METALLISCHES WÄRMEAUSTAUSCHERROHR

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein metallisches Wärmeaustauscherrohr mit auf der Rohraußenseite umlaufenden Rippen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solch ein Wärmeaustauscherrohr ist aus WO2013/087140A1 bekannt.

[0002] Derartige metallische Wärmeaustauscherrohre dienen insbesondere zur Verdampfung von Flüssigkeiten aus Reinstoffen oder Gemischen auf der Rohraußenseite.

[0003] Verdampfung tritt in vielen Bereichen der Kälte- und Klimatechnik sowie in der Prozess- und Energietechnik auf. Häufig werden Rohrbündelwärmeaustauscher verwendet, in denen Flüssigkeiten von Reinstoffen oder Mischungen auf der Rohraußenseite verdampfen und dabei auf der Rohrinnenseite Sole oder Wasser abkühlen. Solche Apparate werden als überflutete Verdampfer bezeichnet.

[0004] Durch die Intensivierung des Wärmeübergangs auf der Rohraußen- bzw. der Rohrinnenseite lässt sich die Größe der Verdampfer stark reduzieren. Hierdurch nehmen die Herstellungskosten solcher Apparate ab. Außerdem sinkt die notwendige Füllmenge an Kältemittel, die bei den heute überwiegend verwendeten, chlorfreien Sicherheitskältemitteln einen nicht zu vernachlässigenden Kostenanteil an den gesamten Anlagekosten ausmachen kann. Bei toxischen oder brennbaren Kältemitteln lässt sich durch eine Reduktion der Füllmenge ferner das Gefahrenpotenzial herabsetzen. Die heute üblichen Hochleistungsrohre sind bereits etwa um den Faktor vier leistungsfähiger als glatte Rohre gleichen Durchmessers.

[0005] Es ist Stand der Technik, derartig leistungsfähige Rohre auf der Basis von integral gewalzten Rippenrohren herzustellen. Unter integral gewalzten Rippenrohren werden berippte Rohre verstanden, bei denen die Rippen aus dem Wandmaterial eines Glattrohres geformt wurden. Es sind hierbei verschiedene Verfahren bekannt, mit denen die zwischen benachbarten Rippen befindlichen Kanäle derart verschlossen werden, dass Verbindungen zwischen Kanal und Umgebung in Form von Poren oder Schlitzen bleiben. Insbesondere werden solche im Wesentlichen geschlossenen Kanäle durch Umbiegen oder Umlegen der Rippen (US 3 696 861 A; US 5 054 548 A; US 7 178 361 B2), durch Spalten und Stauchen der Rippen (DE 27 58 526 C2; US 4 577 381 A) und durch Kerben und Stauchen der Rippen (US 4 660 630 A; EP 0 713 072 B1; US 4 216 826 A) erzeugt.

[0006] Die leistungsstärksten, kommerziell erhältlichen Rippenrohre für überflutete Verdampfer besitzen auf der Rohraußenseite eine Rippenstruktur mit einer Rippendichte von 55 bis 60 Rippen pro Zoll (US 5 669 441 A; US 5 697 430 A; DE 197 57 526 C1). Dies entspricht einer Rippenteilung von ca. 0,45 bis 0,40 mm. Prinzipiell ist es möglich, die Leistungsfähigkeit derartiger Rohre durch eine noch höhere Rippendichte bzw. kleinere Rippenteilung zu verbessern, da hierdurch die Blasenkeimstellendichte erhöht wird. Eine kleinere Rippenteilung erfordert zwangsläufig gleichermaßen feinere Werkzeuge. Feinere Werkzeuge sind jedoch einer höheren Bruchgefahr und einem schnelleren Verschleiß unterworfen. Die derzeit verfügbaren Werkzeuge ermöglichen eine sichere Fertigung von Rippenrohren mit Rippendichten von maximal 60 Rippen pro Zoll. Ferner wird mit abnehmender Rippenteilung die Produktionsgeschwindigkeit der Rohre kleiner und folglich werden die Herstellungskosten höher.

