EP1113237A2 - Beidseitig strukturiertes Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Beidseitig strukturiertes Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung Download PDF

Info

Publication number
EP1113237A2
EP1113237A2 EP00126816A EP00126816A EP1113237A2 EP 1113237 A2 EP1113237 A2 EP 1113237A2 EP 00126816 A EP00126816 A EP 00126816A EP 00126816 A EP00126816 A EP 00126816A EP 1113237 A2 EP1113237 A2 EP 1113237A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
depressions
heat exchanger
smooth
angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP00126816A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1113237B1 (de
EP1113237A3 (de
Inventor
Andreas Dr. Beutler
Günter Fetzer
Ronald Dipl-Ing. Lutz (Fh)
Gerhard Dr.-Ing. Schüz
Andreas Dipl.-Ing. Schwitalla
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wieland Werke AG
Original Assignee
Wieland Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wieland Werke AG filed Critical Wieland Werke AG
Publication of EP1113237A2 publication Critical patent/EP1113237A2/de
Publication of EP1113237A3 publication Critical patent/EP1113237A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1113237B1 publication Critical patent/EP1113237B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/20—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls
    • B21C37/207—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls with helical guides
    • 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
    • F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
    • 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
    • F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
    • F28F1/422—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element with outside means integral with the tubular element and inside means integral with the tubular element
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49377—Tube with heat transfer means
    • Y10T29/49378—Finned tube
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49391—Tube making or reforming

