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WO2002050489A1 - Gezackte rippe und damit versehenes wärmetauscherrohr - Google Patents

Gezackte rippe und damit versehenes wärmetauscherrohr Download PDF

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Publication number
WO2002050489A1
WO2002050489A1 PCT/DE2001/004832 DE0104832W WO0250489A1 WO 2002050489 A1 WO2002050489 A1 WO 2002050489A1 DE 0104832 W DE0104832 W DE 0104832W WO 0250489 A1 WO0250489 A1 WO 0250489A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rib
web
serrated
tube
segment
Prior art date
Application number
PCT/DE2001/004832
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg BRÜNDERMANN
Original Assignee
Bruendermann Georg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bruendermann Georg filed Critical Bruendermann Georg
Priority to AU2002227876A priority Critical patent/AU2002227876A1/en
Publication of WO2002050489A1 publication Critical patent/WO2002050489A1/de

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/34Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely
    • F28F1/36Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely the means being helically wound fins or wire spirals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely

Definitions

  • the invention relates to a serrated fin made of sheet metal for attachment to the circumferential surface of a metal tube, the fin being formed from a fin base facing the tube in the attached state with tab-shaped fin segments protruding freely therefrom and gaps provided between the fin segments.
  • the invention also relates to a heat exchanger tube which is provided with at least one serrated rib.
  • a serrated fin can be made shorter to provide the same heat transfer performance than a smooth finned fin.
  • a heat exchanger tube with a serrated rib therefore has a lower weight than a heat exchanger tube with a smooth rib.
  • the well-known serrated rib is made from a sheet metal strip.
  • the usual cross-section of the strip is rectangular U nd for example, has a width of 19 mm and a thickness of 1 mm.
  • the sheet metal strip is cut with shear cuts approximately perpendicular to one of the narrow sides.
  • the individual rib segments result from the incisions.
  • the sheared narrow sides of each rib segment are aligned parallel to each other.
  • the material cohesion is removed locally without removing material.
  • the length of the shear cuts is usually about 2/3 to 3/4 of the width of the sheet metal strip.
  • the part of the sheet metal strip which has not been cut forms the fin base, which must be integrally connected to the tube in order to obtain a heat exchanger tube.
  • the beginning of the sheet metal strip is attached to the base of the rib on the circumferential surface of the tube and selectively connected to it with a material fit.
  • the tube is then set in rotation relative to the sheet metal strip while the sheet metal strip is guided tangentially to the tube by means of a device.
  • the straight sheet metal strip is bent by the rotation of the tube, so that the fin foot conforms to the circumferential surface of the tube.
  • the fin base is welded to the circumferential surface of the tube. Due to the deformation of the sheet metal strip, the shear surfaces of adjacent rib segments, which are initially still closely spaced apart, are spread apart, so that the wedge-shaped gaps arise between the rib segments.
  • the well-known serrated rib and the heat exchanger tube provided with it form a good compromise between, on the one hand, the good heat transfer based on the turbulence and, on the other hand, the increase in flow resistance which is induced by the turbulence of the medium flowing around.
  • the invention has for its object to develop a serrated rib so that the heat transfer is further improved while maintaining the advantages of the known serrated rib.
  • the object is achieved in that the width of each rib segment, which is defined by the spacing of the adjacent gaps, increases from the rib base to the free end of the rib segment, and that the thickness of each rib segment element decreases from the rib base to the free end of the rib segment.
  • a serrated fin which is made from a sheet metal strip with a rectangular cross section 19 mm x 1 mm
