EP0094578A1 - Wärmeübertragungsrohr - Google Patents
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- EP0094578A1 EP0094578A1 EP83104516A EP83104516A EP0094578A1 EP 0094578 A1 EP0094578 A1 EP 0094578A1 EP 83104516 A EP83104516 A EP 83104516A EP 83104516 A EP83104516 A EP 83104516A EP 0094578 A1 EP0094578 A1 EP 0094578A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/34—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely
- F28F1/36—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely the means being helically wound fins or wire spirals
Definitions
- the invention relates to a heat transfer tube with integral ribs running on the outside in a helical line and with inner longitudinal webs, the tube wall and / or longitudinal webs each delimiting separate chambers running in the longitudinal direction of the tube.
- Heat transfer tubes of the type mentioned, for example according to DE-AS 2.717.802 consist of an externally finned tube and an inner, star-shaped core insert.
- the outer tube and the core insert are usually made of different metals.
- the production of such pipes requires several separate operations: a smooth pipe and the core insert have to be produced, the core insert has to be inserted into the smooth pipe, and finally ribs have to be rolled out of the outer smooth pipe, the rolling process being controlled so that the longitudinal webs of the inner core insert more or less engage in the tube wall of the outer tube. Difficulties often arise here, since the connection - and thus the heat transfer - at the contact points is insufficient.
- the invention is therefore based on the object of specifying a heat transfer tube of the type mentioned which can be produced much more simply with improved heat transfer properties.
- the object is achieved in that the tube wall and longitudinal webs consist of one piece.
- Rectangular tubes with inner longitudinal chambers and outer longitudinal webs are known, for example, from US Pat. No. 3,202,212, from whose material fins are worked out and, remaining connected to them, bent away from them. On this basis, however, it is impossible to produce helical outer ribs on round cross-sectioned tubes; because just cutting out the rib material would lead to torn ribs.
- the heat transfer tube consists of an aluminum alloy.
- the minimum tube wall thickness D W is at least 1.5 mm or the minimum longitudinal web thickness D L is at least 0.5 mm.
- the method for producing the heat transfer tube according to the invention is characterized by a combination of the extrusion known per se and the also known finned tube rolling * in such a way that an extruded tube is produced by extrusion and then fins are rolled out on the outer surface of the press tube in that the fin material is obtained by displacing material from the tube wall to the outside by means of a rolling process and the heat transfer tube is rotated by the rolling forces and is advanced according to the resulting fins.
- the heat transfer tube 1 according to FIGS. 1 and 2 has helical ribs 2 on the outside.
- the chambers 5 have a round cross section.
- Ribs 2, tube wall 4 and longitudinal webs 3 consist of one piece, preferably of an aluminum alloy.
- FIG. 3 schematically shows the production of a heat transfer tube 1.
- a device cf. in particular FIG. 4
- the tool holder 9 are each offset by 120 ° on the circumference of the tube 8.
- the tool holder 9 are radially adjustable. They are in turn arranged in a stationary roller head (not shown).
- the press tube 8 runs into the device in the direction of the arrow and is rotated by the driven rolling tools 10 arranged on the circumference, the axes of the rolling tools 10 being inclined to the tube axis.
- the rolling tools 10 consist, in a manner known per se, of a plurality of rolling disks 11 arranged side by side, the diameter of which increases in the direction of the arrow. (Eight rolling disks 11 are indicated in FIG. 4.)
- the centrally arranged rolling tools 10 form the helically surrounding ribs 2 from the tube wall 4 of the pressing tube 8 in a known manner.
- the forming of the pressing tube 8 means that no separate rolling mandrel is required.
- the heat transfer tubes 1 produced in this way showed good heat transfer wearing properties.
- the tubes were exposed to the outside of the gas flame, water flowed in the chambers 5 as a medium. There were no signs of "hotspot cavitation".
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Wärmeübertragungsrohr (1) mit auf der Außenseite schraubenlinienförmig verlaufenden, integralen Rippen (2) und mit inneren Längsstegen (3), wobei Rohrwandung (4) und/oder Längsstege (3) jeweils in Rohrlängsrichtung verlaufende, voneinander getrennte Kammern (5) begrenzen.
Um die Wärmeübertragungseigenschaften des Wärmeübertragungsrohres zu verbessern und um gleichzeitig dessen Herstellung zu vereinfachen, bestehen Rohrwandung und Längsstege erfindungsgemäß aus einem Stück.
