CH237258A - Rippenrohr-Wärmeaustauscher mit speichenradförmig ausgebildeten blechrippen. - Google Patents

Description

      Rippenrohr-Wärmeaustauseher    mit     speichenradförmig    ausgebildeten     Blechrippen.            Wärmeaustauscher,    wie sie     beispielsweise     in der Kältetechnik verwendet werden, werden  im allgemeinen aus Rohren, Rohrschlangen  oder     Rohrbündeln    aufgebaut. Insbesondere  bei     Wärmeaustauschern,    bei denen ein Wärme  austausch zwischen einem flüssigen und  einem gasförmigen     bezw.    zwischen zwei gas  förmigen Medien stattfindet, ist es bekannt,  die Rohre auf ihrer Aussenseite zur Ver  besserung des Wärmeüberganges mit Rippen  zu versehen.  



  Derartige als Rippenrohre in der Technik  allgemein bekannte Konstruktionen werden  beispielsweise so aufgebaut, dass ein Blech  band in Form einer Wendel um das Rohr  herumgelegt und mit diesem verlötet oder  verschweisst wird, und zwar in der Weise,  dass die auf diese Weise gebildeten Rohrrip  pen senkrecht zur Rohrachse verlaufen. Wei  terhin ist es auch bekannt, derartige Rippen  rohre für     Wärmeaustauscher    in der Weise  herzustellen, dass kreisringförmige Bleche in  bestimmten Abständen auf das Rohr auf-    geschoben und mit diesem verlötet, ver  schweisst oder durch Eintauchen in ein flüssi  ges Metallbad verbunden werden.

   Eine weitere  Möglichkeit besteht darin, dass die Rippen  durch Blechtafeln gebildet werden, die eine  der Zahl der     Wärmeaustauschrohre        entspre-          ehende    Anzahl Bohrungen besitzen. Diese so       vorbereiteten    Blechtafeln werden ebenfalls in  bestimmten Abständen     voneinander    auf das  Rohrpaket     bezw.        Rohrbändel    aufgeschoben  und in der zuvor beschriebenen Weise be  festigt. Die zuletzt genannten Konstruktionen  sind in der Technik allgemein als Lamellen  rohre bekannt.  



  Diese Rippen-     bezw.        Lamellenrohre    be  kannter Bauart haben nun den Nachteil, dass  es nicht gelingt, die Rippen     bezw.    Lamellen  in vollem Umfange für die Wärmeübertra  gung auszunützen, d. h. aber, dass der für  den Aufbau der Rippen-     bezw.        Lamellenrohre     notwendige Materialaufwand in     keinem    Ver  hältnis - zu der damit erzielten Wärmeüber  tragung steht.

   Die Folge davon ist, dass der-      artige     Wärmeaustauscher    verhältnismässig  viel Platz     benötigen,    ein grosses Gewicht auf  weisen und einen     verhältnismässig    grossen       Materialaufwand    bedingen.  



       Ausgehend    von der     Erkenntnis,    dass man  den     Wärmeübergang    durch Wahl     geringer     Querschnitte     bezw.        geringer    Radien der Rip  pen erheblich in die Höhe treiben kann, hat  man auch schon     Wärmeaustauscher        gebaut,     bei denen die Rohrrippen durch Drahtkon  struktionen ersetzt werden. Die Ausbildung  dieser Drahtkonstruktionen, die mit den       Wärmeaustauschrohren    in gut leitende Ver  bindung gebracht werden, ist in der mannig  faltigsten Weise bekannt.

   Bei Herstellung  der Rohrrippen aus Drähten wird der Wärme  übergang noch dadurch wesentlich erhöht,  dass dem aussen an den     Wärmeaustauschrohren          vorbeiströmenden    Medium viele relativ scharfe  Kanten     entgegenstehen,    die zu einer Aufspal  tung der Grenzschichten des     strömenden     Mediums führen. Ferner ist die Erhöhung des  Wärmeüberganges bei derartigen Konstruk  tionen noch dadurch bedingt, dass bei Drähten  das Verhältnis     zwischen    Oberfläche und  Querschnitt besonders gross ist.

   Eine Erhöhung  des Wärmeüberganges führt nur zu einer       Verringerung    der Abmessungen des     Wärme-          austauschers    und anderseits kann durch     Ver-          wendung    von Drähten das Gewicht des       Wärmeaustauschers    wesentlich herabgesetzt  werden. Derartige aus Drähten     bezw.    Draht  konstruktionen zusammen mit Rohren auf  gebaute     Wärmenustauscher    weisen aber den  Nachteil auf, dass ihr Aufbau ziemlich ver  wickelt     ist    und sie damit     verhältnismässig     teuer in der     Ausführung    werden.

