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EP 0 102 407 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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19.02.1986 Patentblatt 1986/08 |
(22) |
Anmeldetag: 03.09.1982 |
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(54) |
Rippenrohr mit inneren Vorsprüngen sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung
Finned tube with internal projections and method and apparatus for its manufacture
Tube à ailettes avec protubérances internes et procédé et dispositif de fabrication
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DE FR GB SE |
(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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14.03.1984 Patentblatt 1984/11 |
(71) |
Anmelder: WIELAND-WERKE AG |
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89079 Ulm (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Kästner, Hans-Werner, Ing. grad.
D-7917 Vöhringen 2 (DE)
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(56) |
Entgegenhaltungen: :
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Rippenrohr der im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschriebenen
Gattung.
[0002] Ein solches Rippenrohr ist bereits durch die DE-OS Nr. 1751423 bekanntgeworden. Das
dort beschriebene Rohr weist jeweils auf der Aussen- und Innenseite durchgehende Rippen
auf; dadurch werden zwar gegenüber einem auf der Rohrinnenseite glatten Rippenrohr
die Wärmeübertragungseigenschaften verbessert, jedoch steigt der Druckverlust nicht
unerheblich an.
[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rippenrohr der angegebenen Gattung
so auszubilden, dass bei etwa gleichbleibenden Wärmeübertragungseigenschaften der
Druckverlust wesentlich herabgesetzt wird.
[0004] Die Aufgabe wird erfindungsgemäs dadurch gelöst, dass die Vorsprünge sich nur über
einen Teil der Schraubenlinie oder der Schraubenlinien erstrecken.
[0005] Durch die unterbrochene I nnenstruktur des Rippenrohres wird nicht nur der Druckverlust
wesentlich erniedrigt, sondern auch durch die von den Vorsprüngen herrührende Turbulenzbildung
ein ausgezeichneter Wärmeübertragungseffekt erzielt.
[0006] Es ist zwar aus der DE-PS Nr. 679285 ein Rohr mit nach innen gerichteten, voneinander
getrennten Vorsprüngen bekannt. Dieses Rohr weist jedoch den Nachteil auf, dass es
an der Rohraussenseite als Glattrohr ausgebildet ist, wenn von den kurzen Einkerbungen
abgesehen wird, die sich bei der Ausbildung der Innenkerben auf der Aussenseite zwangsläufig
bilden. In den in der Wärmetechnik häufig vorkommenden Fällen bringt das vorbekannte
Rohr jedoch nur eine unzulässige Wärmeleistung. Meist ist nämlich an der Aussenseite
ein Medium mit schlechtem Wärmeübergang angeordnet, z.B. Gas oder Kältemittel, während
im Rohrinnern ein Medium mit gutem Wärmeübergang, z.B. Wasser oder Ammoniak, strömt.
Die unzureichende Wärmeleistung entsteht dadurch, dass die Aussenseite nichtso viel
Wärme übertragen kann, wie die Innenseite abführen könnte. Demgegenüber weist das
erfindungsgemässe Rohr die beschriebenen Aussenrippen auf, welche eine Ausgewogenheit
der Wärmeübergänge bei den beschriebenen unterschiedlichen Medien zur Folge hat. Daserfindungsgemässe
Rohr weist also eine erheblich grössere Wärmeleistung auf.
[0007] In dem Rohr nach der DE-PS Nr. 679285 sind die nach innen gerichteten, voneinander
getrennten Vorsprünge in Umfangsrichtung des Rohres angeordnet. Demgegenüber sind
die erfindungsgemässen Vorsprünge entlang einer Schraubenlinie angeordnet. Das erfindungsgemässe
Rohr erzeugt also bei dem im Inneren strömenden Medium einen Drall in Richtung der
Schraubenlinie, was zu einer zusätzlichen Wärmeübertragung führt. Auch die Anordnung
der Vorsprünge in Form einer Schraubenlinie war durch die DE-PS Nr. 679285 nicht nahegelegt.
In Spalte 1, Zeile 25 und 26 wird nämlich ausdrücklich verlangt, dass keine Wirbelbildungen
auftreten sollen, denn diese seien unerwünscht. Die Erfindung setzt sich über dieses
Vorurteil hinweg, indem sie die inneren Vorsprünge in Form einer Schraubenlinie anordnet
und damit eine Wirbelbildung und einen erhöhten Wärmeübergang zwischen dem inneren
Medium und der Rohrwandung erhält.
[0008] Ferner zeigt zwar die US-PS Nr. 4330036 ein Rippenrohr mit schraubenlinienförmig
verlaufenden Rippen auf der Rohraussenseite und schraubenlinienförmig angeordneten
Vorsprüngen auf der Rohrinnenseite, durch das Einschneiden der äusseren Rippen mittels
einer scharfendigen Schneidrolle wird jedoch ein gewelltes Rippenrohr erhalten, bei
dem die inneren Vorsprünge der Schraubenlinie unterhalb der äusseren Rippen liegen,
also nicht unterhalb der äusseren Nuten wie beim erfindungsgemässen Rohr, und bei
dem die Schraubenlinie einen anderen Steigungswinkel aufweist als die äusseren Rippen,
im Gegensatz zu demselben Steigungswinkel beim erfindungsgemässen Rohr.
