DE2717147A1 - Gas-luftrueckkuehler mit rippenrohren - Google Patents

Description

• Gas-Luftrückkühler (GLR) mit Rippenrohren
• Die Erfindung betrifft GLR insbesondere für elektrische Maschinen mit Kreislaufkühlung.
• Derartige GLR dienen vorzugsweise zur Rüçkkühlung des im Kreislauf umlaufenden Kühlgases von elektrischen Maschinen mittels Umgebungsluft. Kühlgas und Umgebungsluft werden im Rückkühler durch feste Wände getrennt, durch die der Wärmeaustausch stattfindet.
• Die Förderung von Kühlgas und Luft erfolgt durch von der zu kühlenden Maschine angetriebene Lüfter oder durch Lüfter mit von dieser Maschine unabhöngigem Antrieb als sogenannte Fremdbelüftung.
• Nach den deutschen Patentanmeldungen P 2704 161.8 vom 02.02.77 sowie P 27 15 388.4 vom 06.04.77 ist es bekannt, derartige GLR mit Rippenrohren auszuführen .
• Aufgabe dieser Erfindung ist es, die Herstellung derartiger Kühler zu vereinfachen und zu verbilligen.
• Diese Aufgabe wurde durch die Entwicklung eines fUr die besonderen Anforderungen dieser GLR konzipierten Rippenrohrprofils mit zahlreichen Variationsmöglichkeiten sowie deren Anordnung im Kühler gelöst.
• Erfindungsgemäß erhalten dabei die vorzugsweise stranggepreßten Rippenrohre aus gut wärmeleitendem Material Innenrippen mit im Verhältnis zum mittleren Rohrdurchmesser geringer Höhe und Teilung, sowie je zwei entgegengesetzt gerichtete Außenrippen, deren Höhe etwa dem mittleren Rohrdurchmesser entspricht.
• In Fig. 1 ist ein derartiges Rippenrohr im Querschnitt und in der Ansicht dargestellt.
• Das hier zylindrische Rohr 2 weist innen zahlreiche Rippen 3 von kleiner Höhe und Teilung auf, während außen zwei dagegen hohe Rippen 1 in entgegengesetzter Richtung angeordnet sind. Als Werkstoff mit guter Wärmeleitfohigkeit für das vorzugsweise stranggepreßte Profil eignen sich besonders Aluminiumlegierungen wie z. B.
• AlMgSi 0,5.
• Bei den für GLR in Betracht kommenden Wärmestromdichten können bei derartigen Werkstoffen die Außenrippen und die Wandstärke des Rohrs relativ dünn gehalten werden, ohne daß größere Temperaturdifferenzen durch den Wärmestrom innerholb des Rohrquerschnitts auftreten. Bei kleinen Rohrquerschnitten werden diese Wandstarken bereits durch die für das Strangpressen erforderlichen Mindestwandstärken bestimmt.
• Die erforderliche Dicke der niedrigen Innenrippen ergibt sich dabei nur nach den Herstellungsmöglichkeiten und mechanischen Anforderungen, wie z. B. bei der Reinigung der Rohre.
• An den Rohrenden werden zum Einschieben in den Rohrboden zum mindesten die Außenrippen entfernt, siehe Fig. 1. Die Verbindung mit dem Rohrboden kann dann in üblicher Weise z. B. durch Einwalzen, Schweißen oder Kleben erfolgen.
• Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Rohre werden die Oberfltichen der Rohre bei geringem Mehraufwand an Material erheblich vergrößert, so daß die Rohranzahl und damit der Preis des GLR gegenüber der Ausführung mit glatten Rohren stark gesenkt wird. Die erfindungsgemäße Anordnung der Längsrippen innen und außen ermöglicht die bei den GLR fUr elektrische Maschinen zweckmäßige Führung von Kühlluft und Kühlgas im Kreuzstrom.
