DE6752373U - Berippter mantelstreifen als bauteil fuer innenrippenrohre von waermeaustauschern - Google Patents

Description

KA.331453-a6.68 H '

«.NOTAR

s.a. pARL RODELST AB

812=j Zollikerberg, Schweiz _A3°^ f * ^{U C H} 5 A L

-AsansfroßSe 35 - Telefon 2521 ₉ ***ώ1ά J^ J

Beripp"fcer Maatelstreifeii als Bauteil für Jinieiirippeiirolrre von ¥är3neaiastausch.em_e

Die Erfindung ~bez±eh.t sicii auf einen bexippten Mantelstxei— fen als Bauteil für tliei-miscli 3iocJhbelastbaare Jnnenrippen— rohre von YäjnneaustaTiscnern, bestellend aus einer streifen— förmigen, auf einer Seite */oe Flüssigkeit beaufschlagbaren Platte mit mehreren, in deren Längsrichtung verlaufenden und auf der Heizgasseite senkrecht auf der Platte angeordneten sowie zu Heizgaskanälen ergänzten Rippen zum Führen von heißen, zwischen den Rippen hindurcjströmenden Verbrennungsgas en·

Derartige berippte und etwa den Querschnitt eines Kammes aufweisenden Mantelstreifen mit vollständig eben ausgerichteter Platte und senkrecht auf dieser stehenden Rippen werden in dieser Form bereits vom Walzwerk geliefert. Zwei solcher berippten gleich großen Mantelstreifen mit zwei äußeren, die Breite der streifenJförmigen Platte begrenzenden Rippen können mit deren längsla\ifenden Schmalflächen stumpf zusammengestoßer und entlang der Stoßstelle der beiden äußeren Rippen miteinander verschweißt werden, so daß ein im Querschnitt rechteckförmiges Innenrippenrohr entsteht. In einem derartigen Innenrippenrohr bilden je-

veils zwei einander benachbarte Rippen einen Heizkanal, dessen "Wände durch die ^it großer Geschwindigkeit hindurchströmenden Verbrennungsgase beaufschlagbar sind·

Zur Herstellung von Tnnimrinpenrohren miib eineK etwa kreisringförmigen Querschnitt, hat jeder berippte Mantelstreifen nur an einer Längsseite eine die Breite* der Platte unmittelbar begrenzende äußere Rippe wogegen an der gegenüberliegenden Längsseite die Platte entlang der äußeren Rippe einen dem gegenseitigen Rippenabstand entsprechenden frei auslaufenden Längsstreifen aufweist. Jeder berippte Mantelstreifen dieser Art wird vom Strang auf die dem gewünschten Innenrippenrohr entsprechende Länge abgeschnitten. Alsdann wird der Mantelstreifen in ein dem Außendurchmesser des gewünschten Innenrippenrohres entsprechendes und im Querschnitt kreissegmentförmiges Formbett mit der Eippenseite nach oben eingelegt. Darauf wird mittels einer nacheinander zwischen die Rippen des Mantelstreifens eingreifender Schiene unter dem Druck einer Presse der Mantelstreifen zur Rippenseite konkav durchgebogen und dadurch außen auf der glatten Seite dem Kreissegmentförmigen Verlauf des Formbettes angepaßt. Die auf diese leise vorgeformten berippten Mantelstreifen werden dann jeweils entlang ihrer beiden aneinanderstoßenden Längsseiten zu dem gewünschten gebrauchsfertigen Innenrippenrohr zusammengeschweißt. Ein solches Innenrippenrohr mit etwa 4oo Millimeter Außendurchnesser kann hierbei beispielsweise aus zehn Mantelstreifen

mit je fünf Rippen bestehen. Da die durch, die Rippen und der streifenförmigen Platte begrenzten Heizgaskanäle nach innen noch offen sind, wird ein der Länge des Innenrippenrohres entsprechendes Flammrohr in das Rohrinnere eingebracht» dae die offene Seite der Heizkanal« abschließt und vorzugsweise zugleich noch den Brennraum umhüllt. Außerdem wird im radialen Abstand von der glatten Außenseite noch ein den Vasserrauto bildender bzw, umhüllender Außenmantel angeordnet, so daß dadurch ein außerordnetlich wirtschaftIieh herstellbarer Vänneauatauscher hoher Leistung entstanden ist»

