dieses Wellrohr von einem ebenfalls längseinlaufenden Metallband umhüllt wird, wobei der Innendurchmesser der Hülle größer ist als der Außendurchmesser des Wellrohres, daß die Bandkanten der Hülle miteinander verschweißt und die Hülle mit gleicher Wellsteigung, aber einer unterschiedlichen Welltiefe gewellt wird. Das Verschweißen der Berührungspunkte kann dann im selben Arbeitsgang vorgenommen werden. Damit gewährleistet ist, daß das Innenrohr und das Außenrohr miteinander in Berührung stehen, ist es zweckmäßig, während des Schweißens in dem Innenrohr einen überdruck aufrechtzuerhalten.

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

Das Wärmerohr gemäß der Figur 1 besteht im wesentlichen aus einem an seinen Enden verschlossenen Glattrohr 1 und einem im Inneren des Glättrohres 1 angeordneten Wellrohr 2, welches an seinen Wellenbergen mit dem Glattrohr 1 versehweißt ist, wie bei 3 dargestellt. Die Schweißnaht bei 3 verläuft schraubenlinienförmig. Der Innenraum des Glattrohres 1 ist mit einem War me träger nie dium gefüllt. Ist der Bereich 4 des Wärmerohres auf einem höheren Temperaturniveau als der Bereich 5i so steigt der Dampfdruck des Wärmeträgermediums in dem Bereich 4 an und dampfförmiges Wärmeträgermedium strömt in Richtung auf den Bereich 5· Dort kondensiert das Wärmeträgermedium und gibt dabei seine Kond ensationswärme an die Wandungen des Glattrohres 1 bzw. des Wellrohres 2 ab. Das Kondensat strömt in dem durch das Glattrohr 1 und das Wellrohr 2 gebildeten Kanal § zurück in den Bereich 4. Um die Kapillar-

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wirkung für das Kondensat noch zu erhöhen, kann der Kanal 6 mit Gaze oder einem ähnlichen die Kapillarwirkung erhöhenden Stoff ausgefüllt sein.

In den Figuren 2 und 3 sind die Wandungen aus zwei Wellrohren 7 und 8 gebildet, welche mit gleicher Wellensteigung aber einer unterschiedlichen Welltiefe gewellt sind, so daß sich daraus der wendelförmig verlaufende Kanal 6 bildet.

Die Wärmerohre gemäß der Erfindung können sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Lage oder beliebiger Zwischenlase angeordnet werden, wobei bei der vertikalen Lagerung das Kondensat auch in Gegenrichtung zur Richtung der Schwerkraft strömen kann.

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Claims (8)

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3. Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft
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   Patentansprüche

   1. Verwendung von zumindest zwei koaxialen Metallrohren, von \_ denen zumindest eines eine schraubenlinienformige Wellung aufweist und die eine schraubenlinienförmig verlaufende Berührungslinie haben als Wärmerohr*,.

   2. Verwendung von zumindest zwei koaxialen Metallrohren mit schraubenlinienförmiger Wellung, ivobei die Wellungen die gleiche Wellsteigung aber eine unterschiedliche Welltiefe aufweisen und die Wellrohre entweder an ihren Wellenbergen oder Wellentälern miteinander in Berührung stehen als Wärmerohr.

   3· Wärmerohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre an ihren Berührungsstellen miteinander verschweißt sind.

   4. Wärmerohr nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der wendelförmig verlaufende Zwischenraum zwischen den Rohren mit einem kapillarhaltenden Material, wie Gaze, ausgefüllt ist.

   5· Wärmerohr nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellentäler des an der Aufnahmeoder Abgabeseite gelegenen Wellrohres mit einem gut wärmeleitfähigen Material ausg<£illt sind.
6. 6. Verfahren zur Herstellung eines Wärmerohres nach Anspruch oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst aus einem längseinlaufenden Metallband ein Schlitzrohr geformt, an seinen Bandkanten verschweißt und an-

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   schließend gewellt wird, daß dann dieses Wellrohr von einem ebenfalls längseinlaufenden Metallband umhüllt wird, wobei der Innendurchmesser der Hülle größer ist als der Außendurchmesser des Wellrohres, daß die Bandkanten der Hülle miteinander verschweißt und die Hülle mit gleicher Wellsteigung aber einer unterschiedlichen Welltiefe gewellt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Wellrohr mit dem inneren Wellrohr an den Berührungspunkten verschweißt wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innenrohr während des Schweißens ein Überdruck aufrechterhalten wird.

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