DE3313422A1

DE3313422A1 - Rohr mit einer mehrzahl in die rohrwandung eingebrachter verformungsstellen zum einsatz in waermetauschern

Info

Publication number: DE3313422A1
Application number: DE19833313422
Authority: DE
Inventors: Michael Cukrowicz; Bernd Flashaar; Günter 2000 Hamburg Graß; Michael Dipl.-Ing. 2105 Seevetal Pullich; Wilfried Prof. Dr.-Ing. 2061 Sülfeld Roetzel; J.-Edwin Dipl.-Ing. 2057 Reinbek Roth; Gunar E. Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Treuten
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-04-13
Filing date: 1983-04-13
Publication date: 1984-10-18

Description

Rohr mit einer Mehrzahl in die Rohrwandung eingebrachter
Verformungsstellen zum Einsatz in lWårmetauschern Die Erfindung bezieht sich auf ein Rohr für einen Wårmetauscher und insbesondere auf ein Rohr mit einer Mehrzahl in die Rohrwandung eingebrachter Verformungsstellen zum Einsatz in einem Wårmetauscher.
Bei Wärmetauschern befindet sich im Innern eines Gehäuses eine Vielzahl von Rohren, welche in B-ündeln angeordnet sind und entweder als Geradrohre oder hin- und hergehende Rohre ausgebildet sind. Durchströmt ein Medium die Rohre, so kann ein weiteres die Rohre umgebendes Medium Wärme von dem erstgenannten Medium aufnehmen oder an dieses abgeben. Die Bedingungen, unter denen derartige Wårmetausc.her arbeiten, sind bekannt und brauchen daher hier nicht im einzelnen erläutert zu werden. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist jedoch bedeutsam, daß bei den meisten Anwendungen ein Wårmetauscher je Oberflächeneinheit der in ihm vdrhandenen Rohre eine möglichst große \Ermeübertragungsleistung erzielen soll.
Um die Wirkung eines Wärmetauschers zu verbessern, ist bereits vorgeschlagen worden, die einzelnen Rohre an ihrer Oberfläche zu verformen, so daß sich im Inneren eine günstigere Strömung ausbildet, die letztendlich den Effekt hat, daß ein höherer Wärmestrom übertragen werden kann. Beispielsweise ist es in diesem Zusammenhang bekannt, dünnwandige Rohre mit Sicken oder sich spiralförmig über die Oberfläche erstrekkenden Wendelungen auszubilden. Auch ist es bekannt, in das Innere eines zylindrischen Rohres eine offene Wendel einzubringen und das Rohr mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung von außen so zu verformen, daß sich zwischen den Wendeln Sicken oder Beulen bilden. Nach erfolgter Verformung kann die Wendel aus dem Rohr entfernt werden, was allerdings gerade bei relativ langen Rohren nicht sehr einfach ist.
Es kann zwar erwartet werden, daß derartige verformte Rohre in einem Wärmetauscher einen besseren Hårmeübergang ermöglichen, weil sich die Strömung im Inneren der Rohre günstiger als in zylindrischen Rohren aufbaut. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, daß sich im Innern derartiger Rohre, insbesondere zufolge der Gleichmäßigkeit, mit der die einzelnen Verformungen angeordnet sind, eine Strömung einstellt, die zwar nicht laminar als Zylinderströmung sich einstellt, wohl aber die Gestalt einer Spiralströmung annimmt, was im Vergleich zur bisherigen zylindrisch - laminaren Strömung keine Verbesserung darstellt. Auch kommt hinzu, daß einige der bekannten Rohre relativ dünne Wanddicken aufweisen, damit die gewünschten Verformungen überhaupt durchgeführt werden können. Auf Grund der relativ gleichmäßigen Verformung der bekannten Rohre entstehen Rohrgebilde, die hinsichtlich ihrer Biegesteifigkeit und Schwingungssicherheit nicht zufriedenstellend sind.
Demgegenüber soll gemäß der Erfindung ein Rohr für einen Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 geschaffen werden, in welchem sich eine turbulente Strömung einstellt, woraus schließlich ein verbesserter WiirmeübergGnag resultiert. Auch soll das Rohr eine hohe Formsteifigkeit haben.
Erreicht wird dies durch ein Rohr gemäß den Patentansprüchen.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist zunächst einmal wesentlich, daß das Rohr eines Warmetauschers nicht über seine gesamte Länge mit Verformungsstellen versehen wird.
Es gibt nämlich Bereiche, beispielsweise an den Einspannstellen oder auch im Bereich der Auflager eines Rohres, wo eine Verformung des Rohres nicht erwünscht ist oder sogar einer einwandfreien Halterung des Rohres abträglich ist.
Weiterhin ist für die vorliegende Erfindung wesentlich, daß die Verformungsstellen am Rohr ungleichmäßig verteilt sind.
