EP1312885A2 - Beidseitig strukturiertes Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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EP1312885A2
EP1312885A2 EP02024655A EP02024655A EP1312885A2 EP 1312885 A2 EP1312885 A2 EP 1312885A2 EP 02024655 A EP02024655 A EP 02024655A EP 02024655 A EP02024655 A EP 02024655A EP 1312885 A2 EP1312885 A2 EP 1312885A2
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
tube
rolling
exchanger tube
ribs
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EP02024655A
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EP1312885B1 (de
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Karine Brand
Andreas Knöpfler
Andreas Dr. Beutler
Lutz Ronald
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Wieland Werke AG
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Wieland Werke AG
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    • 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
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    • 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
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Definitions

  • the invention relates to metallic heat exchanger tubes structured on both sides, in particular finned tubes, according to the preamble of claim 1.
  • Heat transfer occurs in many areas of refrigeration and air conditioning technology as well as in Process and energy technology.
  • tubular heat exchangers are frequently used. Flows in many applications a liquid on the inside of the tube, depending on the direction of the Heat flow is cooled or heated. The heat is on the outside of the pipe existing medium is released or withdrawn from it. It's state the technology that in tube bundle heat exchangers instead of smooth tubes on both sides structured pipes are used. This will heat up intensified on the inside of the pipe and on the outside of the pipe.
  • the transferred heat flow density is increased and the heat exchanger can be made more compact. Alternatively, the heat flow density can be maintained and the driving temperature difference be lowered, thereby making energy transfer more efficient is possible.
  • Have structured heat exchanger tubes for shell-and-tube heat exchangers usually at least one structured area and smooth end pieces and possibly smooth intermediate pieces. Limit the smooth end or intermediate pieces the structured areas. So that the tube can be easily inserted into the tube bundle heat exchanger can be installed, the outer diameter of the structured Areas should not be larger than the outer diameter of the smooth end and intermediate pieces.
  • Integrally rolled finned tubes are often used as structured heat exchanger tubes used.
  • Under integrally rolled finned tubes are finned tubes understood, in which the ribs made of the wall material of a smooth tube were formed.
  • Finned tubes have a ring or screw shape on the outside circumferential ribs. In many cases they have one on the inside of the pipe Variety of axially parallel or helical circumferential ribs that the Improve the heat transfer coefficient on the inside of the pipe.
  • These inner ribs run with a constant cross section parallel to the pipe axis or in the form of Helical lines at a certain angle to the pipe axis. The higher the inner ribs the greater the improvement in the heat transfer coefficient.
  • the manufacture of such pipes is e.g.
  • the object of the invention is to provide heat exchanger tubes structured on both sides to produce performance-enhanced internal structure, the weight percentage of Internal structure of the total weight of the pipe must not be higher than that of conventional, helical inner ribs of constant cross-section.
  • the dimensions the inner and outer structure of the finned tube must be independent of each other be adjustable.
  • a heat exchanger tube of the type mentioned in which adjacent inner fins are separated by a primary groove running parallel to the inner fins, that the inner ribs are crossed by secondary grooves running at a pitch angle ⁇ , measured against the pipe axis, that the secondary grooves run at an angle of inclination y of at least 10 ° with respect to the inner ribs and that the depth T of the secondary grooves is at least 20% of the rib height H of the inner ribs.
  • the inner ribs Due to the introduction of the secondary grooves, the inner ribs now have no constant Cross section more. If you follow the course of the inner ribs, then changes the cross-sectional shape of the inner ribs at the locations of the secondary grooves. Through the Secondary grooves create additional vortices in the medium flowing on the pipe side area close to the wall, which increases the heat transfer coefficient. It is realizes that by adding secondary grooves the weight fraction of the Internal structure on the total weight of the pipe is not increased.
  • the depth of the secondary grooves is radial from the top of the inner rib Direction measured.
  • the depth of the secondary grooves is at least 20% of the height the inner ribs. If the depth of the secondary grooves is equal to the height of the inner ribs then there are structural elements spaced apart on the inside of the tube, the truncated pyramids are similar.
  • Claims 2 to 13 relate to preferred embodiments of the invention Heat exchanger tube.
  • the invention further relates to a method according to claims 14 to 19 for the production of the heat exchanger tube according to the invention.
  • the invention is used to produce a heat exchanger tube structured on both sides with the proposed secondary grooves in the internal structure Tool for forming the outer ribs in at least two spaced apart Roll plate packages built.
  • the interior structure is different by two profiled mandrels shaped.
  • the first roll dome supports the pipe in the first forming area under the first roll plate package and forms first Helical circumferential or axially parallel inner ribs, these Internal ribs initially have a constant cross section.
  • the second dome supports the pipe in the second forming area under the second roll plate package larger diameter and forms the secondary grooves according to the invention in the previously formed helically surrounding or axially parallel ribs.
  • the depth The secondary grooves are essentially determined by the choice of the diameter of the two Rolling mandrels set.
  • the integrally rolled finned tube 1 according to Figures 1 and 2 has on the outside of the tube helically surrounding ribs 3.
  • the preparation of the invention Finned tube is made by a rolling process (see US Pat. No. 1,865,575 / 3.327.512 and DE 23 03 172) by means of the device shown in Figure 1.
  • the axis of the tool holder 10 is also the Axis of the two associated rolling tools 11 and 12 and it runs obliquely to Tube axis.
  • the tool holder 10 are each offset by 360 ° / n on the circumference of the Finned tube arranged.
  • the tool holder 10 are radially adjustable. they are in turn arranged in a stationary roller head (not shown).
  • the roller head is fixed in the basic structure of the rolling device.
  • the rolling tools 11 and 12 each consist of several roller disks 13 or 14, the diameter of which increases in the direction of the arrow.
  • the rolling disks 14 of the second Rolling tool 12 consequently have a larger diameter than the rolling disks 13 of the first rolling tool 11.
  • the mandrels 15 and 16 are attached to the free end of a rod 9 and rotatably mounted to each other.
  • the Rod 9 is attached at its other end to the basic structure of the rolling device.
  • the rolling mandrels 15 and 16 are closed in the working area of the rolling tools 11 and 12 position.
  • the rod 9 must be at least as long as the one to be manufactured Finned tube 1.
  • the smooth tube 2 is in the case of undelivered rolling tools 11 and 12 almost completely on the mandrels 15 and 16 on the Rod 9 pushed. Only the part of the smooth tube 2, that in the finished finned tube 1 is to form the first smooth end piece, is not on the mandrels 15 and 16 pushed.
  • Rolling tools 11 and 12 are fed radially to the smooth tube 2 and with the smooth tube 2 engaged.