• Nach einem weiteren Patentanspruch werden dabei nach Fig. 2 die hier vereinfacht im Querschnitt dargestellten Rippenrohre in übereinanderliegenden Reihen derart versetzt gegeneinander angeordnet, daß die senkrecht zu den Rohrreihen angeordneten Außenrippen der Rohre jeweils den Abstand zwischen benachbarten Rohren einer Reihe in etwa gleiche Strömungsquerschnitte aufteilen, wobei die Rippen sich Uberlappen. Die Außenrippen können dabei auch wie fUr das vollkommen dargestellte Rohr 1 in Strömungsrichtung abgebogen werden.
• Bei dieser Rohranordnung tritt, wie aus den eingezeichneten Stromlinien ersichtlich, eine seitliche Ablenkung des äußeren Luftstroms von der Senkrechten ein. Dieser kann durch entsprechende Verbreiterung des Querschnitts zwischen den äußeren Rohren des BUndels und den Seitenwänden Rechnung getragen werden.
• Bei Ausführungen nach weiteren Schutzonsprüchen werden die Rippenrohre in übereinanderliegenden Rohrreihen um eine halbe waagrechte Rippenteil ung gegeneinander versetzt, wobei die Außenrippen senkrecht zu den Rohrreihen angeordnet werden.
• In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch ein derartiges Rohrbündel dargestellt. Die Rippenrohre weisen hier z. B. bei den unteren beiden Reihen über die gesamte Länge einen elliptischen oder ovalen Querschnitt auf. In den oberen beiden Reihen ist dagegen eingezeichnet, wie die Rohre im Bereich des Rohrbodens mit zylindischem Querschnitt ausgeführt sind, um das Einwalzen zu erleichtern.
• Letztere Ausführung kommt vorzugsweise für GLR mit zahlreichen in senkrechter Richtung angeordneten Rohrreihen mit entsprechend großem erforderlichem Durchtrittsquerschnitt in Betracht, da hierbei die waagerechte Rohriteilung groß genug wird, um ausreichende Wandstärken im Rohrboden zwischen den Rohren zu erhalten.
• Bei der ersten Ausführung mit gleichem Rohrquerschnitt über die gesamte Rohrlänge ist dagegen eine enge waagerechte Rohrleilung möglich, wie sie z. B. für GLR mit wenigen Rohrreihen übereinander erforderlich ist.
• Zur Vereinfachung der Lagerhaltung an Profilen kann auch für diese Ausführungen von einem Profil nach Fig. 1 ausgegangen werden. Das erforderliche Seitenverhältnis für den Rohrquerschnitt kann dann nachträglich nach Bedarf durch Pressen oder Walzen des runden Rippenrohrs erzeugt werden.
• Diese ovale oder elliptische Verformung nach Bedarf ist auch bei Rundrohren ohne Innen- und/oder Außenrippen vorteilhaft. Derartige Rohre werden verwendet, wenn der z. B. wegen besonderen Korrosionsbeanspruchungen erforderliche Werkstoff nicht zum Strangpressen geeignet ist.
• Eine Verringerung der senkrechten.Rippenteilung sowie eine Vergrößerung der äußeren Rohrfläche ergibt sich nach einem weiteren Schutzanspruch wie in Fig. 4 z. B. für runden Rohrquerschnitt dargestellt dadurch, daß eine Außenrippe jedes Rippenrohrs durch Schnitte senkrecht zur Achse und Abbiegen der Rippenteile in wechselnder Richtung vorzugsweise parallel zur Rippenebene derart umgeformt wird, daß sie bei entsprechend kleiner senkrechter Rohrteilung jeweils die entgegengesetzte Längsrippe der überndchsten Rohrreihe umschließt.
• Die Oberflächenvergrößerung ergibt sich dabei durch die Schnittflächen an den Außenrippen.
• Nach einem weiteren Anspruch kann die Oberfläche der Außenrippen durch Einprägen von Rippen senkrecht zur Rohrachse weiter vergrößert werden.
• Zur Fixierung der Lage der Rohre bei der Montage weisen nach einem weiteren Anspruch die Längsrippen Einschnitte mit abgekanteten Rippenteilen auf, die als Abstandshalter zu den benachbarten Rohren dienen und die Montage vereinfachen.