  • 280 fins per meter of heat exchanger tube can be provided.
  • the serrated fin according to the prior art has a heat transfer area of 1.80 m 2 .
  • 280 serrated fins according to the proposed construction result in a heat transfer area of 2.04 m 2 . This corresponds to an increase in the heat transfer area of about 13% for the same material expenditure for the fin.
  • the tab-shaped sheet of each rib segment advantageously has approximately the shape of a trapezoid.
  • the trapezoid is the most favorable geometry for the rib segments spread apart from one another in order to spread a rib segment into the adjacent wedge-shaped gaps.
  • the area of the wedge-shaped gap is reduced by the trapezoidal shape of the rib segments. This will narrow the wedge-shaped gap.
  • the longitudinal section of the rib segments is simply wedge-shaped shaped because this simple geometry is easy to manufacture and easy to calculate.
  • the surface of the rib segments is expediently smooth in order to keep flow losses low.
  • each rib segment has a structure which is produced by a rolling or a drawing process. This is because these manufacturing processes result in a surface smoothness that is favorable for heat transfer and because the manufacturing processes specified are easy to carry out.
  • the contact surface of the web is intended to be welded to the pipe surface of a heat exchanger pipe.
  • the web can be provided with a curvature which points in the direction of a freely projecting rib segment.
  • the rib with the web can have an L-shaped cross section, the L-leg projecting freely on the web forming the rib.
  • Two U-legs are preferably attached to the web, so that the web and ribs have a U-shaped cross section, the U-legs projecting freely on the web forming ribs.
  • the distance between two U-legs of adjacent turns of the helically wound rib preferably corresponds to the leg distance that the U-shaped cross section has.
  • a weld seam consisting of an additional material is preferably made narrower than the width of the web.
  • At least one rib is integrally connected to the peripheral surface of the tube along an annular line.
  • Several ring-shaped ribs can be easily pre-produced and cohesively connected with the in a subsequent step using a soldering or welding process
  • An alternative construction of a heat exchanger tube provides that at least one rib is connected to the peripheral surface of the tube in a helical manner or along a helical line.
  • at least one rib is connected to the peripheral surface of the tube in a helical manner or along a helical line.
  • FIG. 2 shows a detail of three rib segments of the serrated rib according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows the side view of a narrow side of the serrated rib according to FIG. 2,
  • FIG. 4 is a sectional view of a heat exchanger tube with a serrated rib according to the invention
  • FIG. 5 shows a detail of three rib segments of the serrated rib according to FIG. 4,
  • FIG. 6 shows the side view of the narrow side of a rib segment according to FIG. 5,
  • FIG. 7 is a side view of a serrated rib with a web and an L-shaped cross section
  • Fig. 8 is a side view of a serrated rib with a web and a U-shaped cross section.
  • FIGS. 1 to 3 the prior art is shown in FIGS. 1 to 3 for ease of understanding.
  • the same technical features are provided with the same reference numerals both in the prior art figures and in the figures for the exemplary embodiment described.
  • Fig. 1 shows a sectional view through a heat exchanger tube 1 according to the prior art.
  • the hatching shows the wall thickness of a metal tube la, the outer diameter of which is 38 mm.
  • a serrated rib 2 made from a sheet metal strip welded to the narrow side of her rib foot 3 and protrudes perpendicularly from the peripheral surface 1b.
  • the serrated rib 2 is made from a straight, elongated sheet metal strip which was initially provided with shear cuts at regular intervals. The shear cuts have divided the sheet into rib segments 4.
  • the sheet metal strip has then been bent by bending in such a way that it clings to the circumferential surface of the tube 1 a.
  • the rib segments 4 have been spread apart and the wedge-shaped gaps 5 have arisen between the rib segments 4.