Mit anderen Worten sind die einzelnen Verformungsstellen nicht auf einer kreisförmigen Umfangslinie und auch nicht auf einer sich in Achsrichtung erstreckenden Mantellinie angeordnet.
Im Gegenteil befinden sich die einzelnen Verformungsstellen an unregelmäßigen Orten des Umfanges des Rohres. Sofern ein sich wiederkehrendes Muster von Verf ormungsstellen auf dem Rohr verwendet wird, so ist dieses Muster relativ lang im Verhältnis zum Rohrinnendurchmesser. Auf diese Art und Weise kann sichergestellt werden, daß im Innern des Rohres eine turbulente Strömung vorhanden ist, die den bestmöglichen Wärmedurchgang zwischen dem Innen- und Außenraum des Rohres ermöglicht. Eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse auf der Rohraussenseite wird durch die unebene Oberfläche der Außenseite des Rohres ebenfalls erzielt.
Der Wärmeübergang wird noch weiter dadurch verstärkt, daß die Verformungsstellen selbst beulenartig ausgebildet sind und nicht ineinander übergehen. Mit anderen Worten befindet sich eine Vielzahl von derartigen beulenförmigen Verformungsstellen am Rohr, wobei die Abstände benachbarter Verformungsstellen zu einander vorzugsweise nicht gleich sind und darüber hinausgehend auch unterschiedlich tiefe und unterschiedlich ausgestaltete Beulen gemäß der Erfindung möglich sind.
Insgesamt wird gemäß der Erfindung ein Rohr erreicht, das einen außerordentlich guten fDårmeübergang sicherstellt und darüber hinaus auch eine Formsteifigkeit besitzt, die bekannten Rohren überlegen ist.
Um die einzelnen Verformungsstellen am Rohr anzubringen, kann man eine Vorrichtung verwenden, die von außen aus örtlichten Druck auf die Wandung des Rohres ausübt. Die Vorrichtung kann dabei so ausgestaltet sein, daß die einzelnen unterschiedlich ausgebildeten Verformungsteile oder -werkzeuge nach- einem Verformungsvorgang ihren Platz tauschen und beim darauffolgenden Verformungsvorgang ein andersartiges -möglicherweise auch nicht vorhersehbares - Muster erzeugt wird.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist das Material für das Rohr selbst nicht wesentlich, es kann sich hierbei z.B. um Stahl, tupfer oder Kunststoff handeln, es ist nicht erforderlich, daß es sich hierbei um gezogene Rohre handelt, eine Verschweißung eines Bandes zu einem Rohr ist ebenfalls gemäß der Erfindung möglich.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine Draufsicht eines Teiles eines Rohres gemäß der Erfindung.
In der Draufsicht auf ein Rohr gemäß der Erfindung sind eine Vielzahl von Verformungsstellen zu erkennen, wobei ebenfalls zu erkennen ist, daß die einzelnen Verformungsstellen unterschiedliche Größe, unterschiedliche Abstände und unterschiedliche Gestalt haben. In der Figur sind die Verformungsstellen auf Schraubenlinien wicderge£eben, was auf die Art der Herstellung zurückzuführen ist. Die Verteilung der Verformungsstellen kann jedoch in jedem anderen gewünschten Muster vorgesehen sein.
In der Figur ist ebenfalls zu erkennen, daß ein Teilbereich des Rohres gemäß der Erfindung keine Verformungsstellen aufweist, wobei durch die Unterbrechung in der Darstellung angedeutet ist, daß dieser Bereich eine geeignete Größe haben kann. Wird beispielsweise das verformte Rohr als U-Rohr verwendet, so wird der Bogenbereich des Rohres ohne Verformungsstellen ausgebildet.

Claims

PatentansDrüche 1. Rohr mit einer Mehrzahl in die Rohrwandung eingebrachter Verformungsstellen zum Einsatz in INarmetauschern, dadurch gekennzeichnet, daß Längsbereiche des Rohres keine Verf ormungsstellen aufweisen, an anderen Langsbereichen des Rohres die Verformungsstellen unregelmäßig über die Rohrwandung verteilt sind, und daß die Verformungsstellen beulenartig ausgebildet sind.
2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Verformungsstellen mgleichmÇaßigen Abstand zueinander haben.
3. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Verformungsstellen gleiche undZoder ungleichmäßige Abstände zueinander haben.
4. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungsstellen voneinander unterschiedlich im Hinblick auf Form und Tiefe ausgebildet sind.
5. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungsstellen im Hinblick auf Form und Tiefe insgesamt oder teilweise unterschiedlich voneinander ausgebildet sind.