Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragungsrohres

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragungsrohres (1) mit an der Außenoberfläche angeformten, schraubenlinienförmig umlaufenden Rippen (2), die in radialer Richtung verlaufende Schlitze (5), Kerben oder ähnliches aufweisen. Dabei wird von einem an der Oberfläche regelmäßig strukturierten Ausgangsrohr (6) ausgegangen, das einem Verformungsvorgang zur Erzeugung der Rippen (2) unterworfen wird.
Um insbesondere einen wesentlich größeren Bereich hinsichtlich der Schlitztiefe überstreichen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Ausgangsrohr (6) durch einen Strangpreßvorgang herzustellen, bei dem in Rohrlängsrichtung verlaufende Nuten (7) erzeugt werden (Fig. 1).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragungsrohres mit an der Außenoberfläche angeformten, schraubenlinienförmig umlaufenden Rippen, die in radialer Richtung verlaufende Schlitze, Kerben oder ähnliches aufweisen, wobei ein an der Außenoberfläche regelmäßig strukturiertes Ausgangsrohr einem Verformungsvorgang zur Erzeugung der Rippen unterworfen wird.

[0002] Zur Verbesserung der Wärmeübertragungseigenschaften von Rippenrohren sind die Rippen häufig mit Schlitzen, Kerben oder ähnlichem versehen.

[0003] Bei einem Verfahren der genannten Art etwa nach der DE-OS 2.532.143 erfolgt die Strukturierung des Ausgangsrohres durch Rändelung eines Glattrohres. Dadurch können nur relativ kleine Materialrisse der Rippenspitzen erzielt werden, da eine zu starke Rändelung die Kernwand des Rohres schädigen würde.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten Art so auszubilden, daß ein wesentlich größerer Bereich hinsichtlich der Schlitztiefe überstrichen werden kann.

[0005] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ausgangsrohr durch einen Strangpreßvorgang hergestellt wird, bei dem an der Außenoberfläche in Rohrlängsrichtung verlaufende Nuten erzeugt werden.

[0006] Je nach der Wahl der Nuttiefe läßt sich damit die Schlitztiefe variieren. Gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich gleichzeitig der Vorteil, daß für die Herstellung des strukturierten Ausgangsrohres nur ein Verfahrensschritt erforderlich ist.

[0007] Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird das Ausgangsrohr mit Nuten hergestellt, die sich zur Rohraußenseite öffnen, damit eine problemlose Ausbildung der Schlitze erfolgt. Der Querschnitt der Nuten ist vorzugsweise dreieck-.oder trapezförmig.

[0008] Zur Steuerung der Schlitzbreite empfiehlt es sich, das Ausgangsrohr mit dreieckförmigen Nuten herzustellen, die einen Kerbwinkel α von 60 bis 120° aufweisen, dabei ist ein Kerbwinkeloc von 90° bevorzugt.

[0009] Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung wird das Ausgangsrohr mit Nuten hergestellt, die eine Nuttiefe von 0,1 bis 2,5 mm aufweisen.

[0010] Für den gängigen Durchmesserbereich des Wärmeübertragungsrohres von etwa 10 bis 40 mm empfiehlt es sich, das Ausgangsrohr mit 0,1 bis 10 Nuten pro mm Rohrumfang herzustellen.

[0011] Aus preßtechnischen Gründen wird das Ausgangsrohr bevorzugt aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung hergestellt.

[0012] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 perspektivisch den Übergang von einem Ausgangsrohr zu einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Wärmeübertragungsrohr,

Fig. 2a einen Querschnitt durch das Ausgangsrohr nach Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 2b eine Draufsicht auf das stirnseitige Ende des Wärmeübertragungsrohres nach Fig. 1,

Fig. 3 schematisch die Herstellung des Wärmeübertragungsrohres und

Fig. 4 eine Vorrichtung zur Herstellung des Wärmeübertragungsrohres.

[0013] Das Wärmeübertragungsrohr 1 nach Fig. 1, rechte Hälfte, 2b, 3 und 4, weist auf der Außenseite schraubenlinienförmig umlaufende Rippen 2 auf, zwischen denen eine Nut 3 gebildet ist. Die Rippen 2 stehen radial von der Rohrwandung 4 ab. Die Größen zur Beschreibung des Wärmeübertragungsrohres 1: Rippendurchmesser d_R, Kerndurchmesser d_K, Innendurchmesser d_I, Rippenhöhe h_R und Rippenteilung t_. sind anhand der Fig. 2b und 4 näher erläutert. Weiterhin weisen die Rippen 2 regelmäßig am Umfang verteilte Schlitze 5 auf.

