DE2713069A1

DE2713069A1 - Composite ribbed light alloy heat exchanger tube - has extruded sections with overlaps for joining by soldering or adhesives

Info

Publication number: DE2713069A1
Application number: DE19772713069
Authority: DE
Inventors: Byrge Kleppe
Original assignee: Raufoss Ammunisjonsfabrikker AS
Current assignee: Raufoss Ammunisjonsfabrikker AS
Priority date: 1977-03-24
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1978-10-05

Abstract

The composite ribbed tube is made from separately extruded profiles joined longitudinally to form a tube by soldering or adhesive bonding, used in heat exchangers. The composite tube can have internal and external ribs. The profiled sections (1, 2, 3) have overlapping edges (6, 7) of equal widths. These overlapping parts used for making edge connections are thinner than the rest of the section wall thickness. Reentrant angles are formed at the steps forming internal or external boundaries the section overlapping edge. Correspondingly shaped free edges enter these reentrant steps. The composite tube can have external as well as internal heat exchange ribs.

Description

Rohr pipe

Die vorliegende Erfindung betrifft ein aus durch Extrusion hergestellten offenen und durch Kitten, Löten und dergleichen miteinander verbundenen Profilstücken zusammengesetztes Rohr.The present invention relates to a material made from extrusion open profile pieces connected to one another by cementing, soldering and the like composite pipe.

Es handelt sich hierbei vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich, um für Wärmeaustauscher verwendete Rohre, die Rippen aufweisen, die einstückig mit der Rohrwand extrudiert worden sind.These are preferably, but not exclusively, to tubes used for heat exchangers that have fins that are integral with the pipe wall have been extruded.

Das erfindungsgemäße Rohr kann aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen. Wenn es als Wärmeaustauscher verwendet wird, sollte das Material eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzen, beispielsweise Aluminium sein, ohne daß hierauf die Erfindung beschränkt sein soll.The tube according to the invention can be made of any suitable material exist. When used as a heat exchanger, the material should be a have good thermal conductivity, for example aluminum, without this the invention is intended to be limited.

Das bekannteste Verfahren zur Herstellung von mit Rippen versehenen Rohren durch Extrusion besteht darin, die Rohre als Hohlprofile zu extrudieren, die auf der einen oder auf beiden Seiten Rippen aufweisen. Es wird hierbei von einem Dorn Gebrauch gemacht, der von Brücken" getragen wird, und dazu dient den Hohlraum des Rohrs zu formen. Die "Brücken" erstrecken sich in radialer Richtung oder unter einem Winkel vom Werkzeughalter der Presse zum Dorn hin und der Dorn weist einen Querschnitt auf, der im wesentlichen dem Innenprofil des Rphres entspricht.The most famous method of making ribbed Pipes by extrusion consists in extruding the pipes as hollow profiles, which have ribs on one or both sides. It will be done by a Thorn made use of which is supported by bridges, and that serves the cavity of the pipe. The "bridges" extend in the radial direction or below at an angle from the tool holder of the press to the mandrel and the mandrel has a Cross-section, which corresponds essentially to the inner profile of the Rphres.

Wenn ein Rohr extrudiert werden soll, das Innenrippen aufweist, muß der Dorn mit Längsschlitzen versehen sein, die etwa den selben Querschnitt wie die Rippen aufweisen. Die Schlitze müssen sich über die gesamte Länge des Dorns erstrecken und ihre Tiefe muß ebenfalls über die ganze Länge der Höhe der Rippen entsprechen.If a pipe is to be extruded that has internal ribs, then it must the mandrel can be provided with longitudinal slots that have approximately the same cross-section as the Have ribs. The slots must extend the entire length of the mandrel and their depth must also correspond over the entire length to the height of the ribs.

