DE2735762A1 - Rippenrohr sowie verfahren und vorrichtung zu dessen herstellung - Google Patents

Rippenrohr sowie verfahren und vorrichtung zu dessen herstellung

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Description

Wieland-Werke AG 7900 UIr. (Donau), 01.08.77 ka
TPT-2398
Rippenrohr sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Rippenrohr für Wärmeübertrager od. dgl. mit auf der Rohraußenseite umlaufenden(T-förmig ausgebildeten Rippen, deren Fu3 im wesentlichen radial von der Rohrwandung absteht und deren äußeres Ende sich in Rohrlängsrichtung den benachbarten Rippen nähert.
Ein Rippenrohr der genannten Art nach der DT-OS 1.501.656 weist über den Umfang verteilte Einkerbungen der Rippen auf. Abgesehen davon, da3 ein solches Rohr Schwierigkeiten bei Lagerung und Transport sowie beim Einbau in die Rohrboden von Rohrbündelwärmeübertragern mit sich bringt, sind bei Verwendung solcher Rohre in Rohrbündelverdampfern die Nuten weiter oben angeordneter Rohre durch von unten aufgestiegene Blasen besetzt, so daß eine einwandfreie Wärmeübertragung behindert ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Rippenrohr der genannten Art so auszubilden, daß die mechanischen und wärmetechnischen Eigenschaften verbessert werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rippen durchgehend umlaufen.
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Damit ergibt sich ein Rohr mit annähernd glatter Oberfläche, das leicht stapel- und transportierbar ist und sich leichter in die Rohrboden oder sonstigen Fixierungen einschieben Iä3t. Rohre dieser Art haben weiterhin bedeutende Vorteile gegenüber bekannten Rohren:
Die Rippenspitzen, die bei üblichen Rippenrohren teilweise rauh und zum Teil mit Rissen behaftet sind, sind verfestigt und glattgewalzt, d. h. die Rohre sind kerbunempfindlicher, sind also günstiger bei mechanischer VJechselbelastung. Eine Ri3fortpflanzung wird verhindert.
Betrachtet man bezüglich Durchmesser und Wärmeübertragungsflache äquivalente Rohre, so hat das erfindungsgemäße Rohr ein höheres Widerstandsmoment gegen Biegung durch das veränderte Rippenprofil. Dadurch sind größere Stützweiten beim Einbau in Wärmetauscheraggregate möglich bzw. bei gleichen Stützweiten ergibt sich ein geringerer Durchhang. Bei Schwingungsbeanspruchung verhalten sich diese Rohre somit auch günstiger.
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Rohre in RohrbündelVerdampfern können die von unten aufgestiegenen, angewachsenen Blasen nicht mehr in Nuten weiter oben angeordneter Rohre eindringen, sie rollen vielmehr an diesen Rohren vorbei, so da3 auch diese Rohre für die Verdampfung zur Verfügung stehen.
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Es ist zwar aus der US-PS 3.299.949 bekannt, Hochleistungselektronenröhren zur Kühlung mit durchgehenden, T-fömigen Längsrippen zu versehen. Die Röhren müssen dabei Jedoch senkrecht angeordnet sein, um den sog. "Thermosyphon-Effekt" ausnutzen zu können. Eine übertragung dieses Prinzips auf Rohrbündelverdampfer ist nicht möglich, da bei diesen Veraampfern die Rohre waagerecht angeordnet sind.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung nimmt der Abstand der Rippen in Radialrichtung ausgehend von der Rohrvmndung kontinuierlich zu und zu den Rippenenden hin kontinuierlich ab.
Nach weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung laufen die Rippen schraubenlinienförmig ein- oder mehrgängig oder ringförmig um. Zur Erzielung guter UärmeUoertragungseigenschaften empfiehlt es sich, 2 bis 20 Rippen/crn anzuordnen, νιο bei die obere Nutbreite vorzugsweise 0,1 bis 1,0 mm betragen sollte.
So vmrde beispielsweise von einem Glattrohr aus SF-Cu mit 19 mm AuSendurchmesser und 1,45 mm Wanddicke ausgegangen. Nach dem bekannten Verfahren wurde ein Rippenrohr mit 7*5 Rippen/cm, einem
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Außendurchmesser von 13,9 nim und einer Rippenhöhe von 1,45 mm erhalten. Nach dem im folgenden beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren ergab sich ein Rippenrohr von 18,4 mm Au.Bendurchmesser, einer Höhe der T-förmigen Rippen von 1,2 mm und einer Nutbreite von 0,3 mm.