[0007] Weiterhin ist bekannt, dass leistungsgesteigerte Verdampfungsstrukturen bei gleichbleibender Rippendichte auf der Rohraußenseite erzeugt werden können, indem man zusätzliche Strukturelemente im Bereich des Nutengrundes zwischen den Rippen einbringt. Da im Bereich des Nutengrundes die Temperatur der Rippe höher ist als im Bereich der Rippenspitze, sind Strukturelemente zur Intensivierung der Blasenbildung in diesem Bereich besonders wirkungsvoll. Beispiele hierfür sind in EP 0 222 100 B1; US 5 186 252 A; JP 4 039 596 B2 und US 2007 / 0 151 715 A1 zu finden. Diesen Erfindungen ist gemeinsam, dass die Strukturelemente am Nutengrund keine hinterschnittene Form aufweisen, weshalb sie die Blasenbildung nicht ausreichend intensivieren. In EP 1 223 400 B1 und WO 2014/ 072 047 A1 wird vorgeschlagen, am Nutengrund zwischen den Rippen hinterschnittene Sekundärnuten zu erzeugen, die sich kontinuierlich entlang der Primärnut erstrecken. Der Querschnitt dieser Sekundärnuten kann konstant bleiben oder in regelmäßigen Abständen variiert werden. In WO 2014/ 072 046 A1 wird vorgeschlagen, am Nutengrund zwischen den Rippen pyramindenartige hinterschnittene Strukturelemente zu erzeugen, die in regelmäßigen Abständen entlang der Primärnut angeordnet sind.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leistungsgesteigertes Wärmeaustauscherrohr zur Verdampfung von Flüssigkeiten auf der Rohraußenseite anzugeben.

[0009] Die Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 wiedergegeben. Die weiteren rückbezogenen Ansprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.

[0010] Die Erfindung schließt ein metallisches Wärmeaustauscherrohr ein, umfassend eine Rohrwand und auf der Rohraußenseite umlaufende Rippen, welche einen Rippenfuß, Rippenflanken und eine Rippenspitze haben sowie eine zwischen den Rippen gebildete Primärnut, wobei der Rippenfuß im Wesentlichen radial von der Rohrwand absteht, und die Rippenflanken entlang der Primärnut mit zusätzlichen voneinander beabstandeten Strukturelementen versehen sind, welche als aus Material der Rippenflanke geformte Werkstoffvorsprünge ausgebildet sind, die seitlich an der Rippenflanke angeordnet sind. Die Werkstoffvorsprünge sind derart verformt, dass sie die Rohrwand im Bereich der Primärnut berühren, so dass lokale Kavitäten ausgebildet sind. Die Kavitäten weisen in Umlaufrichtung der Rippen Öffnungen auf.

[0011] Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass zur Erhöhung des Wärmeüberganges bei der Verdampfung der Vorgang des Blasensiedens intensiviert wird. Die Bildung von Blasen beginnt an Keimstellen. Diese Keimstellen sind meist kleine Gas- oder Dampfeinschlüsse. Wenn die anwachsende Blase eine bestimmte Größe erreicht hat, löst sie sich von der Oberfläche ab. Würde im Zuge der Blasenablösung unerwünscht die Keimstelle mit Flüssigkeit geflutet, dann wird die Keimstelle deaktiviert. Die Oberfläche muss also derart gestaltet werden, dass beim Ablösen der Blase eine kleine Blase zurück bleibt, die dann als Keimstelle für einen neuen Zyklus der Blasenbildung dient. Dies wird erreicht, indem man auf der Oberfläche lokale Kavitäten ausbildet, die in Umlaufrichtung der Rippen Öffnungen aufweisen. Durch die Öffnung erfolgt der Austausch von Flüssigkeit und Dampf.