  • the opposite shear surfaces 4a and 4b of a rib segment 4 are, as can best be seen in FIG. 2, parallel to one another.
  • the thickness d of the rib segment 4 which can be seen in FIG. 3 is constant and corresponds to the thickness of the sheet metal strip.
  • FIG. 4 shows the cross section of a heat exchanger tube 1, which is provided with the serrated rib 2 according to the invention. It is very easy to see that the wedge-shaped gaps 5 between the individual rib segments 4 are narrower than in the prior art rib segments 4 according to FIG. 1. The comparison between FIGS. 2 and 5 shows that the wedge angle of the gap 5 has more than halved in the serrated rib 2 according to the invention. It should be noted that a rib segment 4 according to FIG. 5 has the same amount of material as a rib segment 4 according to FIG. 2.
  • the shape and width of a rib segment shown in FIG. 5 comes about because the amount of material of the rib segment 4 is distributed differently than in the case of the rib segment 4 according to the prior art shown in FIG. 2. It can be seen in FIG. 6 that the thickness d of the rib segment 4 decreases continuously from the rib base 3 to the free end of the rib segment 4.
  • the effective heat transfer surface of the serrated rib 2 according to the invention increases by approximately 13% compared to the serrated rib 2 of the prior art according to FIGS. 1 to 3.
  • 280 individual annular serrated fins 2 are arranged at a regular distance from one another on a meter tube length of the heat exchanger tube 1.
  • a one-piece serrated rib 2 can be welded along a screw line on the circumferential surface of the tube, the sum of the same length and thus the same heat transfer surface as is achieved with 280 ring-shaped individual ribs.
  • the longitudinal section or the profile according to FIG. ⁇ shows that a rib segment 4 is wedge-shaped and has a blunt wedge end 4c.
  • the material thinned towards the free end of the rib segment 4 has been redistributed into the rib segment width.
  • the surface of the rib segments 4 is smooth. In this way, frictional losses due to the friction of the flow a of the surface of the rib segments 4 n kept low.
  • the deepest point of each gap 5 reaching the fin 3 has a low-notch rounded shape 5a, which prevents the shear cut from progressing into the fin 3 while the sheet metal strip is being formed.
  • FIGS. 7 and 8 show embodiments of a serrated rib, the rib base 3 of which has a web 6 pointing transversely to the rib.
  • the rib-web cross section is L-shaped.
  • a U-shaped rib-web cross-section is provided.
  • the web 6 has a contact surface ⁇ a, with which it rests in the connected state on the circumferential surface of a metal tube.
  • the bearing surface ⁇ a of the web 6 is the part which is welded to the pipe surface of a heat exchanger pipe.
  • the web 6 is provided with a curvature 7 which points in the direction of the freely projecting rib segment 4.
  • the curvature 7 of the web 6 is thus directed upwards from the tube surface of a heat exchanger tube.
  • a cavity 8 is created between the curvature 7 and the pipe surface.
  • Welding processes are used to produce a heat exchanger pipe.
  • a filler metal is fed in the form of a welding wire.
  • the cavity 8 simplifies the guiding of the weld seam or the welding wire.
  • the weld seam is limited and guided on the side.
  • the cavity 8 serves to prevent the weld seam from breaking out.
  • the amount of the filler metal required is limited by the volume of the cavity 8. The filler metal does not come out or only slightly beyond the width of the web 6.
  • the cavity can also be dispensed with become.
  • the straight web which is then formed without curvature, is shown in dashed lines in FIG. 8.
  • the distance between two of the two U-legs according to FIG. 8 in the wound state of the serrated rib is such that the rib segments 4 of adjacent turns have a distance from each other which corresponds to the leg distance that the U-legs have on the common web.
  • the bearing surface 6a of the web 6 is provided with a profile (not shown) which is designed in the form of fine longitudinal ribs.
  • the profiling improves the weldability of the rib via electric arc welding processes.
  • the longitudinal ribs are rolled during the manufacturing process in a rolling device by means of special rollers.

