Wärmeübertragungsrohr, insbesondere Wärmerohr und Verfahren zum Herstellen desselben

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Wärmeübertragungsrohr, insbesondere Wärmerohr, bestehend aus einem dicht verschlossenen rohrförmigen Körper, der innen mit einer längs., schräg- oder querverlaufenden Feinprofilierung versehen ist und zum teil mit einem wärmeübertragenden Medium gefüllt ist.
Um ein Wärmeübertragungsrohr, insbesondere Warmerohr, bestehend aus einem dicht verschlossenen rohrförmigen Metallkörper zu schaffen, der innen mit einer längs-, schräg- oder querverlaufenden Feinprofilierung versehen ist und zum Teil mit einem wärmeübertragenden Material gefüllt ist zu schaffen, wird vorgeschlagen, daß der Körper aus einem profilierten Metallband (1) von geringer Wandstärke, d.h. 0,1 bis 0,6 mm, insbesondere bis ca. 1 mm hergestellt ist, wobei das Metallband wendelförmig zu einem Rohr (13) gewickelt und an den Kanten verschweißt oder verklebt ist. die Profilierung des Metallbandes im Querschnitt gewindeprofilartig ausgebildet ist und im wesentlichen die ganze Wandung erfaßt, wobei die Innenprofilierung in gleicher oder abgeschwächter Weise außen abgebildet ist.

Beschreibung

[0001] Wärmeübertragungsrohr, insbesondere Wärmerohr, bestehend aus einem dicht verschlossenen rohrförmigen Metallkörper, der innen mit einer längs-, schräg- oder querverlaufenden Feinprofilierung versehen ist und zum Teil mit einem wärmeübertragenden Medium gefüllt ist.

[0002] Die bisher bekannten Wärmeübertragungsrohre und Wärmerohre besitzen zwar bereits eine recht gute Wärmeübertragungsleistung, haben aber ein zu hohes Gewicht. Diese bekannten Rohre eignen sich auch nicht für eine wirtschaftliche Massenfertigung.

[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht ausgehend vom Gattungsbegriff darin, die Wärmeübertragung durch Verminderung der Temperaturdifferenz innerhalb der Wanddicke des Rohres zu verbessern, insbesondere soll die Wärmeübertragung beim Wärmerohr vom Verdampferteil zum Kondensatorteil durch Verminderung des Wärmeleitwiderstandes der Rohrwand und damit durch Verringerung des Temperaturabfalles entlang der gesamten Wärmeübertragungsstrecke verbessert werden.

[0004] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte weitere Ausbildung der Erfindung ist in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.

[0005] Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die neuen Wärmeübertragungsrohre wesentlich leichter sind als die bekannte Rohre und durch die dünne Rohrwand sowie durch die Feinprofilierung die Wärmeübertragungsleistung verbessert wird. Hierdurch eröffnet sich die Möglichkeit, auch Metallband mit geringerer Wärmeleitfähigkeit, aber z.B. hoher Korrosionsbeständigkeit, wie nichtrostendes Stahlblechband einzusetzen.

[0006] Die weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verfahren zum Herstellen der Wärmeübertragungsrohre, insbesondere der Wärmerohre, derart zu vereinfachen, daß eine vorteilhafte Massenfertigung ermöglicht wird. Die Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der weiteren Erfin- _dung durch die Merkmale im Verfahrensanspruch 5 angegeben.

[0007] In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt das Metallband an beiden Kanten hochstehende Ränder, die nach dem Einformen zum Rohr miteinander verschweißt oder verklebt werden. Durch diese hochstehenden Ränder wird vorteilhaft eine Gesamtversteifung des Wärmeübertragungsrohres erreicht. Das geschweißte Rohr kann dann in konventioneller Weise als Wärmeübertragungsrohr verwendet oder durch Füllen mit einem geeigneten Wärmeübertragungsmedium und Verschließen der Rohrenden zu einem Wärmerohr verarbeitet werden. Dabei können, sofern hohe Drücke zu erwarten sind, an sich bekannte Maßnahmen zur Entlastung der Rohrwand von Reaktionskräften und zur Stabilisierung der Rohre vorgesehen werden. Beispielsweise kann ein den Innendurchmesser des profilierten Rohres ausfüllendes Kreuz aus Metallband oder ein perforiertes Innenrohr mit den beiden Verschlußstopfen des Wärmerohres kraftschlüssig verbunden sein.

