EP1312885B1 - Beidseitig strukturiertes Wärmeaustauscherrohr und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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EP1312885B1
EP1312885B1 EP02024655A EP02024655A EP1312885B1 EP 1312885 B1 EP1312885 B1 EP 1312885B1 EP 02024655 A EP02024655 A EP 02024655A EP 02024655 A EP02024655 A EP 02024655A EP 1312885 B1 EP1312885 B1 EP 1312885B1
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EP
European Patent Office
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pipe
heat
ribs
grooves
secondary grooves
Prior art date
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EP02024655A
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EP1312885A2 (de
EP1312885A3 (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, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles 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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    • B21C37/20—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 or 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 or tubes with decorated walls with helical guides
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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Definitions

  • the invention relates to metallic, double-sided structured heat exchanger tubes, 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 the Process and energy technology.
  • tube bundle heat exchanger In many applications flows Here on the tube inside a liquid, which depends on the direction of the Heat flow is cooled or heated. The heat gets to the outside of the pipe the medium is discharged or withdrawn. It is booth the technique that in RohrbündeltageSem instead of smooth tubes on both sides structured tubes are used. As a result, the heat transfer on the inside of the pipe and on the outside of the pipe intensified. The transferred heat flux 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, resulting in a more energy-efficient heat transfer is possible.
  • Have structured heat exchanger tubes for tube bundle heat exchanger usually at least one structured area and smooth end pieces and possibly smooth spacers. Limit the smooth end or intermediate pieces the structured areas. So that the tube easily into the tube bundle heat exchanger can be installed, the outer diameter of the structured Areas should not be greater than the outer diameter of the smooth end and intermediate pieces.
  • Heat exchanger tubes are known for example from US 3,861,462, the are structured on both sides. The structure is first rolled into strip material, which is then formed into a tube and welded to the butt joint.
  • such are substantially closed Channels by bending or flipping the rib (US 3,696,861, US 5,054,548), by splitting and upsetting the rib (DE 2,758,526, US 4,577,381), and by notching and swaging the rib (US 4,660,630, EP 0,713,072, US 4,216,826).
  • the object of the invention is to provide both sides with structured heat exchanger tubes To produce increased performance internal structure, wherein the weight fraction of the Internal structure of the total weight of the pipe may not be higher than in conventional, helical internal ribs of constant cross section.
  • the dimensions The internal and external structure of the finned tube must be independent of each other be adjustable.
  • the task is solved in a heat exchanger tube of the type mentioned, in each of which adjacent inner ribs are separated by a parallel to the inner ribs extending primary groove, according to the invention, in that the inner ribs are crossed by secondary grooves running at a pitch angle ⁇ , measured against the pipe axis, the secondary grooves extend at an inclination angle ⁇ of 60-85 ° with respect to the inner ribs, that the depth T of the secondary grooves is at least 20% of the rib height H of the inner ribs, and the density of the intersections of inner ribs (20) and secondary grooves (22) is 90 to 250 points of intersection / cm 2 .
  • the inner ribs now have no constant Cross section more. Following the course of the inner ribs, then changes the cross-sectional shape of the inner ribs at the locations of the secondary grooves.
  • the Secondary grooves arise in the pipe side flowing medium additional vortex in close to the wall, which increases the heat transfer coefficient. It is Seeing 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 becomes radial from the top of the inner fin Direction measured.
  • the depth of the secondary grooves is at least 20% of the Height of the inner ribs. If the depth of the secondary grooves is equal to the height of the Inner ribs, then arise on the inside of the tube spaced apart Structural elements similar to truncated pyramids.
  • Claims 2 to 10 relate to preferred embodiments of the invention Heat exchanger tube.
  • the invention further provides, according to claims 12 to 16, a Process for the preparation of the heat exchanger tube according to the invention.
  • the Tool for forming the outer ribs in at least two spaced apart Rolled disc packages built.
  • the internal structure is different by two profiled roll mandrels shaped.
  • the first mandrel supports the pipe in the first forming area under the first roll disk package and forms first helical circumferential or axially parallel inner ribs, these Inner ribs initially have a constant cross-section.
  • the second rolling mandrel supports the pipe in the second forming area under the second roll disk package larger diameter and shapes the secondary grooves according to the invention in the previously formed helical circumferential or paraxial ribs.
  • the Depth of the secondary grooves is essentially determined by the choice of diameter set two mandrels.
  • the integrally rolled finned tube 1 according to Figures 1 and 2 has on the tube outside helically encircling ribs 3 on.