Landscapes

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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine gezackte Rippe (2) aus Blech zur Anbringung an der Umfangsfläche (1b) eines metallenen Rohres (1a), wobei die Rippe (2) aus einem im angebrachten Zustand dem Rohr (1a) zugewandten Rippenfuss (3) mit frei von diesem hervorstehenden laschenförmigen Rippensegmenten (4) und zwischen den Rippensegmenten (4) vorgesehen Lücken (5) gebildet ist, wobei die Breite jedes Rippensegments (4), die durch den Abstand der benachbarten Lücken (5) definiert ist, von dem Rippenfuss (3) zu dem freien Ende des rippensegments (4) hin zunimmt, und dass die Dicke (d) jedes Rippensegments (4) von dem Rippenfuss (3) zu dem freien Ende des Rippensegments (4) hin abnimmt, sowie ein Wärmetauscherrohr mit einer gezackte Rippe.

Description

Gezackte Rippe und damit versehenes Wärmetauscherröhr
Die Erfindung betrifft eine gezackte Rippe aus Blech zur Anbringung an der Umfangsflache eines metallenen Rohres, wobei die Rippe aus einem im angebrachten Zustand dem Rohr zugewandten Rippenfuß mit frei von diesem hervorstehenden laschenför- migen Rippensegmenten und zwischen den Rippensegmenten vorgesehenen Lücken gebildet ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Wärmetauscherrohr, das mit wenigstens einer gezackten Rippe versehen ist.
Grundsätzlich ist es bekannt, glatte oder gezackte Rippen für Wärmetauscherrohre zu verwenden, die etwa senkrecht von der U - fangsflache des Rohres abstehen. Gegenüber einem Wärmetauscherrohr mit einer glatten Rippe wird das umströmende Medium durch eine gezackte Rippe stärker verwirbelt. Die Verwirbelung bewirkt einen besseren Wärmeübergang zwischen dem Wärmetauscherrohr und dem das Wärmetauscherrohr umströmenden Medium.
Wegen des verbesserten Wärmeübergangs kann eine gezackte Rippe kürzer ausgeführt werden, um die gleiche Wärmeübertragungsleistung zu erbringen, als eine glatte Rippe ohne Zacken. Bei gleicher Wärmeübertragungsleistung weist ein Wärmetauscherrohr mit einer gezackten Rippe daher ein geringeres Gewicht als ein Wärmetauscherrohr mit einer glatten Rippe auf.
Die bekannte gezackte Rippe wird aus einem Blechband hergestellt. Der übliche Querschnitt des Blechbandes ist rechteckig Und weist beispielsweise eine Breite von 19 mm und eine Dicke von 1 mm auf. Das Blechband wird mit Scherschnitten etwa senkrecht zu einer der Schmalseiten eingeschnitten. Durch die Einschnitte entstehen die einzelnen Rippensegmente. Die gescherten Schmalseiten eines jeden Rippensegments sind parallel zueinan- der ausgerichtet. Der Materialzusammenhalt ist lokal aufgehoben ohne jedoch Material abzutragen. Üblicherweise beträgt die Länge der Scherschnitte etwa 2/3 bis 3/4 der Breite des Blechbandes. Der nicht eingeschnittene Teil des Blechbandes bildet den Rippenfuß, der stoffschlüssig mit dem Rohr verbunden werden muss, um ein Wärmetauscherrohr zu erhalten.
Zur Verbindung der Rippe mit dem Rohr wird der Anfang des Blechbandes mit dem Rippenfuß an der Umfangsfläche des Rohres angesetzt und punktuell stoffschlüssig mit diesem verbunden. Nachfolgend wird das Rohr relativ zu dem Blechband in Drehung versetzt während das Blechband mittels einer Vorrichtung tan- gential an das Rohr geführt wird. Durch die Drehung des Rohres wird das gerade Blechband biegeumgeformt, sodass sich der Rippenfuß an die Umfangsfläche des Rohres anschmiegt. Der Rippen- fuß wird mit der Umfangsfläche des Rohres verschweißt. Durch die Umformung des Blechbandes werden die zunächst noch dicht aneinanderliegenden Scherflächen benachbarter Rippensegmente auseinander gespreizt, sodass zwischen den Rippensegmenten die keilförmigen Lücken entstehen.
Die bekannte gezackte Rippe und das damit versehene Wärmetauscherrohr bilden einen guten Kompromiss zwischen einerseits der auf der Verwirbelung basierenden guten Wärmeübertragung und andererseits der Erhöhung des Strömungswiderstands, der durch die Verwirbelung des umströmenden Mediums induziert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gezackte Rippe so weiterzubilden, dass unter Beibehaltung der Vorteile der bekannten gezackten Rippe die Wärmeübertragung weiter verbessert wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Breite jedes Rippensegments, die durch den Abstand der benachbarten Lücken definiert ist, von dem Rippenfuß zu dem freien Ende des Rippensegments hin zunimmt, und dass die Dicke jedes Rippenseg- ments von dem Rippenfuß zu dem freien Ende des Rippensegments hin abnimmt.
