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DE1930040A1 - Ribbed heat exchanger pipe construction - Google Patents

Ribbed heat exchanger pipe construction

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Publication number
DE1930040A1
DE1930040A1 DE19691930040 DE1930040A DE1930040A1 DE 1930040 A1 DE1930040 A1 DE 1930040A1 DE 19691930040 DE19691930040 DE 19691930040 DE 1930040 A DE1930040 A DE 1930040A DE 1930040 A1 DE1930040 A1 DE 1930040A1
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DE
Germany
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pipe
sections
rib
liquid metal
rib sections
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Pending
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DE19691930040
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German (de)
Inventor
Schoell Prof Dr-Ing Guenter
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Original Assignee
Individual
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Priority to US43534A priority patent/US3687194A/en
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Abstract

Pipe rib is attached to the profile of the pipe. Openings in the ribs are enlarged with small toothed or dove tailed gaps. The metal cast on each side of each rib surrounds the pipe wall in the form of a mantle. The ribs are embedded in the cast metal along the pipe circumference and the gaps are filled with metal.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Rippenrohren aus RippenteilstUcken Die Herstellung von Rippenrohren in der Bauform, daß Rohre mit quer zu ihrer Achse angeordneten Rippen versehen sind, ist in manigfachen Ausfürungsformen bekannt.Method and device for the production of finned tubes from fin sections The manufacture of finned tubes in the design that tubes with transverse to their axis arranged ribs are provided is known in manifold Ausfürungsformen.

Wenn man von der bekannten Bauweise absieht, bei welcher gerade oder gewellte Blechstreifen auf ein Rohr aufgewickelt sind, ist die wohl am weitesten verbreitete Ausfilhrungsform eine solche, bei der die Rippen aus einzelnen gestanzten Blechstücken bestehen. Auch hier können wieder zwei grundsätzliche Ausführungsformen unterschieden werden, bei denen im einen Fall die Rippen eine dem Rohrprofil angepaßte Ausstanzung oder Aushalsung erhalten und auf das zu berippende Rohr nacheinander aufgeschoben werden.If you disregard the well-known construction, which straight or corrugated sheet metal strips are wound on a tube, that is probably the furthest Widespread Ausfilhrungsform one in which the ribs are punched from individual Pieces of sheet metal exist. Here, too, two basic embodiments can be used a distinction can be made, in which in one case the ribs are adapted to the pipe profile Get punched or necked-out and successively on the tube to be finned be postponed.

Die mechanisch feste und wärmeleitende Verbindung zwischen Rohr und aufgeschobenen Rippen wird in der Mehrzahl aller Fälle durch eine Tauchverzinkung erreicht. Weiterhin ist eine Verbindungsart zwischen gelochten oder ausgehalsten Rippen und Rohr durch Schweissung bekannt, wobei die Verschweissung der einzelnen Rippen mit dem Rohr elektrisch oder autogen weitgehend mechanisiert auf Spezialmaschinen erfolgt. Auch durch mechanische oder hydraulische Aufweitung des Rohres kann zumindest im niederen Temperaturbereich eine mechanisch feste unel wirmeleitenda Verbindung zwischen Rippen und Rohr erreicht werden.The mechanically strong and thermally conductive connection between pipe and In the majority of all cases, postponed ribs are made by hot-dip galvanizing achieved. Furthermore, there is a type of connection between perforated or hollowed out Ribs and tube known by welding, the welding of the individual Ribs with the tube electrically or autogenously largely mechanized on special machines he follows. By mechanical or hydraulic expansion of the pipe, at least in the lower temperature range a mechanically strong, non-conductive connection can be achieved between ribs and tube.