[0008] Das Wärmeübertragungsrohr eignet sich vorteilhaft für eine Massenfertigung, da die Profilierung spanlos im Durchlaufverfahren in das Metallband eingebracht wird. Dabei kann der Walzvorgang in einem Schritt erfolgen, wobei die Breite des Bandes im wesentlichen erhalten bleibt und die Profilierung zu Lasten der Wanddicke erfolgt oder es kann, wie bei der Herstellung von Profilblechen üblich, die Verformung in mehren Schritten von der Mitte nach außen fortschreitend durchgeführt werden, wobei die Wanddicke im wesentlichen erhalten bleibt und die Profilierung zu Lasten der Breite des Bandes erfolgt. Vorteilhaft kann eine zusätzliche Beeinflussung des Profiles durch Querstauchen des profilierten Bandes erfolgen.

[0009] Die wendelförmige Einbiegung des Bandes mit dem Verschweißen oder Verkleben der Bandkanten ermöglicht eine Profilierung unter einem Winkel von etwa 30° bis 60°, wodurch die Kapillarwirkung des Wärmerohres bei unterschiedlicher, insbesondere wenig geneigter Einbaulage günstig beeinflußt wird. Die Kapillarwirkung des Rohres wird vorteilhaft durch spanlose Feinprofilierung und die anschließende wendelnahtverschweißung oder -verklebung mit geringem Aufwand erreicht.

[0010] Es ist auch bei veränderter Anordnung der Schweiß- bzw. Klebevorrichtung möglich, die Kanten nach innen abzubiegen und im Rohrinneren eine Verschweißung vorzunehmen. Bei einer Verklebung kann der Klebstoff von außen zugeführt werden. Die innen vorstehenden Kanten behindern die Wärmeübertragung nicht. Hierdurch entsteht vorteilhaft ein Wärmeübertragungsrohr, bei dem außen nur die Profilierung zu sehen ist, eine Kante aber nicht vorsteht.

[0011] Zur Verbesserung der Stabilität des Wärmerohres wird nach einem weiteren Erfindungsgedanken beim wendelförmigen Biegen des Metallbandes zum Rohr in jede Rille oder in einen Teil der Rillen des Gewindeprofiles innen ein Draht eingelegt, dessen Durchmesser kleiner ist als der Abstand zwischen zwei Rillen. Vorteilhaft wird ein Draht an der Innenseite zwischen zwei zu verschweißenden Kanten des Metallbandes beim Einformen zum Rohr eingelegt, wodurch eine Verbesserung der Verschweißung erzielt wird.

[0012] Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung nachfolgend näher erläutert.

[0013] Von den Figuren zeigen

Figur 1 eine Ansicht auf die Vorrichtung zur schraubenlinienförmigen Einformung eines Metallbandes zu einem Rohr,

Figur 2 einen Querschnitt durch das Einformteil mit der Schweißstelle nach der Linie II-II der Figur 1 mit einem vergrößterten Ausschnitt zur Darstellung der Profilführung und

Figur 3 einen Querschnitt durch die Bandführung und Einformung des Bandes nach der Linie III-III - der Figur l.

[0014] Die Vorrichtung zur Formung eines Metallbandes 1 besteht im wesentlichen aus einem Walzgerüst 14, einer geraden Führung 5, dazwischen angeordneten Treiberrollen 11, 12 und einem Einformteil 6 zum Herstellen des gewendelten Rohres 13 sowie einer Schweißeinrichtung mit einem Schweißbrenner 9, der in einer Aussparung 10 des Einformteiles 6 eingesetzt ist.

[0015] Das von einem bekannten, nicht dargestellen Haspel kommende Metallband 1 wird in einem Walzgerüst 14 mit einer Feinprofilierung 2, z.B. entsprechend einem Wellblech, und hochstehenden Kanten 3, 4 versehen. Die Feinprofilierung 2 ist in den Figuren 1 und 2 nur schematisch dargestellt, sie hat erfindungsgemäß einen Abstand von Rille zu Rille von 0,5 bis 2 mm, je nach Verwendungszweck und Wärmeübertragungsmedium. An den Ränern, insbesondere den hochstehenden Kanten 3,4, die miteinander verschweißt werden, bleibt das Band glatt.

[0016] Das Band 1 wird von den Treiberrollen 11, 12 (Fig. 3) in eine gerade Führung 5 und ein daran anschließendes Einformteil 6 zum Runden des Bandes zu einem Rohr 13 gedrückt. Im Einformteil 6 ist eine Aussparung 10 vorgesehen, in der ein Schweißbrenner 9, z.B. ein Plasmabrenner einer bekannten, nicht dargestellten Schweißeinrichtung angeordnet ist, der die Kanten 3 und 4 miteinander verschweißt.

