DE3615300A1 - Kuehlrohre, sowie verfahren und vorrichtung zu deren herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft stranggepreßte oder strang­ gezogene Kühlerrohre für Gegenstrom-, Gleichstrom- oder Querstromkühler mit durchgehenden und halben Stegen.

Die mit durchgehenden und halben Stegen versehenen bekannten Kühlerrohre werden im besonderen für Öl- und Ladeluftkühler als Wärmeaustauscher versehen. Diese Rohre gehören zu der Klasse der technisch glatten Rohre, bei denen eine schnelle Durchströmung des Mediums stattfindet; der ent­ sprechende Wärmeaustausch ist für viele Anwendungsarten zu gering und muß deshalb häufig durch unnötig große Di­ mensionierung der Kühlerrohre kompensiert werden.

Der Vorteil der bekannten Kühlerrohre besteht in ihrer leichten Herstellbarkeit durch Strangpressen oder Strangziehen, wobei sie vorzugsweise aus Aluminium gefer­ tigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrun­ de, mit einfachen Mitteln und unter Einbehaltung der vor­ teilhaften Herstellungsweise der bekannten Rohre solche Kühlerrohre herzustellen, die einen wesentlich besseren Wärmeaustausch ermöglichen; die zur Verfügung zu stellen­ den Kühlerrohre sollen bei gleicher Dimensionierung we­ sentlich bessere Wärmeaustauscheigenschaften besitzen. Da­ rüber hinaus sollen die diesbezüglichen Herstellungsver­ fahren und notwendigen Werkzeuge einfach sein und konti­ nuierliche Produktion der Kühlerrohre ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Halbstege in den ansich bekannten Kühlerrohren nicht gerade, sondern wellenförmig in der Durchströmungs­ richtung ausgebildet sind. In den Ansprüchen 1 bis 4 sind die erfindungsgemäßen Kühlerrohre näher definiert. Die Ansprüche 5 und 6 betreffen erfindungsgemäße Verfahren, durch die Kühlerrohre gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 her­ gestellt werden können. Vorrichtungen, die für die zuvor beschriebenen Verfahren bzw. Kühlerrohre besonders ge­ eignet sind, werden in dem Anspruch 7 als erfinderisch beschrieben.

Durch die vorliegende Erfindung wird mit einfachen Mitteln der Zugang zu Kühlerrohren eröffnet, die gegen­ über den vergleichbaren vorbekannten Kühlerrohren erheb­ lich verbesserten Wärmeaustausch aufweisen, weil durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen dem die Kühlerrohre durch­ strömenden Medien eine quasi-turbulente Strömung aufge­ zwungen wird. Dieses Ergebnis wird mit einfachen techni­ schen Mitteln ermöglicht, wobei gleichzeitig kontinuier­ liche und wirtschaftliche Massenproduktion der erfindungs­ gemäßen Kühlerrohre möglich ist.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Fig. 1 bis 5 näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schräge Aufsicht auf eine Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Kühlerrohres im Aus­ schnitt;

Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt durch den Kühlerrohr­ ausschnitt gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform eines erfindungs­ gemäßen Kühlerrohres im Ausschnitt;

Fign. 4 und 5 sind schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Werkzeuge zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kühlerrohre.

In Fig. 1 ist das stranggepreßte oder stranggezoge­ ne Kühlerrohr 1 wiedergegeben. Im Kühlerrohr befinden sich abwechselnd nebeneinander durchgehende 3 und hal­ be Stege 4.

Auf der Oberfläche 2 und, bevorzugt, zusätzlich auf der gegenüberliegenden Unterfläche (nicht abgebildet) sind Noppen 5 eingedrückt. Durch diese Noppen 5 wird die Oberfläche 2 im Bereich der Durchflußkanäle für das Me­ dium zwischen den durchgehenden Wänden 3 nach Innen ge­ wölbt, so daß sich die Passage verengt; geschieht dieses auf den beiden gegenüberliegenden Flächen, können bei entsprechender Noppentiefe erhebliche Verengungen auftre­ ten, durch die die bei glatten Durchgängen quasi-lammina­ re Strömung in eine quasi-turbulente Strömung verändert wird.