Diese einfache Maßnahme vergrößert bei gleichem Materialaufwand für eine Rippe deren für den Wärmeübergang wirksame Oberfläche. Bei einer konkreten Ausführungsform einer gezackten Rippe, die aus einem Blechband mit rechteckigem Querschnitt 19 mm x 1 mm hergestellt ist, können 280 Rippen je Meter Wärmetauscherrohr vorgesehen werden. Bei einem Außendurchmesser des Rohres von beispielsweise 38 mm ergibt sich für die gezackte Rippe nach dem Stand der Technik eine Wärmeübertragungsfläche von 1,80 m2. Auf demselben Rohr ergeben 280 gezackte Rippen gemäß der vorgeschlagenen Konstruktion eine Wärmeübertragungsfläche von 2,04 m2. Dies entspricht bei gleichem Materialaufwand für die Rippe einer Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche von etwa 13 %.
Für einen Großwärmetauscher, der für seine geforderte Wärmeübertragungsleistung bisher 1000 Wärmetauscherrohre mit konventionell gezackten Rippen benötigte, werden bei Anwendung der erfindungsgemäßen gezackten Rippe nur noch 870 Wärmetauscherrohre benötigt. Dies bedeutet einen erheblichen Vorteil durch gesunkene Materialkosten und Herstellkosten. Außerdem wird durch das geringere Gewicht und die geringere Baugröße der Transport und die Lagerung von Wärmetaucherrohren bezie- hungsweise Wärmetauschern vereinfacht und verbilligt.
Günstigerweise weist das laschenförmige Blech der jedes Rippensegments etwa die Form eines Trapezes auf. Das Trapez ist für die voneinander abgespreizten Rippensegmente die günstigste Geometrie, um ein Rippensegment in die benachbarten keilförmigen Lücken hinein auszubreiten. Die Fläche der keilförmigen Lücke wird durch die Trapezform der Rippensegmente verringert. Die keilförmigen Lücke werden dadurch schmäler.
Einfacherweise ist der Längsschnitt der Rippensegmente keil- förmig, weil diese einfache Geometrie leicht herstellbar und leicht berechenbar ist.
Zweckmäßig ist die Oberfläche der Rippensegmente glatt, um Strömungsverluste gering zu halten.
Sowohl aus strömungstechnischer Sicht als auch für die Herstellung ist es vorteilhaft, wenn die Oberfläche jedes Rippensegments eine Struktur aufweist, die durch ein Walz- oder ein Ziehverfahren hergestellt ist. Dies, weil sich bei diesen Fertigungsverfahren eine für die Wärmeübertragung günstige Glätte der Oberfläche ergibt und weil die angegebenen Fertigungsverfahren einfach durchführbar sind.
Ein weiterer Nutzen wird dann gesehen, wenn die an den Rippenfuß heranreichende tiefste Stelle jeder Lücke eine kerbarme abgerundete Form aufweist. Diese Form verhindert, dass Auftreten eines Rissfortschritts von der Lücke in den Rippenfuß während der relativ starken Umformung und Anschmiegung des Rippenfußes an die Umfangsfläche des Rohres.
A7 An dem Rippenfuß der gezackten Rippe ist vorzugsweise ein quer zur Rippe weisender Steg vorgesehen, der eine Auflagefläche für die Umfangsfläche eines metallenen Rohres auf- weist. Dabei ist die Auflagefläche des Stegs dazu vorgesehen, mit der Rohroberfläche eines Wärmetauscherrohres verschweißt zu werden .
Der Steg kann mit einer Wölbung versehen sein, die in Richtung eines frei hervorstehenden Rippensegments weist.
Die Rippe mit dem Steg kann einen L-fÖrmig gebogen Querschnitt aufweisen, wobei der an dem Steg frei hervorstehende L-Schenkel die Rippe bildet. Vorzugsweise sind an dem Steg zwei U-Schenkel angebracht, , sodass Steg und Rippen einen U-förmig gebogen Querschnitt aufweisen, wobei die an dem Steg frei hervorstehenden U-Schenkel Rippen bilden.
Der Abstand zwischen zwei U-Schenkeln benachbarter Windungen der schraubenförmig gewickelten Rippe entspricht vorzugsweise dem Schenkelabstand, den der U-förmige Querschnitt aufweist.
Eine aus einem Zusatzwerkstoff bestehende Schweißnaht ist vorzugsweise schmaler ausgebildet als die Breite des Stegs.
An einem einfachen Wärmetauscherrohr mit einer erfindungsgemäßen gezackten Rippe ist wenigstens eine Rippe entlang einer ringförmigen Linie stoffschlüssig mit der Umfangsfläche des Rohres verbunden. Mehrere ringförmige Rippen lassen sich so leicht vorproduzieren und in einem nachgeschalteten Schritt durch ein Löt- oder Schweißverfahren stoffschlüssig mit dem