Definitions

  • the invention relates to heat exchanger tubes with optional smooth ends, at least one on the inside and outside of the pipe structured area and optionally smooth intermediate areas, where the outer diameter of the structured Range is not larger than the outer diameter of the smooth Ends or the smooth intermediate areas.
  • Heat exchanger tubes of the type mentioned are usually used in shell and tube heat exchangers (see Fig. 1, Source: TEMA, Standards of Tubular Exchanger Manufacturers Association, New York, 1968). These are heat exchangers characterized by a number of arranged in parallel Tubes 30, which are firmly connected at their ends to the tube sheets 31 are. Depending on the application conditions and length, the Pipes supported by support plates 32. These support plates 32 also serve to determine the jacket-side fluid flow in certain Directing directions. In the pipes 30 e.g. Water or a mixture of water and glycol, the pipe side flowing medium is heated or cooled.
  • the pipes 30 e.g. Water or a mixture of water and glycol
  • FIG. 2 is a schematic of a structured heat exchanger tube 30 shown. It has several structured areas 2, which by smooth, unstructured ends 1a and smooth, unstructured intermediate pieces 1b are limited. On the smooth The tube 30 is usually ended 1a by a rolling process firmly connected to the tube sheets 31. On the smooth Intermediate pieces 1b, the tube 30 is in the holes of the Support plates 32 on.
  • the outer diameter of the structured Areas 2 not larger than the outer diameter smooth areas 1a and 1b.
  • the Inner diameter of the tube 30 in the structured area 2 be as large as possible to the pressure drop of the pipe flowing To keep the medium low.
  • the outer diameter in the structured area 2 almost equal to the outer diameter of the smooth tube areas la and 1b to choose.
  • the tube is replaced by one in the tube supported mandrel, which absorbs the radial forces.
  • Profiled mandrels are used to create an internal structure used with helical grooves (DE 23 03 172 C2). Since the internal structure of the tube due to the profile shape of the mandrel is determined, it can be largely independent of the geometry the outer ribs are formed. So that's it possible external and internal structure independently of each other Optimally adapt application.
  • the thorn must be with a certain speed rotate to get out of the inner structure unscrew it yourself. This creates high Frictional forces between mandrel and tube caused by the rolling disks must be applied to feed the pipe to cause in the axial direction. A significant proportion of these Frictional forces are directed parallel to the tube axis 33 and thus almost parallel to the axis of the rolling disks.
  • Finer fin pitches require thinner rollers, what with constant alternating bending load, an increased risk of breakage as well as greater susceptibility to wear of the tool brings itself. Tool life is becoming increasingly critical, and frequent production interruptions due to tool changes are the consequence. Furthermore, the production speed increases of rolling machines with decreasing fin pitch from. At the same time, due to the worldwide Competitive to a crucial production cost Factor for economic success in the manufacture of structured pipes.
  • the invention is therefore based on the object of a finely structured To manufacture pipe that is both on the outside and also has a large surface increase on the inside and has a low structural weight.
  • the Geometries of external and internal structure should be independent of be adaptable to each other.
  • the pipe must be moving at high speed, with simple tools and low tool wear can be produced. Smooth ends and spacers should be able to be produced without additional effort.
  • the task is inventively structured by bilateral Heat exchanger tubes loosened, the recesses on the outside and have ribs on the inside according to a first embodiment through a heat exchanger tube with the features of claim 1 and according to a second Embodiment by a heat exchanger tube with the features of the secondary claim 2.
  • Claims 3 to 7 relate to advantageous areas for Dimensions of the depressions or an advantageous cross-sectional shape the inner ribs.
  • the invention further relates to a method according to two variants according to claims 13 and 14 for the production the heat exchanger tubes according to the invention.
  • the structuring tools used can be set in this way be that they are both aligned, continuous grooves also non-aligned, spaced-apart depressions produce.
  • the recesses be modified so that secondary structures on the Flanks or at the bottom of the depressions or on the webs arise between the wells.
  • these secondary structures the thermal performance of pipes increase considerably. This is essentially done through the Exploitation of surface tension effects.
  • a one-piece, metallic heat exchanger tube 1 has smooth ends 1a and at least one structured Area 2 on the outside and inside of the pipe (a smooth end 1a and possibly smooth intermediate areas 1b not shown).
  • Structure 2 consists of aligned, continuous depressions 3, the helical order the pipe 1 run.
  • the beginnings 6 of the wells 3 are located on lines that oppose the skew angle ⁇ the pipe circumferential direction are inclined.
  • the wells 3 were molded into the tube outside by one or more rotating roll profile tools 10 pressed into the tube wall 4 are and the material of the tube wall 4 thus displaced radially is pressed inwards. This increases the inside diameter of the tube 1.
  • the continuously ongoing specializations 3 are created by successively lining up finally extended, individual wells aligned with one another, which are formed by the rolling profile tools 10.
  • the outside diameter of pipe 1 must not be in structured area 2 be larger than in the smooth areas (ends 1a, intermediate areas 1b).
  • the pipe 1 shown in FIG. 3 additionally has helical, trapezoidal ribs 5 on its inside to improve the heat transfer on the pipe side, which ribs 5 were also formed from the material of the pipe wall 4.
  • the helix angle the ribs 5 is measured against the tube axis 33 and is usually between 10 ° and 50 °.
  • the height H of the ribs 5 can be up to 0.60 mm. Larger fin heights are difficult to master from a manufacturing point of view.
  • an area increase of up to 100% is achieved compared to an internally smooth tube. Regardless of the type of internal structure, an area increase of at least 20% compared to an internally smooth tube is generally required for a significant increase in the heat transfer on the tube side.
  • Fig. 4 shows a detailed view of a single continuous Well 3.
  • Wells 3 have one trapezoidal cross-section.
  • the raw sections 20 between the wells 3 are called webs.
  • the Pipe outside diameter - measured over these webs 20 - is usually almost equal to the outer diameter of the smooth Areas 1a, 1b.
  • the bottom of the recess 3 can have an angular, have a round, curved or other shape. This form is by the shape of the elevations 13 of the rolling profile tool 10 determined.
  • the shape can be optimized so that the forming process similar to the rolling movement of shape-optimized Gears expires.
  • the flank angle ⁇ of the recess 3 is, as shown in Fig. 4, against the symmetry surface of the Well 3 measured.
  • the dimensions the wells 3 should be chosen so that one possible large outer surfaces is achieved.
  • the flank angle ⁇ be as small as possible, the depth T of the depressions 3 and the number of depressions 3 on the circumference should be as large as possible.
  • a depth T of 0.4 mm to 1.5 mm can be reached.
  • the preferred range for the flank angle ⁇ is between 7 ° and 25 °.
  • the division P of the wells 3 is measured perpendicular to the symmetry surface and is preferably 0.25 mm to 2.2 mm.
  • the width W of the wells 3 is measured at half depth T. The width W is 60% to 80% of the division P. Hence the volume of the wells 3 larger than the volume of the webs 20, which is a small Structural weight causes.
  • FIG. 6 shows an illustration of a roll profile tool 10, which is mounted on a tool shaft 14 and for production of aligned, continuous grooves.
  • the Roll profile tool 10 has a number on its circumference of regular, trapezoidal elevations 13 similar to one Gear.
  • the elevations 13 run helically with one Twist angle ⁇ measured against the axis of the tool 10.
  • the cylindrical part 12 of the rolling profile tool 10 has the thickness s.
  • the production machines usually have three or four tool shafts 14 that like one equilateral triangle or square evenly around the pipe circumference are arranged around.
  • the tool shafts 14 are oblique with respect to the tube axis 33 employed.
  • the skew angle ⁇ is inherently is equal to the angle ⁇ that the lines on which the beginnings 6 of the depressions 3 lie with the circumferential direction of the tube include, as can be seen in FIG. 3.
  • Pipe and roll profile tool 10 are in longitudinal section shown.
  • a smooth tube 1 ' is used as an output tube through the rotating roll profile tool 10 set in rotation and corresponding to the inclination of the tool in the axial direction advanced.
  • the direction of movement of the pipe in The axial direction is indicated by an arrow. If that Smooth tube 1 'into the forming zone under the roll profile tool 10 occurs, depressions 3 are formed on the outside of the tube and reduced the inside diameter.
  • the material of the pipe wall 4 is pressed onto the internal, structured mandrel 15.
  • the mandrel 15 is rotatably mounted to the rotation of the Pipe to adjust.
  • In the structured area 2 is the remaining one Wall thickness of tube 1 (measured between the outside and Internal structure) necessarily smaller than the wall thickness of the Smooth tube 1 ', since both the inner and outer structure the wall material of the smooth tube 1 'are formed.
  • each roll profile tool 10 It must be ensured that the individual depressions formed by each roll profile tool 10 are aligned with one another in order to produce continuously continuous depressions 3 by successively lining up finally expanded individual depressions. This is achieved by the inclination angle ⁇ on the pitch P of the recesses 3, the number n R of the recesses 3 on the tube circumference, the core diameter D core of the tube 1 (measured at the base of the recesses 3) and the twist angle ⁇ of the rolling profile tool 10 according to FIG following equation is matched:
  • the thickness s of the cylindrical part 12 of the rolling profile tool 10 must have the following minimum dimension so that the depressions 3 continue without interruption: s ⁇ 1 m , ⁇ . D core , sin ( ⁇ ) m is the number of rolling shafts 14 arranged around the tube.
  • the angle of inclination ⁇ of the recesses 3 is against the pipe axis 33 measured and is equal to the sum of the inclination angle ⁇ and the twist angle ⁇ of the rolling profile tool, as shown in Fig. 3.
  • ⁇ is in the range between 0 ° and 70 °.
  • Smooth intermediate areas 1b can optionally be created, by rolling profile tools .10 out of engagement with the smooth tube 1 'are brought (see, for example, DE-A 1,452,247).
  • FIG. 8 schematically shows an illustration of a device according to the invention structured tube 1 with spaced apart, non-aligned recesses 7.
  • the recesses 7 have the length L. It is the transition area between the smooth end la and structured area 2 shown.
  • the wells 7 are arranged in separate rows that are helical run around tube 1. Such a series becomes a "track” called.
  • Each roll profile tool 10 arranged around the tube 1 forms its own track. To maximize the surface gain, adjacent tracks should be arranged as closely as possible his.
  • the spaced-apart depressions 7 shown in FIG. 8 are formed by using a roll profile tool 10 without a conical part 11.
  • the roll profile tool 10 consists only of a cylindrical part 12 of thickness s.