[0009] Schliesslich zeigt die US-A Nr. 1909005 ein Verfahren zur Herstellung eines ähnlichen
Rippenrohres wie nach der DE-A Nr. 1751423.
[0010] Die bevorzugte Ausbildung und Anordnung der Vorsprünge ist Gegenstand der Unteransprüche
2 bis 1.5.
[0011] Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Vorsprünge
jeweils über weniger als eine Windung der Schraubenlinie.
[0012] Es ist vorteilhaft, wenn die Vorsprünge unterschiedliche Länge bzw. unterschiedliche
Höhe H aufweisen und wenn die Höhe H innerhalb eines Vorsprungs variabel ist, dabei
liegt die Höhe H der Vorsprünge vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm. insbesondere
aus herstellungstechnischen Gründen empfiehlt es sich, wenn die Vorsprünge.- im Längsschnitt
gesehen - kreisbogenförmig begrenzt sind.
[0013] Zur weiteren Erhöhung der Turbulenzbildung empfiehlt es sich, wenn die Vorsprünge-
in Rohrlängsrichtung gesehen - gegeneinander versetzt sind bzw. fluchten oder auch
abwechselnd gegeneinander versetzt sind und feuchten.
[0014] Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auf der axialen Rohrlänge

mindestens ein Vorsprung vorgesehen, wobei ⌀ der Durchmesser der Drückrolle, d
K der Kerndurchmesser, n die Gängigkeit, t
R die Rippenteilung des Rippenrohres und m dieAnzahl der Nocken auf der Drückrolle
ist.
[0015] Der Grenzwert für den Ausdruck

ist durch d
K die Anzahl der verwendeten Walzwerkzeuge bei der später zu beschreibenden Vorrichtung
bestimmt; dieser Grenzwert kann nicht überschritten werden, da sich sonst die Walzwerkzeuge
berühren würden.
[0016] Bei der Verwendung von drei Walzwerkzeugen beträgt der Grenzwert (3+2√3), bei Verwendung
von vier Walzwerkzeugen (1 +√2).
[0017] Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn bei eingängigen Rippen pro 5 bis
20 mm Rohrlänge bzw. bei n-gängigen Rippen (n = 2, 3,...) pro n x (5 bis 20) mm Rohrlänge
mindestens ein Vorsprung vorgesehen ist.
[0018] Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen
Rippenrohres mit inneren Vorsprüngen.
[0019] Ausgehend von dem Verfahren nach der DE-OS Nr. 1751423 gemäss dem Oberbegriff des
Anspruchs 16 ist das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung des Rippenrohres
dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Druck nur stellenweise entlang einer oder
mehrerer Schraubenlinien aufgebracht wird. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich,
am Ort der Nut zwischen den Rippen jeweils auf der Rohrinnenseite voneinander getrennte
Vorsprünge zu erzeugen.
[0020] Die Formulierung «und/oder» im Oberbegriff bezieht sich darauf, ob sich das Rohr
bei der axialen Vorschubbewegung gleichzeitig drehen soll oder nicht.
[0021] Nach besonderen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens wird der radiale
Druck jeweils nur über einen Teil einer Windung der Schraubenlinie aufgebracht oder
weist eine unterschiedliche Stärke auf.
[0022] Die Ausbildung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens
ist davon abhängig, ob sich das Rohr bei ortsfestem Walzkopf oder ob sich der Walzkopf
bei lediglich axial vorschiebbarem Rohr drehen soll.
[0023] Bei sich drehendem Rohr wird von einer Vorrichtung nach der DE-OS Nr. 1751423 gemäss
dem Oberbegriff des Anspruchs 19 ausgegangen; bei sich drehendem Walzkopf wird von
einer Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 20 ausgegangen. Die Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist in beiden Fällen durch das
folgende Merkmal gekennzeichnet: Die Drückrolle ist zur Bildung von Vorsprüngen an
der Innenseite des Rohres mit mindestens einem radial vorstehenden Nocken versehen,
wobei der Radius R im Nockenbereich grösser ist als der Radius der letzten Walzscheibe.
[0024] Zur Ausformung unterschiedlicher Vorsprungsgeometrien (Länge, Höhe etc.) empfiehlt
es sich dabei, wenn die Drückrolle Nocken mit unterschiedlicher Umfangslänge bzw.