Ein solches Rohr erbrachte beispielsweise bei 2,0 rn/sec Y.'assergeschwindigkeit im Rohr und Verdampfung von R12 auf der RohrauiSenseite 10 £, bei 2,5 m/sec 20 £ und bei 3 m/sec 30 % mehr Leistung.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Rippenrohres. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen nach dem Ausformen durch radialen Druck gestaucht werden.
Diese Stauchung oder Glättung bewirkt eine Art Richtvorgang, so daß die Rohre auffallend gerade werden. Eine bekannte Verletzungsgefahr durch scharfe und rauhe Rippenspitzen bei Arbeiten mit und an solchen Rohren wird dadurch weitestgehend unterdrückt.
Bekannterweise wird die Innenoberfläche bei gewalzten Rippenrohren mit abnehmender Rohrwandstärke wellig. Diese Welligkeit, verursacht durch den radialen Werkstofffluß beim Auswalzen der Rippen, wird durch den nachfolgenden Stauchvorgang rückgängig gemacht. Man erreicht dadurch eine wesentlich strömungsverlustärmere Innenoberfläche.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß den an sich bekannten Walzwerkzeugen mindestens ein Glättwerkzeug unmittelbar nachgeschaltet ist. Um ein
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einwandfreies Stauchen der Rippen zu gewährleisten, ist es empfehlenswert, wenn das Glättwerkzeug eine zum Rohr gerichtete Schrägfläche aufweist.
Die Ausbildung der Vorrichtung hängt im wesentlichen davon ab, ob sich das Rohr dreht oder ob das Rohr feststehen soll. Bei sich drehendem Rohr wird eine Vorrichtung bevorzugt, bei der angetriebene, am Umfang des Rohres fest angeordnete Walzwerkzeuge zentrisch ausgerichtet sind und das als Hülse, Düse od. dgl. ausgebildete Glättwerkzeug exzentrisch versetzt ist. Die Rippen laufen dabei also an die exzentrisch angeordnete Hülse, Düse od. dgl. und werden dabei gestaucht.
Weiterhin ist eine Vorrichtung empfehlenswert, bei der angetriebene, am Umfang des Rohres fest angeordnete Walzwerkzeuge exzentrisch versetzt sind und das als Hülse, Düse od. dgl. ausgebildete Glättwerkzeug zentrisch ausgerichtet ist. Hierbei handelt es sich um eine Umkehrung der vorab geschilderten Vorrichtung.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Vorrichtung, bei der angetriebene, am Umfang des Rohres"fest angeordnete Walzwerkzeuge zentrisch ausgerichtet und die Glättwerkzeuge als radial zustellbare Drückrollen ausgebildet sind. Diese Drückrollen erhalten dabei durch die Drehung des Rohres in Form von Schlepprollen die notwendige Eigendrehung.
Bei festem Rohr wird eine Vorrichtung bevorzugt, bei der die Walzwerkzeuge in einem gemeinsamen Halter um das Rohr rotieren, während
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die Glättwerkzeuge in der erfindungsgernä3en V/eise ausgebildet sind.
Sowohl bei sich drehenden als auch bei festem Rohr ist eine Vorrichtung empfehlenswert, bei der das Walzvjerkzeug und ein als Glättrolle ausgebildetes Glättwerkzeug in einem Werkzeughalter integriert sind. Damit wird der Vorteil erzielt, da:3 die Totzone für die T-förmigen Rippen wesentlich verringert wird.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 das erfindungsgemäße Rippenrohr im Längsschnitt,
Fig. 2 das erfindungsgemäße Rippenrohr im Teilschnitt,
Fig· 3 eine Vorrichtung bei sich drehendem Rohr und
Fig. 4 eine Vorrichtung bei sich drehendem oder festem Rohr.
Die Fig. 1 bzw. 2 zeigen das erfindungsgemäße Rippenrohr 1 im Längsbzw, im Teilschnitt. Die T-förmigen Rippen 2 laufen schraubenlinienförmig um. Der Fuß jj der Rippen 2 steht also radial von der Rohrwan- dmg 4 ab, während die Rippenenden 5 jeweils so gestaucht sind, so daß verengte Nuten 6 gebildet sind (vgl. die obere Nutbreite A in PJtg. 2). Der Abstand zwischen Rippen 2 ändert sich kontinuierlich, so daß zwischen Rippen 2 im wesentlichen abgerundete Hohlräume vorhanden sind.