Rohr verbinden.
Eine alternative Konstruktion eines Wärmetauscherrohrs sieht vor, dass wenigstens eine Rippe wendeiförmig beziehungsweise entlang einer Schraubenlinie stoffschlüssig mit der Umfangsfläche des Rohres verbunden ist. Aus Gründen der Wärmeüber- tragung sowie aus fertigungstechnischer Sicht kann es vorteilhaft sein, mehrere Rippen nach Art der Gewindegänge eines mehrgängigen Gewindes auf der Umfangsfläche des Rohres anzuordnen, wobei dann jede Rippe mit einem größeren Steigungswinkel um die Umfangsfläche des Rohres geschlungen werden muss als bei einem eingängig mit einer Rippe umschlungenen Rohr.
Nachfolgend ist die Erfindung in einer Zeichnung beispielhaft dargestellt und anhand einzelner Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Wärmetauscherrohres mit einer gezackten Rippe nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine ausschnittsweise Darstellung dreier Rippensegmen- te der gezackten Rippe gemäß Fig. 1,
Fig. 3 die Seitenansicht einer Schmalseite der gezackten Rippe gemäß Fig. 2,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines Wärmetauscherrohres mit einer erfindungsgemäßen gezackten Rippe,
Fig. 5 eine ausschnittsweise Darstellung dreier Rippensegmente der gezackten Rippe gemäß Fig. 4,
Fig. 6 die Seitenansicht der Schmalseite eines Rippensegments gemäß Fig. 5,
Fig. 7 eine Seitenansicht auf eine gezackte Rippe mit Steg und L-förmig gebogenem Querschnitt,
Fig. 8 eine Seitenansicht auf eine gezackte Rippe mit Steg und U-förmig gebogenem Querschnitt.
um einfacheren Verständnis ist in den Figuren 1 bis 3 der Stand der Technik dargestellt. Gleiche technische Merkmale sind sowohl in den Figuren zum Stand der Technik als auch in den Figuren zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Wärmetauscherrohr 1 nach dem Stand der Technik. Die eingezeichnete Schraffur zeigt die Wandstärke eines metallenen Rohres la, dessen Außendurchmesser 38 mm beträgt. An der Umfangsfläche lb des Rohres ia ist eine aus einem Blechband hergestellte gezackte Rippe 2 mit der Schmalseite ihres Rippenfußes 3 verschweißt und steht senkrecht von der Umfangsfläche lb ab. Die gezackte Rippe 2 ist aus einem geraden langgestreckten Blechband hergestellt, das zunächst in gleichmäßigen Abständen mit Scherschnitten versehen worden ist. Die Scherschnitte haben das Blech in Rippensegmente 4 unterteilt. Anschließend ist das Blechband durch Biegung so umgeformt worden, dass es sich an der Umfangsfläche des Rohres la anschmiegt. Durch die Umformung sind die Rippensegmente 4 auseinander gespreizt worden und zwischen den Rippensegmenten 4 sind die keilförmigen Lücken 5 entstanden. Die sich gegenüberliegenden Scherflächen 4a und 4b eines Rippensegments 4 sind, wie am Besten in Fig. 2 erkennbar, zueinander parallel. Die in Fig. 3 erkennbare Dicke d des Rippensegments 4 ist konstant und entspricht der Dicke des Blechbandes.
Die erfindungsgemäße gezackte Rippe ist in den Figuren 4 bis 6 verdeutlicht. Fig. 4 zeigt den Querschnitt eines Wärmetauscherrohres 1, das mit der erfindungsgemäßen gezackten Rippe 2 versehen ist. Es ist sehr leicht zu erkennen, dass die keilförmigen Lücken 5 zwischen den einzelnen Rippensegmenten 4 schmäler sind als bei den Rippensegmenten 4 nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1. Der Vergleich zwischen den Figuren 2 und 5 macht augenscheinlich, dass der Keilwinkel der Lücke 5 sich bei der erfindungsgemäßen gezackten Rippe 2 mehr als halbiert hat. Festzustellen ist, dass ein Rippensegment 4 gemäß Fig. 5 die gleiche Materialmenge aufweist wie ein Rippensegment 4 gemäß Fig. 2.
Die in Fig. 5 dargestellt Form und Breite eines Rippensegments kommt zustande, weil die Materialmenge des Rippensegments 4 anders verteilt ist als bei dem in Fig. 2 gezeigten Rippensegment 4 nach dem Stand der Technik. In Fig. 6 ist erkennbar, dass die Dicke d des Rippensegments 4 von dem Rippenfuß 3 zum freien Ende des Rippensegments 4 hin stetig abnimmt. Durch die- se Konstruktion und mit den in diesem Ausführungsbeispiel dar- gestellten Proportionen erhöht sich die wirksame Wärmeübertragungsoberfläche der erfindungsgemäßen gezackten Rippe 2 um ca. 13 % gegenüber der gezackten Rippe 2 des Standes der Technik nach den Figuren 1 bis 3.