[0012] Eine Kavität wird aus Material der Rippenflanke gebildet, welches ähnlich einem Span geformt als Werkstoffvorsprung die Rohrwand im Bereich der Primärnut berührt. Im Sonderfall handelt es sich um die stirnseitige Kante, also den von der Rippenflanke im Krümmungsverlauf entferntesten Bereich eines Werkstoffvorsprungs. Mit anderen Worten: Die verformten Werkstoffvorsprünge weisen vorderseitig quasi eine Spitze auf, deren stirnseitigen Kanten oder auch die durch einen denkbaren Einrollvorgang im Herstellungsprozess an diese stirnseitigen Kanten unmittelbar anschließenden Flächenanteile mit der Rohrwand im Bereich der Primärnut in Berührung kommen können. Eine Kavität wird folglich aus dem Werkstoffvorsprung und dem radial innerhalb des Werkstoffvorsprungs verbleibenden Rippenfuß und dem an den Rippenfuß anschließenden Bereich der Primärnut bis zum Kontakt des Werkstoffvorsprungs ausgeformt. Die Werkstoffvorsprünge sind besonders bevorzugt beidseitig an den Rippen angeordnet.

[0013] Die Länge der Bereiche in Umlaufrichtung zwischen zwei Kavitäten können zwischen 0,2 mm und 0,5 mm betragen. Hierdurch wird eine optimale Abstimmung der aufeinanderfolgenden Kavitäten und dazwischen liegenden Bereiche erzielt.

[0014] Zudem können die Rippenspitzen derart verformt sein, dass sie die Primärnuten in Radialrichtung überdecken und teilweise verschließen und so einen helixförmig umlaufenden, teilweise abgeschlossenen Hohlraum bilden. Die Rippenspitzen können dabei beispielsweise einen im Wesentlichen T-förmigen Querschnitt mit porenartigen Ausnehmungen aufweisen, durch welche die Dampfblasen entweichen können.

[0015] Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Wirkung einer Kavität auf die Bildung von Blasen dann besonders groß ist, wenn der Austausch von Flüssigkeit und Dampf gezielt gesteuert und die Flutung der Blasenkeimstelle in der Kavität verhindert wird. Die Lage der Kavitäten in der Nähe des primären Nutengrundes ist für den Verdampfungsprozess besonders günstig, da am Nutengrund die Übertemperatur am größten ist und deshalb dort die höchste treibende Temperaturdifferenz für die Blasenbildung zur Verfügung steht.

[0016] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung können die Kavitäten einen zylinderartigen Hohlraum ausbilden. Die Werkstoffvorsprünge können sich mit zunehmender Entfernung von der Rippenflanke zunehmend verformen, so dass sie sich quasi bis zum Kontakt mit der Rohrwand einrollen und sich dadurch eine zylinderförmige Röhre ausbildet. Ein zylinderartiger Hohlraum hat in Umlaufrichtung der Rippen zwei im Wesentlichen gleichgeartete Öffnungen, über die ein Blasenkeim den Verdampfungsprozess eines Fluids unterstützt. Vorteilhafterweise kann die maximale lichte Weite einer Kavität maximal die Hälfte der Längserstreckung der Kavität betragen. Hierdurch werden längliche Hohlräume ausgebildet, die besonders effizient Blasenkeimstellen darstellen und zu einer Erhöhung des Wärmeüberganges bei der Verdampfung beitragen. Wenn die aus der längsgestreckten Kavität anwachsende Blase eine bestimmte Größe erreicht hat, löst sie sich von der Oberfläche ab. Nach der Ablösung wird die längliche Röhre als Keimstelle nur zu einem gewissen Teil mit Flüssigkeit geflutet, wodurch die Keimstelle ständig aktiviert bleibt. Die Dimension des Hohlraums wird folglich derart gestaltet, dass beim Ablösen einer Blase eine kleine Blase zurück bleibt, die dann als Keimstelle für einen neuen Zyklus der Blasenbildung dient.

[0017] In besonders bevorzugter Ausgestaltung können an den Rippenflanken zwischen den Kavitäten Fluidleitstrukturen angeordnet sein. Die im Verdampfungsprozess gebildeten Blasen haben bevorzugt ihren Ursprung in den in Umlaufrichtung der Rippen geöffneten Kavitäten, die Flüssigkeit strömt durch die Fluidleitstrukturen bevorzugt radial entlang der Rippenflanke nahe der verschlossenen Bereiche der Kavität nach. Hierbei wird die entweichende Blase durch das einströmende flüssige Arbeitsmedium nicht behindert und kann sich ungestört in der Primärnut ausdehnen. Die jeweiligen Strömungszonen für die Flüssigkeit und den Dampf sind dabei im Idealfall räumlich voneinander getrennt.