Als Material für das Wärmeübertragungsrohr wird vorzugsweise eine Aluminium-Legierung verwendet (Fig. 1).
Description
- Die Erfindung betrifft ein Wärmeübertragungsrohr mit auf der Außenseite schraubenlinienförmig verlaufenden, integralen Rippen und mit inneren Längsstegen, wobei Rohrwandung und/oder Längsstege jeweils in Rohrlängsrichtung verlaufende, voneinander getrennte Kammern begrenzen.
- Wärmeübertragungsrohre der genannten Art etwa nach der DE-AS 2.717.802 bestehen aus einem außenberippten Rohr und einem inneren, sternförmigen Kerneinsatzteil. Das äußere Rohr und das Kerneinsatzteil bestehen üblicherweise aus unterschiedlichen Metallen. Die Herstellung solcher Rohre erfordert mehrere, voneinander getrennte Arbeitsgänge: so müssen ein Glattrohr und das Kerneinsatzteil hergestellt werden, das Kerneinsatzteil ist in das Glattrohr einzuführen, und schließlich sind aus dem äußeren Glattrohr Rippen herauszuwalzen, wobei der Walzvorgang so zu steuern ist, daß die Längsstege des inneren Kerneinsatzteils mehr oder weniger in die Rohrwandung des äußeren Rohres eingreifen. Hierbei ergeben sich häufig Schwierigkeiten, da die Verbindung -und damit der Wärmeübergang - an den Kontaktstellen nur ungenügend ist.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wärmeübertragungsrohr der genannten Art anzugeben, das sich bei zugleich verbesserten Wärmeübertragungseigenschaften wesentlich einfacher herstellen läßt.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Rohrwandung und Längsstege aus einem Stück bestehen.
- Durch die Integration der inneren Längsstege in die Rohrwandung läßt sich das erfindungsgemäße Wärmeübertragungsrohr nicht nur sehr einfach herstellen, wie noch im folgenden zusammen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt wird, sondern es besitzt auch ausge Eichnete Wärmeübertragungseigenschaften. So werden beispielsweise beim Einsatz der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsrohre in Gasheizkesseln sehr gute Ergebnisse erzielt. Bei der direkten Beheizung durch die Gasflamme werden extrem hohe Heizflächenbelastungen vermieden, die sonst bei anderen Rohrarten zur sog. "hot-spotkavitation" (Materialermüdung durch örtliche Druckspitzen bei Uberhitzung) führen. Durch den guten Wärmeübergang zwischen Rohrwandung und Längsstegen werden beim Einsatz der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsrohre keine Ausfälle durch "hot-spotkavitation" registriert.
- Es sind zwar beispielsweise aus der US-PS 3.202.212 Rechteckrohre mit inneren Längskammern und äußeren Längsstegen bekannt, aus deren Material Finnen herausgearbeitet und, mit diesen verbunden bleibend, von diesen weggebogen sind. Davon ausgehend, ist es jedoch unmöglich, auf mit Kammern versehenen Rohren runden Querschnitts schraubenlinienförmig verlaufende Außenrippen zu erzeugen; denn allein das Herausschneiden des Rippenmaterials würde zu aufgerissenen Rippen führen.
- Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Wärmeübertragungsrohr aus einer Aluminium-Legierung.
- Zur Erzielung einer hinreichenden Innenoberfläche des Rohres ist es erforderlich, daß mindestens zwei Kammern vorgesehen sind. Dabei empfiehlt es sich - allein aus Herstellungsgründen -, wenn die Kammern einen runden oder einen vieleckigen Querschnitt aufweisen.
- Insbesondere aus Herstellungsgründen empfiehlt es sich ebenfalls, wenn die minimale Rohrwandungsdicke DW mindestens 1,5 mm bzw. die minimale Längsstegdicke DL mindestens 0,5 mm beträgt.
- Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsrohres ist gekennzeichnet durch eine Kombination des an sich bekannten Strangpressens und des ebenso bekannten Rippenrohrwalzens*hnd zwar in der Weise, daß durch Strangpressen ein mit Kammern versehenes Preßrohr hergestellt wird und anschließend auf der äußeren Oberfläche des Preßrohres Rippen herausgewalzt werden, indem das Rippenmaterial durch Verdrängen von Material aus der Rohrwandung nach außen mittels eines Walzvorgangs gewonnen wird und das Wärmeübertragungsrohr durch die Walzkräfte in Drehung versetzt und entsprechend den entstehenden Rippen vorgeschoben wird.