Nocken mit unterchiedlichem Radius R im Nockenbereich aufweist oder wenn der Radius
R im Nockenbereich variabel ist. Die Herstellung der Vorsprünge vereinfachtsich insbesondere
dann wesentlich, wenn der Nocken abgerundet ist. Nach besonderen Ausführungsformen
der Erfindung sind drei um 120° bzw. vier um 90° versetzte Werkzeughalter vorgesehen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn nur in einem Werkzeughalter eine Drückrolle mit Nocken
vorgesehen ist, da hierdurch eine aufwendigeJustierarbeit der Nocken in den einzelnen
Werkzeughaltern vermieden werden kann. Bei falscher Justierung würde sich u.U. in
unerwünschterweise eine durchgehende Innenrippe ergeben.
[0025] Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 perspektivisch einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Rippenrohr,
Fig. 2a einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Rippenrohr gemäss Linie C-D
in Fig. 2b und
Fig. 2b einen Querschnitt gemäss Linie A-B in Fig. 2a,
Fig. 3 eine Vorrichtung zur Herstellung des Rippenrohres,
Fig. 4 die schematische Anordnung der Werkzeughalter bei einer Vorrichtung nach Fig.
3 und
Fig. 5 schematisch die Anordnung einer Drückrolle mit zwei Nocken und eines Rippenrohres.
[0026] Das einstückige Rippenrohr 1 nach den Fig. 1 und 2a/2b weist auf der Rohraussenseite
schraubenlinienförmig umlaufende Rippen 2 auf, zwischen denen eine Nut 3 gebildet
ist. Die Nut 3 ist stellenweise vertieft, so dass Material aus der Rohrwandung 4 nach
innen verlagert ist und damit entlang einer Schraubenlinie voneinander getrennte Vorsprünge
5 (die Schraffur deutet jeweils die Erhabenheit der Vorsprünge an) gebildet sind.
Diese Schraubenlinie weist denselben Steigungswinkel auf wie die Schraubenlinie der
äusseren Rippen 2. Die Fig. 1 zeigt beispielsweise drei der genannten Vorsprünge 5,
die sich jeweils nur über einen Teil der Windung der Schraubenlinie erstrecken. Die
Vorsprünge 5 sind gegeneinander versetzt. Insbesondere Fig. 2a zeigt deutlich, dass
die Vorsprünge 5 - im Längsschnitt gesehen - kreisbogenförmig begrenzt sind.
[0027] Die Herstellung des erfindungsgemässen Rippenrohres 1 erfolgt mittels der in Fig.
3 dargestellten Vorrichtung. Die Vorrichtung lässtsich bei drehendem Rohr oder bei
drehendem Walzkopf verwenden. Im folgenden wird die Funktionsweise bei sich drehendem
Rohr und bei eingängigem Walzverfahren erläutert:
Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 sind ein Walzwerkzeug 6 und eine Drückrolle 7 in einem
durch Ziff. 8 angedeuteten Werkzeughalter integriert. Es sind noch zwei weitere Werkzeughalter
8 vorgesehen, die jedoch jeweils nur ein Walzwerkzeug 6 aufweisen (hier ist nur ein
Werkzeughalter 8 dargestellt). Entsprechend Fig. 4 sind die insgesamt drei mit 1,11,111
bezeichneten Werkzeughalter 8 um 120° versetzt am Umfang des Rippenrohres 1 angeordnet.
[0028] Die Werkzeughalter 8 sind radial zustellbar. Es können beispielsweise auch vier oder
mehr Werkzeughalter 8 benutzt werden. Die Werkzeughalter 8 ihrerseits sind in einem
ortsfesten (nicht dargestellten) Walzkopf angeodnet. Das in Pfeilrichtung einlaufende
Glattrohr 1' wird durch die am Umfang des Rohres angeordneten, angetriebenen Walzwerkzeuge
6 in Drehung versetzt, deren Achse schräg zur Rohrachse verläuft. Die Walzwerkzeuge
6 bestehen in an sich bekannter Weise aus nebeneinander angeordneten Walzscheiben
9, deren Durchmesser in Pfeilrichtung ansteigt. Die zentrisch angeordneten Walzwerkzeuge
6 formen in bekannterweise die Rippen 2 aus der Rohrwandung 4 des Glattrohres 1',
wobei das Glattrohr 1' durch einen Walzdorn 10 unterstützt wird. Der Walzdorn 10 endet
jeweils mit der letzten Walzscheibe 9' der Walzwerkzeuge 6. Bei dem Walzvorgang findet
zunächst in einem vorderen Bereich (Einzugsbereich) eine Durchmesserreduzierung statt.
Im Fertigwalzbereich erfolgt dann das Ausweiten der schraubenlinienförmig umlaufenden
Rippen 2. In einem Werkzeughalter 8 ist dem Walzwerkzeug 6 eine Drückrolle7 nachgeschaltet,
deren Dicke kleiner ausgebildet ist als die Dicke der letzten Walzscheibe 9'. Die
Drückrolle 7 weist einen Nocken 11 auf, wobei der Radius R im Nokkenbereich: grösser
ist als der Radius der letzen Walzscheibe 9'. Durch den abgerundeten Nocken 11 wird
die Nut 3 zwischen den Rippen 2 stellenweise vertieft und damit Vorsprünge 5 auf der
Rohrinnenseite ausgebildet. Der in Fig. 3 dargestellte, im Durchmesser abgesetzte
Teil des Walzdornes 10 dient lediglich zur Führung, des Rippenrohres 1, für die Ausbildung
der Vorsprünge 5 ist er nicht erforderlich.