[0018] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können Fluidleitstrukturen angeordnet sein, welche sich von einer Kavität zur in Umlaufrichtung der Rippen benachbarten Kavität erstrecken. Hierdurch strömt die Flüssigkeit besonders effizient radial entlang der Rippenflanke nach. Die entweichende Blase wird durch das einströmende flüssige Arbeitsmedium nicht behindert und kann sich bis zur Ablösung in der Primärnut ausdehnen. Durch die Fluidleitstrukturen werden die jeweiligen Strömungszonen für die Flüssigkeit und für den Dampf räumlich getrennt.

[0019] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung können sich die Fluidleitstrukturen an den Rippenflanken in einem zur Rippenspitze hin ansteigenden erhabenen Bogensegment erstrecken. Durch derartige Fluidleitstrukturen wird das Fluid zu den Kavitäten als Blasenkeimstellen zur Verdampfung hingeführt.

[0020] Vorteilhafterweise können sich die Fluidleitstrukturen an den Rippenflanken in radialer Richtung als erhabene Fluidleitflächen erstrecken. Erhabene Fluidleitflächen können aufgrund vergleichsweise scharfer Kanten und des Benetzungsverhaltens des flüssigen Fluids besonders wirksam für einen Stofftransport am Wärmeaustauscherrohr und damit für einen effizienten Wärmeaustausch sorgen.

[0021] In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung kann eine Fluidleitfläche radial einwärts gerichtet an oder in unmittelbarer Nachbarschaft einer Kavität enden. Derartige Strukturen sorgen für eine gezielte Fluidführung und damit effiziente Wärmeabfuhr auf der Rohraußenseite.

[0022] Vorteilhafterweise kann eine Fluidleitfläche radial auswärts gerichtet an oder in unmittelbarer Nachbarschaft der Rippenspitze enden. So wird bereits, ausgehend vom Bereich der Rippenspitze, das flüssige Fluid für einen Wärmeaustauch an den Rippenflanken entlang radial in Richtung Rohrwand geführt.

[0023] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können sich die Fluidleitstrukturen an den Rippenflanken in radialer Richtung auswärts gerichtet maximal bis zur Hälfte der Rippenhöhe erstrecken. Aus fertigungstechnischen Gründen kann die Rippenspitze ausgesprochen schmal ausgebildet sein, wodurch radial einwärts gerichtet eine Rippe erst im mittleren Teil und im Bereich des Rippenfußes eine ausreichende Breite und damit genügend Material aufweist, um aus der Flanke einen Werkstoffvorsprung auszubilden.

[0024] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.

[0025] Darin zeigen:

Fig. 1

eine perspektivische Teilansicht eines Rippenabschnitts eines Wärmeaustauscherrohres mit Werkstoffvorsprüngen,

Fig. 2

eine Detailansicht eines in Figur 1 dargestellten Werkstoffvorsprungs mit einer gekrümmten Begrenzungsfläche,

Fig. 3

eine perspektivische Teilansicht eines Rippenabschnitts eines Wärmeaustauscherrohres mit Werkstoffvorsprüngen und erhabenen Fluidleitstrukturen, und

Fig.

4 eine weitere perspektivische Teilansicht eines Rippenabschnitts eines Wärmeaustauscherrohres mit Werkstoffvorsprüngen und bogenartigen Fluidleitstrukturen.

