DE2712818B2

DE2712818B2 - Rohrförmiger Körper

Info

Publication number: DE2712818B2
Application number: DE2712818A
Authority: DE
Inventors: Akira Urawa Saitama Togashi (Japan)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-05-24
Filing date: 1977-03-23
Publication date: 1980-10-23
Also published as: NO770837L; GB1579255A; JPS5924359B2; FR2353038A1; JPS52143542A; FR2353038B1; BE852196A; US4245697A; NO141964C; DE2712818A1; CH620760A5; NO141964B; SE7704415L; SE427067B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen rohrförmigen Körper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem derartigen rohrförmigen Körper, wie er aus der GB 14 29 554 bekannt geworden ist, sind die Rillen und Rippen in Form von zweimal vier parallelen zueinander gegenläufigen Schraubenlinien vorgesehen, die jeweils eine derartige Steigung besitzen, daß die Oberfläche das Aussehen von aneinandergrenzenden Rhomben bzw. Rauten besitzt. Mit anderen Worten, die Rillen und Rippen verlaufen längs des Umfangs des Körpers in einer geraden Linie.

Bei diesem bekannten rohrförmigen Körper wird zwar der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung gegenüber bspw. außen und innen glatten Rohren erhöht, jedoch ist die Herstellung eines solchen rohrförmigen Körpers mit einer Vielzahl von gegenläufigen Schraubenlinien relativ aufwendig und kompliziert, was insbesondere auch im Hinblick auf die dort gezeigten, zu verwendenden Werkzeuge gilt, zumal zunächst mit einem Werkzeug in einem ersten Arbeitsgang die parallelen Schraubenlinien in die eine Richtung und dann mit einem anderen Werkzeug in einem zweiten Arbeitsgang die parallelen Schraubenlinien in der Gegenrichtung eingedrückt werden müssen. Dies bedeutet darüber hinaus einen erheblichen Zeitaufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen rohrförmigen Körper der eingangs genannten Art zu schaffen, der zwar zumindest denselben Wärmeübertragungs-Wirkungsgrad besitzt, der andererseits jedoch in einfacherer und zeitsparenderer Weise herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem rohrförmigen Körper der genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Da damit der erfindungsgemäße rohrförmige Körper im Vergleich zum bekannten rohrförmigen Körper im wesentlichen mit derselben großen Innenoberfiäche und derselben Vielzahl von Turbulenzen innerhalb des Rohres erzeugenden Rillen und Rippen versehen ist, reicht es aus, diese Rillen und Rippen in nur einer Richtung längs des Umfangs- also nicht auch noch in einer gegenläufigen Richtung vorzusehen. Dies macht ίο die Herstellung eines solchen rohrförmigen Körpers einfacher, schneller und billiger, da dafür im wesentlichen nur ein Werkzeug vorgesehen werden muß. Außerdem ist es damit möglich, die Form des hin- und hergehenden Verlaufes der Rillen und Rippen je nach den gestellten Anforderungen in einfacher Weise optimal zu gestalten, wie dies bspw. anhand der in den Unteransprüchen bezeichneten Ausführungsbeispiele erfolgt

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines rohrförmigen Körpers mit Einschnitten gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

F i g. 2 eine Schrägansicht des rohrförmigen Körpers,

Fig.3 und 4 in schematischer Darstellung die Anordnung der Einschnitte,

Fig.5 in schematischer Darstellung Einzelheiten verschiedener Einschnitte,

Fig.6 einen vergrößerten Schnitt durch einen solchen Einschnitt,

F i g. 7 eine Seitenansicht eines rohrförmigen Körpers J5 gemäß vorliegender Erfindung zur Verwendung als Wärmeleitungsrohr bei einem Wärmetauscher,

F i g. 8 eine Stirnansicht der F i g. 7,

Fig.9 eine Stirnansicht einer Anordnung von rohrförmigen Körpern der F i g. 7, und
F i g. 10 eine Schrägansicht zusammengebauter rohrförmiger Körper der F i g. 7.

Gemäß den F i g. 1,2 und 3 ist auf der Außenumfangs-

fläche la eines rohrförmigen Körpers 1 in schrauben- bzw. wendeiförmiger Anordnung eine Reihe periodisch gewellter bzw. welliger, eingelassener Rippen 2 bzw.

Einschnitten, Vertiefungen, Rillen od. dgl. (s. F i g. 6) bestimmter Tiefe und unter einem bestimmten Winkel verlaufend gebildet. Dadurch ist auf der Innenumfangsfläche Ibdes rohrförmigen Körpers 1 die entsprechende Reihe vorstehender Rippen 3 mit einer Welligkeit bestimmter Periodizität (s. F i g. 6) gebildet.

Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 und 2 sind die Rillen bzw. rippenartigen Einschnitte 2 auf der Außenfläche la des rohrförmigen Körpers 1 wendelförmig angeordnet; sie können aber auch in Ringanordnung, wie in F i g. 4 dargestellt, vorgesehen sein.

Das Querschnittsprofil des rohrförmigen Körpers 1 ist zwar kreisförmig dargestellt, jedoch kann auch ein beliebiges anderes Profil verwendet werden,
bo In den Fig.3 und 4 ist der Einschnitt 2 durch eine strichpunktierte Linie dargestellt.

Es sei nun zur weiteren Beschreibung der mit einer bestimmten Periodizität angeordneten welligen Rillen bzw. Einschnitte auf die F i g. 5 und 6 Bezug genommen. Wie in den Teilfiguren 5a—d dargestellt, wird zur Bildung einer wendeiförmigen Anordnung der Einschnitte 2 auf der Außenfläche la des rohrförmigen Körpers 1 eine gedachte Grundlinie Si dieser Reihe von

mit einer Welligkeit bestimmter Periodizität versehenen Einschnitten 2 unter einem Ausschnittwinke! α gezeichnet Dabei ist λ = Γ bis 30°.

Bei einer Ringanordnung der Einschnitte 2 auf der Außenumfangsflache la des rohrförmigen Körpers 1 wird der Kontaktwinkel zwischen dieser Grundlinie Si der Reihe periodisch gewellter Einschnitte 2 und der Querschnittslinie S des rohrförmigen Körpers 1 als « angenommen, wobei « im Bereich von 1° bis 30^Q ist. Dabei verläuft der Querschnitt 5 längs einer zur in Längsachse des rohrförmigen Körpers 1 vertikalen Achse.

Bei der obigen Beschreibung ist zwar der Anschnittwinkel oc oder der Kontaktwinkel α im bevorzugten Bereich von 1° bis 30° angegeben, jedoch ist dieser Bereich nicht der einzig mögliche.

Die in F i g. 6 angegebene Tiefe d des Einschnitts 2 liegt im Bereich von 0,5 bis 5 mm. Wenn auch dieser Bereich bevorzugt ist, so ist er doch nicht der einzig mögliche.

In Fig.5a ist die Welligkeit eine Fortführung eines kreisförmigen Teils R\ und eines geraden Teils R2, wobei eine Reihe von Einschnitten 2 mit einer solchen Welligkeit auf dem rohrförmigen Körper gebildet ist. In diesem Falle liegt die Periode / der Wellenform im 2^r> Bereich von 3,5 bis 50 mm und der Schnittwinkel β zwischen dem geraden Teil R2 und der Grundlinie S\ im Bereich von 5 bis 60°. Wenn auch gemäß Fig.5a die Wellenform aus dem kreisförmigen Teil /?i und dem geraden Teil R2 fortlaufend zusammengesetzt ist, so ist dies doch nicht die einzig mögliche Form. Die Wellenform kann auch durch eine Sinuswelle aus sin β oder eine Cosinuswelle aus cosjS gebildet sein, wobei der Winkel β im Bereich von 5 bis 60° und die Periode / von Scheitel zu Scheitel der Welle im Bereich von 3,5 bis J5 50 mm sein kann.

In F i g. 5b ist die Wellenform ein Sägezahn. Eie Reihe solcher sägezahnförmiger Rillen bzw. Einschnitte mit einer Periode / ist auf dem rohrförmigen Körpei 1 vorhanden, wobei die Periode / im Bereich von 3,5 bis <tn 50 mm und der Winkel β zwischen der Sägezahnwelle und der Grundlinie Si irr· Bereich von 5 bis 60° liegt.

Wenn auch die Bereiche gemäß den F i g. 5a und b, a.h.ß = 5—60° und / = 3,5—50 mm bevorzugt sind, so sind sie doch nicht die einzig möglichen.

In Fig.5c ist die Wellenform eine abwechselnde Folge eines halbkreisförmigen Teils R3 und deren Umkehrung Ra- Eine Reihe von Einschnitten 2 mit einer solchen Wellenform ist auf dem rohrförmigen Körper gebildet, wobei die Periode /von Scheitel zu Scheitel im w Bereich von 3,5—50 mm und der Schnittwinkel β zwischen der Grundlinie Si und der Übergangslinie Sj vom kreisförmigen Teil Ri zum kreisförmigen Teil /?4 im Bereich von 1 bis 90° liegt.

In F i g. 5d ist die Wellenform viereckig, vorzugsweise π rechteckig oder quadratisch. Eine Reihe von Einschnitten 2 mit einer Rechteck-Wellenform ist auf dem rohrförmigen Körper 1 gebildet. Die Periode / liegt im Bereich von 3,5—50 mm und der Schnittwinkel β zwischen dieser Wellenform und der Grundlinie Si im Bereich von 1 bis90^c.