[0029] In Fig. 5 ist schematisch die Zuordnung von Drückrolle 7 inkl. zweier Nocken 11 unterschiedlicher
Umfangslänge zum Rippenrohr 1 dargestellt, und zwar für die Verhältnisse am Nutengrund
der Nut 3.
[0030] Die Verhältnisse wurden soweit nur für zwei Nuten 11 am Umfang der Drückrolle 7 dargestellt,
die Verhältnisse mit drei und mehr Nocken 11 sind analog.
Beispiel
[0031] Ausgehend von einem äusseren Glattrohr 1' aus SF-Cu mit 21,8 mm Aussendurchmesser
und 2,0 mm Wanddicke wurde mit einer Vorrichtung nach Fig. 3 ein Rippenrohr 1 mit
den Abmessungen nach der folgenden Tabelle hergestellt. Dabei betrug der Durchmesser
der verwendeten Walzscheiben 9 60,80 mm, die Drückrolle 7 hatte ebenfalls einen Durchmesser
⌀ = 60,80 mm, im Bereich des einen Nockens 11 einen Durchmeser von 61,6 mm, der Walzdorn
10 hatte einen Durchmesser von 16,5 mm. Die radial zustellbaren Walzwerkzeuge 6 wurden
mit einer Anfangsdrehzahf von etwa 150 bis 200 U/min und mit einer etwa um den Faktor
3 höheren Enddrehzahl angetrieben.

Infolge des Druckmesserverhältnisses von etwa 60 mm für die Drückrolle 7 zu etwa 20
mm für das Rippenrohr 1 am Nutengrund liegt also beim eingängigen Walzen jeweils nach
jeder dritten Rohrumdrehung ein Vorsprung 5 vor.
[0032] Die axiale Rohrlänge L beträgt nach der Beziehung

mit ⌀ = 60,8mm,d
k = 18,4 mm, n=1, m=l, t
R= 2,2 mm,

Rohrlänge liegt jeweils ein Vorsprung 5 vor.
[0033] Die so hergestellten Rippenrohre 1 zeigten nicht nur gute Wärmeübertragungseigenschaften,
sondern auch einen relativ geringen Druckverlust.
1. Einstückiges Rippenrohr (1), insbesondere für Wärmeübertrager od. dgl., mit auf
der Rohraussenseite ein- oder mehrgängig schraubenlinienförmig verlaufenden Rippen
(2) und mit zur Bildung von Vorsprüngen (5) radial zur Rohrinnenseite verlagertem
Rohrwandungsmaterial, das entsprechend der zwischen den Rippen (2) liegenden, ebenfalls
schraubenlinienförmig verlaufenden Nut (3) angeordnet ist, wobei die Schraubenlinie
oder die Schraubenlinien des verlagerten Rohrwandungsmaterials denselben Steigungswinkel
aufweisen wie die Schraubenlinie oder die Schraubenlinien der auf der Rohraussenseite
verlaufenden Rippen (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (5) sich nur
über einen Teil der Schraubenlinie oder der Schraubenlinien erstrecken.
2. Rippenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorsprünge (5)
jeweils überweniger als eine Windung der Schraubenlinie erstrecken.
3. Rippenrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge
(5) unterschiedliche Länge aufweisen.
4. Rippenrohr nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge
(5) eine Höhe (H) im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm aufweisen.
5. Rippenrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgende Vorsprünge
(5) eine unterschiedliche Höhe (H) aufweisen.
6. Rippenrohr nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H) innerhalb
eines Vorsprunges (5) variabel ist.
7. Rippenrohr nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge
(5) - im Längsschnitt gesehen - kreisbogenförmig begrenzt sind.
8. Rippenrohr nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge
(5) - in Rohrlängsrichtung gesehen - gegeneinander versetzt sind.
9. Rippenrohr nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, das die Vorsprünge
(5) - in Rohrlängsrichtung gesehen-fluchten.
10. Rippenrohr nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge
(5) - in Rohrlängsrichtung gesehen - abwechselnd gegeneinander versetzt sind und fluchten.
11. Rippenrohr nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der
axialen Rohrlänge

t
R mindestens ein Vorsprung (5) vorgesehen ist, wobei 0 der Durchmesser der Drückrolle
(7), d
K der Kerndurchmesser, n die Gängigkeit, t
R die Rippenteilung des Rippenrohres (1) und m die Anzahl der Nocken (11) auf der Drückrolle
(7) ist.
12. Rippenrohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert des Ausdrucks

) beträgt.
13. Rippenrohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert des Ausdrucks

beträgt.
14. Rippenrohr nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingängigen
Rippen (2) pro 5 bis 20 mm Rohrlänge mindestens ein Vorsprung (5) vorgesehen ist.
15. Ripenrohr nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei n-gängigen
Rippen (2) (n = 2, 3, ...) pro n x (5 bis 20) mm Rohrlänge mindestens ein Vorsprung
(5) vorgesehen ist.
16. Verfahren zur Herstellung des Rippenrohres (1) nach den Ansprüchen 1 bis 15, bei
dem folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
a) Auf der äusseren Oberfläche eines Glattrohres (1') werden sehr schraubenlinienförmig
verlaufende Rippen (2) herausgewalzt, indem das Rippenmaterial durch Verdrängen von
Material aus der Rohrwandung (4) nach aussen mittels eines Walzvorgangs gewonnen wird
und das entstehende Rippenrohr (1 ) durch die Walzkräfte in Drehung versetzt und/oder
entsprechend den entstehenden Rippen (2) vorgeschoben wird, wobei die Rippen (2) mit
ansteigender Höhe aus dem sonst unverformten Glattrohr (1 ') ausgeformt werden,
b) das Glattrohr (1') wird durch einen darin liegenden Walzdorn (10) abgestützt,
c) nach dem Herausformen der Rippen (2) wird die Nut (3) zwischen den Rippen (2) durch
radialen Druck nach innen gedrückt, wobei keine Abstützung durch einen Innendorn erfolgt,
so dass Rohrwandungsmaterial zur Bildung von Vorsprüngen (5) auf die Rohrinnenseite
verlagert wird, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt:
d) der radiale Druck wird nur stellenweise entlang einer oder mehrerer Schraubenlinien
aufgebracht.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Druck jeweils
nur über einen Teil einer Windung der Schraubenlinie aufgebracht wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Druck
eine unterschiedliche Stärke aufweist.
19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 16 bis 18 mit
folgenden Merkmalen:
a) Am Umfang des Rippenrohres (1 ) sind mindestens zwei gegeneinander versetzt und
in einem ortsfesten Walzkopf angeordnete, radial zustellbare Werkzeughalter (8) vorgesehen,
b) die Werkzeughalter (8) weisen jeweils ein aus mehreren Walzscheiben (9) bestehendes,
angetriebenes Walzwerkzeug (6) mit schräg zur Rohrachse liegender Achse auf,
c) wobei die Walzscheiben (9) einen zunehmenden Durchmesser aufweisen,
d) in mindestens einem Werkzeughalter (8) ist dem Walzwerkzeug (6) mindestens eine
Drückrolle (7) nachgeschaltet, die eine kleinere Dicke aufweist als die letzte Walzscheibe
(9'),
e) der Walzdorn (10) endet mit der jeweils letzten Walzscheibe (9') der Walzwerkzeuge
(6), gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
f) die Drückrolle (7) ist zur Bildung von Vorsprüngen (5) an der Innenseite des Rohres
mit mindestens einem radial vorstehenden Nocken
(11) versehen, wobei der Radius (R) im Nockenbereich grösser ist als der Radius der
letzten Walzscheibe (9').
20. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 16 bis 18 mitfolgenden
Merkmalen:
a) Am Umfang des Rippenrohres (1) sind mindestens zwei gegeneinander versetzt und
in einem Walzkopf angeordnete, radial zustellbare Werkzeughalter (8) vorgesehen, wobei
der Walzkopf drehbar gelagert und in Umfangsrichtung des Rohres antreibbar ist,
b) die Werkzeughalter (8) weisen jeweils ein aus mehreren Walzscheiben (9) bestehendes
Walzwerkzeug (6) mit schräg zur Rohrachse liegender Achse auf,
c) wobei die Walzscheiben (9) einen zunehmenden Durchmesser aufweisen,
d) es ist eine Klemmhalterung für das Rohr vorgesehen,
e) in mindestens einem Werkzeughalter (8) ist dem Walzwerkzeug (6) eine Drückrolle
(7) nachgeschaltet, die eine kleinere Dicke aufweist als die letzte Walzscheibe (9'),
f) der Walzdorn (10) endet mit der jeweils letzten Walzscheibe (9') der Walzwerkzeuge
(6), gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
g) die Drückrolle (7) ist zur Bildung von Vorsprüngen (5) an der Innenseite des Rohres
mit mindestens einem radial vorstehenden Nocken (11) versehen, wobei der Radius (R)
im Nockenbereich grösser ist als der Radius der letzten Walzscheibe (9').
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Drückrolle
(7) Nocken (11) mit unterschiedlicher Umfangslänge aufweist.
22. Vorrichtung nach den Ansprüchen 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Drückrolle
(7) Nocken (11) mit unterschiedlichem Radius (R) im Nockenbereich aufweist.