   Einer Er  sparnis an Material steht also auf der andern  Seite ein erhöhter Arbeitsaufwand     entgegen.     



  Die vorliegende Erfindung     ermöglicht     nun, einen     aus    Rippenrohren aufgebauten       Wärmeaustauscher    zu schaffen, bei dem einer  seits die Vorteile des aus Drähten in Verbin  dung mit Rohren aufgebauten Wärmeaus  tausehers     ausgenützt,    anderseits aber dessen  Nachteile hinsichtlich der     Herstellun;    besei  tigt werden.

   Der     Wärmeaustausclier    nach der         Erfindung    besteht darin, dass die Wärmeaus  ta,uschrohre mit Blechrippen     ausgerüstet     sind, die nach Art eines Speichenrades aus-,  gebildet sind, wobei die einzelnen Speichen in  radialer Richtung fortlaufend durch     Stege     miteinander verbunden sind.

   Die Herstellung  derartiger Rippen für     Wärmeaustauschrohre     kann beispielsweise so     erfolgen,        dass    die     spei-          clienradförmiben    Blechrippen durch einzelne       kreisringförmige    Blechscheiben gebildet wer  den, die durch     Stanzen    so bearbeitet werden,  dass von der vollen Blechscheibe lediglich die  Speichen und deren     Verbindungsstege    übrig  bleiben.  



  In weiterer Ausbildung der     Erfindung    ist  es     auch        möglich,    die Rippen für mehrere,  z. B. vier,     Wärmeaustauschrohre    aus einem  Stück herzustellen,     wobei    die Speichen     bezw.     deren     Verbindungsstege    für mehrere     Wärme-          austauschrolire    ineinander übergehen.

   Eine  weitere     Möglichkeit    der Herstellung derarti  ger Rippenkonstruktionen besteht darin, dass  ein mit     Ausstanzungen    versehener Blech  streifen     verwendet    wird, der in Form einer  Wendel auf die     Wärmeaustauschrohre        auf-          bewiekelt    und mit diesen in bekannter MT  eise       verbunden    wird.  



  In den     Fib.    1 bis 15 sind Ausführungs  beispiele     des        Erfindungsgegenstandes    dar  gestellt. Die     Fib.    1 und 2 zeigen. ein Aus  führungsbeispiel in zwei Ansichten. Hierbei  sind mit     ra    das     Wä        rmeaustauschrohr,    mit h  Speichen und mit c die Verbindungsstege der  Rohrrippen bezeichnet.

   Die einzelnen Rohr  rippen bestehen aus kreisrunden Blechschei  ben, die durch     Ausstanzungen    ein     System     von dünnen Speichen b     und    Drahtkränzen c       bilden.    Auf diese Weise wird für die Blech  rippen ein Maximum an Oberfläche im Ver  hältnis zu dem Gewicht der Rippen erzielt.

    Im übrigen sind die Rippen in regelmässigen       Abständen    auf die Rohre a aufgeschoben und  mit den Rohren durch Verlöten, Verschwei  ssen oder durch Eintauchen in ein flüssiges  Metallbad     verbunden.    Um eine     z-,s-eckmässige          :%-usiiiitzung    der Kantenwirkung auf das       strömende        Medium    zu erzielen, werden die  Speichen und deren Verbindungsstege mit      einem möglichst geringen Querschnitt aus  gebildet.

   Der Querschnitt der Speichen b und  ihrer     Verbindungsstege    c wird     beispielsweise     quadratisch gewählt, was in     einfacher    Weise  dadurch erzielt werden kann, dass die Breite  der Speichen und deren Verbindungsstege  etwa gleich der Blechdicke der Rippen ge  wählt wird. Sind andere Querschnitte der  Speichen und ihrer     Verbindungsstege    er  wünscht, wie beispielsweise     ein    runder Quer  schnitt oder der für den Wärmeübergang be  sonders günstige sternförmige Querschnitt,  so müssen die Scheiben in einem besonderen       Gesenk    nachgearbeitet werden.

   Solche dazu  erforderliche     Gesenke    bestehen aus zwei auf  einanderpassenden Platten mit den endgülti  gen Profilen entsprechenden Aussparungen,  wobei in jeder Platte ein halbes     Profil    für  jede Speiche und jeden Verbindungssteg ein  gegraben ist. So ist beispielsweise in     Fig.    16  ein Ausschnitt aus einem     Gesenk    nach der  Linie     A-A    in     Fig.    13 in grösserem Massstab  für die     Herstellung    eines     Sternprofils    dar  gestellt. Dabei sind die beiden     Gesenkplatten     mit e und f bezeichnet.

