DE3342971A1 - Lamellenwaermeuebertrager und verfahren zur herstellung derselben - Google Patents

Description

Lamellenwärmeübertrager und Verfahren zur Herstellung derselben -

Die Erfindung ist bei allen Wärmeübertragern anwendbar, bei denen ein Wärmeübertragungsmedium durch ein Leitungssystem geleitet wird, das mit oberflächenvergrößernden Lamellen bestückt ist und von einem zweiten Wärmeübertragungsmedium umströmt wird.

Es sind Laraellenwärmeübertrager bekannt, die aus mehreren, in Strömungsrichtung des von einem Ventilator erzeugten Luftstromes hintereinanderliegend angeordneten Einzelrohren zusammengesetzt sind. Dabei sind meistens nur die Teile der Rohre, die geradlinig verlaufen oder auch die zu Rohrbögen umgeformten Teile der Rohre mit oberflächenvergrößernden Lamellen bestückt.

Zur Erreichung eines optimalen Wärmeüberganges zwischen Rohr und Lamelle wird beispielsweise der am Lamellenfuß gebildete Durchzug mit dem Rohr durch Lötung verbunden oder die Lamellen mit Preßsitz auf das Rohr aufgebracht, indem die Rohre nach dem Aufziehen der Lamellen durch Aufdornen

aufgeweitet oder die Laraellen von vornherein auf die Rohre mit Preßsitz aufgezogen worden sind.

Ein Nachteil dieser LaraeilenWärmeübertrager besteht darin, daß sie sehr material- und damit kostenaufwendig sind, da ihre Rohre mit auf die aufzunehmenden Innendrücke abgestimmten Wandstärken ausgeführt sein müssen und in den meisten Fällen aus Kupfer bestehen, dessen Preisentwicklung eine ständig steigende Tendenz aufweist.

Bei einem durch die DE-OS 3 041 127 bekannt gewordenen Lamellenwärmeübertrager sind die Wandstärken der verwendeten Rohre soweit reduziert worden, daß sie nur dadurch in der Lage sind, die auftretenden Innendrücke aufzunehmen, weil die aufgezogenen Lamellen mit ringförmigen Kragen ausgestattet sind, die die Rohre fest umschließen und eine Rohrverstärkung zur Aufnahme der Innendrücke bilden.

Hierbei ist außerdem vorgesehen, daß lediglich die geradlinig ausgebildeten Teile der Rohre dünnwandig ausgeführt und mit Lamellen bestückt sind, während die zugehörigen Rohrbögen, oder Anschlüsse aus mit ersteren verbundenen Rohren anderer Abmessungen bestehen.

Über die jeweiligen Rohrverbindungsstellen, an denen die Rohre ineinandergesteckt sind, ist je ein Rohrstück geschoben, das fest an dem mit Lamellen bestückten Rohr anliegt, in welches das Ende des anderen Rohres bzw. Rohrbogens eingefügt worden ist.

Hierdurch soll erreicht werden, daß auch an der Rohrverbindungsstelle die auftretenden Innendrücke von dem verhältnismäßig dünnwandigen Rohr aufgenommen werden können.

Zur Herstellung dieses Lamellenwärmeübertragers ist in dieser DE-OS 3 041 127 ein Verfahren angegeben', bei dem jeweils über ein erstes Rohr ein Rohrstück sowie Lamellen mit ringförmigen Kragen geschoben werden, wobei die Innendurchmesser des Rohrstückes und der Kragen der Lamellen geringfügig größer als der Außendurchmesser des ersten Rohres sind.

Nachdem die Lamellen auf das erste Rohr aufgezogen sind und das Rohrstück in die Stellung gebracht worden ist, in der es die Verbindungsstelle des ersten und eines zweiten Rohres umschließt, wird das erste Rohr mechanisch aufgeweitet, so daß die Kragen der Lamellen und das Rohrstück fest an der Außenwand des jeweils ersten Rohres anliegen.

Dann werden die mit dem zweiten Rohr zusammenzufügenden Enden des ersten Rohres so aufgeweitet, daß ihr Innendurchmesser annähernd dem Außendurchmesser des zweiten Rohres entspricht, und es wird ein Ende des Letzteren in diese .Aufweitung eingesetzt.

Sodann werden die zusammengefügten Enden des ersten und zweiten Rohres hart miteinander verlötet oder verschweißt.

