DE2842249A1 - Schraubenfoermig gewelltes rohr mit wellen unterschiedlicher tiefe und verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

Schraubenfoermig gewelltes rohr mit wellen unterschiedlicher tiefe und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number
DE2842249A1
DE2842249A1 DE19782842249 DE2842249A DE2842249A1 DE 2842249 A1 DE2842249 A1 DE 2842249A1 DE 19782842249 DE19782842249 DE 19782842249 DE 2842249 A DE2842249 A DE 2842249A DE 2842249 A1 DE2842249 A1 DE 2842249A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pipe
tube
waves
mandrel
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19782842249
Other languages
English (en)
Inventor
Robert W Perkins
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thermodynetics Inc Windsor Conn Us
Original Assignee
SPIRAL TUBING CORP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SPIRAL TUBING CORP filed Critical SPIRAL TUBING CORP
Publication of DE2842249A1 publication Critical patent/DE2842249A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/14Twisting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D15/00Corrugating tubes
    • B21D15/04Corrugating tubes transversely, e.g. helically
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/22Corrugating
    • B29C53/30Corrugating of tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00Rigid pipes
    • F16L9/02Rigid pipes of metal
    • F16L9/06Corrugated pipes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00Rigid pipes
    • F16L9/18Double-walled pipes; Multi-channel pipes or pipe assemblies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/08Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