  • the smooth tube 2 is thereby rotated. Since the The axis of the rolling tools 11 and 12 is inclined to the tube axis, form the Rolling tools 11 and 12 helical ribs 3 from the Tube wall of the smooth tube 2 and simultaneously push the resulting finned tube 1 corresponding to the slope of the helical circumferential ribs 3 in Direction of arrow.
  • the ribs 3 preferably run like a multi-start thread around. The distance between the centers of two neighboring measured along the pipe axis Ribs is called the rib pitch p.
  • the distance between the two Rolling tools 11 and 12 must be adapted so that the rolling disks 14 of the engage the second rolling tool 12 in the grooves 4, which are between those of the first Rolling tool 11 are formed ribs 3a. Ideally this distance is one integer multiple of the rib division p.
  • the second rolling tool 12 then leads the further formation of the outer ribs 3 continues.
  • the axes the two mandrels 15 and 16 are identical to the axis of the tube.
  • the Rolling mandrels 15 and 16 are profiled differently and the outer diameter of the second rolling mandrel 16 is at most as large as the outer diameter of the first Rolling mandrel 15.
  • the outer diameter of the second rolling mandrel is 16 up to 0.8 mm smaller than the outside diameter of the first mandrel 15.
  • the profile of the rolling mandrels usually consists of a large number of trapezoidal ones or almost trapezoidal grooves that are parallel to each other on the outer surface of the Rolling mandrel are arranged.
  • the one between two adjacent grooves Material of the rolling mandrel is referred to as web 19.
  • the webs 19 have a essential trapezoidal cross-section.
  • the grooves usually run underneath a swirl angle of 0 ° to 70 ° to the axis of the mandrel. At the first mandrel 15 this helix angle is designated by ⁇ , in the second rolling mandrel 16 by ⁇ .
  • Twist angle 0 ° corresponds to the case that the grooves are parallel to the axis of the mandrel run. If the twist angle is different from 0 °, the grooves run helically.
  • Helical grooves can be left-handed or right-handed be oriented. 1 and 2 show the case where the first Rolling mandrel 15 right-hand grooves 17 and the second rolling mandrel 16 left-hand grooves 18 has. In this case one speaks of oppositely oriented grooves 17 and 18 or of different orientation of the two swirl angles ⁇ and ⁇ . In this case the twist angles ⁇ and ⁇ can have the same amounts.
  • both mandrels 15 and 16 have grooves 17 and 18 with the same orientation.
  • the twist angles ⁇ and ⁇ must differ with regard to their amount.
  • the two mandrels 15 and 16 must be rotatably supported with respect to one another.
  • the inner ribs 20 are caused by the radial forces of the second rolling tool 12 pressed onto the second mandrel 16. Since the grooves 18 of the second rolling mandrel 16 at a different angle to the dome axis and thus at a different angle to the Pipe axis run as the grooves 17 of the first mandrel 15, meet the inner ribs 20 in sections on a groove 18 or a web 19 of the second rolling mandrel 16. In the sections in which an inner rib 20 meets a groove 18, the Material of the inner rib 20 pressed into the groove. In the sections where one Inner rib 20 meets a web 19, the rib material is deformed and it become parallel grooves 22 in the inner ribs 20th imprinted.
  • the secondary grooves 22 have a trapezoidal cross section. Secondary grooves 22 by same web 19 are impressed in different inner ribs 20 are each other arranged in alignment.
  • the pitch angle that the secondary grooves 22 with the Form tube axis is equal to the twist angle ⁇ , which the grooves 18 of the second mandrel Include 16 with the axis of the second mandrel 16.
  • the angle of inclination y which the secondary grooves 22 enclose with the inner ribs 20, results in the case of rolling mandrels 15 and 16 with the grooves 17 and 18 oriented in the same direction the difference of the twist angles ⁇ and ⁇ , with rolling mandrels 15 and 16 with opposite directions Orientation of the grooves 17 and 18 from the sum of the twist angles ⁇ and ⁇ .
  • the Angle ⁇ is at least 10 °, typically it is in the range between 30 ° and 100 °, preferably between 60 ° and 85 °. Angles y smaller than 90 ° are production-related easier to control than angle y greater than 90 ° and usually cause a smaller pressure drop than angle y greater than 90 °.
  • the depth T of the secondary grooves 22 is from the tip of the inner rib 20 in radial direction measured.
  • Depth T of the secondary grooves 22 can be varied: the smaller the difference in the outer diameter between the first mandrel 15 and the second mandrel 16, the greater the depth T of the secondary grooves 22.
  • a change in the outer diameter of one of the two mandrels 15 or 16 does not have only one Changes in the depth T of the secondary grooves 22 result, but usually causes also a change in the height of the outer ribs 3.
  • the largest rolling disks 13 of the first can be used for this Rolling tool 11 as the smallest rolling disks 14 of the second rolling tool 12 or the smallest rolling disks 14 of the second rolling tool 12 as the largest Rolling disks 13 of the first rolling tool 11 are used.
  • the depth T of the secondary grooves 22 is at least 20% of the height H of the inner ribs 20 be. T is preferably at least 40% of the height H of the inner ribs 20. If the depth T of the secondary grooves 22 is less than the height H of the inner ribs 20, then the course of the inner fins 20 can still be seen on the finely shaped finned tube 1. This is shown in FIG. 3. Changed along the course of the inner ribs 20 but now the cross-sectional shape of the inner ribs 20: the height of the inner ribs 20 is reduced by the depth T at the locations of the secondary grooves 22.
  • the primary grooves 21 run between the inner ribs 20 without interruption Secondary grooves 22 are spaced apart by the primary grooves 21.
  • Fig. 4 shows schematically a section through the inner structure of Fig. 3 along the Line X-X of FIG. 3.
  • the height relationships between inner ribs 20, primary grooves 21 and secondary grooves 22 can be clearly seen here.
  • the shape of the inner fins 20 on the finely shaped finned tube 1 no longer increases detect.
  • the inner ribs 21 are in this case by the secondary grooves 22 in individual, spaced apart elements 23 divided. This is shown in Fig. 2. Due to the trapezoidal cross-section of the initially formed inner ribs 20 and the secondary grooves 22, the spaced elements 23 have the shape of truncated pyramids.
  • the density of the intersections of inner ribs 20 and secondary grooves 22 is determined by profiling the two rolling mandrels 15 and 16.
  • the density of the intersection points is preferably between 90 and 250 intersection points per cm 2 .
  • the inner pipe surface which results if the inner structure was completely removed from the pipe, serves as a reference surface.