Lediglich an dem Ende des Dorns, das dem Pressestempel zugekehrt liegt, ist eine etwas geringere Tiefe zulässig, da das zu extrudierende Material gewöhnlich nur in sehr geringem Ausmaße in radialer Richtung in die Schlitze fließen kann. Wenn also das Rohr Innenrippen großer Höhe (d.h. solche,die weit bis zum Rohrzentrum hin reichen) aufweisen soll, müssen die Schlitze des Dorns entsprechend tief sein und der Dorn selbst sollte nur unwesentlich dicker sein, als es dem Durchmesser des Kreises entspricht, der an demjenigen Teil des Dorns, an dem die "Brücken" befestigt sind, innerhalb der Schlitzbögen zu denken ist. Dieser Teil des Dorns ist wegen der tischen Dornund extrudiertem Material bestehenden Reibung einer hohen Zugspannung ausgesetzt, so daß Bruchgefahr besteht. Demnach ist die Tiefe der Schlitze (d.h. die radiale Höhe der inneren Rippen des Rohres) in Bezug auf den Hauptquerschnitt des Rohres begrenzt. Aufgrund des Umstandes, daß ein größerer Innenquerschnitt (d.h. der Durchmesser eines Rohres mit Kreisquerschnitt) innere Reibungskräfte wegen der größeren Reibungsfläche hervorruft, gibt es eine absolute Grenze für die Tiefe der Schlitze selbst wenn der kritische Teil des Dorns eine größere Querschnittsfläche bei der Herstellung von Rohren mit größerem Querschnitt aufweist. Im Falle von Rohren mit kleinen Durchmessern ist die Höhe der inneren Rippen auf den Durchmesser des Kreises beschränkt, der entlang den Schlitzbögen verlaufend zu denken ist.Only at the end of the mandrel facing the press stamp, a slightly shallower depth is allowed as the material to be extruded is usually can flow only to a very small extent in the radial direction into the slots. So if the pipe has internal ribs of great height (i.e. those that extend far to the center of the pipe should reach out), the slots in the mandrel must be correspondingly deep and the mandrel itself should be only slightly thicker than its diameter of the circle corresponding to that part of the mandrel to which the "bridges" are attached are to be thought within the slit arcs. That part of the thorn is because of friction between the mandrel and the extruded material is high tensile stress exposed so that there is a risk of breakage. Thus the depth of the slots (i.e. the radial height of the inner ribs of the tube) in relation to the main cross-section of the pipe limited. Due to the fact that a larger internal cross-section (i.e. the diameter of a pipe with a circular cross-section) internal frictional forces due to the causes larger friction surface, there is an absolute limit to the depth of the Slots even if the critical part of the mandrel has a larger cross-sectional area in the preparation of of pipes with a larger cross-section. In the case of pipes with small diameters, the height of the inner ribs is up limited the diameter of the circle running along the slotted arcs is to be thought.

Die erwähnte Grenze hat zur Folge,daß in manchen Fällen es nicht möglich ist einstückige Rohre mit wenigstens Innenrippen zu extrudieren, deren radiale Höhe einen bestimmten Wert überschreitet. Die äußeren Abmessungen der Rohre, seien es solche mit oder ohne Rippen, die einstückig extrudiert werden sollen sind natürlich durch die Abmessungen der Extrudierpresse bestimmt. Aus den erwähnten und unter Umständen auch aus anderen Gründen werden daher Rohre durch Extrusion offener Profilstücke hergestellt, die unter Umständen wenigstens auf der einen Seite mit Rippen versehen sind, wobei die Profilstücke durch Verkitten, Verlöten, oder in ähnlicher Weise an ihren Kanten miteinander verbunden werden, um das Rohr zu bilden.The mentioned limit has the consequence that in some cases it is not possible is to extrude one-piece tubes with at least internal ribs, their radial height exceeds a certain value. The external dimensions of the pipes, be it those with or without ribs which are to be extruded in one piece are natural determined by the dimensions of the extrusion press. From the mentioned and below In some cases for other reasons, pipes are therefore extruded into open profile pieces produced, which may be provided with ribs at least on one side are, the profile pieces by cementing, soldering, or in a similar way be joined together at their edges to form the tube.

Dieses Verfahren macht es möglich, extrudierte Rohre mit Innenrippen herzustellen, die in radialer Richtung höher sind, als dies beim Extrudieren einstückig hergestellter Rohre möglich ist.This process makes it possible to produce extruded tubes with internal ribs produce which are higher in the radial direction than when extruding in one piece manufactured pipes is possible.