Der mit diesem Verfahren beabsichtigte Effekt -einer Verstärkung der Verbindungsstelle der Rohre, deren materialspezifische Festigkeit innerhalb der Zone erheblich verringert ist, die von der beim Hartlöten bzw. Schweißen auftretenden Erwärmung erfaßt worden war, wird aber nicht erreicht, weil das zusätzlich angebrachte· Rohrstück nur an der Außenfläche des ersten Rohres fest anliegt.

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Selbst wenn das Rohrstück so angebracht wird, daß es auch noch den beim Hartlöten oder Schweißen über die eigentliche Verbindungsstelle hinausgehend erwärmten Bereich des zweiten Rohres umschließt, so ist es mit diesem Verfahren aber nicht zu erreichen, daß das zur Verstärkung vorgesehene Rohrstück auch fest an der Außenwand des zweiten Rohres anliegt.

Damit bedarf es zur Ausführung des Lot— oder Schweißprozes— ses einer gesonderten Halterung für das zweite Rohr, während das erste Rohr bereits durch das aufgeschobene Rohr— stück bzw. durch die Lamellen in seiner Lage fixiert ist.

Die bei diesen Lamellenwärmeübertragern vorgesehenen zusätzlich anzubringenden Rohrstücke vergrößern sowohl ihren materialmäßigen wie technologisch erforderlichen Aufwand.

Außerdem sind die zur Führung des Wärmeübertragungsmediums dienenden Teile dieses Lamellenwärmeübertragers ausschließlich aus Rohrmaterial, vorzugsweise Kupferrohr hergestellt, so daß die Minimierung ihrer Wandstärke durch die für die Fertigung von Rohren bestimmten technologischen Bedingungen begrenzt ist.

Somit können nur geringe Materialeinsparungen und Kosten-Senkungen mit dem hier vorgesehenen Einsatz von dünnwandigen Rohren für Lamellenwärmeübertrager erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Lamellenwärmeübertrager und ein Verfahren zur Herstellung desselben zu schaffen, dessen Wärmeübertragungsrohre zum überwiegenden Teil aus metallischem Bandmaterial oder Blech bestehen, das rohrförmig gebogen und mit einer dicht verlöteten Längsnaht versehen ist und im Verhältnis zu der

verwendeten Blechdicke hohe Innendrücke aufnehmen kann.

Diese Aufgabe wurde durch die Entwicklung eines Lamellenwärmeübertragers gelöst, der aus lamellenbestückten, geradlinigen Rohren, deren Rohrenden mit Rohrbögen oder Verteilern verbunden sind, besteht, wobei erfindungsgemäß die geradlinigen Rohre durch aus metallischem Bandmaterial oder Blechstreifen hergestellten Hülsen bestehen, die eine als Längsnaht ausgebildete, dicht verlötete Überlappung besitzen, auf die je einen flanschförmigen Lamellenfuß aufweisende Lamellen aufgezogen sind, die formschlüssig sowie stoffschlüssig mit den Hülsen verbunden sind und bei dem je ein Ende der Hülsen in je eine Auslochung von Wandteilen, beispielsweise Stirnwänden des Lamellenwärmeübertragers eingepaßt sind und in diese Enden der Hülsen je ein Paßstück eines Rohrbogens oder Verteilers eingesetzt sowie mit dem jeweiligen Ende der Hülsen form- und stoffschlüssig verbunden ist.

Die Breite der die Längsnaht der Hülsen bildenden Überlappung entspricht mindestens der 2-fachen Blechdicke des Bandmaterials oder der Blechstreifen, aus denen die Hülsen bestehen.

Zur Herstellung dieses Lamellenwärmeübertragers wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem erfindungsgemäß metallische Bänder oder Blechstreifen zu je eine Uberlappungsnaht aufweisenden Hülsen umgeformt werden, auf die dann Lamellen mit flanschfÖrmigen Lamellenfüßen aufgezogen werden, wonach mindestens eines der Enden jeder Hülse in je eine Auslochung von Wandteilen, beispielsweise von einer Stirnwand des Lame11enwärmeübertragers eingepaßt und gleichzeitig in dieses Ende der Hülse ein Paßstück eines Rohrbogens oder

Verteilers eingepreßt wird und sodann die Überlappungs— längsnähte der Hülsen, die Lamellenfüße mit den Hülsen und die Paßstücke mit den Enden der Hülsen stoffschlüssig durch Hartlötung verbunden werden.

Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch vorgesehen, daß sich die Hülsen nach dem Aufziehen der Lamellen selbständig weiten, bis die Außenwand der Hülsen an den Innenwandungen der flanschförmigen Lamellenfüße anliegt.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Teil eines LamellenWärmeübertragers im Längsschnitt

Fig. 2 eine teilweise Darstellung des Lamellenwärmeübertragers von Fig. 1, in Richtung A gesehen in vergrößertem Maßstab

Ein Lamellenwärmeübertrager besitzt geradlinig verlaufende Rohre 1;2 und jeweils zwei dieselben miteinander verbindende Rohrbogen 3- Die Rohre 1;2 bestehen aus Hülsen 1, die aus rohrförmig gebogenen Blechstreifen hergestellt sind, welche einander so weit überlappen, daß die eine Längsnaht 2 bildende, dicht verlötete Überlappung in ihrer Breite mindestens der 2-fachen Blechdicke entspricht.

Die Rohre 1;2 tragen oberflächenvergrößernde Lamellen 4, die je einen flanschförmigen Lamellenfuß 5 besitzen. Diese flanschförmig gebogenen Lamellenfüße 5 bilden die äußere Begrenzung für die Hülsen 1 und verhindern durch Verl-ötung

— ΟΙ mit der Hülse 1 ihre Aufweitung bei auftretenden Innendrücken, da ein stabiles druckfestes System aus längs- und ringförmig verlöteten Formteilen vorliegt.

Die Hülsen 1 sind mit jeweils einem Ende in je eine Auslochung 6 eingesetzt, die in einer Stirnwand 7 des Lamellenwärmeübertragers angebracht ist.

Die Rohrbogen 3 besitzen an jedem ihrer beiden Enden ein Paßstück 8, das jeweils in je ein Ende der Hülsen 1 eingreift, das·in eine der Auslochungen 6 der Stirnwand 7 eingesetzt ist.

. Die Außendurchmesser der Paßstücke 8 sind so auf die Innendurchmesser der Hülsen 1 und der Auslochungen 6 abgestimmt, daß die Enden der Hülsen 1 in die Auslochungen 6 der Stirnwand 7 durch die in die Hülsen 1 eingreifenden Paßstücke 8 hineingepreßt werden.

Zur erfindungsgemäßen Herstellung des Lamellenwärmeübertragers werden zunächst Blechstreifen zu Hülsen 1 umgeformt, die .eine Längsnaht 2 besitzen, deren Überlappungsbreite mindestens der 2-fachen Blechdicke der Blechstreifen entspricht.

Auf diese Hülsen 1 werden dann die Lamellen 4 aufgesteckt, die je einen der Hülsen 1 koaxial umschließenden flanschförmigen Lamellenfuß 5 besitzen.

Dann wird ein Ende jeder Hülse 1 in je eine Auslochung 6 der Stirnwand 7 des Lamellenwärmeübertragers eingesetzt und außerdem in dieses Hülsenende je ein Paßstück 8 eingepreßt, von denen je eines an den beiden Enden der Rohrbögen 8 vorgesehen ist, welche zusammen mit den Hülsen 1 ein System zur

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Führung des Wärmeübertragungsmediums (nicht dargestellt) bilden.

Dann erfolgt das Dichtlöten der Längsnähte 2 der Hülsen 1,

das Dichtlöten der Verbindungsstellen der Hülsen 1 mit den

Paßstücken 8 der Rohrbögen 3 und das Anlöten der Lamellen— fuße 5 auf den Außenwandungen der Hülse 1.

Bei diesem Lötvorgang werden die Hülsen 1 einerseits durch die Lamellenfüße 5 von außen abgestützt und außerdem in den Auslochungen 6 der Stirnwände 7 mittels der in die Enden der Hülsen 1 eingepreßten Paßstücke 8 gehalten.

Hierdurch wird gesichert, daß der Außendurchmesser der Hülsen 1, der durch die flansehförmigen Laraellenfüße 5 begrenzt wird, während des Lötvorganges sich nicht vergrößern kann.

Eine Verringerung des Außen- und des Innendurchmessers der Hülsen 1 während des Lötprozesses bzw. durch äußere mechanische Einwirkungen ist ebenfalls nicht möglich, da die in die Enden der Hülsen 1 eingepreßten Paßstücke 8 auch hierbei dem Auftreten solcher Verformungen der Hülsen 1 entgegenwirken.

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Lamellenwärmeübertragers läßt den Einsatz von dünnwandigen Blechen anstelle von Rohren größerer Wandstärke zu, da ein stabiles druckfestes System aus längs- und ringförmig verlöteten Formteilen vorliegt.

