DE7442439U

DE7442439U - Wärmeaustauscher

Info

Publication number: DE7442439U
Application number: DE7442439U
Authority: DE
Original assignee: Fr Gustav Theis Kaltwalzwerke 5850 Hohenlimburg GmbH
Current assignee: Fr Gustav Theis Kaltwalzwerke 5850 Hohenlimburg GmbH
Publication date: 1976-07-08

Description

Wärmeaustauscher

Vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher bestehend aus metallenen Kippenrohren, dessen Rippen aus schraubenförmig gewundenem Metallband wärmeleitend mit dem Bohrlcörper verbunden sind.

Derartige bekannte Wärmeaustauscher werden aus Kupfer, Stahl und dergleichen hergestellt, indem die Rippen um das vorgefertigte Rohr gelegt werden und durch metallische Berührung oder durch zusätzliche "Verzinnung oder Verzinsung mit dem Rohr verbunden werden. Sie finden sowohl in der Heiz- als auch in der Kühltechnik Verwendung.

Nachteil dieser Wärmeaustauscher ist die teure Fertigung. Insbesondere muß zur Herstellung Ausgangsmaterial in mindestens zwei Abmessungen, nämlich für die Rohrherstellung und für die Rippenfertigung, auf lager genommen werden.

Zudem sind mehrere separate Arbeitsgänge notwendig um den Wärmeaustauscher zu fertigen. Zunächst muß nämlich das Bohr gefertigt, dann die Rippen aufgezogen und schließlich letztere mit dem Rohr verbunden werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher zu schaff en, der preiswert herzustellen, ist und

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mit gutem Wirkungsgrad arbeitet. Dabei sollen die Lagerhaltung von Äusgangsmaterialien minimiert und die Anzahl der Arbeitsgänge möglichst weitgehend reduziert werden.

ErfindungsgemäS wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Rohrkörper und Rippen des Wärmeaustauschers einstückig ausgebildet sind, welche Einheit aus abgekantetem Bandmaterial schraubenlinienförmig gewickelt ist, welches Bandmaterial ein vorzugsweise innen glattes Rohr bildet, wobei die Abkantungen die nach außen ragenden Rippen bilden.

Nunmehr ist lediglich ein einziges Ausgangsmaterial zur Fertigung notwendig, nämlich Metall- oder Stahlband, das in einem einzigen kontinuierlichen Arbeitsgang zu einem geeigneten Hohlprofil (zum Beispiel L oder U oder selbstschließendes Faltprofil) verformt und anschließend zu einem Profil-Spiralrohr gewickelt wird.

Ein derartiges Rohr hat nicht nur eine mehrfach größere Oberfläche zur Abgabe der Wärme nach außen, sondern es besteht auch ein optimaler Wärmeübergang vom Rohr auf die Rippe. Besonderer Wert wird noch auf geringe Stärke des Materials gelegt, da mit abnehmender Wandstärke der Wärmedurchgang zunimmt.

Als einfaches Rohr ist der Wäxmeaustausch.er im %\resent— liehen für Kühlung des durchfließenden Mediums, beziehungsweise Heizung des umgebenden Mediums zu verwenden.

Dabei hat sich eine lichte Rohrweite von etwa 40 bis 50mm, sowie eine Wandstärke von etwa 0,8 bis 1,2 min "and eine Rippenhöhe von 3 bis 5 eh& als besonders günstig herausgestellt.

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Als durchfließende Medien finden im wesentlichen Fluide, vorzugsweise Gase Anwendung.

Eine vorteilhafte Gestaltung des Wärmeaustauschers kennzeichnet sich dadurch, daß das Bandmaterial L-förmig profiliert ist, im Verlauf der Windung jeweils die benachbarten Ränder der Basis des L-Profils miteinander verbunden sind und die Oberlänge des L-Profils die schraubenlinienförmig gewundene, umlaufende Rippe bildet.

Die Basis des L-Profils bildet ein innen etwa glattwandiges Rohr, wobei die Verbindung der benachbarten Ränder des Profils mittels bekannter Schweißverfahren erfolgen kann. Je nach Anwendungsgebiet ist auch eine Klebverbindung oder eine andere Verbindungsart möglich.