Das erwähnte Verfahren gestattet es auch, Rohre herzustellen, die größere Außenabmessungen aufweisen als einstückig extrudierte Rohre. Das US-Patent 3 o81 824 zeigt ein Beispiel für ein mit Rippen versehenes und durch Extrusion zweier Hälften hergestelltes Rohr. Die Hälften weisen Rippen auf, die nach dem Zusammensetzen der Hälften einander überragen (Figuren 2 und 3 des erwähnten Patents). Die Verbindung zwischen den Profilstücken erfolgt hier jedoch durch stumpfes Aneinanderfügen der Kanten oder durch Aneinanderfügen von Kanten mit rechtwinkeligem V-Querschnitt, wobei das eine Profil konkave Kanten hat, die Gegenstücke zu den konvexen Kanten des anderen Profils besitzt. Diese Verbindungen sind, wenn sie durch einen Innendruck im Rohr hervorgerufenen Kräften ausgesetzt sind, nicht zuverlässig genug, da das zusammenhaltende Material, beispielsweise der Kitt oder das Lot einer großen Zugkraftkomponente unterworfen sind. Der einzige Weg um die bei einem bestimmten Druck hervorgerufene Zugbeanspruchung zu verringern besteht dort darin, die Wanddicke des Rohres größer zu machen, wenigstens im Bereich der Verbindung der Rohrhälften. In den meisten Fällen ist eine solche Vergrößerung der Wanddicke, lediglich zum Zwecke der Reduzierung der Zugbeanspruchung an den Verbindungsstellen, aus mehr als einem Grunde unerwünscht. Größere Wanddicken bedeuten größeren Materialverbrauch und größere Kosten und eine lokal begrenzte Vergrößerung der Wanddicke im Verbindungsbereich verändert den Geaamtquerschnitt in unerwünschter Weise im Hinblick auf die Befestigung von Endabschlüssen auf den Rohren und aus anderen Gründen.The mentioned method also allows pipes to be produced which have larger external dimensions than integrally extruded tubes. The US patent 3081 824 shows an example of a ribbed and extruded two Pipe made in halves. The halves have ribs that after assembly of the halves protrude over each other (Figures 2 and 3 of the patent mentioned). The connection between the profile pieces, however, takes place here by butt joining the Edges or by joining edges with a right-angled V cross-section, wherein the one profile has concave edges, the counterparts of the convex edges of the other profile. These connections are when they are caused by an internal pressure forces generated in the pipe are not Reliable enough as the material that holds it together, such as the putty or solder of a are subject to large tensile force components. The only way around that with a particular one To reduce pressure-induced tensile stress there is to reduce the wall thickness to make the pipe larger, at least in the area of the connection of the pipe halves. In most cases, such an increase in wall thickness is only for Purpose of reducing the tensile stress at the joints, from more as a reason undesirable. Greater wall thicknesses mean greater material consumption and greater costs and a locally limited increase in wall thickness in the joint area changes the overall cross-section in an undesirable manner with regard to the fastening of terminations on the pipes and for other reasons.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Rohr anzugeben, bei dem bei der Verbindung der Profilstücke, aus denen das Rohr zusammengesetzt ist, die Zugspannung zwischen den miteinander verbundenen Flächen beträchtlich geringer als bei bekannten Verbindungen ist, insbesondere dann, wenn das nohr einem Innendruck ausgesetzt ist.The object of the present invention is therefore to provide a pipe, in the case of connecting the profile pieces that make up the pipe is, the tensile stress between the interconnected surfaces is considerably lower than with known compounds, especially when there is no internal pressure is exposed.

Darüberhinaus soll durch die Erfindung eine Verbindung der Profilstücke angegeben werden, bei der die miteinander verbundenen Flächen einen großen Flächeninhalt aufweist, ohne dass die Wanddicke des Rohres im Bereich der Verbindung vergrößert werden muß.In addition, a connection of the profile pieces is intended by the invention can be specified in which the connected surfaces have a large area without increasing the wall thickness of the pipe in the area of the connection must become.

