DE2745138C2

DE2745138C2 - Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherrohren

Info

Publication number: DE2745138C2
Application number: DE2745138A
Authority: DE
Inventors: Douglas Whit Woodbury Conn. Rowell; Gerhard Dr.-Ing. 3012 Langenhagen Ziemek
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1977-10-07
Filing date: 1977-10-07
Publication date: 1985-09-26
Also published as: DE2745138A1

Description

den Unteranspruchen erfaßt

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich Wärmetauscherrohre mit vergrößerter Oberfläche in nahezu jeder beliebigen Länge herstellen, und zwar in Wanddicken, die wesentlich unter denen beim Strangpressen erzielbaren liegen. Dadurch, daß die durch das Metallband gebildete Tangentialfläche metallurgisch mit dem Rohr verbunden ist, ist auch ein guter Wärmeübergang von der Tangentialfläche auf das in dem Rohr fließende Wärmeträgermedium gewährleistet Dabei kann es zweckmäßig sein, das Metaliband in einem schweißnahtfreien Bereich an das Rohr anzuheften. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, daß das Rohr leicht gedreht bzw. das Metallband geneigt zur Horizontalen zugeführt "wird. ,

Als Material sowohl für das Schlitzrohr als auch für die Tangentialfläche hat sich Kupferband dünner Wanddicke vorzugsweise zwischen 0,6 und 1,5 mm für den angegebenen Zweck als besonders günstip erwiesen. Das Material läßt sich gut verschweißen und weist bei einer ausreichenden Festigkeit eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit auf. ' '

Sowohl die Verschweißung der Bandkanten als auch das Anschweißen der Tangentialfläche werden durch elektrisches Lichtbogenschweißen unter Schutzgas vor- 2s genommen. Dieses Verfahren hat sich bei dünnen Wanddicken als besonders geeignet erwiesen und schützt dabei die Werkstückoberfläche vor Oxidation. Dadurch, daß bei diesen Verfahren zweckmäßigerweise mit nicht abschmelzender Elektrode gearbeitet wird, besteht der Bereich der Schweißnaht aus dem gleichen Material wie das Schlitzrohr und das Metallband.

Um bei der Verwendung von Kupfer als Material für den Wärmetauscher die Absorption zu erhöhen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, nach dem Verschweißen des Metallbandes mit dem Rohr die Oberfläche des Wärmetauscherrohres mit einer absorbierenden Oberflächenschicht zu versehen. Dies kann beispielsweise ein Farbauftrag oder aber eine auf chemischem Wege erzeugte Schicht sein (CuO, O12S).

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wie sie im Anspruch 7 erfaßt ist

Für den Fall, daß zunächst die Bandkanten des Schlitzrohres verschweißt und anschließend das Metaliband dem Rohr zugeführt werden soll, ist bei der obengenannten Vorrichtung hinter dem Spannzangenabzug eine weitere unter Schutzgas betriebene elektrische Lichtbogenschweißeinrichtung angeordnet.

Die Erfindung ist anhand der in den F i g. 1 bis 4 sehematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert

Ein von einer Vorratsspule kontinuierlich ablaufendes Kupferband von beispielsweise 0,6 mm Wanddicke wird nach dem Besäumen der Kanten und ggf. einem Entfettungsvorgang in einem aus Rollensätzen bestehenden Formwerkzeug 2 zu einem Schlitzrohr geformt. Den Rollenwerkzeugen 2 unmittelbar nachgeschaltet ist ein Formring 3, der das Schlitzrohr schließt, so daß die unmittelbar hinter dem Formring 3 angeordnete Elektrode 4 einer elektrischen Lichtbogenschweißeinrichtung, die unter Schutzgas arbeitet, die Bandkanten verschweißen kann. Das verschweißte Rohr 5 wird von einem Spannzangenabzug 6 transportiert. In Durchlaufrichtung gesehen hinter dem Spannzangenabzug 6 wird dem Rohr 5 ein Kupferband 7 ebenfalls von 0,6 mm Wanddicke unter einem Winkel zur Rohrlängsachse zugeführt, welches mittels einer Rolle 8 auf den Umfang des Rohres 5 gelegt wird. Eine Elektrode 9 einer weiteren elektrischen Lichtbogenschweißeinrichtung, die ebenfalls unter Schutzgas arbeitet, heftet das Kupferband 7 auf das Metallrohr 5, wobei durch das Kupferband 7 hindurchgeschweißt wird. Hinter der Elektrode 9 ist eine Ablängvorrichtung 10 angeordnet, mit deren Hilfe vorbestimmte Längen des nunmehr fertigen Absorberrohres abgelängt werden können. Während des Ablängvorgangs ist die Ablängvorrichtung mit gleicher Geschwindigkeit wie das Absorberrohr 11, d.h. mit Fördergeschwindigkeit des Spannzangenabzugs 6 angetrieben. Nach dem Ablängvorgang wird die Ablängvorrichtung wieder in ihre Ausgangslage zurückgefahren