PATENTANWÄLTE
er körner <L
D-1 BERLIN-DAHLEM 33 - PODBIELSKIALLEE
D-8 MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 49
Spiral Tubing Corporation
BERLIN: DIPL.-INQ. R. MÜLLER-BÖRNER
MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-HEINRICH WEY DIPL.-ING. EKKEHARD KÖRNER
Berlin, den 26. September 1978
Schraubenförmig gewelltes Rohr mit Wellen unterschiedlicher Tiefe und Verfahren zur Herstellung desselben
(Priorität: USA, Ser.Nr. 837,718 vom 29. September 1977)
13 Seiten Beschreibung mit 13 Patentansprüchen
2 Blatt Zeichnungen
MP - 27 395
9098U/1013
BERLIN: TELEFON (03O) 8312088 KABEL: PROPINDUS · TELEX OI 84O57
MÜNCHEN: TELEFON (089) 225585
KABEL: PROPINDUS · TELEX 0524244
-ι-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf schraubenförmig gewellte Rohre mit Wellen unterschiedlicher Tiefe und auf das Verfahren zur Herstellung solcher Rohre.
Die Herstellung von schraubenförmig gewellten Rohren gehört seit langem zum Stand der Technik (vgl. z.B. ÜS-PS 3 015 355 und US-PS 3 553 267). Im allgemeinen wird ein glattwandiges Rohr mit einem zylindrischen oder anderen Querschnitt an einer Vielzahl von Stellen in einer gemein- * samen Ebene örtlich spannungsbeauf schlagt, um das Rohr zu schwächen und mit dem Formen von Wellen zu beginnen. Das Rohr wird in eine Verdrehungsmaschine wie eine Drehmaschine eingesetzt, wobei das eine Ende des Rohrs von einem drehbaren Spannfutter im Spindelstock ergriffen und das gegenüberliegende Ende von einem nicht drehbaren Spannfutter im Reitstock gegen Drehung festgehalten wird. Innerhalb des Rohrs ist ein Dorn koaxial angeordnet, und das drehbare Spannfutter wird dann gedreht, um das eine Ende des Rohrs bezüglich des anderen zu verdrehen, während zu gleicher Zeit axial gerichtete Kräfte dadurch an das Rohr angelegt werden, daß der Reitstock auf den Spindelstock zu gedrückt wird. Die Verformung der Rohrwand schreitet entlang einer spiral- oder schraubenförmigen Bahn zum Formen der Wellen fort, und die Tiefe solcher Wellen wird durch den Dorn innerhalb des Rohrs begrenzt. Wie in der US-PS 3 533 267 angegeben, steuert das Ausmaß der Drehung des Rohrs relativ zum Ausmaß der Axialbewegung des Reitstocks auf den Spindelstock zu die Form und die Steigung der Wellen.
Die Wellen in den Rohren erleichtern deren Verwendung in vielen verschiedenen Bereichen, insbesondere auf dem Gebiet des Wärmeaustausches, wo ein Fluid innerhalb des
— 5 —
909814/1013
-t-
Rohrs in Wärmeaustauschbeziehung zu einem anderen Fluid auf der Außenseite des Rohrs strömt. Die Wellen in der Rohrwand vergrößern den Oberflächenbereich des. Rohrs je Rohrlängeneinheit und erzeugen auch eine turbulente Strömung innerhalb und außerhalb des Rohrs, um die Wärmeüberträgungskoeffizienten an den inneren und äußeren Rohrflächen zu erhöhen.
Schraubenförmig gewellte Rohrstränge enthaltende Verrohrungseinheiten können durch Zusammensetzungen sowohl von glattwandigen als auch von gewellten Rohrsträngen gebildet werden, wie dies in der US-PS 3 730 229 angegeben ist. Darüber hinaus schließen Mantel-und-Rohr-Wärmeaustauscher spiralförmige Rohrstränge in Rohrbündeln ein, um in den Genuß von erhöhten Wärmeübertragungskoeffizienten bei der Bündelausführung zu kommen.
Bei bekannten Wärmeaustauschern verlaufen die Wellen im Rohrstrang im allgemeinen gleichmäßig von einem Ende des Rohrs zum anderen, und dementsprechend bleiben die Steigung und die Form der Wellen von einem Ende des Rohrs zum anderen im wesentlichen die gleichen. Während derartige Wellen die Wärmeübertragungskoeffizienten dank der größeren Flächenbereiche und der induzierten Turbulenz erhöhen, bleibt der Querschnittsbereich des Rohrs wie bei einem herkömmlichen Rohr unverändert, und es erfolgt keine Anpassung an irgendwelche Veränderungen hinsichtlich des Zustande oder der Dichte der Fluidmedien. Dies hat erhöhte Druckpegel oder Geschwindigkeiten und Gegendruck zur Folge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen'neuartigen Rohrstrang zu schaffen mit einer Rohrwandung, die aus schraubenförmigen Wellen besteht, deren Tiefe entlang der Länge des Rohrstrangs variiert und die den Durchflußquer-
- 6 9098U/1013
schnittsbereich durch den oder über dem Rohrstrang wirksam ändern. Weiterhin sollen auch ein Verfahren zur Herstellung des neuartigen Rohrstrangs angegeben und die Anwendung des neuartigen Rohrstranges bei einem Wärmeaustauscher gezeigt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein schraubenförmig gewelltes Rohr vorgeschlagen, dessen Wellen entlang einem Rohrabschnitt verschiedene Tiefe haben. Die Erfindung besteht also hauptsächlich in einem Metallrohr mit schraubenförmigen Wellen entlang wenigstens eines Abschnitts des Rohrs, wobei die Tiefe der Wellen sich nach und nach von einem Ende zum anderen ändert, was tatsächlich den Durchflußquerschnittsbereich sowohl innerhalb als auch außerhalb des Rohrs verändert.
Die Erfindung bezieht auch das Verfahren zur Herstellung des gewellten Rohrs mit Änderungen in der Wellentiefe mit ein. Ein Rohr, das eine verformbare, um die Rohrachse herum angeordnete Wand besitzt, wird dementsprechend an einer Vielzahl von Stellen in einer quer zur Rohrachse verlaufenden Ebene spannungsbeaufschlagt. Erfindungsgemäß wird ein entlang eines Abschnitts seiner Länge verjüngter langgestreckter Dorn innerhalb des Rohrs positioniert, wobei der verjüngte Abschnitt sich im Inneren wenigstens eines Abschnittes des Rohrs befindet. Die Verjüngung ändert nach und nach den Querschnittsbereich des Dorns, und zwar auf lineare oder nicht lineare Weise.