Darüberhinaus soll angegeben werden, wie ein aus wenigstens zwei Profilstücken bestehendes Rohr herzustellen ist, bei dem die Profilstücke längs ihrer Kanten miteinander verbunden sind, und bei dem an den Verbindungsstellen keine Vergrößerung der Wanddicke vorhanden ist. Schließlich soll die Erfindung es ermöglichen, ein Rohr aus wenigstens zwei Profilstücken der selben Ausbildung herzustellen.In addition, it should be specified how one of at least two profile pieces is to produce an existing pipe, in which the profile pieces along their edges with each other are connected, and where there is no increase in wall thickness at the connection points is available. Finally, the invention should make it possible to have a tube from at least to produce two profile pieces of the same training.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Profilstücke durch überlappende Randteile gleicher Breite und gegenüber der Rohrwandstärke verringerter Dicke miteinander verbunden sind, daß bei jeder Verbindungsstelle die Randteile der Außenwandfläche des einen Profilstücks bzw. der Innenwandfläche des anderen Profilstücks benachbart liegen, daß die Außenkanten der Randteile dort zu einer Tangentialebene eines Rohres einen Winkel einnehmen, und daß jeder Randteil einen Ubergangsbereich zu der benachbarten Randfläche aufweist, der in der selben Richtung wie die Außenkanten und derart geneigt ist, daß der übergang unter einem spitzen Winkel erfolgt.According to the invention this object is achieved in that the profile pieces due to overlapping edge parts of the same width and reduced compared to the pipe wall thickness Thickness are connected to each other, that at every junction the edge parts of the outer wall surface of the one profile piece or the inner wall surface of the other profile piece are adjacent that the outer edges of the edge parts there make an angle to a tangent plane of a pipe, and that each edge part has a transition area to the adjacent edge surface in the same Direction as the outer edges and is inclined in such a way that the transition under one acute angle takes place.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Figur näher erläutert.The invention is described below using an exemplary embodiment Explained in more detail with reference to a figure.

Die Figur zeigt die Endansicht eines erfindungsgemäßen Rohres.The figure shows the end view of a pipe according to the invention.

Das Rohr besteht aus drei Profilstücken 1, 2 und 3,die zu einem Rohr kreisförmigen Querschnitts zusammengesetzt sind, das innen und außen an seiner Wand Rippen 4, bzw. 5 aufweist. Die miteinander verbundenen Randteile 6, 7 an jeder der Verbindungsstellen sind durch Kitten, Verlöten, oder auf eine andere geeignete Art miteinander verbunden. Die Randteile 6, 7 weisen einander überlappende Flächen 8, 9 auf, deren größerer Teil parallel zu den Wandflächen verläuft. Die Außenkanten lo der Randteile 6, 7 jeder Verbindungsstelle stehen zu einer Tangentialebene (oder zu einer Diametralebene) unter einem Winkel,tasselbe gilt für den Ubergangsbereich 11 zwischen den Randteilen 6, 7 und den angrenzenden, der vollen Wandstärke entsprechenden Wandteile . Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist jeder der Randteile 6, 7 eine der halben Wandstärke des Rohres entsprechende Dicke auf. Die unter einem Winkel stehenden Außenkanten lo und die Übergangsbereiche 11 sind an der Verbindungsstelle in der selben Richtung und derart geneigt, daß der Übergang unter einem spitzen Winkel erfolgt. Dieser Umstand ist aus mehr als einem Grund von Bedeutung. Die Außenkante 10 jedes Randteils 6, 7 greift in diesem Falle am geneigten Übergangsbereich 11 solcherart an, daß die Randteile 6, 7 an jeder Verbindungsstelle in radialer Richtung nicht gegeneinander bewegt werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß während des Kittens, Lötens, oder während eines anderen entsprechenden Verbindungsprozesses beim Zusammenfügen des Rohres auf das Rohr von Außen ein Druck ausgeübt werden kann, der veranlaßt, daß die Außenkante io jedes Randbereichs 6, 7 in den spitzen Scheitel des Übergangsbereichs zwischen dem benachbarten Randteil und der angrenzenden Wand gedrückt wird. Hierdurch wird ein gegenseitiger Druck zwischen den Hauptflächen 8, 9 der Verbindungsstellen erzeugt, der sich vorteilhaft auf die Ausbildung einer festen Verbindung auswirkt.The pipe consists of three profile pieces 1, 2 and 3 that form a pipe circular cross-section are composed, the inside and outside of its wall Has ribs 4 and 5, respectively. The interconnected edge parts 6, 7 on each of the Connection points are by cementing, soldering, or in another suitable way connected with each other. The edge parts 6, 7 have overlapping surfaces 8, 9, the greater part of which runs parallel to the wall surfaces. The outer edges lo of the edge parts 6, 7 of each connection point are to a tangential plane (or to a diametrical plane) at an angle, the same applies to the transition area 11 between the edge parts 6, 7 and the adjacent, the full wall thickness corresponding Wall parts. In the illustrated embodiment, each of the edge portions 6, 7 have a thickness corresponding to half the wall thickness of the pipe. The one under one Angular outer edges lo and the transition areas 11 are at the connection point in the same direction and inclined so that the transition under a pointed Angle takes place. This is important for more than one reason. The outer edge 10 of each edge part 6, 7 engages the inclined transition area 11 in this case in such a way that the edge parts 6, 7 at each connection point in the radial direction cannot be moved against each other. Another advantage is that during cementing, soldering, or during another corresponding Connection process when joining the pipe, pressure can be exerted on the pipe from the outside, which causes the outer edge io of each edge region 6, 7 in the pointed apex the transition area between the adjacent edge part and the adjacent wall is pressed. This creates a mutual pressure between the main surfaces 8, 9 of the connection points generated, which is advantageous in the formation of a fixed connection.

