DE2752790A1 - Metallrohr mit stabfoermigen kuehlrippen - Google Patents

Metallrohr mit stabfoermigen kuehlrippen

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DE2752790A1 DE19772752790 DE2752790A DE2752790A1 DE 2752790 A1 DE2752790 A1 DE 2752790A1 DE 19772752790 DE19772752790 DE 19772752790 DE 2752790 A DE2752790 A DE 2752790A DE 2752790 A1 DE2752790 A1 DE 2752790A1
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Description

2752790 PATENTANWALT DIPLrING. FAUL DIEHL
LIETZENBURGER STRASSE 53· XXX) BERUN 15 RUF (030) 882 20 63/882 2064
«3
22. November 19 77 D/Kg
Benito Luigi TROJANI
Via Polar 8
Lugano - Breganzona
Schweiz
Metallrohr mit stabförmigen Kühlrippen und Verfahren zur Herstellung desselben
-P-
809831/051«
BLATT -
B.L. IVojuni, Lugano
Die Erfindung betrifft ein Metallrohr für Wärmeaustauscher in Heiz- bzw. Kühlanlagen mit stabförmigen radialen Kühlrippon elliptischen Querschnittes, die auf der Oberfläche des Metallrohres in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind. Derartige mit Kühlrippen ausgestattete Metallrohre können in den verschiedensten Heiz- und Kühlanlagen, auch chemischen bzw. petrochemischen Anlagen, Kernkraftwerken u.dgl. zum Kühlen bzw. Erwärmen beliebiger flüssiger oder gasförmiger chemischer Substanzen oder Verbindungen verwendet werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Herstellungsverfahren für derartige Rohre mit stabförmigen radialen Kühlrippen.
Es ist an sich bekannt, für die vorgenannten Zwecke Metallrohre einzusetzen, die auf ihrer Mantelfläche mit zahlreichen stabförmigen Kühlrippen ausgerüstet sind, die dazu dienen, die wirksame WÄrmeaustauschflache zu vergrößern.
Es ist weiterhin bekannt, daß man zur Erhöhung der unterzubringenden Anzahl stabförmiger Kühlrippen je Flächeneinheit und damit zur Erhöhung der durch Strahlung und Konvektion wirkenden Kühlfläche diese stabförmigen Kühlrippen mit einem elliptischen oder rechteckigen, jedenfalls in einer Richtung ausgedehnten Querschnitt versehen hat. Dabei wurden die einzelnen stabförmigen Kühlrippen so angeordnet, daß die große Achse des Querschnittes einer stabförmigen Kühlrippe mit derjenigen der benachbarten Kühlrippe einen Winkel von 90 einschließt.
Diese bekanntgewordenen Kühlrippenanordnungen haben den Nachteil eines sehr großen Strömungswiderstandes und, wegen der zahlreichen Verwirbelungen f denjenigen eines schlechten Wärmeüberganges.
809831/0588
B.Ij. Yrojani, Lugano 2752790 BLATT - 5 - 5
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ^LobfÖrmigen Kühlrippen auf der Mantelfläche eines Metallrohres so anzuordnen, daß diese dem Kühlmedium bsw. demjenigen Stoff, der zu erwärmen ist, einen besonders geringen Strömungswiderstand bieten und einen intensiven Wärmeaustausch ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die großen Achsen der Querschnitte der stabförmigen KUnI-rippen einer Reihe untereinander parallel ausgerichtet sind und entweder parallel zur Längsachse des Rohres verlaufen oder aber um 90° bzw. 45° gegen dieselbe geschrägt sind, wobei jede Kühlrippe gegenüber den Kühlrippen der benachbarten Reihen versetzt ist.