[0026] Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

[0027] Fig. 1 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Rippenabschnitts eines Wärmeaustauscherrohres 1 mit vier Werkstoffvorsprüngen 4. Von der Rohraußenseite 21 ist nur ein Teil der umlaufenden, integral ausgeformten Rippen 3 abgebildet. Die Rippen 3 haben einen Rippenfuß 31, der an der Rohrwand 2 ansetzt, Rippenflanken 32 und eine Rippenspitze 33. Die Rippe 3 steht im Wesentlichen radial von der Rohrwand 2 ab. Die Rippenflanken 32 sind mit zusätzlichen Strukturelementen versehen, die als Werkstoffvorsprünge 4 ausgebildet sind, die seitlich an der Rippenflanke 32 ansetzen. Die Werkstoffvorsprünge 4 weisen stirnseitige Spitzen 41 auf, welche die Rohrwand 2 im Bereich der Primärnut 34 berühren. Hierdurch bilden sich zusammen mit dem Rippenfuß 31 Kavitäten 5 aus, welche in Umlaufrichtung U der Rippen

[0028] Öffnungen 51, 52 aufweisen. Derartige Kavitäten 5 bilden im Verdampfungsprozess eines Fluids bevorzugt Blasenkeimstellen, welche den Wärmeaustausch fördern.

[0029] In der abgebildeten Ausführungsform sind die Begrenzungsflächen der Werkstoffvorsprünge 4 auf der von der Rohrwand 2 abgewandten Seite konvex gekrümmt. Prinzipiell können allerdings bei jedem Werkstoffvorsprung 4 auch andere Begrenzungsflächen mit einer konvexen Krümmung ausgestattet sein. Die übrigen, nicht konvexen Begrenzungsflächen, können entweder eben oder auch konkav ausgestaltet sein. Das Material der integral herausgearbeiteten Werkstoffvorsprünge 4 stammt aus der Rippenflanke 32, wobei durch eine Materialverlagerung bei der Herstellung der Wärmeaustauscherrohre 1 zusätzlich Ausnehmungen 42 in der Rippenflanke 32 entstehen.

[0030] Fig. 2 zeigt eine Detailansicht eines Werkstoffvorsprungs 4 mit einer gekrümmten Begrenzungsfläche und einer Spitze 41, welche die Rohrwand 2 im Bereich der Primärnut 34 berührt. Die aus dem Rippenfuß 31 und der Innenseite der Werkstoffvorsprünge 4 gebildeten Kavität 5 weist einen annähernd zylinderartigen Hohlraum auf.

[0031] Die maximale lichte Weite x₁ einer Kavität 5 ist wesentlich geringer als die Längserstreckung x₂ der Kavität 5. Hierdurch entstehen längliche Hohlräume, die besonders effizient Blasenkeimstellen bilden und zu einer Erhöhung des Wärmeüberganges bei der Verdampfung beitragen. Die Dimension des Hohlraums wird folglich derart gestaltet, dass beim Ablösen einer Blase im Verdampfungsprozess ein kleiner Blasenrest zurück bleibt, der dann als Keimstelle für einen neuen Zyklus der Blasenbildung dient. Im Bereich der Ausnehmung 42 wird im Betrieb flüssiges Fluid bevorzugt angesammelt, wodurch sich vermehrt Flüssigkeit im Bereich des Blasenkeims befindet, welches zur Verdampfung zur Verfügung steht. Bei üblichen Strukturgrößen der erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohre 1 mit integral gewalzten Rippen 3 liegt die Strukturgröße der Werkstoffvorsprünge 4 und damit auch der Kavitäten 5 typischerweise im Submillimeterbereich.

[0032] Fig. 3 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Rippenabschnitts eines Wärmeaustauscherrohres 1 mit Werkstoffvorsprüngen 4 und erhabenen Fluidleitstrukturen 6. Von der Rohraußenseite 21 ist wiederum nur ein Teil einer der umlaufenden, integral ausgeformten Rippen 3 abgebildet. Die Rippen 3 haben einen Rippenfuß 31, der an der Rohrwand 2 ansetzt, Rippenflanken 32 und eine Rippenspitze 33. Die Rippen 3 stehen radial von der Rohrwand 2 ab. Die Rippenflanken 32 sind mit zusätzlichen Strukturelementen versehen, die als Werkstoffvorsprünge 4 ausgebildet sind. Die ausgebildeten Fluidleitstrukturen 6 erstrecken sich im Wesentlichen in Axial- und Radialrichtung des Rohres 1.