Mit dem im Inneren des Rohrs vorgesehenen Dorn wird das Rohr verdreht, während axial gerichtete Kräfte gleichzeitig an das Rohr angelegt werden, um ein Ver formen der Rohrwand entlang einer schraubenförmigen Bahn zm bewirken und, ausgehend von den spannungsbeaufschlagten Stellen«
9098U/1013
fortschreitend Wellen zu entwickeln. Der Dorn innerhalb des Rohrs begrenzt die Tiefe der Wellen, so daß die Wellen, welche im Abschnitt des Rohrs über dem verjüngten Abschnitt des Doms geformt wurden, eine unterschiedliche Tiefe aufweisen. Aufgrund dieser Veränderungen ändert sich auch der wirksame Querschnittsbereich des Rohrs.
Die Veränderung im Querschnittsbereich des Rohrstrangs kann sich bei Wärmeaustauschern vorteilhaft auswirken, und zwar insbesondere bei denen, in denen eine Ausdehnung,'eine Zusammenziehung oder eine Zustandsänderung der durch den Austauscher strömenden Fluidmedien vorkommt. Die Pluidmedien können innerhalb des Rohrs oder über die Außenseite des Rohrs strömen, und in jedem Fall kann die Veränderung im Querschnittsbereich sich an eine Veränderung in der Beschaffenheit der Medien anpassen.
Einzelheiten, Vorteile und Anwendungen der Erfindung sind nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Verdrehungsmaschine zum Formen von schraubenförmig gewellten Rohren gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine im Schnitt dargestellte vergrößerte Teilansicht des gewellten Rohrs in der Verdrehungsmaschine am Beginn eines Wellengebungsvorgangsj
Fig. 3 eine im Schnitt dargestellte Ansicht der Verdrehungsmaschine entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;
9098U/1013
Fig. 4 eine teilweise Querschnittsansicht des gewellten Rohrs in der Verdrehungsmaschine, nachdem sich die Wellen entlang eines Abschnitts des verjüngten Doms während eines Wellengebungsvorgangs entwickelt haben;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Rohr-in-Rohr-Wärmeaustauschers, der von einem Rohrstrang mit schraubenförmigen Wellen unterschiedlicher Tiefe Gebrauch macht; und
Fig. 6 eine Querschnittsansicht eines Mantel-und-Rohr-Wärmeaustauschers, der von einer Verrohrung mit schraubenförmigen Wellen unterschiedlicher Tiefe Gebrauch macht.
Fig. 1 veranschaulicht eine Verdrehungsmaschine, die zum Formen von schraubenförmigen Wellen in der Wand eines verformbaren Metallrohrs T gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die allgemein mit 10 bezeichnete Maschine kann eine Drehmaschine sein, die einen Spindelstock 12, der in stationärer Beziehung an einem Ende eines Betts positioniert ist, und einen Reitstock 16 aufweist, der auf Führungen 18 zum Verschieben in Axialrichtung zur Drehmaschine auf den Spindelstock 12 zu und von diesem weg gleitbar gelagert ist. Ein hydraulischer oder pneumatischer Betätigungszylinder 20 ist am Bett 14 an einem Ende der Führungen 18 ortsfest befestigt. Der Zylinder besitzt eine Betätigungsstange 22, die mit dem Reitstock 16 eine Verbindung eingeht und denselben zwingt« sich auf den Spindelstock zu und von diesem weg zu bewegen, wenn der Zylinder betätigt wird. Die Energie für den Zylinder wird von einer hydraulischen oder pneumatischen Quelle abgeleitet und an den Zylinder über ein Steuer-
9098U/1013 - 9 -
ventil 24 angelegt. Das dargestellte Ventil wird mittels eines Kipphebels 26 von Hand gesteuert; es kann aber auch stattdessen ein motorgesteuertes Ventil in einem automatischen Steuersystem für die Maschine verwendet werden.
Beim Wellenformungsverfahren wird das aus Kupfer, Aluminium oder Legierungen dieser und anderer Metalle hergestellte Rohr T in die Maschine 10 eingesetzt. Ein Ende des Rohrs wird von den Spannbacken 32 eines drehbaren Spannfutters 30 ergriffen, während das gegenüberliegende Ende des Rohrs von den Spannbacken 36 eines nicht drehbaren Spannfutters 34 auf dem Reitstock 16 ergriffen wird. Auf diese Weise verdrehen die Spannbacken 32 das eine Ende des Rohrs bezüglich des gegenüberliegenden Endes, das von den Spannbacken 36 gegen eine Drehung festgehalten wird.
Um die Verformung des Rohrs T beim Formungsverfahren einzuleiten oder mit ihr zu beginnen, wird die Rohrwand an mehreren Stellen in einer im allgemeinen quer zur Rohrachse verlaufenden Ebene spannungsbeaufschlagt. Eine derartige Spannungsbeaufschlagung kann, ehe das Rohr in die Maschine eingesetzt wird, mittels Blindstanz- oder Prägeeinrichtungen ausgeführt werden, wie sie in der US-PS 3 533 267 gezeigt sind, oder es kann, wie dargestellt, jede der Spannbacken 36 des sich nicht drehenden Spannfutters 34 in der Nähe des Klemmschuhs 42, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, mit Warzen 40 versehen sein. Wenn die Spannbacken 36 im Begriff sind, das Rohr T anzugreifen, ergreifen die Schuhe 42 fest das Rohr, während die Warzen 40 örtliche Spannungen in der Rohrwand entwickeln, die die Wand plastisch verformen können oder nicht. Eine weitere Beschreibung der Warzen 40 und des
- 10 9098U/1013
28422A9
Spannung sljeauf Schlagungsvorgangs kann in'der ü. S.-Patent- anmeldung Nr. 659 845 vom 20. Februar 1976 gefunden werden.