In Weiterbildung der Erfindung werden die Querschnitte benachbarter Reihen stabförmiger Kühlrippen so verteilt, daß die großen Achsen der Querschnitte der einen Reihe unter sich paralleler stabförmiger Kühlrippen, die mit: der Rohrachse einen Winkel von 45° einschließen, mit den großen Achsen der Querschnitte der jeweils benachbarter Reihe stabförmiger Kühlrippen einen Winkel von 90° einschließen. Dabei sind also die großen Achsen der Querschnitte der stabförmigen Kühlrippen einer jeden Reihe um 45° gegen die Rohrachse geneigt, nur ist diese Neigung jeweils in entgegengesetzter Richtung, bezogen auf die Rohrachse, ausgeführt.
Die Befestigung der stabförmigen Kühlrippen Ln der geschilderten gegenseitigen Zuordnung erfolgt durch Schweißen, wobei hohle Schweißelektroden verwendet werden, deren innere Ausnehmung einen kreuzartigen Querschnitt aufweist, der dem kombinierten Profil zweier stabförmiger Kühlrippen elliptischen Querschnittes entspricht, deren große Querschnittsachsen miteinander einen Winkel von 90° einschließen.
E-.I,. T <·· jc-jηi , Lugano Z/oZ/30 BLATT - b - (θ
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Eg zeigen:
FLg. i den Querschnitt und eine teilweise Draufsicht oir.r- erf i ndungygemäßen Rohres mit stabförmigen Kühlrippen,
Fig. 2 d(.'i M'.'.erschni tc und die teilweise Draufsicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohres mit stabförmigen Kühlrippen,
Fig. 3 den Querschnitt und die teilweise Draufsicht einer weiteren Aurführungsform eines erfindungsgemäßen Rohres mit stabförmigen Kühlrippen,
Fig. 4 die perspektivische Darstellung einer stabförmigen Kühlrippe,
Fig.5 u.6 die perspektivische Darstellung einer hohlen' Schweißelektrode, wie sie zum Verschweißen einer stabförmigen Kühlrippe mit dem Rohrmantel verwendet wird und die hier (Fig.5) kurz vor dem Überstülpen über eine stabförmige Kühlrippe und (Fig.6)in vollständig über eine stabförmige Kühlrippe geschobenem Zustand während des Schweißvorganges dargestellt ist,
Fig. 7 den Querschnitt von hohler Schweißelektrode und stabförmiger Kühlrippe gem. Fig. 6,
Fig. R den Querschnitt einer stabförmigen Kühlrippe gem. Fig.4 und
Fig. 9 den Querschnitt der erfindungsgemäß verwendeten hohlen Schweißelektrode.
809831/0586
B.L. Trojani, Lugano 2752790 BLATT - V -
Gem. den Fig. 1 bi.r 3 £.lnd auf der Mantelfläche des Metallrohres 3 die einen elliptischen Querschnitt aufweisenden stabförmigen Kühlrippen 2 befestigt, die radial auf der Mantelfläche des Metallrchres 1 stehen.
Gem. Fig.l sind die stabförmigen Kühlrippen 2 in mehreren unter sich parallelen Umfangsreihen 3, 3a auf dem Mantel des Rohres 1 befestigt, wobei diese Umfangrsreihen 3 u.3a in gleichen Abständen über die gesamte Mantelfläche verteilt sind.
Innerhalb jeder Reihe 3 bzw.3a sind die stabförmigen Kühlrippen 2 so angeordnet, daß die großen Achsen der elliptischen Querschnitte untereinander parallel und gegenüber der Rohrachse um 45° geschrägt sind.
Die stabförmigen Kühlrippen 2 jeder Reihe 3a sind gegen die Kühlrippen 2 der jeweils benachbarten Reihe 3 versetzt, d.h. sie stehen auf Lücke. Aus der Fig.l ist ferner ersichtlich, daß die großen Achsen der elliptischer Querschnitte der Kühlrippen 2 der einen Reihe 3 bzw. 3a um gegen die großen Achsen der Querschnitte der stabförmigen Kühlrippen 2 der benachbarten Reihe 3b geneigt sind. Die großen Achsen der Querschnitte benachbarter Reihen 3 bzw. 3a schließen mithin einen Winkel von 90 miteinander ein.