Die Heizfläche eines solchen als Wärmeaustauscher ausgebildeten Innenrippenrohres ist nämlich hoch belastbarj sie wird im Betrieb von den heißen "Verbrennungsgasen spezifisch etwa mit 55 ooo bis 7o ooo Kcal/m Ία. beaufschlagt. Das Umlaufwasser bzw· die zu erhitzende Flüssigkeit wird dadurch «ohr schnall erhitzt und strömt demgemäß mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit zu den einzelnen Heizkörpern, zum Warmwasserbereiter u.dgl. Die Strömungsgeschwindigkeit der Heizflüssigkeit kamt hierbei durch Einbau einer Umlaufpumpe noch erhöht werden; durch die Umlaufpumpe mit den Zubehörteilen wird jedoch ein in der vorstehenden Weise ausgebildeter "Wärmeaustauscher erheblich verteuert, da u.U. eine vollständige Umlaufpumpenanlage die gleichen Anschaffungskosten wie der Wärmeaustauscher selbst erfordern kann. Die erläuterten Wärmeaustauscher werden daher infolge ihrer großen Wirtschaftlichkeit vorwiegend nach dem Schwerkraftsystem betrieben.

675237a

Bei einer solchen Betriebsweise hat sich jedoch herausgestellt, daß die Flüssigkeit auf der Wasserseite des Innenrippenrohres eine Überhitzung erfährt, die zur Dampfbildung führt. Dadurch wird der Wärmeübergang von der Heizfläche =d«s Innenrippenrohres auf die zu erhitzende Flüssigkeit

j wieder verschlechtert« Außerdem entstehen dadurch im Wärme-

austauscher starke Geräusche, die als außerordentlich lästig empfunden werden· Die vorstehend erläuterten und zugleich als Wärmeaustauscher ausgebildeten Innenrippenrohre sind daher trotz ihrer großen Vorteile bei Schwerkraftbetriebe» der Wärmeaustauscher noch nicht vollbefriedigend«

Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, den bekannten, als Bauteil für Innenrippenrohre -dienenden berippten Mantelstreifen so weiterzubilden, daß in Wärmeaustauschern mit derartigen aus berippten Mantelstreifen bestehenden Innenrippenrohren auch bei Schwerkraftbetrieb der umlaufenden Heizflüssigkeit trotz hoher Heizflächenbelastung Dampfbildung entlang der Wasserseite der In— nenrippenrohre mit Sicherheit vermieden wird«

Diese Aufgabe wird in vorteilhafter Weise dadurch gelöst, daß auf der Flüssigkeitsseite jedes berippten Mantelstreifens und ebenfalls senkrecht auf der streif einförmigen Platte stehende Längsrippen vorgesehen sind, die höchstens die halbe Höhe der heizgasbeaufschlagten Hippen axifweisen· Torzugsweise wird die Ausführung im einzelnen so dnrchge-

führt, daß die Längsrippen auf der Flüssigkeitsseite Jedes

fi7 ^ V *4 7 -<

berippten Mantelstreifens den heizgasbeaufschlagten Rippen axial gegenüberliegend angeordnet und in gleicher Weise wie die letzteren im Bereich ihrer Wurzel jeweils an beiden Längsseiten mittels ihren Querschnitt vergrößernden Hohlkehlen in die streifenförmige Platte übergeleitet sind· Hierbei können die auf der Flüssigkeitsseite jedes berippten Mantelstreifens angeordneten Längsrippen etwa im doppelten gegenseitigen Abstand der heizgasbeaufschlagten Rippen tind jeweils zwischen diesen vorgesehen sein.»