Um die Wellen in einem Abschnitt des Rohrs gemäß der vorliegenden Erfindung zu formen, wird ein langgestreckter Dorn 50 mit einem verjüngten Abschnitt 52 koaxial in das Rohr mittels einer lagerbuchse 54 innerhalb der Spannbacken 32 und eines Ankerstopfens 56 innerhalb der Schuhe 42 der Spannbacken 36 eingesetzt. Die Lagerbuchse 54 gestattet es dem benachbarten Ende des Doms 50« sich zu drehen und axial relativ zum Rohr während eines Verdrehungsvorgangs zu übertragen, und hält den Dorn koaxial innerhalb des Rohrs. Die Lagerbuchse ist jedoch nicht in sämtlichen Fällen notwendig und kann weggelassen werden, wenn dies erwünscht ist, weil die in der Rohrwand geformten Wellen dazu neigen, den Dorn während des Formungsverfahrens zu zentrieren.
Der Ankerstopfen 56 paßt sich gegen die Innenfläche dez? Rohrwand fest an und wird in Stellung gehalten, wenn die Spannbacken 36 auf der Außenseite des Rohrs geschlossen werden. Eine Senkbohrung in der Mitte des Stopfens nimmt einen Gewindestift 58 am verjüngten Ende des Dorns 50 auf. Der Stift erstreckt sich durch den Ankerstopfen, und eine Haltemutter 60 steht mit dem Stift auf der Seite des Stopfens gegenüber dem Dorn in Gewindeeingriff. Der Stopfen 56 und die Mutter 60 halten den Dorn in einer festen axialen Stellung mit Bezug auf das sich nicht drehende Spannfutter 34 während des Wellenformungsvorgangs, und somit wird das Ende des Dorns neben dem verjüngten Abschnitt 52 gegen eine Axialbewegung relativ zu dem von den Spannbacken 36 festgeklemmten Rohrabschnittes festgehalten.
Mit den sich radial nach innen gegen die Rohrwand drückenden Warzen 40 und dem Dorn, der wie in Fig. 2 dargestellt eingesetzt wurde, wird das Spannfutter 30 der Maschine 10
909814/1013 - ii -
gedreht und der Reitstock 16 gleichzeitig mittels des Betätigungszylinders 20 auf den Spindelstock 12 zu gedruckt und verschoben. Die Drehung des Spannfutters 30 und die Verschiebung des nicht drehbaren Spannfutters 34 mit dem Reitstock legt verdrehende und axiale Druckkräfte an die Rohrwand an und veranlassen dieselbe, sich entlang spiralförmiger Bahnen zu verformen und die schraubenförmigen Wellen von Bereichen aus fortschreitend zu entwickeln, die von den Warzen 40 spannungsbeaufschlagt werden. Der innerhalb des Rohrs sich fest einpassende Ankerstopfen 56 verhindert Verformungen in dem vom Stopfen eingenommenen Bereich. Somit entwickeln sich die schraubenförmigen Wellen, wie in Fig. 1 und 4 dargestellt, vom Reitstock 16 auf den Spindelstock 12 zu.
Die nach innen gerichtet Verformung der Rohrwand wird, wie in der ÜS-PS 3 533 267 angegeben, durch den Dorn 50 begrenzt; hier ist jedoch der Dorn nach und nach entlang des Abschnitts 52 verjüngt, so daß die nach innen gerichtete Verformung der Wand und die Tiefe der Wellen oder der dazwischenliegenden Einkehlungen sich entsprechend in dem auf die Verjüngung geschobenen Rohrsegment ändert. Das dargestellte Rohr T besitzt eine zylindrische Rohrwand von kreisförmigen Querschnitt, und der verjüngte Abschnitt 52 des Dorns 50 ist kegelstumpfförmig ausgebildet. Der verjüngte Abschnitt 52 weist daher ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt und eine lineare Dickenänderung entlang seiner Länge auf. Es versteht sich von selbst, daß die Rohrwand andere Querschnitte, wie sechs- oder achteckige, aufweisen und der Dorn 50 sich linear oder nicht linear verjüngen kann, was von den speziellen Unterschieden abhängt, die bezüglich der Tiefe der Wellen gewünscht werden.
- 12 -
9098U/1013
Nachdem die schrauben- oder spiralförmigen Wellen zu irgendeiner gewünschten Länge in der Rohrwand geformt worden sind, wird die Drehung des Spannfutters- 30 und die Verschiebung des nicht drehbaren Spannfutters angehalten. Die Haltemutter 60 wird von dem einen Ende des Dorne 50 entfernt, und der Dorn wird, wenn er keinen weiteren Zweck erfüllt, aus dem gewellten Rohr herausgezogen. Der Dorn kann durch die hohle Spindel des Spindel— stocks 12 herausgezogen werden, ehe das Rohr T von der Maschine abgenommen wird, oder der Dorn: kann so lange im Rohr verbleiben, bis das Rohr von der Maschine abgenommen worden ist. Der Ankerstopfen 56 wird ebenfalls entfernt, wenn die Klemmkraft der Spannbacken 36 gelockert ist.
Fig. 5 zeigt einen Rohr-in-Rohr-Wärmeaustauscher (tube-intube heat exchanger) 60, der aus zwei koaxialen Rohren 62 und 64 zusammengesetzt ist. Das Rohr 62 ist ein glattwandiges Rohr mit einem kreisförmigen Querschnittj das Rohr 64 besitzt jedoch schraubenförmige Wellen von wechselnder Tiefe, die auf einer kreisförmigen Wand in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgebildet wurden. Die höchsten Punkte der Wellen auf dem Rohr 64 liegen in abdichtender Beziehung gegen die Innenfläche des Rohrs eng an, die die Rohre koaxial ausgerichtet hält. Das Verfahren zum Formen von Rohr-in-Rohr-Austauschern ist im einzelnen in der US-PS 3 777 343 gezeigt.
Bei den wie dargestellt koaxial gelagerten Rohren werden zwei getrennte Fluid-Rohrleitungen innerhalb des Austauschers 60 gebildet. Eine der Leitungen ist innerhalb des gewellten Rohrs 64 festgelegt und die andere der Leitungen zwischen dem Rohr 62 und dem Rohr 64 bestimmt.
- 13 -
9098U/1013
