DE3731669A1 - Flaches waermetauscherrohr - Google Patents

Flaches waermetauscherrohr

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Description

Die Erfindung betrifft ein flaches Wärmetauscherrohr mit in das Rohrinnere hineinragenden aus dem Rohrmaterial geformten Rippen.
Bei einem aus der DE-PS 22 09 325 bekannten Wärmetauscherrohr sind schräg zur Rohrlängsachse verlaufende Rippen durch plastische Verformung aus dem Material der Rohrwand hergestellt. Durch Flachpressen des Rohrs wird ein Überschneiden der sich gegenüberliegenden Rippen erreicht, wodurch eine sehr starke Verwirbelung des durchströmenden Wärmeträgers erzwungen wird, verbunden allerdings mit einem erheblichen Durchflußwiderstand.
Die Ausformung der im Rohrinneren angeordneten Rippen ist relativ aufwendig.
Aus der US-PS 45 70 700 sind stranggepreßte, flache Wärmetauscherrohre bekannt, die relativ materialaufwendig sind. Dort ist auch beschrieben, zur Materialeinsparung in aus Flachteilen zusammengesetzten oder zusammengebogenen flachen Rohren Zick-Zack-Metall-Einlagen einzulöten. Das Verformen der Flachteile und die Herstellung der Randverbindung ist relativ aufwendig und führt zu Dichtigkeitsproblemen.
In Vermeidung der geschilderten Nachteile liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein flaches Wärmetauschrohr der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß bei einfacher rationeller Herstellbarkeit eine gute Wärmeübertragung bei geringem Durchflußwiderstand und optimalem Konstruktionsgewicht erreicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß an der Rohrinnenwand verteilt jeweils zwei achsparallele Rippen mit geringem Abstand paarweise angeordnet sind und Einschiebführungen für einen Wärmeübertragungseinschub bilden und daß dieser Wärmeübertragungseinschub von den Einschiebführungen aufgenommene rippenartige Führungsvorsprünge aufweist.
Das Wärmetauscherrohr selbst kann so billig durch Strangpressen mit dem gewünschten Querschnitt hergestellt werden und es kann dann der Wärmeübertragungseinschub automatisch eingeschoben werden. Durch die rippenartigen Führungsvorsprünge und ggf. weitere Rippen ist der Wärmeübertragungseinschub relativ biegesteif, so daß beim Einschieben in das Rohrinnere auftretende Widerstände ohne Ausknicken des Wärmeübertragungseinschubs überwunden werden können und so eine störungsfreie, automatische Montage erreicht wird. Die Biegesteifigkeit des Wärmeübertragungseinschubs kann besonders vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß er eine in der Rohrmittelebene liegende, sich über die ganze Innenbreite des flachen Wärmetauscherrohrs erstreckende Mittelwand aufweist, und daß sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite dieser Mittelwand Längsrippen angeordnet sind. Damit kann der Wärmeübertragungseinschub ebenfalls besonders billig durch Extrusion bspw. im Strangpreßverfahren maßgenau mit geringem Aufwand hergestellt werden. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs kann mindestens ein Teil der auf der Oberseite und der Unterseite der Mittelwand angeordneten Längsrippen als Führungsvorsprünge in den Einschiebführungen der Rohrinnenwand aufgenommen sein, so daß dort eine relativ große Wärmeübertragungsfläche zwischen Rohrinnenwand und Wärmeübertragungseinschub gebildet wird, wobei durch Verlöten die Wärmeleitung und die Festigkeit gegen Aufweiten in Folge von Innendruck verbessert werden kann. Insbesondere können auch die Seitenränder der Mittelwand als Führungsvorsprünge dienen.
Zur Verbesserung des Wärmeübergangs können die Einschiebführungen und die Führungsvorsprünge durch plastische Verformung miteinander verbunden sein, bspw. einfach durch geringe Reduzierung der Dicke der Wärmetauscherrohre nach dem Einsetzen des Wärmeübertragungseinschubs.
Zur Verbesserung der Wärmeübertragung können die auf der Oberseite und Unterseite der Mittelwand angeordneten Längsrippen versetzt zueinander angeordnet sein. Zur weiteren Verbesserung der Wärmeübertragung durch Turbulenzbildung im durchströmenden Wärmeträger können mindestens ein Teil der Längsrippen mit Aussparungen oder Verformungen versehen sein. Bei nicht als Führungsvorsprünge dienenden Längsrippen können diese Verformungen bspw. längs verlaufende Wellen sein. Es können aber auch die Aussparungen durch schräg verlaufende, fluchtende Ausfräsungen über die ganze Breite der Wärmeübertragungseinschübe gebildet werden. Zusätzlich können noch in der Mittelwand Durchbrüche vorgesehen sein, wobei die Ränder der Durchbrüche quer zur Durchströmrichtung des Wärmeträgers durch Verformung abgewinkelt sind. Damit werden beim Durchströmen die Grenzschichten vollständig abgerissen und verwirbelt.
Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen und werden mit ihren Vorteilen anhand der beigefügten Zeichnungen in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert. In den beigefügten Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein flaches Wärmetauscherrohr,
Fig. 2 eine Teildraufsicht auf einen Wärmeübertragungseinschub und
Fig. 3 einen Teilschnitt entlang der Linie III-III des in Fig. 1 dargestellten flachen Wärmetauscherrohrs.
Auf der Innenseite eines flachen Wärmetauscherrohrs 1 sind am Umfang verteilt paarweise nach innen ragende, relativ kurze Rippen 2 angeordnet, die jeweils eine Einschiebführung 3 für Führungsvorsprünge 4 eines Wärmeübertragungseinschubs 5 abgeben. Das Wärmetauscherrohr 1 ist vorzugsweise im Strangpreßverfahren aus Aluminium hergestellt, so daß die Rippen 2 alle parallel zueinander verlaufen.
Der Wärmeübertragungseinschub 5 weist eine der lichten Innenweite des Wärmetauscherrohrs 1 entsprechend breite Mittelwand 6 auf, auf deren Oberseite und Unterseite versetzt zueinander Längsrippen 7 angeordnet sind. Ein Teil dieser Längsrippen 7 gibt die in den Einschiebführungen 3 aufgenommenen Führungsvorsprünge 4 ab. Auch die Seitenränder 9, 9′ der Mittelwand 6 sind in solchen Einschiebführungen 3 aufgenommen. Zur Verbesserung der Wärmeableitung können die Führungsvorsprünge 4 in ihren Einschiebführungen 3 eingelötet sein.
Durch Verformung der durch Strangpressen hergestellten Wärmeübertragungseinschübe 5 kann der Wärmeübergang verbessert werden, bspw. in der Form, daß wellenförmig verlaufende Ausformungen 10 eine gewisse Verwirbelung und Ablösung der Grenzschicht bewirken. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß in den Längsrippen 7 und ggf. auch in den Führungsvorsprüngen 4 Aussparungen 11 angebracht werden, bspw. durch schräg verlaufende über die ganze Breite der Einschiebführung 3 geführte Fräsungen, wie dies in Fig. 2 auf der linken Seite der Einschiebführung 3 dargestellt ist. Durch diese Aussparungen 11 kann ein Wärmeträgeraustausch zwischen den einzelnen Durchströmkanälen 12 des Wärmetauscherrohrs erfolgen. An Stelle der Ausfräsungen 11 können auch, wie in Fig. 3 dargestellt, längere Aussparungen 11′ in den Längsrippen 7 und/oder den Führungsvorsprüngen 4 vorgesehen sein.
Um auch einen Wärmeträgeraustausch durch die Mittelwand 6 hindurch zu ermöglichen, können in dieser Durchbrüche 13 vorgesehen sein. Zur Erhöhung des Wärmeträgeraustauschs können die Ränder der Durchbrüche 13 mit Abwinklungen 14 versehen sein, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Claims (14)