  • the description of the manufacturing method according to the invention shows that by the large number of tool parameters that can be selected with this method, the dimensions the external and internal structure are largely independent of each other can be adjusted.
  • the division of the rolling tool enables into two spaced rolling dies 11 and 12 the depth T of the secondary grooves 22 to vary without changing the height of the outer ribs 3 at the same time.
  • Finned tubes structured on both sides for refrigeration and air conditioning technology are often made of copper or copper alloys. Since with these metals the pure material price causes a not inconsiderable share of the total cost of the finned tube, the competition requires that the weight of the tube is as low as possible for a given tube diameter.
  • the weight proportion of the inner structure in relation to the total weight in today's commercially available finned tubes is 10% to 20% depending on the height of the inner structure and thus depending on the performance. Due to the secondary grooves 22 according to the invention in the inner fins 20 of finned tubes structured on both sides, the performance of such tubes can be increased considerably without increasing the proportion by weight of the inner structure.
  • the weight fraction of such an internal structure is usually between 500 g / m 2 and 1000 g / m 2 , preferably between 600 g / m 2 and 900 g / m 2 .
  • the weight fraction of such an internal structure is usually between 150 g / m 2 and 300 g / m 2 , preferably between 180 g / m 2 and 270 g / m 2 . If the width of the primary grooves 21 and the secondary grooves 22 is chosen to be large, then the internal structure can be made light in weight.
  • FIG. 5 shows a diagram that documents the performance advantage of the internal structure according to the invention.
  • the heat transfer coefficient is plotted against the heat flow density in the case of condensation of refrigerant R-134a on the outside of the pipe and cooling water flow on the inside of the pipe.
  • the condensation temperature is 36.7 ° C, the water speed 2.4 m / s.
  • the two finned tubes compared have the same structure on the outside, but differ in the internal structure, as indicated in the diagram.
  • the state of the art is represented by the tube, which is provided with a standard internal structure with a height of 0.35 mm.
  • the finned tube according to the invention with an internal structure with truncated pyramids similar to FIG.
  • the height of the truncated pyramids is approximately 0.30 mm
  • the density of the intersections of the inner ribs 20 and secondary grooves 22 is 143 per cm 2
  • the angle ⁇ is 96 °.
  • the finned tube with an inner structure with truncated pyramids has an advantage in the heat transfer coefficient of 13% to 22%. This advantage is due to the internal structure alone, since the heat transfer coefficient on the outside of the pipe is the same for both pipes.
  • both the radial force for simultaneous Formation of the outer and inner structure as well as the axial force for propulsion of the pipe through the rolling tool, which is built up from relatively thin rolling disks is done alone.
  • the most powerful, commercially available finned tubes are manufactured with rolling disks, whose thickness is between 0.40 mm and 0.65 mm is.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein beidseitig strukturiertes Wärmeaustauscherrohr (1) mit ausgezeichneten Wärmeübertragungseigenschaften, das sowohl Außen- (3) als auch Innenrippen (20) sowie die Innenrippen (20) kreuzende Sekundärnuten (22) aufweist. In der verwendeten Vorrichtung sind zur Formung der Außenrippen (3) zwei beabstandete Walzwerkzeuge (11, 12) vorgesehen, die Innenstruktur wird durch zwei unterschiedlich profilierte Walzdorne (15, 16) geformt. Der erste Walzdorn (15) formt in einem ersten Umformbereich die Innenrippen (20). Der zweite Walzdorn (16) formt in einem zweiten Umformbereich die erfindungsgemäßen Sekundämuten (22) in die zuvor erhaltenen Innenrippen (20); (Fig.1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft metallische, beidseitig strukturierte Wärmeaustauscherrohre, insbesondere Rippenrohre, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Wärmeübertragung tritt in vielen Bereichen der Kälte- und Klimatechnik sowie in der Prozess- und Energietechnik auf. Zur Wärmeübertragung werden in diesen Gebieten häufig Rohrbündelwärmeaustauscher eingesetzt. In vielen Anwendungen strömt hierbei auf der Rohrinnenseite eine Flüssigkeit, die abhängig von der Richtung des Wärmestroms abgekühlt oder erwärmt wird. Die Wärme wird an das auf der Rohraußenseite sich befindende Medium abgegeben bzw. diesem entzogen. Es ist Stand der Technik, dass in Rohrbündelwärmeaustauschem anstelle von Glattrohren beidseitig strukturierte Rohre eingesetzt werden. Hierdurch wird der Wärmeübergang auf der Rohrinnenseite und auf der Rohraußenseite intensiviert. Die übertragene Wärmestromdichte wird erhöht, und der Wärmeaustauscher kann kompakter gebaut werden. Alternativ kann die Wärmestromdichte beibehalten und die treibende Temperaturdifferenz erniedrigt werden, wodurch eine energieeffizientere Wärmeübertragung möglich ist.
Strukturierte Wärmeaustauscherrohre für Rohrbündelwärmeaustauscher besitzen üblicherweise mindestens einen strukturierten Bereich sowie glatte Endstücke und eventuell glatte Zwischenstücke. Die glatten End- bzw. Zwischenstücke begrenzen die strukturierten Bereiche. Damit das Rohr problemlos in den Rohrbündelwärmeaustauscher eingebaut werden kann, darf der äußere Durchmesser der strukturierten Bereiche nicht größer sein als der äußere Durchmesser der glatten End- und Zwischenstücke.
Als strukturierte Wärmeaustauscherrohre werden häufig integral gewalzte Rippenrohre verwendet. Unter integral gewalzten Rippenrohren werden berippte Rohre verstanden, bei denen die Rippen aus dem Wandungsmaterial eines Glattrohres geformt wurden. Rippenrohre besitzen auf ihrer Außenseite ring- oder schraubenförmig umlaufende Rippen. In vielen Fällen besitzen sie auf der Rohrinnenseite eine Vielzahl von achsparallelen oder schraubenlinienförmig umlaufenden Rippen, die den Wärmeübergangskoeffizient auf der Rohrinnenseite verbessern. Diese Innenrippen verlaufen mit konstantem Querschnitt parallel zur Rohrachse oder in Form von Schraubenlinien unter einem bestimmten Winkel zur Rohrachse. Je höher die Innenrippen sind, desto größer ist die Verbesserung des Wärmeübergangskoeffizienten. Die Herstellung derartiger Rohre wird z.B. in DE 23 03 172 beschrieben. Hierbei ist von Bedeutung, dass durch die dort offengelegte Verwendung eines profilierten Walzdorns zur Erzeugung der Innenrippen die Abmessungen der Innen- und der Außenstruktur des Rippenrohres voneinander unabhängig eingestellt werden können. Dadurch können beide Strukturen auf die jeweiligen Anforderungen angepasst und so das Rohr optimal gestaltet werden.