   Die Speichen werden  zweckmässig so ausgebildet, dass ihr Quer  schnitt gegen die Rohroberfläche hin entspre  chend der zunehmenden, zu übertragenden  Wärmemenge zunimmt. Da der Wärmeaus  tausch in radialer Richtung vor sich geht,  wird man, statt eine sehr grosse Anzahl Ver  bindungsstege in radialer Richtung anzuord  nen, vorzugsweise eine grössere Anzahl neben  einanderliegenden Rohrrippen anordnen, also  in     achsialer    Richtung möglichst viele solche  Elemente vorsehen. Anderseits     ist    der Ab  stand der Verbindungsstege, die bei den     Fig.1     und 2 konzentrische Ringstücke bilden, da  nach zu bemessen, für welche Temperatur  verhältnisse der     Wärmeaustauscher    ausgelegt  ist.

   Das in den     Fig.    1 und 2 dargestellte  Rippenrohr soll beispielsweise für einen  Temperaturbereich unter<B>O' C</B> angewendet  werden, wobei der Abstand der Verbindungs  stege mit Rücksicht auf die von Zeit zu Zeit  erforderliche     Enteisung    verhältnismässig gross  gewählt ist. Eine Ausbildung des Rippen  rohres für Temperaturen über 0  C zeigt da-    gegen die     Fig.    3. Bei dieser sind sehr eng       nebeneinanderliegende    Verbindungsstege der  Speichen vorgesehen.  



  Die     Fig.    4 und 5 zeigen ein Ausfüh  rungsbeispiel der Erfindung, bei dem die       speichenradförmigen    Blechrippen für mehrere       Wärmeaustauschrohre,    in diesem Falle vier,  aus einem Stück bestehen. Die     diagonal    ge  genüberliegenden Speichen sind zusammen  geführt und mittels Stegen c mit andern  Speichen verbunden. Die     Fig.    6     und    7 zeigen  ein weiteres Ausführungsbeispiel der     Erfin-          dung    für Temperaturen über     0"C,    während       Fig.    8 eine entsprechende Ausführung für  Temperaturen unter<B>O' C</B> zeigt.

   Bei diesen       Ausführungen    nach     Fig.    6 bis 8 sind die je  weils zwei Speichen b verbindenden Stege c  aus zwei nach aussen hin zusammenlaufen  den,     einen    spitzen Winkel einschliessenden  Teilen zusammengesetzt. Diese Ausführung  zeichnet sich gegenüber den     Konstruktionen     nach     Fig.    1 bis 5 dadurch     vorteilhaft    aus,  dass der Wärmeübergang durch Vergrösse  rung der Oberfläche der Verbindungsstege c  und anderseits durch erhöhte     Kantenwirkung     vergrössert wird.

   Bei diesen Ausführungen       %verden    zweckmässig mit Rücksicht auf die in       Richtung    auf die Rohroberfläche zunehmende  zu übertragende Wärmemenge sowohl die  Speichen b als auch deren     Verbindungsstege    c  nach aussen     hin    sich verjüngend ausgebildet.  



  Eine besonders     zweckmässige    Ausführung  der Rippenrohre ist in     Fig.    9 dargestellt,  die sieh insbesondere für eine     Strömungs-          richtung    des ausserhalb der Rohre     a    strömen  den gasförmigen Mediums in senkrechter  Richtung zur Rohrachse eignet.

   Bei dieser  Ausführung sind die Verbindungsstege c von  jeweils zwei aufeinanderfolgenden Speichen b  abwechselnd nach der einen oderandern Seite       zickzackförmig        aus    der Blechebene tieraus  gebogen,     wodurch    der Wärmeübergang und  damit der Wirkungsgrad des     Wärmeaus-          tauschers    noch besonders erhöht wird.  



  Im Gegensatz hierzu     zeigen    die     Fig.    10  und 11 eine Ausführung des Rippenrohres,  bei dem die Strömungsrichtung des die Rip  pen     beaufschlagenden    Mediums parallel zu      den Rohrachsen verläuft. Bei dieser Ausfüh  rung bestehen die Verbindungsstege der Spei  chen aus durch     Ausstanzunben    gebildeten  schmalen Blechstreifen, die durch Verdrehen  um ihre Mittelachsen um 90  aus der Blech  ebene herausgedreht sind, so dass sie in der  Richtung des sie     beaufschlagenden    strömen  den Mediums verlaufen.