• Bei GLR mit Zwischenwänden senkrecht zum Rohrbündel können die Funktionen der Abstandshalter und der Zwischenwand durch die erfindungsgemöße Ausführung von Distanzstücken für jedes Rohr zusammengefaßt werden.
• Wie z. B. in Fig. 3 im Schnitt dargestellt, füllen die Distanzstücke 1 die Fläche zwischen benachbarten Rohrprofilen aus und bilden zugleich Abstandshalter und eine Trennwand senkrecht zu den Rohren. Die Verbindung der Distanzstücke, die vorteilhaft aus elastischem Kunststoff bestehen, erfolgt vorzugsweise durch Kleben und/oder Form- oder Kraftschluß.
• Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Rohrprofile und Anordnungen in GLR ergibt sich insbesondere bei der Verwendung von stranggepreßten Profilen mit Innen-und Außenrippen eine erhebliche Verbilligung für den Aufbau und das Material der Kühler. Dies ergibt sich im wesentlichen aus den durch das Herstellungsverfahren geringen Kosten der Rohrprofile, der durch die Oberflachenvergrößerung erheblich verringerten Rohranzahl und damit verringerten Montagekosten sowie der vielfältigen Verwendungsmögl ichkeiten eines Profils fUr verschiedene KUhlerbauarten.
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Claims (8)

1. Patentansprüche Gas-LuftrückkUhler (GLR) mit Rippenrohren t 1. ) Gas-Luftrückkühler (GLR) mit Rippenrohren, insbesondere für elektrische Maschinen mit Kreislaufkühlung, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise stranggepreßten Rohre aus gut wärmeleitendem Material mit Innenrippen mit im Verhältnis zum mittleren Rohrdurchmesser geringer Höhe und Teilung versehen sind und je zwei entgegengesetzt gerichtete Außenrippen aufweisen, deren Höhe etwa dem mittleren Rohrdurchmesser entspricht.
2. 2. GLR nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenrohre in übereinanderliegenden Reihen derart versetzt gegeneinander angeordnet sind, daß die senkrecht zu den Rohrreihen angeordneten Außenrippen der Rohre jewells den Abstand zwischen benachbarten Rohren einer Reihe in etwa gleiche Strömungsquerschnitte aufteilen, wobei die Rippen sich überlappen.
3. 3. GLR nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenrohre in übereinanderliegenden Rohrreihen jeweils um eine halbe waagerechte Rohrteilung gegeneinander versetzt sind und daß die Außenrippen senkrecht zu den Rohrreihen angeordnet sind.
4. 4. GLR nach 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenrippe jedes Rippenrohres durch Schnitte senkrecht zur Achse und Abbiegen der Rippenteile in wechselnder Richtung vorzugsweise parallel zur Rippenebene derart umgeformt wird, daß sie bei entsprechend kleiner senkrechter Rohrteilung jeweils die entgegengesetzte Längsrippe der übernächsten Rohrreihe umschließt.
5. 5. GLR nach 1 - 4 oder einem oder mehreren dieser Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenrohre bis auf die Anschlußenden am Rohrboden oder auf ihrer ganzen Lange elliptisch oder ovol verformt werden, wobei die Rohre auch ohne Innen- und/oder Außenrippen ausgeführt werden können.
6. 6. GLR nach 1 - 5 oder einem oder mehreren dieser Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Längsrippen durch Einprägen von Rippen senkrecht zur Rohrachse vergrößert wird.
7. 7. GLR nach 1 - 6 oder einem oder mehreren dieser Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippen Einschnitte mit abgekanteten Rippenteilen aufweisen, die als Abstandshalter dienen.
8. 8. GLR nach Anspruch 1 - 7 oder einem oder mehreren dieser Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von Zwischenwänden zur Führung des Kühlgases oder der Kühlluft außen durch das Rohrbündel auf die Rohre Paßstücke geschoben werden, die bei der Montage der Rohrreihen ineinandergreifen und durch Pressung und/oder Verkleben in ihrer Lage gehalten werden.