[0014] In Fig. 1 ist gleichzeitig der Übergang von einem Ausgangsrohr 6 mit in Längsrichtung verlaufenden Nuten 7 zu dem Wärmeübertragungsrohr 1 dargestellt. Der Querschnitt durch das Ausgangsrohr 6 nach Fig. 2a zeigt deutlich die Dreiecksform der Nuten 7 sowie den Kerbwinkel α.

[0015] In Fig. 3 ist schematisch die Herstellung eines Wärmeübertragungsrohres 1 dargestellt.

[0016] Ausgehend von einem zylindrischen Gußbolzen 8 wird mittels einer durch Ziff. 9 angedeuteten Strangpresse ein Preßrohr 6 mit dreieckförmigen Nuten 7 ausgepreßt. Das Preßrohr 6 wird dann in an sich bekannter Weise (vgl. US-PS 1.865.575) einem Rippenwalzvorgang unterworfen, indem das Rippenmaterial durch Verdrängen von Material aus der Rohrwandung 4 nach außen mittels des Walzvorgangs gewonnen wird und das Wärmeübertragungsrohr durch die Walzkräfte in Drehung versetzt und entsprechend den entstehenden Rippen vorgeschoben wird.

[0017] Hierzu wird eine Vorrichtung (vgl. insbesondere Fig. 4) verwendet, die aus drei Werkzeughaltern 10 besteht, in die jeweils ein Walzwerkzeug 11 integriert ist. (In Fig. 4 ist nur ein Werkzeughalter 10 dargestellt, in Fig. 3 zwei Werkzeughalter 10, es können aber beispielsweise auch vier oder mehr Werkzeughalter 10 verwendet werden.) Die Werkzeughalter 10 sind jeweils um 120° versetzt am Umfang des Rohres 6 angeordnet. Die Werkzeughalter 10 sind radial zustellbar. Sie sind ihrerseits in einem ortsfesten (nicht dargestellten) Walzkopf angeordnet.

[0018] Das Preßrohr 6 läuft in Pfeilrichtung in die Vorrichtung ein und wird durch die am Umfang angeordneten, angetriebenen Walzwerkzeuge 11 in Drehung versetzt, wobei die Achsen der Walzwerkzeuge 11 schräg zur Rohrachse verlaufen. Die Walzwerkzeuge 11 bestehen in an sich bekannter Weise aus mehreren nebeneinander angeordneten Walzscheiben 12, deren Durchmesser in Pfeilrichtung ansteigt. (In Fig. 4 sind acht Walzscheiben 12 angedeutet.) Die zentrisch angeordneten Walzwerkzeuge 11 formen in bekannter Weise die schraubenlinienförmig umlaufenden Rippen 2 aus der Rohrwandung 4 des Preßrohres 6, wobei die Abstützung durch einen Walzdorn 13 erfolgt.

[0019] Wegen des beschriebenen Rippenrohrwalzverfahrens sind die Schlitze 5 nicht in Verlängerung der Nuten 7 angeordnet, sondern folgen jeweils einer Schraubenlinie, wie insbesondere Fig. 1, rechte Hälfte, deutlich zeigt.

[0020] Beispiel: Ausgehend von einem Gußbolzen 8 aus einer Aluminiumlegierung (AlMn) wurde ein Preßrohr 6 mit folgenden Abmessungen hergestellt: Außendurchmesser 23,5 mm, Innendurchmesser 15,0 mm, zwanzig Nuten 7 mit einer Nuttiefe von 1 mm (Kerbwinkel ^oe = 90°). Mittels einer Vorrichtung nach Fig. 3 bzw. 4 wurde ein Wärmeübertragungsrohr 1 mit den Abmessungen nach der folgenden Tabelle hergestellt:

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragungsrohres (1) mit an der Außenoberfläche angeformten, schraubenlinienförmig umlaufenden Rippen (2), die in radialer Richtung verlaufende Schlitze (5), Kerben oder ähnliches aufweisen, wobei ein an der Außenoberfläche regelmäßig strukturiertes Ausgangsrohr (6) einem Verformungsvorgang zur Erzeugung der Rippen (2) unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausgangsrohr (6) durch einen Strangpreßvorgang hergestellt wird, bei dem an der Außenoberfläche in Rohrlängsrichtung verlaufende Nuten (7) erzeugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsrohr (6) mit Nuten (7) hergestellt wird, die sich zur Rohraußenseite öffnen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (7) einem dreieckförmigen Querschnitt aufweisen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (7) einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsrohr (6) mit Nuten (7) hergestellt wird, die einen Kerbwinkel α von 60 bis 120° aufweisen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerbwinkel α= 90° beträgt.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsrohr (6) mit Nuten (7) hergestellt wird, die eine Nuttiefe von 0,1 bis 2,5 mm aufweisen.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsrohr (6) mit 0,1 bis 10 Nuten (7) pro mm Rohrumfang hergestellt wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsrohr (6) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt wird.

Zeichnung