[0033] In Fig. 3 sind zu jedem der Werkstoffvorsprünge 4 jeweils zwei Fluidleitflächen 62 zugeordnet. Die Fluidleitflächen 62 sind radial von außen an die Werkstoffvorsprünge 4 herangeführt. Durch die Fluidleitstrukturen 6 wird die Oberfläche des Rohres 1 vergrößert. Ferner stellen die von der Rippenflanke 32 abgewandten Ränder der Fluidleitflächen 62 konvexe Kanten dar, an denen das flüssige Fluid bevorzugt angesammelt und zur Kavität 5 geleitet wird. Die in Fig. 3 dargestellten Fluidleitflächen 62 sind ebene Flächen. Derartige Flächen können jedoch auch in sich gekrümmt sein bzw. auch eine wellige Gestalt annehmen.

[0034] Wie in Fig. 3 zudem dargestellt, ist die axiale Erstreckung der Fluidleitflächen 62 kleiner als die axiale Erstreckung der Werkstoffvorsprünge 4. Dadurch entstehen an der Rippenflanke 32 taschenartige Strukturen als Ausnehmungen 42. Folglich kann sich bei einem so ausgestalteten Wärmeaustauscherrohr 1 zudem flüssiges Fluid in den taschenartigen Strukturen 42 sammeln und zum Verdampfungsprozess zur Verfügung stehen. Es wird die Oberfläche des Rohres 1 damit gezielt mit flüssigem Fluid bedeckt. Dies begünstigt den Verdampfungsprozess, wodurch die Leistungsfähigkeit des Rohres erhöht wird.

[0035] Fig. 4 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Rippenabschnitts eines Wärmeaustauscherrohres 1 mit mehreren Werkstoffvorsprüngen 4. Von der Rohraußenseite 21 ist wiederum nur ein Teil der umlaufenden, integral ausgeformten Rippen 3 abgebildet. Das Material der integral herausgearbeiteten Werkstoffvorsprünge 4 stammt in erster Linie aus der Rippenflanke 32, wobei durch eine Materialverlagerung bei der Herstellung der Wärmeaustauscherrohre 1 Ausnehmungen 42 entstehen. Ausgehend von diesen Ausnehmungen 42 verlaufen Fluidleitstrukturen 6 als Bogensegmente 61, die an den Rippenflanken 32 0zur Rippenspitze hin ansteigen. Derartige Fluidleitstrukturen 6 erstrecken sich folglich von einer Kavität 5 zur in Umlaufrichtung der Rippen 3 benachbarte Kavität 5. Hierdurch strömt die Flüssigkeit besonders effizient radial entlang der Rippenflanke 32 zur Kavität 5 nach.

Bezugszeichenliste

[0036] 

1

Wärmeaustauscherrohr

2

Rohrwand

21

Rohraußenseite

22

Rohrinnenseite

3

Rippe auf der Rohraußenseite

31

Rippenfuß

32

Rippenflanke

33

Rippenspitze

34

Primärnut

4

Strukturelement, Werkstoffvorsprung

41

Spitze

42

Ausnehmung

5

Kavität

51

Öffnung

52

Öffnung

6

Fluidleitstruktur

61

Bogensegment

62

Fluidleitfläche

x₁

lichte Weite einer Kavität

x₂

Längserstreckung einer Kavität

U

Umlaufrichtung

A

Rohrachse

Ansprüche

1. Metallisches Wärmeaustauscherrohr (1), umfassend eine Rohrwand (2) und auf der Rohraußenseite (21) umlaufende Rippen (3), welche einen Rippenfuß (31), Rippenflanken (32) und eine Rippenspitze (33) haben sowie eine zwischen den Rippen gebildete Primärnut (34), wobei der Rippenfuß (31) im Wesentlichen radial von der Rohrwand (2) absteht, und die Rippenflanken (32) entlang der Primärnut (34) mit zusätzlichen voneinander beabstandeten Strukturelementen (4) versehen sind, welche als aus Material der Rippenflanke (32) geformte Werkstoffvorsprünge (4) ausgebildet sind, die seitlich an der Rippenflanke (32) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Werkstoffvorsprünge (4) derart verformt sind, dass sie die Rohrwand (2) im Bereich der Primärnut (34) berühren, so dass lokale Kavitäten (5) ausgebildet sind, und

- dass die Kavitäten (5) in Umlaufrichtung (U) der Rippen Öffnungen (51, 52) aufweisen.