Ein weiterer Vorteil des erfindüngsgemäßen Lamellenwärme— Übertragers besteht in seiner verbesserten Wärmeübertragungsleistung, da di.e in den aus dünnwandigem Blech oder Bandmaterial hergestellten Hülsen auftretenden Wärmeleitwiderstände erheblich geringer sind als bei der Verwendung

von Rohrmaterial, und somit die Wärmeenergie des Wärmeübertragungsmediums bei geringeren Temperaturdifferenzen übertragen werden kann und damit ein besserer Wirkungsgrad in thermischen Prozessen erreicht wird.

Nach dem erfindungsgemäßeri Verfahren können beispielsweise in einer Förderband-Schutzgaslötanlage sowohl die für das Drucksystem des Lamellenwärmeübertragers notwendigen Verbindungen der Rohrbogen. 3 bzw. ihrer Paßstücke 8 mit den Hülsen 1, die durch eine dichte Verbindung ihrer Längsnähte 2 zu Hohlräumen geworden.sind, gasdicht verlötet werden, wie auch die metallische Verbindung der flanschförmig gebogenen Lamellenfüße 5 mit den Hülsen 1 hergestellt werden, ohne .· daß zusätzliche Hilfs- und Haltevorrichtungen notwendig sind..

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Die beispielsweise in einem Lötverfahren auszuführenden Verbindungen können durch Lotbeigabe in Drahtform vorgenommen werden, das in die Hülsen 1 eingelegt wird.

Dabei sollte die Lötlage des .herzustellenden Rohrsystems 1;3;8 vorteilhaft so erfolgen, daß die Längsnaht 2 nach unten zeigt und die Schwerkraft die Benetzung des Lötspaltes mit flüssigem Lot nach sich zieht, wonach der weitere Lötfluß ausschließlich über Kapillarwirkung erfolgt. Eine getrennte Lotbeigabe kann entfallen, sofern die Hülsen 1 beispielsweise aus lotplatierten Blechstreifen hergestellt werden.

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Claims (4)

1. ■ Patentansprüche

   /1J Lamellenwärmeübertrager, bestehend aus lamellenbestückten, geradlinigen Rohren, deren Enden miteinander durch Rohrbogen verbunden oder an Verteiler angeschlossen sind, gekennzeichnet dadurch, daß die geradlinigen Rohre (1;2) durch aus metallischem Bandmaterial oder Blechstreifen hergestellte Hülsen (1) gebildet sind, die eine dicht verlötete, eine Längsnaht (2) bildende Überlappung aufweisen, daß auf die Hülsen (1) je einen flanschförmigen Lamellenfuß (5) besitzende Lamellen (4) aufgezogen und mit den Hülsen (1) formschlüssig sowie stoffschlüssig verbunden sind und daß mindestens eines der Enden jeder Hülse (1) in je eine Auslochung (6) von Wandteilen, beispielsweise von einer Stirnwand (7) eingepaßt ist, wobei in diese Enden der Hülsen (1) je ein Paßstück (8) eines Rohrbogens (3) oder Verteilers eingesetzt und mit dem zugehörigen Ende der Hülsen (1) form- und stoffschlüssig verbunden ist.
2. 2. Lamellenwärmeübertrager nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Überlappung bzw. Längsnaht (2) der Hülsen (1) eine Breite aufweist, die mindestens der 2-fachen Blechdicke des Bandmaterials oder der Blechstrei-

   fen entspricht, aus dem die Hülsen (1) bestehen.
3. 3. Verfahren zum Herstellen eines Lamellenwärmeübertragers gemäß Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet dadurch , daß metallische Bänder oder Blechstreifen zu je eine Längsnaht (2) aufweisenden Hülsen (1) umgeformt werden, deren Außendurchmesser geringfügig größer ist als der Innendurchmesser der Lamellenfüße, die dann in Lamellenfüße (5) von Lamellen (4) eingeführt werden, danach die Enden der Hülsen (1) in je eine Ausnehmung, beispielsweise eine Auslochung (6) der Stirnwände (7) des Lamellenwärmeübertragers eingepaßt werden, wobei gleichzeitig in diese Enden der Hülsen (1) je ein Paßstück (8) eines Rohrbogens (3) oder Verteilers eingepreßt wird, wonach die Längsnaht (2) der Hülsen (1), die Lamellenfüße

   (5) mit den Hülsen (1) und die Paßstücke (8) mit den Enden der Hülsen (1) durch Lötung stoffschlüssig verbunden werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch , daß die Hülsen (1) nach dem Einführen in die Lamellenfüße (5) mechanisch aufgeweitet werden.

   - Hierzu 1 Blatt Zeichnung -