  • the inclination angle ⁇ In order to prevent the traces of the individual rolling profile tools 10 from overlapping, the inclination angle ⁇ must be selected appropriately: where m is the number of tool shafts 14 arranged around the tube 1 and D core is the core diameter of the tube 1. If the inclination angle ⁇ is limited upwards for design reasons, the maximum thickness of the rolling profile tool 10 is determined by the following equation: s ⁇ 1 m , ⁇ . D core , sin ( ⁇ )
  • FIG. 9 shows an enlarged view of the spaced non-aligned recesses 7 of Fig. 8.
  • Adjacent Wells 7 of a track are separated by webs 20.
  • On thin tube section 21 remains between adjacent tracks undeformed.
  • Via the undeformed sections 21 and webs 20 measured tube 1 has almost the same outside diameter like the smooth areas 1a, 1b.
  • the wells 7 have a substantially trapezoidal cross-section. The reason the recess 7 can be an angular, round, curved or a have another form. This shape is determined by the shape of the Elevations 13 of the rolling profile tool 10 are determined.
  • the sectional view of the spaced depressions 7 is with the Sectional view of the aligned, continuous depressions 3, which is shown in Fig. 5, identical.
  • For the geometric Dimensions of the recesses 7 apply in the case of the spaced Wells 7 the same as in the case of the aligned, continuous deepening 3.
  • the Relationships that were mentioned in connection with FIG. 5. This results in similarly favorable properties in both cases of the tube 1 in terms of surface gain and structural weight.
  • the transmission power of the heat exchanger tube according to the invention 1 can be further increased by applying surface tension effects exploits. It is known that at Condenser tubes for convex edges to thin the Condensate film. The density of the convex edges will by secondary grooves 8, which are essentially transverse to the Primarily shaped depressions 3, 7 are impressed, considerably elevated. A structure modified in this way is shown in FIG. 10 shown enlarged. That by impressing the secondary Grooves 8 displaced material of the web 20 forms projections 22, which are substantially transverse to the primary shaped depressions 3, 7 are arranged. The edges 23 of these projections 22 represent part of the desired, additional convex Edges. The tool structure belonging to the structure of FIG. 10 is shown in Fig.
  • the secondary notch disk 16 has on its circumference a number of regular surveys 17 similar to one Gear.
  • the elevations 17 run helically with one Swirl angle ⁇ 'measured against the axis of the notched disk 16.
  • the depth E of the secondary grooves 8 should be 20% to 80% of that Depth T of the primary depressions 3, 7 are accordingly the diameter of the notched disk 16 should be chosen smaller than the diameter of the roll profile tool 10.
  • the angle ⁇ that the include primary depressions 3, 7 with secondary grooves 8, is determined by the swirl angle ⁇ of the elevations 12 of the Roll profile tool 10 and the helix angle ⁇ 'of the surveys 17 of the washer 16 set.
  • ⁇ can be between 20 ° and 160 ° be.
  • the main forming step in which - as shown in Fig. 7 - primary outer structure and the inner structure at the same time are formed by a relatively coarse rolling profile tool 10 can be executed.
  • the secondary structure usually is much finer than the primary one will not look the tube wall 4 shaped, but only from the webs 20. This means that the amount of in the fine structuring step material to be formed is much less than with conventional Manufacturing process using fine ribs with fine tools molded directly from the massive pipe wall become. This has a beneficial effect on the service life of the tool out.
  • Undercut caverns or tunnels are invented by partially closing the upper area of the wells 3, 7 generated. The ones lying under the outer surface Cavities are then through openings or pores with the surrounding fluid connected.
  • Fig. 12 shows a detail in an enlarged view a structured tube 1, in which the ends 9 of adjacent, with secondary grooves 8 provided webs 20 smoothed were.
  • the smoothed ends 9 form a part closed lid over the recess 3. This way becomes a system of under the outer pipe surface Cavities that communicate with the environment through narrow openings 24 are connected. It is beneficial for the secondary Grooves 8 to use a finer pitch than for the primary wells.
  • Fig. 13 shows a tool structure for Manufacture of such structures.
  • a cylindrical smoothing disc 18 constant diameter is on the tool shaft 14 arranged behind the notched disk 16. The diameter of the Smoothing disc 18 is smaller than the diameter of the rolling profile tool 10th
  • Closing the depressions 3, 7 causes a reduction of the outer pipe diameter.
  • this can be controlled are controlled by the primary structuring step is that not all material displaced on the outside of the pipe on the inside of the tube to form the internal structure may be needed.
  • a roll profile tool is used 10 with large displacement and a profiled mandrel 15 used with narrow grooves.
  • the diameter suitable for the mandrel are then in the radial direction to the outside shaped out what compared to the smooth tube 1 'in the meantime a larger pipe diameter in this pipe area results.
  • the secondary grooves 8 are formed and the resulting ends 9 of the webs 20 are smoothed, to partially close the recesses 3, 7.
  • Will the Process parameters can be selected as shown, then the final outside diameter in the structured area 2 less than or equal to the outside diameter of the unprocessed, smooth ends 1a.
  • copper tubes 1 with a core diameter D core of 17.80 mm were produced on both sides.
  • the outer structure consists of 36 aligned, continuous recesses 3.
  • the roll profile tool 10 was based on the following geometric data: Flank angle ⁇ 10 ° Swirl angle ⁇ 57 ° P division 0.67 mm Width W 0.40 mm
  • the inclination angle ⁇ of the rolling shafts 14 had to be set to 7.5 °.
  • the pitch angle ⁇ of the grooves is 64.5 °.
  • the depth T of the depressions 3 is 0.7 mm.
  • the inner structure consists of 41 trapezoidal ribs 5, which are at an angle from 45 ° helical.
  • the height H of the inner ribs 5 is 0.35 mm.
  • the secondary grooves 8 were produced with a package of roller disks with a pitch of 0.35 mm.
  • the tube structure produced in this way shows good heat transfer properties when the refrigerant R-134a is liquefied on the outside and cooling water flow on the inside of the tube.
  • the pitch K of the secondary grooves 8 should be between 0.25 mm and 2.2 mm.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft beidseitig strukturierte Wärmeaustauscherrohre (1) mit ausgezeichneten Wärmeübertragungseigenschaften, die auf der Außenseite Vertiefungen (3, 7) und auf der Innenseite Rippen (5) bestimmter Abmessungen aufweisen. Die für verschiedene Verfahrensvarianten verwendeten Strukturierungswerkzeuge werden so eingestellt, daß sie nicht nur fluchtende, kontinuierliche Nuten (3) und nicht-fluchtende, voneinander beabstandete Vertiefungen (7) sondern auch sekundäre Strukturen erzeugen können. Die vorzugsweise mit glatten Enden (1a) und glatten Zwischenstücken (1b) versehenen Wärmeaustauscherrohre (1) werden insbes, in Rohrbündelwärmeaustauschern eingesetzt (Fig. 3). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft Wärmeaustauscherrohre mit wahlweise glatten Enden, mindestens einem auf der Rohraußen- und Rohrinnenseite strukturierten Bereich und wahlweise glatten Zwischenbereichen, wobei der Außendurchmesser des strukturierten Bereichs nicht größer ist als der Außendurchmesser der glatten Enden bzw. der glatten Zwischenbereiche.
Dieser Typ von Rohren wird üblicherweise als "beidseitig strukturierte Rohre" bezeichnet.
Wärmeaustauscherrohre der genannten Art werden üblicherweise in Rohrbündelwärmeaustauschern eingesetzt (siehe Fig. 1, Quelle: TEMA, Standards of Tubular Exchanger Manufacturers Association, New York, 1968). Diese Wärmeaustauscher sind charakterisiert durch eine Anzahl von parallel angeordneten Rohren 30, die an ihren Enden fest mit den Rohrböden 31 verbunden sind. Je nach Einsatzbedingung und Länge werden die Rohre mittels Stützblechen 32 abgestützt. Diese Stützbleche 32 dienen auch dazu, den mantelseitigen Fluidstrom in bestimmten Richtungen zu lenken. In den Rohren 30 strömt z.B. Wasser oder eine Mischung aus Wasser und Glykol, wobei das rohrseitig strömende Medium erhitzt oder abgekühlt wird.
Um die Wärmeübertragungsleistung derartiger Wärmeaustauscher zu steigern, werden berippte oder strukturierte Rohre anstelle von glatten eingesetzt. Hierbei ist beabsichtigt, die für die Wärmeübertragung zur Verfügung stehende Fläche zu vergrößern und ferner Effekte der Oberflächenspannung auszunutzen. In Fig. 2 ist schematisch ein strukturiertes Wärmeaustauscherrohr 30 dargestellt. Es besitzt mehrere strukturierte Bereiche 2, die durch glatte, unstrukturierte Enden 1a und glatte, unstrukturierte Zwischenstücke 1b begrenzt sind. An den glatten Enden 1a wird das Rohr 30 üblicherweise durch einen Einwalzvorgang fest mit den Rohrböden 31 verbunden. An den glatten Zwischenstücken 1b liegt das Rohr 30 in den Bohrungen der Stützbleche 32 auf. Damit das Rohr in die Rohrböden 31 und Stützbleche 32 eingeschoben und mit den Rohrböden 31 dicht verbunden werden kann bzw. in den Bohrungen der Stützbleche 32 nicht zuviel Spiel hat, darf der äußere Durchmesser der strukturierten Bereiche 2 nicht größer als der äußere Durchmesser der glatten Bereiche 1a und 1b sein. Andererseits sollte der Innendurchmesser des Rohrs 30 im strukturierten Bereich 2 möglichst groß sein, um den Druckabfall des rohrseitig strömenden Mediums gering zu halten. Bei gegebenem Strukturtyp stehen Außen- und Innendurchmesser des Rohres 30 im strukturierten Bereich 2 zueinander in Relation, so daß auch der Außendurchmesser des Rohres 30 im strukturierten Bereich 2 möglichst groß gewählt werden sollte. Folglich ist es zweckmäßig, den Außendurchmesser im strukturierten Bereich 2 nahezu gleich dem Außendurchmesser der glatten Rohrbereiche la und 1b zu wählen.
Um die Materialkosten derartiger Rohre zu senken, muß bei gegebenem Rohrdurchmesser das Metergewicht (= Rohrgewicht pro Längeneinheit) der Rohre reduziert werden. Da die Mindestwanddicke durch Sicherheitsanforderungen limitiert ist, kann eine Reduzierung des Metergewichts nur durch eine Reduzierung des Gewichts der Struktur erreicht werden. Ein Vergrößern der Wärmeübertragungsfläche durch Strukturierung bei gleichzeitiger Minimierung des Strukturgewichts erfordert eine sehr feine, filigrane Struktur.
Die Verwendung von beidseitig strukturierten Rohren ist Stand der Technik in einigen Teilen der Industrie (z.B. bei Kaltwassersätzen). Viele dieser Rohre basieren auf Rippenrohren, wobei die Rippenspitzen durch Kerben und Einglätten modifiziert wurden. Üblicherweise werden derartige Rohre mit einem Walzvorgang hergestellt: Walzscheiben mit bestimmter Profilform werden mit ansteigendem Durchmesser auf einer oder mehreren Werkzeugwellen aufgebaut. Diese Werkzeugwellen werden gleichmäßig um den Umfang des zu bearbeitenden Rohres herum angeordnet. Werden die schräg angestellten, rotierenden Walzwellen auf das glatte Rohr zugestellt, dann dringen die rotierenden Walzscheiben in die Rohrwand ein, versetzen das Rohr in Rotation, schieben es entsprechend ihrer Schrägstellung in Axialrichtung vor und formen schraubenlinienartige Rippen aus der Rohrwand heraus. Dieser Vorgang ist einem Gewindewalzvorgang ähnlich. Beispiele für diese Technologie sind in US-2 868 046, US-3 327 512, US-3 383 893, US-3 481 394 dargestellt.
Während des Walzvorganges wird das Rohr durch einen im Rohr liegenden Dorn abgestützt, der die radialen Kräfte aufnimmt. Zur Erzeugung einer inneren Struktur werden profilierte Dorne mit helixartigen Nuten verwendet (DE 23 03 172 C2). Da die innere Struktur des Rohres durch die Profilform des Dorns bestimmt wird, kann sie weitgehend unabhängig von der Geometrie der äußeren Berippung ausgebildet werden. Damit ist es möglich, Außen- und Innenstruktur unabhängig von einander dem Anwendungszweck optimal anzupassen. Der Dorn muß mit einer bestimmten Geschwindigkeit rotieren, um sich aus der Innenstruktur selbst wieder herauszuschrauben. Dies erzeugt hohe Reibungskräfte zwischen Dorn und Rohr, die durch die Walzscheiben aufgebracht werden müssen, um den Vorschub des Rohres in Axialrichtung zu bewirken. Ein erheblicher Anteil dieser Reibungskräfte ist parallel zur Rohrachse 33 gerichtet und damit auch nahezu parallel zur Achse der Walzscheiben.