Die innerhalb des schraubenförmig gewellten Rohrs 64 festgelegte Leitung weist einen Eingang oder Eintritt 66 an einem Ende und einen Austritt 68 am gegenüberliegenden Ende auf. Zwischen dem Eintritt und dem Austritt nimmt die Tiefe der Wellen ab, und dementsprechend vergrößert sich die Bohrung des Rohrs nach und nach von Abmessung a zu Abmessung b. Der Querschnittsbereich des Rohrs vergrößert
2 2
sich ungefähr im Quadrat zu diesen Abmessungen a , b . Ein Fluidraedium wie ein Gas, das während des Strömens zwischen dem Eintritt und dem Austritt Wärme aufnimmt, dehnt sich naturbedingt aus. Da der Durchflußguerschnittsbereich am Austritt größer als am Eintritt ist, wird das normale Anwachsen des Drucks, der Dichte oder der Geschwindigkeit des Gases, das in einem Wärmeaustauscher von konstantem Querschnitt auftreten würde, nicht Beobachtet und kann aufgenommen werden, ohne daß der Betrieb des Austauschers 60 anderweitig beeinträchtigt wird.
Da der Querschnittsbereich des Rohrs 62 allein an jeder Stelle entlang seiner Länge gleich ist und der Querschnittsbereich des inneren Rohrs 64 vom Eintritt 66 zum Austritt 68 zunimmt, findet eine ergänzende Abnahme des Querschnittsbereichs zwischen den Rohren 62 und 64 von der ringförmigen Öffnung 70 an einem Ende des Austauschers zur ringförmigen Öffnung 72 am gegenüberliegenden Ende statt. Daher trifft das zwischen den ringförmigen Öffnungen 70 und 72 strömende Fluidmedium auf einen verengten Durchflußguerschnittsbereich der zwischen den beiden Rohren gebildeten Leitung, und im Falle eines Gases nimmt eine derartige Querschnittsveränderung die naturbedingte Zusammenziehung eines Gases auf, wenn es Wärme an das Medium innerhalb des gewellten Rohrs 64 abgibt. Wenn die Richtung des Gasstroms und die Richtung der
- 14 -
9098U/1013
Wärmeübertragung innerhalb des Austauschers umgekehrt werden, stimmt die unterschiedliche Geometrie der von den Rohren gebildeten Leitungen ebenfalls mit der Ausdehnung und der Zusammenziehung der Gase überein. Auf diese Weise kann die naturbedingte Zusammenziehung und Ausdehnung gasförmiger Medien durch die Veränderung · der Strömungsbereiche durch die Leitungen aufgenommen werden.
Ein von dem gewellten Rohr der vorliegenden Erfindung Gebrauch machender Mantel-und-Rohr-Wärmeaustauscher (shell-and-tube heat exchanger) ist in Fig. 6 dargestellt. Der Austauscher 80 hat einen äußeren Mantel mit zwei Endsammelleitungen 84 und 86 einschließlich eines Eintritts 88 bzw. eines Austritts 90. Eine Wärme— austauscherkammer 96 ist innerhalb des Mantels 82 zwischen Stirnwänden 92 und 94 begrenzt, und ein rohrförmiger Einlaß 98 und Auslaß 100 sind vorgesehen, um Wärmeaustauschfluid durch die Kammer zu leiten. Eine Umlenkplatte 106 leitet das Fluid, wie durch die Pfeile angedeutet, durch die Kammer.
Zwischen den Stirnwänden 92 und 94 der Kammer 96 wird ein Rohrbündel gehalten, das sich auf schraubenförmig gewellten parallelen Rohren 102 und 104 zusammensetzt. Die Wellen der Rohre besitzen eine Tiefe,die sich von einem Ende zum anderen, wie durch die Bohrung säuremesser a, b im Rohr 104 angedeutet, ändert. Beide Rohre sind mit den tieferen Wellen in der Nähe der Stirnwand 92 angebracht und mit den flacheren Wellen mit der Stirnwand 94 verbunden. Somit nimmt die Tiefe der Wellen
- 15 -
909814/1013
-yi.
von beiden Rohren von der Wand 92 zur Wand 94 ab, und die ■ Durchflußquerschnittsbereiche innerhalb der Rohre nehmen entsprechend zu.
Wenn ein Warmeaustauschmedium wie ein Gas, das vom Eintritt 88 über das Bündel der Rohre 102 und 104 zum Austritt 90 strömt, vergrößert sich der wirksame Querschnittsbereich des Strömungswegs durch die Rohre und nimmt jede naturbedingte Ausdehnung des Mediums auf, die auf die Wärme zurückzuführen ist, die von einem zweiten Medium abgegeben wird, das durch den Mantel 82 zwischen dem Einlaß 98 und dem Auslaß 100 strömt. Obwohl der Querschnitt der Kammer von der Stirnwand 94 zur Stirnwand 92 leicht abnimmt, ist diese Veränderung nicht besonders zu bemerken, insbesondere dann, wenn der Mantel 82 zylindrisch ausgebildet ist, was die Kammer 96 wesentlich größer macht als den von den Rohren 102 und 104 eingenommenen Raum.
Während die vorliegende Erfindung im Hinblick auf mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, so versteht es sich von selbst, daß zahlreiche Abänderungen und Auswechselungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Die Wellen entlang der Länge des Rohrs können z.B. in Übereinstimmung mit dem verjüngten Abschnitt des Dorns verschieden sein und auch auf den nicht verjüngten Abschnitt des Dorns ausgedehnt werden, so daß ein Abschnitt des Rohrs Wellen von wechselnder Tiefe aufweisen kann, während ein anderer Abschnitt des Rohrs Wellen von verhältnismäßig fester Tiefe hat. Der Dorn 50 wird mit Bezug auf die Spannbacken 36 mittels des Ankerstopfens 56 axial festgehalten; der Dorn kann jedoch auch durch andere Einrichtungen außerhalb des Rohrs T festgehalten werden. Die beschriebenen und in Fig. 5 und 6 ge-
- 16 -
9098U/1013
-f?
zeigten Wärmeaustauscher stellen lediglich zwei spezifische Austauscher und Strömungsbilder dar. Der Rohrstrang kann bei vielen anderen Wärmeaustauscherkonstruktionen einschließlich Kondensatoren und Verdampfern verwendet werden, wo ein Pluidmedium zwischen einer gasförmigen und einer flüssigen Phase wechselt.
Ma/MP - 27 395
9098U/1013