Die in den Wasserraum des Wärmeaustauschers hineinragenden zusätzlichen Längsrippen jedes berippten Mantelstreifens ergeben anteilmäßig für jeden Heizkanal eine Vergrößerung der Heizfläche. Die Wärme der zugeführten Heizgase wird infolge der vergrößerten Heizfläche nicht nur schneller sondern auch tiefer in die Heizf3-üssigkeit des Wassermantels übergeleitet, so daß es am wasserseitigen Außemnantel jedes Innenrippenrohres nicht mehr zu örtlichen Überhitzun— gen kommen kann. Je nach der Größe des jeweiligen Wärmeaustauschers werden hierbei die Anzahl der Längsrippen auf der Flüssigkeitsseite jedes Mantelstreifens und ihr Standort auf der die Längsrippen tragenden streif einförmigen Platte variiert. Auf diese Weise ist es möglich, einen Wärmeaustauscher zu. schaffen, der bei voller Ausnutzung der durch die heißen Verbrennungsgase zugeführten Wärme auch, bei SchwericrafirumlaTxf des Heizwassers eine praktisch geiänscifreie Betriebsweise zu. gewährleisten.

ti

Allerdings sind auch Rippenheizrohre als bekannt geworden, die in Längsrichtung des Rohres verlaufende und zum Rohr radial angeordnete Rippen aufweisen. Diese Rohre werden ebenfalls aus streifenförmigen Bauelementen zusammengeschweißt, deren Querschnitt TT-oder H-förmig ist* Die als Außen- und/oder Innenrippen dienenden und radial f

i verlaufenden Flanschen jedes Bauelementes werden jedoch mit den Flanschen des jeweils benachbarten Bauelementes, zusammengeschweißt, so daß jede Längsrippe an einer Schweißstelle gegenüber dem Rohrmantel die doppelte Dicke aufweist· Zwar kann jedes Bauelement mit U-förmigen Querschnitt zwischen zwei als Außenrippen dienenden Flanschen auch mehrere Innenrippen haben mit einer jeweiligen Dicke, welche der Dicke des Rohrmantels entspricht.

Diese bekannten Rippenheizrohre erfordern jedoch viel Schweißarbeit. Infol-ge der unterschiedlichen Vandstärken verziehen sie sich auch erheblich beim Zusammenschweißen und machen anschließend noch einen wesentlichen Aufwand zum Ausrichten notwendig; außerdem sind die Innenrippen auch nicht dafür vorgesehen, Heizgaskanäle zu bilden. Schließlich haben die Außenrippen auch die gleiche Höhe uie die Innenrippen, so» daß sie an einem das Rippenheizrohr umgrenzenden und den Flüssigkeitsraum einschließenden Außenmantel anstehen. Eine gleichmäßige Erwärmung der zu > erhitzenden Flüssigkeit ist daher nicht möglich. Somit zeigt das bekannte Rippenheizrohr lediglich eine rein «

6752^7

*■ 7 —

äußerliche Übereinstimmung isit der Erfindung» wogegen es
-tatsächlich, nicht das geringste für das der Erfindung zugrunde liegende Problem beitragen kann·

Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an zwei
Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

1 eine Stirnansicht eines berippten Kanteistreifens
eines ersten Ausführungsbeispieies»

Fig» 2 eine Stirnansicht eines aus zwei berippten Mantel—
streifen nach Fig.1 hergestellten Innenrippenrohres,

Fig»3 eine Stirnansicht eine« berippten Mantelstreifens eines zweiten Ausführungsbeispieles»

Fig« k eine Stirnansicht «ines Fortubettes mit einer
angedeuteten Preßvorrichtung beim Durchbiegen
eines berippten Mantelstreifens nach Fig*3»