   Beim Verdrehen  dieser Blechstreifen muss dabei besonders  darauf geachtet werden, dass das Material an  seinen Drehpunkten nicht einreisst, damit der  gesamte     lUaterialquerschnitt    an den Über  gangsstellen zwischen den     Verbindungsstegen     und Speichen für den     _N\Tärmedurchgatig    zur  Verfügung steht.  



  Während alle Ausführungen nach     Fig.    1  bis 11 sich auf Rippenrohre beziehen,     bei     denen die Blechrippen aus runden Blech  scheiben bestehen, die durch entsprechende       Ausstanzungen    in die     Speichenradform    über  geführt sind, zeigen die     Fig.    12 bis 15 Aus  führungsbeispiele der Erfindung, bei denen  die Blechrippen durch mit     Ausstanzungen     versehene Blechstreifen gebildet sind, die in  Form einer Wendel auf die Wärmeaustausch  rohre aufgewickelt und in bekannter Weise  auf diesen durch Löten,     Schweissen    oder  durch Eintauchen in ein     Metallbad    befestigt  werden.

   In den     Fig.    12 und 13 sind derartige  Blechstreifen dargestellt, wie sie für die  Herstellung der Blechrippen verwendet wer  den. Diese Blechstreifen sind wiederum ent  sprechend den runden Blechscheiben so aus  gestanzt,     da.ss    Speichen b und zugehörige  Verbindungsstege c stehenbleiben. Bei der  Ausführung nach     Fig.    12 sind die Verbin  dungsstege zwischen je zwei Speichen ab  gewinkelt, während die     Verbindungsstege    bei       Fig.    13 gerade verlaufen.

   Die untern Enden d  der Speichen sind rechtwinklig abgebogen       (vergl.        Fig.    15) und dienen zur Befestigung  der Rippen auf den     Wärmeaustauschrohren.     Diese Blechstreifen nach     Fig.    12 und 13 wer  den, wie in     Fig.    14 gezeigt ist, in Form einer  Wendel auf das     Wärmeaustauschrohr    auf  gewickelt und mit diesem in     bekannter     Weise befestigt.

   Hierbei ergibt sieh zwangs  läufig, dass die Enden<I>d</I> der Speichen     b    sich         unmittelbar    aneinanderlegen, während die  Verbindungsstege c beim Aufwickeln des  Blechbandes nach der einen oder andern Seite  aus der Blechebene     herausgebogen        bezw.          zwangsläufig    herausgedrückt werden, wie  dies in der zugehörigen     Fig.    15 dargestellt ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Rippenrohr-Wärmeaustauscher, bei dem die Wä rmeaustauschrohre mit Blechrippen ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechrippen nach Art eines Speichen rades ausgebildet sind, wobei die einzelnen Speichen in radialer Richtung fortlaufend durch Stege miteinander verbunden sind.

   IINTERANSPR üCHE 1. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass die speichenradförmigen Blechrip pen mit Ausstanzungen versehene, runde Blechscheiben sind, die in regelmässigen Ab ständen auf den Wärmeaustauschrohren be festigt sind.

   2. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechrippen durch mit Ausstanzun- gen versehene Blechstreifen gebildet sind, die. in Form einer Wendel auf die Wärme austauschrohre aufgewickelt und auf diesen befestigt sind. 3. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen der Blechrippen und deren Verbindungsstege einen quadratischen Quer schnitt besitzen.

   4. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen der Blechrippen und deren Verbindungsstege einen kreisförmigen Quer schnitt besitzen. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen der Blechrippen und deren Verbindungsstege einen sternförmigen Quer schnitt besitzen. 6. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege der Speichen kon zentrische Ringstücke bilden.

   7. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege zwischen je zwei Speichen durch zwei nach aussen hin zusam menlaufende, einen spitzen Winkel einschlie ssende Teile gebildet sind. B. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach dem Patentanspruch und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Speichen und der abgewinkelten Verbin dungsstege der Speichen nach aussen zu ab nimmt.

   9. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach dem Patentanspruch und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbin- dungsstege zwischen je zwei Speichen ab wechselnd nach der einen oder andern Seite aus der Blechebene herausgebogen sind.

   10. Rippenrohr-Wärmeaustauscher nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege der Speichen aus Blechstreifen bestehen, die durch Verdrehen um ihre Mittelachse um annähernd 90 aus der Blechebene herausgedreht sind, so dass sie mindestens annähernd parallel zur Rohr achse verlaufen.