Gezackte Rippe und damit versehenes Wärmetauscherröhr Serrated rib and heat exchanger tube provided with it
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.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.
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.In principle, it is known to use smooth or serrated fins for heat exchanger tubes which project approximately perpendicularly from the circumferential surface of the tube. Compared to a heat exchanger tube with a smooth fin, the medium flowing around is swirled more strongly by a serrated fin. The swirling causes a better heat transfer between the heat exchanger tube and the medium flowing around the heat exchanger tube.
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.Because of the improved heat transfer, a serrated fin can be made shorter to provide the same heat transfer performance than a smooth finned fin. With the same heat transfer capacity, a heat exchanger tube with a serrated rib therefore has a lower weight than a heat exchanger tube with a smooth rib.
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.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.
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.To connect the rib to the 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.
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.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.
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.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.
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.According to the invention, 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.
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 %.This simple measure increases the effective surface for the heat transfer for a fin with the same material expenditure. In a specific embodiment of 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. With an outer diameter of the tube of, for example, 38 mm, the serrated fin according to the prior art has a heat transfer area of 1.80 m 2 . On the same tube, 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.
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.For a large heat exchanger, which previously required 1000 heat exchanger tubes with conventionally serrated fins for its required heat transfer capacity, only 870 heat exchanger tubes are required when using the serrated rib according to the invention. This means a significant advantage due to lower material costs and manufacturing costs. In addition, the lower weight and smaller size simplify and reduce the cost of transporting and storing heat exchanger tubes or heat exchangers.
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.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.
Einfacherweise ist der Längsschnitt der Rippensegmente keil-
förmig, weil diese einfache Geometrie leicht herstellbar und leicht berechenbar ist.The longitudinal section of the rib segments is simply wedge-shaped shaped because this simple geometry is easy to manufacture and easy to calculate.
Zweckmäßig ist die Oberfläche der Rippensegmente glatt, um Strömungsverluste gering zu halten.The surface of the rib segments is expediently smooth in order to keep flow losses low.
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.From a fluidic point of view as well as for the production, it is advantageous if the surface of 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.
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.A further benefit is seen when the deepest point of each gap, which reaches the base of the rib, has a rounded shape with little notch. This shape prevents the crack from progressing from the gap into the fin base during the relatively strong shaping and nestling of the fin base onto the peripheral surface of the tube.
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 .A7 On the rib base of the serrated rib there is preferably a web which extends transversely to the rib and has a contact surface for the peripheral surface of a metal tube. The contact surface of the web is intended to be welded to the pipe surface of a heat exchanger pipe.
Der Steg kann mit einer Wölbung versehen sein, die in Richtung eines frei hervorstehenden Rippensegments weist.The web can be provided with a curvature which points in the direction of a freely projecting rib segment.
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.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.
Der Abstand zwischen zwei U-Schenkeln benachbarter Windungen der schraubenförmig gewickelten Rippe entspricht vorzugsweise dem Schenkelabstand, den der U-förmige Querschnitt aufweist.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.
Eine aus einem Zusatzwerkstoff bestehende Schweißnaht ist vorzugsweise schmaler ausgebildet als die Breite des Stegs.A weld seam consisting of an additional material is preferably made narrower than the width of the web.
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 demOn a simple heat exchanger tube with a serrated rib according to the invention, 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
Rohr verbinden.Connect pipe.
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.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. For reasons of heat transfer and from a manufacturing point of view, it can be advantageous to arrange several ribs in the manner of the threads of a multi-start thread on the circumferential surface of the tube, in which case each rib has to be looped around the circumferential surface of the tube with a larger pitch angle than with one catchy tube with a rib wrapped around it.
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,The invention is illustrated by way of example below in a drawing and described in detail with reference to individual figures. Show it: 1 is a sectional view of a heat exchanger tube with a serrated fin according to the prior art,
Fig. 2 eine ausschnittsweise Darstellung dreier Rippensegmen- te der gezackten Rippe gemäß Fig. 1,2 shows a detail of three rib segments of the serrated rib according to FIG. 1,
Fig. 3 die Seitenansicht einer Schmalseite der gezackten Rippe gemäß Fig. 2,3 shows the side view of a narrow side of the serrated rib according to FIG. 2,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines Wärmetauscherrohres mit einer erfindungsgemäßen gezackten Rippe,4 is a sectional view of a heat exchanger tube with a serrated rib according to the invention,
Fig. 5 eine ausschnittsweise Darstellung dreier Rippensegmente der gezackten Rippe gemäß Fig. 4,5 shows a detail of three rib segments of the serrated rib according to FIG. 4,
Fig. 6 die Seitenansicht der Schmalseite eines Rippensegments gemäß Fig. 5,6 shows the side view of the narrow side of a rib segment according to FIG. 5,
Fig. 7 eine Seitenansicht auf eine gezackte Rippe mit Steg und L-förmig gebogenem Querschnitt,7 is a side view of a serrated rib with a web and an L-shaped cross section,
Fig. 8 eine Seitenansicht auf eine gezackte Rippe mit Steg und U-förmig gebogenem Querschnitt.Fig. 8 is a side view of a serrated rib with a web and a U-shaped cross section.
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.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 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.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. On the peripheral surface 1b of the tube ia is 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. As a result of the reshaping, 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.
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.The serrated rib according to the invention is illustrated in Figures 4 to 6. 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.
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.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. By DIE se design and with this embodiment DAR provided proportions, 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.
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.5 has approximately the shape of a trapezoid, the opposite narrow shear surfaces 4a and 4b of the rib segments 4 forming the oblique sides of the trapezoid.
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 .According to the exemplary embodiment, 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. Alternatively, 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.
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.It has been found that, in the case of a ring-shaped attachment of a plurality of ribs 2 as well as a one-piece helical attachment of a serrated rib 2, there is no appreciable increase in the flow resistance for the medium flowing around in comparison with the prior art. The new design is a very satisfactory compromise between increased heat transfer performance and induced flow resistance.
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.The longitudinal section or the profile according to FIG. Β 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.
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.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. 7, the rib-web cross section is L-shaped. 8, a U-shaped rib-web cross-section is provided.
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.In both cases, the web 6 has a contact surface βa, with which it rests in the connected state on the circumferential surface of a metal tube. The bearing surface βa of the web 6 is the part which is welded to the pipe surface of a heat exchanger pipe.
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.8, 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. In the assembled state, 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. In addition, 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.
Auf den Hohlraum kann selbstverständlich auch verzichtet
werden. Der dann ohne Wölbung ausgebildete gerade Steg ist in Fig. 8 in gestrichelter Linie dargestellt.Of course, 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.
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.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.
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.
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.
Gezackte Rippe und damit versehenes WärmetauscherrohrSerrated rib and heat exchanger tube provided with it
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Wärmetauscherrohr la metallenes Rohr1 heat exchanger tube la metal tube
1b Umfangsfläche1b peripheral surface
2 gezackte Rippe2 serrated rib
3 Rippenfuß3 ribbed feet
3a Schmalseite3a narrow side
4 Rippensegment4 rib segment
4a Scherfläche4a shear area
4b Scherfläche4b shear area
4c stumpfes Keilende4c blunt wedge end
5 Lücke5 gap
5a abgerundete Form5a rounded shape
6 Steg6 bridge
6a Auflagefläche6a contact surface
7 Wölbung7 curvature
8 Hohlraum α Keilwinkel d Dicke
8 cavity α wedge angle d thickness