Die Fig.2.zeigt einen Schnitt durch ein nach der Lehre der Erfindung hergestelltes Absorberrohr. Das Metallrohr 5 ist mit der aus dem Metallband 7 gebildeten Tangentialfläche metallurgisch über die Schweißnaht 12 verbunden, so daß die über die Tangentialfläche 7 aufgenommene Wärmeenergie gut wärmeleitend auf das Metallrohr 5 und damit auf das in dem Metallrohr 5 fließende Wärmeträgermedium übertragen werden kann.

In Abänderung zu dem in der F i g. 1 beschriebenen Verfahren ist in der F i g. 3 statt des Formringes 3 ein mit vertikal gerichteten Achsen versehenes Rollenpaar 15 angeordnet, über dem die Andrückrolle 8 für das Metallband 7 angeordnet ist Bei dieser Ausführungsform ist nur eine Elektrode 13 notwendig. Bei dieser Ausführungsform werden sowohl die Bandkanten des aus dem Metallband 1 geformten Schlitzrohres als auch das Metallband 7 mit dem Rohr 5 mittels der Elektrode 13 verschweißt Auch hier wird durch das Metallband 7 durchgeschweißt Die Spannzangen 14 des Spannzangenabzugs 6 umfassen das Rohr 5 nicht über seinen gesamten Umfang, da das Absorberrohr 11 im Eingriffsbereich des Spannzangenabzugs 6 bereits fertiggestellt ist.

Die F i g. 4 zeigt einen Schnitt durch eine Spannzange. Es ist hier erkennbar, daß die Spannzangen 14 irr. Bereich der Berührungsfläche zwischen dem Metallband 7 und dem Rohr 5 ausgespart sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

..■-■ stellt nach Anspruch 1 oder den folgenden Ansprü-

Pattntansprüche: ' - chen, als Absorberrohre für Sonnenkollektoren.

.1. Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscher-

rohren, die aus einem Metallrohr mit einer die Rohr- 5 Oberfläche vergrößernden Rippenfläche bestehen,

bei dem ein von einer Vorratsspule kontinuierlich Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung

ablaufendes Strangmaterial zu einem Schlitzrohr ge- von Wärmetauscherrohren nach dem Oberbegriff der

formt, dem eine Rippe aus Metall unter einem Win- Ansprüche 1 und 2 und eine Vorrichtung zur Durchfüh-

kel zur Rohrachse kontinuierlich zugeführt, auf die io rung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des An-

Rohroberfläche umgelenkt und mit dieser durch spruchsT.

Schweißen verbunden wird und bei dem anschlie- Durch die zunehmende Verknappung und Verteue-

ßend das fertige Wärmetauscherrohr in der ge- rung von Primärenergie, wie Erdöl, Kohle, Erdgas usw.

wünschten Länge abgetrennt wird, dadurch ge- gewinnt die Ausnutzung von Niedertemperaturwärme,

kennzeichnet, daß als Strangmaterial für die 15 wie Abwärme, Wärme aus der Umgebungsluft und der

Rippe ein Band (7) verwendet wird, das tangential an Globalstrahlung zunehmend an Bedeutung. Dabei

die Rohroberfläche (5) angelegt wird und daß das kommt es in entscheidendem Maße auf die Ausbildung

Metallband und die Bandkamen des Schlitzrohres des, die Wärme aufnehmenden Wärmetauschers an,

gleichzeitig mittels Durchschweißen durch das Me- durch den der Wirkungsgrad und die Wirtschaftlichkeit

taJJband miteinander verschweißt werden. 20 der installierten Anlage wesentlich beeinflußt werden
2. Verfahren nach dem Oberbegriff des An- Beim Bau von Solarkollektoren ist es bereits bekannt, Spruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strang- die das Wärmeträgermedium führenden Rohre zwimaterial für die Rippe ein Band (7) verwendet wird, sehen einer Wärmedämmschicht und einer strahlendas tangential an die Rohroberfläche (5) angelegt durchlässigen Schicht anzuordnen. Bisher sind hierfür wird und daß zunächst die Bandkanten des Schlitz- 2s allerdings nur Rohre ohne Mittel zur Oberflächenverrohres miteinander verschweißt werden und an- größerung vorgesehen worden.