  • the preparation of the invention Finned tube is carried out by a rolling process (see US Patent Nos. 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 simultaneously the Axle of the two associated rolling tools 11 and 12 and it extends obliquely to Tube axis.
  • the tool holder 10 are each offset by 360 ° / n at the periphery of Finned tube arranged.
  • the tool holder 10 are radially deliverable. you are in turn arranged in a stationary (not shown) rolling head.
  • the rolling head is fixed in the basic framework of the rolling device.
  • the rolling tools 11 and 12 each consist of several juxtaposed rolling disks 13 and 14, whose diameter increases in the direction of the arrow.
  • the rolling disks 14 of the second Rolling tool 12 thus 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 skeleton of the rolling device.
  • the mandrels 15 and 16 are in the working range of the rolling tools 11 and 12 to position.
  • the rod 9 must be at least as long as the one to be produced Finned tube 1.
  • the smooth tube 2 Prior to machining, the smooth tube 2 is used for undelivered rolling tools 11 and 12 almost completely over the mandrels 15 and 16 on the Pushed rod 9. Only the part of the smooth tube 2, the finished finned tube 1 is to form the first smooth end piece is not on the mandrels 15 and 16 pushed.
  • the tube is arranged on the circumference, rotating Rolling tools 11 and 12 delivered to the smooth tube 2 radially and with the smooth tube 2 engaged.
  • the smooth tube 2 is thereby rotated. Because the Axis of the rolling tools 11 and 12 is inclined to the tube axis, forming the Rolling tools 11 and 12 helically encircling ribs 3 from the Tube wall of the smooth tube 2 and push at the same time the resulting finned tube 1 corresponding to the pitch of the helical circumferential ribs 3 in FIG Arrow direction.
  • the ribs 3 preferably run like a multi-start thread around. The distance between the centers of two adjacent ones measured along the tube axis Ribs are referred to as rib pitch p.
  • the distance between the two Rolling tools 11 and 12 must be adapted so that the rolling disks 14 of the second rolling tool 12 engage in the grooves 4, which between the first Rolling tool 11 are shaped ribs 3a. Ideally, this distance is one integer multiple of the rib pitch p.
  • the second rolling tool 12 then performs the further shaping of the outer ribs 3 away.
  • the axes the two mandrels 15 and 16 are identical to the axis of the tube.
  • the 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 outside diameter of the second rolling mandrel is 16 up to 0.8 mm smaller than the outer diameter of the first rolling mandrel 15.
  • Das Profile of the mandrels usually consists of a variety of trapezoidal or nearly trapezoidal grooves parallel to each other on the outer surface of the Walzdorns are arranged. Located between two adjacent grooves Material of the rolling mandrel is referred to as web 19. The webs 19 have an im significant trapezoidal cross-section.
  • the grooves are usually under a helix angle of 0 ° to 70 ° inclined to the axis of the mandrel. At the first rolling mandrel 15, this twist angle is denoted by ⁇ , and 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 helix angle is different from 0 °, the grooves are helical. Helical grooves can be left-handed or right-handed be oriented.
  • FIGS. 1 and 2 show the case that the first one Rolling mandrel 15 right-hand grooves 17 and the second rolling mandrel 16 left-hand grooves 18 has.
  • the helix angles ⁇ and ⁇ can have equal amounts.
  • both mandrels 15 and 16 have grooves 17 and 18 with the same direction.
  • the helix angles ⁇ and ⁇ must differ in terms of their amount.
  • the two mandrels 15 and 16 must be rotatably mounted to each other.
  • the inner ribs 20 are opposite to the Pipe axis by the same angle ⁇ (pitch angle) inclined as the grooves 17 to Axis of the first rolling mandrel 15.
  • the pitch angle of the inner ribs 20 is thus equal to the helix angle ⁇ of the first rolling mandrel 15.
  • the height of the inner ribs 20 is denoted by H and is usually 0.15-0.40 mm.
  • the inner ribs 20 pressed onto the second rolling 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 Tube axis run as the grooves 17 of the first rolling 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 where an inner fin 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 fin material is deformed and it become parallel to each other secondary grooves 22 in the inner ribs 20th imprinted.
  • the secondary grooves 22 According to the shape of the webs 19 of the second rolling mandrel 16 have the secondary grooves 22 a trapezoidal cross-section. Secondary grooves 22 coming from the the same web 19 are stamped into different inner ribs 20 are to each other arranged in alignment.
  • the pitch angle that the secondary grooves 22 with the Form pipe axis is equal to the helix angle ⁇ , the grooves 18 of the second rolling mandrel 16 with the axis of the second rolling mandrel 16 include.