Bei. den gewählten ersten Ausführungsbeispiel besteht jedes

Innenrippenrohr 1 gemäß Fig«2 aus zwei berippten Mantel- \

\ streifen 2 bzw« aus zwei Bauteilen, die jeweils von einer j

etreifenförmigen Platte 3 vaxd senkrecht darauf angeordne- |

ten, in Längsrichtung der Platte verlaufenden Rippen h_t 5"ge-

bildet werden« Ein solches Bauteil wird mit einem aus Fig_v1 j

ι hervorgehenden Querschnitt einteilig und in großen Längen ]

und in beliebiger Breite im Strangpreßverfahren hergestellt ' und in der gewünschten Länge vom Strang abgeschnittene Der
gegenseitige Rippenabstand und die Rippenhöhe ist so gewählt,
daß beim stumpfen Zusammenstoßen zweier gleich großer beripp-

ter MasteXstreifen 2 mix d.en längslanfeMen Kippenschmalseiten nach, dem Verscliweißtän ihrer beiden äußeren Rippen 5 das IJnnenrippenrob-Γ 1 mit einer Anzahl von Heizlcanälen 6 gebildet verden. Der Querschnitt jedes Heizkanales 6 ist hierbei so groß, dai3 er einen genügend starken Strom von heißen Verbrennungsgas en führen kann, damit die als Heizflächen dienenden Innenfläclien einer spezifischen Wärmebelastung von etwa 55 ooo bis zu Jo ooo Xcal/m h. unterliegen.

Die auf der streif enfömiigen Platte 3 senkrecht stehenden Rippen 4 sind zur Vermeidung von Växmestauungen im Bereich ihrer Wurzel und zwar as den beiden Langseiten der Wurzel mittels je einer Hohlkehl· 7 in die streifenförmige Platte übergeleitet, so daß sich der Äippenquerschnitt zur Platte hin stetig vergrößert. Der Radius jeder Hohlkehle soll hierbei mindestens, der größten Vanddicke der Hippen entsprechen« Aus Sicherheitsgründen kann hierbei die Vanddicke der beiden äußeren Rippen 5 etwas größer als die Wanddicke der inneren Rippen k ausgeführt werden· Die Rippen k köiinen auch einen sich zur Platte 3 allmählich verdickenden Kegelstumpfförmigen Querschnitt aufweisen«

Ein auf diese Weise ausgebildetes Innenrippenrohr 1 kann beispielsweise in einen durch Druckgas-bzw. Drucköl beheizten Heizkessel für Sammelheizungen eingebaut werden, dessen Querschnitt ebenfalls etwa rechteckförmig ist, damit der das Innenrippenrohr umgebende Wassermantel allseitig gleiche Stärke aufweist«

Damit man bei Schwerkraftbetrieb an den wasserumspülten Heizfläclien keine örtliche Überhitzung der Flüssigkeit bzw. Dampfbildung auftritt, werden nunmehr erflndungsgemäß auch auf der Flüssigkeitsseite jedes berippten Mantelstreifens 2 auf dessen streifenförmiger Platte 3 senkrecht stehende Längsrippen 8 vorgesehen, die jedoch höchstens die halbe Höhe der heizgasbeaufschlagten Rippen 4 aufweisen. Vorzugsweise wird die Höhe der zusätzlichen, auf der Tfasserseite angeordneten Längsrippen etwa nur ein Viertel der Höhe der ihnen vorzugsweise genau gegenüberliegenden Heizgasbeauf— schlagten Rippen betragen. Dadurch wird die Heizfläche wirkungsvoll vergrößert und jegliche überhitzung bzw. Dampfbildung vermieden. Je nach der Ausführungsform der wasserski— -tigen Längsrippen des Jnnenrippenrohres kann dadurch gegebenenfalls sogar die spezifische ¥ärmebelastung Kcal/m h noch erhöht werden«