Bei einem weiterhin bekannten Herstellungsverfahren werden die Rippen in zwei oder mehr Teilstücke zerlegt und durch elektrische Stumpfpresschweissung mit dem Rohr oder auch gleichzeitig mit mehreren Rohr verbunden Alle nach den vorbeschriebenen Verfahren hergestellten Rippenrohre haben in der Technik bestimmte, meist abgegrenzte Anwendungsgebiete gefunden, wobei für die Gebietsabgrenzungen neben der Höhe der beim Wärmeübertragungsprozess herrschenden Temperaturen vor allem wirtschaftliche Gesichtspunkte entscheidend sind.In a further known manufacturing method, the ribs dismantled into two or more parts and by electric butt pressure welding connected to the pipe or to several pipes at the same time All Finned tubes produced by the method described above have in the art certain, mostly delimited areas of application found, whereby for the area delimitations in addition to the level of the temperatures prevailing during the heat transfer process, above all economic considerations are crucial.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren nebst Vorrichtung zur Herstellung von Rippenrohren aus Rippenteilstücken, bei welchem zur Verbindung der Rippenteilstücke mit dem Rohr, unter hohem Druck stehendes, flüssiges Metall verwendet wird und bei welchen nach d.r Erstarrung des flüssigen Metalls dieses sowohl die Aufgabe der mechanisch festen Verbindung zwischen Ripenteilstücken und Rohr übernimmt und gleichzeitig die wärieleitende Brücke zwischen Rippenteilstücken und Rohr darstellt.The invention relates to a method and device for production of finned tubes made of fin sections, in which to connect the fin sections with the pipe, high pressure liquid metal is used and at which after the solidification of the liquid metal this both the task of mechanically firm connection between rib sections and pipe takes over and at the same time represents the heat-conducting bridge between the rib sections and the pipe.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß die aus mindestens zwei Rippenteilstücken bestehenden Rippen außer der dem Rohrprofil entsprechenden Ausstanzung weitere zahn-. oder schwalbenschwanzförmige kleine, am rohrprofilumfang verteilte Ausstanzungen erhalten, und das flüssige Metall beim Herstellungsprozess als dünne Schale beiderseits joder Rippe das Rohr umschliesst, wobei die rippenteilstücke längs des Rohrumfangs im flüssiges -später erstarrendes Metall eingebettet - und die zahn-oder schwalbenschwanzartigen kleinen Ausstanzungen mit flüssigem Metall ausgefüllt sind und nach dessen Erstarren die Rippenteilstücke machanisch fest mit dem Rohr verbinden.This is achieved according to the invention in that the at least two rib sections consisting of ribs other than the one corresponding to the pipe profile Punching out more tooth. or dovetail-shaped small ones on the circumference of the pipe profile get distributed punchings, and the liquid metal during the manufacturing process as a thin shell on both sides of each rib surrounds the tube, with the rib sections embedded along the circumference of the pipe in the liquid - later solidifying metal - and the tooth-like or dovetail-like small punchings with liquid metal are filled and after its solidification the rib sections are mechanically fixed with connect to the pipe.

Weitere Gegenstände der Erfindung betreffen Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens, mit welchen eine Vielzahl von Rippenteilstücken gleichzeitig durch einspritzen flüssigen Metalls mit dem Rohr verbunden werden können.Further objects of the invention relate to devices for implementation of the method by which a plurality of rib sections are simultaneously carried out inject liquid metal can be connected to the pipe.

Dies wird dadurch erreicht, daß die Rippenteilstücke (1) von außen her durch die mit Schlitzen vorsehanen Kokillenhälften (6) und (7), mittels den Presstempeln (10) und (11), aus den Kassetten () und (9) eingeführt werden, und nach der Einspritzung des flüssigen Metalle über den Sammelkanal (12) und einzelne Zuflußkanäle (13), nach Erstarren des Metalls die geschlitsten kokillenhälften (6) und (7) sich nach außen öffnen und dabei die mit dem Rohr bereits verbundenen Rippenteilstücke (1) durch die geschlitzten Kokillenhälften (6) und (7) hindurch gezogen werden.This is achieved in that the rib sections (1) from the outside through the mold halves (6) and (7) provided with slots, by means of the Press punches (10) and (11), are introduced from the cassettes () and (9), and after the injection of the liquid metal via the collecting channel (12) and individual Inflow channels (13), after the metal has solidified the slotted mold halves (6) and (7) open outward with the fin sections already connected to the pipe (1) be pulled through the slotted mold halves (6) and (7).