Die Blechlasche der Rippensegmente 4 weist nach Fig. 5 etwa die Form eines Trapezes auf, wobei die gegenüberliegenden schmalen Scherflächen 4a und 4b der Rippensegmente 4 die schrägen Seiten des Trapezes bilden.
Nach dem Ausführungsbeispiel sind auf einem Meter Rohrlänge des Wärmetauscherrohres 1 in regelmäßigem Abstand zueinander 280 einzelne ringförmige gezackte Rippen 2 angeordnet. Alternativ kann eine einstückige gezackte Rippe 2 entlang einer Schrauben- linie auf der Umfangsfläche des Rohres angeschweißt sein, wobei in der Summe dieselbe Länge und somit die gleiche Wärmeübertragungsfläche, wie bei 280 ringförmigen Einzelrippen zustande kommt .
Es hat sich erwiesen, dass sowohl bei ringförmiger Anbringung mehrerer Rippen 2 als auch bei einstückiger wendeiförmiger Anbringung einer gezackten Rippe 2 im Vergleich mit dem Stand der Technik keine nennenswerte Erhöhung des Strömungswiderstandes für das umströmende Medium festzustellen ist. Die neue Kon- struktion bildet einen sehr zufriedenstellenden Kompromiss zwischen erhöhter Wärmeübertragungsleistung und induziertem Strömungswiderstand.
Der Längsschnitt bzw. das Profil nach Fig. β zeigt, dass ein Rippensegment 4 keilförmig ausgebildet ist und ein stumpfes Keilende 4c aufweist. Das zum freien Ende des Rippensegments 4 ausgedünnte Material ist in die Rippensegmentbreite umverteilt worden. Die Oberfläche der Rippensegmente 4 ist glatt. Auf diese Weise werden Reibungsverluste durch die Reibung der Strömung an der Oberfläche der Rippensegmente 4 gering gehalten. Die an den Rippenfuß 3 heranreichende tiefste Stelle jeder Lücke 5 weist eine kerbarme abgerundete Form 5a auf, die während der Umformung des Blechbandes einen Rissfortschritt des Scherschnittes in den Rippenfuß 3 hinein verhindert.
In den Figuren 7 und 8 sind Ausführungsformen einer gezackten Rippe dargestellt, deren Rippenfuß 3 einen quer zur Rippe weisenden Steg 6 aufweist. Nach Fig. 7 ist der Rippe-Steg- Querschnitt L-förmig ausgebildet. Gemäß Fig. 8 ist ein U-förmig ausgebildeter Rippe-Steg-Querschnitt vorgesehen.
Der Steg 6 weist in beiden Fällen eine Auflagefläche βa, mit der er im verbundenen Zustand an der Umfangsfläche eines metal- lenen Rohres aufliegt. Die Auflagefläche βa des Stegs 6 ist derjenige Teil, der mit der Rohroberfläche eines Wärmetauscherrohres verschweißt wird.
Nach Fig. 8 ist der Steg 6 mit einer Wölbung 7 versehen, die in Richtung des frei hervorstehenden Rippensegments 4 weist. Die Wölbung 7 des Steg 6 ist somit von der Rohroberfläche eines Wärmetauscherrohres aus nach oben gerichtet. Zwischen der Wölbung 7 und der Rohroberfläche entsteht im gefügten Zustand ein Hohlraum 8. Für die Herstellung eines Wärmetauscherrohres wer- den Schweißverfahren eingesetzt. Ein Schweißzusatzwerkstoff wird in Form eines Schweißdrahts zugeführt. Dabei vereinfacht der Hohlraum 8 die Führung der Schweißnaht bzw. des Schweißdrahts. Die Schweißnaht ist seitlich begrenzt und geführt. Der Hohlraum 8 dient dazu, ein Ausbrechen der Schweißnaht nach au- ßen zu verhindern. Außerdem wird die Menge des benötigten Schweißzusatzwerkstoffs durch das Volumen des Hohlraums 8 begrenzt. Der Schweißzusatzwerkstoff tritt nicht oder nur wenig über die Breite des Stegs 6 hinaus.
Auf den Hohlraum kann selbstverständlich auch verzichtet werden. Der dann ohne Wölbung ausgebildete gerade Steg ist in Fig. 8 in gestrichelter Linie dargestellt.
Der Abstand zwischen zwei den beiden U-Schenkeln gemäß Fig. 8 ist im gewickelten Zustand der gezackten Rippe so, dass die Rippensegmente 4 benachbarter Windungen eine Abstand von einander aufweisen, der dem Schenkelabstand entspricht, den die U- Schenkel an dem gemeinsamen Steg aufweisen.
Die Auflagefläche 6a des Stegs 6 ist mit einer Profilierung versehen (nicht dargestellt) , die in Form feiner Längsrippen ausgebildet ist. Durch die Profilierung verbessert sich die Schweißfähigkeit der Rippe über elektrische Lichtbogenschweißverfahren. Die Längsrippen werden während des Herstellvorgangs in einer Walzeinrichtung mittels besonderer Walzen eingewalzt.
Gezackte Rippe und damit versehenes Wärmetauscherrohr
Bezugszeichenliste
1 Wärmetauscherrohr la metallenes Rohr
1b Umfangsfläche
2 gezackte Rippe
3 Rippenfuß
3a Schmalseite
4 Rippensegment
4a Scherfläche
4b Scherfläche
4c stumpfes Keilende
5 Lücke
5a abgerundete Form
6 Steg
6a Auflagefläche
7 Wölbung
8 Hohlraum α Keilwinkel d Dicke