In der jüngsten Zeit wurden viele Möglichkeiten entwickelt, je nach Anwendung den Wärmeübergang auf der Außenseite von integral gewalzten Rippenrohren weiter zu steigern, indem die Rippen auf der Rohraußenseite mit weiteren Strukturmerkmalen versehen werden. Beispielsweise wird bei Kondensation von Kältemitteln auf der
Rohraußenseite der Wärmeübergangskoeffizient deutlich erhöht, wenn die Rippenflanken mit zusätzlichen konvexen Kanten versehen werden (US 5.775.411). Bei Verdampfung von Kältemitteln auf der Rohraußenseite hat es sich als leistungssteigernd erwiesen, die zwischen den Rippen befindlichen Kanäle teilweise zu verschließen, so dass Hohlräume entstehen, die durch Poren oder Schlitze mit der Umgebung verbunden sind. Insbesondere werden solche im wesentlichen geschlossene Kanäle durch Umbiegen oder Umlegen der Rippe (US 3.696.861, US 5.054.548), durch Spalten und Stauchen der Rippe (DE 2.758.526, US 4.577.381), und durch Kerben und Stauchen der Rippe (US 4.660.630, EP 0.713.072, US 4.216.826) erzeugt.
Die genannten Leistungsverbesserungen auf der Rohraußenseite haben zur Folge, dass der Hauptanteil des gesamten Wärmedurchgangswiderstands auf die Rohrinnenseite verschoben wird. Dieser Effekt tritt insbesondere bei kleinen Strömungsgeschwindigkeiten auf der Rohrinnenseite - also z.B. beim Teillastbetrieb - auf. Um den gesamten Wärmedurchgangswiderstand signifikant zu reduzieren, ist es also notwendig, den Wärmeübergangskoeffizienten auf der Rohrinnenseite weiter zu erhöhen. Dies wäre durch eine Vergrößerung der Höhe der Innenrippen prinzipiell möglich, was jedoch aufgrund der zunehmenden, starken Verformung des Materials technisch schwierig beherrschbar ist und ferner zu einem hohen Gewicht des strukturierten Rohres führt. Aus Kostengründen ist dies jedoch unerwünscht.
Aufgabenstellung:
Aufgabe der Erfindung ist es, beidseitig strukturierte Wärmeaustauscherrohre mit leistungsgesteigerter Innenstruktur herzustellen, wobei der Gewichtsanteil der Innenstruktur am Gesamtgewicht des Rohres nicht höher sein darf als bei herkömmlichen, schraubenlinienförmigen Innenrippen konstanten Querschnitts. Die Abmessungen der Innen- und der Außenstruktur des Rippenrohres müssen voneinander unabhängig einstellbar sein.
Kurze Beschreibung der Erfindung:
Die Aufgabenstellung wird bei einem Wärmeaustauscherrohr der genannten Art, bei dem jeweils benachbarte Innenrippen durch eine parallel zu den Innenrippen verlaufende Primärnut getrennt sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass die Innenrippen von unter einem Steigungswinkel β verlaufenden Sekundärnuten - gemessen gegen die Rohrachse - gekreuzt werden,
dass die Sekundämuten gegenüber den Innenrippen unter einem Neigungswinkel y von mindestens 10° verlaufen und
dass die Tiefe T der Sekundärnuten mindestens 20 % der Rippenhöhe H der Innenrippen beträgt.
Durch das Einbringen der Sekundärnuten besitzen die Innenrippen nun keinen konstanten Querschnitt mehr. Folgt man dem Verlauf der Innenrippen, dann ändert sich die Querschnittsform der Innenrippen an den Stellen der Sekundärnuten. Durch die Sekundärnuten entstehen im rohrseitig strömenden Medium zusätzliche Wirbel im wandnahen Bereich, wodurch der Wärmeübergangskoeffizient gesteigert wird. Es ist einsichtig, dass durch das Hinzufügen von Sekundärnuten der Gewichtsanteil der Innenstruktur am Gesamtgewicht des Rohres nicht erhöht wird.
Die Tiefe der Sekundärnuten wird von der Spitze der Innenrippe aus in radialer Richtung gemessen. Die Tiefe der Sekundärnuten beträgt mindestens 20% der Höhe der Innenrippen. Wenn die Tiefe der Sekundämuten gleich der Höhe der Innenrippen ist, dann entstehen auf der Rohrinnenseite voneinander beabstandete Strukturelemente, die Pyramidenstümpfen ähnlich sind.
Die Ansprüche 2 bis 13 betreffen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohres.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin gemäß der Ansprüche 14 bis 19 ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohres.
Gemäß der Erfindung wird zur Erzeugung eines beidseitig strukturierten Wärmeaustauscherrohres mit den vorgeschlagenen Sekundärnuten in der Innenstruktur das Werkzeug zur Formung der Außenrippen in mindestens zwei voneinander beabstandeten Walzscheibenpaketen aufgebaut. Die Innenstruktur wird durch zwei unterschiedlich profilierte Walzdorne geformt. Der erste Walzdom unterstützt das Rohr im ersten Umformbereich unter dem ersten Walzscheibenpaket und formt zunächst schraubenlinienförmig umlaufende oder achsparallele Innenrippen, wobei diese Innenrippen zunächst einen konstanten Querschnitt aufweisen. Der zweite Walzdom unterstützt das Rohr im zweiten Umformbereich unter dem zweiten Walzscheibenpaket größeren Durchmessers und formt die erfindungsgemäßen Sekundärnuten in die zuvor geformten schraubenförmig umlaufenden bzw. achsparallelen Rippen. Die Tiefe der Sekundärnuten wird im wesentlichen durch die Wahl der Durchmesser der beiden Walzdorne festgelegt.
Detaillierte Beschreibung:
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert:
Es zeigt:
Fig.1:
schematisch die Herstellung eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohres mittels zweier Dome mit unterschiedlicher Orientierung der Drallwinkel;
Fig.2:
eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohrs, bei dem sich die Sekundärnuten über die gesamte Höhe der Innenrippe ausdehnen, so dass pyramidenstumpfartige Elemente als Innenstruktur erzeugt werden. Die Ansicht ist teilweise als Schnitt dargestellt;
Fig.3:
ein Foto einer Innenstruktur, bei der sich die Sekundärnuten nur über einen Teil der Höhe der Innenrippe erstrecken;
Fig.4:
schematisch einen Schnitt durch die Innenstruktur von Fig. 3 entlang der Linie X-X von Fig. 3;
Fig.5:
ein Diagramm, das den Leistungsvorteil durch die Sekundärnuten der Innenstruktur dokumentiert;
Das integral gewalzte Rippenrohr 1 nach Figuren 1 und 2 weist auf der Rohraußenseite schraubenlinienförmig umlaufende Rippen 3 auf. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Rippenrohres erfolgt durch einen Walzvorgang (vgl. US-PSen 1.865.575 / 3.327.512 sowie DE 23 03 172) mittels der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung.