23. Vorrichtung nach den Ansprüchen 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius
(R) im Nockenbereich variabel ist.
24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken
(11) abgerundet ist.
25. Vorrichtung nach den Ansprüchen 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass drei um
120° versetzte Werkzeughalter (8) vorgesehen sind.
26. Vorrichtung nach den Ansprüchen 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass vier um
90° versetzte Werkzeughalter (8) vorgesehen sind.
27. Vorrichtung nach den Ansprüchen 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass nur in
einem Werkzeughalter (8) eine Drückrolle (7) mit Nokken (11) vorgesehen ist.
1. An integral finned tube (1), particularly for heat exchangers and the like, having
fins (2) running in a single or multiple threaded and helical fashion around the circumference
of the tube and having tube wall material displaced radially to the inside of the
tube to form projections (5), said material being arranged according to groove (3)
located between fins (2) and also running in. a helical fashion, said helix or helixes
of the displaced tube wall material having the same pitch as said helix or helixes
of the fins (2) running around the circumference of the tube, wherein projections
(5) extend over part of the helix or helixes only.
2. Finned tube according to Claim 1, wherein projections (5) extend over less than
one winding of the helix.
3. Finned tube according to Claim 1 or 2, wherein projections (5) vary in length.
4. Finned tube according to Claims 1 to 3, wherein projections (5) exhibit a height
(H) of 0.1 to 0.5 mm.
5. Finned tube according to Claim 4, wherein; successive projections (5) differ in
height (H).
6. Finned tube according to Claim 4 or 5, wherein height (H) varies within a projection
(5).
7. Finned tube according to Claims 1 to 6, wherein projections (5) have the shape
of an arc of the circle in the longitudinal section
8. Finned tube according to Claims 1 to 7 wherein projections (5) are offset against
each other along the length of the tube.
9. Finned tube according to Claims 1 to 7, wherein projections (5) are aligned along
the length of thetube.
10. Finned tube according to Claims 8 and 9, wherein projections (5) are alternately
offset and aligned along the length of the tube.
11. Finned tube according to Claims 1 to 10, wherein at least one projection (5) is
provided within an axial tube length of

where ⌀ = diam. of spinning roll (7), d
K = root diameter, n = number of threads, t
R = fin pitch of finned tube (1), and m = number of cams (11) on spinning roll (7).
12. Finned tube according to Claim 11, wherein the limiting value of

equals (1 +√2
13. Finned tube according to Claim 11, wherein the limiting value of (0) equals (3+2√3
.
14. Finned tube according to Claims 11 to 13, wherein at least one projection (5)
is provided within a tube length of 5 to 20 mm with single- thread fins (2).
15. Finned tube according to Claims 11 to 13, wherein at least one projection (5)
is provided within a tube length of n x (5 to 20) mm with n-thread fins (2) (n = 2,
3, ...).
16. Method for the manufacture of a finned tube (1 ) according to Claims 1 to 15,
including the following steps:
(a) Forming of fins (2) of increasing height on the outside of an otherwise unformed
plain tube (1'), which fins run helically around the tube, by displacement of the
material making up the tube wall (4) in an outward direction by means of a rolling
process, the resulting finned tube (1) being rotated and/or advanced as the fins (2)
are generated by the rolling forces,
(b) supporting of the plain tube (1') by a mandrel (10) located inside said plain
tube,
(c) the fins (2) having been generated, groove (3) between fins (2) is pressed toward
the inside through radial pressure and the absence of support through the inner mandrel,
so that the tube wall material is displacesd towards the tube inside to form projections
(5), wherein
(d) the radial pressure is applied but locally along one or a plurality of helixes.
17. Method according to Claim 16, wherein the radial pressure is applied over part
of a winding of the helix only.
18.. Method according to Claim 16 or 17, wherein the radial pressure differs in magnitude.
19. Apparatus for the implementation of the method according to Claims 16 to 18, wherein
(a) there are at least 2 radially advanceable tool holders (8) offset around the circumference
of the finned tube (1) and arranged irrastationary rolling head.
(b) each tool harder (8) comprises a driven rolling tool (6) consisting of one or
a plurality of rolling disks (9) and having an axle arranged at an angle to the tube
axis.
(c) the rolling disks (9) exhibit an increasing diameter,
(d) there is at least one spinng roll (7) arranged downstream of rolling tool (6)
in at least one tool holder (8), said spinning roll being thinner than the last rolling
disk (9').