Claims (13)

  1. Patentansprüche
    ίl.jSchraubenförmig gewelltes Rohr, dadurch g e kennzei chnet, daß die Wellen entlang eines Rohrabschnittes eine unterschiedliche Tiefe haben.
  2. 2. Schraubenförmig gewelltes Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der schraubenförmigen Wellen sich nach und nach entlang des Rohrabschnittes verändert.
  3. 3. Schraubenförmig gewelltes Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Wellen von einem Ende des Rohrabschnittes zum anderen Ende abnimmt.
  4. 4. Schraubenförmig gewelltes Rohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Wellen von einem Ende des Rohrabschnittes zum anderen linear abnimmt.
  5. 5. Verfahren zum Formen von schraubenförmigen Wellen in einem Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer verformbaren, um eine Rohrachse herum angeordneten Rohrwand durch gleichzeitiges Verdrehen des Rohres und Anlegen von axial gerichteten Kräften an dasselbe, um ein Verformen der Rohrwand zu bewirken und fortschreitend schraubenförmige Wellen, ausgehend von spannungsbeaufschlagten Stellen, in einem auf einen Dorn geschobenen Rohrabschnitt zu entwickeln, gekennzeichnet durch Positionieren eines langgestreckten Dorne (50)
    9098U/1013
    innerhalb des Rohrs (T), der entlang eines Abschnitts (52) seiner Länge verjüngt ist, wobei der verjüngte Abschnitt sich im Inneren des Rohrabschnittes befindet, wo die Wellen geformt werden, wodurch der verjüngte Abschnitt des Dorns die nach innen gerichtete Verformung der Rohrwand begrenzt und die Tiefe der entlang des Rohrabschnittes geformten Wellen verändert.
  6. 6. Verfahren zum Formen von schraubenförmigen Wellen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (T) und der verjüngte Dorn (50) an jeder axialen Stelle kreisförmige Querschnitte aufweisen.
  7. 7. Verfahren zum Formen von schraubenförmigen Wellen nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch koaxiales Positionieren des Dorns (50) innerhalb des Rohrabschnittes während des Verdrehens.
  8. 8. Verfahren zum Formen von schraubenförmigen Wellen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (50) sich nach und nach von einem Ende zum anderen verjüngt.
  9. 9. Verfahren zum Formen von schraubenförmigen Wellen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (50) einen kegelstumpfförmig verjüngten Abschnitt (52) aufweist.
  10. 10. Anwendung eines schraubenförmig gewellten Rohres nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für Wärmeaustauscher, durch die ein Fluidmedium strömt, dadurch gekenn zeichnet, daß die Tiefe der Wellen der Fluid-Rohrleitung sich nach und nach von einem Ende der Wellen zum anderen Ende verändert.
    9098U/1013
  11. 11. Wärmeaustauscher nach Anspruch 10,gekennzeichnet durch einen Mantel (82) und eine Vielzahl gewellter Rohre (102,104)," die parallelzueinander in einem Rohrbündel innerhalb des Mantels angebracht sind.
  12. 12. Wärmeaustauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Rohre (102,104) in dem Bündel die tieferen Wellen am gleichen. Ende des Bündels haben.
  13. 13. Wärmeaustauscher nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine weitere Fluid-Rohrleitung (62), die von einem weiteren Rohr gebildet wird, das über dem schraubenförmig gewellten Rohr (64) koaxial angebracht ist, wobei die Wellen und das weitere Rohr sich in abdichtender Beziehung befinden und dadurch eine ringförmige Strömungsbahn von wechselndem Querschnitt zwischen den Rohren begrenzen.
    Ma/MP - 27 395
    9098U/1013
DE19782842249 1977-09-29 1978-09-26 Schraubenfoermig gewelltes rohr mit wellen unterschiedlicher tiefe und verfahren zur herstellung desselben Ceased DE2842249A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US83771877A 1977-09-29 1977-09-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2842249A1 true DE2842249A1 (de) 1979-04-05