Schliesslich ist es noch Gegenstand der Erfindung, daß neben Rohren mit kreisförmigem Querschnitt auch solche mit elliptischem oder tropfenförmigem Querschnitt verwendet werden, und daß mohrere An der Teilfuge der Kokille übereinander angeordnete Rohre gleichzeitig durch Einspritzen von flüssigem Metall mit Rippenteilstücken, die der Zahl und Form der Rohre entsprechende Ausstanzungen besitzen, verbunden sind.Finally, it is still the subject of the invention that in addition to pipes with a circular cross-section also those with an elliptical or teardrop-shaped cross-section Cross-section are used, and that mohrere at the parting line of the mold one above the other arranged pipes at the same time by injecting liquid metal with fin sections, which have the number and shape of the tubes corresponding punchings connected are.

Die Erfindung werde anhand der Abeildungem näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the diagram.

Fig. 1 zeigt ein Rippenteilstück (1) mit der einem kreisförmigen Rohr zugeordneten Ausstanzung (2) und zwei zahnförmigen Ausstanzungen (3-) und einer schwalbenschwanzförmigen Ausstanzung (3 a8.-Fig. 2 zeigt in einem Schnitt nach der Linie A-A der Figur 3 ein Rippenrohr, bei welchem die Rippen (l) bereits mit dem Rohr (4) durch eingespritztes Metall (5) wärmeleitend und mechanisch fest verbunden sind.Fig. 1 shows a rib section (1) with that of a circular tube associated punch-out (2) and two tooth-shaped punch-outs (3-) and one Dovetail-shaped punching (3 a8.-Fig. 2 shows in a section according to the Line A-A of Figure 3 is a finned tube, in which the ribs (l) already with the The tube (4) is mechanically and thermally conductive by means of injected metal (5) are.

In Fig. 3 ist ein-- Schnitt gemäß.der abgewinkelten Schnitt linie B-B in Fig. 2 wiedergegeben.In Fig. 3 is a-- section according to the angled section line B-B shown in Fig. 2.

In den Figuren 4, 5 und 6 ist schrittweise die Durchführung des-Verfahrens gemäß der Erfindung gezeigt.In FIGS. 4, 5 and 6, the implementation of the method is step-by-step shown according to the invention.

Fig. 4 stellt den Zustand von den Kokillenhälften (6) und (7), den Kassetten (8) und (9)' el'aden mit- Rippenteilstücken und die Stellung der-rechteckigen Presskolben (10) und (11) vor Prozessbeginn dar. Hierbei befindet sich das Rohr (4) bereits innerhalb der geschlossenen Kokillenhälften (6) und (7).Fig. 4 shows the state of the mold halves (6) and (7), the Cassettes (8) and (9) 'el'aden with- rib sections and the position of the-rectangular Press piston (10) and (11) before the start of the process. The tube is located here (4) already within the closed mold halves (6) and (7).

in Fig. 5 ist der Zustand wiedergegeben, bei welchem die Presskolben (10) und (11>, die Rippenteilstücke (tj, aus den Kassetten )8) und (9) in die Kokillenhälften (6) und (7) hereingedrückt haben. ( In der Zeichnung sind aus Gründen der Übersichtlichkeit die Kassetten (9) und der rechteckige Presskolben (11) weggelassen, da infolgeder symmetrischen Anordnung hierauf verzichtet werden kann.) Alle eingeschobenen Rippenteilstücke (1) umschliessen nunmehr das Rohr (4) und werden durch die rechteckigen Presskolben (10) und (11) festgehalten.In Fig. 5, the state is shown in which the plunger (10) and (11>, the rib sections (tj, from the cassettes) 8) and (9) in the Have pressed in mold halves (6) and (7). (In the drawing are for reasons for the sake of clarity, the cassettes (9) and the rectangular plunger (11) have been omitted, as this can be dispensed with as a result of the symmetrical arrangement.) All inserted Rib sections (1) now enclose the tube (4) and are through the rectangular Plunger (10) and (11) held.