Wie man aus der Zeichnung erkennt, sind zwar drei Profilstücke 1, 2 und 3 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt, die jedoch auch durch nur zwei oder mehr als drei entsprechend geformte Profilstücke ersetzt sein können, die jeweils im Querschnitt die selbe Ausbildung aufweisen. Es ist also zur Herstellung eines bestimmten Rohrtyps lediglich ein einziger Typ von Profilstücken beim Extrudieren herzustellen.As you can see from the drawing, there are three profile pieces 1, 2 and 3 shown in the illustrated embodiment, but also by only two or more than three appropriately shaped profile pieces can be replaced, each having the same training in cross section. So it's for making of a certain type of pipe only a single type of profile piece during extrusion to manufacture.

Die erfindungsgemäß erzielte Verbindung ist besonders im Hinblick auf ihre Widerstandskraft gegenüber einem Innendruck im Rohr von Vorteil. Die größeren'Flgchen an den Verbindungsstellen, die parallel zu den Wandflächen verlaufen, werden hauptsächlich einer Scherbeanspruchung unterworfen und können längs der Wandperipherie eine Breite haben, die entsprechend dem bei Verwendung des Rohres zu erwartenden Innendruck gewählt ist. Es kann also die Größe der miteinander verbundenen Flächen frei gewählt werden, ohne daß die äußere Gestalt des Rohres sich verändert.The compound achieved in accordance with the invention is particular in view because of their resistance to internal pressure in the pipe. The bigger 'wings at the connection points that run parallel to the wall surfaces are mainly subjected to shear stress and can have a width along the wall periphery corresponding to the internal pressure to be expected when using the pipe is chosen. The size of the interconnected surfaces can therefore be freely selected without changing the external shape of the pipe.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf kreisförmigem Rohrquerschnitt beschränkt, auch brauchen die Profilstücke, die das Rohr bilden, nicht identisch ausgebildet zu sein.It goes without saying that the invention is not based on a circular pipe cross-section limited, and the profile pieces that form the pipe do not need to be identical to be trained.

Lee rS ei teLee on the side

Claims

Claims f '1. From produced by extrusion, open and connected to one another along their edges by cementing, soldering, and the like Pipe made up of profile pieces, characterized in that the profile pieces (1,2,3) by overlapping edge parts (6,7) of the same width and compared to the pipe wall thickness reduced thickness that are connected to each other at each joint the edge parts of the outer wall surface of the one profile piece or the inner wall surface of the other profile piece are adjacent that the outer edges (lo) of the edge parts there assume an angle to a tantential plane of the pipe, and that each Edge part has a transition region (11) to the adjacent wall surface, which in the same direction as the outer edges and inclined so that the transition takes place at an acute angle.

2. Pipe according to claim 1, characterized in that each of the edge parts (6.7) half the thickness of the pipe wall.

3. Tube according to claim 1 or 2, characterized in that at each edge part has a peripheral surface the direct continuation of the wall surface of the Rohres is.

4. Pipe according to one of claims 1 to 3, characterized in that that each profile piece (1,2,3) one outside the center of the wall and one inside the wall center lying edge part (6,7), so that it is formed from identically Profile pieces consists.