Eine bevorzugte Ausführung kennzeichnet sich dadurch, daß das Bandmaterial U-förmig abgekantet ist, daß die -jeweils benachbarten Ränder der freien Schenkel des U-Profils im Verlauf der Windungen mindestens über ihre gesamte Länge miteinander verbunden sind.

Dadurch steht bei gleichem Rippenabstand der doppelte

Querschnitt zur Wärmeübertragung zur Verfugung, wobei

vorzugsweise der Wärmefluß von innen nach außen erfolgen

soll.

Auch ist es von Vorteil, wenn jeweils die benachbarten

Schenkelflächen miteinander flüssigkeits- und gasdicht

verbunden sind.

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Unter Umständen ist bevorzugt, daß die Verbindung der benachbarten Bandteile stoffschlüssig ist.

Eine bevorzugte und sehr vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gegenstandes wird darin erblickt, daß mindestens &wei Rippenrohre konzentrisch zueinander umeinander gelegt sind, wobei die im wesentlichen glatte Rolirinnenwatsdung des ä^ißer&n Sippenrohres mit den Rippen und der Außenfläche der Basis des inneren Rippenrohres einen schraubenlinienförmig umlaufenden Kanal bildet.

Durch diese Doppel- bzw. Mehrfachanordnung ist ein Zwei- oder Mehrkaminersystem geschaffen, bei dem eine "besonders intensive Berührung des durch die von Rippen und Basis des Profils gebildeten, schraubenlinienförmig gewundenen Kammern strömenden Fluids mit den umgebenden

- - die Kammer bildenden flächen erfolgt.

J Das hat eine besonders gute Wärmeübertragung zur .^olge.

Durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des zwangsweise geführten, fluids ist ein noch, besserer Wirkungsgrad zxjL erzielen.

Auch kann bei einer Hehrfachanordnung von Kammern über- einander und dem Gegenstromprinzip gearbeitet werden.

So kann beispielsweise einem zu kühl enden, durch, das innerste Rohr fließenden Medium durch, Mehrfachanordnung

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■von Kanmiern um dieses Kittelrohr, indem weitere entsprechend ausgebildete 2ohre darumgelegt werden, sein? schnell die gewünschte Wärmemenge entzogen werden, indem mehrfach, jeweils im Gegenstrom zueinander Eühl— fluide durch die Kammern gedruckt werden.

Eine zusätzliche Verbindung der jeweils freien Hippenenden üiit der sie umsciilieBenden Soiirinnenfläclie des äußeren Βοΐϊχ-es ist mir bei außereewönnlicii

fi hohen Ansprüchen notwendig und kann auf beliebige Anrc,

zum Beispiel Kleben, geschehen.

^Äuf diese Weise ist es auch möglich, die Energie flüssiger, insbesondere aber gasförmiger, Wärmeträger niederen und mittleren Potentials zu gewinnen, die beinahe in unbeschränkter i'ienge vorhanden sind (Abgase, Abluft usw.). Durch entsprechende Simensionierung der Windungslänge des Hingkanals, kann die Potentialdifferenz zwischen den Temperaturen von Kutz- und Trägennedien festgelegt und durch Veränderung der Strömungsgeschwindigkeiten die Temperatur im ifatzmedium geregelt v/erden.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt ur,d im folgenden näher beschrieben. Es zeigt;

Fig. 1 einen Wärmeaustauscher,

Fig. 2 desgleichen im Schnitt I-I der Fig. 1, als Variante Fig. 3 eine Einzelheit gemäß Figl 2 gesehen, Fig, 4 eine Variante gemäß Fig. 3, Fig. 5 eine weitere Variante gemäß Fig. 3. Der Wärmeaustauscher 1 ist aus mehreren übereinander angeordneten Lagen von schraubenlinienförmig gewickel-

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tem Metallband, vorzugsweise J?lußstahlband hergestellt. Das Metallband lsi; so profiliert, "daß einerseits ein. Rohrkörpe:!!? 2 ait glatter Xnnenwandung, andererseits nach außen radial abragende Kippen 3 gebildet sind. Das vorzugsweise abgekantete Bandmaterial kann Äi-förmig profiliert sein, wie in 3?ig. 3 dargestellt.