Wenn auch die Bereiche der F i g. 5c und d, d. h. β = 1—90° und / = 3,5—50 mm bevorzugt sind, so sind dies doch nicht die einzig möglichen Bereiche. Es können auch andere Wellenformen als die in Fig.5 dargestellten verwendet werden.

Ein Beispiel eines rohrförmigen Körpers 1, wie er als Wärmeleitungsrohr bei einem Wärmetauscher verwendet wird, wird im folgenden beschrieben.

Gemäß den Fi g. 7 und 8 werden die beiden Enden Γ, 1" des rohrförmigen Körpers i abgeflacht bzw. flachgedrückt, damit sie eine Verbindung 4 bilden, die im Querschnitt rechteckförmig ist und bei der die beiden Seiten 4a, 46 in gleicher Weise nach außen ausgebaucht si od.

Wie in den F i g. 9 und 10 dargestellt ist, sind mehrere rohrförmige Körper 1 zur Bildung eines Gitters parallel zueinander angeordnet Sind alle rohrförmigen Körper 1 an den Enden Γ, 1" zusammengefaßt, werden die Seiten benachbarter Körper quer, also 4a mit 4a, 46 mit 4b, und längs, also von 4a nach 4b, miteinander verschweißt. Der Spalt C zwischen benachbarten Körpern ist dadurch einstellbar, daß die Größe der Ausbauchung bei 4a, 4b verändert wird; auf diese Weise kann die Durchflußrate eines Fluids, das durch der: Spalt C hindurchgelangt, durch geeignete Wahl der Ausbauchung oder der Querausdehnung der Seiten 4a, 4b vergrößert werden.

Die Verbindungen 4 zusammengefaßter rohrformiger Körper sind in einen Rahmen 5 eingepaßt, der die Positionen dieser rohrförmigen Körper festlegt. In den Raum zwischen den Verbindungen 4 der rohrförmigen Körper 1 in Längsrichtung sind elastisch verformbare Muffen 6, 7 eingesetzt. Dadurch kann die thermische Spannung, die in vertikaler Richtung (in Fig. 10) der Verbindungen 4 durch thermische Ausdehnung bewirkt wird, durch die Deformation der Muffen 6, 7 absorbiert werden, während die thermische Spannung in Querrichtung der Verbindungen aufgrund der Verschweißung durch die thermische Spannung des Rahmens 5 kompensiert werden kann, der aus demselben Material wie der rohrförmige Körper 1 hergestellt ist. Die thermische Spannung in Längsrichtung des rohrförmigen Körpers 1 kann dagegen durch den Spalt C(F i g. 9) zwischen benachbarten rohrförmigen Körpern 1 absorbiert werden. Bei diesem Beispiel ist die Verbindung 4 dadurch gebildet, daß die Enden 1', 1" des rohrförmigen Körpers 1 abgeflacht sind; es versteht sich jedoch, daß sie auch durch ein Vergrößern dieser Enden (Fig. 7) gebildet werden kann.

Aufgrund dieser Beschaffenheit können die Durchflußgeschwindigkeit und die Temperaturverteilungen innerhalb und außerhalb des rohrförmigen Körpers variabel sein, wodurch die Wirkung der Wärmeleitung oder die Wirkung der Vermischung des in dem rohrförmigen Körper strömenden Fluids verbessert wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrförmigen Körper mit auf der Außenoberfläche vorgesehenen Rillen und mit entsprechenden Rippen auf der Innenoberfiäche, deren Grundverlauf in Unifangsrichtung einen bestimmten Winkel zu einer senkrecht zur Längsachse verlaufenden Ebene besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (2) und Rippen (3) einen längs ihres Umfangs periodisch hin- und hergehenden Verlauf besitzen.

2. Rohrförmiger Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (2) und Rippen (3) als abwechselnde Fortführung eines kreisförmigen Teils (Rt) und eines geraden Teils (R2) ausgebildet sind (F i g. 5a).

3. Rohrförmiger Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (2) und Rippen (3) eine Sinus- bzw. Cosinuswelle von sin β bzw. cos β bilden.

4. Rohrförmiger Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (2) und Rippen (3) eine sägezahnförmige Welle bilden (F i g. 5b).

5. Rohrförmiger Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (2) und Rippen (3) als abwechselnde Fortführung eines halbkreisförmigen Teils (Ri) und seiner Umkehrung (Rt) ausgebildet sind (Fig. 5c).

6. Rohrförmiger Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (2) und Rippen (3) eine Viereck-, vorzugsweise Rechteckform haben (F ig. W).