Es wird eine Vorrichtung verwendet, die aus n = 3 oder 4 Werkzeughaltern 10 besteht, in die jeweils mindestens zwei von einander beabstandete Walzwerkzeuge 11 und 12 integriert sind. (In Fig. 1 ist aus Gründen der Übersicht nur ein Werkzeughalter 10 dargestellt.) Die Achse des Werkzeughalters 10 ist gleichzeitig die Achse der beiden zugehörigen Walzwerkzeuge 11 und 12 und sie verläuft schräg zur Rohrachse. Die Werkzeughalter 10 sind jeweils um 360°/n versetzt am Umfang des Rippenrohres angeordnet. Die Werkzeughalter 10 sind radial zustellbar. Sie sind ihrerseits in einem ortsfesten (nicht dargestellten) Walzkopf angeordnet. Der Walzkopf ist im Grundgerüst der Walzvorrichtung fixiert. Die Walzwerkzeuge 11 und 12 bestehen jeweils aus mehreren nebeneinander angeordneten Walzscheiben 13 bzw. 14, deren Durchmesser in Pfeilrichtung ansteigt. Die Walzscheiben 14 des zweiten Walzwerkzeugs 12 haben folglich einen größeren Durchmesser als die Walzscheiben 13 des ersten Walzwerkzeugs 11.
Ebenfalls Bestandteil der Vorrichtung sind zwei profilierte Walzdorne 15 und 16, mit deren Hilfe die Innenstruktur des Rohres erzeugt wird. Die Walzdorne 15 und 16 sind am freien Ende einer Stange 9 angebracht und zueinander drehbar gelagert. Die Stange 9 ist an ihrem anderen Ende am Grundgerüst der Walzvorrichtung befestigt. Die Walzdorne 15 und 16 sind im Arbeitsbereich der Walzwerkzeuge 11 und 12 zu positionieren. Die Stange 9 muss mindestens so lang sein wie das herzustellende Rippenrohr 1. Vor der Bearbeitung wird das Glattrohr 2 bei nicht zugestellten Walzwerkzeugen 11 und 12 nahezu vollständig über die Walzdorne 15 und 16 auf die Stange 9 geschoben. Lediglich der Teil des Glattrohres 2, der beim fertigen Rippenrohr 1 das erste glatte Endstück bilden soll, wird nicht über die Walzdorne 15 und 16 geschoben.
Zur Bearbeitung des Rohres werden die am Umfang angeordneten, rotierenden Walzwerkzeuge 11 und 12 auf das Glattrohr 2 radial zugestellt und mit dem Glattrohr 2 in Eingriff gebracht. Das Glattrohr 2 wird dadurch in Drehung versetzt. Da die Achse der Walzwerkzeuge 11 und 12 zur Rohrachse schräg gestellt ist, formen die Walzwerkzeuge 11 und 12 schraubenlinienförmig umlaufenden Rippen 3 aus der Rohrwandung des Glattrohrs 2 und schieben gleichzeitig das entstehende Rippenrohr 1 entsprechend der Steigung der schraubenlinienförmig umlaufenden Rippen 3 in Pfeilrichtung vor. Die Rippen 3 laufen vorzugsweise wie ein mehrgängiges Gewinde um. Der längs zur Rohrachse gemessene Abstand der Mitten zweier benachbarter Rippen wird als Rippenteilung p bezeichnet. Der Abstand zwischen den beiden Walzwerkzeuge 11 und 12 muß so angepasst sein, dass die Walzscheiben 14 des zweiten Walzwerkzeugs 12 in die Nuten 4 greifen, die zwischen den vom ersten Walzwerkzeug 11 geformten Rippen 3a sind. Idealerweise ist dieser Abstand ein ganzzahliges Vielfaches der Rippenteilung p. Das zweite Walzwerkzeug 12 führt dann die weitere Formung der Außenrippen 3 fort.
In der Umformzone des ersten Walzwerkzeugs 11 (= erster Umformbereich) wird die Rohrwandung durch einen ersten profilierten Walzdorn 15 unterstützt, und in der Umformzone des zweiten Walzwerkzeugs 12 (= zweiter Umformbereich) wird die Rohrwandung durch einen zweiten profilierten Walzdorn 16 unterstützt. Die Achsen der beiden Walzdorne 15 und 16 sind identisch mit der Achse des Rohres. Die Walzdorne 15 und 16 sind unterschiedlich profiliert und der Außendurchmesser des zweiten Walzdorns 16 ist höchstens so groß wie der Außendurchmesser des ersten Walzdorns 15. Typischerweise ist derAußendurchmesser des zweiten Walzdoms 16 um bis zu 0,8 mm kleiner als der Außendurchmesser des ersten Walzdorns 15. Das Profil der Walzdorne besteht üblicherweise aus einer Vielzahl von trapezförmigen oder nahezu trapezförmigen Nuten, die parallel zueinander auf der Außenfläche des Walzdorns angeordnet sind. Das zwischen zwei benachbarten Nuten befindliche Material des Walzdorns wird als Steg 19 bezeichnet. Die Stege 19 besitzen einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt. Die Nuten verlaufen üblicherweise unter einem Drallwinkel von 0° bis 70° zur Achse des Dorns geneigt. Beim ersten Walzdorn 15 wird dieser Drallwinkel mit α, beim zweiten Walzdorn 16 mit β bezeichnet.
Drallwinkel 0° entspricht dem Fall, dass die Nuten parallel zur Achse des Dorns verlaufen. Ist der Drallwinkel von 0° verschieden, verlaufen die Nuten schraubenlinienförmig. Schraubenlinienförmig verlaufende Nuten können linksgängig oder rechtsgängig orientiert sein. In den Fig.1 und 2 ist der Fall dargestellt, dass der erste Walzdorn 15 rechtsgängige Nuten 17 und der zweite Walzdom 16 linksgängige Nuten 18 aufweist. Man spricht in diesem Fall von gegensinnig orientierten Nuten 17 und 18 bzw. von unterschiedlicher Orientierung der beiden Drallwinkel α und β. In diesem Fall können die Drallwinkel α und β gleiche Beträge haben. (Gleiches gilt für den Fall, dass der erste Walzdorn 15 linksgängige Nuten 17 und der zweite Walzdorn 16 rechtsgängige Nuten 18 aufweist.) Es ist jedoch auch möglich, dass beide Walzdorne 15 und 16 Nuten 17 und 18 mit gleichsinniger Orientierung aufweisen. In diesem Fall müssen sich jedoch die Drallwinkel α und β hinsichtlich ihres Betrags unterscheiden. Die beiden Walzdorne 15 und 16 müssen zueinander drehbar gelagert sein.