Bevorzugt werden die Noppen 5 beidseitig des Verbin­ dungsstreifens 6 von Kühlerrohroberfläche 2 und Halbste­ gen 4 derart angebracht, daß die Halbstege wellenförmig verformt werden. Dieses erfolgt auch dadurch, daß die Noppen, die rechts und links entlang dem gedachten Strei­ fen 6 angebracht sind, gegeneinander versetzt sind.

Die entstandene Wellung wird hinsichtlich ihrer "Wellenlänge" durch den Längsabstand der gegeneinander versetzten Noppen und hinsichtlich ihrer "Amplitude" durch die Noppentiefe bzw. den Noppendurchmesser definiert. Die diesbezüglichen optimalen Bedingungen können durch ein­ fache Versuche von jedem Durchschnittsfachmann nach Offen­ barung der vorliegenden erfindungsgemäßen Lehre in Abhän­ gigkeit vom Kühlrohrmaterial und der Kühlrohrdimensionie­ rung gewählt werden.

Fig. 2 gibt einen Querschnitt durch eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlrohrs gemäß Fig. 1 wieder, wobei bei dieser Ausführungsform die Noppen gegeneinander versetzt entlang des gedachten Strei­ fens 6 gemäß Fig. 1 angeordnet sind. Hierbei ist darauf hinzuweisen, daß der erfindungsgemäße Sonderfall abbil­ dungsmäßig nicht dargestellt ist, bei dem die Noppen 5 den Querschnitt der Durchströmungskanäle zwischen den durchgehenden Stegen 3 im Noppenbereich verändern, ohne jedoch die Wellung der Halbstege 4 zu bewirken. Aber auch bei dieser einfachsten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird durch die eingeprägten Noppen die quasi-lamminare Strömung bei den Vorbekannten vergleichbaren Kühlrohren erheblich gestört.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2, bei der die Bezugszeichen die vorgegebene Bedeutung besitzen, wird deutlich, daß durch die versetzte Anordnung der Noppen 5 die Halbstege 4 wellenförmig verbogen werden. Die zusätz­ liche Verformung der Oberfläche 2 im Noppenbereich und ggf. der gegenüberliegenden Oberfläche des Kühlrohres ist bei dieser Figur zeichnerisch nicht berücksichtigt, den­ noch vorhanden.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Kühlrohre wiedergegeben. Bei den Kühlroh­ ren dieser Systeme sind auf der Profiloberseite 2 ange­ brachte Rippen 7 für Wärmetauscher erforderlich, die im Gleich- und Gegenstromprinzip aufgebaut sind. Das abge­ bildete Kühlrohr 1 entspricht mit Ausnahmen dieser Rippen 7 den erfindungsgemäßen Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 2, wobei auch hier die Bezugszeichen die vorgegebe­ ne Bedeutung besitzen.

Zusätzlich sind aber auch die Rippen 7 wellenförmig verformt und zwar derart, daß "Wellenlänge" und "Amplitu­ de" exakt definiert und völlig reproduzierbar sind. Die­ ses ist für den Zusammenbau von Kühlsystemen, bestehend aus den Kühlrohren gemäß Fig. 3 absolute Voraussetzung. Auf welche Weise diese Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Kühlrohre hergestellt werden kann, wird weiter un­ ten beschrieben.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kühlrohre ge­ mäß den Fig. 1 und 2 erfolgt zunächst in ansich be­ kannter Weise durch Strangpressen oder Strangziehen der Profile, beispielsweise aus Aluminium. Unmittelbar nach dem Pressenaustritt wird die Noppenwalze 8 gemäß Fig. 4 derart montiert, daß sie auf das gepreßte Profil unter erfindungsgemäßer Erzeugung der Noppen 5 in den erfin­ dungsgemäßen Kühlrohren einwirkt. Dieses kann auch zwei­ seitig unter Verwendung zweier Walzen 8, zwischen denen das Profil durchläuft, durchgeführt werden.