In dem Ausführungsbeispiel gem. Fig.2 sind die stabförmigen Kühlrippen 2 wiederum in zahlreichen einander parallelen, einen gleichen Abstand voneinander aufweisenden Umfangsreihen 4 u.4a angeordnet, wobei die großen Achsen der elliptischen Querschnitte der stabförmigen Kühlrippen 2 sämtlich untereinander parallel verlaufen und mit der Achse des Rohres 1 einen Winkel von 90° bilden. Im übrigen sind auch hier die einzelnen stabförmigen Kühlrippen 2 jeweils gegen die der benachbarten Umfangsreihe 4 bzw. 4a so versetzt, daß sie auf Lücke stehen, so wie dies auch im Ausführungsbeispiel
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d -ιrπos'olH VOrdeη j st.
Jn dom Ausiührungsboispiel gem.Fig.3 sind die stabförmigen Kühl ri pf)^'] ? rtatt in eir.andt.-j. parallelen Umfangsreihen in zur Rohrachse parallelen Reihen 5 u.5a angeordnet, die eben!alls über den gesamten Rohrmantel vorteilt sind. Dabei verlaufen die großen Achsen der elliptischen Querschnitte dot stabförmig-^ Kühlrippen 2 parallel zur Rohrachse.
Auch in dienern Ausführungsbei spiel sind die stabförmigen Kühlrippen ? jeder Reihe, beispielsweise der Reihe 5a, gegenüber den stabförmigen Kühlrippen 2 der benachbarten Reihe 5 verr.'Hzt:, so daß auch sie auf Lücke stehen.
Zur Befestigung der stabförmigen Kühlrippen 2 an dem Mantel des Rohres 1 i::t jede Kühlrippe 2 an ihrem unteren Ende mi h einem Bjnd 6 versehen, der in eine Verjünng 7 ausläuft. Die Befestigung selbst erfolgt durch ein Schweißverfahren in bekannter Technik unter Vorwendung besonderer hohler Schweißelektroden 8, deren innere Ausnehmung einen etwa kreuzförmigen Querschnitt (s.Fig.9) aufweist, der dem äußeren Kombinationsprofi1 zweier senkrecht aufeinander stehender Kühlrippenquerschnitte entspricht.
Die Verr.chweißung der stabförmigen Kühlrippen 2 mit dem Rohr 1 erfolgt mit Hilfe der Schweißelektroden 8 genfi, den Fig. 5 und 6 in der V/eise, daß eine Schweißelektrode 8 in koaxialer Lage zur Kühlrippe 2 über dieselbe geschoben wird, bis ihre Stirnfläche an dem Bund G der Kühlrippe 2 liegt, wie dies Fig.6 erkennen läßt. In dieser Stellung wird auf den Hund 6 gedrückt, so daß die Verjüngung 7 der Kühlrippe 2 mit gehörigem Druck an dem Mantel des Rohres 1 liegt. Danach wird der Schweißstrom eingeschaltet und das Verschwei ßen in bekannter Weise durchgeführt.
Der etwa kreuzförmige Querschnitt der inneren Ausnehmung
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B.L. Tvoja'ii, Lugano BLATT - 9 * 9
der Schweißelektroden 8 erlaubt es, die mit ihren Querschni ttsachseii aufeinander senkrocht- stehenden stabförmigen Kühlrippen 2, beispiplsweise gem. Fiy.l, aufeinanderfolgend mit dem Rohr 1 zu verschweißen, ohne d^P die Schweißelektrode 8 jeweils um 90° um ihre Achse gedreht werden muß.