  • the angle of inclination ⁇ which include the secondary grooves 22 with the inner ribs 20 results in roll mandrels 15 and 16 with the same direction orientation of the grooves 17 and 18 from the difference of the helix angle ⁇ and ⁇ , with roll mandrels 15 and 16 with opposite directions Orientation of the grooves 17 and 18 from the sum of the helix angles ⁇ and ⁇ .
  • Angle ⁇ is between 60 ° and 85 °. Angle ⁇ smaller than 90 ° are manufacturing technology easier to control than angle ⁇ greater than 90 ° and usually cause a smaller pressure drop as angle ⁇ greater than 90 °.
  • the depth T of the secondary grooves 22 is from the top of the inner fin 20 in Measured radial direction.
  • the Depth T of the secondary grooves 22 are varied: the smaller the difference in outer diameter between the first rolling mandrel 15 and the second rolling mandrel 16, the greater the depth T of the secondary grooves 22.
  • a change in the outer diameter from one of the two mandrels 15 or 16 but not only one Changing the depth T of the secondary grooves 22 result, but usually causes also a change in the height of the outer ribs 3. This effect can However, be compensated by the structure of the rolling tools 11 and 12 modified.
  • the largest rolling disks 13 of the first Rolling tool 11 as the smallest rolling disks 14 of the second rolling tool 12th or the smallest rolling disks 14 of the second rolling tool 12 as the largest Rolling discs 13 of the first rolling tool 11 can be used.
  • the depth T of the secondary grooves 22 at least 20% of the height H of the inner ribs 20th be.
  • T is at least 40% of the height H of the inner fins 20. If the depth T of the secondary grooves 22 is smaller than the height H of the inner fins 20, then is the finished shaped finned tube 1, the course of the inner ribs 20 can still be seen. This is shown in FIG. Altered 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 20th is reduced at the locations of the secondary grooves 22 by the depth T thereof.
  • the prime intestines 21 are continuous without interruption between the inner ribs 20. Aligned to each other Secondary grooves 22 are spaced by the primary grooves 21.
  • FIG. 4 shows schematically a section through the internal structure of FIG. 3 along the Line X-X of Fig. 3.
  • the height relationships between inner ribs 20, primary grooves 21st and secondary grooves 22 are clearly visible here.
  • the depth T of the secondary grooves 22 is equal to the height H of the inner fins 20, then on the finished molded finned tube 1, the course of the inner fins 20 no longer 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.
  • the density of the intersections is between 90 and 250 intersections per cm 2 .
  • the reference surface is the inner tube surface, which results from removing the inner structure completely from the tube.
  • the pressure drop of the Pipe flowing liquid to the same extent as the heat transfer coefficient.
  • the description of the production process according to the invention shows that the multitude of tool parameters that can be selected in this method are the dimensions the outer and inner structure in a wide range of independent can be adjusted. In particular, allows the division of the rolling tool in two spaced rolling tools 11 and 12, the depth T of the secondary grooves 22 to vary without simultaneously changing the height of the outer ribs 3.
  • Double-sided structured finned tubes for refrigeration and air conditioning are often made of copper or copper alloys. Since in these metals the pure price of material accounts for a not inconsiderable share of the total cost of the finned tube, competition requires that the weight of the tube be minimized for a given tube diameter.
  • the proportion by weight of the internal structure in the total weight is in today commercially available finned tubes, depending on the height of the internal structure and thus depending on the performance of 10% to 20%.
  • the proportion by weight of such an internal structure relative to the outer envelope surface of the finned tube 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 which relates to the outer envelope surface of the finned tube, is usually between 150 g / m 2 and 300 g / m 2 , preferably between 180 g / m 2 and 270 g / m 2 . If one chooses the width of the primary grooves 21 and the secondary grooves 22 large, then a low weight of the internal structure can be realized.
  • the heat transfer coefficient is plotted against the heat flow density at condensation of refrigerant R-134a on the outside of the pipe and cooling water flow on the pipe inside.
  • the condensation temperature is 36.7 ° C
  • the water velocity 2.4 m / s.
  • the two compared finned tubes have the same structure on their outer side, but differ in the internal structure, as indicated in the diagram.
  • the prior art is represented by the tube, which is provided with a standard internal structure of height 0.35 mm. 2, the height of the truncated pyramids is approximately 0.30 mm, the density of the intersections of inner ribs 20 and secondary grooves 22 is 143 per cm 2 and the angle ⁇ is 96 °.
  • the finned tube with internal structure with truncated pyramids has an advantage in the heat transfer coefficient of 13% to 22%. This advantage is due solely to the internal structure, since the heat transfer coefficient on the tube outside is the same for both tubes.