2. Metallisches Wärmeaustauscherrohr (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavitäten (5) einen zylinderartigen Hohlraum ausbilden.

3. Metallisches Wärmeaustauscherrohr (1) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die maximale lichte Weite (x₁) einer Kavität (5) maximal die Hälfte der Längserstreckung (x₂) der Kavität (5) beträgt.

4. Metallisches Wärmeaustauscherrohr (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rippenflanken (32) zwischen den Kavitäten (5) Fluidleitstrukturen (6) angeordnet sind.

5. Metallisches Wärmeaustauscherrohr (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Fluidleitstrukturen (6) angeordnet sind, welche sich von einer Kavität (5) zur in Umlaufrichtung (U) der Rippen (3) benachbarten Kavität (5) erstrecken.

6. Metallisches Wärmeaustauscherrohr (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Fluidleitstrukturen (6) an den Rippenflanken (32) in einem zur Rippenspitze (33) hin ansteigenden erhabenen Bogensegment (61) erstrecken.

7. Metallisches Wärmeaustauscherrohr (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Fluidleitstrukturen (6) an den Rippenflanken (32) in radialer Richtung als erhabene Fluidleitflächen (62) erstrecken.

8. Metallisches Wärmeaustauscherrohr (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fluidleitfläche (62) radial einwärts gerichtet an oder in unmittelbarer Nachbarschaft einer Kavität (5) endet.

9. Metallisches Wärmeaustauscherrohr (1) nach einem der Ansprüche 4, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fluidleitfläche (62) radial auswärts gerichtet an oder in unmittelbarer Nachbarschaft der Rippenspitze (33) endet.

10. Metallisches Wärmeaustauscherrohr (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Fluidleitstrukturen (6) an den Rippenflanken (32) in radialer Richtung auswärts gerichtet maximal bis zur Hälfte der Rippenhöhe erstrecken.

Claims

1. Metal heat exchanger pipe (1), comprising a pipe wall (2) and ribs (3) which extend round at the pipe outer side (21) and which have a rib base (31), rib flanks (32) and a rib tip (33) and a primary groove (34) which is formed between the ribs, wherein the rib base (31) protrudes substantially radially from the pipe wall (2), and the rib flanks (32) are provided along the primary groove (34) with additional structural elements (4) which are spaced apart from each other and which are constructed as material projections (4) which are formed from the material of the rib flank (32) and which are arranged laterally on the rib flank (32), characterised in that

- the material projections (4) are deformed in such a manner that they touch the pipe wall (2) in the region of the primary groove (34) so that local cavities (5) are formed, and

- in that the cavities (5) have openings (51, 52) in the peripheral direction (U) of the ribs.

2. Metal heat exchanger pipe (1) according to claim 1, characterised in that the cavities (5) form a cylindrical hollow space.

3. Metal heat exchanger pipe (1) according to claim 1 or claim 2, characterised in that the maximum clear width (x₁) of a cavity (5) is a maximum of half of the longitudinal extent (x₂) of the cavity (5).

4. Metal heat exchanger pipe (1) according to any one of claims 1 to 3,
characterised in that fluid conducting structures (6) are arranged on the rib flanks (32) between the cavities (5).

5. Metal heat exchanger pipe (1) according to claim 4, characterised in that fluid conducting structures (6) are arranged and extend from a cavity (5) to the adjacent cavity (5) in the peripheral direction (U) of the ribs (3).