Das Verschweißen der Kühlrippen 2 mit dem Mantel des Rohres 1 kann deshalb mittels jeder herkömmlichen Schweißmaschine zum Anschweißen von Kühlrippen durchgeführt werden. So kann beispielsweise das Rohr 1 mit seinen Enden in eine Schweißmaschine eingespannt und schrittweise gedreht werden, während jeweils die Schweißelektroden 8 an zwei einander diametral gegenüberliegenden, nicht dargestellten, pneumatischen Zylindern befestigt sind. Jeder dieser pneumatischen oder hydraulischen Zylinder drückt dann die zugehörige Schweißelektrode 8 auf den Bund 6 der Kühlrippe 2 in Richtung auf den Mantel des Rohres 1. Der Schweißstrom wird eingeschaltet, wenn die Verjüngung 7 der Kühlrippe 2 in die Mantelfläche des Rohres 1 genügend \ieit eingedrungen ist.
Das in erfindungsgemäßer Weise mit stabförmigen Kühlrippen 2 ausgestattete Rohr 1 bietet gegenüber den bekannten Rohren dieser Art dem es umströmenden Medium einen besonders niedrigen Strömungswiderstand, da die Bildung von Wirbeln oder anderen inr,t*tionären Strömungszuständen vermieden wird und sich eine nahezu vollkommene laminare Strömung ausbildet.
Patentanwa
809831/0588

Claims (1)

  1. Ansprüche:
    Metallrohr für Wärmeaustauscher in Heiz- b~w. Kühlanlagen mit stabförmlgen radialen Kühlrippen elliptischen Querschnittes, die auf der Manfelflache des Metallrohres in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die großen Achsen der Querschnitte der stabförmigen Kühlrippen (2) einer Reihe (3 - 5a) untereinander parallel ausgerichtet sind und entweder parallel zur Längsachse des Rohres (1) verlaufen oder aber um 90° bzw. 45° gegen dieselbe geschrägt sind, wobei jede Kühlrippe (2) gegenüber den Kühlrippen (2) der benachbarten Reihen (3 - 5a) versetzt ist.
    Metallrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die großen Achsen der Querschnitte der in einer Reihe (3 bzw. 3a bzw. 4 bzw. 4a bzw. 5 bzw. 5a) angeordneten Kühlrippen (2) gegen die Längsachse des Rohres (1) um 45 geschrägt sind und mit den großen Achsen der Querschnitte der sfeabförmigen Kühlrippen (2) der jeweils benachbarten Reihe (3 bzw. 3a bzw. 4 bzw. 4a bzw. 5 bzw. 5a) einen Winkel von 90 einschließen.
    3. Metallrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die stabförmigen Kühlrippen (2) auf der Rohroberfläche in zahlreichen einander parallelen Umfangsreihen (3 - 4a) angeordnet sind.
    4. Metallrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die stabförmigen Kühlrippen (2) auf der Oberfläche des Rohres (1) in einer Vielzahl von zur Rohrachse parallelen Reihen (5, 5a) angeordnet sind.
    809831/0681
    ORIGINAL INSPECTED
    L.r . 'rrc)jeni. , Lugano
    5. Verfahren ?ur Herstellung eines Ho; L oll rohr es mit stabförmigen Kühlrippen nach ei. η um oder mehreren der Ansprüche; 1 bis 4, dadurch g ο k e η η ζ e i c h η e t , daß der Schweißvorgang mittels hohler Schweißelektroden (ri) durchgeführt wird, die eine innere, im Querschnitt kreuzförmige Ausnehmung haben, die dem kombinierten Außenprofil zweier stabförmiger Kühlrippen (2) entspricht, deren große Achsen miteinander einen VJi nkel von 90 einschließen.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Schweißelektrode (8) auf den Bund (6) einer stabförmigen Kühlrippe (2) drückt, wobei die Verjüngung (7) einer stabförmigen Kühlrippe (2), unter teilweisonEindringen in die Oberfläche des Rohres (2) mit derselben verschweißt wird.
    809831/0586
DE19772752790 1977-01-28 1977-11-23 Metallrohr mit stabfoermigen kuehlrippen Withdrawn DE2752790A1 (de)

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