Es ist bekannt, daß es für bestimmte Anwendungen (z.B. Kältemittelverdampfer und -verflüssiger) vorteilhaft ist, Strukturen mit kleinen Rippenteilungen zu verwenden, um eine Steigerung der Wärmeübertragungsleistung zu erreichen. In der Vergangenheit wurden Rippenteilungen von 1,35 mm (19 Rippen pro Zoll) verwendet. Heutzutage sind Rippenrohre mit Rippenteilungen von ungefähr 0,40 mm kommerziell erhältlich (US-5 697 430 und DE-197 57 526). EP-0 701 100 A1 zeigt auf, daß der Trend sogar zu noch feineren Teilungen (0,25 mm) geht.
Feinere Rippenteilungen erfordern dünnere Walzscheiben, was bei gleichbleibender Biegewechselbelastung eine erhöhte Bruchgefahr sowie größere Verschleißanfälligkeit des Werkzeugs mit sich bringt. Die Werkzeugstandzeiten werden damit immer kritischer, und häufige Produktionsunterbrechungen wegen Werkzeugwechsel sind die Folge. Ferner nimmt die Produktionsgeschwindigkeit der Walzmaschinen mit kleiner werdender Rippenteilung ab. Gleichzeitig werden aufgrund des weltweiten Wettbewerbs die Produktionskosten zu einem entscheidenden Faktor für den wirtschaftlichen Erfolg bei der Herstellung von strukturierten Rohren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein feinstrukturiertes Rohr zu fertigen, das sowohl auf der Außen- als auch auf der Innenseite einen großen Oberflächenzuwachs besitzt sowie über ein geringes Strukturgewicht verfügt. Die Geometrien von Außen- und Innenstruktur sollen unabhängig von einander anpaßbar sein. Das Rohr muß mit hoher Geschwindigkeit, mit einfachen Werkzeugen und geringem Werkzeugverschleiß hergestellt werden können. Glatte Enden und Zwischenstücke sollen ohne Mehraufwand herstellbar sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch beidseitig strukturierte Wärmeaustauscherrohre gelöst, die auf der Außenseite Vertiefungen und auf der Innenseite Rippen besitzen, und zwar nach einer ersten Ausführungsform durch ein Wärmeaustauscherrohr mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und nach einer zweiten Ausführungsform durch ein Wärmeaustauscherrohr mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 2.
Die Ansprüche 3 bis 7 betreffen vorteilhafte Bereiche für Abmessungen der Vertiefungen bzw. eine vorteilhafte Querschnittsform der Innenrippen.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren gemäß zweier Varianten nach den Ansprüchen 13 und 14 zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohre.
Die verwendeten Strukturierungswerkzeuge können so eingestellt werden, daß sie sowohl fluchtende, kontinuierliche Nuten als auch nicht-fluchtende, voneinander beabstandete Vertiefungen erzeugen.
Durch Verwendung zusätzlicher Werkzeuge können die Vertiefungen modifiziert werden, so daß sekundäre Strukturen an den Flanken oder am Grund der Vertiefungen oder an den Stegen zwischen den Vertiefungen entstehen. Je nach Anwendung können diese sekundären Strukturen die thermische Leistung von Rohren beträchtlich steigern. Dies erfolgt im Wesentlichen durch die Ausnutzung von Oberflächenspannungseffekten.
Für Verflüssigerrohre ist es günstig, Strukturen zu erzeugen, die konvexe Kanten und im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende Kanäle besitzen. Diese Kanäle ermöglichen den Abfluß von Kondensat, das auf dem Rohr selbst oder auf den darüber liegenden Rohren des Rohrbündels entsteht (Ansprüche 8 bis 11, 15/16).
Für Rohre, die in überfluteten Verdampfern oder Sprühverdampfern eingesetzt werden, ist es vorteilhaft, hinterschnittene Strukturen zu erzeugen, indem die oberen Bereiche der Vertiefungen teilweise verschlossen werden. Dies wird erfindungsgemäß durch zusätzliche Glättungswerkzeuge, die hinter dem eigentlichen Strukturierungswerkzeug auf der Werkzeugwelle angeordnet sind, erreicht (Ansprüche 12/17).
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt
Figur 3
ein erfindungsgemäßes Wärmeaustauscherrohr 1 mit einem glatten Ende 1a, einem Übergangsbereich, in dem die äußere Struktur beginnt, und einem strukturierten Bereich 2, wobei die Vertiefungen 3 als kontinuierliche, fluchtende Nuten geformt sind;
Figur 4
eine detaillierte Ansicht einer einzelnen Vertiefung 3, wobei der Flankenwinkel δ der Vertiefung 3 relativ zur Symmetriefläche der Vertiefung 3 gemessen wird;
Figur 5
einen Schnitt durch die Vertiefung 3 senkrecht zur Längsrichtung der Vertiefung 3;
Figur 6
das auf einer Werkzeugwelle 14 montierte Rollprofilwerkzeug 10 zur Erzeugung der in Figur 3 gezeigten Außenstruktur;
Figur 7
schematisch den Strukturierungsprozeß;
Figur 8
schematisch ein Rohrstück mit einem glatten Ende la, einem Übergangsbereich, in dem die äußere Struktur beginnt, und einem strukturierten Bereich 2, wobei die Vertiefungen 7 beabstandet sind, so daß sie einzelne, nicht fluchtende Vertiefungen 7 bilden;
Figur 9
eine vergrößerte Ansicht von sechs beabstandeten, nicht-fluchtenden Vertiefungen 7;
Figur 10
eine Detailansicht einer Vertiefung 3 mit sekundären Nuten 8 in den Stegen 20, wobei die sekundären Nuten 8 quer zu den primär geformten Vertiefungen 3 angeordnet sind;
Figur 11
eine Gesamtansicht des Werkzeugaufbaus zur Herstellung der Außenstruktur, die in Figur 10 dargestellt ist;
Figur 12
eine Detailansicht eines strukturierten Rohres 1, bei dem die Enden 9 der Stege 20 eingeglättet wurden, um hohlraumartige Kanäle unter der Außenoberfläche zu erzeugen;
Figur 13
eine Gesamtansicht des Werkzeugaufbaus zur Herstellung der Außenstruktur, die in Figur 12 gezeigt ist.
Ein einstückiges, metallisches Wärmeaustauscherrohr 1 gemäß Fig. 3 besitzt glatte Enden 1a und mindestens einen strukturierten Bereich 2 auf der Rohraußen- und Innenseite (ein glattes Ende 1a und evtl. glatte Zwischenbereiche 1b sind nicht dargestellt). Die Struktur 2 besteht aus fluchtenden, kontinuierlichen Vertiefungen 3, die schraubenlinienartig um das Rohr 1 verlaufen. Die Anfänge 6 der Vertiefungen 3 befinden sich auf Linien, die um den Schrägstellungswinkel α gegenüber der Rohrumfangsrichtung geneigt sind. Die Vertiefungen 3 wurden in die Rohraußenseite geformt, indem ein oder mehrere rotierende Rollprofilwerkzeuge 10 in die Rohrwand 4 gepreßt werden und das so verdrängte Material der Rohrwand 4 radial nach innen gedrückt wird. Hierdurch nimmt der Innendurchmesser des Rohres 1 ab. Die kontinuierlich fortlaufenden Vertiefungen 3 entstehen durch sukzessives Aneinanderreihen endlich ausgedehnter, zueinander fluchtend angeordneter Einzelvertiefungen, die von den Rollprofilwerkzeugen 10 geformt werden. Der Außendurchmesser des Rohrs 1 darf im strukturierten Bereich 2 nicht größer sein als in den glatten Bereichen (Enden 1a, Zwischenbereiche 1b).
Das in Fig. 3 dargestellte Rohr 1 besitzt zur Verbesserung des rohrseitigen Wärmeübergangs auf seiner Innenseite zusätzlich schraubenlinienartig umlaufende, trapezförmige Rippen 5, die ebenfalls aus dem Material der Rohrwand 4 geformt wurden. Der Helixwinkel
Figure 00080001
der Rippen 5 wird gegen die Rohrachse 33 gemessen und liegt üblicherweise zwischen 10° und 50°. Die Höhe H der Rippen 5 kann bis zu 0,60 mm betragen. Größere Rippenhöhen sind fertigungstechnisch schwierig zu beherrschen. Mit einer derartigen Innenstruktur wird ein Flächenzuwachs von bis zu 100% gegenüber einem innen glatten Rohr erzielt. Unabhängig von der Art der Innenstruktur ist im allgemeinen ein Flächenzuwachs von mindestens 20% gegenüber einem innen glatten Rohr für eine deutliche Steigerung des rohrseitigen Wärmeübergangs erforderlich.
Fig. 4 zeigt eine Detailansicht einer einzelnen kontinuierlichen Vertiefung 3. Die Vertiefungen 3 haben einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt. Die unbearbeiteten Abschnitte 20 zwischen den Vertiefungen 3 werden Stege genannt. Der Rohraußendurchmesser - gemessen über diese Stege 20 - ist üblicherweise nahezu gleich dem Außendurchmesser der glatten Bereiche 1a, 1b. Der Grund der Vertiefung 3 kann eine eckige, runde, gekrümmte oder eine anderweitige Form haben. Diese Form wird durch die Form der Erhebungen 13 des Rollprofilwerkzeugs 10 bestimmt. Die Form kann dahingehend optimiert werden, daß der Umformprozeß ähnlich der Abrollbewegung von formoptimierten Zahnrädern abläuft. Der Flankenwinkel δ der Vertiefung 3 wird, wie in Fig. 4 dargestellt, gegen die Symmetriefläche der Vertiefung 3 gemessen.
In Fig. 5 ist ein Schnittbild der Vertiefungen 3 senkrecht zur Längsrichtung der Vertiefung 3 dargestellt. Die Abmessungen der Vertiefungen 3 sollen so gewählt werden, daß eine möglichst große Außenoberflächen erzielt wird. Insbesondere sollte der Flankenwinkel δ möglichst klein sein, die Tiefe T der Vertiefungen 3 und die Anzahl der Vertiefungen 3 am Umfang sollten möglichst groß sein. Eine Tiefe T von 0,4 mm bis 1,5 mm ist erreichbar. Der bevorzugte Bereich für den Flankenwinkel δ ist zwischen 7° und 25°. Die Teilung P der Vertiefungen 3 wird senkrecht zur Symmetriefläche gemessen und beträgt vorzugsweise 0,25 mm bis 2,2 mm. Die Weite W der Vertiefungen 3 wird auf halber Tiefe T gemessen. Die Weite W beträgt 60% bis 80% der Teilung P. Folglich ist das Volumen der Vertiefungen 3 größer als das Volumen der Stege 20, was ein geringes Strukturgewicht bewirkt.
Fig. 6 zeigt eine Darstellung eines Rollprofilwerkzeugs 10, das auf eine Werkzeugwelle 14 montiert ist und zur Herstellung von fluchtenden, kontinuierlichen Nuten ausgelegt ist. Das Rollprofilwerkzeug 10 besitzt auf seinem Umfang eine Anzahl von regelmäßigen, trapezförmigen Erhebungen 13 ähnlich einem Zahnrad. Die Erhebungen 13 verlaufen helixartig mit einem Drallwinkel β gemessen gegen die Achse des Werkzeugs 10. Um den Werkzeugverschleiß in der vorderen Bearbeitungszone des Werkzeugs 10 gering zu halten ist es vorteilhaft, das Rollprofilwerkzeug 10 teilweise mit einem Konus 11 zu versehen. Ferner kann es günstig sein, den strukturierten Konus 11 des Rollprofilwerkzeugs 10 um einen glatten konischen Bereich zu ergänzen. Der zylindrische Teil 12 des Rollprofilwerkzeugs 10 besitzt die Dicke s. Üblicherweise besitzen die Produktionsmaschinen drei oder vier Werkzeugwellen 14, die wie ein gleichseitiges Drei- bzw. Viereck gleichmäßig um den Rohrumfang herum angeordnet sind. Während des Bearbeitungsvorgangs sind die Werkzeugwellen 14 gegenüber der Rohrachse 33 schräg angestellt. Der Schrägstellungswinkel α ist inhärenterweise gleich dem Winkel α, den die Linien, auf denen die Anfänge 6 der Vertiefungen 3 liegen, mit der Umfangsrichtung des Rohres einschließen, wie der Fig. 3 zu entnehmen ist.
Der Strukturierungsprozeß ist schematisch in Fig. 7 gezeigt. Rohr und Rollprofilwerkzeug 10 sind hierbei im Längsschnitt dargestellt. Als Ausgangsrohr wird ein Glattrohr 1' durch das rotierende Rollprofilwerkzeug 10 in Rotation versetzt und entsprechend der Schrägstellung des Werkzeugs in Axialrichtung vorgeschoben. Die Bewegungsrichtung des Rohres in Axialrichtung ist durch einen Pfeil angedeutet. Wenn das Glattrohr 1' in die Umformzone unter dem Rollprofilwerkzeug 10 tritt, werden Vertiefungen 3 auf der Rohraußenseite geformt und der Innendurchmesser reduziert. Das Material der Rohrwand 4 wird auf den innenliegenden, strukturierten Dorn 15 gepreßt. Der Dorn 15 ist drehbar gelagert, um sich der Rotation des Rohres anzupassen. Im strukturierten Bereich 2 ist die verbleibende Wanddicke des Rohrs 1 (gemessen zwischen Außen- und Innenstruktur) notwendigerweise kleiner als die Wanddicke des Glattrohrs 1', da sowohl die Innen- als auch Außenstruktur aus dem Wandungsmaterial des Glattrohrs 1' geformt werden.
Es muß sichergestellt werden, daß die von jedem Rollprofilwerkzeug 10 geformten Einzelvertiefungen zu einander fluchtend angeordnet sind, um durch sukzessives Aneinanderreihen endlich ausgedehnter Einzelvertiefungen kontinuierlich fortlaufende Vertiefungen 3 zu erzeugen. Dies wird erreicht, indem der Schrägstellungswinkel α auf die Teilung P der Vertiefungen 3, die Anzahl nR der Vertiefungen 3 am Rohrumfang, den Kerndurchmesser Dcore des Rohrs 1 (gemessen am Grund der Vertiefungen 3) und den Drallwinkel β des Rollprofilwerkzeugs 10 gemäß der folgenden Gleichung abgestimmt wird:
Figure 00100001