Durch die radialen Kräfte des ersten Walzwerkzeugs 11 wird das Material der Rohrwand in die Nuten 17 des ersten Walzdorn 15 gepresst. Dadurch werden schraubenlinienförmig umlaufenden Innenrippen 20 auf der Innenfläche des Rippenrohres 1 geformt. Zwischen zwei benachbarten Innenrippen 20 verlaufen Primärnuten 21. Entsprechend der Form der Nuten 17 des ersten Walzdorns 15 haben diese Innenrippen 20 einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt, der zunächst entlang der Innenrippe konstant bleibt. Die Innenrippen 20 sind gegenüber der Rohrachse um den gleichen Winkel α (Steigungswinkel) geneigt wie die Nuten 17 zur Achse des ersten Walzdorns 15. Der Steigungswinkel der Innenrippen 20 ist also gleich dem Drallwinkel α des ersten Walzdom 15. Die Höhe der Innenrippen 20 wird mit H bezeichnet und beträgt üblicherweise 0,15 - 0,40 mm.
Durch die radialen Kräfte des zweiten Walzwerkzeugs 12 werden die Innenrippen 20 auf den zweiten Walzdorn 16 gepresst. Da die Nuten 18 des zweiten Walzdorns 16 unter einem anderen Winkel zur Domachse und damit unter einem anderen Winkel zur Rohrachse verlaufen als die Nuten 17 des ersten Walzdorn 15, treffen die Innenrippen 20 abschnittsweise auf eine Nut 18 oder einen Steg 19 des zweiten Walzdorns 16. In den Abschnitten, in denen eine Innenrippe 20 auf eine Nut 18 trifft, wird das Material der Innenrippe 20 in die Nut gepresst. In den Abschnitten, in denen eine Innenrippe 20 auf einen Steg 19 trifft, wird das Rippenmaterial verformt und es werden parallel zueinander verlaufende Sekundärnuten 22 in die Innenrippen 20 eingeprägt. Entsprechend der Form der Stege 19 des zweiten Walzdorns 16 haben die Sekundämuten 22 einen trapezförmigen Querschnitt. Sekundärnuten 22, die vom selben Steg 19 in unterschiedliche Innenrippen 20 eingeprägt werden, sind zueinander fluchtend angeordnet. Der Steigungswinkel, den die Sekundärnuten 22 mit der Rohrachse bilden, ist gleich dem Drallwinkel β, den die Nuten 18 des zweiten Walzdornes 16 mit der Achse des zweiten Walzdornes 16 einschließen. Der Neigungswinkel y, den die Sekundärnuten 22 mit den Innenrippen 20 einschließen, ergibt sich bei Walzdornen 15 und 16 mit gleichsinniger Orientierung der Nuten 17 und 18 aus der Differenz der Drallwinkel α und β, bei Walzdornen 15 und 16 mit gegensinniger Orientierung der Nuten 17 und 18 aus der Summe der Drallwinkel α und β. Der Winkel γ beträgt mindestens 10°, typischerweise liegt er im Bereich zwischen 30° und 100°, vorzugsweise zwischen 60° und 85°. Winkel y kleiner 90° sind fertigungstechnisch leichter zu beherrschen als Winkel y größer 90° und bewirken üblicherweise einen kleineren Druckabfall als Winkel y größer 90°.
Die Tiefe T der Sekundärnuten 22 wird von der Spitze der Innenrippe 20 aus in radialer Richtung gemessen. Durch geeignete Wahl der Außendurchmesser der beiden Walzdorne 15 und 16, sowie durch geeignete Wahl der Außendurchmesser der jeweils größten Walzscheiben der beiden Walzwerkzeuge 11 und 12 kann die Tiefe T der Sekundärnuten 22 variiert werden: Je kleiner der Unterschied im Außendurchmesser zwischen dem ersten Walzdorn 15 und dem zweiten Walzdorn 16 ist, desto größer ist die Tiefe T der Sekundämuten 22. Eine Änderung des Außendurchmessers von einem der beiden Walzdorne 15 oder 16 hat jedoch nicht nur eine Veränderung der Tiefe T der Sekundärnuten 22 zur Folge, sondern bewirkt üblicherweise auch eine Veränderung der Höhe der Außenrippen 3. Dieser Effekt kann jedoch kompensiert werden, indem man den Aufbau der Walzwerkzeuge 11 und 12 modifiziert. Insbesondere können hierzu die größten Walzscheiben 13 des ersten Walzwerkszeugs 11 als kleinste Walzscheiben 14 des zweiten Walzwerkzeugs 12 bzw. die kleinsten Walzscheiben 14 des zweiten Walzwerkzeugs 12 als größte Walzscheiben 13 des ersten Walzwerkszeugs 11 verwendet werden.
Um die Strömung der im Rohr fließenden Flüssigkeit deutlich zu beeinflussen, sollte die Tiefe T der Sekundärnuten 22 mindestens 20% der Höhe H der Innenrippen 20 betragen. Vorzugsweise beträgt T mindestens 40% der Höhe H der Innenrippen 20. Ist die Tiefe T der Sekundärnuten 22 kleiner als die Höhe H der Innenrippen 20, dann ist am fertig geformten Rippenrohr 1 der Verlauf der Innenrippen 20 noch zu erkennen. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Entlang des Verlaufs der Innenrippen 20 verändert sich nun aber die Querschnittsform der Innenrippen 20: Die Höhe der Innenrippen 20 ist an den Stellen der Sekundärnuten 22 um deren Tiefe T reduziert. Die Primärnuten 21 verlaufen ohne Unterbrechung zwischen den Innenrippen 20. Zueinanderfluchtende Sekundärnuten 22 sind durch die Primärnuten 21 beabstandet.
Fig. 4 zeigt schematisch einen Schnitt durch die Innenstruktur von Fig. 3 entlang der Linie X-X von Fig. 3. Die Höhenverhältnisse zwischen Innenrippen 20, Primämuten 21 und Sekundärnuten 22 sind hier deutlich zu erkennen.