Claims

Gezackte Rippe und damit versehenes Wärmetauseherröhr
1. Gezackte Rippe (2) aus Blech zur Anbringung an der Um- fangsfläche (lb) eines metallenen Rohres (la), wobei die
Rippe (2) aus einem im angebrachten Zustand dem Rohr (la) zugewandten Rippenfuß (3) mit frei von diesem hervorstehenden laschenförmigen Rippensegmenten (4) und zwischen den Rippensegmenten (4) vorgesehenen Lücken (5) gebildet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Breite jedes Rippensegments (4), die durch den Abstand der benachbarten Lücken (5) definiert ist, von dem Rippenfuß (3) zu dem freien Ende des Rippensegments (4) hin zunimmt, und dass die Dicke (d) jedes Rippensegments (4) von dem Rippen- fuß (3) zu dem freien Ende des Rippensegments (4) hin abnimmt .
2. Gezackte Rippe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das jedes Rippensegment (4) etwa die Form eines Trapezes aufweist.
3. Gezackte Rippe nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Längsschnitt der Rippensegmente (4) keilförmig ist.
4. Gezackte Rippe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Oberfläche der Rippensegmente (4) glatt ist.
5. Gezackte Rippe nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Oberfläche jedes Rippensegments (4) eine Struktur aufweist, die durch ein Walzoder ein Ziehverfahren hergestellt ist.
6. Gezackte Rippe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die an den Rippenfuß (3) heranreichende tiefste Stelle jeder Lücke (5) eine kerbarme abgerundete Form aufweist.
7. Gezackte Rippe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an dem Rippenfuß (3) ein quer zur Rippe weisender Steg (6) vorgesehen ist, und dass der Steg eine Auflagefläche (6a) für die Umfangsfläche (1b) eines metallenen Rohres (la) aufweist.
8. Gezackte Rippe nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Steg mit einer Wölbung (7) versehen ist, die in Richtung eines frei hervorstehenden Rippensegments (4) weist.
9. Gezackte Rippe nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Rippe mit dem Steg einen L-förmig gebogen Querschnitt aufweist, wobei der an dem Steg frei hervorstehende L-Schenkel die Rippe bildet.
10. Gezackte Rippe nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an dem Steg zwei U- Schenkel angebracht sind, sodass Steg und Rippen einen U- förmig gebogen Querschnitt aufweisen, wobei die an dem Steg frei hervorstehenden U-Schenkel Rippen bilden.
11. Gezackte Rippe nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Abstand zwischen zwei U- Schenkeln (7) benachbarter Windungen der schraubenförmig gewickelten Rippe dem Schenkelabstand entspricht, den der U-förmige Querschnitt aufweist.
12. Gezackte Rippe nach einem der Ansprüche 7 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine aus Zu- satzwerkstoff bestehende Schweißnaht schmaler ausgebildet ist, als die Breite des Stegs.
13. Wärmetauscherrohr (1) mit wenigstens einer gezackten Rippe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t, dass wenigstens eine Rippe (2) entlang einer ringförmigen Linie stoffschlüssig mit der Umfangsfläche (lb) des Rohres (la) verbunden ist.
14. Wärmetauscherrohr mit wenigstens einer gezackten Rippe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass wenigstens eine Rippe (2) entlang einer Schraubenlinie stoff schlüssig mit der Umfangsfläche (lb) des Rohres (la) verbunden ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013242137A (ja) * 2012-05-21 2013-12-05 Korea Bundy Co Ltd L型ターンフィンチューブ及びこれを用いたターンフィン型熱交換器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB340765A (en) * 1929-12-20 1931-01-08 Heenan & Froude Ltd Improvements in heat exchanging apparatus
US3722059A (en) * 1971-04-19 1973-03-27 Venables Mach & Tool Co Machine for making a heat exchanger tube
US4227572A (en) * 1978-03-27 1980-10-14 Seton-Scherr, Inc. Finned tubing
US5240070A (en) * 1992-08-10 1993-08-31 Fintube Limited Partnership Enhanced serrated fin for finned tube
EP0947793A2 (de) * 1998-03-31 1999-10-06 ABB Combustion Engineering S.p.A. Rippenrohr-Wärmetauscher
JP2000121268A (ja) * 1998-10-20 2000-04-28 Babcock Hitachi Kk フィン付伝熱管

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE548407C (de) * 1932-10-14 Ernelies Rossmaier Gehaeuse, insbesondere Zylinder fuer Brennkraftmaschinen
GB331392A (en) * 1929-07-04 1930-07-03 Matt Payne Improvements in or relating to heat exchanging apparatus
US2667337A (en) * 1947-08-06 1954-01-26 Chapman Everett Finned element for thermal or heat transfer purposes
IT1294327B1 (it) * 1997-08-14 1999-03-24 Consorz Abb Sviluppo Tecnol Scambiatore di calore dotato di deflettori per scambio termico ottimizzato

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB340765A (en) * 1929-12-20 1931-01-08 Heenan & Froude Ltd Improvements in heat exchanging apparatus
US3722059A (en) * 1971-04-19 1973-03-27 Venables Mach & Tool Co Machine for making a heat exchanger tube
US4227572A (en) * 1978-03-27 1980-10-14 Seton-Scherr, Inc. Finned tubing
US5240070A (en) * 1992-08-10 1993-08-31 Fintube Limited Partnership Enhanced serrated fin for finned tube
EP0947793A2 (de) * 1998-03-31 1999-10-06 ABB Combustion Engineering S.p.A. Rippenrohr-Wärmetauscher
JP2000121268A (ja) * 1998-10-20 2000-04-28 Babcock Hitachi Kk フィン付伝熱管

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 07 29 September 2000 (2000-09-29) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013242137A (ja) * 2012-05-21 2013-12-05 Korea Bundy Co Ltd L型ターンフィンチューブ及びこれを用いたターンフィン型熱交換器

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