Die Noppenwalze 8 weist Noppen 9 auf, die auf der Noppenwalze spiegelbildlich zu dem zu erzeugenden Noppen­ muster auf der Hülle 2 der erfindungsgemäßen Kühlrohre gemäß Fig. 1 bis 3 angeordnet sind. Über die genaue Positionierung der Noppen, ihre Höhe (bzw. Durchmesser) und über den Abstand der benachbarten Noppen zueinander gelten die entsprechenden Angaben, die sich in den Be­ schreibungen zu den Fig. 1 bis 3 finden. In entspre­ chender Weise wird auf die besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlrohre gemäß Fig. 3 hergestellt, wobei die Wellung der Rippen 7 durch das Werkzeug gemäß Fig. 5 erzeugt werden kann, das im übrigen zusätzlich die Funktion des Werkzeugs gemäß Fig. 4 erfüllt. Dieses Werkzeug wird in gleicher Weise positioniert und einge­ setzt, wie es bei der Noppenwalze gemäß Fig. 4 beschrie­ ben wurde. Dieses Walzenwerkzeug 10 besitzt darüber hi­ naus eine umlaufende Rinne 11, die der Aufnahme und Ver­ biegung einer der Rippen 7 dient. Bei Durchtritt des stranggepreßten Profils mit den geraden Rippen 7 treten diese in die wellenförmig verlaufenden Rinnen 11 ein und werden wellen­ förmig verbogen; durch Wahl eines entsprechenden Umfangs der Walze 10 und/oder der Anzahl der Krümmungsbögen der Rinne 11 auf dem Umfang der Walze 10 kann exakt und mit großer Genauigkeit reproduzierbar die "Wellenlänge" der Wellung der Rippen 7 definiert werden. Hinsichtlich der Anord­ nung und Wirkungsweise der Noppen 9 werden auf die ent­ sprechenden Beschreibungsteile zur Fig. 4 verwiesen.

Claims (7)

1. Stranggepreßtes oder stranggezogenes Kühlerrohr für Gegenstrom-, Gleichstrom- und/oder Querstromkühler mit durchge­ henden und halben Stegen unter Ausbildung von glatten Kanälen zwischen den durchgehenden Stegen für den Durchtritt ei­ nes Mediums, dadurch gekennzeichnet, daß durch von außen auf die Kühlerrohrhülle (2) aufgebrachte Noppen (5) der Querschnitt der Durchtrittskanäle verän­ dert wird.

2. Kühlerrohr nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Halbstege (4) wellen­ förmig ausgebildet sind.

3. Kühlerrohr nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils rechts und links neben dem Verbindungsstreifen (6) von Kühlerrohr­ hülle (2) und Halbsteg (4) gegeneinander versetzte, die Halbstege (4) wellenförmig verformende Noppen (5) in die Kühlerrohrhülle (2) eingepreßt sind.

4. Kühlerrohr nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zusätzlich auf der Kühler­ rohrhülle (2) angeordnete, sich in Strömungsrichtung ersreckende Rippen (7) wellenförmig ausgebildet sind.

5. Verfahren zur Herstellung von Kühlerrohren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Austritt des mit durchgehenden (3) und halben Stegen (4) versehe­ nen Kühlrohrprofils aus der entsprechenden Vorrichtung mit mindestens einer Noppenwalze (8) mit definierten Ab­ stand und Tiefe der Noppen (9) auf mindestens einer Sei­ te der Kühlerrohrhülle (2) die Halbstege (4) wellenförmig verformende Noppen (5) einprägt.

6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß man auf der Kühlrohrhülle (2) angeordnete Rippen (7) durch funktions­ gemäße Einwirkung des Walzenwerkzeugs (10) wellenförmig ausbildet.

7. Werkzeug zur Erzeugung eines Kühlerrohres (1) mit wellenförmig verformten Halbstegen (4) und wellenförmig verformten Längsrippen (7) auf der Außenhülle (2) des Kühlrohres (1), dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Walze (10) Noppen (9) definierten Abstan­ des und definierter Höhe sowie ein wellenförmig die Walze (10) umlaufender Kanal (11) angeordnet sind.