Dabei sind im Verlauf der Windung zur Bildung eines Rohrkörpers 2 jeweils die "benaclibarten linder 4 der Basis 5 des Ir-Profils miteinander verscnweißt oder verklebt. Die Oberlänge 6 bildet die schraubenlinienförmig umlaufende Hippe 3·

Vorzugsweise wird als iusgangsmaterial U—förmig profilierter Bandstahl verwendet, wie in 3?ig. 4- dargestellt» Dabei sind jeweils die nebeneinanderliegenden freien Schenkel 7 miteinander verbunden, so daß der Durchtritt von J?luiden von innen nach außen oder umgekehrt, auch bei relativ hohen Drücken verhindert wird.

Die Basis 5^f bildet wiederum einen Rohrkörper 2 mit glatter Innenwandung.

Während ein einzelnes Rippenrohr (JPig.O beispielsweise als Kühlrohr Verwendung finden kann, ist bei einer Mehrfachanordnung gemäß Fig. 2 ein bedeutend höherer Effekt zu erreichen. Dies insbesondere dann, wenn mehrfach im Gegenstroa gearbeitet wird, wobei die Fluide, vorzugsweise Gase, gegensinnig durch die von den Rippen 3 und den Rohrkörpern 2 gebildeten Kanäle 8 strömen. Zudem kann auch im Kreu^strom gearbeitet werden, wobei die Strömung des im freien Rohrquerschnitt fließenden Fluids im Verhältnis zu den die Kanäle 8 strömenden Fluiden zu betrachten ist.

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Claims

Λ. Wärmeaustauscher "bestellend aus metallenen Bippenronren, dessen Bippen sms schraubenförmig gewundenem Metall— "band wärmeleitend mit; dem Bohrkörper "verbunden sind, dadurch, gekennzeichnet, daß Bohrkörper (2) und Bippen (3) des Wärmeaustauschers einstuckig ausgebildet sind, welche Einheit aus abgekantetem Bandmaterial schrauben— Jinienförmig gewickelt ist, vrelch.es Bandmaterial ein "vorzugsweise innen glattes Bohr "bildet, wobei die Abkantungen die nach außen ragenden Bippen (3) "bilden.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial L-förmig profiliert ist, im Verlauf der Windung jeweils die "benachbarten

j Bänder (ji) Aer Basis (5) des 1-Profils miteinander

verbunden sind und die Oherlange (6) des Ii-Profils die schraubenlinienförmig gevrundene, umlaufende Bippe (3) "bildet.

- Wärmeaustauscher nach Anspruch Λ, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial U-förmig abgekantet ist, daß die jeweils "benachbarten Sander (4-) der freien Schenkel (7) des U-Profils im Verlauf der Windungen mindestens über ihre gesamte Länge miteinander verbunden sind.

4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die "benachbarten Schenkel- '■ flächen miteinander flüssigkeits- und gasdicht ver-

f bunden sind.

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5. WärmeausTjaiiscner nach den Jbisprachen i "bis 4-, dadurch gekennzeichnet;, daß die Verliiiiduiig der "benacübarten Bandseile s1;offsciilüssig isi;.

6. vfärmeaus-caiisciier nach, den Ansprüchen 1 t>is 5, dadurch. getennzeicBnei;, daß mindestens zwei Eippenrohre Icon— zen1;riscli zueinander "umeinander gelegi; sind, wobei die im *?esenfclieiien glai;"ce Bolirinnenwandüng des äußeren Eippenronres mi"ir den Sippen \3j "ööd der Außeriläefee der Basis C5_}5') des inneren Sippenrolires einen schraTiTDenlinienförmig xuniatiienden Kanal (8) "bildet;.

Dipl.-Ing. Conrad Patentenv/aJi

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