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Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung eines T-förmigen Rippenrohres 1 bei sich drehendem Rohr. Das in Pfeilrichtung einlaufende Glattrohr 1' wird durch angetriebene, am Umfang des Rohres I1 fest angeordnete '/alzv.'erkzeuge 7 in Drehung versetzt (hier ist nur ein Walzwerkzeug 7 dargestellt). Es können beispielsv/eise 3, 4 oder 6 aus Walzscheiben 8 bestehende Walzwerkzeuge 7 benutzt werden. Die Walzwerkzeuge 7 sind·radial zustellbar. Die Walzscheiben 8 ihrerseits sind jeweils in einem Werkzeughalter 9 angeordnet. Die zentrisch angeordneten Walzwerkzeuge 7 formen in bekannter V/eise die Rippen 21 aus der mittels einer Dornstange 10 unterstützten Rohrwandung 4. Dabei findet zunächst in einem vorderen Bereich (Einzugsbereich) eine Durchmesserreduktion statt. In einem mittleren Bereich (Fertigwalzbereich) erfolgt das Auswalzen der spiralförmig umlaufenden Rippen 2' . Den Walzwerkzeugen 7 unmittelbar nachgeschaltet ist ein Glättwerkzeug 11, dessen Achse gegenüber der Walzachse exzentrisch versetzt ist. Das Versetzungsmaß B ist in Fig. 3 eingezeichnet. Das Glättwerkzeug 11 ist als feststehende Hülse ausgebildet, auf deren in geeigneter Weise ausgewählte Schrägfläche 12 die Rippen 21 auflaufen, wobei sie in genau festlegbarer V/eise zu den T-förmigen Rippen 2 gestaucht werden (vgl. den gestrichelt eingezeichneten Stauchbereich).
Die Vorrichtung nach Fig. 4 läßt sich bei rotierendem oder feststehendem Rohr verwenden. Hierbei sind das Walzwerkzeug 7 und das Glättwerkzeug 11 im Werkzeughalter 9 integriert. Das Glättwerkzeug 11 ist als Glättrolle ausgebildet, die zu den Walzscheiben 8
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hin konisch verläuft. Der CrI ät troll en durchmesser ist in geeigneter Weise ausgewählt. Wie bei Fig. 3 laufen die von den Uaizscheiben 8 ausgeformten Rippen 2' wieder auf die Schrägfläche 12 des Glättwerkzeuges 11 auf und werden dort zu den T-förmigen Hippen 2 gestaucht (der Stauchbereich ist wieder entsprechend gestrichelt eingekreist).
- Patentansprüche -
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Claims (14)

Patentansprüche:
1. Rippenrohr für '7ämeübertrager od. dsl. mit auf der Rohrau ;enseite umlaufenden} T-förmig ausgebildeten Rippen, deren Fu; im wesentlichen radial von der Rohrvjandung absteht und deren äußeres Ende sich in Rohrlängsrichtung den benachbarten Rippen nähert,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rippen (2) durchgehend umlaufen.
2. Rippenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da:3 der Abstand der Rippen (2) in Radialrichtung ausgehend von der Rohrwandung (4) kontinuierlich zunimmt und zu den Rippenenden (5) hin kontinuierlich abnimmt.
3. Rippenrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (2) schraubenlinienförmig ein- oder mehrgängig umlaufen.
4. Rippenrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da3 die Rippen (2) ringförmig umlaufen.
5. Rippenrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß 2 bis 20 Rippen (2) pro cm angeordnet sind.
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6. Rippenrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dai3 die obere Nutbreite (A) 0,1 bis 1,0 nm beträgt.
7· Verfahren zur Herstellung eines Rippenrohres nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, da.3 die Rippen (21) nach dem Ausformen durch radialen Druck gestaucht v/erden.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, da3 den an sich bekannten V/alzwerkzeugen (7) mindestens ein Glättwerkzeug (11) unmittelbar nachgeschaltet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Glättx/erkzeug (11) eine zum Rohr gerichtete Schrägfläche (12) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9* dadurch gekennzeichnet, da3 angetriebene, am Umfang des Rohres fest angeordnete Walzwerkzeuge (7) zentrisch ausgerichtet sind und das als Hülse, Düse od. dgl. ausgebildete Glättwerkzeug (11) exzentrisch versetzt ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß angetriebene, am Umfang des Rohres fest angeordnete Walzwerkzeuge (7) exzentrisch versetzt sind und das als Hülse, Düse od. dgl. ausgebildete Glättwerkzeug (11) zentrisch ausgerichtet ist.
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12. Vorrichtung nach ."-.nspruch 3 oder 9* dadurch gekennzeichnet, da:3 angetriebene, am Umfang des Rohres fest angeordnete V.'alzwerkzeuge (7) zentrisch ausgerichtet und die Glattverkzeuge (Ii) als radial zustellbare Drückrollen ausgebildet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch £ oder 9* dadurch gekennzeichnet, da3 die Walzwerkzeuge (7) in einem gemeinsamen Halter um das Rohr rotieren.
14. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, da3 das Walzwerkzeug (7) und ein als Glättrolle ausgebildetes Glättwerkzeug (11) in einem Werkzeughalter (9) integriert sind.
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