Über den Längskanal (12) und die Stichkanäle (13) wird nun flüssiges Metall eingespritzt, welches nach seiner Erstarrung Rippenteilstücke (1) und Rohr (4) fest miteinander verbinden.Liquid is now flowing through the longitudinal channel (12) and the branch channels (13) Metal injected, which after its solidification, rib sections (1) and tube (4) connect firmly together.

In Fig. 6 ist eine der auseixiandergefahrenen Kokillenhälften (6) mit der leeren Kassette (8) und dem rechteckigen Presskolben (lo) wiedergegeben. Beim Ausfahren der Kokille bleiben zunächst die rechteckigen Presskolben (10) und (11) in Ruhe und es öffnen sich allein um einen geringfügigen Betrag die Kokillenhälften (6) und (7), so daß ein sicheres Abheben der erstarrten Schmelze von der Kokillenwandung gewährleistet ist.In Fig. 6 is one of the expanded mold halves (6) with the empty cassette (8) and the rectangular plunger (lo). When the mold is extended, the rectangular plungers (10) and remain initially (11) at rest and the mold halves open by just a small amount (6) and (7), so that a safe lifting of the solidified melt from the mold wall is guaranteed.

Erst dann werden-die Kokillenhälften -(6) und (7) unter Mitnahme der Kassetten (8) und(9) und der rechteckigen Presszylinder (10) und (11) voll aufgefahren, so daß das fertige Rippenrohr-herausgenommen, oder zur weiteren Berippung senkrecht zur Zeichenebene verschoben werden kann. Der Arbeitsprozess beginnt nach verschiebung des bereits berippten Rohrteils senkrecht zur Zeichenebene oder nach Einführung eines neuen Rohres wieder von vorne, in dem sich die Kokillenhälften (6) und (7) um das eingelegte Rohr schliessen und anstelle der leeren Kassetten (8) und (9) neue, mit Rippenteilstücken gefüllte Kassetten eingesetzt werden.Only then will the mold halves (6) and (7) be taken with them Cassettes (8) and (9) and the rectangular press cylinder (10) and (11) fully opened, so that the finished finned tube-taken out, or vertically for further ribs can be moved to the drawing plane. The work process begins after postponement of the already finned pipe part perpendicular to the plane of the drawing or after introduction a new pipe again from the front, in which the mold halves (6) and (7) close around the inserted pipe and replace the empty cassettes (8) and (9) new cassettes filled with rib sections are inserted.

Die Fig. 7 und 8 zeigen ein Rippenrohr mit elliptischem Querschnitt (14), wobei die Rippen (1) ebenfalls zahn-oder schwalbenschwanzfönmige Ausstanzungen besitzen.7 and 8 show a finned tube with an elliptical cross section (14), the ribs (1) also being punched out in the shape of teeth or dovetail own.

In den Figuren 9, lo und 11 sind Rippenrohre wiedergegeben, bei welchen in der Teilfuge der Kokille mehrere runde (4), tropfenförmige (15) oder elliptische (14) Rohre mit Rippenteilstücken (1) erfindungsgemäßverbunden sind.In the figures 9, lo and 11 finned tubes are shown in which in the parting line of the mold several round (4), teardrop-shaped (15) or elliptical ones (14) Pipes are connected with rib sections (1) according to the invention.