(e) the rolling mandrel (10) ends with the last rolling disk (9') of the rolling tools
(6), wherein
(f) spinning roll (7) exhibits at least one radially projeting cam (11) for the formation
af projections (5) on the tube inside, radius (R) in the cam area exceeding the radius
of the last rolling disk (9')
20. Apparatus for the implementation of the method according to Claims 16 to 18, wherein
(a) there are at least 2 radially advanceable tool holders (8) arranged around the
circumference of the finned tube (1), offset against each other and arranged in a
rolling head, said rolling head being pivoted and drivable along the circumference
of the tube,
(b) each tool holder (8) exhibits a rolling tool (6) consisting of one or a plurality
of rolling disks (9) and an axle arranged at an angle to the tube axis,
(c) the rolling disks (9) exhibit an increasing diameter,
(d) a clamping means is provided for the tube,
(e) there is at least one spinning roll (7) arranged downstream of the rolling tool
(6) in at least one tool holder (8), said spinning roll being thinner than the last
rolling disk (9'),
(f) the rolling mandrel (10) ends with the last rolling disk (9') of the rolling tools
(6), wherein
(g) spinning roll (7) exhibits at least one radially projecting cam (11) for the formation
of projections (5) on the tube inside with the radius (R) in the cam area exceeding
the radius of the last rolling disk (9').
21. Apparatus according to Claims 19 and 20, wherein spinning rolls (7) exhibit cams
(11) of varying circumferential length.
22. Apparatus according to Claims 19 to 21, wherein spinning rolls (7) exhibit cams
(11) of varying circumferential length.
22. Apparatus according to Claims 19 to 21, wherein spinning rolls (7) exhibit cams
(11) having a varying radius (R) in the cam area.
23. Apparatus according to Claims 19 to 22, wherein radius (R) in the cam area is
variable.
24. Apparatus to Claims 19 to 22, wherein cam (11 ) is rounded.
25. Apparatus according to Claims 19 to 24, wherein 3 tool holders (8) are provided
and offset by 120°.
26. Appartus according to Claims 19 to 24, wherein 4 tool holders (8) are provided
and offset by 90°.
27. Apparatus according to Claims 19 to 26, wherein a spinning roll (7) with cams
(11) is provided on one tool holder (8) only.
1. Tube à ailettes (1 ) d'une seule pièce, en particulier pour dispositifs de transmission
de chaleur, dont les ailettes (2) s'enroulent en hélice à filetage simple ou multiple
sur la face extérieure du tube et dans lequel la matière de la paroi du tube est dépla-
çée radialement vers la face intérieure du tube pour former des protubérances (5)
et est disposée de manière à correspondre à des gorges (3) s'enroulant également en
hélice et situées entre les ailettes (2), de telle sorte que l'hélice ou les hélices
formée(s) par la matière déplacée de la paroi du tube présente la même inclinaison
que l'hélice ou les hélices formée(s) par les ailettes (2) de la face extérieure du
tube, caractérisé en ce que les protubérances (5) ne s'étendent que sur une partie
de l'hélice ou des hélices.
2. Tube à ailettes selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des protubérances
(5) s'étend sur moins d'une spire de l'hélice.
3. Tube à ailettes selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les protubérances
(5) sont de longueurs différentes.
4. Tube à ailettes selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les protubérances
(5) ont une hauteur (H) de 0,1 à 0,5 mm.
5. Tube à ailettes selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux protubérances
consécutives (5) sont de hauteur (H) différente.
6. Tube à ailettes selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la hauteur
(H) est variable à l'intérieur d'une protubérance (5).
7. Tube à ailettes selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les protubérances
(5) -vues en coupe longitudinale-sont délimitées par un arc de cercle.
8. Tube à ailettes selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les protubérances
(5) - vues dans le sens de la longueur du tube-sont décalées les unes des autres.
9. Tube à ailettes selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les protubérances
(5) - vues dans le sens de la longueur du tube-sont alignées.
10. Tube à ailettes selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les protubérances
(5) - vues dans le sens de la longueur du tube - sont tour à tour décalées les unes
des autres et alignées.
11. Tube à ailettes selon les revendications 1 à 10, caractérisé en ce que, sur la
longueur axiale du tube

, il est prévu au moins une protubérance (5), 0 étant le diamètre du cylindre presseur
(7), d
K le diamètre du noyau, n la direction du pas, t, le pas des ailettes du tube (1 )
et m le nombre des saillies (11 ) portées par le cylindre presseur (7).
12. Tube à ailettes selon la revendication 11, caractérisé en ce que la valeur limite
de l'expres
- sion
13. Tube à ailettes selon la revendication 11, caractérisé en ce que la valeur limite
de l'expression

est égale à (3+2√3.
14. Tube à ailettes selon les revendications 11 à 13, caractérisé en ce que, dans
le cas d'ailettes (2) à filet simple, il est prévu au moins une protubérance (5) tous
les 5 à 20 mm de longueur du tube.
15. Tube à ailettes selon les revendications 11 à 13, caractérisé en ce que, dans
les ailettes (2) à n filetages (n = 2,3, ...), il est prévu au moins une protubérance
(5) pour n x (5 à 20) mm de longueur de tube.