Family

ID=25275221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19782842249 Ceased DE2842249A1 (de) 1977-09-29 1978-09-26 Schraubenfoermig gewelltes rohr mit wellen unterschiedlicher tiefe und verfahren zur herstellung desselben

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPS5451962A (de)
CA (1) CA1104073A (de)
DE (1) DE2842249A1 (de)
GB (1) GB2005376B (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58196124A (ja) * 1982-05-11 1983-11-15 Sato Koki:Kk フレキシブルパイプの製造方法
CN1061572C (zh) * 1996-06-19 2001-02-07 曾绍谦 金属花管单位凸饰的挤锻制作装置
ES2173764B1 (es) * 1997-07-07 2004-02-01 Tecnica Y Caldereria S A L Tec Maquina para el corrugamiento de tubos.
JP2010091266A (ja) * 2004-08-26 2010-04-22 Mitsubishi Electric Corp 捩り管形熱交換器
JP5293584B2 (ja) * 2009-12-14 2013-09-18 三菱電機株式会社 捩り管形熱交換器および捩り管形熱交換器の製造方法
JP2021141640A (ja) * 2020-03-02 2021-09-16 東芝三菱電機産業システム株式会社 冷却器および全閉外扇形回転電機

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1982369A (en) * 1930-06-26 1934-11-27 Louis H Brinkman Method and machine for making corrugated tubes
GB563074A (en) * 1943-04-15 1944-07-27 Calvert & Co Ab Improvements in economisers and similar heat exchange apparatus
US2913009A (en) * 1956-07-16 1959-11-17 Calumet & Hecla Internal and internal-external surface heat exchange tubing
FR1217881A (fr) * 1958-12-11 1960-05-06 Surface d'échange thermique à grand développement et procédé pour son exécution et sa mise en oeuvre
US3015355A (en) * 1959-07-06 1962-01-02 Gen Gas Light Co Method for forming spirally ribbed tubing
FR1385985A (fr) * 1963-03-15 1965-01-15 Tuyau flexible en matière synthétique
US3472418A (en) * 1967-02-27 1969-10-14 Inland Steel Co Tubular metal sidewalls for containers possessing balanced strength and containers made therewith
US3533267A (en) * 1968-07-23 1970-10-13 Turbotec Inc Method and machine for spirally corrugating tubes
GB1256952A (de) * 1968-02-24 1971-12-15
US3730229A (en) * 1971-03-11 1973-05-01 Turbotec Inc Tubing unit with helically corrugated tube and method for making same
BE864143A (fr) * 1976-12-04 1978-06-16 Pforzheim Metallschlauch Element de tubulure flexible notamment pour un circuit d'echappement
DE2647994C2 (de) * 1976-02-20 1982-07-29 Spiral Tubing Corp., New Britain, Conn. Verfahren zum Formen schraubenförmig gewellter Rohre