- *) etwa nach der US-PS 1.865.575
- Auf diese Weise sind nur zwei Arbeitsgänge erforderlich, wobei durch die Integration der inneren Längsstege in die Rohrwandung zusätzliche Maßnahmen für die Verbindung der Längsstege mit der Rohrwandung entfallen. Dabei ist es noch von Vorteil, daß durch die Ausbildung des Preßrohres auf den sonst üblichen Walzdorn verzichtet werden kann.
- Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt
- Fig. 1 perspektivisch ein erfindungsgemäßes Wärmeübertragungsrohr ,
- Fig. 2a) bzw. 2b) Querschnitt .bzw. Längsschnitt durch ein Wärmeübertragungsrohr,
- Fig. 3 schematisch die Herstellung eines Wärmeübertragungsrohres und
- Fig. 4 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wärmeübertragungsrohres.
- Das Wärmeübertragungsrohr 1 nach Fig. 1 und 2 weist auf der Außenseite schraubenlinienförmig verlaufende Rippen 2 auf. Auf der Innenseite sind innere Längsstege 3 vorgesehen, die im vorliegenden Fall zusammen mit der Rohrwandung 4 vier in Rohrlängsrichtung verlaufende, voneinander getrennte Kammern 5 begrenzen. Die Kammern 5 weisen einen runden Querschnitt auf.
- Rippen 2, Rohrwandung 4 und Längsstege 3 bestehen aus einem Stück, vorzugsweise aus einer Aluminium-Legierung.
- In Fig. 3 ist schematisch die Herstellung eines Wärmeübertragungsrohres 1 dargestellt. Ausgehend von einem zylindrischen GuBbolzen 6 wird mittels einer durch Ziff. 7 angedeuteten Strangpresse ein Preßrohr 8 mit vier Kammern 5 ausgepreßt. Das Preßrohr 8 wird dann in an sich bekannter Weise einem Rippenwalzvorgang unterworfen. Hierzu wird eine Vorrichtung (vgl. insbesondere Fig. 4) verwendet, die aus drei Werkzeughaltern 9 besteht, in die jeweils ein Walzwerkzeug 10 integriert ist. (In Fig. 4 ist nur ein Werkzeughalter 9 dargestellt, in Fig. 3 zwei Werkzeughalter 9, es können aber beispielsweise auch vier oder mehr Werkzeughalter.9 verwendet werden). Die Werkzeughalter 9 sind jeweils um 120° versetzt am Umfang des Rohres 8 angeordnet. Die Werkzeughalter 9 sind radial zustellbar. Sie sind ihrerseits in einem ortsfesten (nicht dargestellten) Walzkopf angeordnet.
- Das Preßrohr 8 läuft in Pfeilrichtung in die Vorrichtung ein und wird durch die am Umfang angeordneten, angetriebenen Walzwerkzeuge 10 in Drehung versetzt, wobei die Achsen der Walzwerkzeuge 10 schräg zur Rohrachse verlaufen. Die Walzwerkzeuge 10 bestehen in an sich bekannter Weise aus mehreren nebeneinander angeordneten Walzscheiben 11, deren Durchmesser in Pfeilrichtung ansteigt. (In Fig. 4 sind acht Walzscheiben 11 angedeutet.) Die zentrisch angeordneten Walzwerkzeuge 10 formen in bekannter Weise die schraubenlinienförmig umlaufenden Rippen 2 aus der Rohrwandung 4 des Preßrohres 8. Durch die Ausbildung des Preßrohres 8 ist kein gesonderter Walzdorn erforderlich.
- Beispiel: Ausgehend von einem Gußbolzen 6 aus Aluminium (AlMgS10,5) mit 8 Zoll (203,2 mm) Durchmesser und 700 mm Länge wurde ein Preßrohr 8 mit folgenden Abmessungen hergestellt: Außendurchmesser 36,5 mm, vier Kammern 5. Mittels einer Vorrichtung nach Fig. 3 bzw. 4 wurde ein Wärmeübertragungsrohr 1 mit den Abmessungen nach der folgenden Tabelle hergestellt. Dabei betrug der Durchmesser der verwendeten Walzscheiben 11 etwa 90 mm, die radial zustellbaren Walzwerkzeuge 10 wurden mit einer Anfangsdrehzahl von etwa 100 bis 200 U/min und mit einer etwa um den Faktor 3 höheren Enddrehzahl angetrieben.