schließend das Metallband mittels Durchschweißen Aus dem Deutschen Gebrauchsmuster 7345 819 ist

an der Oberfläche des Rohres angeheftet wird. bereits ein Wärmerohr bekannt, bei dem das Wärme-
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- leitrohr und die Absorbtions- bzw. Emissionsfläche eine zeichnet, daß das Metallband in einem schweißnaht- 30 integrierte Einheit bilden. Derartige Rohre lassen sich freien Bereich an das Rohr geheftet wird. nur durch Strangpressen herstellen. Die durch das
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der fol- Strangpressen herstellbaren Rohre weisen aber eine zu genden, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die große Wanddicke auf, die den wirtschaftlichen Einsatz Verschweißung der Bandk&nten als auch das An- aus Material- und Gewichtsgründen nicht sinnvoll erschweißen der Tangentialfläche durch elektrisches 35 scheinen lassen. Auch ist die Wärmeübertragung ungün-Lichtbogenschweißen unter Schutzgas vorgenom- stig.

men wird. Aus der GB-PS 10 80 874 ist ein Verfahren zur Her-
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der fol- stellung von Wärmetauscherrohren mit Längsrippen an genden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ver- der Außenseite bekannt, bei dem ein Metallband zum schweißen des Metallbandes mit dem Rohr die 40 Rohr geformt und an seinen Bandkanten verschweißt Oberfläche des Wärmetauscherrohres mit einer ab- und dann in gewünschte Längen abgetrennt wird. Vor sorbierenden Schicht versehen werden. dem Ab'rennen wird mindestens eine Rippe an der
6. Wärmetauscherrohr, hergestellt gemäß Verfah- Rohraußenfläche durch Schweißen befestigt Die Rippe ren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden An- wird hier durch einen Metalldraht gebildet, welcher dem Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl für 45 durchlaufenden Rohr unter einem Winkel zur Rohrachdas Schlitzrohr als auch für die Tangentialfläche se kontinuierlich zugeführt, auf die Rohroberfläche um-Kupferband dünner Wandstärke vorzugsweise zwi- gelenkt und mit dieser durch Schweißen verbunden sehen 0,6 und 1,5 mm verwendet wird. wird. Um die Rohroberfläche zwecks Erhöhung der
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Wärmetauscherfläche zu vergrößern, müssen eine Vielnach Anspruch 1 oder einem der folgenden, mit, in 50 zahl von Rippen angeschweißt werden. Das Anbringen Hintereinanderschaltung, einer das Metallband zum von Radialrippen aus bandförmigem Material ist wegen Schlitzrohr formenden Formvorrichtung aus mehre- des schlechten Biegeverhaltens von Bändern senkrecht ren Rollenpaaren, einer Schweißeinrichtung, einer zur Aufwickelrichtung nicht möglich. Rohrabzugseinrichtung sowie einer das Rohr ablän- Es ist ferner bekannt (DE-PS 2 33471) Rohre und genden, in Bewegungsrichtung des Rohres verfahr- 55 tangential angelegte Strahlflächen zu verbinden. Wege baren Trennvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, zur kontinuierlichen Herstellung solcher Rohre werden daß die Schweißeinrichtung (9, 13) eine unter nicht aufgezeigt Insbesondere fehlen Hinweise darauf, Schutzgas betriebene Lichtbogenschweißeinrich- wie die fertigungstechnisch wichtige Verschweißung tung und daß die Rohrabzugseinrichtung eine der Tangentialrippe mit dem Rohr erfolgen könnte. Spannzangenabzugsvorrichtung (6) mit das Schlitz- 60 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verrohr über einen Teil seines Umfanges umschließen- fahren anzugeben, mit dem es möglich ist, in wirtschaftden an endlosen Ketten geführten Spannzangen licher Weise Wärmetauscherrohre mit vergrößerter ist. Oberfläche herzustellen, die ein geringes Metergewicht
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn- aufweisen.

zeichnet, daß hinter dem Spannzangenabzug (6) eine 65 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das geweitere unter Schutzgas betriebene elektrische löst, was in den Kennzeichen der Ansprüche 1 und 2 Lichtbogenschweißeinrichtung (9) angeordnet ist. erfaßt ist.
9. Verwendung der Wärmetauscherrohre, herge- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in