Ferner muß die Dicke s des zylindrischen Teils 12 des Rollprofilwerkzeugs 10 folgendes Mindestmaß besitzen, damit die Vertiefungen 3 ohne Unterbrechung fortlaufen: s ≥ 1 m . π .Dcore . sin (α) m ist hierbei die Anzahl der um das Rohr herum angeordneten Walzwellen 14.
Der Steigungswinkel γ der Vertiefungen 3 wird gegen die Rohrachse 33 gemessen und ist gleich der Summe des Schrägstellungswinkels α und des Drallwinkels β des Rollprofilwerkzeugs, wie in Fig. 3 dargestellt ist. γ liegt im Bereich zwischen 0° und 70°.
Um die Geschwindigkeit des Strukturierungsprozesses zu maximieren ist es günstig, den Schrägstellungswinkel α des Werkzeugs 10 möglichst groß zu wählen. Um der oben genannten Gleichung Gl. 1 zu genügen, kann bei gegebener Strukturgeometrie der Drallwinkel β des Rollprofilwerkzeugs 10 angepaßt werden. In der Praxis können bei Anwendung des beschriebenen Verfahren Schrägstellungswinkel α zwischen 5° und 15° erreicht werden. Größere Schrägstellungswinkel würden noch höhere Produktionsgeschwindigkeiten zulassen. Strukturierte Rohre, die gemäß US-5 697 430 oder DE-197 57 526 nach dem herkömmlichen Berippungsverfahren hergestellt werden, benötigen bei einer Rippenteilung von ca. 0,4 mm je nach Anzahl der eingesetzten Werkzeugwellen 14 und je nach Rohrdurchmesser typischerweise Schrägstellungswinkel α zwischen 1,5° und 2,5°. Dies zeigt den Vorteil des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens bezüglich Produktionsgeschwindigkeit.
Glatte Zwischenbereiche 1b können wahlweise erzeugt werden, indem die Rollprofilwerkzeuge .10 außer Eingriff mit dem Glattrohr 1' gebracht werden (vgl. beispielsweise DE-A 1.452.247).
Fig. 8 zeigt schematisch eine Darstellung eines erfindungsgemäß strukturierten Rohres 1 mit voneinander beabstandeten, nicht-fluchtenden Vertiefungen 7. Die Vertiefungen 7 besitzen die Länge L. Es ist der Übergangsbereich zwischen glattem Ende la und strukturiertem Bereich 2 dargestellt. Die Vertiefungen 7 ordnen sich in separierten Reihen an, die schraubenlinienartig um das Rohr 1 laufen. Eine derartige Reihe wird "Spur" genannt. Jedes um das Rohr 1 angeordnete Rollprofilwerkzeug 10 formt eine eigene Spur. Um den Oberflächengewinn zu maximieren, sollten benachbarte Spuren so eng wie möglich angeordnet sein.
Die in Fig. 8 dargestellten, beabstandeten Vertiefungen 7 werden geformt, indem ein Rollprofilwerkzeug 10 ohne konischen Teil 11 verwendet wird. Das Rollprofilwerkzeug 10 besteht nur aus einem zylindrischen Teil 12 der Dicke s. Die endliche Länge L der beabstandeten Vertiefungen 7 hängt von der Dicke s des Rollprofilwerkzeugs 10 und dem Drallwinkel β der Erhebungen 13 auf dem Rollprofilwerkzeug 10 wie folgt ab: L = s / cos β
Um zu verhindern, daß sich die Spuren der einzelnen Rollprofilwerkzeuge 10 überschneiden, muß der Schrägstellungswinkel α geeignet gewählt werden:
Figure 00120001
wobei m die Anzahl der um das Rohr 1 angeordneten Werkzeugwellen 14 und Dcore der Kerndurchmesser des Rohres 1 ist. Falls der Schrägstellungswinkel α aus konstruktiven Gründen nach oben beschränkt ist, wird die maximale Dicke des Rollprofilwerkzeugs 10 durch folgende Gleichung bestimmt: s < 1 m . π . Dcore . sin (α)
Fig. 9 zeigt eine vergrößerte Ansicht der beabstandeten, nicht-fluchtenden Vertiefungen 7 von Fig. 8. Benachbarte Vertiefungen 7 einer Spur sind durch Stege 20 getrennt. Ein dünner Rohrabschnitt 21 zwischen benachbarten Spuren bleibt unverformt. Über die unverformten Abschnitte 21 und Stege 20 gemessen besitzt das Rohr 1 nahezu den gleichen Außendurchmesser wie die glatten Bereiche 1a, 1b. Die Vertiefungen 7 haben im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt. Der Grund der Vertiefung 7 kann eine eckige, runde, gekrümmte oder eine anderweitige Form haben. Diese Form wird durch die Form der Erhebungen 13 des Rollprofilwerkzeugs 10 bestimmt.
Das Schnittbild der beabstandeten Vertiefungen 7 ist mit dem Schnittbild der fluchtenden, kontinuierlichen Vertiefungen 3, das in Fig. 5 dargestellt ist, identisch. Für die geometrischen Abmessungen der Vertiefungen 7 gilt im Fall der beabstandeten Vertiefungen 7 dasselbe wie im Fall der fluchtenden, kontinuierlichen Vertiefungen 3. Insbesondere gelten die Beziehungen, die im Zusammenhang mit Fig. 5 genannt wurden. Damit ergeben sich in beiden Fällen ähnlich günstige Eigenschaften des Rohres 1 bezüglich Oberflächengewinn und Strukturgewicht.
Die Übertragungsleistung des erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohres 1 kann weiter gesteigert werden, indem man Oberflächenspannungseffekte ausnutzt. Es ist bekannt, daß bei Rohren für Verflüssiger konvexe Kanten zur Verdünnung des Kondensatfilms führen. Die Dichte der konvexen Kanten wird durch sekundäre Nuten 8, die im wesentlichen quer zu den primär geformten Vertiefungen 3, 7 eingeprägt sind, beträchtlich erhöht. Eine so modifizierte Struktur ist in Fig. 10 vergrößert dargestellt. Das durch das Einprägen der sekundären Nuten 8 verdrängte Material des Stegs 20 bildet Auskragungen 22, die im wesentlichen quer zu den primär geformten Vertiefungen 3, 7 angeordnet sind. Die Ränder 23 dieser Auskragungen 22 stellen einen Teil der gewünschten, zusätzlichen konvexen Kanten dar. Der zur Struktur von Fig. 10 gehörende Werkzeugaufbau ist in Fig. 11 gezeigt und besteht aus einem primären Rollprofilwerkzeug 10 und einer sekundären Kerbscheibe 16, die voneinander beabstandet auf der Werkzeugwellen 14 angeordnet sind. Die sekundäre Kerbscheibe 16 besitzt auf ihrem Umfang eine Anzahl von regelmäßigen Erhebungen 17 ähnlich einem Zahnrad. Die Erhebungen 17 verlaufen helixartig mit einem Drallwinkel β' gemessen gegen die Achse der Kerbscheibe 16. Die Tiefe E der sekundären Nuten 8 sollte 20% bis 80% der Tiefe T der primären Vertiefungen 3, 7 betragen, dementsprechend ist der Durchmesser der Kerbscheibe 16 kleiner zu wählen als der Durchmesser des Rollprofilwerkzeugs 10. Die Teilung sollte K = 0,25 bis 2,2 mm betragen. Der Winkel ϕ, den die primären Vertiefungen 3, 7 mit den sekundären Nuten 8 einschließen, wird durch den Drallwinkel β der Erhebungen 12 des Rollprofilwerkzeugs 10 und den Drallwinkel β' der Erhebungen 17 der Kerbscheibe 16 festgelegt. ϕ kann zwischen 20° und 160° betragen.
Es ist ein inhärenter Vorteil der Erfindung, daß der Hauptumformschritt, bei dem - wie in Fig. 7 dargestellt - die primäre Außenstruktur und die Innenstruktur gleichzeitig gebildet werden, durch ein relativ grobes Rollprofilwerkzeug 10 ausgeführt werden kann. Die sekundäre Struktur, die üblicherweise sehr viel feiner als die primäre ist, wird nicht aus der Rohrwand 4 geformt, sondern nur aus den Stegen 20. Dies bedeutet, daß die Menge des im Feinstrukturierungsschritt umzuformenden Materials sehr viel geringer ist als bei herkömmlichen Herstellungsverfahren, bei denen feine Rippen mit feinen Werkzeugen direkt aus der massiven Rohrwand geformt werden. Dies wirkt sich günstig auf die Lebensdauer des Werkzeugs aus.
Man erhält eine abgewandelte Struktur, wenn man die sekundären Nuten 8 mittels einer Anzahl von dünnen Walzscheiben (nicht dargestellt) konstanten Durchmessers erzeugt, wobei die Walzscheiben als Paket anstelle der sekundären Kerbscheibe 16 nach dem Rollprofilwerkzeug 10 auf der Werkzeugwelle 14 aufgebaut werden. In diesem Fall ist die Richtung der sekundären Nuten 8 parallel zur Senkrechten auf die Achse der Werkzeugwelle 14. Da der Schrägstellungswinkel α ungefähr 10° ist, sind diese sekundären Nuten 8 somit nur um diesen relativ geringen Winkelbetrag gegenüber der Senkrechten zur Rohrachse 33 geneigt. Bei einer horizontalen Rohranordnung haben derartige sekundäre Nuten 8 den Vorteil, daß von oben herabtropfendes Kondensat wie in nahezu senkrechten Kanälen gut nach unten abgeleitet wird.
Es ist bekannt, daß der Vorgang des Blasensiedens deutlich intensiviert werden kann, wenn hinterschnittene, kavernenartigen Strukturen auf der Rohroberfläche gebildet werden. Diese Kavernen oder auch Tunnel sind durch Öffnungen oder Poren mit dem umgebenden Fluid verbunden ("hinterschnitten" bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die Öffnung der Kavernen kleiner ist als der darunter liegende Hohlraum). Der wesentliche Teil der Verdampfung findet in diesen Kavernen oder Tunneln statt. Flüssigkeit dringt durch die Poren in die Hohlräume ein. Der erzeugte Dampf entweicht durch die Poren.
Hinterschnittene Kavernen bzw. Tunnels werden erfindungsgemäß durch teilweises Verschließen des oberen Bereichs der Vertiefungen 3, 7 erzeugt. Die unter der äußeren Oberfläche liegenden Hohlräume sind dann durch Öffnungen oder Poren mit dem umgebenden Fluid verbunden.
Fig. 12 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt eines strukturiertes Rohrs 1, bei dem die Enden 9 von benachbarten, mit sekundären Nuten 8 versehenen Stegen 20 eingeglättet wurden. Die eingeglätteten Enden 9 bilden einen teilweise geschlossenen Deckel über der Vertiefung 3. Auf diese Weise wird ein System von unter der äußeren Rohroberfläche liegenden Hohlräumen, die mit der Umgebung durch schmale Öffnungen 24 verbunden sind, erzeugt. Es ist vorteilhaft, für die sekundären Nuten 8 eine feinere Teilung zu verwenden als für die primären Vertiefungen. Fig. 13 zeigt einen Werkzeugaufbau zur Herstellung derartiger Strukturen. Eine zylindrische Glättscheibe 18 konstanten Durchmessers ist auf der Werkzeugwelle 14 hinter der Kerbscheibe 16 angeordnet. Der Durchmesser der Glättscheibe 18 ist kleiner als der Durchmesser des Rollprofilwerkzeugs 10.
Ähnliche Strukturen erhält man durch teilweises Verschließen von nicht-fluchtenden, voneinander beabstandeten Vertiefungen 7.
Das Verschließen der Vertiefungen 3, 7 bewirkt eine Reduktion des äußeren Rohrdurchmessers. Dies kann jedoch kontrolliert werden, indem der primäre Strukturierungsschritt so gesteuert wird, daß nicht alles auf der Rohraußenseite verdrängte Material auf der Innenseite des Rohres zur Bildung der Innenstruktur benötigt werden kann. Hierzu wird ein Rollprofilwerkzeug 10 mit großer Verdrängung sowie ein profilierter Dorn 15 mit schmalen Nuten verwendet. Ferner muß der Durchmesser des Dorns geeignet gewählt werden. Die Stege 20 zwischen den Vertiefungen 3, 7 werden dann in Radialrichtung nach außen herausgeformt, was verglichen mit dem Glattrohr 1' zwischenzeitlich einen größeren Rohrdurchmesser in diesem Rohrbereich ergibt. Anschließend werden die sekundären Nuten 8 geformt und die resultierenden Enden 9 der Stege 20 werden eingeglättet, um die Vertiefungen 3, 7 teilweise zu verschließen. Werden die Verfahrensparameter wie dargestellt gewählt werden, dann kann der endgültige Außendurchmesser im strukturierten Bereich 2 kleiner oder gleich dem Außendurchmesser an den unbearbeiteten, glatten Enden 1a sein.
Die vorangegangenen Abschnitte zeigen die große Flexibilität der vorgeschlagenen Technik, um wärmeübergangssteigernde Strukturen auf Rohroberflächen herzustellen. Das Verfahren kann sowohl auf nahtlose, gezogene Rohre wie auch auf geschweißte Rohre, die aus eingeformten Metallbändern gefertigt wurden, angewendet werden. Die vorgeschlagenen Rohre und Verfahren basieren aber immer auf der Strukturierung von Rohren und nicht von Bändern.
Zahlenbeispiel:
Gemäß dem beschriebenen Verfahren wurden beidseitig strukturierte Kupferrohre 1 mit einem Kerndurchmesser Dcore von 17,80 mm hergestellt. Die Außenstruktur besteht aus 36 fluchtenden, kontinuierlichen Vertiefungen 3. Dem Rollprofilwerkzeug 10 lagen folgende geometrischen Daten zugrunde:
Flankenwinkel δ 10°
Drallwinkel β 57°
Teilung P 0,67 mm
Weite W 0,40 mm
Der Schrägstellungswinkel α der Walzwellen 14 mußte auf 7,5° eingestellt werden. Entsprechend ergibt sich der Steigungswinkel γ der Nuten zu 64,5°. Die Tiefe T der Vertiefungen 3 beträgt 0,7 mm. Die Innenstruktur besteht aus 41 trapezförmigen Rippen 5, die unter einem Steigungswinkel
Figure 00170001
von 45° schraubenlinienartig umlaufen. Die Höhe H der Innenrippen 5 beträgt 0,35 mm. Die sekundären Nuten 8 wurden mit einem Paket aus Walzscheiben der Teilung 0,35 mm hergestellt. Die so erzeugte Rohrstruktur zeigt bei Verflüssigung des Kältemittels R-134a auf der Außenseite und Kühlwasserströmung auf der Rohrinnenseite gute Wärmeübertragungseigenschaften. Abhängig von den physikalischen Eigenschaften des Fluids sollte die Teilung K der sekundären Nuten 8 zwischen 0,25 mm und 2,2 mm liegen.