Ist die Tiefe T der Sekundärnuten 22 gleich der Höhe H der Innenrippen 20, dann ist am fertig geformten Rippenrohr 1 der Verlauf der Innenrippen 20 nicht mehr zu erkennen. Die Innenrippen 21 werden in diesem Fall durch die Sekundärnuten 22 in einzelne, von einander beabstandete Elemente 23 zerteilt. Dies ist in Fig. 2 dargestellt. Aufgrund des trapezförmigen Querschnitts der zunächst geformten Innenrippen 20 und der Sekundärnuten 22, haben die beabstandeten Elemente 23 die Form von Pyramidenstümpfen.
Durch die Profilierung der beiden Walzdorne 15 und 16 wird die Dichte der Schnittpunkte von Innenrippen 20 und Sekundärnuten 22 bestimmt. Die Dichte der Schnittpunkte liegt vorzugsweise zwischen 90 und 250 Schnittpunkte pro cm2. Als Bezugsfläche dient hierbei die innere Rohroberfläche, die sich ergibt, wenn man die Innenstruktur vollständig aus dem Rohr entfernen würde.
Durch die Sekundärnuten 22 wird die Innenstruktur des Rippenrohres 1 mit zusätzlichen Kanten versehen. Strömt Flüssigkeit auf der Innenseite des Rohres, dann entstehen an diesen Kanten zusätzliche Wirbel in der Flüssigkeit, die die Wärmeübertragung auf die Rohrwand verbessern. Üblicherweise steigt der Druckabfall der im Rohr strömenden Flüssigkeit im gleichen Maße an wie der Wärmeübergangskoeffizient. Durch geeignete Wahl der Abmessungen der Innenstruktur, insbesondere des Neigungswinkels y und der Tiefe T der Sekundärnuten 22, kann dieser Anstieg des Druckabfalls jedoch günstig beeinflusst werden.
Die Beschreibung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zeigt, dass durch die Vielzahl der bei diesem Verfahren wählbaren Werkzeugparameter die Abmessungen der Außen- und Innenstruktur in weiten Bereichen voneinander unabhängig eingestellt werden können. Insbesondere ermöglicht die Aufteilung des Walzwerkzeugs in zwei beabstandete Walzwerkzeuge 11 und 12 die Tiefe T der Sekundärnuten 22 zu variieren ohne gleichzeitig die Höhe der Außenrippen 3 zu verändern.
Beidseitig strukturierte Rippenrohre für die Kälte- und Klimatechnik werden häufig aus Kupfer oder Kupferlegierungen hergestellt. Da bei diesen Metallen der reine Materialpreis einen nicht unerheblichen Anteil an den Gesamtkosten des Rippenrohres bedingt, erfordert es der Wettbewerb, dass bei gegebenem Rohrdurchmesser das Gewicht des Rohres möglichst gering ist. Der Gewichtsanteil der Innenstruktur am Gesamtgewicht beträgt bei heutzutage kommerziell erhältlichen Rippenrohren je nach Höhe der Innenstruktur und damit je nach Leistungsfähigkeit 10% bis 20%. Durch die erfindungsgemäßen Sekundärnuten 22 in den Innenrippen 20 von beidseitig strukturierten Rippenrohren kann die Leistungsfähigkeit derartiger Rohre beträchtlich erhöht werden, ohne dass der Gewichtsanteil der Innenstruktur erhöht wird. Bei Rippenrohren, die aus Werkstoffen mit einer Dichte von 7,5 bis 9,5 g/cm3 bestehen (also z.B. Kupfer, Kupferlegierungen oder Stahl), liegt der auf die äußere Hüllfläche des Rippenrohres bezogene Gewichtsanteil einer derartigen Innenstruktur üblicherweise zwischen 500 g/m2 und 1000 g/m2, vorzugsweise zwischen 600 g/m2 und 900 g/m2. Bei Rippenrohren, die aus Werkstoffen mit einer Dichte von 2,5 bis 3,0 g/cm3 bestehen (also z.B. Aluminium), liegt der auf die äußere Hüllfläche des Rippenrohres bezogene Gewichtsanteil einer derartigen Innenstruktur üblicherweise zwischen 150 g/m2 und 300 g/m2, vorzugsweise zwischen 180 g/m2 und 270 g/m2. Wenn man die Breite der Primärnuten 21 und der Sekundärnuten 22 groß wählt, dann läßt sich ein geringes Gewicht der Innenstruktur realisieren.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm, das den Leistungsvorteil der erfindungsgemäßen Innenstruktur dokumentiert. Aufgetragen ist der Wärmedurchgangskoeffizient gegen die Wärmestromdichte bei Kondensation von Kältemittel R-134a auf der Rohraußenseite und Kühlwasserströmung auf der Rohrinnenseite. Die Kondensationstemperatur beträgt 36,7 °C, die Wassergeschwindigkeit 2,4 m/s. Die beiden verglichenen Rippenrohre besitzen die gleiche Struktur auf ihrer Außenseite, unterscheiden sich jedoch in der Innenstruktur, wie im Diagramm bezeichnet. Der Stand der Technik wird hierbei durch das Rohr repräsentiert, das mit einer Standard-Innenstruktur der Höhe 0,35 mm versehen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Rippenrohr mit Innenstruktur mit Pyramidenstümpfen ähnlich Fig. 2 beträgt die Höhe der Pyramidenstümpfe ungefähr 0,30 mm, die Dichte der Schnittpunkte von Innenrippen 20 und Sekundärnuten 22 beträgt 143 pro cm2 und der Winkel γ beträgt 96°. Das Rippenrohr mit Innenstruktur mit Pyramidenstümpfen weist einen Vorteil im Wärmedurchgangskoeffizienten von 13% bis 22% auf. Dieser Vorteil ist alleine durch die Innenstruktur bedingt, da der Wärmeübergangskoeffizient auf der Rohraußenseite bei beiden Rohren gleich ist.