  • both the radial force for simultaneous Forming the outer and inner structure as well as the axial force for propulsion of the tube through the rolling tool, which is made up of relatively thin discs is provided by itself.
  • the most powerful, commercially available finned tubes are made with rolled discs whose thickness is between 0.40 mm and 0.65 mm is.

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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.
Wärmeaustauscherrohre sind beispielsweise aus der US 3.861.462 bekannt, die beidseitig strukturiert sind. Die Struktur wird zunächst in Bandmaterial eingewalzt, das anschließend zu einem Rohr geformt und an der Stoßfuge geschweißt wird.
Andere strukturierte Wärmeaustauscherrohre werden häufig als integral gewalzte Rippenrohre verwendet. Unter integral gewalzten Rippenrohren werden berippte Rohre verstanden, bei denen die Rippen aus dem Wandungsmaterial eines Glattrohres geformt wurden und die nahtfrei sind (US 5.992.513, US 4.733.698). 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 (US 3.768.291). 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 beispielsweise 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 Sekundärnuten gegenüber den Innenrippen unter einem Neigungswinkel γ von 60-85° verlaufen,
dass die Tiefe T der Sekundärnuten mindestens 20 % der Rippenhöhe H der Innenrippen beträgt, und
dass die Dichte der Schnittpunkte von Innenrippen (20) und Sekundärnuten (22) 90 bis 250 Schnittpunkte/cm2 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 Sekundärnuten gleich der Höhe der Innenrippen ist, dann entstehen auf der Rohrinnenseite voneinander beabstandete Strukturelemente, die Pyramidenstümpfen ähnlich sind.
Die Ansprüche 2 bis 10 betreffen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohres.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin, gemäß den Ansprüchen 12 bis 16, 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 Walzdorn 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 Walzdorn 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 der Außendurchmesser des zweiten Walzdorns 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 Walzdorn 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 Walzdorn 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 Sekundärnuten 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 γ, 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 zwischen 60° und 85°. Winkel γ kleiner 90° sind fertigungstechnisch leichter zu beherrschen als Winkel γ größer 90° und bewirken üblicherweise einen kleineren Druckabfall als Winkel γ 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 Sekundärnuten 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 Primämuten 21 verlaufen ohne Unterbrechung zwischen den Innenrippen 20. Zueinander fluchtende 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 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 γ 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 Sekundärnuten 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 der Außen- 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 (16)

  1. Nahtloses 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 60 bis 85° verlaufen,
    e) dass die Tiefe T der Sekundärnuten (22) mindestens 20 % der Rippenhöhe H der Innenrippen (20) beträgt, und
    f) dass die Dichte der Schnittpunkte von Innenrippen (20) und Sekundärnuten (22) 90 bis 250 Schnittpunkte/cm2 beträgt.
  2. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel γ = 30 bis 100° beträgt.
  3. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei gegensinnig verlaufenden Innenrippen (20) und Sekundärnuten (22) der Neigungswinkel γ als Summe der Steigungswinkel α und β ergibt: γ = α + β.
  4. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei gleichsinnig verlaufenden Innenrippen (20) und Sekundärnuten (22) der Neigungswinkel γ als Differenz der Steigungswinkel α und β ergibt: γ = α - β.
  5. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe T der Sekundärnuten (22) mindestens 40 % der Rippenhöhe H beträgt.
  6. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenhöhe H = 0,15 bis 0,40 mm beträgt.
  7. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe T der Sekundärnuten (22) der Rippenhöhe H entspricht.
  8. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrinnenseite eine Struktur von Pyramidenstümpfen (23) aufweist.
  9. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
    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.
  10. Wärmeaustauscherrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
    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.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauscherrohres (1), nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, mit auf der Rohraußenseite schraubenlinienförmig umlaufenden und auf der Rohrinnenseite achsparallel oder schraubenlinienförmig verlaufenden, integralen, dies bedeutet 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.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Umformbereiche im wesentlichen als ganzzahliges Vielfaches der Rippenteilung p gewählt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des zweiten Walzdorns (16) kleiner als der Außendurchmesser des ersten Walzdorns (15) gewählt wird.
  14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13 zur Herstellung eines Wärmeaustauscherrohres (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Walzdorne (15, 16) mit gegensinnig orientierten Nuten (17, 18) eingesetzt werden.
  15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13 zur Herstellung eines Wärmeaustauscherrohres (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Walzdorne (15, 16) mit gleichsinnig orientierten Nuten (17, 18) eingesetzt werden.
  16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 15, 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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