Claims (17)

  1. Wärmeaustauscherrohr (1) mit wahlweise glatten Enden (1a), mindestens einem strukturierten Bereich (2) auf der Rohraußen- und Rohrinnenseite und wahlweise glatten Zwischenbereichen (1b), wobei der Außendurchmesser des strukturierten Bereichs (2) nicht größer ist als der Außendurchmesser der glatten Enden (1a) bzw. der glatten Zwischenbereiche (1b), das folgende Merkmale aufweist:
    a) auf der Rohraußenseite laufen Vertiefungen (3) mit im wesentlichen trapezförmigem Querschnitt schraubenlinienförmig unter einem Steigungswinkel γ = 0° bis 70° um (gemessen gegen die Rohrachse (33));
    b) die Teilung P der Vertiefungen (3) beträgt P = 0,25 bis 2,2 mm (gemessen senkrecht zu deren Symmetriefläche) ;
    c) die Breite W der Vertiefungen (3) beträgt W = 0,6 P bis 0,8 P (gemessen bei der halben Tiefe T der Vertiefungen (3));
    d) der Flankenwinkel δ der Vertiefungen (3) beträgt δ = 7° bis 25° (gemessen gegen deren Symmetriefläche);
    e) auf der Rohrinnenseite laufen Rippen (5) mit einer Höhe H = 0,15 bis 0,60 mm schraubenlinienförmig unter einem Steigungswinkel
    Figure 00190001
    = 10° bis 50° um (gemessen gegen die Rohrachse (33)).
  2. Wärmeaustauscherrohr (1) mit wahlweise glatten Enden (1a), mindestens einem strukturierten Bereich (2) auf der Rohraußen- und Rohrinnenseite und wahlweise glatten Zwischenbereichen (1b), wobei der Außendurchmesser des strukturierten Bereichs (2) nicht größer ist als der Außendurchmesser der glatten Enden (1a) bzw. der glatten Zwischenbereiche (1b), das folgende Merkmale aufweist:
    a) auf der Rohraußenseite sind voneinander beabstandete Vertiefungen (7) im wesentlichen trapezförmigen Querschnitts mit einer Länge L von maximal 10 % des Rohrumfangs unter einem Steigungswinkel γ = 0° bis 70° zur Rohrachse (33) geneigt;
    b) die Teilung P der Vertiefungen (7) beträgt P = 0,25 bis 2,2 mm (gemessen senkrecht zu deren Symmetriefläche);
    c) die Breite W der Vertiefungen (7) beträgt W = 0,6 P bis 0,8 P (gemessen bei der halben Tiefe T der Vertiefungen (7));
    d) der Flankenwinkel δ der Vertiefungen (7) beträgt δ = 7° bis 25° (gemessen gegen deren Symmetriefläche) ;
    e) auf der Rohrinnenseite laufen Rippen (5) mit einer Höhe H = 0,15 bis 0,60 mm schraubenlinienförmig unter einem Steigungswinkel
    Figure 00200001
    = 10° bis 50° um (gemessen gegen die Rohrachse (33)).
  3. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Länge L der beabstandeten Vertiefungen (7) L = 1 bis 4 mm beträgt.
  4. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Tiefe T der Vertiefungen (3, 7) T = 0,4 bis 1,5 mm beträgt.
  5. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Steigungswinkel y der Vertiefungen (3, 7) γ = 15° bis 60° beträgt.
  6. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Flankenwinkel δ der Vertiefungen (3, 7) δ = 9° bis 15° beträgt.
  7. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Rippen (5) auf der Rohrinnenseite einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
  8. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
    daß auf der Rohraußenseite quer zu den Vertiefungen (3, 7) unter einem Kerbwinkel ϕ = 20° bis 160° sekundäre Nuten (8) verlaufen.
  9. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Kerbwinkel ϕ = 30° bis 150° beträgt.
  10. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Tiefe E der sekundären Nuten (8) E = 0,2 T bis 0,8 T der Tiefe der Vertiefungen (3, 7) beträgt.
  11. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10 dadurch gekennzeichnet,
    daß die Teilung K der sekundären Nuten (8) K = 0,25 bis 2,2 mm beträgt.
  12. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Enden (9) der zwischen den Vertiefungen (3, 7) befindlichen Stege (20) geglättet sind.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauscherrohres (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 4 bis 7, bei dem folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
    a) auf der Außenseite eines Glattrohres (1') werden schraubenlinienförmig verlaufende Vertiefungen (3) geformt, indem Material der Rohrwand (4) mittels zahnradartiger Rollprofilwerkzeuge (10) unter Bildung auf der Rohrinnenseite schraubenlinienförmig verlaufender Rippen (5) radial nach innen verdrängt wird, wobei
    b) die Rollprofilwerkzeuge (10) um den Rohrumfang angeordnet werden,
    c) Rollprofilwerkzeuge (10) mit zylindrischem Teil (12) verwendet werden, deren trapezförmige Erhebungen (13) unter einem Drallwinkel β helixartig zur Werkzeugachse verlaufen,
    d) die Werkzeugwellen (14) der Rollprofilwerkzeuge (10) unter einem Schrägstellungswinkel α gegenüber der Rohrachse (33) schräg gestellt werden, wobei α nach der folgenden Gleichung ausgewählt wird:
    Figure 00230001
    mit:
    nR =
    Anzahl der Vertiefungen (3) am Rohrumfang,
    Dcore =
    Kerndurchmesser des Rohres (1) - gemessen am Grund der Vertiefungen (3) -
    e) die Dicke s des zylindrischen Teils (12) der Rollprofilwerkzeuge (10) nach der folgenden Gleichung ausgewählt wird: s ≥1 m . π . Dcore . sin (α) mit:
    m =
    Anzahl der um das Rohr (1') angeordneten Werkzeugwellen (14),
    f) die in Rotation versetzten Rollprofilwerkzeuge (10) in einer Umformzone mit dem Glattrohr (1') in Eingriff gebracht werden, wodurch das Rohr (1') ebenfalls rotiert und entsprechend der Schrägstellung der Rollprofilwerkzeuge (10) in Axialrichtung vorgeschoben wird, und
    g) die Rohrwand (4) in der Umformzone durch einen im Rohr (1') liegenden, drehbaren, profilierten Dorn (15) abgestützt wird.
  14. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauscherrohres nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, bei dem folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
    a) auf der Außenseite eines Glattrohres (1') werden voneinander beabstandete, gegenüber der Rohrachse (33) geneigte Vertiefungen (7) geformt, indem Material der Rohrwand (4) mittels zahnradartiger Rollprofilwerkzeuge (10) unter Bildung auf der Rohrinnenseite schraubenlinienförmig verlaufender Rippen (5) radial nach innen verdrängt wird, wobei
    b) die Rollprofilwerkzeuge (10) um den Rohrumfang angeordnet werden,
    c) zylindrische Rollprofilwerkzeuge (10) verwendet werden, deren trapezförmige Erhebungen (13) unter einem Drallwinkel β helixartig zur Werkzeugachse verlaufen,
    d) die Werkzeugwellen (14) der Rollprofilwerkzeuge (10) unter einem Schrägstellungswinkel α gegenüber der Rohrachse (33) schräg gestellt werden,
    e) die Dicke s der zylindrischen Rollprofilwerkzeuge (10) nach der folgenden Gleichung ausgewählt wird: s < 1 m . π . Dcore . sin (α) mit:
    m =
    Anzahl der um das Rohr (1') angeordneten Werkzeugwellen (14),
    Dcore =
    Kerndurchmesser des Rohres (1) - gemessen am Grund der Vertiefungen (7)
    f) die in Rotation versetzten Rollprofilwerkzeuge (10) in einer Umformzone mit dem Glattrohr (1') in Eingriff gebracht werden, wodurch das Rohr (1') ebenfalls rotiert und entsprechend der Schrägstellung der Rollprofilwerkzeuge (10) in Axialrichtung vorgeschoben wird, und
    g) die Rohrwand (4) in der Umformzone durch einen im Rohr (1') liegenden, drehbaren, profilierten Dorn (15) abgestützt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14 zur Herstellung eines Wärmeaustauscherrohres (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Enden (9) der zwischen den Vertiefungen (3, 7) befindlichen Stege (20) durch eine zahnradartige Kerbscheibe (16) abschnittsweise eingedrückt werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14 zur Herstellung eines Wärmeaustauscherrohres (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Enden (9) der zwischen den Vertiefungen (3, 7) befindlichen Stege (20) durch Walzscheiben abschnittsweise eingedrückt werden.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, zur Herstellung eines Wärmeaustauscherrohres (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Enden (9) der Stege (20) durch radialen Druck mittels einer Glättscheibe (18) verformt werden.
EP00126816A 1999-12-28 2000-12-07 Beidseitig strukturiertes Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung Expired - Lifetime EP1113237B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19963353A DE19963353B4 (de) 1999-12-28 1999-12-28 Beidseitig strukturiertes Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung
DE19963353 1999-12-28