Die Verwendung von Innenrippen mit Sekundämuten zur Verbesserung des Wärmeübergangs auf der Innenseite von Wärmeaustauscherrohren ist von Rohren bekannt, die lediglich eine Innenstruktur besitzen. Bei nahtlosen Rohren werden derartige Innenstrukturen mittels zweier unterschiedlich profilierter Dorne hergestellt (z.B. JP-OS 1-317637). Diese Technik wird bislang nur bei auf der Rohraußenseite glatten Rohren eingesetzt. Die Übertragung dieser Technik auf beidseitig strukturierte, integral gewalzte Rippenrohre ist jedoch aufgrund der deutlich unterschiedlichen Herstellungsverfahren nicht naheliegend: Bei auf der Rohraußenseite glatten Rohren wird die zur Erzeugung der Innenstruktur erforderliche, radiale Krafteinwirkung durch relativ breite, auf der Rohraußenseite angeordnete Walzen, Rollen oder Kugeln aufgebracht. Der Vortrieb des Rohres in Rohrlängsrichtung wird hierbei durch eine separate Ziehvorrichtung bewerkstelligt. Im Gegensatz hierzu wird bei beidseitig strukturierten, integral gewalzten Rippenrohren sowohl die radiale Kraft zur gleichzeitigen Formung derAußen- und Innenstruktur als auch die axiale Kraft zum Vortrieb des Rohres durch das Walzwerkzeug, das aus relativ dünnen Walzscheiben aufgebaut ist, alleine erbracht. Die leistungsfähigsten, kommerziell erhältlichen Rippenrohre werden mit Walzscheiben hergestellt, deren Dicke zwischen 0,40 mm und 0,65 mm beträgt.

Claims (19)

  1. Wärmeaustauscherrohr (1) mit wahlweise glatten Enden, mindestens einem strukturierten Bereich auf der Rohraußen- und Rohrinnenseite und wahlweise glatten Zwischenbereichen, das folgende Merkmale aufweist:
    a) auf der Rohraußenseite laufen integrale Außenrippen (3) schraubenlinienförmig um,
    b) auf der Rohrinnenseite verlaufen integrale Innenrippen (20) achsparallel oder schraubenlinienförmig unter einem Steigungswinkel α = 0 bis 70° (gemessen gegen die Rohrachse) unter Bildung von Primärnuten (21), dadurch gekennzeichnet,
    c) dass die Innenrippen (20) von unter einem Steigungswinkel β verlaufenden Sekundärnuten (22) - gemessen gegen die Rohrachse - gekreuzt werden,
    d) dass die Sekundärnuten (22) gegenüber den Innenrippen (20) unter einem Neigungswinkel γ von mindestens 10° verlaufen und
    e) dass die Tiefe T der Sekundärnuten (22) mindestens 20 % der Rippenhöhe H der Innenrippen (20) beträgt.
  2. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel y = 30 bis 100° beträgt.
  3. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel y = 60 bis 85° beträgt.
  4. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei gegensinnig verlaufenden Innenrippen (20) und Sekundärnuten (22) der Neigungswinkel y als Summe der Steigungswinkel α und β ergibt: γ = α + β.
  5. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei gleichsinnig verlaufenden Innenrippen (20) und Sekundärnuten (22) der Neigungswinkel y als Differenz der Steigungswinkel α und β ergibt: γ = α - β.
  6. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe T der Sekundärnuten (22) mindestens 40 % der Rippenhöhe H beträgt.
  7. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenhöhe H = 0,15 bis 0,40 mm beträgt.
  8. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Schnittpunkte von Innenrippen (20) und Sekundärnuten (22) 90 bis 250 Schnittpunkte/cm2 beträgt.
  9. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe T der Sekundärnuten (22) der Rippenhöhe H entspricht.
  10. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrinnenseite eine Struktur von Pyramidenstümpfen (23) aufweist.
  11. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der auf die äußere Hüllfläche des Wärmeaustauscherrohres (1) bezogene Gewichtsanteil der Innenstruktur 500 bis 1000 g/m2, vorzugsweise 600 bis 900 g/m2, beträgt und dass die Dichte des verwendeten Werkstoffs 7,5 bis 9,5 g/cm3 beträgt.
  12. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der auf die äußere Hüllfläche des Wärmeaustauscherrohres (1) bezogene Gewichtsanteil der Innenstruktur 150 bis 300 g/m2, vorzugsweise 180 bis 270 g/m2, beträgt und dass die Dichte des verwendeten Werkstoffs 2,5 bis 3,0 g/cm3 beträgt.
  13. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es als nahtloses Rohr ausgebildet ist.
  14. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauscherrohres (1), nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, mit auf der Rohraußenseite schraubenlinienförmig umlaufenden und auf der Rohrinnenseite achsparallel oder schraubenlinienförmig verlaufenden, integralen, d.h. aus der Rohrwandung herausgearbeiteten Außenrippen (3) und Innenrippen (20), die von Sekundärnuten (22) gekreuzt werden, bei dem folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
    a) auf der Außenseite eines Glattrohres (2) werden in einem ersten Umformbereich schraubenlinienförmig verlaufende Außenrippen (3) geformt, indem das Rippenmaterial durch Verdrängen von Material aus der Rohrwandung mittels eines ersten Walzschritts gewonnen wird und das entstehende Rippenrohr (1) durch die Walzkräfte in Drehung versetzt und entsprechend den entstehenden schraubenlinienförmigen Rippen (3) vorgeschoben wird, wobei die Außenrippen (3) mit ansteigender Höhe aus dem sonst unverformten Glattrohr (2) ausgeformt werden,
    b) die Rohrwandung wird im ersten Umformbereich durch einen im Rohr liegenden ersten Walzdorn (15) abgestützt, der drehbar und profiliert ist,
    c) in einem zweiten Walzschritt werden die Außenrippen (3) in einem vom ersten Umformbereich beabstandeten zweiten Umformbereich mit weiter ansteigender Höhe ausgebildet und die Innenrippen (20) mit Sekundärnuten (22) versehen, wobei
    d) die Rohrwandung im zweiten Umformbereich durch einen im Rohr liegenden zweiten Walzdorn (16) abgestützt wird, der ebenfalls drehbar und profiliert ausgebildet ist, dessen Profilierung sich aber von der Profilierung des ersten Walzdorns (15) hinsichtlich des Betrages oder der Orientierung des Drallwinkels unterscheidet.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Umformbereiche im wesentlichen als ganzzahliges Vielfaches der Rippenteilung p gewählt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des zweiten Walzdorns (16) kleiner als der Außendurchmesser des ersten Walzdorns (15) gewählt wird.
  17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16 zur Herstellung eines Wärmeaustauscherrohres (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Walzdorne (15, 16) mit gegensinnig orientierten Nuten (17, 18) eingesetzt werden.
  18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16 zur Herstellung eines Wärmeaustauscherrohres (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Walzdorne (15, 16) mit gleichsinnig orientierten Nuten (17, 18) eingesetzt werden.
  19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe T der Sekundärnuten (22) durch Wahl der Durchmesser der Walzdorne (15, 16) und durch Wahl der Durchmesser der jeweils größten Walzscheiben der beiden Walzwerkzeuge (11,12) eingestellt wird.
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