[0017] Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird beim wendelförmigen Biegen des Metallbandes 1, wie beispielsweise in Figur 3 schematisch dargestellt, durch die Führung 5 hindurch Draht 15 derart von einer Vorratsrolle 16 zugeführt, daß der Draht 15 an der Innenseite der zu verschweißenden Kanten 3, 4 des Metallbandes liegt. Es können auch von mehreren Vorratsrollen 16 mehrere Drähte 15 durch die Führung 5 dem Einformteil 6 zugeführt werden, so daß in jede Rille oder in einen Teil der Rillen je ein Draht 15 zu liegen kommt. Dadurch wird die Stabilität und die Haltbarkeit des Wärmeübertragungsrohres verbessert.

[0018] Zur Fortsetzung der Herstellung von Wärmerohren wird das Rohr 13 in bekannter Weise anschließend auf die erforderliche Länge abgeschnitten, an einem Ende mit einer Kappe dicht verschlossen, ein geeignetes Wärmeübertragungsmittel eingefüllt und das andere Ende des Rohres 13 ebenfalls mit einer Kappe dicht verschlossen, wodurch ein Wärmeübertragungsrohr bzw. Wärmerohr entsteht.

Bezugszeichenliste

[0019] 

1 Metallband

2 Feinprofilierung

3 Kante, hochstehend (glatt)

4 Kante, hochstehend

5 Führung, gerade

6 Einformteil, rund

7 Führungsstange, innen (Fig. 2)

8 Absatz (von 7) (Fig. 2)

9 Schweißbrenner, z.B. Plasmabrenner

10 Aussparung (von 6)

11 Treiberrolle (Fig. 3)

12 Treiberrolle (Fig. 3)

13 Rohr

14 Walzgerüst (für 1)

15 Draht (Fig. 3)

16 Vorratsrolle (für 15)

17 Rille

Ansprüche

1. Wärmeübertragungsrohr, insbesondere Wärmerohr, bestehend aus einem dicht verschlossenen rohrförmigen Körper, der innen mit einer längs-, schräg- oder querverlaufenden Feinprofilierung versehen ist udn zum Teil mit einem wärmeübertragenden Medium gefüllt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper aus einem profilierten Metallband (1) von geringer Wandstärke, d.h. 0,1 bis 0,6 mm, insbesondere bis ca. 1 mm hergestellt ist, wobei das Metallband wendelförmig zu einem Rohr (13) gewickelt und an den Kanten verschweißt oder verklebt ist, die Profilierung des Metallbandes im Querschnitt gewindeprofilartig ausgebildet ist und im wesentlichen die ganze Wandung erfaßt, wobei die Innenprofilierung in gleicher oder abgeschwächter Weise außen abgebildet ist.

2. Wärmeübertragungsrohr nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der rohrförmige Körper aus dünnem profiliertem Metallband mit glatten Rändern besteht, die miteinander verschweißt sind.

3. Wärmeübertragungsrohr nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Metallband teilweise überlappt gewickelt und im überlappten Teil verschweißt ist.

4. Wärmeübertragungsrohr nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der rohrförmige Körper aus dünnem profiliertem Metallband mit rechtwinklig nach außen hochstehenden Rändern besteht, die miteinander durch an sich bekannte Schweißverfahren wie Rollnahtschweißen, Plasma-, Laser-oder Schmelzschweißen verbunden sind.

5. Wärmeübertragungsrohr nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper aus dünnem profiliertem Metallband mit rechtwinklig nach innen hochstehenden Rändern besteht, die miteinander verschweißt oder verklebt sind.

6. Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohres, insbesondere eines Wärmerohres, das aus einem Rohr bestimmter Länge besteht, an beiden Enden verschlossen und mit einem Wärmeübertragungsmedium gefüllt ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein dünnes Metallband durch Walzen in einem Durchgang derart mit einer Feinprofilierung versehen wird, daß im Querschnitt ein Gewindeprofil mit etwa gleicher Wanddicke entsteht, wobei die Wanddicke des Metallbandes entsprechend der Jmformung reduziert wird oder das Metallband in mehreren Durchgängen konsekutiv von der Mitte nach außen fortschreitend profiliert wird, wobei die Breite des Metallbandes entsprechend der Umformung reduziert wird, und wobei die Ränder des Metallbandes glatt bleiben,

b) das profilierte Metallband wendelförmig gebogen wird und

c) die Bandkanten miteinander verschweißt oder verklebt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß beim wendelförmigen Biegen des Metallbandes zum Rohr innen in jede Rille oder in einen Teil der Rillen des Gewindeprofiles ein Draht eingelegt wird.

Zeichnung