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP1113237A2 true EP1113237A2 (de) 2001-07-04
EP1113237A3 EP1113237A3 (de) 2003-10-08
EP1113237B1 EP1113237B1 (de) 2006-03-01

Family

ID=7934729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP00126816A Expired - Lifetime EP1113237B1 (de) 1999-12-28 2000-12-07 Beidseitig strukturiertes Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6488078B2 (de)
EP (1) EP1113237B1 (de)
DE (2) DE19963353B4 (de)
PT (1) PT1113237E (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005068101A1 (en) * 2004-01-05 2005-07-28 Cooper-Standard Automotive Inc. Indented tube for a heat exchanger
DE102008001435A1 (de) 2008-04-28 2009-10-29 Basf Se Verfahren zur Übertragung von Wärme auf eine monomere Acrylsäure, Acrylsäure-Michael-Oligomere und Acrylsäurepolymerisat gelöst enthaltende Flüssigkeit
WO2011043779A1 (en) * 2009-10-08 2011-04-14 Hamon Research-Cottrell, Inc. Dual enhanced tube for vapor generator

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020084065A1 (en) * 2001-01-04 2002-07-04 Tamin Enterprises Fluid heat exchanger
DE10101589C1 (de) * 2001-01-16 2002-08-08 Wieland Werke Ag Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung
US7096931B2 (en) * 2001-06-08 2006-08-29 Exxonmobil Research And Engineering Company Increased heat exchange in two or three phase slurry
US20050131263A1 (en) * 2002-07-25 2005-06-16 Schmidt + Clemens Gmbh + Co. Kg, Process and finned tube for the thermal cracking of hydrocarbons
US7021106B2 (en) * 2004-04-15 2006-04-04 Mitsui Babcock (Us) Llc Apparatus and method for forming internally ribbed or rifled tubes
US7011150B2 (en) * 2004-04-20 2006-03-14 Tokyo Radiator Mfg. Co., Ltd. Tube structure of multitubular heat exchanger
US7182128B2 (en) * 2005-03-09 2007-02-27 Visteon Global Technologies, Inc. Heat exchanger tube having strengthening deformations
EP1866119B1 (de) * 2005-03-25 2012-06-27 Wolverine Tube, Inc. Werkzeug zur herstellung von verbesserten wärmeübertragungsflächen
US20070079958A1 (en) * 2005-10-11 2007-04-12 Rodman Robert A TriHEX (tm) heat exchanger
CN100458344C (zh) * 2005-12-13 2009-02-04 金龙精密铜管集团股份有限公司 一种电制冷满液式机组用铜冷凝换热管
DE102006008083B4 (de) * 2006-02-22 2012-04-26 Wieland-Werke Ag Strukturiertes Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung
US20080078534A1 (en) * 2006-10-02 2008-04-03 General Electric Company Heat exchanger tube with enhanced heat transfer co-efficient and related method
WO2008095009A2 (en) * 2007-01-30 2008-08-07 Bradley University A heat transfer apparatus and method
CN101338987B (zh) * 2007-07-06 2011-05-04 高克联管件(上海)有限公司 一种冷凝用传热管
US8196909B2 (en) * 2009-04-30 2012-06-12 Uop Llc Tubular condensers having tubes with external enhancements
US20170307300A1 (en) * 2009-04-30 2017-10-26 Uop Llc Re-direction of vapor flow across tubular condensers
US8910702B2 (en) 2009-04-30 2014-12-16 Uop Llc Re-direction of vapor flow across tubular condensers
EP2753158B1 (de) * 2011-08-29 2020-05-20 Yokota Technica Limited Company Förderband
EP2788705B1 (de) * 2011-12-08 2017-03-01 Carrier Corporation Verfahren zur herstellung von wärmetauscherrohren
US10900722B2 (en) 2014-10-06 2021-01-26 Brazeway, Inc. Heat transfer tube with multiple enhancements
US10551130B2 (en) * 2014-10-06 2020-02-04 Brazeway, Inc. Heat transfer tube with multiple enhancements
DE102016006913B4 (de) * 2016-06-01 2019-01-03 Wieland-Werke Ag Wärmeübertragerrohr
DE102016006967B4 (de) * 2016-06-01 2018-12-13 Wieland-Werke Ag Wärmeübertragerrohr
DE102016006914B4 (de) * 2016-06-01 2019-01-24 Wieland-Werke Ag Wärmeübertragerrohr
CN116026178B (zh) * 2023-03-27 2023-06-13 冰轮环境技术股份有限公司 一种换热管及其加工方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2868046A (en) 1954-06-07 1959-01-13 Calumet & Hecla Apparatus for manufacturing integral finned tubing
US3327512A (en) 1964-12-28 1967-06-27 Calumet & Hecla Fine pitch finned tubing and method of producing the same
US3383893A (en) 1965-08-16 1968-05-21 Calumet & Hecla Apparatus for producing integral finned tubing of fine pitch
US3481394A (en) 1967-06-26 1969-12-02 Calumet & Hecla Corp Configuration of heat transfer tubing for vapor condensation on its outer surface
DE2303172A1 (de) 1972-02-07 1973-08-09 Universal Oil Prod Co Vorrichtung zum herstellen gewendelter rippen bzw. stege an der innen- und aussenseite von rohren
EP0701100A1 (de) 1994-09-12 1996-03-13 Carrier Corporation Wärmetauscherrohr
US5697430A (en) 1995-04-04 1997-12-16 Wolverine Tube, Inc. Heat transfer tubes and methods of fabrication thereof
DE19757526C1 (de) 1997-12-23 1999-04-29 Wieland Werke Ag Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschrohres, insbesondere zur Verdampfung von Flüssigkeiten aus Reinstoffen oder Gemischen auf der Rohraußenseite