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1982369A (en) * 1930-06-26 1934-11-27 Louis H Brinkman Method and machine for making corrugated tubes
GB563074A (en) * 1943-04-15 1944-07-27 Calvert & Co Ab Improvements in economisers and similar heat exchange apparatus
US2913009A (en) * 1956-07-16 1959-11-17 Calumet & Hecla Internal and internal-external surface heat exchange tubing
FR1217881A (fr) * 1958-12-11 1960-05-06 Surface d'échange thermique à grand développement et procédé pour son exécution et sa mise en oeuvre
US3015355A (en) * 1959-07-06 1962-01-02 Gen Gas Light Co Method for forming spirally ribbed tubing
FR1385985A (fr) * 1963-03-15 1965-01-15 Tuyau flexible en matière synthétique
US3472418A (en) * 1967-02-27 1969-10-14 Inland Steel Co Tubular metal sidewalls for containers possessing balanced strength and containers made therewith
GB1256952A (de) * 1968-02-24 1971-12-15
US3533267A (en) * 1968-07-23 1970-10-13 Turbotec Inc Method and machine for spirally corrugating tubes
US3730229A (en) * 1971-03-11 1973-05-01 Turbotec Inc Tubing unit with helically corrugated tube and method for making same
DE2647994C2 (de) * 1976-02-20 1982-07-29 Spiral Tubing Corp., New Britain, Conn. Verfahren zum Formen schraubenförmig gewellter Rohre
BE864143A (fr) * 1976-12-04 1978-06-16 Pforzheim Metallschlauch Element de tubulure flexible notamment pour un circuit d'echappement

Also Published As

Publication number Publication date
GB2005376A (en) 1979-04-19
GB2005376B (en) 1982-05-26
JPS5451962A (en) 1979-04-24
CA1104073A (en) 1981-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1830151B1 (de) Strukturiertes Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10156374C1 (de) Beidseitig strukturiertes Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung
EP2467220B1 (de) Vorrichtung zum aufweiten von hohlkörpern
DE102008061441B4 (de) Rohraufweitvorrichtung
DE1601221A1 (de) Waermeaustauscher
DE2926447A1 (de) Dauerfestes verbundstueck und verfahren zur herstellung desselben
DE2647994C2 (de) Verfahren zum Formen schraubenförmig gewellter Rohre
DE2842249A1 (de) Schraubenfoermig gewelltes rohr mit wellen unterschiedlicher tiefe und verfahren zur herstellung desselben
DE2016991A1 (de)
DE1501684B2 (de) Wärmetauscher
DE2325409A1 (de) Anordnung an waermeaustauschern
DE1912341A1 (de) Waermeaustauscher
DE2615168A1 (de) Waermeuebertragungseinrichtung mit zumindest einem laengsrippen aufweisenden rohr
DE2309215C3 (de) Vorrichtung zum Querwellen der Wandung von Rohren
DE2320125C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer Rohreinheit
DE1932930A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von turbulenzerzeugenden Gebilden an den Aussenflaechen von Roehren
DE102008030423B4 (de) Rohr mit einer durch Noppen Oberflächenprofil-modifizierten Außenmantelfläche
DE3124957C2 (de)
DE3320956A1 (de) Rohrfoermiger waermetauscher zur rueckgewinnung von waermeenergie aus abgasen
DE3007380A1 (de) Waermeuebertragungsroehre
CH634634A5 (de) Verfahren zur herstellung einer kraftstoffdruckleitung.
EP0791132B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines wabenkörpers, insbesondere katalysator-trägerkörpers, mit gehäuse
WO2020207626A1 (de) Stegdesign - und anordnung zur verringerung einer radialen fehlverteilung in einem gewickelten wärmeübertrager
DE3313422A1 (de) Rohr mit einer mehrzahl in die rohrwandung eingebrachter verformungsstellen zum einsatz in waermetauschern
DE2747767A1 (de) Verfahren zum pilgerwalzen von rohren

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
8125 Change of the main classification

Ipc: B21C 37/20

8126 Change of the secondary classification

Ipc: F16L 9/06

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: THERMODYNETICS, INC., WINDSOR, CONN., US

8131 Rejection