16. Procédé de fabrication du tube (1 ) à ailettes selon les revendications 1 à 15,
dans lequel on procède aux opérations suivantes:
a) Sur la surface extérieure d'un tube lisse (1 '), on forme par laminage des ailettes
(2) s'enroulant en hélice en obtenant la matière des ailettes par déplacement de la
matière de la paroi (4) du tube vers l'extérieur au moyen d'un processus de laminage
et en mettant en rotation le tube (1 ) à ailettes par l'intermédiaire des forces de
laminage et/ou en faisant progresser en conséquence les ailettes (2) ainsi formées,
les ailettes (2) étant formées avec des hauteurs croissantes à partir du tube lisse
(1 ') par ailleurs non déformé,
b) le tube lisse (1 ') prend appui sur un mandrin de laminage (10) qui se trouve à
l'intérieur,
c) après la formation des ailettes (2), on refoule vers l'intérieur les gorges (3)
situées entre les ailettes (2) par l'intermédiaire d'une pression radiale sans qu'il
y ait d'appui sur un mandrin intérieur, si bien que la matière de la paroi du tube
est déplacée de la face interne du tube pour former les protubérances (5), caractérisé
par l'opération suivante:
d) on n'exerce la pression radiale que par endroits le long d'une ou de plusieurs
hélices.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'on n'exerce la pression
radiale, dans chaque cas, que sur une partie d'une spire de l'hélice.
18. Procédé selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que la pression radiale
présente une intensité sélective.
19. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon les revendications 16 à 18, ayant
les particularités suivantes:
a) Sur le pourtour du tube (1) à ailettes sont prévus au moins deux porte-outils (8)
à avance radiale, décalés L'un parl rapport à l'autre et disposés dans une tête de
laminage fixe,
b) les porte-outils (8) comportent chacun un outil de laminage (6): entraîné, composé
de un ou plusieurs disques de laminage (9), dont l'axe géométrique est oblique par
rapport à l'axe du tube,
c) ce qui fait que les disques de laminage (9) ont un diamètre croissant,
d) dans au moins un porte-outils (8), un cylindre presseur (7), dont l'épaisseur est
plus petite que celle du dernier disque de laminage (9'), fait suite à l'outil de
laminage (6),
e) le mandrin de laminage (10) se termine au niveau des derniersdisquesde laminage
respectifs (9') des outils de laminage (6), caractérisé par la particularité suivante:
f) le cylindre presseur (7) est muni d'au moins une came (11) faisant saillie radialement
sur la face interne du tube pour la formation des protubérances (5), ce qui fait que
le rayon (R), dans la zone des cames, est plus grand que le rayon du dernier disque
de laminage (9').
20. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon les revendications 16 à 18, ayant
les particularités suivantes:
a) Sur le pourtour du tube (1 ) à ailettes, sont prévus au moins deux porte-outils
(8) à avance radiale, décalés l'un par rapport à l'autre et disposés dans une tête
de laminage, cequi fait que la tête de laminage est montée de façon à pouvoir tourner
et peut être entraînée dans la direction circonférentielle du tube,
b) les porte-outils (8) comportent chacun un outil de laminage (6), composé de un
ou plusieurs disques de laminage (9), dont l'axe géométrique est oblique par rapport
à l'axe du tube,
c) ce qui fait que les disques de laminage (9) ont un diamètre croissant,
d) it est prévu un dispositif de serrage du tube,
e) dans au moins un porte-outils (8), un cylindre presseur (7), dont l'épaisseur est
plus petite que celle du dernier disque de laminage (9'), fait suite à l'outil de
laminage (6),
f) le mandrin de laminage (10) se termine au niveau des derniers disques de laminage
respectifs (9') des outils de laminage (6), caractérisé par la particularité suivante:
g) le cylindre presseur (7) est muni d'au moins une came (11) faisant saillie radialement
sur la face interne du tube pour la formation des protubérances (5), ce qui fait que
le rayon (R), dans la zone des cames, est plus grand que le rayon du dernier disque
de laminage (9').
21. Dispositif selon la revendication 19 ou 20, caractérisé en ce que le cylindre
presseur (7) présente des cames (11) de longueurs circonférentielles différentes.
22. Dispositif sefon les revendications 19 à 21, caractérisé en ce que le cylindre
presseur (7) présente des cames (11) de rayons (R) différents dans la zone des carnes.
23. Dispositif selon les revendications 19 à 22, caractérisé en ce que le rayon (R)
est variable dans la zone des cames.
24. Dispositif selon les revendications 19 à 22, caractérisé en ce que les cames (11
) sont arrondies.
25. Dispositif selon les revendications 19 à 24, caractérisé en ce qu'il est prévu
trois porte-outils (8) décalés de 120° l'un par rapport à l'autre.
26. Dispositif selon les revendications 19 à 24, caractérisé en ce qu'il est prévu
quatre porte-outils (8) décalés de 90° l'un par rapport à l'autre.
27. Dispositif selon les revendications 19 à 26, caractérisé en ce qu'il est prévu
un cylindre presseur (7) à cames (11 ) uniquement dans un des porte-outils (8).