1. Flaches Wärmetauscherrohr (1) mit in das Rohrinnere hineinragenden aus dem Rohrmaterial geformten Rippen (2), dadurch gekennzeichnet, daß an der Rohrinnenwand verteilt jeweils zwei achsparallele Rippen (2) mit geringem Abstand paarweise angeordnet sind und so Einschiebführungen (3) für einen Wärmeübertragungseinschub (5) bilden und daß dieser Wärmeübertragungseinschub (5) von den Einschiebführungen (3) aufgenommene rippenartige Führungsvorsprünge (4) aufweist.
2. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertragungseinschub (5) eine in der Rohrmittelebene liegende, sich über die ganze lichte Innenbreite des flachen Wärmetauscherrohrs (1) erstreckende Mittelwand (6) aufweist und daß sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite dieser Mittelwand (6) Längsrippen (7) angeordnet sind.
3. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der auf der Oberseite und der Unterseite der Mittelwand (6) angeordneten Längsrippen (7) als Führungsvorsprünge (4) in den Einschiebführungen (3) der Rohrinnenwand aufgenommen sind.
4. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenränder (9, 9′) der Mittelwand (6) als Führungsvorsprünge (4) dienen.
5. Wärmetauscherrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetauscherrohr (1) und /oder der Wärmeübertragungseinschub (5) ein Strangpreßprofil ist, vorzugsweise aus Aluminium.
6. Wärmetauscherrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorsprünge (4) in den Einschiebführungen (3) eingelötet sind.
7. Wärmetauscherrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschiebführung (3) und die Führungsvorsprünge (4) durch plastische Verformung miteinander verbunden sind.
8. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Oberseite und Unterseite der Mittelwand (6) angeordneten Längsrippen (7) versetzt zueinander angeordnet sind.
9. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Längsrippen (7) mit Aussparungen (11, 11′) und/oder Ausformungen (10) versehen ist.
10. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformungen Längswellen sind.
11. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (11) in den Längsrippen (7) durch schräg verlaufende, fluchtende Ausfräsungen gebildet sind.
12. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittelwand (6) Durchbrüche (13) vorgesehen sind.
13. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Durchbrüche (13) quer zur Durchströmrichtung des Wärmeträgers durch Verformung abgewinkelt (Abwinklung 14) sind.
14. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Längsrippen (7) über ihre Länge zur Bildung der Aussparungen (11′) teilweise verringert ist.
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