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2241209A (en) * 1940-06-08 1941-05-06 Edward S Lea Finned condenser tube
GB565027A (en) * 1943-03-03 1944-10-24 W G Jenkinson Ltd Improvements in and relating to lead and lead-alloy pipes and tubes
BE665843A (de) 1964-07-01
US3847212A (en) * 1973-07-05 1974-11-12 Universal Oil Prod Co Heat transfer tube having multiple internal ridges
DE2808080C2 (de) * 1977-02-25 1982-12-30 Furukawa Metals Co., Ltd., Tokyo Wärmeübertragungs-Rohr für Siedewärmetauscher und Verfahren zu seiner Herstellung
JPH06100432B2 (ja) * 1984-06-20 1994-12-12 株式会社日立製作所 伝熱管
JPS6189497A (ja) * 1984-10-05 1986-05-07 Hitachi Ltd 伝熱管
US4660630A (en) * 1985-06-12 1987-04-28 Wolverine Tube, Inc. Heat transfer tube having internal ridges, and method of making same
DE3664959D1 (en) * 1985-10-31 1989-09-14 Wieland Werke Ag Finned tube with a notched groove bottom and method for making it
US5203404A (en) * 1992-03-02 1993-04-20 Carrier Corporation Heat exchanger tube
JPH07218037A (ja) * 1994-01-27 1995-08-18 Furukawa Electric Co Ltd:The 吸収器用伝熱管
DE4404357C2 (de) * 1994-02-11 1998-05-20 Wieland Werke Ag Wärmeaustauschrohr zum Kondensieren von Dampf
US5992512A (en) * 1996-03-21 1999-11-30 The Furukawa Electric Co., Ltd. Heat exchanger tube and method for manufacturing the same
US5996686A (en) * 1996-04-16 1999-12-07 Wolverine Tube, Inc. Heat transfer tubes and methods of fabrication thereof
JP3573640B2 (ja) * 1998-03-04 2004-10-06 株式会社神戸製鋼所 沸騰型伝熱管
US6176302B1 (en) * 1998-03-04 2001-01-23 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Boiling heat transfer tube
JP3801771B2 (ja) * 1998-03-13 2006-07-26 株式会社コベルコ マテリアル銅管 流下液膜式蒸発器用伝熱管
US6056048A (en) * 1998-03-13 2000-05-02 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Falling film type heat exchanger tube
US6098420A (en) * 1998-03-31 2000-08-08 Sanyo Electric Co., Ltd. Absorption chiller and heat exchanger tube used the same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2868046A (en) 1954-06-07 1959-01-13 Calumet & Hecla Apparatus for manufacturing integral finned tubing
US3327512A (en) 1964-12-28 1967-06-27 Calumet & Hecla Fine pitch finned tubing and method of producing the same
US3383893A (en) 1965-08-16 1968-05-21 Calumet & Hecla Apparatus for producing integral finned tubing of fine pitch
US3481394A (en) 1967-06-26 1969-12-02 Calumet & Hecla Corp Configuration of heat transfer tubing for vapor condensation on its outer surface
DE2303172A1 (de) 1972-02-07 1973-08-09 Universal Oil Prod Co Vorrichtung zum herstellen gewendelter rippen bzw. stege an der innen- und aussenseite von rohren
EP0701100A1 (de) 1994-09-12 1996-03-13 Carrier Corporation Wärmetauscherrohr
US5697430A (en) 1995-04-04 1997-12-16 Wolverine Tube, Inc. Heat transfer tubes and methods of fabrication thereof
DE19757526C1 (de) 1997-12-23 1999-04-29 Wieland Werke Ag Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschrohres, insbesondere zur Verdampfung von Flüssigkeiten aus Reinstoffen oder Gemischen auf der Rohraußenseite

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005068101A1 (en) * 2004-01-05 2005-07-28 Cooper-Standard Automotive Inc. Indented tube for a heat exchanger
US9149847B2 (en) 2004-01-05 2015-10-06 Halla Visteon Climate Control Corporation Indented tube for a heat exchanger
DE102008001435A1 (de) 2008-04-28 2009-10-29 Basf Se Verfahren zur Übertragung von Wärme auf eine monomere Acrylsäure, Acrylsäure-Michael-Oligomere und Acrylsäurepolymerisat gelöst enthaltende Flüssigkeit
WO2011043779A1 (en) * 2009-10-08 2011-04-14 Hamon Research-Cottrell, Inc. Dual enhanced tube for vapor generator

Also Published As

Publication number Publication date
DE50012297D1 (de) 2006-04-27
US20010006106A1 (en) 2001-07-05
EP1113237B1 (de) 2006-03-01
US6488078B2 (en) 2002-12-03
PT1113237E (pt) 2006-06-30
DE19963353A1 (de) 2001-07-26
EP1113237A3 (de) 2003-10-08
DE19963353B4 (de) 2004-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19963353B4 (de) Beidseitig strukturiertes Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10156374C1 (de) Beidseitig strukturiertes Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung
EP1830151B1 (de) Strukturiertes Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung
DE4404357C2 (de) Wärmeaustauschrohr zum Kondensieren von Dampf
DE19628280C2 (de) Wärmeübertragungsrohr mit einer gerillten Innenfläche
EP0687880B1 (de) Mehrgängiges Rippenrohr und Verfahren zu dessen Herstellung
EP1223400B1 (de) Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung
DE2829070C2 (de) Verfahren zum Walzen eines Rippenrohres für Wärmetauscher
EP2339283B1 (de) Wärmeübertragerrohr und Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragerrohrs
DE19757526C1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschrohres, insbesondere zur Verdampfung von Flüssigkeiten aus Reinstoffen oder Gemischen auf der Rohraußenseite
EP0733871B1 (de) Austauscherrohr für einen Wärmeaustauscher
DE1751423A1 (de) Rippenrohr und Vorrichtung zu dessen Herstellung
DE2431162A1 (de) Rippenrohr
CH636431A5 (de) Rippenrohr sowie verfahren zu dessen herstellung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens.
DE2303192A1 (de) Rippenrohr sowie verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung
DE2758527C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Rippenrohres
DE2803273A1 (de) Rippenrohr sowie verfahren und vorrichtung zu dessen herstellung
EP0144460A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragungsrohres
DE2755521A1 (de) Waermeuebertragungsrohr und verfahren zu dessen herstellung
DE2335306C3 (de) Rippenrohr für Wärmetauscher und Verfahren zu seiner Herstellung
DD248761A1 (de) Verfahren zur herstellung eines hohlbohrstahls
DE8213891U1 (de) Wärmeübertragungsrohr
DE3217998A1 (de) Waermeuebertragungsrohr
DE7322363U (de) Vorrichtung zur Herstellung eines Rippenrohres
DE7302444U (de) Rippenrohr

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20001207

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

17Q First examination report despatched

Effective date: 20040224

AKX Designation fees paid

Designated state(s): DE FR GB IT PT

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB IT PT

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 50012297

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20060427

Kind code of ref document: P

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20060605

REG Reference to a national code

Ref country code: PT

Ref legal event code: SC4A

Effective date: 20060421

ET Fr: translation filed
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20061204

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20101201

Year of fee payment: 11

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20121207

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20121207

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 16

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20151110

Year of fee payment: 16

Ref country code: PT

Payment date: 20151207

Year of fee payment: 16

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Payment date: 20151221

Year of fee payment: 16

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20170607

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20170831

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20161207

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20170102

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20171231

Year of fee payment: 18

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 50012297

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20190702