Sowohl auf der Vasserseite als auch aiif der Heizgasseite Jperippte ManteJLstreifen, die als Bauteil für kreisrunde Innenrippenrohre dienen sollen, erhalten vorzugsweise eine aus den Fig«3 und h ersichtliche Querschnittform_o Die Herstellung dieser berippten Mantelstreifen 9 ist grundsätzlich die gleiche wie bei dem zweiseitig berippten MantelLstreifen 2 nach den Fig_o1 und 2. Der ber-ppte Mantelstreifen 9 des zweiten Ausführungsbeispieles gemäß den Figo3 und ^ unterscheidet sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, daß die Breite der streifenförmigen

- 1ο -

Platte 3 nur an einer Längsseite von einer äußeren Rippe 5 begrenzt wird. Entlang der anderen äußeren Ri.ppe 5 hat die Platte 3 einen dem gegenseitigen Rippenabstand entsprechenden seitlich frei auslaufenden Längeatreifen 1o>. Bin solcher

Formbett 11 nach Fig.4 entsprechend dem Außendurchmesser des gewünschten Innenrippenrohres mittels einer angetriebenen Preßschiene zur Rippenseite konkav durchgebogen« Alsdann wird jeder berippte Mantelstreifen 9 mit der freien Längsseite seines Längsstreifens 1o an die Rippenseite des jeweils benachbarten berippten Mantelstreifens 9 angeschweißt bis das im Querschnitt kreisrunde Innenrippenrohr fertig gestellt ist.

Bei beiden Ausführungsbeispielen können die zusätzlichen Längsrippen 8 auf der Flüssigkeitsseite jedes berippten Mantelstreifens 2 bzw. 9 nicht nur den iisizga.sbeaxifschlagten Rippen k gegenüberliegend sondern auch etwa im doppelten oder in einem anderen gegenseitigen Abstand als den der heizgasbeaufschlagten Rippen auf der Flüssigkeitsseite der streifenförmigen Platte 3 angeordnet werden. Die Ausbildung kann hierbei so durchgeführt werden, daß die Längsrippen 8 der Flüssigkeitsseite auf Lücken der Rippen k auf der Heizgasseite der Platte sitzen» Beide erläuterte Ausführungsformen der beidseitig berippten Mantelstreifen 2 bzw. 9 werden ebenso wie die einseitig berippten Mantelstreifen im Strangpreßverfahren in großen Langen hergestellt und vom Verbraucher in der ieweiligen Länge des gewünschten Innenrippenrohres von dem profilierten Strang abgeschnitten.

Claims (1)

P.Ä.33U53*-8.6. Schutzans prüche

1. Berippter Hantelstreifen als Bauteil für thermisch hoch belastbare Xnnenrippenrohre von Yarmeaustauschern, bestellend aus einer streifenförmigen auf einer Seite von Flüssigkeit beaufschlagten Platte mit mehreren, in deren Längsrichtung verlaufenden tind auf diene anderen Seite senkrecht auf dieser angeordneten Rippen zum Führen von heißen, zwischen den Rippen hindurchströmenden Verbrennungsgasen, dadurch jekennzelehnet, daß auf der Plüssigkeltsseite jede» berippten Mantelstreifens (2 bzw· 9) ebenfalls senkrecht auf der Platte (3) stehende Längsrippen (8) vorgesehen sind, die höchstens die halbe Höhe der heizgasbeaufschlagten Rippen (-²O aufweisen.

2« Berippter Mantelstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippen (8) auf u.eT Flüssigkeitsseite jedes berippten Manteletreifens (2 bzw» 9) den heissgasbeauf— schlagten Rippen (k) gegenüberliegend angeordnet und in gleicher Weise wie diese im Bereich ihrer ¥urzel jeweils an ihren beiden Längsseiten mittels ihren Querschnitt vergrößernden Hohlkehlen (7) in die streifenförmige Platte (?) übergeführt sind·

3· Berippter Mantelstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippen (8) auf der Flüssigkeitsseite jedes berippten Mantelstreifens (2 bzw«9) etwa im doppelten

i gegenseitigen bzw. in einem anderen Abstand der heizgasbe- |

aufschlagten Rippen (4) und jeweils in räumlicher Versetzung zwischen diesen angeordnet sind.