Claims (3)

AnsprücheExpectations 1 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Rippenrohren aus Rippenteilstücken,-bei welchem zur Verbindung der Rippenteilstückemit dem Rohr, unter hohem Druck stehendes, flüssiges Metall verwendet wird und bei welchen-nach der Erstarrung des flüssigen Metalls dieses sowohl die.1 Method and device for the production of finned tubes from fin sections, in which to connect the rib sections to the pipe, liquid metal under high pressure is used and in which-after the liquid metal has solidified, both the. Aufgabe der mechanisch festen Verbindung zwischen Rippenteilstücken.und Rohr übernimmt und gleich-.. Task of the mechanically strong connection between rib sections. And Pipe takes over and the same- .. zeitig die wärmeleitende Brücke zwischen Rippenteilstücken und Rohr darstellt dadurch gekennzeichnet,. early the heat-conducting bridge between the rib sections and the pipe represents characterized. daß die aus mindestens zwei Rippenteilstücken (1) bestehenden Rippen außer der dem Rohrprofil entsprechenden Ausstanzung (2) weitere zahn- oder schwalbenschwanzförmige kleine, am Rohrprofilumfang verteilte Ausstanzungen (3, 3a) erhalten, und das flüssige Metall (5) beim Herstellungsprozess als dünne Schale beiderseits jeder Rippe das Rohr () umschließt, wobei die Rippenteilstücke (1) längs des Rohrumfangs in flüssiges - später erstarrendes Metall (5) eingebettet - und die zahn- oder schwalbenschwanzartigen kleinen Ausstanzungen (3, 3a) mit flüssigem Metall t5) ausgefüllt sind und nach dessen Erstarren die Rippenteilstücke (1) mechanisch fest mit dem Rohr (4) verbinden. that the ribs consisting of at least two rib sections (1) in addition to the punching (2) corresponding to the pipe profile, further tooth-shaped or dovetail-shaped small, on the pipe profile circumference distributed punchings (3, 3a) received, and the liquid Metal (5) during the manufacturing process as a thin shell on both sides of each rib Enclosing tube (), the rib sections (1) along the circumference of the tube in liquid - later solidifying metal (5) embedded - and the tooth-like or dovetail-like ones small punchings (3, 3a) are filled with liquid metal t5) and after whose solidification connect the rib sections (1) mechanically firmly to the pipe (4). 2 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Rippenrohren aus Rippenteilstücken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenteilstücke (1) von außen her durch die mit. Schlitzen versehenen Kokillenhälften (6) und (7)-, mittels den Presstempeln (lo) und (11), äus den Kassetten (8) und (9) eingeführt werden, und nach der Einspritzung des flüssigen Metalls über den Sammelkanal (12) und einzelne Zuflußkanäle (13), nach Erstarren des Metalls die geschlitzten Kokillenhälften (6) und (7) sich nach außen öffnen und dabei die mit dem Rohr bereits verbundenen Rippenteilstücke (i) durch diet geschlitzten Koklilenhälften (6) und (7) hindurchgezogen werden.2 Method and apparatus for manufacturing finned tubes from fin sections according to claim 1, characterized in that the rib sections (1) from the outside through the with. Slotted mold halves (6) and (7) -, by means of the Press punches (lo) and (11), äus the cassettes (8) and (9) are inserted, and after the injection of the liquid metal via the collecting channel (12) and individual Inflow channels (13), after the metal has solidified the slotted mold halves (6) and (7) open outward with the fin sections already connected to the pipe (i) pulled through the slit mold halves (6) and (7). 3 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Rippenrohren aus Rippenteilstücken nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben Rohren mit kreisförmigem Querschnitt auch solche mit elliptischem oder tropfenförmigem Querschnitt (14, 15) verwendet werden, und daß mehrere in der Teilfuge der-Kokille übereinander angeordnete Rohre gleichzeitig durch Einspritzen von flüssigem Metall mit Rippenteilstücken, die der Zahl und Form der Rohre entsprechene Aus stanzungen besitzen, verbunden-sind.3 Method and apparatus for manufacturing finned tubes from fin sections according to claim 1 and 2, characterized in that in addition to pipes with circular Cross-section also those with an elliptical or teardrop-shaped cross-section (14, 15) are used, and that several in the parting line of the mold are arranged one above the other Pipes simultaneously by injecting liquid metal with fin sections, which have punched holes corresponding to the number and shape of the tubes, are connected. L e e r s e i t eL e r s e i t e
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