DE1002771B - Waermeaustauschrohr mit schraubenfoermig aufgewickeltem gewelltem Metallband - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmeaustauschrohr, bei welchem auf mindestens einer Seite der Rohrwand zwischen einem Wärmeaustauschmittel und der Wand Wärme durch erzwungene Konvektion zu übertragen ist.

Bei einem bekannten Wärmeaustauschrohr dieser Art ist zwecks Verbesserung der Wärmeübertragung auf der Rohrwand ein gewelltes Metallband schraubenförmig aufgewickelt. Die Wellen der einzelnen Windungen sind fluchtend hintereinander angeordnet. Die Windungen weisen in axialer Richtung des Rohres ein gewisses Spiel auf. Beim Auftreffen des in axialer Richtung strömenden Wärmeaustauischmittels auf die einzelnen Windungen bilden sich daher immer wieder neue Anlaufstrecken, was eine Erhöhung der Türbulenz und damit auch des Wärmeüberganges bewirkt.

Die Ausführung gemäß der Erfindung erlaubt nun, den gleichen Vorteil der Erhöhung des Wärmeüberganges noch besser zu verwirklichen unter gleichzeitiger Raumersparnis. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die einzelnen Windungen des Metallbandes in axialer Richtung des Rohres praktisch ohne Spiel aneinandergelegt und die Wellen benachbarter Windungen des Metallbandes gegeneinander versetzt angeordnet werden.

Durch die versetzte Anordnung der Wellen benachbarter Windungen wird erreicht, daß sich bei jedem Auftreffen des Wärmeaustauschmittels auf eine Windung neue Anlaufstrecken ergeben. Der Wärmeübergang wird aber gegenüber der fluchtenden Anordnung der vorbekannten Ausführung noch weiter verbessert, da die einzelnen Wellen nicht in die Abflußgrenzschicht des Strömungsmittels hinter den Wellen der vorangehenden Windung hineinfallen.

Bei der versetzten Anordnung wird der erwähnte günstige Einfluß auf die Turbulenz durch ein unmittelbares Anliegen der einzelnen Windungen aneinander nicht vermindert oder sogar aufgehoben, wie dies bei der fluchtenden Anordnung der Fall wäre. Die Maßnahme gemäß Erfindung erlaubt daher, nicht nur einen höheren Wärmeübergang im Vergleich zu jenem der vorbekannten Bauart zu erreichen, sondern auch auf einer gegebenen Rohrlänge eine größere Wärmeübertragungsfläche unterzubringen, da die Spielräume zwischen den einzelnen Windungen wegfallen. Es ergibt sich damit eine Verkleinerung der Baukosten und zugleich eine Raumersparnis.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele¹ des Erfindungsgegenstandes in zum Teil schematischer Weise dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Rohres mit aufgewickeltem, gewelltem Metallband,

Fig. 2 die Draufsicht eines Teiles dieses Metallbandes, ■

mit schraubenförmig aufgewickeltem

gewelltem Metallband

Anmelder:

Escher Wyss G.m.b.H., Ravensburg (Württ.)

Beanspruchte Priorität: Schweiz vom 5. Januar 1952

Fig. 3 die Ansicht eines Rohres, auf dessen Außenfläche ein gewelltes Metallband aufgewickelt ist, wobei auf dieses Metallband ein äußeres, in einem axialen Längsschnitt dargestelltes Rohr geschoben ist, und