6. Metal heat exchanger pipe (1) according to claim 5, characterised in that the fluid conducting structures (6) extend on the rib flanks (32) in a raised curved segment (61) which climbs in the direction towards the rib tip (33).

7. Metal heat exchanger pipe (1) according to claim 4, characterised in that the fluid conducting structures (6) extend on the rib flanks (32) in a radial direction as raised fluid conducting faces (62).

8. Metal heat exchanger pipe (1) according to claim 7, characterised in that a fluid conducting face (62) terminates in a manner directed radially inwards on or in the direct vicinity of a cavity (5).

9. Metal heat exchanger pipe (1) according to any one of claims 4, 7 or 8, characterised in that a fluid conducting face (62) terminates in a manner directed radially outwards on or in the direct vicinity of the rib tip (33).

10. Metal heat exchanger pipe (1) according to any one of claims 4 to 8, characterised in that the fluid conducting structures (6) extend in a manner directed outwards in a radial direction on the rib flanks (32) to a maximum extent of up to half the rib height.

Revendications

1. Tube d'échangeur de chaleur (1) métallique, comprenant une paroi de tube (2) et des nervures (3) circonférentielles sur le côté extérieur de tube (21), lesquelles ont un pied de nervure (31), des flancs de nervure (32) et une pointe de nervure (33), ainsi qu'une rainure principale (34) formée entre les nervures, dans lequel le pied de nervure (31) dépasse essentiellement radialement depuis la paroi de tube (2) et les flancs de nervure (32) sont dotés, le long de la rainure principale (34), d'éléments de structure (4) supplémentaires distants les uns des autres, lesquels sont conçus en tant que protubérances de matériau (4) formées d'un matériau du flanc de nervure (32) qui sont agencées latéralement contre le flanc de nervure (32), caractérisé en ce que

- les protubérances de matériau (4) sont façonnées de telle sorte qu'elles effleurent la paroi de tube (2) dans la région de la rainure principale (34) de sorte que des cavités (5) locales soient conçues, et

- les cavités (5) présentent des ouvertures (51, 52) dans la direction circonférentielle (U) des nervures.

2. Tube d'échangeur de chaleur (1) métallique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cavités (5) forment un espace libre de type cylindrique.

3. Tube d'échangeur de chaleur (1) métallique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le diamètre intérieur (x₁) maximal d'une cavité (5) s'élève au maximum à la moitié de l'extension longitudinale (x₂) de la cavité (5).

4. Tube d'échangeur de chaleur (1) métallique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des structures de conduite de fluide (6) sont agencées contre les flancs de nervure (32) entre les cavités (5).

5. Tube d'échangeur de chaleur (1) métallique selon la revendication 4, caractérisé en ce que des structures de conduite de fluide (6) sont agencées, lesquelles s'étendent depuis une cavité (5) jusqu'à la cavité (5) avoisinante dans la direction circonférentielle (U) des nervures (3).

6. Tube d'échangeur de chaleur (1) métallique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les structures de conduite de fluide (6) s'étendent contre les flancs de nervure (32) dans un segment de courbe (61) surélevé montant vers la pointe de nervure (33).

7. Tube d'échangeur de chaleur (1) métallique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les structures de conduite de fluide (6) s'étendent contre les flancs de nervure (32) dans la direction radiale en tant que surfaces de conduite de fluide (62) surélevées.

8. Tube d'échangeur de chaleur (1) métallique selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une surface de conduite de fluide (62) radialement orientée vers l'intérieur se termine contre une cavité (5) ou dans le voisinage immédiat de celle-ci.

9. Tube d'échangeur de chaleur (1) métallique selon l'une des revendications 4, 7 ou 8, caractérisé en ce qu'une surface de conduite de fluide (62) radialement orientée vers l'extérieur se termine contre la pointe de nervure (33) ou dans un voisinage immédiat de celle-ci.

10. Tube d'échangeur de chaleur (1) métallique selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que les structures de conduite de fluide (6) contre les flancs de nervure (32) s'étendent dans la direction radiale orientées vers l'extérieur au maximum jusqu'à la moitié de la hauteur de nervure.

Zeichnung