- Beim Einsatz in Gasheizkesseln zeigten die so hergestellten Wärmeübertragungsrohre 1 gute Wärmeübertragungseigenschaften. Dabei waren die Rohre außen der Gasflamme ausgesetzt, in den Kammern 5 strömte als Medium Wasser. Anzeichen von "hotspot-kavitation" traten nicht auf.
Claims (8)
1. Wärmeübertragungsrohr (1) mit auf der Außenseite schraubenlinienförmig verlaufenden, integralen Rippen (2) und mit inneren Längsstegen (3), wobei Rohrwandung (4) und/oder Längsstege (3) jeweils in Rohrlängsrichtung verlaufende, voneinander getrennte Kammern (5) begrenzen,
dadurch gekennzeichnet,
daß Rohrwandung (4) und Längsstege (3) aus einem Stück bestehen.
dadurch gekennzeichnet,
daß Rohrwandung (4) und Längsstege (3) aus einem Stück bestehen.
2. Wärmeübertragungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es aus einer Aluminium-Legierung besteht.
daß es aus einer Aluminium-Legierung besteht.
3. Wärmeübertragungsrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwei Kammern (5) vorgesehen sind.
daß mindestens zwei Kammern (5) vorgesehen sind.
4. Wärmeübertragungsrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kammern (5) einen runden Querschnitt aufweisen.
daß die Kammern (5) einen runden Querschnitt aufweisen.
5. Wärmeübertragungsrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kammern (5) einen vieleckigen Querschnitt aufweisen.
daß die Kammern (5) einen vieleckigen Querschnitt aufweisen.
6. Wärmeübertragungsrohr nach den Ansprüchen 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet,
daß die minimale Rohrwandungsdicke DW mindestens 1,5 mm beträgt.
durch gekennzeichnet,
daß die minimale Rohrwandungsdicke DW mindestens 1,5 mm beträgt.
7. Wärmeübertragungsrohr nach den Ansprüchen 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet,
daß die minimale Längsstegdicke DL mindestens 0,5 mm beträgt.
durch gekennzeichnet,
daß die minimale Längsstegdicke DL mindestens 0,5 mm beträgt.
8. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragungsrohres (1) nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß durch Strangpressen ein mit Kammern (5) versehenes Preßrohr (8) hergestellt wird und anschließend auf der äußeren Oberfläche des Preßrohres (8) Rippen (2) herausgewalzt werden, indem das Rippenmaterial durch Verdrängen von Material aus der Rohrwandung (4) nach außen mittels eines Walzvorgangs gewonnen wird und das Wärmeübertragungsrohr (1) durch die Walzkräfte in Drehung versetzt und entsprechend den entstehenden Rippen (2) vorgeschoben wird.
daß durch Strangpressen ein mit Kammern (5) versehenes Preßrohr (8) hergestellt wird und anschließend auf der äußeren Oberfläche des Preßrohres (8) Rippen (2) herausgewalzt werden, indem das Rippenmaterial durch Verdrängen von Material aus der Rohrwandung (4) nach außen mittels eines Walzvorgangs gewonnen wird und das Wärmeübertragungsrohr (1) durch die Walzkräfte in Drehung versetzt und entsprechend den entstehenden Rippen (2) vorgeschoben wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3217998 | 1982-05-13 | ||
DE19823217998 DE3217998A1 (de) | 1982-05-13 | 1982-05-13 | Waermeuebertragungsrohr |
Publications (1)
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EP0094578A1 true EP0094578A1 (de) | 1983-11-23 |
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Family Applications (1)
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EP83104516A Ceased EP0094578A1 (de) | 1982-05-13 | 1983-05-07 | Wärmeübertragungsrohr |
Country Status (4)
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DE (1) | DE3217998A1 (de) |
DK (1) | DK214183A (de) |
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- 1982-05-13 DE DE19823217998 patent/DE3217998A1/de not_active Ceased
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- 1983-04-14 NO NO831319A patent/NO831319L/no unknown
- 1983-05-07 EP EP83104516A patent/EP0094578A1/de not_active Ceased
- 1983-05-13 DK DK214183A patent/DK214183A/da not_active Application Discontinuation
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NO831319L (no) | 1983-11-14 |
DK214183A (da) | 1983-11-14 |
DK214183D0 (da) | 1983-05-13 |
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