Fig. 4 in einem axialen Längsschnitt ein Rohr, an dessen Innenfläche ein gewelltes, schraubenförmig gewickeltes Metallband angebracht ist, wobei in dieses Rohr ein zentrales Kernrohr eingefügt ist.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist auf der Außenfläche eines zylindrischen Rohres 1, an welcher eine Wärmeübertragung durch erzwungene Konvektion zu erfolgen hat, ein gewelltes Metallband 2 schraubenförmig aufgewickelt. Ein Teil dieses Metallbandes 2 ist in einem kleineren Maßstab in Fig. 2 in Draufsicht dargestellt. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, verhält sich der Steigungswinkel α der Bandwicklung komplementär zu dem vom Bandrand 3 und den Wellenflanken 4 gebildeten Winkel ß. Im weiteren verhält sich, wenn auf Fig. 1 Bezug genommen wird, der Durchmesser des Rohres 1 zur Länge der Wellen des Metallbandes 2 so·, daß die Wellen benachbarter Windungen des Bandes in der Umfangsrichtung- des Rohres 1 gegeneinander versetzt sind, wobei die Wellenflanken parallel zur Rohrachse verlaufen. Folglich verlaufen auch die durch die äußere Rohrfläche und die Wellenflanken begrenzten Kanäle parallel zur Rohrachse, d. h. in Richtung der auf der Außenseite des Rohres 1 vorhandenen Strömung. Weil die Kanäle nach einer Bandbreite, wie erwähnt, in der Umfangs-' richtung versetzt sind, wie das in Fig. 1 deutlich veranschaulicht ist, so werden die an der Oberfläche des Metallbandes 2 gebildeten Grenzschichten periodisch unterbrochen. Dies trägt wesentlich zur Erzielung eines guten Wärmeüberganges bei. Weil die Wellenflanken parallel zur Rohrachse zu stehen kommen, ist

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auch ein gutes Anliegen der Wellentäler auf der Außenfläche des Rohres-1 längs der ganzen. Erzeugenden der Wellenfläche gewährleistet. Die einzelnen Windungen des Metallbandes liegen in axialer Richtung praktisch ohne Spiel aneinander an.

Um einen genügenden Kontakt für die Wärmeleitung zwischen Rohr 1 und gewelltem Metallband 2 zu erhalten, kann das Rohr samt dem daraufgewickelten Metallband z. B. verzinkt werden-. Sollten die Temperaturen der Medien, zwischen denen ein Wärmeaustausch zu erfolgen hat, zu hoch sein, so kann das aufgewickelte Metallband an der Außenfläche des Rohres z. B. mittels Rollbandschweißung angeheftet werden.

Die bereits erwähnte Fig. 3 zeigt eine Aueführungsform, bei der auf die Außenfläche eines inneren Rohres 5, in derselben Weise wie auf das Rohr 1 der Fig. 1, ein gewelltes Metallband 2 schraubenförmig aufgewickelt ist. Auf dieses Metallband ist ein. Außenrohr 6 geschoben. Um ein gutes Anliegen des Metallbandes 2 an der Außenfläche des Rohres. 5 und an. der Innenfläche des Rohres 6 zu erreichen;, kann das Rohr 5 einem hohen Innendruck ausgesetzt werden, oder es kann durch dasselbe· ein eine dauernde Ausdehnung (plastische Verformung) seiner Wand bewirkender Dorn gezogen werden.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein gewelltes Metallband? schraubenförmig an der Innenwandfläche eines Rohres 9 gewickelt und in dieses Rohr ein Kernrohr 8 gesteckt ist. 10 bezeichnet einen Zapfen, der als Strömungsabschluß dient. Um die erforderliche Berührung zwischen dem Metallband 7 einerseits und der Außenfläche des Rohres 8 und der Innenfläche des Rohres 9 anderseits zu erreichen, können ähnliche Maßnahmen getroffen werden, wie im Zusammenhange mit der Ausführung nach Fig. 3 erwähnt wurde.

Die Ausführungsformen gemäß den Fig. 3 und 4 zeigen wiederum die Merkmale, daß die einzelnen Windungen des Metallbandes-2 bzw. 7 in axialer Richtung des Rohres praktisch ohne Spiel aneinander anliegen und die Wellen benachbarter Windungen gegeneinander versetzt angeordnet sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Wärmeaustauschrohr, bei welchem auf mindestens einer Seite der Rohrwand zwischen einem Wärmeaustauschmittel und der Wand Wärme durch erzwungene Konvektion zu übertragen ist und bei welchem auf dieser Seite der Rohrwand ein gewelltes Metallband schraubenförmig aufgewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Windungen des Metallbandes in axialer Richtung des Rohres praktisch ohne Spiel aneinander anliegen und die Wellen benachbarter Windungen des Metallbandes gegeneinander versetzt angeordnet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 204 835;
   britische Patentschriften Nr. 585 981, 636 910.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609 836/317 2.57